上海應物所成功研制百千瓦級固體氧化物電池電氫雙向轉換裝置

近日，中國科學院上海應用物理研究所與南方電網廣東廣州供電局氫能源研究中心聯合攻克了雙向可逆高溫固體氧化物電池（RSOC）運行的全套技術和關鍵裝備研發難題，成功研制出百千瓦級固體氧化物電池電氫雙向轉換裝置，實現了一套裝置即可完成制氫與發電、電力與氫氣之間的高效轉換。該裝置目前已經在南方電網廣東廣州供電局小虎島電氫智慧能源站內投運，標志著我國雙向可逆高溫固體氧化物電池技術從“實驗室”走向了“示范應用”。

該裝置在電解池模式下，制氫功率已達100 kW級，電堆直流電耗3.0 kWh/Nm3H2，電流密度高達0.79 A/cm2，相比其他電解水制氫技術（如堿性電解水、質子交換膜電解水）的效率提升了20-30%；燃料電池工作模式下，發電效率可達60%，高于其他的發電技術。

該裝置基于RSOC技術，具有電解池和燃料電池兩種運行模式，集制氫與發電功能于一體：在電解池模式下，裝置在電力輸入的條件下產生氫氣并收集于儲氫罐內，可隨時向站內供氫；當一鍵切換成燃料電池模式后，可將儲氫罐內的氫氣輸送回裝置，按需發電并網；并且電解池與燃料電池模式之間的切換速度達到分鐘級。

依托“電—氫”和“氫—電”的高效、雙向轉化優勢，該裝置豐富了新型電力系統的調節資源，助力更多的新能源并網消納，也提升了電網在各種極端情況下的韌性與可靠性。一方面，該裝置可以作為儲能設備，在用電低谷時將富余的綠電用于制氫，有助于粵港澳大灣區風電等新能源的大規模就近消納，促進能源間的“時空轉移”，也為交通、工業等行業提供“綠氫”，助力各行業深度脫碳；另一方面，該裝置可以作為發電設備，在用電高峰時，以及各類應急情況下將儲存的綠氫用于發電，實現電力供應更加安全可靠、綠色低碳。

百千瓦級固體氧化物電池電氫雙向轉換裝置，是上海應物所繼2019年完成國內首套20kW級高溫SOEC電解水制氫加氫一體化裝置、2023年完成國內最大的200kW級高溫SOEC電解水制氫裝置后的又一重大突破。至此，上海應物所在全面探索高溫SOEC電解制氫、電解制合成氣以及氫儲能等領域都取得了標志性的示范成果，大力助推了國內基于高溫SOEC設備的多場景應用與示范。（氫能技術部 供稿）