清华大学韩敏芳教授团队：从实验室到应用转化，高性能固体氧化物燃料电池的理论与实践

2025年07月07日06:50:16 科学 6130

固体氧化物燃料电池（sofc）作为一种高效、清洁的能源转换技术，近年来受到了广泛关注。其高能量转换效率和广泛的燃料适应性使其在能源领域具备了独特的优势，特别是在分布式发电、便携式能源装置和大型电力系统等方面展现出了巨大的应用潜力。

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▲平板式sofc电池堆重复单元（cru）及千瓦级电堆实物图

▲ 2011～2020 年全球sofc产品出货量及出货功率

在“双碳”目标的背景下，氢能相关技术在近些年来引起了越来越多的关注，被视为未来国家能源体系的重要组成部分。在氢能利用端，最核心的技术之一是燃料电池发电技术。燃料电池能够通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能，具有较高的能量转化效率。根据电解质种类不同，常见燃料电池可以分为五类：碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。它们的运行原理、工作条件和应用场景有明显的不同。高温运行的sofc采用全固态陶瓷结构，在600～1000℃的高温下运行，可以使用氢气及多种碳氢燃料。数十年来，在sofc核心材料、电池/电堆结构以及整体系统设计集成等方面已经取得了诸多进展，并推动了这一技术的实际应用。当下，仍然需要在工业级sofc的能效、寿命和稳定性等方面取得突破，从而进一步实现其商业化应用。

清华大学燃料电池与储能创新研究中心主任韩敏芳教授致力于固体氧化物燃料电池（sofc）研究30余年，她带领团队从基础研究到技术突破，从产业转化到示范应用，成功解决了产业链上的一个又一个难点。应“十四五“时期国家重点出版物出版专项规划项目“电化学科学与工程技术丛书（孙世刚院士总主编）”编委会的邀请，韩敏芳及其团队精心组织撰写了学术专著《高性能固体氧化物燃料电池——理论与实践》，2025年6月底正式出版发行！

主要作者简介

《高性能固体氧化物燃料电池——理论与实践》

韩敏芳，清华大学教授，能源与动力工程系学术委员会副主任，燃料电池与储能创新研究中心主任。专业从事固体氧化物燃料电池（sofc）研究30余年，主持完成sofc领域“973”计划和国家重点研发计划项目，从电解质材料到发电系统，从实验室研发到批量生产和应用转化。主导燃料电池相关学会、标委会和产业联盟等组织建设，领导制订sofc相关标准，谏言国家政策导向，是sofc新兴领域最忠实的坚守者和支撑者。

吕泽伟，分别于2017年和2022年获得清华大学学士和博士学位，现为日本东京大学特任助教，入选日本学术振兴会（jsps）外籍特别研究员。主要研究方向是固体氧化物燃料电池（sofc）、电解池（soec）及相关的电化学和热物理问题。已在adv. energy mater.、j. energy chem.等学术期刊发表论文30余篇，参与制定燃料电池相关国家能源行业标准3项，在国内外学术会议作邀请和口头报告十余次。作为共同负责人承担jsps资助项目，并参与多项中、日国家级科研项目。研究成果曾获中国发明协会发明创业奖创新奖一等奖等科技奖励。