像大型商店或医院这样的大型设施可以通过使用燃料电池来保持灯亮，燃料电池使用已经流入大多数城市街道下方管道的天然气。
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设施可以使用天然气动力的固体氧化物燃料电池，而不是从电网获取电力，以降低电力成本，提高电力可靠性，减少温室气体排放，甚至可以通过将多余的燃料电池产生的电力输回到电网。根据燃料电池期刊发表的成本效益分析，假设燃料电池寿命得到改善，生产足够的系统以达到规模经济，这样的能源未来是可能的。
如果取得这样的进展，能源部太平洋西北实验室的研究人员得出结论，天然气固体氧化物燃料电池可以在满足未来能源需求方面发挥重要作用。该技术有助于满足未来十年全国需要的10%的电力增长。能源信息署(US Energy Information Administration)估计需要68千兆瓦的发电量。
PNNL的研究重点是分布式发电，燃料电池就位于它们供电的各个设施中。这与传统的发电能源方法不同，大型发电厂通常远离最终用户。
固体氧化物燃料电池不是像内燃机那样燃烧燃料，而是电化学氧化它。每个电池由陶瓷材料制成，形成三层 - 阳极，阴极和固体电解质，非常像电池。必须将多个电池组装成燃料电池堆以实现所需的功率输出。
固体氧化物燃料电池在将化石燃料转化为电能方面具有固有的高效性，PNNL独特的系统设计，包括阳极回收，蒸汽重整和加压，使技术进一步发展。
“在燃料电池的阳极侧，我们在蒸汽重整器中回收废热以从燃料中挤出更多的能量 - 与典型的固体氧化物燃料系统相比，化学能量增加约25%，”材料工程师Larry Chick说。在PNNL。“电池组在高压下工作 - 大约相当于水下230英尺。这增加了功率密度，使电池组的尺寸缩小了约60%，显着降低了燃料电池的总体成本。”
研究人员将他们的成本建模研究基于一个小型固体氧化物燃料电池系统，该系统在PNNL设计，制造和测试，以及270千瓦的大型概念系统，足以为大型零售设施或轻工业提供动力。成本估算以2012美元表示。
该研究表明，对于相同的功率输出，天然气燃料电池的建造成本比集中式天然气联合循环电厂少三分之一。
“我们故意保守，因为我们计算了建造和运营天然气固体氧化物燃料电池和其他类型发电的成本，”PNNL经济学家Mark Weimar说。“例如，在将固体氧化物燃料电池与400兆瓦天然气联合循环电厂进行比较时，我们认为较大的发电厂与较小的分布式发电燃料电池相比，天然气的批发价格会更低，我们估计支付零售或几乎是批发成本的两倍。“
作者报告说，如果改善堆垛寿命并实现大规模生产，天然气固体氧化物燃料电池可以与天然气联合循环发电厂相比具有成本竞争力，预计这些发电厂的总发电成本为每千瓦时6.5美分。他们计算出天然气燃料电池的总电费为每千瓦时8.2美分。
当研究人员考虑分布式发电的额外好处时，它将成本降低到每千瓦时5.3美分。这些益处源于这样的事实：燃料电池不具有与发电厂经历的输电和配电电力线相关的额外成本和功率损耗。
效率更高，排放更低
天然气燃料电池的高效率意味着更少的温室气体排放。PNNL原型显示出56%的电转换效率，而传统燃煤电厂为32%，天然气联合循环电厂为53%。该研究表明，与现代天然气联合循环发电厂相比，天然气燃料电池系统每千瓦时产生的二氧化碳减少15%。
另外，由于分布式发电天然气燃料电池系统将安装在现场，来自燃料电池的一些热量可用于加热水或内部空间。如果只有20%的燃料电池热量取代了使用电网供电，那么燃料电池系统的二氧化碳排放量将比连接电网的大型天然气联合循环电厂少22%。
目前，燃料电池堆仅持续约两年。随着时间的推移，随着燃料和氧气不断被泵入并在电池中的催化剂上运行，化学品开始降解并且系统开始磨损。该研究指出，燃料电池堆需要持续六到八年才能具有竞争力，并且在研究成本比较表中使用了15年的寿命。
通过进一步的研究，可以克服有限的堆栈寿命，“Chick说。”这是在集成系统上进行可靠性测试并使用先进的表征技术来确定什么会降低堆栈性能随时间推移的问题。能源部的固体氧化物燃料电池计划在过去十年中实现了有针对性的改进，因此事情朝着正确的方向发展。“
