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“973項(xiàng)目”首席科學(xué)家韓敏芳——
探尋綠色能源之路


“我希望在做城市規(guī)劃時(shí),把能源結(jié)構(gòu)也作為其中一部分?!?1月30日,“973項(xiàng)目”首席科學(xué)家、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授韓敏芳為建規(guī)學(xué)院學(xué)子作講座時(shí)提出了愿景。她詳細(xì)介紹了燃料電池的原理與應(yīng)用前景,與學(xué)子一同探尋綠色能源之路。
21世紀(jì),能源和環(huán)境對(duì)人類(lèi)生存的壓力越來(lái)越大,要求盡快改善人類(lèi)生存環(huán)境的呼聲越來(lái)越高。在韓敏芳看來(lái),中國(guó)能源的發(fā)展之路有兩個(gè)方向,一是發(fā)展可再生能源或者非化石能源,比如水電能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能及核能;二是有效提高傳統(tǒng)能源的利用效率,比如煤的高效、清潔利用等。韓敏芳指出,作為新型高效的潔凈能源,燃料電池在世界范圍內(nèi)引起了普遍關(guān)注。它擁有能量轉(zhuǎn)化率高、更加環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),將在能源結(jié)構(gòu)變革的浪潮中扮演重要角色。
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。這種裝置最大的特點(diǎn)是由于反應(yīng)過(guò)程中不涉及到燃燒,因此能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%到80%,此外還具有燃料多樣化、排氣干凈、噪音低、對(duì)環(huán)境污染少等特點(diǎn)。韓敏芳介紹說(shuō),燃料電池目前在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)上具有良好的應(yīng)用前景。與此同時(shí),它也可以被廣泛應(yīng)用于家庭電站和便攜電站等??墒强傮w而言,中國(guó)在該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用上還與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距。
燃料電池的種類(lèi)很多,分類(lèi)方法也很多。根據(jù)電解質(zhì)的性質(zhì),燃料電池主要可以分為質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。高溫運(yùn)行的固體氧化物燃料電池因具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、更高的能量效率和對(duì)燃?xì)?、天然氣、混合氣體等多種燃料氣體具有廣泛適應(yīng)性等突出特點(diǎn),發(fā)展最快,應(yīng)用廣泛。
近幾年,我國(guó)加大了對(duì)新能源特別是燃料電池研究的支持力度。韓敏芳介紹說(shuō),國(guó)家大力支持固體氧化物燃料電池的發(fā)展,在相關(guān)項(xiàng)目上予以大力支持。2000年,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)燃料電池聯(lián)合研究中心開(kāi)展了固體氧化物燃料電池相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。2005年,該中心與上海交通大學(xué)聯(lián)合成立煤氣化燃料電池聯(lián)合中心。
2011年12月,“973計(jì)劃”項(xiàng)目“碳基燃料固體氧化物燃料電池體系基礎(chǔ)”正式啟動(dòng),韓敏芳任項(xiàng)目首席科學(xué)家。該項(xiàng)目主要集中于對(duì)碳基燃料固體氧化物燃料電池體系的研究,以化石燃料高效、清潔利用為理念,以碳基燃料反應(yīng)特性為重點(diǎn),以提高穩(wěn)定性和降低成本為主線(xiàn),對(duì)碳基燃料固體氧化物燃料電池所涉及的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題、技術(shù)工程問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究,建立固體氧化物燃料電池理論和技術(shù)基礎(chǔ)平臺(tái),奠定碳基燃料固體氧化物燃料電池產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)基礎(chǔ)。