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SOFC（工作温度 600~1000℃）是以复合氧化物为电解质，不需要其他贵金属催化剂，可以直接使用现有的各种含碳燃料，例如煤气、合成气、天然气、液化石油气等。与其他燃料电池比较，SOFC发电 效 率 最 高 (综合发电效率约 80%)并可以和现有能源供应系统兼容，被认为是本世纪最有应用前景的绿色高效发电系统之一。
欧洲和北美已有多个供给碳氢燃料的SOFC示范项目。日本尼桑公司在2016年试运行了一款以乙醇 为燃料 的 SOFC 汽 车 。此外 SOFC 工作温度较高，相较于 PEMFC 可允许电极温升大，其 水、热管理也相对简单。
1980 年代后期SOFC研究 得到蓬勃发展 ，以美国西屋电气公司为首的欧洲、日韩等企业开始了 SOFC 的商业化探索 。我国从 2007 年开始开展 SOFC 相关关键材料和基础科学研究，基本实现了诸多核心关键技术突破，目前拥有自主知识产权，基本实 现了 SOFC关键材料、电池核心元件、电堆模块集成和独立发电系统四部分技术全线 贯通，但由于起步晚，仍处于初步探索阶段。
在“双碳”目标背景下，SOFC 技术将有 利助推我国能源结构绿色低碳转型和煤炭清洁利用 。
在此背景下，本文采用《固体氧化物燃料电池专利情况简要分析》和《航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述》两篇文献内容，根据1991 年 1 月 1 日—2020 年 12 月 31 日已经公开的相关专利数据，重点从专利角度解读中国固体氧化物燃料电池(SOFC)发展阶段。结论为：中国目前对固体氧化物燃料电池的 研究开发业已取得了很大的进展，但离商业化还有 一定距离 。SOFC 的发展离不开政府的引导和大力 支持，大学、政府和企业的 “政产学研用”合作机制 也是 SOFC 发展的重要推动力。
图 1 专利申请趋势图
如图 1所示，可以看出: 2000 年以前，全球专利申请数量平均每年约 13 项，表明 SOFC产业发展缓慢 ; 2001—2019 年，申请量2019 年达到峰值 (726 项)，约是 2001 年 8.7 倍。截至 2020 年底， SOFC 相关专利申请8187 项，中国5100 项排名第一。
从图2可见，中国从1997年开始申请SOFC专利，中国整体增长趋势和世界范围增趋势基本一致，申请数量占比逐渐增大， 特别是 2012 年，我国布局了第一个 SOFC 方 向 的 973 项目，国对 SOFC 的关注度逐渐升高，专利申请数量逐年上升。
如图 3所示，从1991起，直到2001年，第1项SOFC 专利才获得授权 。 到 2004 年，共 授权 78 项，平均年授权量仅 5.5 项，授权率很低 。2005—2014 年，专利授权呈现快速上升，2014 年达峰值。2020 年授权数大幅下 降的原因可能为 2016—2017 年专利申请数量降低有关 。
图 3 授权专利趋势图
有质量的专利是指具 有新颖性、创造性、实用性以及法律效力稳定的专利，其中 创造性对专利的 技术质量起直接决定作用 。 分析 SOFC 相关专利的法律状态构成可见，相关授权专利共 5602 项(含授权后放弃、失效的专利)，占总申请量 的 68.4%．失效专利 3317 项，占总申请量的37.6% ;有效专利 3 686 项，占总申请量的 45.0%，占总授权 量的 65.8%．未缴年费专利 1843 项，占总授权量的 33.0%，占失效专利的 55.6%。
从数据上看，SOFC 专利授权率较高，反映出 目前 SOFC 专利质量相对较高，创新性较强 。 专利的实用性意味着其经济价值或市场前景，而主动放弃和未缴年费的情况也多是由专利实用性低造成的，反映出相关专利未能实现技术转移 。SOFC 专利未缴年费比例相对较高，说明部分专利的实用性不够。
由表 1 可见，SOFC 相关专利以公司和高校院所为主，公司申请最多占申请总数的 58.2%。其次为高校院所占比 41．1%，但有效专利占比均不到一半 。 公司和高校院所作为主要的申请单位，在撤回驳回的无效专利中，占比分别 为 32．2%和 23．6%; 在未缴年费的无效专利中，占比分别为 38．0% 和 44．8%．表明虽专利申请量高但有 效率低，高校院所专利质量相对较高，撤回驳回率低 ; 未缴年费占比均较高，说明专利实用性欠缺，转化效果较差。
表 1 SOFC 相关专利申请人类型情况统计
排名前 8 位中第 1 位的是中国科学 院大连化学物理研究所，其申请相关专利的主要技 术方向涉及催化剂电极、固体电解质、催化材料等， 申请量为 221 项，其 中 发 明 专 利 219 项 ; 授权专利134项，占该单位总申请量的 60．6%，说明该单位在SOFC 研发方面的技术实力和自主创新能力较强。 排名第 2 位～第 5 位的分别为哈尔滨工业大学、三 星 SDI 株式会社、清华大学和华中科技大学，申请总 数为 621 项 。在这四个申请人中，三星株式会社的 技术方向范围最广，除电极制造方法低于哈尔滨工 业大学外，其余各方向专利数量均最多。
图 4 SOFC相关专利申请前8排名
目前，世界范围内，SOFC 已进入商业示范应用 阶段 。 由风险投资基金支持的美国 Bloom Energy 公 司已在加州为 Google、eBay、Wal Mart 等公司提供了数百套燃料电池分布式发电系统 。截至 2020 年，该 公司已累计投放 350 MW 的 SOFC 产品，其中近半 数投放于加利福尼亚州 。 公司主要产品为 Bloom Energy Server，现已更新至第五代，完成了对 200 kW 的 SOFC 系统测试，据称发电效率可以达到 65%，处 于世界领先水平 。但在 MW 级 SOFC 的开发集成上还远远未能达到低于 900 美元/ kW 的目标 。
日本的SOFC发展主要由 NEDO ( 日本新能源产业技术综合开发机构 New Energy and Industrial Technology Development Organization Japan ) 推 动,目 标 为 到 2024 年，SOFC 发电效率 超 过 65% (低 热)，寿 命 达 130000 h 等 。 主要项目为 SOFC 系统重点技术的开发和工业验证，主要研发机构包括爱信精机、大阪 燃气、京瓷和丰田汽车等企业 。2017 年，工业用的 SOFC 燃料电池已开始进入 商 用 化 阶 段 。 欧 洲的SOFC 技术同样已基本成熟，主要 SOFC Micro－CHP(热电联产 Combined Heat and Power) 的代表公司包 括瑞士的 Sulzer Hexis，英国 Ceres Power，意大利的 Solidpower，丹麦 Topsoe Fuel Cell，德国 Bosch Ther- motechmology、Solid 等 。 其中 Ceres Power 技术较为 先进。
国外的SOFC技术和产业一直对中国实施封锁，中国只能走自主开发的路线 。 其研发难度高且投入巨大，令国内不少企业望而却步 。 我国研究燃 料电池的机构主要有中科院大连化学物理研究所、 清华大学、中科院宁波材料所、中国科学院上海硅酸 盐研究所、华中科技大学等高校、科研院所，近年也 有包括苏州华清、潮州三环、潍柴动力等企业涉足。 主要的研发团队包括 : 中科院大连化物所程谟杰团队，华中科大邹春、李曦、蒋建华团队，哈工大秦江、熊 岳平、姬志行团队，福州大学陈孔发、彭开萍团队，清 华大学韩敏芳团队和中科院宁波材料所官万兵团队。
科研院所、高校基本是国内第一批 “973”计划 项目的参与单位，研发实力很强，但后续工业化需大量资金，部分科研院所和高校纷纷成立企业进行研发运营，催生出苏州华清京昆新能源科技有限公司、吉世尔(合肥) 能源科技有限公司和宁波索福人能 源技术有限公司等，在 SOFC 关键材料、元器件等方 面进行产业化尝试 。 近年来，更有潍柴动力、中广核、晋煤集团等大型企业加入 SOFC 研发阵列，加速商业化步伐。
潮州三环是国内最早研发生产 SOFC 的企业，2004 年开始研发生产 SOFC 电解质隔膜，2012 年批 量生产 SOFC 单电池，2017 年在国内市场推出 SOFC 电堆 。目前主要生产电解质隔膜和单电池，是全球最大的 SOFC 电解质隔膜供应商，欧洲市场最大的 SOFC 单电池供应商。
徐州华清京昆能源有限公司在国内率先实现了 SOFC 关键材料、电池核心元件、电堆模块集成和独 立发电系统技术知识产权全产业链技术贯通，完成国内 首个15 kWSOFC 示 范 项 目，建成国内首条SOFC 自动化生产线，是我国第一家SOFC走向产业 化生产的企业 目前，年产 电 池 片 100 万 片、电 堆 4 万套、重整设备 1 500 套，总年产能 25 MW。
潍柴动力于 2018 年收购英国低成本固体氧物燃料电池开发商 CeresPower20% 的股权，并在潍坊成立合 资 公 司，使 用 SteelCellTM 技 术，针 对 于 客 车、卡车和特定的发电市场，生产销售燃料电池系 统、电堆和电池片 。 目前已获山东省国资委批复，募 资 15.13 亿元用于 SOFC 及关键零部件产业化项目。
中广核集团中广核研究院有限公司于 2018 年9 月，同哈工大(深圳) 签订“固体氧化物燃料电池联 合研发战略合作协议”。目前已承担一些国家、深圳市的科研项目，下一步，将聚焦于 SOFC 系统集成 和辅助系统的研发，包括重整器，燃烧器，热交换器， 染料压缩机，控制器等。
整体而言，国内 SOFC 企业大多在研发、做示范 工程，真正具备量产能力的只有潮州三环，华清在试产中，临近规模化量产。
最后，综合来看，中国目前对固体氧化物燃料电池的研究开发业已取得了很大的进展，但离商业化还有一定距离 。SOFC 的发展离不开政府的引导和大力 支持，大学、政府和企业的 “政产学研用”合作机制 也是 SOFC 发展的重要推动力。
在“双碳”目标背景下，SOFC 排放的二氧化碳 浓度高达 90% 左右，利于捕集和利用，符合政策要求，同时，我国能源结构向绿色低碳转型，SOFC 还可作为新能源发电调峰的主力军 。
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