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“973项目”首席科学家韩敏芳——
探寻绿色能源之路


“我希望在做城市规划时,把能源结构也作为其中一部分。”11月30日,“973项目”首席科学家、中国矿业大学(北京)“长江学者”特聘教授韩敏芳为建规学院学子作讲座时提出了愿景。她详细介绍了燃料电池的原理与应用前景,与学子一同探寻绿色能源之路。
21世纪,能源和环境对人类生存的压力越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。在韩敏芳看来,中国能源的发展之路有两个方向,一是发展可再生能源或者非化石能源,比如水电能、太阳能、风能、生物质能及核能;二是有效提高传统能源的利用效率,比如煤的高效、清洁利用等。韩敏芳指出,作为新型高效的洁净能源,燃料电池在世界范围内引起了普遍关注。它拥有能量转化率高、更加环保等优点,将在能源结构变革的浪潮中扮演重要角色。
燃料电池是一种将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。这种装置最大的特点是由于反应过程中不涉及到燃烧,因此能量转换效率可高达60%到80%,此外还具有燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染少等特点。韩敏芳介绍说,燃料电池目前在电动汽车开发上具有良好的应用前景。与此同时,它也可以被广泛应用于家庭电站和便携电站等。可是总体而言,中国在该领域的研究和应用上还与发达国家存在一定差距。
燃料电池的种类很多,分类方法也很多。根据电解质的性质,燃料电池主要可以分为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。高温运行的固体氧化物燃料电池因具有全固态结构、更高的能量效率和对燃气、天然气、混合气体等多种燃料气体具有广泛适应性等突出特点,发展最快,应用广泛。
近几年,我国加大了对新能源特别是燃料电池研究的支持力度。韩敏芳介绍说,国家大力支持固体氧化物燃料电池的发展,在相关项目上予以大力支持。2000年,中国矿业大学(北京)燃料电池联合研究中心开展了固体氧化物燃料电池相关领域的研究工作。2005年,该中心与上海交通大学联合成立煤气化燃料电池联合中心。
2011年12月,“973计划”项目“碳基燃料固体氧化物燃料电池体系基础”正式启动,韩敏芳任项目首席科学家。该项目主要集中于对碳基燃料固体氧化物燃料电池体系的研究,以化石燃料高效、清洁利用为理念,以碳基燃料反应特性为重点,以提高稳定性和降低成本为主线,对碳基燃料固体氧化物燃料电池所涉及的基础科学问题、技术工程问题进行系统、深入的研究,建立固体氧化物燃料电池理论和技术基础平台,奠定碳基燃料固体氧化物燃料电池产业化的科学基础。