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合理利用氫氣有望實現(xiàn)碳中和，目前已具備低成本生產(chǎn)可再生的環(huán)保氫氣的技術(shù)手段，將此類氫氣有效地利用是眼下的課題。株式會社電裝(以下簡稱“電裝”)正致力于開發(fā)固體氧化物燃料電池 (SOFC)，這是一種通過氫氣與其他燃料和氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力和熱量的燃料電池。并且為了促進(jìn)碳中和的實現(xiàn)，在開發(fā)過程中需同時兼顧環(huán)境友好和經(jīng)濟(jì)適用。
以效率為特征的SOFC
燃料電池通過氫氣與其他燃料和氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力和熱量。當(dāng)氫氣作為燃料使用時，發(fā)電過程中只產(chǎn)生水不產(chǎn)生二氧化碳，是一種非常理想的清潔能源。
根據(jù)使用的電解質(zhì)和工作溫度進(jìn)行燃料電池的類型劃分。FCEV(燃料電池汽車)中所使用的燃料電池稱為PEFC，PEFC使用高分子隔膜作為電解質(zhì)膜。高分子隔膜在約100°C下反應(yīng)，其特點是啟動時間短。SOFC使用的是陶瓷隔膜，其反應(yīng)溫度可高達(dá)700℃。由于溫度高，啟動時間比PEFC長，但同時也具備能源效率高的特點， 因此更適用于固定裝載模式。
此外,SOFC的另一個特點是可以通過使用碳衍生燃料進(jìn)行發(fā)電，包括城市燃?xì)?，這是市場上使用最廣泛的氣體燃料。
電裝在SOFC方面的大膽挑戰(zhàn)
盡管SOFC是一種正在實際用于家庭和商業(yè)用途的產(chǎn)品，但電裝希望通過自身的技術(shù)以更高的發(fā)電效率為目標(biāo)，實現(xiàn)能源零浪費(fèi)使用，為減少碳排放做出貢獻(xiàn)，進(jìn)一步提高SOFC的環(huán)境友好性。
普及SOFC所需克服的挑戰(zhàn)
電裝環(huán)境中和系統(tǒng)開發(fā)部表示：“一般來說，燃料電池將大約20%的燃料流向下游過程而不發(fā)生反應(yīng)，因為負(fù)責(zé)發(fā)電的電池非常敏感，如果試圖反應(yīng)所有的燃料，電池就會受損。 雖然可以防止電池劣化，但也造成了能量損失，阻礙了發(fā)電效率的提高。而電裝的挑戰(zhàn)就在于如何在不浪費(fèi)的情況下充分使用能源”
“另一方面，如果電池使用壽命短，更換零件和進(jìn)行維護(hù)的成本就會更高，從經(jīng)濟(jì)角度來看，應(yīng)用普及會更加困難。提高使用壽命的一個主要挑戰(zhàn)是發(fā)電部件和金屬材料的耐久性。 由于內(nèi)部溫度高達(dá)700°C，溫度波動對使用壽命有直接影響。 因此盡管與發(fā)電效率有關(guān)，但內(nèi)部溫度控制對于實現(xiàn)長使用壽命非常重要。”
為此，電裝旨在通過其在開發(fā)移動性產(chǎn)品所研發(fā)的熱管理技術(shù)進(jìn)一步解決“提高SOFC發(fā)電效率”以及“延長電池使用壽命”兩大課題。
解決SOFC課題的電裝之道
在電池堆排放的20%未使用的燃料中，10%返回入口側(cè)(回收)，剩下的10%在燃燒器中燃燒，熱量被重新用于燃料改質(zhì)器和其他設(shè)備。電裝所使用的液壓泵即使在高溫條件下也可正常運(yùn)行，通過熱量回收可進(jìn)一步提高發(fā)電效率。在高發(fā)電率條件下，為了延長電池壽命,將電池堆和每個部件保持在目標(biāo)溫度也很重要。
電裝的目標(biāo)是通過利用輻射熱的技術(shù)來解決這個問題，即使物品之間沒有直接接觸，輻射熱也會以電磁波的形式傳播。通過控制組件布局和高溫流體的流動等熱管理技術(shù)來解決這個問題。
因此，通過利用循環(huán)技術(shù)和熱管理技術(shù)，電裝正在開發(fā)發(fā)電效率高于65%且使用壽命更長的產(chǎn)品。
為后續(xù)的普及夯實基礎(chǔ)
普及SOFC的關(guān)鍵是實現(xiàn)穩(wěn)定地大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。 電裝秉承著對產(chǎn)品品質(zhì)的承諾以及自身所具備的大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，在SOFC項目的早期階段就讓制造部門參與其中，以便在設(shè)計階段即可研發(fā)出高性能產(chǎn)品，為后續(xù)批量生產(chǎn)夯實基礎(chǔ)。
著眼于碳中和未來，實現(xiàn)SOFC進(jìn)一步發(fā)展
電裝正利用自身優(yōu)勢克服開發(fā)SOFC的發(fā)電效率和電池壽命等課題，為了進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)適用性，SOFC在支持各種燃料的應(yīng)用方面也非常重要。因此，電裝也著手于開發(fā)能夠同時適用城市燃?xì)馀c環(huán)保氫氣的混合燃料SOFC，通過對混合燃料的兼容達(dá)到大幅減少二氧化碳排放的目的。
未來，電裝將著眼全球，朝著2035年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)進(jìn)一步邁進(jìn)。攜手擁有共同愿景的合作伙伴一起迎接未來的挑戰(zhàn)。
電裝公司介紹
電裝在美國《財富》雜志發(fā)布的2022年世界500強(qiáng)企業(yè)中排名第278名。如今，電裝在全球30多個國家和地區(qū)擁有約200家關(guān)聯(lián)公司，集團(tuán)員工數(shù)約17萬人。作為電裝在中國的統(tǒng)括公司——電裝(中國)投資有限公司，成立于2003年，憑借近年來在社會責(zé)任事業(yè)和可持續(xù)發(fā)展道路上所作出的成績，在2021年南方周末中國企業(yè)社會責(zé)任榜中名次位列14，榮膺《南方周末》“2021年度杰出責(zé)任企業(yè)”獎項。目前在國內(nèi)設(shè)有生產(chǎn)公司、銷售公司以及軟件開發(fā)公司等共計30多家關(guān)聯(lián)企業(yè)，員工約17000人，建立了完善的銷售、售后服務(wù)和生產(chǎn)供應(yīng)體制。
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