漢團隊攻克燃料電池“最難技術路線” 接上丙烷氣罐即可發電

研發人員在潔凈車間對燃料電池核心部件生產設備進行調試。（受訪單位供圖）

湖北日報全媒記者 楊然

通訊員 李江萍

尺寸與手提箱相仿，接上丙烷氣罐即可穩定發電——在這臺一體化的“移動發電廠”內部，藏著武漢一支技術團隊蟄伏研發14年的關鍵成果：金屬支撐固體氧化物燃料電池（MS-SOFC）。

這項被譽為清潔高效“能源引擎”的技術，未來將廣泛應用于數據中心、工業園區、商業體供電及船舶動力系統。

近日，湖北日報全媒記者走進位于武漢市蔡甸區的福賽爾（武漢）集成有限公司（以下簡稱“福賽爾”），探尋這項科技成果背后的突圍之路。

三大技術路線中

他們選了最難的一條

固體氧化物燃料電池（SOFC），是一種將氫氣、甲烷、丙烷等燃料中的化學能高效、環保地轉化為電能的全固態發電裝置。無論是在大型集中供電、中型分布式供電等民用領域，還是作為船舶動力電源，都擁有廣闊的應用前景。

燃料電池系統由電堆和輔助系統（BOP）組成，而電堆則由一個個單電池片堆疊而成。單電池片宛如一張由陰極、陽極、電解質三層薄膜疊成的“能量餅”。既要讓薄膜足夠薄以提升性能，又要確保其強度能支撐起電池骨架，行業內因此分化出三大技術陣營。

電解質支撐技術路線：以電解質為支撐體，電解質層較厚，陽極和陰極層較薄。

陽極支撐技術路線：以陽極材料為支撐體，在陽極支撐體上疊加陽極功能層、電解質層和陰極層。

金屬支撐技術路線：采用金屬板作為支撐體，在其上涂刷陽極、電解質和陰極層，各功能層總厚度通常僅幾十微米左右。

金屬支撐單電池片具有機械強度高、抗熱沖擊能力強、可靠性高、啟動迅速及冷熱循環表現優異等顯著優勢。然而，這也是三種路線中難度最大的。此前，全球僅有一家孵化自英國帝國理工學院的Ceres Power公司真正掌握了該技術，并實施著極其嚴格的技術封鎖。福賽爾自創業之初，便錨定這一細分賽道，立志攻克這一難題。

穿越至暗時刻

成為“世界第二”

2012年，在武漢一間僅80平方米的實驗室里，初創團隊開啟了對固體氧化物燃料電池的艱難探索。

金屬支撐技術路線雖優點眾多，但在行業內鮮有企業問津，主要原因是其極高的制造門檻。SOFC的電解質、陰極和陽極通常均為陶瓷材料，三層薄膜需經高溫燒結以實現電解質致密化，以確保電解質層兼具“傳導特定離子”和“隔絕反應氣體”的雙重功能。若以金屬作為支撐體，由于金屬與陶瓷的燒結特性差異巨大，在高溫下極難保證兩種材料的一致性。

團隊埋頭苦干了整整三年，歷經數千次試驗后，“電解質致密化”的難題依然橫亙在眼前。甚至有高?？蒲腥藛T勸他們放棄：“這條技術路線太難、太燒錢，大家都做不出來，你們別搞了?！?/p>

福賽爾董事長助理趙之凱回憶，2015年是團隊的“至暗時刻”，前路茫茫，似乎看不到成功的希望。但考慮到團隊規模精簡、運營成本可控，大家最終決定咬緊牙關再堅持一段時間。

功夫不負有心人。2016年，被卡滯數年的技術壁壘終于松動。此后數年，相關核心材料及工藝被逐一攻克，將這條技術路線推向產業化成為可能。

2022年，福賽爾落戶武漢蔡甸區常福工業園，投資建設研發及中試基地，團隊也從最初的幾人擴充至80余人。目前，企業已手握5項發明專利，另有50余項專利正在申請中。今年4月，福賽爾在行業峰會上展示了形似手提箱的F300便攜式移動電源，其內部核心部件正是自主研發的金屬支撐SOFC電堆。

“我們是完全依靠多年的技術探索，自主開發出了金屬支撐SOFC電堆。”趙之凱自豪地表示，福賽爾已成為全球第二家掌握該技術路線的公司，“截至目前，我們和Ceres Power公司彼此并不知曉對方實現該技術的具體路徑?！?/p>

年內有望商業化

當能源引擎核心供應商

在技術上實現了從“0”到“1”的突破后，國內產業化的路徑仍需多方合力推進。

今年4月，美國科技巨頭甲骨文（Oracle）宣布擴大與燃料電池制造商Bloom Energy的合作，計劃采購最高2.8吉瓦（即280萬千瓦）的燃料電池系統，用于支撐其在美國的人工智能及云計算基礎設施建設。該電力規模大約可同時為200萬戶美國家庭供電。

Bloom Energy采用的是電解質支撐技術，追求極致效率與高功率密度。隨著商業模式的成功驗證，其市值在短短一年內完成了約十倍增長，成為美股市場的明星。

趙之凱介紹，福賽爾的產品在這一領域同樣大有可為。公司生產的金屬支撐單電池電堆啟動響應更快、設計使用壽命更長。目前，團隊正在設計單堆功率達10千瓦的產品，“通過拼接組裝，可滿足數據中心、工業園區分布式供電及集中發電廠等更大場景的需求”。

此外，多家船舶企業也在與福賽爾接洽。當前，鋰電池雖在新能源汽車領域普及，但其重量和充電瓶頸使其難以適應遠洋航線。利用液態燃料驅動固體氧化物燃料電池發電，不僅能量密度高、續航長，還具備低排放、低噪音等優勢，是航運減排的理想方案。

盡管已有能源、船舶行業的巨頭表現出濃厚興趣，但福賽爾的產線目前仍處于“研發兼中試”階段，僅能實現小批量供應。“我們將與合作伙伴一道，在具體應用場景中開展示范工程，再逐步實現量產推廣?！壁w之凱透露，年內有望實現科技成果商業化的關鍵突破，新建首座專業電池片工廠的規劃也在推進中，“我們的遠期目標，是成為清潔高效能源引擎的核心供應商?！?/p>