1.3 SOFC动力系统挑战

在SOFC动力系统中，燃料适应性、电池鲁棒性以及能量/功率密度相比于发电效率是更为重要的指标 ^[11] 。SOFC由固定式应用转为移动、便携动力领域应用时面临以下几个突出的挑战。

1）传统陶瓷支撑平板式SOFC的抗热震性差，在温度和负荷频繁变化的动力系统中容易产生热应力造成电池失效。为此，在动力系统中，需要着重关注具有强抗热震性的电池构型，如金属支撑SOFC、管式SOFC、微管式SOFC等，本书将在第2～4章对上述SOFC构型的研发、制备、组堆等关键技术进行介绍。

2）SOFC电堆功率密度低。目前，商业级SOFC电堆的功率密度约为0.1～1kW/L，而在质量与体积空间受限的动力系统中，SOFC电堆的功率密度需达到1.2kW/L才能与现有增程器动力的要求匹配。SOFC电堆的功率密度取决于其材料与几何构型，同时，电堆性能受到其内部温度场、组分场、电场等多物理场的耦合作用，本书第5章将探讨SOFC电堆的多物理场管控与检测诊断技术。

3）系统集成困难。与固定电站相比，SOFC动力系统对启动时间、系统紧凑性、负载跟随特性等的要求更强，此外，固定式SOFC多采用H ₂ 或CH ₄ 为燃料，而在动力系统中，还需考虑能量密度更大的液体燃料，如液化气、汽油、柴油等的利用。因此，相比于固定式电站，SOFC动力系统的集成需解决液体燃料处理、快速启停响应等特殊问题。本书第6～9章将依次介绍与动力系统集成相关的关键技术，具体来说，第6章将对SOFC动力系统及应用进行介绍，并在第7章以航空动力领域为例阐述SOFC在典型动力系统中的应用，第8章将着重探讨动力系统的燃料处理技术，第9章将对SOFC动力系统控制技术进行总结。 ViEE6rjqfmkgxnFhGVf8ryxFclw9TAUacCIiGp0GI9oVSpwzdp1Az8LF+hT2zVu9