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中国工程院院士彭苏萍:固体氧化物燃料电池是煤电的根本性变革技术

北极星电力网新闻中心  来源:中国能源报  作者:李玲/整理  2021/9/6 9:12:24  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 煤化工 煤电 彭苏萍

北极星火力发电网讯:在9月4日举办的“2021氢能产业发展论坛暨第十一届全球新能源企业500强峰会”上,中国工程院院士彭苏萍发表了主题演讲。

彭苏萍表示,化石能源在使用过程中会产生大量二氧化碳排放,减排压力巨大。利用固体氧化物将二氧化碳转化成甲醇,正是目前我们正在做的工作。

依据电解质种类的不同,燃料电池分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中,固体氧化物燃料电池通过电解水制氢,以及电解二氧化碳制一氧化碳可以使风能、太阳能等高效转化成可持续能源,是未来有前景的能源转化储存和碳中和技术。例如,整体煤气化燃料电池可打破以往电厂通过汽轮机发电的模式,提高煤气化发电效率,降低CO2捕集成本,同时实现CO2及污染物近零排放,是煤炭发电的根本性变革技术。

与质子交换膜燃料电池90℃的工作温度相比,固体氧化物燃料电池工作温度可以高达725℃左右,一次发电效率可以达到60%,比较适合大规模供电与集成式发电。

除了发电效率高外,固体氧化物燃料电池发电技术余热品质也很高,温度可高达600℃,因此也可以用于热电联供,效率可达到90%以上。可以说,基于固体燃料电池的分布式发电是最高效、环保的燃气发电技术。目前我们正与丹麦合作开展这方面探索。而通过固体氧化物技术实现化石能源利用的“零碳”排放,就是我们的奋斗目标。

质子交换膜燃料电池因为对氢气的质量要求高,所以成本也高。实际上,煤制氢过程中离不开氢气提纯,还主要是燃料电池的问题,这是因为质子膜燃料电池的工作温度太低,但是工作温度高的燃料电池就不存在这个问题。其并不要求氢气的纯度很高,而且除了氢气之外,还可以用天然气、石油气、煤的合成气等替代氢气作为燃料,因此供给模式可以不打破现有能源供应链。围绕这项工作,我们已经在开展小型示范。燃料电池大规模发电有一个非常大的好处,就是噪音很小,仅在50分贝以下。别人不告诉你的话,根本不会知道这是个发电厂,美国硅谷就有很多这种电站。

固体氧化物燃料电池技术的正向过程可以发电。实际上固体氧化物电解池正是其逆向过程,也就是说还可以利用多余电,反过来再制取氢气,实现制氢制氧。

目前,德国、新加坡已经可以利用固体氧化物电解池技术将传统的集中式制氢模式转变为分布式制氢模式,这种模式可以做到加氢站合加油站合一。我国现有制氢站很多,主要以政府投资为主体。如果发展分布式制氢模式,中国的氢能和以氢能为基础的产业就会得到进一步发展。固体氧化物技术还有一个优势,其启动只需要半个小时,非常适用于电力调峰。我们近期就正准备通过在煤矿塌陷区上建设光伏项目,并通过固体氧化物电解池去协同制氢,再通过发电用于调峰。碳达峰、碳中和目标的提出对中国来说是一个机遇,需要改变以前的发电方式和用能方式。今后20-30年间,要继续拓展应用可再生能源,必须要解决调峰问题。对于分布式固态燃料电池制氢,我们计划在山东建设若干个示范基地,并利用集装箱的堆叠解决氢的储运难题、节省储运成本。另外,我们也希望将固体氧化物燃料电池应用到居民小区里,作为小区供热或制冷的来源。

可以说,未来10-20年将是我国氢能源产业发展的重要机遇期,需紧密联系我国能源发展实际,助力实现氢能源高质量发展,这就需要从战略、政策、技术、资金、国际合作等方面积极谋划,通过改革创新破解发展难题。

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