金属支撑固体氧化物燃料电池技术进展

可快速启动的金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是助力实现“双碳”目标的变革性技术。MS-SOFC具有机械性能好、易于密封等优点,采用与陶瓷电解质热膨胀系数相近且成本低廉的铁素体不锈钢为电池提供结构支撑,有望大幅降低制造成本。金属连接体与金属支撑体是MS-SOFC的2个核心部件,常用的材料有铁素体不锈钢、Cr基合金以及Ni基合金。目前日本、德国、美国和我国均开发了面向SOFC应用的不锈钢体系,不锈钢涂层防护技术也取得了显著的进展,有效提高了材料的抗高温氧化与还原性质。为解决高温烧结制备MS-SOFC所产生的问题,主要采用热喷涂法与低温烧结法制备致密电解质。MS-SOFC使用金属支撑体与连接体,可以使用传统的焊接技术实现支撑体与连接体的有效连接,或通过粉末压制-烧结一体化多孔金属支撑体-连接体结构可以有效实现燃料侧燃料气体的密封。MS-SOFC长期运行性能衰减机理有金属材料的氧化、Cr挥发引起的阴极毒化、催化剂颗粒的粗化等。英国CeresPower公司、美国通用电气公司(GE)、德国宇航中心(DLR)、德国于利希(FZJ)研究中心、奥地利Plansee公司等均取得了一定的成就,MS-SOFC已初步实现了商业化应用。

煤化工低碳技术及其与新能源耦合发展的研究进展

“双碳”目标加快了我国能源消费结构从传统化石能源体系向可再生新能源体系的转变,煤化工产业正面临发展和减碳双重挑战,在此背景下,绿色低碳成为该产业重要发展方向。结合山东能源集团煤化工产业发展现状,简述了煤化工先进工艺和相应煤化工产品的碳排放情况,详细阐述了CCUS、绿电制气等发展迅速的煤化工减碳技术;指出,从长远来看采用可再生能源电力,通过电解方式制备氢气、一氧化碳或合成气是实现煤化工深度脱碳的关键。从固体氧化物电解(SOE)结构及工作原理、与煤化工耦合发展情况、技术进展、产业化发展等方面详细分析了既降能耗又减碳的SOE技术;认为,SOE可与煤化工装置在热-质-电深度耦合,是实现新能源与煤化工耦合发展最理想的技术路径之一。最后,介绍了山东能源集团绿色低碳技术布局以及新能源研发、低碳技术攻关等方面的成果和进展。