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    王重海:先進陶瓷技術在固體氧化物燃料電池中的應用
    發布時間:2021-09-25 17:46:00
    關鍵詞:燃料電池

    王重海:新型陶瓷膜材料在燃料電池中的應用

    圖為山東工業陶瓷研究設計院院長王重海做主題演講


    日前,由中國電池工業協會、電池中國網聯合主辦的“2021氫能與燃料電池技術及應用國際峰會”在淄博舉行。山東工業陶瓷研究設計院院長王重海院長做了題為“先進陶瓷技術在固體氧化物燃料電池中的應用”的報告。


    以下為報告實錄:


    王重海:尊敬的各位領導、各位專家,因為我們這個單位在淄博,昨天很多人已經去看過,對我們這個單位也有一個大致了解。


    我作為淄博當地人,歡迎淄博以外的各位朋友來我們淄博,給我們指導。同時也感謝中國電池工業協會給予我們一個機會這次與大家交流的機會。


    我的題目是“先進陶瓷技術在固體氧化物燃料電池中的應用”。


    內容主要包括三部分。一單位簡介,單位簡介大家都看了我簡單地介紹一下。


    我們是屬于中國建材集團,我們從1970年從北京搬到淄博,當時是因為淄博工業基礎比較好,特別是陶瓷工業基礎,今年是扎根淄博50年,淄博市對我們院發展支持也比較大。這是我們院在淄博的地位,有一個是國家標準化組織精細陶瓷技術委員會還有山東工業陶瓷研究設計院有限公司,還有標準創新型企業,去年我們還被批了山東省創新創業體也獲批了。


    以前我們院是事業單位,后來轉為企業單位后來是自負盈虧,我們在院所里面做的還不錯,右邊是我們孵化的產業,從氧化鋁陶瓷、陶瓷纖維、陶瓷膜、還有氮化硅昨天也看到,陶瓷膜裝備,還有陶瓷的3D打印,以及陶瓷的精米加工。


    這是孵化的產業,我也不展開講了。這碳化硅我單獨說一下,這是跟新能源汽車相關,目前我們院正在投資12億,建一個年產500噸的產品線,主要是陶瓷膜,現在一個是用于水處理,再就是用于氣體和溫室的處理,對高污的進行脫硫可以達到超低排放的目的,這是陶瓷膜一些基礎,國內涉及到工業陶瓷膜都是由我們院起草發布。


    二、陶瓷技術在SOFC中的應用,SOFC背景大家都清楚,特別是“雙碳”提出之后,在調解能源結構中將發揮非常重要的作用,還可以實現碳中和可以二氧化碳轉化為一氧化碳或者轉化成甲醇,未來市場非常大。而我們做的是非常核心的陶瓷電芯,因為需要高的工作溫度,600度到1000度的工作范圍。


    我們基于先進陶瓷制備工藝技術,我們接觸SOFC開始,從2017年開始,也是當時中科院寧波所他們找到我們,來到我們這里一看,特別是我們具備陶瓷制備膜,一看和電池極板技術是一樣,我們立足于我們在先進陶瓷這一方面的技術基礎,通過篩選這些技術都可以做。


    可以非常容易實現循環生產,并且制造成本低,特別是在片式、管式這些方面都是非常成熟。如果是換成SOFC,主要是把材料換一下,整個制備工藝是完全一樣。


    通過技術,一個是平板式的SOFC電池,還有一個片式,主要是基于最早的氧化鋁極片,基于這個方面,我們解決陶瓷的制備技術。


    這個技術特點是在微孔結構方面調控非常容易,因為SOFC對孔徑要求比較小,可以到50納米、100納米、200納米,就可以非常容易的復制,通過孔徑的控制,特別是我們做陶瓷和電化學之間一些技術,解決陶瓷制備的技術。


    然后還涉及到制備的極板,還涉及到關鍵的核心的設備,因為作為先進的陶瓷,在工業領域算是一個比較小的一個領域,所以專用的設備非常少,都是我們自主研發,推動成型、改造、燒解等最終的處理,從人、機、物、法、環等方面進行全方位的控制。同一個產品每個部位的一致性都要求非常高,質量的控制和工藝的控制都非常關鍵。


    目前,大家SOFC陶瓷基片,包括開發的25瓦還有100瓦的突破低成本的產業化的技術,目前建成了年產100000片平管電池基片小試生產線,正在推進年產10MW中試生產線的建設工作。我們對它充滿信心,應該五年以上市場規模非常大。


    剛才說的陶瓷基板,另外還涉及到其他材料,有可能在固體燃料電池方面得到應用,這一方面是特別輕并且耐高溫。像一些傳統的材料,就需要非常熱,但是我這個需要非常薄,就可以達到隔熱要求,包括在航天、航空領域應用非常大,保證在工業隔熱領域,這是材料的特點,密度非常輕0.3,導熱在0.02和0.03之間,還有在電池隔熱套里,額得到一些應用。


    我們做清潔材料特點是,有一種柔韌性,還可以加工,所以對加工的精度要求比較高,根據不同的形狀,可以加工程度你要的產品。


    第二是陶瓷彈簧,這是我國目前卡脖子的技術,我們目前針對熱、動力,通過溫度,陶瓷彈簧有一定的彈性,達到熱力的效果,這是它的效能。還有密封材料高溫膠,通過使用過程中進一步提高私密化,達到熱密封的作用,這是它的性能指標。


    三、發展思路。最后跟大家交流一下SOFC發展思路,剛才休息的時候跟西安交大李老師在交流,今天研討會涉及到陶瓷非常少。大家在做陶瓷的單位還是比較少的,如果是想達到質子膜這種程度還需要大家付出更多的努力。但是通過日本、美國他們情況來看,這個相對來說是比較成熟。下一步通過政、產、學、研、用多個創新的要素,可以達到成果轉化效率,提高研發效率,包括寧波所西安交大可以展開這方面的合作,包括一些基金包括政府提供一些應用場景,我覺得可以更快地促進產業化。


    在SOFC電池產業化方面,特別是電池均一性的問題可靠性難題,以及持續降低電池成本。另外我們發揮工陶院,做先進陶瓷這方面的產業優勢,我們工陶院優點就解決基礎研究和產業化之間,成果轉化最后一公里這個問題。


    我們同時涉及到包括材料體系、制備的工藝,為此行業提供全程的解決方案。


    我的匯報完畢,謝謝大家!


    稿件來源: 電池中國網
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