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——專(zhuān)訪清華大學(xué)韓敏芳教授
中國(guó)規(guī)劃網(wǎng)北京12月1日電 中國(guó)能源研究會(huì)燃料電池專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員兼秘書(shū)長(zhǎng)、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、清華大學(xué)熱能工程系韓敏芳老師，日前接受中央媒體記者采訪時(shí)說(shuō)，燃料電池（Fuel Cell）是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的高效、清潔發(fā)電技術(shù)，是人類(lèi)能源利用領(lǐng)域又一次變革性技術(shù)，正在全世界范圍大力推廣應(yīng)用。在多種燃料電池技術(shù)中，固體氧化物燃料電池（SOFC）可以直接使用煤氣、天然氣、生物質(zhì)氣等含碳燃料(當(dāng)然也可以使用氫氣為燃料，但是不必須要求使用純氫燃料)，具有一次發(fā)電效率高（45%-60%），全固態(tài)結(jié)構(gòu)運(yùn)行壽命長(zhǎng)（~ 8萬(wàn)小時(shí)），不需要貴金屬催化劑，設(shè)備成本和發(fā)電成本都低等特點(diǎn)，在分布式電站、動(dòng)力電源和大型發(fā)電站領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。目前，以日本和美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家這一技術(shù)正在從工程示范走向廣泛的商業(yè)應(yīng)用，中國(guó)燃料電池領(lǐng)域也迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。  韓敏芳教授說(shuō)，經(jīng)過(guò)我國(guó)科學(xué)家多年來(lái)的艱苦努力和集體攻關(guān)，我們已經(jīng)突破了SOFC諸多關(guān)鍵技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了SOFC全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)貫通，擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為中國(guó)SOFC產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。據(jù)悉，韓敏芳老師作為首席科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家“973計(jì)劃”——“碳基燃料固體氧化物燃料電池體系基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目，集合了中國(guó)清華大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）、中國(guó)科技大學(xué)、中科院物理所、上海硅酸鹽研究所、蘇州華清京昆新能源科技有限公司等10家單位、30名科技工作者共同攻關(guān)，該項(xiàng)目于2016年11月1日通過(guò)了科技部組織的專(zhuān)家驗(yàn)收，獲得與會(huì)專(zhuān)家的一直好評(píng)。該項(xiàng)目主要成果體現(xiàn)在：（1）系統(tǒng)研究了碳基燃料在SOFC陽(yáng)極反應(yīng)的特異性，發(fā)現(xiàn)了抑制陽(yáng)極積碳的新方法：從陽(yáng)極反應(yīng)的熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)過(guò)程兩方面揭示了碳基燃料在SOFC中的反應(yīng)特異性規(guī)律，發(fā)現(xiàn)CH4類(lèi)碳基燃料部分外重整調(diào)整氣體組分和Ni-YSZ陽(yáng)極材料原位修飾改性氧化鈰（SDC）、氧化鎂（MgO）類(lèi)氧化物改性新方法都可以有效抑制陽(yáng)極碳沉積，實(shí)現(xiàn)了碳基燃料在SOFC中的穩(wěn)定運(yùn)行，為直接使用碳基燃料的SOFC分布式發(fā)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。（2）構(gòu)建了SOFC基礎(chǔ)理論框架體系：首次將材料基因組計(jì)劃（MGI）研究方法應(yīng)用到SOFC關(guān)鍵材料中，為SOFC關(guān)鍵材料研究和相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)建立奠定基礎(chǔ)；闡明了多相體系電子-離子傳導(dǎo)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了從材料制備工藝調(diào)控到SOFC電極性能預(yù)測(cè)的理論銜接；建成了從微觀電子結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件材料、單電池到電池堆全系列尺度的多場(chǎng)綜合理論模擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)化電堆的多場(chǎng)耦合模擬，對(duì)電池堆設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了指導(dǎo)；建立了SOFC相關(guān)基礎(chǔ)理論框架體系，為高性能、長(zhǎng)壽命SOFC發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了簡(jiǎn)明具體的建議和指導(dǎo)。（3）發(fā)展了高性能一體化電池，完成了分布式SOFC獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)：從理論上構(gòu)建了連續(xù)界面一體化電池，徹底消除了傳統(tǒng)SOFC中電解質(zhì)/電極間層狀界面，完成了工業(yè)產(chǎn)品尺寸一體化電池批量制備；自主開(kāi)發(fā)了電池堆元件和電堆技術(shù)，集成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)自主點(diǎn)火、獨(dú)立運(yùn)行的SOFC發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從理論設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝實(shí)踐、成果落地、產(chǎn)品規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)、市場(chǎng)應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈貫通，突破了國(guó)外對(duì)我國(guó)在SOFC領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品封鎖，縮短了我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，開(kāi)創(chuàng)了SOFC產(chǎn)業(yè)在中國(guó)發(fā)展的新局面。  專(zhuān)家認(rèn)為，這些成果特別符合國(guó)家正在大力推行的天然氣為基礎(chǔ)的分布式發(fā)電重大需求（2013年8月，國(guó)家能源局《分布式發(fā)電管理暫行辦法》和《關(guān)于印發(fā)大力發(fā)展分布式發(fā)電若干意見(jiàn)》），為落實(shí)國(guó)家“十三五規(guī)劃”部署{《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃 (2016-2030年)》——9)氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新（2016年4月）和《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)施方案》——九)燃料電池(2016年6月) }奠定技術(shù)基礎(chǔ)。  迄今為止，在所有種類(lèi)的燃料電池中，SOFC技術(shù)是發(fā)電效率最高的，也是運(yùn)行溫度最高，因此一直是集成技術(shù)最難的一種。高敏芳教授說(shuō)，在國(guó)外都是有實(shí)力的大企業(yè)牽頭在做SOFC發(fā)電系統(tǒng)集成和示范運(yùn)行工作，早起介入的著名企業(yè)有美國(guó)GE公司、德國(guó)西門(mén)子公司、日本三菱重工等，近期在應(yīng)用市場(chǎng)必須非常活躍的企業(yè)有美國(guó)BE（Bloom Energy Corporation）公司、日本MHPS（三菱日立電力系統(tǒng)）株式會(huì)社、大阪煤氣、東京煤氣、日本京瓷、日本東陶公司等，這些有實(shí)力的企業(yè)在SOFC領(lǐng)域都有30多年或者更長(zhǎng)時(shí)間的歷史。但是，在中國(guó)一直到2010年才誕生了第一家專(zhuān)業(yè)從事SOFC技術(shù)向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的小公司——“蘇州華清京昆新能源科技有限公司”，落戶(hù)在江蘇昆山。在中央政府、地方政府和社會(huì)多方面力量支持下，經(jīng)過(guò)近7個(gè)年頭的埋頭苦干，艱苦攻關(guān)，目前該企業(yè)已經(jīng)成長(zhǎng)為高新科技企業(yè)，掌握了核心關(guān)鍵技術(shù)，完成了中試試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了SOFC關(guān)鍵材料、電池核心元件、電堆模塊集成和獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)四部分技術(shù)全線貫通，并開(kāi)展了用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)示范運(yùn)行工作。這些成果的取得，明顯縮小了我國(guó)與日美等發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。該公司還作為上述國(guó)家“973計(jì)劃”項(xiàng)目中一員，承擔(dān)了“碳基燃料SOFC系統(tǒng)構(gòu)建及成果集成演示”課題，快速有效地把“973計(jì)劃”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究成果推向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化和示范應(yīng)用，探索了一條科技成果轉(zhuǎn)化的新途徑，為更廣泛意義上的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)提供一種新思路。 在SOFC成長(zhǎng)和發(fā)展的道路上，已經(jīng)引起社會(huì)資本、地方政府和大企業(yè)等多方面關(guān)注和跟進(jìn)，有多家戰(zhàn)略合作伙伴陸續(xù)加入到我們這個(gè)領(lǐng)域中。以山西晉煤集團(tuán)為代表，在山西省科技廳共同支持下，開(kāi)展煤層氣（主要成分的CH4）為燃料的SOFC坑口電站示范系統(tǒng)建設(shè)工作；新奧集團(tuán)下屬上海泛智科技有限公司則致力于SOFC-微型燃?xì)廨啓C(jī)集成的分布式發(fā)電系統(tǒng)示范工作；上海迪斯尼公司將SOFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用到正在示范的智慧建筑上等等。所有這些都彰顯出社會(huì)對(duì)SOFC新一代電化學(xué)發(fā)電技術(shù)的逐漸認(rèn)識(shí)和巨大市場(chǎng)的迫切需求。  隨著2016年11月4日《巴黎協(xié)定》正式生效，為應(yīng)對(duì)氣候變化能源低碳化在全球已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。每當(dāng)這個(gè)原本依然美麗的秋冬季節(jié)，霧霾又肆虐中華大地，迫切需要SOFC這種新的革命性技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。2016年10月獲批成立的中國(guó)能源研究會(huì)燃料電池專(zhuān)業(yè)委員會(huì)將是燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的平臺(tái)。作為中國(guó)科協(xié)的二級(jí)學(xué)會(huì)組織，燃料電池專(zhuān)業(yè)委員會(huì)是所有燃料電池相關(guān)科技、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域同仁的共同之家。依托該平臺(tái)，集聚全中國(guó)最強(qiáng)的力量，韓敏芳教授表示，將重點(diǎn)做好SOFC相關(guān)領(lǐng)域以下幾方面的工作：（1）集合優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)一步發(fā)展SOFC相關(guān)技術(shù)，引領(lǐng)科學(xué)和技術(shù)前沿，做好SOFC科學(xué)理論和產(chǎn)業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備；（2）推動(dòng)SOFC產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，尤其是SOFC關(guān)鍵元件批量化生產(chǎn)，以高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造的升華；（3）加快SOFC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作，推進(jìn)成立相關(guān)檢驗(yàn)、檢測(cè)中心，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，使之真正為行業(yè)服務(wù)；（4）著力培養(yǎng)SOFC相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈配套建設(shè)，形成產(chǎn)業(yè)集聚和新的區(qū)域增長(zhǎng)點(diǎn)；（5）加強(qiáng)科普和應(yīng)用宣傳，創(chuàng)新商業(yè)模式，開(kāi)拓市場(chǎng)，擴(kuò)大示范應(yīng)用規(guī)模；（6）注重多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉發(fā)展，支撐SOFC實(shí)現(xiàn)“高校—研究院—企業(yè)—行業(yè)—產(chǎn)業(yè)”的生態(tài)鏈健康發(fā)展。 在上述SOFC發(fā)展和示范工程建設(shè)過(guò)程中，以神華集團(tuán)、華能集團(tuán)等為代表的多家大型央企都表現(xiàn)出極大的興趣，表示要共同推動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大。 經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國(guó)，正面臨越來(lái)越大的能源供給和環(huán)境污染的壓力。SOFC發(fā)電技術(shù)也相繼進(jìn)入國(guó)家發(fā)改委、工信部、能源局等發(fā)布的“能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030 年）”以及“中國(guó)制造 2025—能源裝備實(shí)施方案”等行動(dòng)路線和發(fā)展規(guī)劃等專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)。但是，SOFC發(fā)電技術(shù)要想同目前已成熟的其它發(fā)電技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，必須在成本和壽命上取得更進(jìn)一步的突破。韓敏芳教授作為中國(guó)燃料電池領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人與領(lǐng)軍人，對(duì)于燃料電池的發(fā)展前景，她說(shuō)自己有一種使命感以及緊迫感。她表示，我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化前景廣闊，目前正處于產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的最佳時(shí)機(jī)；中國(guó)能源研究會(huì)燃料電池專(zhuān)業(yè)委員的成立為我國(guó)燃料電池事業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)全新的平臺(tái)，標(biāo)志著我國(guó)燃料電池進(jìn)入了新的發(fā)展階段；希望通過(guò)燃料電池專(zhuān)委會(huì)這個(gè)平臺(tái)，凝聚國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者的力量，共同努力，促進(jìn)我國(guó)能源領(lǐng)域燃料電池產(chǎn)業(yè)的快速蓬勃發(fā)展。（趙金生 錢(qián)融華） 韓敏芳，女，清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授，教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授，國(guó)家“973計(jì)劃”燃料電池項(xiàng)目首席科學(xué)家，北京市重點(diǎn)交叉學(xué)科“清潔能源學(xué)”學(xué)科帶頭人，科技北京百名領(lǐng)軍人才，江蘇省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才，北京市“三八”紅旗獎(jiǎng)?wù)芦@得者等；兼任中國(guó)能源研究會(huì)燃料電池專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員和秘書(shū)長(zhǎng)，中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)固態(tài)離子學(xué)分會(huì)副理事長(zhǎng)等學(xué)會(huì)職務(wù)；《Journal Material Science and Technology》、《Frontiers in Energy》等4個(gè)雜志編委；國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議（Asian SOFC Symposium）主席，European SOFC & SOE Forum（Scientific advisory commitee）學(xué)術(shù)委員會(huì)委員等。 (責(zé)任編輯：白雪松) |
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