美國能源部投資3400萬美元開發(fā)小型固體氧化物燃料電池系統(tǒng)

　　今天，美國能源部(DOE)宣布選擇了12個小型固體氧化物燃料電池系統(tǒng)(SOFC)和混合電解槽技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，根據(jù)公告(FOA)，這些項(xiàng)目將獲得大約3400萬美元的政府資助。

　　FOA致力于開發(fā)先進(jìn)技術(shù)，目標(biāo)是將使用固體氧化物電解槽技術(shù)的小型固體氧化物燃料電池(SOFC)混合系統(tǒng)推進(jìn)到商業(yè)化制氫和發(fā)電的水平。該機(jī)構(gòu)還尋求使用氣化設(shè)施的合成氣進(jìn)行SOFC的驗(yàn)證。

　　政府致力于將SOFC系統(tǒng)用于商業(yè)化制氫和發(fā)電。選擇資助這些項(xiàng)目是朝著這個目標(biāo)邁出的一大步。”能源部長Dan Brouillette說。“通過與國家實(shí)驗(yàn)室、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和私營企業(yè)合作，我們將大量的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識結(jié)合起來，使這些技術(shù)趨于成熟，并最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。”

　　這項(xiàng)研究工作還包含了美國能源部化石能源辦公室(FE) SOFC項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目的重點(diǎn)是使利用煤炭和天然氣生產(chǎn)高效、低成本、大氣排放接近零的電力。所選項(xiàng)目的共同目標(biāo)是確保高效、可靠的電網(wǎng)電力，同時保護(hù)環(huán)境。

　　SOFC是一種將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。它們的獨(dú)特之處在于，它們通過電化學(xué)反應(yīng)而不是燃燒過程來發(fā)電。“這意味著SOFC比傳統(tǒng)的發(fā)電過程更高效、更環(huán)保。”

　　根據(jù)今年5月發(fā)布的DOE FOA，確定入選的申請人在其感興趣的領(lǐng)域中獲得了最高的技術(shù)評分。

　　根據(jù)DE-FOA-0002300、小型固體氧化物燃料電池系統(tǒng)和混合電解槽技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，12個被選定的項(xiàng)目分別隸屬于三個領(lǐng)域(AOIs)。

　　AOI 1：小規(guī)模分布式發(fā)電SOFC系統(tǒng)

　　(1)為數(shù)據(jù)中心和其他關(guān)鍵電力用戶提供彈性的模塊化燃料電池——Aris Energy Solutions，LLC（紐約州芒特弗農(nóng)）及其合作伙伴，西弗吉尼亞大學(xué)國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，蓋亞能源研究所，美國國家航空航天局/西弗吉尼亞州的數(shù)據(jù)中心將推進(jìn)模塊化SOFC系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并為實(shí)現(xiàn)降低SOFC系統(tǒng)成本的長期目標(biāo)提供明確的途徑。該項(xiàng)目將強(qiáng)調(diào)從開發(fā)到部署的過程。

　　能源部資助：2,659,212美元；非能源部資助：204,315美元；總額：2,863,527美元

　　(2)提高成本和效率的可伸縮的固體氧化物燃料電池動力系統(tǒng)——康明斯（Cummins Inc .）和其合作伙伴，康涅狄格大學(xué)，推進(jìn)小型固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的研究設(shè)計和開發(fā)一個使用20千瓦小型固體氧化物燃料電池動力系統(tǒng)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)中心和商業(yè)建筑。其目標(biāo)是展示實(shí)現(xiàn)1000美元/KW以下目標(biāo)的途徑?？得魉蛊胶庋b置系統(tǒng)的關(guān)鍵部件包括陰極鼓風(fēng)機(jī)、陽極廢氣再循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)化爐和熱交換器。

　　能源部資助：2,601,046美元；非能源部資助：650,261美元：總額：3,251,307美元

　　(3)小型固體氧化物燃料電池系統(tǒng)和混合電解槽技術(shù)開發(fā)——Redox Power Systems, LLC（馬里蘭州貝茲維爾）及其合作伙伴，太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室和AVL動力傳動系統(tǒng)工程公司，將使用先進(jìn)的低溫/高功率固體氧化物燃料電池和高性能balance-of-plant組件，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模采用5-25kW系統(tǒng)的分布式發(fā)電(DG)應(yīng)用。其目標(biāo)是通過開發(fā)一個≥7kW的系統(tǒng)原型演示器，在用于分布式應(yīng)用的SOFC商業(yè)化方面取得重大進(jìn)展，并將該系統(tǒng)的成本降低到與替代技術(shù)相同的水平。

　　能源部資助：2,660,653美元；非能源部資助：675,495美元；總額：3,336,148美元

　　AOI 2：混合系統(tǒng)使用固體氧化物系統(tǒng)生產(chǎn)氫和電力

　　(4)用于氫氣和化學(xué)品的低成本、大面積SOEC堆棧——太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（里奇蘭，佤邦）及其合作伙伴，圣地亞哥加州大學(xué)，將制造并演示高效2-5kW固體氧化物電解槽的運(yùn)行（SOEC），它能夠利用蒸汽產(chǎn)生氫氣，或者利用蒸汽和二氧化碳以電解模式產(chǎn)生合成氣。為了成功實(shí)施，商業(yè)上可行的系統(tǒng)必須考慮成本，可靠性和使用壽命。這個為期三年的項(xiàng)目的目標(biāo)是降低SOEC堆棧的生產(chǎn)成本，提高堆棧的性能和耐用性，這將有助于加速商業(yè)化和市場采用。

　　美國能源部資助：3,000,000美元；Non-DOE資助：0美元，總額：3,000,000美元

　　(5)用于制氫和電力生產(chǎn)的高效、可靠和經(jīng)濟(jì)的可逆固體氧化物電池技術(shù)——加州大學(xué)、加州大學(xué)圣地亞哥分校（拉霍亞，CA）及其合作伙伴，OxEon Energy，將開發(fā)和演示一種高效、可靠和具有成本效益的可逆固體氧化物電池(RSOC)技術(shù)，用于制氫和天然氣發(fā)電。這種新型RSOC技術(shù)基于一種緊湊、低成本的堆棧架構(gòu)，該架構(gòu)結(jié)合了高性能且燃料靈活的可逆電池，可在燃料電池(發(fā)電)和電解(制氫)兩種模式下高效運(yùn)行。

　　能源部資助：2,999,125美元；非能源部資助：88,044美元；總額：3,087,169美元

　　(6)為可逆的固體氧化物燃料電池系統(tǒng)改進(jìn)性能——FuelCell Energy, Inc.（丹伯里，CT）及其合作伙伴，弗吉尼亞理工學(xué)院和州立大學(xué)的電力電子系統(tǒng)中心（Virginia Tech），將努力推進(jìn)高效率和低成本的可逆的固體氧化物燃料電池(RSOFC)混合系統(tǒng)技術(shù)，用于水電解制氫以及氫氣發(fā)電。同時進(jìn)行以下三個領(lǐng)域的研究：(1)改善RSOFC堆棧中的基本重復(fù)單元材料(電池、密封、互連和涂層)，以提高效率和減少降解；(2)棧設(shè)計改進(jìn)，特別是在熱管理領(lǐng)域，提供了改進(jìn)退化特性和增加功率密度的潛力；(3)先進(jìn)的燃料電池電源管理技術(shù)。

　　能源部資助：300萬美元；非能源部資助：67.5萬美元；總額：367.5萬美元

　　(7)可逆的固體氧化物燃料電池系統(tǒng)——NexTech Materials, Ltd. dba Nexceris, LLC（劉易斯中心，OH）及其合作伙伴，西北大學(xué)和科羅拉多礦業(yè)學(xué)院，將把可逆固體氧化物(RSOC)堆技術(shù)擴(kuò)展到在大型系統(tǒng)級別(100kW或更大)，以實(shí)現(xiàn)低于2美元/KG的制氫成本。 Nexceris的電池和堆棧技術(shù)將在該項(xiàng)目中使用。西北大學(xué)將貢獻(xiàn)RSOC燃料電極材料的基礎(chǔ)知識，并在評估RSOC電池組的加壓影響之前，對其進(jìn)行長期加壓測試。科羅拉多礦業(yè)學(xué)院將基于項(xiàng)目中的演示系統(tǒng)測試，貢獻(xiàn)其RSOC系統(tǒng)設(shè)計、加壓堆功能測試以及系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

　　能源部資助：300萬美元；非能源部資助：75萬美元；總價值：375萬美元

　　(8)康明斯R-SOFC系統(tǒng)開發(fā)——康明斯公司(Columbus，IN)將通過開發(fā)兩項(xiàng)新技術(shù)，提高可逆固體氧化物燃料電池(R-SOFC)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，使氫的生產(chǎn)成本達(dá)到每公斤2美元，產(chǎn)品總成本降低30%?；诳得魉箤＠臒釃娡拷饘僦味询B，該研究旨在通過建模和開發(fā)一種先進(jìn)的金屬基板，進(jìn)一步降低成本和提高性能。該項(xiàng)目將提高R-SOFC系統(tǒng)的技術(shù)儲備能力，并有潛力使小型混合電解槽工廠早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　能源部資助：2,000,824美元；非能源部資助：500,206美元；總額：2,501,030美元

　　(9)一個高度有效的和負(fù)擔(dān)得起的氫氣和電力生產(chǎn)混合動力系統(tǒng)——Phillips 66（巴特爾斯維爾，OK）及其合作伙伴，喬治亞理工學(xué)院，將演示一個低成本的商業(yè)可行、高效的可逆固體氧化物電池(H-rSOC)系統(tǒng)，基于質(zhì)子導(dǎo)體的氫氣和電能產(chǎn)生。與基于氧離子導(dǎo)體的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢包括：(1)生產(chǎn)高純度干燥的氫氣而不需要下游分離/純化；(2)大大提高了燃料電極的耐用性，消除了鎳被蒸汽氧化的危險；(3)使質(zhì)子導(dǎo)通膜的電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋯基電解質(zhì)，這意味著更小的歐姆損耗和更高的效率。

　　能源部資助：300萬美元；非能源部資助：45萬美元；總額：345萬美元

　　(10)可逆SOFC-SOEC?；诜€(wěn)定的稀土Nickelate氧電極——圣戈班陶瓷和塑料公司（Northboro，MA）及其合作伙伴，波士頓大學(xué)，西維吉尼亞大學(xué)，伍斯特理工大學(xué)和蓋亞能源研究所，將提高和驗(yàn)證可逆固體氧化物電池和電池堆活性層中使用的材料性能和耐久性。擬議的項(xiàng)目將利用成功的HydroGEN育苗項(xiàng)目的結(jié)果，該項(xiàng)目僅專注于SOEC的氧電極，并已證明在1.2V電壓下電流密度比基線提高了70％。

　　能源部資助：2,390,992美元；非能源部資助：597,748美元；總額：2,988,740美元

　　(11)熱集成50kW高溫電解器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證——Battelle Energy Alliance, LLC（愛達(dá)荷瀑布，ID）及其合作伙伴，OxEon Energy, Inc.，將重新配置目前正在使用的50 kW BOP固體氧化物電解系統(tǒng)由愛達(dá)荷州國家實(shí)驗(yàn)室制造，在電解模式下的工作功率約為30kW，在燃料電池模式下的工作功率約為10kW。該系統(tǒng)將使用OxEon提供的高級SOC堆棧。OxEon將在氫電極中加入一種新的催化劑，該催化劑將在后面的電池制造過程中滲透。催化劑的組成和加工條件將在麻省理工學(xué)院進(jìn)行驗(yàn)證，該研究所是OxEon Energy的分包商。

　　能源部資助：2,999,610美元；非能源部資助：393,819美元；總額：3,393,429美元

　　AOI 3：煤制合成氣作為SOFC燃料的清洗工藝及對合成氣的單槽和多槽測試

　　(12)在美國伍斯特理工學(xué)院，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和俄亥俄州燃料電池聯(lián)盟的技術(shù)支持下，固體氧化物燃料電池技術(shù)開發(fā)——北達(dá)科他大學(xué)，其合作伙伴國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室利用：1）EERC現(xiàn)有的最先進(jìn)功能，包括氣化爐，可配置的合成氣凈化技術(shù)，固體氧化物燃料電池測試臺和在線/離線分析系統(tǒng)，以及 2）NETL在識別、建模方面的專業(yè)知識（通過JOULE 2.0超級計算工具），并量化SOFC組件的退化模式。該項(xiàng)目的主要成果可能是合成氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)證明能夠以（預(yù)計的）商業(yè)上可行的資金和運(yùn)營成本生產(chǎn)出能夠保持SOFC性能與天然氣持平的煤炭合成氣。

　　能源部資助：3,999,944美元；非能源部資助：0美元；總額：3,999,944美元

　　（原文來自：美國能源部 中國新能源網(wǎng)綜合）