天府永兴实验室首席科学家雷宪章院士：固体氧化物燃料电池起步爬坡 要从学术创新回归到真正的产业化导向

近日，《产城》专访德国国家工程院院士、天府永兴实验室首席科学家、天府新能源研究院院长、西南石油大学碳中和首席科学家雷宪章，探讨全球视野下，我国固体氧化物燃料电池处于怎样的阶段?有何特殊的发展优势?作为清洁能源大省的四川如何在竞争中赢得机遇？以下为报道全文。

日本固态电池宣称达成“充10分钟续1500公里”成就、中国中科院在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破……近期，国内外固态电池在技术突破、产业化方面迎来多项新进展，牵引着海内外市场的视线。

作为全球科技界高度关注的新一代电池产品，固态电池早已是各大电池企业、整车企业、资本市场关注的焦点，这场自下而上的技术创新浪潮中，各地各出奇招，以争取在下一次技术竞争中赢得发展优势。作为固态电池大家族中的一颗新星，固体氧化物燃料电池作为具有发电功能的新一代电池，正慢慢走入大众的视野。全球视野下，我国固体氧化物燃料电池处于怎样的阶段?有何特殊的发展优势?作为清洁能源大省的四川如何在竞争中赢得机遇?针对以上问题，《产城》专访了德国国家工程院院士、天府永兴实验室首席科学家、天府新能源研究院院长、西南石油大学碳中和首席科学家雷宪章。

雷宪章院士表示，基于锂电池的成功，我国成功走出了一条新能源车替代传统燃油车的新发展道路，也为我们发展下一代电池产业提供了很好的路径参考。鉴于我国固体氧化物燃料电池领域与欧美日等区域在起步上存在差距，产业链构建仍在起步爬坡阶段，应强化政策支持力度，通过技术引进、消化吸收、自主创新、持续迭代，走出一条富有中国特色的后发产业发展道路。

雷宪章院士认为，由于当前固体氧化物燃料电池技术来源大多为大学和传统研究院所，研发之初以科研创新为导向，对于工业化的耐久性、稳定性、持续性考虑不够，真正能够走到产业化的成熟产品很少，各地应强化渠道的畅通，引导技术创新从学术创新回归到真正的产业化导向。

固体氧化物燃料电池应用展望

可实现清洁低碳能源替代

作为一种颠覆性技术，固体氧化物燃料电池将有哪些应用场景?将如何驱动上下游产业链的迭代升级?

雷宪章：相比传统电池的充电放电储能，固体氧化物燃料电池是将各种可储能源输入转化为电能的一种装置，拥有更高的能源利用效率，而且使用中产生的热能可以回收再利用，长期稳定运行具有很高的经济性，这将在能源电力、电动车辆、工业供能等领域带来重大技术革新和发展。

看向更远的将来，固体氧化物燃料电池不仅仅用于车辆，一旦大规模部署应用，可以起到替代燃煤电厂发电的作用。我们设想，未来的电力能源来源于阳光、风和水，通过一些颠覆性技术将电能转化长时段稳定储存，当阳光、风和水不足时，就可以通过替代燃煤电厂的固体氧化物燃料电池把储能转化为电能，从根本上解决人类电力能源供应问题，实现整个电力能源产业链零碳化发展。这一过程将会带来电池产业、氢能产业、电力产业、矿产资源产业的革命，以清洁低碳可再生的新能源取代石油、天然气、煤炭等不可再生能源，解决人类生存面临的资源危机，实现人类社会的永续发展。

能否为我们介绍一下各国固体氧化物燃料电池的发展现况?分别呈现出怎样的特点?

雷宪章：全球视野来看，日韩的老牌世界500强企业，如丰田、日立、索尼、松下、京瓷、三星等，都拥有较长时间投入固体氧化物燃料电池产品研发的深厚积淀，并有多样化应用产品和应用场景。除了固体氧化物燃料电池车，日本还运用固体氧化物燃料电池搭建家用热-电联供系统，解决独立住宅家庭供电供暖问题，走入了日本上千万个家庭。美国已有多家科技初创型企业押宝固体氧化物燃料电池赛道，通过了商用车企的工业化测试，并已经开始小规模量产。欧洲固体氧化物燃料电池产业也有大量成果积累，部分初创公司持续获得风投资金进入，在持久性、稳定性方面表现出色，已经开启从产品向产业迈进的道路。

我国的新型电池领域最近十年开始逐步升温，近5年时间，我国固态电池相关的全球专利申请量年均增长20.8%,增速位列世界第一。特别是质子交换膜燃料电池成为国内各类科技研发资金扶持重点，一大批研究成果获得快速转化机遇。目前，国内固体氧化物燃料电池研发仍然以高校和研究院所牵头为主，在多个组件上都有先进成果发布，部分成果经过鉴定已经达到世界先进水平。国内固体氧化物燃料电池产业链正在逐步完善，涵盖了从材料、设备制造到电池生产等多个环节，国内也有近百家企业入局，整个行业呈现快速发展趋势。但是，目前真正具有固体氧化物燃料电池整体方案解决能力、集成能力、稳定商品化能力的头部企业不多，大多数企业都是作为组件供应商参与，产业链构建仍在起步爬坡阶段。

弯道超车

探索富有中国特色的后发产业发展道路

截至目前，已有多国明确固体氧化物燃料电池产业化目标。加速迈向商业化，我国固体氧化物燃料电池尚有哪些环节待打通?

雷宪章：从产业化路径来看，国外普遍选择以小型应用示范场景作为产业初始，在应用中持续迭代技术、降低成本、改进设计、优化材料，最终打造出成熟产品。

尽管我国固体氧化物燃料电池专利已经拥有系统布局，但产业化道路仍然面临诸多挑战，结合欧美日在固体氧化物燃料电池开发方面的经验教训，我们的材料制备、工艺研发、可靠性方面仍有很多不足。特别是当前我国固体氧化物燃料电池的技术来源大多是高校“从无到有”的原始创新，大学和传统研究院所团队更加侧重于创新性指标，更加重视科技奖励、论文、专利方面的成果。虽然不少团队的成果在实验室表现优异，但是研发之初对于工业化的耐久性、稳定性、持续性考虑不够，而这些恰恰是成熟产品必须具备的要素，导致我们真正能够走到产业化的成熟产品很少，大多停滞在小型示范验证阶段无法进一步向前。

因此，虽然目前我国固体氧化物燃料电池产业投入很多，但是从成果到产品、产业的路径还没有完全打通。下一步需要真正回归到产品本身，从真实应用场景出发，解决产业化面临的材料、结构、成本、工艺、客户需求、稳定性、持久性等问题，从学术创新回归到真正的产业化导向。

能否为我们预测一下我国固体氧化物燃料电池迈步商业化的路径?应如何基于此前优势打造特有竞争力?

雷宪章：依靠锂电池的成功，我国走出了一条新能源车替代传统燃油车的新发展道路，也为我们发展下一代电池产业提供了很好的路径参考。即通过政策引导、财政补贴、多方参与，加快推动成果转化、应用示范、检验迭代，从而孵化出一大批有市场竞争力的产品。

鉴于固体氧化物燃料电池领域我国与欧美日的起步上存在差距，商业化现实路径还是应该借鉴我国运用“后发优势”实现商业化的经验，走出一条富有中国特色的后发产业发展道路。在产业前期要依靠财政引导多方投入，开展小型示范应用，检验完善第一代产品的商业化性能，待工业化指标放大逐步成熟后，再加快推广应用。同时，还要关注和加强国外市场的开发，依靠国内成熟产业链配套的成本质量优势，积极抢占海外成熟市场。

同时，考虑到锂电池目前在新能源乘用车领域的广泛应用，我国发展固体氧化物燃料电池应用的驱动力将更多来源于清洁低碳能源的储存利用，而不是作为锂电池的替代。当前我国光伏、风电产业愈发成熟，西部地区拥有大量适宜大规模建设清洁能源基地的场景，但是新能源电力无法消纳和难以调节的问题越来越突出，传统方案无法从根本上解决问题。将固体氧化物燃料电池和今后以新能源为主体的电网相结合，实现清洁低碳能源替代，将成为我国发展固体氧化物燃料电池的最大优势。

成都突围记

避开拥挤赛道，重视工程师团队

成都汽车产业、储能产业的进一步拓展，固体氧化物燃料电池或是突破口之一。您认为成都应该以何为切口，深度参与本轮产业竞赛?

雷宪章：四川作为清洁能源大省，已经拥有众多锂电等产业配套基础，其中成都作为西部重要的经济中心，拥有良好的产业基础和创新生态环境，为固体氧化物燃料电池快速发展、培育新兴产业提供了良好条件。

对于成都参与固体氧化物燃料电池产业化竞争，主要有两方面建议：

一是切口选择要精准，太热的地方不要去。目前国内已形成风气，看到前期锂电的成功后，对于新一代电池都寄予厚望，于是各地一窝蜂上马很多项目。实际上，由于工业化产品化的关键问题没有解决，大多数投入最终难以取得理想效果；相对拥挤的赛道，即使最终实现产业转化，利润也会因为赛道拥挤变得微薄。成都作为新型电池的“后来参与者”,建议选择国外成熟度高、国内关注度低的差异化项目，有重点地予以投入扶持。

二是在创新团队的选择上，要把科学家团队和工程师团队区别开来，让专业的工程师队伍解决产业化问题。因为科学家团队更加聚焦偏向基础端的研究，瞄准的是研发创新点，对于市场了解不够全面，产品化能力不够；而工程师团队长期身处市场一线，对于创新技术整合加工更有经验，通过吸收转化多个科学家团队的原始创新为我所用，以快速、经济、简便的办法把多个创新点转化成一个产品。从这方面而言，成都应该更加关注具有产业化背景和经验的工程师团队，以产品为导向牵引创新，在快速迭代中推动核心技术成熟，真正掌握市场的领跑权。

专注开展绿色低碳领域关键核心技术研究的天府永兴实验室，在固体氧化物燃料电池领域有何布局?相关研究着眼哪些环节?

雷宪章：天府永兴实验室作为四川省最高层级的科技创新平台，始终瞄准的是科技成果在川转化落地，重点聚焦以电力能源替代的新型固态氧化物燃料电池产业链开展研究。着眼上下游的新能源氢能转化、新型氢能储运技术、新型材料液冷热管理技术等。这些技术都是国外已经布局应用，国内基础薄弱、后发跟进的，是近年来依靠后发优势快速成势的新型技术。

此外，天府永兴实验室也在专注于高水平测试标准体系建设。针对未来产业，天府永兴实验室不仅仅满足于成为单一产品的孵化器，更要站在为地区打造未来产业新赛道的高度，去推动本地创新性特色产业优势形成。我们坚信，一旦固体氧化物燃料电池评价体系建立完成，就像中国的特高压、5G标准等一样，可以有效引导产业发展，将各种新技术吸纳转化进入本地固体氧化物燃料电池产业发展之中，助力成都在未来新能源产业版图中占据一席之地。

【产城记者 李周羲】