固体氧化物燃料电池(SOFC)又称陶瓷燃料电池,是一种全固态燃料电池,具备将氢气、天然气、生物质气等燃料的化学能高效转化为电能的能力。SOFC是未来清洁能源系统的关键技术之一,具有燃料适用性强、发电效率高、运行稳定高、余热品质高、低污染排放等优势。
SOFC单电池由电解质(陶瓷材料)、阴/阳极、连接体构成,多个单电池可构成电堆。SOFC根据电堆设计形式不同,分为管式SOFC、平板式SOFC、扁管式SOFC、锥管式SOFC、蜂巢式SOFC、微管式SOFC、瓦楞式SOFC等多种结构类型,不同结构的SOFC在制造工艺、材料选择、性能及应用场景上存在一定差异。
在材料选择上,SOFC阳极材料包括Ni基材料、Cu基材料、钙钛矿等,其中钙钛矿是近年来SOFC阳极材料研究热点;SOFC阴极材料可选择钙钛矿结构、R-P结构等;电解质是SOFC的核心材料,目前SOFC常见电解质材料包括ZrO2基电解质、CeO2基电解质、Bi2O3基电解质等。
根据新思界产业研究中心发布的《
2025-2029年固体氧化物燃料电池(SOFC)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,SOFC应用前景广阔,可以应用在数据中心、船舶电源、家用热电联供(CHP)、煤气化发电、汽车辅助电源(APU)、增程器、分布式发电及固定电站、反向电解制氢等领域。在数据中心领域,目前SOFC已成为主要采用的氢燃料电池技术之一。
2024年全球SOFC市场规模约7.6亿美元。目前美国、欧洲、日本等国家已经基本实现SOFC商业化运行,相关企业包括美国Fuel Cell Energy、美国布鲁姆能源(Bloom Energy)、英国Ceres Power、德国Sunfire、日本三菱重工、日本京瓷株式会社等,其中美国布鲁姆能源是全球SOFC领域龙头企业。
我国SOFC产业处于工业示范向商业应用的过渡阶段,国内相关企业包括苏州华清京昆能源有限公司、潮州三环(集团)股份有限公司、宁波索福人能源技术有限公司、潍柴动力股份有限公司、上海中弗新能源科技股份有限公司、浙江臻泰能源科技有限公司、上海翌晶能源技术有限公司等。
新思界
行业分析人士表示,在可持续发展背景下,数据中心的能源消耗、碳排放问题受到广泛关注。SOFC等绿氢电源具有高效、清洁、可持续等特点,是解决数据中心能源问题的重要途径,随着绿色数据中心建设推进,SOFC市场空间将持续扩大。我国在SOFC技术水平、产业化等方面与国际相比存在较大差距,但随着布局企业增加,国内SOFC商业化前景正日益明朗。