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索弗克:研发出国内首款“铅笔式”燃料电池

2018-11-07 11:30 来源:南方日报 王雅铄

11月6日,在第二届全国“氢能周”展示现场,佛山索弗克氢能源有限公司(以下简称“索弗克”)展出的一台既可以储能又可以实现氢能源和太阳能相互转换的装置,吸引了来自全国各地不少参展嘉宾的驻足。

作为行业新秀,这是索弗克携光氢储能综合系统在“氢能周”的第二次亮相,“热电联产”和分布式发电是该公司发展的新方向。

从独创管式燃料电池到掘金“热电联产”市场,索弗克成立3年已经开辟出行业多个第一,如国内第一根产业化的微管式固体氧化物燃料电池,第一片板管式固体氧化物燃料电池,佛山第一家成功开发数款微管式和板管式固体氧化物燃料电池电堆(120瓦、300瓦、600瓦、1000瓦等)。

以“让所有需要小规模供电的地方都有我们的产品”为发展理念,索弗克预计明年公司综合营收额可以达到1000万元,计划3年内陆续推出数十款与新能源相关的新产品,5年内在上海科创板上市。

独创新型电池

无人机续航时间延长3—4倍

坐落在佛山市禅城区轻工路上,佛山索弗克氢能源有限公司副总经理梁波正带领着他的研发团队在实验室内进行研究检测,像铅笔形状大小却比铅笔还要轻的微管式固体氧化的燃料电池(MT-SOFC)就诞生自这里。

微管式固体氧化的燃料电池属于众多高温固体氧化物燃料电池外观种类中的一种,相比平板式固体氧化物燃料电池,它可实现5分钟内快速发电、易密封并有良好的抗热冲击性。据梁波介绍,燃料电池分两大类,其中低温工作质子交换燃料电池在佛山有很多家企业都在做,而高温固体氧化物燃料电池目前国内真正做到产业化的仅有3—4家,索弗克正是其中一家。

“由于两类燃料电池的工作温度和使用材料都不一样,开发固体氧化物燃料电池电堆的技术难度更高一点。对所选用的材料不仅要求须适应700℃—1000℃的高温环境,而且还要经得起长达10年的长时间运行考验。”梁波说。

有别于常规质子交换膜燃料电池,固体氧化物燃料电池不需要以纯氢作为燃料,且不消耗铂等贵金属作为催化剂,是一种更具燃料适应性的燃料电池。目前,无人机多采用锂电池作为动力源,续航时间不超过半小时。采用这种以丙烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池电源,能将无人机的续航时间延长到2个小时以上,并且更换丙烷燃料更为方便。

作为一家和新能源相关的高科技公司,索弗克创办之初就带有“双创基因”。2015年,该公司科技研发项目《无人机用微管固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)电源系统》获佛山市科技局立项,并给予1000万元科技经费支助,索弗克也应运而生。目前该公司已经陆续投入上千万元,搭建一条自己独创的生产线。

除无人机用微管式固体氧化物燃料电池电源,该团队还陆续研发了板管式固体氧化燃料电池系统、燃料电池测试台、高烧结活性的陶瓷粉体、光氢分布式发电系统、风氢分布式发电系统、热电连供装置、丙烷基千瓦级燃料电池动力系统等,陆续赢得包括广东工业大学、英国adelan公司、昆明理工大学、佛山国安通航、深圳市皇鉅科技、江苏中能锂电科技有限公司等重要客户。

团队倾心研发

从采购方转变为供应商

“‘轰’的一声,6.9W!”说起单根微管固体燃料电池发电功率测量数据出现的那一刻,梁波现在还记得那种血压上升的感觉,“之后,随着时间的推移我们甚至将单管的功率做到10W。”微管固体燃料电池达到了功率密度0.3W/cm2以上就可以产业化,而他们已经达到了0.45W/cm2,大大超出预期,远超同行。

这一阶段性的研究成果意味着公司的微管已经研发成功,可以量产并推广应用。梁波兴奋地表示,已经有不少行业人士向他们表露采购意向。

技术的突破离不开索弗克的人才储备和国际化的创新团队建设。梁波笑称这个微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)研发团队中研发人员的年龄构成,从“40后”至“90后”,涵盖老、中、青、少,集中、英、日各家之长。

以梁波为例,作为索弗克的创新研发团队带头人之一,他有着8年留学日本经历,常年从事燃料电池和锂电池的相关研究。英国皇家科学院院士Kevin Kendall更是长期从事燃料电池应用研究和相关领域的国际合作,两者构成技术团队的核心人员。

“选择佛山,是因为这座城市拥有雄厚的制造能力,产业链相对齐全,燃料电池各个零部件几乎都可以在方圆100公里范围内购得。此外,珠三角本身又是一个潜力巨大的市场。”梁波说。

据介绍,在研发初期,团队所用的电池对材料选择要求较高,一时摸不清材料供应链,而这样的发电微管又是制造发电系统的核心部件和基础单元。公司需要购买进口的燃料电池单元,大约80英镑一根,而且是独家买卖。采购这样的消耗品不仅成本高而且手续繁琐。

为了解决这一基础单元制造的技术难题,梁波带领团队度过了多个不眠之夜。从向别人采购,到自主研发核心原材料及单电池的制作,团队每个人都倾注了全部心血。在长达一年多时间的攻关下,终于迎来了大家期待已久的技术突破,并成功实现从采购方到供应商的反转。

目前,索弗克的燃料电池功率密度已经达到0.45W/cm2以上,处于国内领先水平。怎么把它做到壁厚更薄、质量更低、性能更强,是团队持续在解决的研究课题。此外,板管式、平板式阴极支撑、电解质支撑式燃料电池也是团队拓展重点。

面临全新机遇

掘金“热电联产”大市场

“让所有需要小规模供电的地方都有我们的产品”,这是索弗克的发展理念。目前索弗克除了微管固体氧化物燃料电池的研发应用,在直接甲醇燃料电池和质子交换膜燃料电池领域也取得了进展。他们计划三种清洁能源电池同时研发、同步推进。

索弗克的母公司是广东中商国通电子股份有限公司,拥有多年铅酸电池研究和生产经验,其相关联公司也掌握锂离子电池、UPS、EPS等储能电池的制造技术。索弗克能在短短数月成功开发光氢混合供电系统,母公司给予了极大的支持,包括特制的锂离子电池储能系统、电控、温控、逆变器、除尘等。

《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出,进一步发展壮大与氢能源相关的新能源汽车、新能源、节能环保等战略性新兴产业。国家提出了清洁能源发展目标和支持性政策,清洁能源将迎来前所未有的发展机遇,对索弗克来说无异于是一剂强心针。

以高温固体氧化物燃料电池研发为主、低温工作的质子交换燃料电池为辅,索弗克迎来快速发展契机。未来,索弗克将主攻热电联产千瓦级分布式发电系统,并联合风、光、储能等,走综合供电系统之路。

索弗克副总经理何凤琪透露,如果和交通部门达成合作,届时交通车、信号灯等都可能采用光氢混合系统。从大设备到小设备,所有需要电源的地方,都是索弗克产品的用武之地。

“2019年公司营收额预计可以达到1000万元,3年内推出30款新能源系列产品,5年内在上海科创板上市,这是公司的近、中期规划。公司将积极参与并努力推动我国能源产业发展,实现能源与经济、社会、环境协调可持续发展,为满足人民对美好生活的向往而努力奋斗。”梁波说。

【记者】王雅铄

编辑: 杨馥铫

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