当清洁能源技术进入 "材料决胜" 的深水区，核心部件与材料创新正成为改写全球能源格局的关键一子。科力远子公司常德力元研发的三维多孔泡沫铜锰合金，以独特的物相结构设计突破了固体氧化物燃料电池（sofc）阴极集流体材料技术，填补国内空白，加速我国sofc产业的规模化、商业化进程。
发电效率最高的电池技术 实现关键材料的突破
sofc是发电效率最高的新能源技术路线，作为高温燃料电池可直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能，具有高效率、高可靠性、模块化设计以及燃料适应性强等特点。
电池发电效率可达60%以上，热电联产效率可达85%以上，能够使用天然气、氢气、生物质气、甲醇等多种燃料。基于自身显著优势，这一新型电池在数据中心、工业园区与分布式能源、船舶辅助电源与绿氢储能、应急与备用电源等场景具有广阔应用空间。
目前，我国企业已初步掌握sofc从原材料生产、单电池批量制备、电堆组装到系统开发的全流程技术，产业正从工程示范向商业化应用过渡。但sofc阴极集流体材料的性能“短板”，制约了产业规模化。
sofc阴极集流体是什么？为何材料影响如此之大？常德力元技术部肖部长告诉我们，阴极集流体是sofc关键部件，通过空气层电子传导，承担着电流收集、气体分隔及结构支撑的重要功能，其性能直接决定电堆的运行效率与使用寿命。
由于sofc工作温度通常在600-1000℃，阴极集流体处于氧化气氛中，因此需要材料具有良好的耐高温氧化性、高电子电导率和热膨胀匹配性。传统sofc集流体多采用钙钛矿化合物等陶瓷材料，虽具备一定的导电性能，但存在热膨胀系数与电池其他组件不匹配、长期运行中导电性能衰减明显等痛点。
常德力元凭借在三维泡沫金属材料领域二十余年的技术沉淀，针对sofc运行环境的特殊性，创造性地研发出可应用于阴极集流体的三维多孔泡沫铜锰合金材料。该材料通过精准调控合金成分与多孔结构参数，形成了独特的物相结构。测试结果显示，该材料热膨胀系数较传统钙钛矿化合物显著降低，导电性能衰减率控制能力突出。成果突破了行业技术难点，形成了sofc关键材料的重大进展。
“这项技术的突破，源于我们对材料微观结构与宏观性能关系的深刻理解。”肖部长表示，团队攻克了泡沫金属成型过程中的孔隙均匀性控制、铜锰电沉积、合金化等核心技术难题，最终实现了产品性能的全面超越。
常德力元车间
数据中心供电需求高增 sofc有望快速发展
随着全球 “双碳” 目标的推进，分布式能源需求激增，sofc凭借其高效、清洁、燃料适应性强等优势，市场规模呈爆发式增长态势。据市场研究机构预测，未来五年，全球sofc市场规模将以每年超过20%的速度递增，国内市场在政策大力扶持与能源转型需求驱动下，将成为全球增长最快的区域之一。
中信证券研报称，sofc具有高发电效率、减碳潜力突出、可快速部署等优势，高度适配数据中心用电需求，在海外数据中心建设加速的大背景下，预计未来三年sofc在数据中心领域的市场规模有望达到70亿美元。除了数据中心场景，零碳园区或成为sofc另一潜在应用领域，将成为下游新增量。
据了解，今年以来，以潍柴动力、潮州三环、质子动力、索福人、华科福赛等为代表的企业推动多个项目在分布式发电、热电联供、储能等领域落地运行。而随着国产泡沫铜锰合金的突破，将有效带动上下游产业链协同发展，加速我国sofc产业的规模化、商业化进程。
数据中心示意图
常德力元严总透露，自产品研发成功以来，公司已累计向7家下游头部客户完成送样，覆盖了从千瓦级到兆瓦级的不同功率等级电堆及系统，性能指标均获得客户认可。其中1家国内标志性客户已进入p2-p3验证阶段，完成了约50kw装堆测试和应用验证，效果良好，实现小批量供货。此外，公司在开发sofc阴极用泡沫铜锰合金的同时，也配套开发了阳极材料，已为客户供货近万片产品进行测试。
业内专家指出，常德力元的技术突破不仅填补了国内空白，更在全球sofc材料领域树立了中国标杆，对于推动产业化具有重大作用。展望未来，科力远计划进一步强化子公司常德力元深化与上下游企业的协同创新，围绕新能源场景需求布局更多关键材料技术。
“我们将依托三维泡沫金属材料领域的技术积累和制造能力，加快泡沫合金在固体氧化物燃料电池（sofc）阴极和阳极集流体材料、电解水制氢材料以及镍铁、镍钼等合金电极材料等领域的应用，为我国新能源产业高质量发展贡献更多材料价值 。”科力远技术开发负责人贺博士表示。
