德国蒂森克虏伯不锈钢公司(ThyssenKrupp Stainless AG)旗下的高性能材料部门蒂森克虏伯VDM,正与亚琛研究联合中心(Forschungszentrum Jülich)紧密合作,共同推动固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的商业化进程。作为未来清洁能源的关键技术,SOFC不仅能高效产生电力,还能提供热能,其核心优势在于能够直接使用柴油、汽油或甲醇等传统燃料,无需复杂的预处理即可转化为富氢气体。
与常见的聚合物燃料电池不同,SOFC的工作温度高达900摄氏度,这对关键结构材料提出了极高要求。蒂森克虏伯VDM研发的Crofer 22 APU铁素体铬钢,正是为应对这一极端环境而生的核心材料。该材料在“ZEUS II”国家资助研究项目中,由蒂森克虏伯与亚琛研究中心联合优化,并得到了宝马、利勃海尔等德国工业巨头的参与支持。
这种材料主要用于燃料电池堆中的“互连板”,起到连接单个电池单元的作用。Crofer 22 APU不仅具备优异的导电性、耐腐蚀性和机械稳定性,其热膨胀系数还能与电池中的陶瓷材料完美匹配,有效避免了因热胀冷缩导致的机械应力损伤。此外,相较于其他同类材料,该合金成本更低且易于加工,显著降低了燃料电池系统的整体制造成本。
随着技术的成熟,市场对高性能互连板的需求呈爆发式增长。据蒂森克虏伯VDM销售经理Frank Scheide透露,该材料的年需求量已从最初的百公斤级跃升至吨级,短短两年内需求翻了数倍。除了互连板,蒂森克虏伯生产的高温镍合金还广泛应用于SOFC的换热器、重整器和双极板等关键部件。
目前,这种作为辅助动力单元(APU)的燃料电池技术正从实验室走向实际应用,涵盖建筑供暖、小型热电联产站以及汽车、船舶甚至潜艇的移动电源领域。宝马公司已在测试将其作为车辆独立于发动机的车载电源系统。对于中国新能源从业者而言,德国在关键耐高温材料领域的产学研深度协同模式,以及通过材料创新降低系统成本的策略,为中国突破燃料电池核心材料瓶颈提供了极具价值的借鉴路径。
