1.2 SOFC应用领域与发展现状

自20世纪30年代Bauer与Preis发明了SOFC以来，研究者致力于将SOFC应用于航空航天、交通运输、分布式供能等多个场合。传统SOFC的应用场合集中于大型/分布式电站等固定式应用领域。西门子西屋自20世纪50年代开始研发电解质支撑管式SOFC，并将其与余热锅炉、燃气轮机等耦合形成热电联供（Combined Heat and Power，CHP）系统，以提升整体转换效率。基于此，西门子西屋在1999年实现了100kW级CHP系统的示范应用，发电效率达46%；并在2003年首次实现了220kW加压SOFC-GT混合循环系统的示范应用，发电效率高达52%[6]。美国Bloom Energy是目前行业内最大的SOFC制造商，自20世纪80年代起开始SOFC的研发工作，截至2020年，SOFC出货量已达350MW。三菱重工自20世纪80年代开始研发大规模的SOFC发电系统，并于2017年首次实现了250kW SOFC-GT混合循环系统的商业化，目前三菱重工正在开展1MW级混合循环系统的集成与示范[7]。此外，千瓦级的SOFC-CHP系统也实现了初步的商业化，如日本京瓷等开发的家用热电联供系统2019年已安装超过5万台[8]。

相比固定式领域的应用，SOFC在移动、便携等动力系统中的应用发展较为缓慢。近年来，随着新构型、新材料、新系统的研发，研究者也在致力于推进SOFC在便携电源、汽车辅机、无人机动力等场合的应用。2001年，Minh等报道了Honeywell开发的以柴油为燃料的500W SOFC便携系统[9]；同年，BMW与Delphi合作开发了基于SOFC的辅助动力（Auxiliary Power Unit，APU）系统样机[10]。随后，NanoDynamics、Adaptive Energy、Atrex Energy等均研发了几十到几百瓦量级的SOFC移动便携系统；Ceres Power、Delphi、Sunfire等则致力于研发千瓦量级的车、船等SOFC动力系统。目前，虽然SOFC已在无人机动力、汽车增程器中得到初步的示范应用，其商业化推广距离固定式应用仍有不小差距。