清華大學韓敏芳教授團隊：從實驗室到應用轉化，高性能固體氧化物燃料電池的理論與實踐

2025年07月07日06:50:16 科學 6130

固體氧化物燃料電池（sofc）作為一種高效、清潔的能源轉換技術，近年來受到了廣泛關注。其高能量轉換效率和廣泛的燃料適應性使其在能源領域具備了獨特的優勢，特別是在分散式發電、攜帶型能源裝置和大型電力系統等方面展現出了巨大的應用潛力。

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▲平板式sofc電池堆重複單元（cru）及千瓦級電堆實物圖

▲ 2011～2020 年全球sofc產品出貨量及出貨功率

在「雙碳」目標的背景下，氫能相關技術在近些年來引起了越來越多的關注，被視為未來國家能源體系的重要組成部分。在氫能利用端，最核心的技術之一是燃料電池發電技術。燃料電池能夠通過電化學反應將燃料的化學能直接轉化為電能，具有較高的能量轉化效率。根據電解質種類不同，常見燃料電池可以分為五類：鹼性燃料電池、磷酸燃料電池、質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。它們的運行原理、工作條件和應用場景有明顯的不同。高溫運行的sofc採用全固態陶瓷結構，在600～1000℃的高溫下運行，可以使用氫氣及多種碳氫燃料。數十年來，在sofc核心材料、電池/電堆結構以及整體系統設計集成等方面已經取得了諸多進展，並推動了這一技術的實際應用。當下，仍然需要在工業級sofc的能效、壽命和穩定性等方面取得突破，從而進一步實現其商業化應用。

清華大學燃料電池與儲能創新研究中心主任韓敏芳教授致力於固體氧化物燃料電池（sofc）研究30餘年，她帶領團隊從基礎研究到技術突破，從產業轉化到示範應用，成功解決了產業鏈上的一個又一個難點。應「十四五「時期國家重點出版物出版專項規劃項目「電化學科學與工程技術叢書（孫世剛院士總主編）」編委會的邀請，韓敏芳及其團隊精心組織撰寫了學術專著《高性能固體氧化物燃料電池——理論與實踐》，2025年6月底正式出版發行！

主要作者簡介

《高性能固體氧化物燃料電池——理論與實踐》

韓敏芳，清華大學教授，能源與動力工程系學術委員會副主任，燃料電池與儲能創新研究中心主任。專業從事固體氧化物燃料電池（sofc）研究30餘年，主持完成sofc領域「973」計劃和國家重點研發計劃項目，從電解質材料到發電系統，從實驗室研發到批量生產和應用轉化。主導燃料電池相關學會、標委會和產業聯盟等組織建設，領導制訂sofc相關標準，諫言國家政策導向，是sofc新興領域最忠實的堅守者和支撐者。

呂澤偉，分別於2017年和2022年獲得清華大學學士和博士學位，現為日本東京大學特任助教，入選日本學術振興會（jsps）外籍特別研究員。主要研究方向是固體氧化物燃料電池（sofc）、電解池（soec）及相關的電化學和熱物理問題。已在adv. energy mater.、j. energy chem.等學術期刊發表論文30餘篇，參與制定燃料電池相關國家能源行業標準3項，在國內外學術會議作邀請和口頭報告十餘次。作為共同負責人承擔jsps資助項目，並參與多項中、日國家級科研項目。研究成果曾獲中國發明協會發明創業獎創新獎一等獎等科技獎勵。