電子發燒友網報道（文/黃山明）隨著AI技術的發展，可預見的未來，包括新能源汽車、智能家居、機器人等產品，都會引入AI的參與，這刺激了AI數據中心需求的爆炸式增長。但也帶來了一個巨大的問題，傳統電網的供電效率低，而AI數據中心耗電率高，導致能源供給反而成為產業躍遷的掣肘。

既然傳統的供電方案無法匹配AI算力高密度、高穩定性的需求，自然要尋找市場中的新技術來滿足這個新需求。SOFC（固體氧化物燃料電池）技術特性不僅契合數據中心的能源剛需，發電效率與熱電聯供效率遠超傳統技術，并且還沒有燃燒的電化學反應模式，解決了污染排放問題，匹配數據中心綠色高效的發展方向。

歷經一個多世紀，SOFC即將商業化

SOFC是可以在極高溫度下工作的聚合物燃料電池，效率可以達到65%-80%，工作溫度可達650-1000℃左右，因此反應活性極高。簡單說SOFC是一種在中高溫下將各種燃料氣體的化學能高效地轉化為電能的全固態燃料電池。

而在整個轉化過程中，沒有燃燒，也沒有轉動的零件，安靜又干凈，發電效率還比很多傳統發電（40%左右）方式高。因為用的是固體材料（比如陶瓷）做電解質和電極，所以叫固體氧化物燃料電池。

SOFC技術的發明比很多人想的都要早，1899年，來自德國的化學家Nernst發現由85%氧化鋯和15%氧化釔構成的固態氧離子導體，開啟了SOFC研究的先河，驗證了固體電解質傳導氧離子的可行性。

不過直到1937年，瑞士科學家Baur與Preis才在Nernst研究基礎上，成功研制出首個可工作的SOFC，但受限于材料性能，電流密度僅達到1mA/cm2。

到了上世紀50年代，美國西屋電氣公司（Westinghouse）才開始正式展開對SOFC的商業化研究。1962年，西屋電氣首次在“套筒接頭”電堆中驗證陰極支撐型管式SOFC設計，采用鈣摻雜二氧化鋯多孔支撐管，為后續SOFC的發展奠定了一定的技術基礎。

隨著1977年電化學氣相沉積（EVD）技術的發明，西屋公司利用該技術開發了0.4-200千瓦的發電系統，但EVD工藝成本高達每千瓦3000美元，且需在高溫（1000℃）下操作，商業化非常困難。并且，這個時期的SOFC的電解質材料主要采用釔穩定氧化鋯（YSZ），電極材料還在不斷探索中。

到20世紀90年代末和2000年代初，由于納米粉末制備技術的發展，電極材料的機械性能得到顯著提高，使得電極支撐型電池得以實現。1998年，西門子收購西屋后，開始用大氣等離子噴涂（APS）替代EVD工藝，降低成本。

2000年前后，包括歐洲、日本、澳大利亞齊推平板式，讓SOFC功率密度提升3-5倍，但這一技術仍然停留在示范階段。

2001年美國企業BloomEnergy成立，推出首代EnergyServer系統，效率達到60%，到了BloomEnergy第五代系統效率可達65%，結合余熱回收綜合效率超90%。

近幾年，美國加州部署500MWSOFC電站，韓國2021年裝機量達605MW。到了今年BloomEnergy宣布與甲骨文開展合作將為其在美國的部分數據中心部署現場燃料電池系統，并承諾在90天內為甲骨文的第一個數據中心供電。7月30日，BloomEnergy公布25Q2業績，二季度公司實現收入4億美元，同比大漲20%，毛利率達28.2%。

2024年以來，海外數據中心采用SOFC作為電源的案例逐漸增加，受到數據中心建設加速帶動，市場預期SOFC需求也有望出現爆發性增長，相關公司業績有望快速釋放。

作為一種高效清潔的能源轉換裝置，SOFC被國際多個國家與地區視為一種戰略儲備技術，并且在政策的支持下發展迅速。SOFC技術在美、日為代表的發達國家已日趨成熟，已開始進入商業化應用初級階段。

自主發展的中國SOFC

由于國外的SOFC技術和產業一直對中國實施封鎖，因此中國只能走自主開發的道路。我國對SOFC相關關鍵材料和基礎科學研究起始于2007年，但由于此項研究的難度極高并且投入巨大，因此讓不少國內企業望而卻步。

好在國內不少機構在今年技術上有了不小的突破，例如中國科學院大連化學物理研究所開發了大尺寸陽極支撐管式SOFC，單管功率密度達0.25瓦/平方厘米（800℃），并通過真空輔助浸涂技術修復電解質膜缺陷，使單電池壽命超1萬小時。

SOFC產業鏈與PEMFC類似，主要包括單電池及上游材料、SOFC電堆及BOP、系統集成和應用部分，近十年國內SOFC發展迅速，尤其在電堆及供應鏈部分表現尤為突出。

在電池材料、單電池、電堆方面，中國已具備世界先進水平，包括美國、日本、德國等產業相關公司的部分原材料采自中國。例如三環集團已經成為BloomEnergy電解質隔膜核心供應商，占其份額達80%。

不過在輔助系統BOP上，包括預重整器、加熱器、壓縮機、電壓調節器、逆變器、換熱器等，國內還沒有專業生產公司，導致部分SOFC用戶需要向外定制，也導致SOFC的成本居高不下。但對于國內市場而言，這一塊是還沒有被探索的藍海，市場巨大。

在企業方面，三環集團是國內最早研發SOFC的公司，已經實現了210kW示范級項目驗收，出貨量最大的是電解質隔膜、單電池，同時具備電堆量產能力。

此外濰柴動力在2018年5月戰略投資全球領先的SOFC技術公司英國CeresPower，成為其最大股東，并與其攜手在中國濰坊成立合資公司，在固態氧化物燃料電池領域展開全面合作。

還有如中弗新能源在2018年于無錫建立了一條電池片的連續化工業生產線，年產能力在3MW。2020年，實現了電池和電堆的工業化量產，同年在無錫建成了一個SOFC超級充電站，目前已經對外試運營，自主化超過90%。該公司的系統發電效率在國內處于領先水平，實驗室最長運行接近3000小時，理論壽命超過4萬小時。

華清京昆則是在國內率先實現了SOFC關鍵材料、電池核心元件、電堆模塊集成及獨立發電系統技術知識產權全產業鏈技術貫通，完成了國內首個15kWSOFC示范項目，建成國內首條SOFC自動化生產線，是我國第一家SOFC走向產業化生產的企業。目前，年產電池片100萬片、電堆4萬套、重整設備1500套，總年產能25MW。

浙江氫邦則是由中科院寧波材料在2019年所孵化的一家企業，專注于電堆的開發與制造，已經實現了kW級電堆的研制和小批量的制造。近期，氫邦科技朱雀系列SOFC電堆正式投產，成為國內僅有的三五家掌握固體氧化物燃料電池電堆核心技術的企業之一。

順絡電子則通過控股子公司信柏陶瓷與臻泰能源合作成立柏泰公司，專注于新型高溫燃料電池核心技術研發及產品（氧化鋯復合功能陶瓷片）的生產和銷售。

寫在最后

當前固態電池的產業化仍需一定時間，業內預計基本在2030年實現。而SOFC的國際技術已經相對成熟，并且國內相關機構與企業推進迅速。有業內人士認為，目前SOFC的發展現狀類似2008年至2009年的國內動力電池所處的發展階段。

或許在全球能源轉型與科技變革的浪潮中，SOFC并不是唯一解決方案，但絕對是極具潛力的方向之一。伴隨著AI數據中心需求的不斷上升，兼具高效、低碳優勢的SOFC有望成為未來國內替代傳統供電方案的關鍵技術之一。