刘少名等：欧洲固体氧化物燃料电池(SOFC)产业化现状 285· (b) 目提供SOFC技术，该工厂已在意大利都灵建成， 当地废水处理设施生产的沼气作为174 kW SOFC 发电系统的燃料，该系统由3个模块组成，每个模块 可以产生58kW的交流电，该系统供应大约30%的 现场电力消耗和接近100%的热能需求，Convion 保证从压缩沼气到交流电的电效率达到53% 图8微型SOFC发电系统.(a)Ultra Electronics AMI公司开发的 3.3 Topsoe Fuel Cell(丹表) ROAMIO D245XR燃料电池系统：(b)Atsumitec公司开发的100W Topsoe Fuel Cell是Haldor Topsoe A/S.于2004 的便携式SOFC发电系统so! 年成立的子公司，专门用于SOFC的生产、开发和 Fig.8 Micro SOFC power generation systems:(a)ROAMIO D245XR fuel cell system developed by Ultra Electronics AMI:(b)100 W portable 商业化，该公司的业务覆盖电堆、微型热电联产装 SOFC power generation system developed by Atsumitec 置、辅助动力装置及分布式发电装置.在M-CHP 3欧洲板式SOFC的主要企业 系统的商业化过程中，Topsoe开发的第三代IkW PowerCore样机的发电效率可以达到62%，体积 3.1 Elcogen燃料电池技术公司（芬兰) 为35L,启动时间低于3h,并且启动和停止过程 芬兰的Elcogen燃料电池技术公司成立于 不需要保护气氛.该公司在2010年之后与AVL、 2001年，总部位于爱沙尼亚的首都塔林，是一家专 Eberspacher、Volvo和Forschungszentrum Julich一 业生产固体氧化物燃料电池(SOFC)、固体氧化物 起开展了APU发电模块的研制，并于2015年在瑞 电解池(SOEC)及电堆的公司.Elcogen具有最先 典哥德堡的沃尔沃卡车上进行了示范.在分布式 进的陶瓷阳极支撑、低温固体氧化物燃料电池的 发电系统装置研发领域，Topsoe和Wartsila公司合 制造技术.电池片和电堆的性能处于国际领先水 作开发了50kW的发电系统样机.Topsoe公司在 平，目前已经商业化了两代产品，其电池片包括 2014年8月停止了燃料电池的相关活动，目前主 ASC-300C和ASC-400B两种类型，电堆包括1kW 要进行固体氧化物电解槽(SOEC)的研究 和3kW两种类型，工作温度为600~700℃，电流 3.4 Hexis有限公司（瑞士) 密度0.2~0.3Acm2,寿命分别可以达到30000及 瑞士的Hexis是由Sulzer公司成立的.在2006年 60000h02017年，Tallgren等报道了一种用于 成为独立公司HEXIS AG,并且于2012年被 技术评估的电堆Elcogen E350,该电堆由15片电 Viessmann公司收购，该公司开发出小型CHP系 池片组成，这种电堆可以工作在可逆模式下，700℃ 统Galileo1000N于2005年得到CE认证.该公司 以下电解工作电流可达到1Acm2.文献[20]报 已为客户安装超过300个Galileo1000N型系统， 道，到2019年，这种电堆在以重整气为燃料的燃 目前正在商业化下一代的CHP系统，新一代的产 料电池模式下已工作7800h(目前仍在继续测试)， 品电池片依旧采用的圆形板式电解质支撑结构 电压衰减为0.4%/1000h.2018年，Elcogen公司和 (如图9所示)，输出功率可达到1.5kW(AC),交流 系统供应商Convion公司共同为芬兰商务区智能 发电效率达到40%(LHV),并且对5片短堆经过 电网项目提供两台热电联产系统，输出功率可达 50次氧化循环，10次热循环后进行23000h稳态 116kW,并且均采用Elcogen公司开发的新一代 测试，电压衰减率为0.3%/1000h2 电堆42 3.5 Ceres Power Limited(英国) 3.2 Convion有限公司（芬兰） Ceres Power公司于2O0l年成立，其SteelCell 芬兰的Convion公司成立于2012年，2013年 技术来源于英国帝国理工大学的Brian Steele教授. 接手了Wartsila公司燃料电池部门的固体氧化物 由于SteelCell技术采用金属支撑结构（如图l0所 燃料电池研发项目.Wartsila公司自2000年开始就 示B),通过焊接的方式进行密封，并采用价格低 进行20~50 kW SOFC的研究，其目的在于研究并 廉的铁素体不锈钢和低成本的制备工艺，所以具 使燃料电池商业化以用于分布式发电.Convion公 有启动快、成本低、密封性能及抗氧化还原性好 司开发C50型燃料电池发电系统于2015年完成了 等优点I.目前Ceres Power采用的是第四代的 该产品的试验验证，该产品的发电功率为58kW, SteelCell技术，且已完成试验校验和测试，启动时 其发电效率为53%，总的能量效率达到了85%P叫 间为15min,热循环次数超过2500次，其热循环衰 此外，Convion公司还为欧洲DEMOSOFC示范项 减速率为l.5%/1000 h1361.Ceres Power公司的主要3    欧洲板式 SOFC 的主要企业 3.1    Elcogen 燃料电池技术公司（芬兰） 芬 兰 的 Elcogen 燃料电池技术公司成立 于 2001 年，总部位于爱沙尼亚的首都塔林，是一家专 业生产固体氧化物燃料电池（SOFC）、固体氧化物 电解池（SOEC）及电堆的公司. Elcogen 具有最先 进的陶瓷阳极支撑、低温固体氧化物燃料电池的 制造技术. 电池片和电堆的性能处于国际领先水 平，目前已经商业化了两代产品，其电池片包括 ASC-300C 和 ASC-400B 两种类型，电堆包括 1 kW 和 3 kW 两种类型，工作温度为 600～700 ℃，电流 密度 0.2～0.3 A·cm−2，寿命分别可以达到 30000 及 60000 h[20] . 2017 年，Tallgren 等[41] 报道了一种用于 技术评估的电堆 Elcogen E350，该电堆由 15 片电 池片组成，这种电堆可以工作在可逆模式下，700 ℃ 以下电解工作电流可达到 1 A·cm−2 . 文献 [20] 报 道 ，到 2019 年，这种电堆在以重整气为燃料的燃 料电池模式下已工作 7800 h（目前仍在继续测试）， 电压衰减为 0.4%/1000 h. 2018 年，Elcogen 公司和 系统供应商 Convion 公司共同为芬兰商务区智能 电网项目提供两台热电联产系统，输出功率可达 116 kW，并且均采用 Elcogen 公司开发的新一代 电堆[42] . 3.2    Convion 有限公司（芬兰） 芬兰的 Convion 公司成立于 2012 年 ， 2013 年 接手了 Wärtsilä公司燃料电池部门的固体氧化物 燃料电池研发项目. Wärtsilä公司自 2000 年开始就 进行 20～50 kW SOFC 的研究，其目的在于研究并 使燃料电池商业化以用于分布式发电. Convion 公 司开发 C50 型燃料电池发电系统于 2015 年完成了 该产品的试验验证，该产品的发电功率为 58 kW， 其发电效率为 53%，总的能量效率达到了 85% [21] . 此外，Convion 公司还为欧洲 DEMOSOFC 示范项 目提供 SOFC 技术，该工厂已在意大利都灵建成， 当地废水处理设施生产的沼气作为 174 kW SOFC 发电系统的燃料，该系统由 3 个模块组成，每个模块 可以产生 58 kW 的交流电，该系统供应大约 30% 的 现场电力消耗和接近 100% 的热能需求，Convion 保证从压缩沼气到交流电的电效率达到 53%. 3.3    Topsoe Fuel Cell（丹麦） Topsoe Fuel Cell 是 Haldor Topsoe A/S.于 2004 年成立的子公司，专门用于 SOFC 的生产、开发和 商业化，该公司的业务覆盖电堆、微型热电联产装 置、辅助动力装置及分布式发电装置. 在 M-CHP 系统的商业化过程中，Topsoe 开发的第三代 1 kW PowerCore 样机的发电效率可以达到 62%，体积 为 35 L，启动时间低于 3 h，并且启动和停止过程 不需要保护气氛. 该公司在 2010 年之后与 AVL、 Eberspächer、 Volvo 和  Forschungszentrum  Jülich 一 起开展了 APU 发电模块的研制，并于 2015 年在瑞 典哥德堡的沃尔沃卡车上进行了示范. 在分布式 发电系统装置研发领域，Topsoe 和 Wärtsilä公司合 作开发了 50 kW 的发电系统样机. Topsoe 公司在 2014 年 8 月停止了燃料电池的相关活动，目前主 要进行固体氧化物电解槽（SOEC）的研究. 3.4    Hexis 有限公司（瑞士） 瑞士的 Hexis 是由 Sulzer 公司成立的，在 2006 年 成 为 独 立 公 司 HEXIS  AG， 并 且 于 2012 年 被 Viessmann 公司收购，该公司开发出小型 CHP 系 统 Galileo 1000N 于 2005 年得到 CE 认证. 该公司 已为客户安装超过 300 个 Galileo 1000N 型系统， 目前正在商业化下一代的 CHP 系统，新一代的产 品电池片依旧采用的圆形板式电解质支撑结构 （如图 9 所示），输出功率可达到 1.5 kW（AC），交流 发电效率达到 40%（LHV），并且对 5 片短堆经过 50 次氧化循环，10 次热循环后进行 23000 h 稳态 测试，电压衰减率为 0.3%/1000 h[22] . 3.5    Ceres Power Limited（英国） Ceres Power 公司于 2001 年成立，其 SteelCell 技术来源于英国帝国理工大学的 Brian Steele 教授. 由于 SteelCell 技术采用金属支撑结构（如图 10 所 示[36] ），通过焊接的方式进行密封，并采用价格低 廉的铁素体不锈钢和低成本的制备工艺，所以具 有启动快、成本低、密封性能及抗氧化还原性好 等优点[43] . 目前 Ceres Power 采用的是第四代的 SteelCell 技术，且已完成试验校验和测试，启动时 间为 15 min，热循环次数超过 2500 次，其热循环衰 减速率为 1.5%/1000 h[36] . Ceres Power 公司的主要 (a) (b) The US Army is operating Lockheed Martin's Stalker Extended Endurance (XE) unmanned aircraft system (UAS) in Afghanistan, powered by Ultra Electronics AMI solid oxide fuel cells. 图 8    微型 SOFC 发电系统. （a）Ultra Electronics AMI 公司开发的 ROAMIO D245XR 燃料电池系统；（b）Atsumitec 公司开发的 100 W 的便携式 SOFC 发电系统[39-40] Fig.8    Micro SOFC power generation systems: (a) ROAMIO D245XR fuel cell system developed by Ultra Electronics AMI; (b) 100 W portable SOFC power generation system developed by Atsumitec[39-40] 刘少名等： 欧洲固体氧化物燃料电池（SOFC）产业化现状 · 285 ·