金文龙, 姜 鑫

(北京市燃气集团研究院， 北京 100011)

1 概述

传统热机发电涉及化学能到热能、到机械能，最终到电能的过程，发电效率为35%～45%。燃料电池作为一种直接将化学能转化为电能的装置，发电效率明显提高，一次发电效率可达45%～60%。因减少了化石能源的燃烧过程，粉尘、NOx等污染物排放得到有效抑制[1]。燃料电池技术被认为是21世纪新型环保高效的发电技术之一。

本文介绍固体氧化物燃料电池在美国、日本、德国、中国的研究进展，对家用固体氧化物燃料电池热电联供系统在日本、中国应用的经性进行计算分析。

2 研究与应用进展

根据采用的电解质不同，燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等类型[2]。SOFC具有全固态电池结构，避免液态电解质带来的腐蚀和电解液流失，燃料适应性广，电流密度和功率密度高，余热品质高，不需要贵金属催化剂，非常适用于分布式发电、热电联供系统以及作为汽车、船舶等交通工具的动力电源，是一种具有很高应用前景的燃料电池，因此受到了世界各国的广泛关注。

① 美国

美国是最早从事SOFC技术研究的国家。1987年，西屋电气公司在日本东京燃气公司、大阪燃气公司安装了3 kW级列管式SOFC发电组，系统的成功运行标志着SOFC技术从实验研究向商业化迈进。1995年以来，美国能源部(DOE)已累计资助7.5×108美元开展SOFC研发，用于提高系统发电效率、延长寿命和降低成本[3]。……