SOFC（工作溫度600~1000℃）是以復(fù)合氧化物為電解質(zhì)，不需要其他貴金屬催化劑，可以直接使用現(xiàn)有的各種含碳燃料，例如煤氣、合成氣、天然氣、液化石油氣等。與其他燃料電池比較，SOFC發(fā)電效率最高(綜合發(fā)電效率約80%)并可以和現(xiàn)有能源供應(yīng)系統(tǒng)兼容，被認(rèn)為是本世紀(jì)最有應(yīng)用前景的綠色高效發(fā)電系統(tǒng)之一。
歐洲和北美已有多個(gè)供給碳?xì)淙剂系腟OFC示范項(xiàng)目。日本尼桑公司在2016年試運(yùn)行了一款以乙醇為燃料的SOFC汽車。此外SOFC工作溫度較高，相較于PEMFC可允許電極溫升大，其水、熱管理也相對(duì)簡(jiǎn)單。
1980年代后期SOFC研究得到蓬勃發(fā)展，以美國(guó)西屋電氣公司為首的歐洲、日韓等企業(yè)開(kāi)始了SOFC的商業(yè)化探索。我國(guó)從2007年開(kāi)始開(kāi)展SOFC相關(guān)關(guān)鍵材料和基礎(chǔ)科學(xué)研究，基本實(shí)現(xiàn)了諸多核心關(guān)鍵技術(shù)突破，目前擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，基本實(shí)現(xiàn)了SOFC關(guān)鍵材料、電池核心元件、電堆模塊集成和獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)四部分技術(shù)全線貫通，但由于起步晚，仍處于初步探索階段。
在“雙碳”目標(biāo)背景下，SOFC技術(shù)將有利助推我國(guó)能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型和煤炭清潔利用。
在此背景下，本文采用《固體氧化物燃料電池專利情況簡(jiǎn)要分析》和《航空用燃料電池及混合電推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展綜述》兩篇文獻(xiàn)內(nèi)容，根據(jù)1991年1月1日—2020年12月31日已經(jīng)公開(kāi)的相關(guān)專利數(shù)據(jù)，重點(diǎn)從專利角度解讀中國(guó)固體氧化物燃料電池(SOFC)發(fā)展階段。結(jié)論為：中國(guó)目前對(duì)固體氧化物燃料電池的研究開(kāi)發(fā)業(yè)已取得了很大的進(jìn)展，但離商業(yè)化還有一定距離。SOFC的發(fā)展離不開(kāi)政府的引導(dǎo)和大力支持，大學(xué)、政府和企業(yè)的“政產(chǎn)學(xué)研用”合作機(jī)制也是SOFC發(fā)展的重要推動(dòng)力。
有質(zhì)量的專利是指具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性以及法律效力穩(wěn)定的專利，其中創(chuàng)造性對(duì)專利的技術(shù)質(zhì)量起直接決定作用。分析SOFC相關(guān)專利的法律狀態(tài)構(gòu)成可見(jiàn)，相關(guān)授權(quán)專利共5602項(xiàng)(含授權(quán)后放棄、失效的專利)，占總申請(qǐng)量的68.4%．失效專利3317項(xiàng)，占總申請(qǐng)量的37.6%;有效專利3686項(xiàng)，占總申請(qǐng)量的45.0%，占總授權(quán)量的65.8%．未繳年費(fèi)專利1843項(xiàng)，占總授權(quán)量的33.0%，占失效專利的55.6%。
從數(shù)據(jù)上看，SOFC專利授權(quán)率較高，反映出目前SOFC專利質(zhì)量相對(duì)較高，創(chuàng)新性較強(qiáng)。專利的實(shí)用性意味著其經(jīng)濟(jì)價(jià)值或市場(chǎng)前景，而主動(dòng)放棄和未繳年費(fèi)的情況也多是由專利實(shí)用性低造成的，反映出相關(guān)專利未能實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移。SOFC專利未繳年費(fèi)比例相對(duì)較高，說(shuō)明部分專利的實(shí)用性不夠。
SOFC相關(guān)專利以公司和高校院所為主，公司申請(qǐng)最多占申請(qǐng)總數(shù)的58.2%。其次為高校院所占比41．1%，但有效專利占比均不到一半。公司和高校院所作為主要的申請(qǐng)單位，在撤回駁回的無(wú)效專利中，占比分別為32．2%和23．6%;在未繳年費(fèi)的無(wú)效專利中，占比分別為38．0%和44．8%．表明雖專利申請(qǐng)量高但有效率低，高校院所專利質(zhì)量相對(duì)較高，撤回駁回率低;未繳年費(fèi)占比均較高，說(shuō)明專利實(shí)用性欠缺，轉(zhuǎn)化效果較差。
目前，世界范圍內(nèi)，SOFC已進(jìn)入商業(yè)示范應(yīng)用階段。由風(fēng)險(xiǎn)投資基金支持的美國(guó)BloomEnergy公司已在加州為Google、eBay、WalMart等公司提供了數(shù)百套燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)。截至2020年，該公司已累計(jì)投放350MW的SOFC產(chǎn)品，其中近半數(shù)投放于加利福尼亞州。公司主要產(chǎn)品為BloomEnergyServer，現(xiàn)已更新至第五代，完成了對(duì)200kW的SOFC系統(tǒng)測(cè)試，據(jù)稱發(fā)電效率可以達(dá)到65%，處于世界領(lǐng)先水平。但在MW級(jí)SOFC的開(kāi)發(fā)集成上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到低于900美元/kW的目標(biāo)。
日本的SOFC發(fā)展主要由NEDO(日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)NewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganizationJapan)推動(dòng)，目標(biāo)為到2024年，SOFC發(fā)電效率超過(guò)65%(低熱)，壽命達(dá)130000h等。主要項(xiàng)目為SOFC系統(tǒng)重點(diǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和工業(yè)驗(yàn)證，主要研發(fā)機(jī)構(gòu)包括愛(ài)信精機(jī)、大阪燃?xì)?、京瓷和豐田汽車等企業(yè)。2017年工業(yè)用的SOFC燃料電池已開(kāi)始進(jìn)入商用化階段。歐洲的SOFC技術(shù)同樣已基本成熟，主要SOFCMicro－CHP(熱電聯(lián)產(chǎn)CombinedHeatandPower)的代表公司包括瑞士的SulzerHexis，英國(guó)CeresPower，意大利的Solidpower，丹麥TopsoeFuelCell，德國(guó)BoschTher-motechmology、Solid等。其中CeresPower技術(shù)較為先進(jìn)。
整體而言，國(guó)內(nèi)SOFC企業(yè)大多在研發(fā)、做示范工程，真正具備量產(chǎn)能力的只有潮州三環(huán)，華清在試產(chǎn)中，臨近規(guī)?；慨a(chǎn)。
最后，綜合來(lái)看，中國(guó)目前對(duì)固體氧化物燃料電池的研究開(kāi)發(fā)業(yè)已取得了很大的進(jìn)展，但離商業(yè)化還有一定距離。SOFC的發(fā)展離不開(kāi)政府的引導(dǎo)和大力支持，大學(xué)、政府和企業(yè)的“政產(chǎn)學(xué)研用”合作機(jī)制也是SOFC發(fā)展的重要推動(dòng)力。
