200 kW固体氧化物与磷酸燃料电池全生命周期环境效应比较研究：材料与系统组件的关键影响

本文通过生命周期评估（LCA）对比分析了200 kW固体氧化物燃料电池（SOFC）与磷酸燃料电池（PAFC）制造过程的环境影响，揭示了铂（Pt）催化剂在PAFC系统中的显著生态毒性（如人类致癌毒性达SOFC的140倍），并指出SOFC在应用重整系统时的环境优势，为未来可持续能源技术选择提供了量化依据。

　　

Highlight

本研究首次对200 kW级SOFC与PAFC系统进行全制造周期环境效应横向对比，发现PAFC因电极和重整器中铂（Pt）催化剂的使用，其人类致癌毒性（HCT）潜力高达SOFC的140倍，而陆地生态毒性（TE）差异也达7.4倍。

Environmental impact assessment of the 200 kW SOFC and PAFC systems

基于第2.4节生命周期清单（LCI）数据，计算了8类环境指标。图3显示，两种系统的平衡工厂（BOP）制造阶段对环境的影响最为显著——PAFC的BOP组件因含铂催化剂和铜管线，其金属损耗效应（MDP）较SOFC高12倍；而SOFC的电解质材料（如钇稳定氧化锆YSZ）在臭氧消耗（ODP）类别中表现更优。有趣的是，系统组装环节对两类电池的影响均不足5%，印证了材料选择才是环境优化的核心靶点。

Conclusion

通过对比性LCA证实：当使用纯氢时，PAFC更具适用性；但若采用重整系统，SOFC在环境友好性上显著胜出。未来需重点开发低铂催化剂和耐高温密封材料，以平衡技术成熟度（TRL）与生态可持续性。

CRediT authorship contribution statement

Chanwoo Baek：主笔与概念设计；Eunbi Hwang：数据整理；Dong-Hyun Peck：实验验证；Kosan Roh：技术调研；Seog-Young Yoon与Sungmin Kang：项目统筹。

Declaration of competing interest

无利益冲突声明。

Acknowledgments

感谢韩国贸易工业能源部（MOTIE）及韩国技术振兴院（KIAT）对"虚拟工程平台开发计划"（编号G02F09901883411）的资助。