本刊 賈旭平

2010年2月24日，美國(guó)Bloom energy公司揭開(kāi)了迷你冰箱大小的家用微型發(fā)電站Bloom Box的面紗，它可在十年內(nèi)為美國(guó)家庭提供廉價(jià)、環(huán)保的電力。21日晚美國(guó)哥倫比亞廣播公司“60分鐘”欄目對(duì)Bloom energy首席執(zhí)行官K.R·斯里達(dá)爾進(jìn)行了專訪。專訪中，斯里達(dá)爾表示：“Bloom Box燃料電池系統(tǒng)是一種更好、更可靠的綠色能源利用技術(shù)。陽(yáng)光不能一天24小時(shí)照耀在屋頂上，而我們的Bloom Box固體氧化物燃料電池能夠產(chǎn)生清潔而穩(wěn)定的電能，可以7天／24小時(shí)連續(xù)工作。他希望在未來(lái)5～10年開(kāi)始銷售迷你冰箱大小的Bloom Box。每個(gè)小型Bloom Box能滿足一戶人家的電力需要”。

Bloom energy是一家致力于燃料電池產(chǎn)業(yè)化的美國(guó)清潔能源公司，成立于2001年。在向外界揭開(kāi)了Bloom Box神秘面紗之前，該公司一直都處于信息大都不公開(kāi)的“隱身狀態(tài)”。

Bloom energy的創(chuàng)建可以追溯到亞利桑那大學(xué)為美國(guó)航天局火星太空計(jì)劃工作的一部分。斯里達(dá)爾博士和他的團(tuán)隊(duì)被指派負(fù)責(zé)研究和制造可以在火星上維持生命的技術(shù)。他們建立了可以由電力產(chǎn)生空氣和燃料，或從空氣和燃料產(chǎn)生電力的裝置。很快他們意識(shí)到，用于火星的技術(shù)可以在地球上產(chǎn)生更大的影響。2001年火星項(xiàng)目結(jié)束后，他們決定繼續(xù)研究，并開(kāi)辦一家公司。Bloom energy由此成立，其使命是為地球上每個(gè)人提供能負(fù)擔(dān)得起的清潔、可靠的能源。

e Bay總部的Bloom Box燃料電池組

Bloom energy技術(shù)——固體氧化燃料電池（SOFC）

SOFC原理圖

固體氧化物燃料電池（SOFC）是通過(guò)一種離子傳導(dǎo)陶瓷將燃料和氧化劑氣體中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，也稱為陶瓷燃料電池（CFC）。與其他燃料電池相比，SOFC能量轉(zhuǎn)化效率高，全固態(tài)結(jié)構(gòu)操作方便；與目前正在應(yīng)用開(kāi)發(fā)作為汽車動(dòng)力電源的質(zhì)子交換膜燃料電池相比，SOFC具有燃料適應(yīng)面廣、不需用貴金屬催化劑等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是最有發(fā)展前途和最有效的燃料電池。

Bloom Box的核心部件就是SOFC，它們呈扁平狀，是杯托大小的含硅陶瓷板，上涂一種秘密涂層。燃料電池兩面涂有對(duì)比鮮明的油墨，一面是綠色的，另一面是黑色的。據(jù)介紹，該采用陶瓷材料制成的燃料電池，其工作溫度為800℃，效率可達(dá)到50%以上。部分材料采用了“可用普通砂子制造的氧化鋯”，與原來(lái)的燃料電池技術(shù)不同，Bloom energy的技術(shù)沒(méi)有采用貴金屬、腐蝕劑及溶融金屬。它能夠利用幾乎所有的烴類燃料發(fā)電，比如乙醇、生物機(jī)油、沼氣或天然氣，甚至是伏特加，但整個(gè)產(chǎn)電過(guò)程卻不會(huì)燃燒這些原料，因?yàn)镾OFC是通過(guò)高溫電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電，生成電、熱量、水和少量二氧化碳。在使用石油、煤氣層等化石能源發(fā)電時(shí)，其碳排僅為傳統(tǒng)火電廠的40%，而如果采用非石化燃料發(fā)電，它能夠做到零排放。

一個(gè)Bloom Box板可為一盞電燈供能。這些模塊能組裝成任何尺寸，由64個(gè)這種電池構(gòu)成的發(fā)電裝置，可為一座星巴克咖啡店供電。再組裝成大型的電池組則被稱為Bloom energy servers，它就像是安裝在架子上的服務(wù)器，如果其中的哪個(gè)電池組耗盡了壽命，用戶可以立刻用一個(gè)新的來(lái)更換，這就像更換服務(wù)器的機(jī)塊一樣。1000 kW的Bloom energy電池就可滿足3250平方米辦公室或100戶美國(guó)家庭用電需求。

Bloom energy燃料電池的優(yōu)勢(shì)

目前，Bloom energy 一直在 Google、FedEx、Wal-Mart、Coca Cola和eBay等大型公司的園區(qū)內(nèi)對(duì)Bloom Box進(jìn)行試驗(yàn)。而谷歌是Bloom energy的第一個(gè)客戶，在其主要的辦公樓宇和數(shù)據(jù)中心安裝了400 kW的Bloom energy產(chǎn)品。eBay隨后也在其位于圣何塞的第二總部采用了5臺(tái)Bloom energy servers。

谷歌、eBay等公司都是用電大戶，除了希望削減電費(fèi)開(kāi)支，他們還需要保證其數(shù)據(jù)中心每分每秒的數(shù)據(jù)交換都有不間斷的電源供應(yīng)。盡管電網(wǎng)電力很少有癱瘓的時(shí)候，但如果一旦發(fā)生，對(duì)于數(shù)據(jù)中心或是醫(yī)院等機(jī)構(gòu)就會(huì)造成災(zāi)難性的后果。而全天24小時(shí)、全年365天不間斷的能源供給，這正是Bloom energy的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

如今最常見(jiàn)的不間斷供電方式是大型備用電源，但相比其他的不間斷供電方式，燃料電池顯得更加綠色一些，以天然氣為燃料的電池可能會(huì)帶來(lái)少量的二氧化碳的排放，但是除此之外沒(méi)有其他的污染。相比傳統(tǒng)的燃燒發(fā)電方式，燃料電池要清潔67%。Bloom energy的電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲音很小，表面也只是輕微發(fā)熱，這些目前使用天然氣作為燃料的電池今后也可采用生物燃料，從而使其更加環(huán)保。在eBay的試驗(yàn)中，研究人員已經(jīng)從富含天然氣的垃圾里收集燃料。

由于提高了燃料的能源利用率，從發(fā)電成本上看，Bloom energy比現(xiàn)有的電力供應(yīng)略有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)美國(guó)能源部能源信息署的數(shù)據(jù)，2009年全美商業(yè)用電的平均價(jià)格約為10.25美分/度，而斯里達(dá)爾表示，Bloom energy電池產(chǎn)生1度電的成本約為8～10美分。eBay表示，其使用的5臺(tái)電力服務(wù)器發(fā)電量大約為500千瓦，已滿足自己15%的電力需求，5個(gè)月就節(jié)省了大約10萬(wàn)美元電費(fèi)。

不依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)，用電成本自然會(huì)降低。Ardica Technologies公司共同創(chuàng)辦人Tobin Fisher說(shuō)：“傳統(tǒng)電網(wǎng)在傳輸過(guò)程中會(huì)耗損20%的電力，因此，Bloom Box的一大優(yōu)點(diǎn)，是你不需負(fù)擔(dān)傳輸?shù)膿p失?！钡珜?duì)多數(shù)使用者還是有發(fā)電成本。Fisher表示，生物質(zhì)燃料是潛在的能源之一，但目前對(duì)多數(shù)民眾而言仍不實(shí)際。天然氣(e-Bay正在選用)在可見(jiàn)的未來(lái)，是最實(shí)際的選項(xiàng)。

Bloom Box燃料電池是否可靠？

Bloom Box的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Bloom Box提供10年的質(zhì)保，并將負(fù)責(zé)維護(hù)和保養(yǎng)Bloom Box裝置，但假如系統(tǒng)崩潰，用戶將不得不重新接入電網(wǎng)。盡管電網(wǎng)存在諸多缺點(diǎn)，但它至少相當(dāng)可靠，而對(duì)燃料電池而言，可靠性則是個(gè)大問(wèn)題。Bloom Box裝置將取代電網(wǎng)嗎？目前來(lái)看，它最多算是電網(wǎng)的一種補(bǔ)充。

在應(yīng)對(duì)Bloom Box的可靠性方面，F(xiàn)edEx是這樣操作的：新的Bloom Box將足夠提供FedEx設(shè)施所需能源的55%左右，另外20%能源來(lái)自于5700塊太陽(yáng)電池板，剩余部分將來(lái)自于電網(wǎng)，電網(wǎng)還充當(dāng)著后備軍的角色，一旦Bloom Box出現(xiàn)故障，F(xiàn)edEx就迅速換用電網(wǎng)電能。

對(duì)于 Bloom Box的失效，Bloom energy也有非常簡(jiǎn)練的處理方法。斯里達(dá)爾表示：“我們有一個(gè)模塊，搭配熱交換技術(shù)的冗余結(jié)構(gòu)。”類似高階服務(wù)器的設(shè)計(jì)，能確保在某個(gè)組件故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍維持運(yùn)作。他說(shuō)：“如果數(shù)據(jù)中心內(nèi)有一臺(tái)組件故障，數(shù)據(jù)中心不會(huì)停止運(yùn)作。若任何一個(gè)（Bloom Box）必須維修，顧客也不會(huì)停電?！?/p>

Bloom Box造價(jià)過(guò)高與互聯(lián)網(wǎng)新創(chuàng)企業(yè)不同，燃料電池公司屬于資本密集型企業(yè)，需要很長(zhǎng)的孕育期，Bloom energy即使在2008年還虧損8500萬(wàn)美元。專注于研究新興技術(shù)的Lux Research公司高級(jí)分析師雅各布·格羅斯（Jacob Grose）表示：“真正的問(wèn)題在于，Bloom energy是否解決了燃料電池造價(jià)過(guò)高這個(gè)難題?！?/p>

Bloom energy聲稱已經(jīng)在一定程度上解決了這個(gè)問(wèn)題，其燃料電池使用沙子、氧化鋯和其他半導(dǎo)體原材料制造，并不耗費(fèi)銅甚至白金之類價(jià)格較為昂貴的金屬，從而降低了成本壓力。但一臺(tái)Bloom Box仍舊價(jià)格高昂，目前正在使用的工業(yè)級(jí)Bloom Box一臺(tái)需要70萬(wàn)到80萬(wàn)美元，eBay目前使用的5臺(tái)供電設(shè)備價(jià)格高達(dá)350萬(wàn)美元。在歷時(shí)8年，耗資4億美元之后，Bloom energy宣稱，用戶們會(huì)在3到5年之內(nèi)看到初始投資所帶來(lái)的回報(bào)。斯里達(dá)爾說(shuō)，該產(chǎn)品使用天然氣發(fā)電的成本每度約為8美分至10美分。但那只比某些商用電價(jià)便宜少許。Bloom energy宣稱1 kW Bloom Box即可供應(yīng)一家的用電，未來(lái)要價(jià)約3000美元，但有專家指出，實(shí)際能讓家庭完全擺脫傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)電量，需要達(dá)到5 kW。

運(yùn)輸中的Bloom energy server

Bloom Box前景是否廣闊？

即使頗具環(huán)保理念同時(shí)也不乏經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但燃料電池并沒(méi)得到美國(guó)政府太多的財(cái)政支持，目前新電池技術(shù)和電動(dòng)車計(jì)劃獲得了24億美元的政府貸款，但是燃料電池技術(shù)只拿到4200萬(wàn)美元。目前對(duì)Bloom energy投資的4億美元基本全部來(lái)自風(fēng)險(xiǎn)基金。

舊金山Greentech Media的主編卡奈洛斯（Michael Kanellos）說(shuō)：“如果他們能夠成功推出經(jīng)濟(jì)型的燃料電池，必然會(huì)引起外界的廣泛興趣，燃料電池電網(wǎng)的換代興趣也就會(huì)產(chǎn)生出來(lái)?！钡@個(gè)興趣的培養(yǎng)不能僅僅依賴一個(gè)新技術(shù)公司，最終它還是要靠政府、資本對(duì)清潔能源的全力支持。

專注于研究新興技術(shù)的Lux Research公司高級(jí)分析師雅各布·格羅斯 （Jacob Grose） 表示：“我認(rèn)為Bloom Box絕對(duì)是被捧得太厲害了。Bloom energy的產(chǎn)品并無(wú)獨(dú)特之處，其他燃料電池公司做的東西也都跟它差不多?！辈贿^(guò)，格羅斯強(qiáng)調(diào)，自己沒(méi)有見(jiàn)過(guò)已公開(kāi)面世的Bloom Box。據(jù)格羅斯表示，F(xiàn)uel Cell Energy公司的產(chǎn)品就與Bloom energy十分相似。Fuel Cell Energy位于康涅狄格州丹伯利市，這家不愛(ài)炒作的小公司于1992年上市，在全球已經(jīng)安裝了60多套燃料電池裝置，其公司客戶包括培珀莉農(nóng)場(chǎng)（Pepperidge Farm）和威斯汀酒店（Westin Hotels）等。與Bloom energy一樣，F(xiàn)uel Cell Energy尚未找出盈利之道，2009年，該公司收入為8800萬(wàn)美元，虧損7100萬(wàn)美元。

Bloom energy確實(shí)不是唯一一家在研發(fā)陶瓷觸媒的廠商，其實(shí)已有數(shù)家與其技術(shù)(SOFC)相類似的公司已經(jīng)在燃料電池業(yè)界努力了十余年，當(dāng)然也有一些產(chǎn)品問(wèn)市。但是因?yàn)樵趦r(jià)格、壽命及量產(chǎn)化方面，一直無(wú)法獲得較戲劇性的突破，使得這部分技術(shù)對(duì)大眾而言較為陌生。

另外，Bloom energy也有一些制造方面的挑戰(zhàn)，包括其所展示的含硅陶瓷板。數(shù)據(jù)表明該公司將采用半導(dǎo)體業(yè)多年前開(kāi)發(fā)出的大規(guī)模制造技術(shù)，但半導(dǎo)體制造本身就有許多技術(shù)與成本上的問(wèn)題，還有壽命方面的挑戰(zhàn)，這些都是Bloom energy在對(duì)全球市場(chǎng)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)前，所必須克服的問(wèn)題。

不過(guò)，若是Bloom energy能在10年內(nèi)推出家用設(shè)備要價(jià)約3000美元以下之產(chǎn)品，這絕對(duì)是全人類的福音，但是估計(jì)還有一段不算短的路要走。不過(guò)，推出一般家庭可負(fù)擔(dān)的燃料電池，仍然只是愿景。燃料電池制造商UTC Power的副總裁邁克·布朗表示，價(jià)格之所以會(huì)這么高，是因?yàn)榧彝ト剂想姵叵到y(tǒng)必須人工安裝，而且需求量小，制造商無(wú)法大批量生產(chǎn)。據(jù)斯坦福大學(xué)的普林茲的說(shuō)法，以前的系統(tǒng)還采用貴金屬，不過(guò)Bloom energy表示，它們已經(jīng)找到避免使用這種材料的方法，但是該公司并沒(méi)透露相關(guān)細(xì)節(jié)。

斯里達(dá)爾希望在10年以內(nèi)開(kāi)始銷售為家庭用戶批量生產(chǎn)的2公升左右、磚塊大小的發(fā)電裝置，而該設(shè)備的價(jià)格最后可以降到3000美元以下。此外，要想被家庭廣泛采用，Bloom Box的運(yùn)行壽命必須長(zhǎng)達(dá)8.5萬(wàn)小時(shí)，持續(xù)工作10年左右。斯里達(dá)爾表示，只需合理維護(hù)，公司的電池可使用10年時(shí)間。

美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文(Steven Chu)日前在接受Mercury News專訪時(shí)表示，Bloom energy Corporation的固態(tài)氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)能夠直接運(yùn)用氫氣或天然氣發(fā)電，這個(gè)發(fā)明很有意思。朱棣文同時(shí)指出，美國(guó)正在投資固態(tài)氧化物燃料電池，并密切關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域。

隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展，再加上政府的重視、資本的投入，也許Bloom Box真的有一天會(huì)走進(jìn)尋常人的生活！