大面積平板式SOFC單電池測(cè)試及性能研究.pdf

1、本論文通過流延、絲網(wǎng)印刷以及單步共燒結(jié)工藝成功制備了尺寸從5×5cm2 到15×15cm2的平板式陽極支撐固體氧化物燃料電池。采用掃描電鏡觀察了電池截面微觀形貌，X 射線衍射技術(shù)分析了電池陽極在測(cè)試前后的相轉(zhuǎn)變，并對(duì)單電池進(jìn)行了一系列電性能相關(guān)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示10×10 cm2 (有效反應(yīng)面積9×9 cm2)的單電池在750 ℃的運(yùn)行條件下其開路電壓達(dá)1.15V，在電流密度為950 mA/cm2 時(shí)其功率密度達(dá)770 mW/cm2，在

2、220 h的衰減測(cè)試時(shí)間里，電池的衰減速率為1.56％/1000 h，并能承受5次熱循環(huán)。當(dāng)外重整甲烷氣作為燃料氣體時(shí)，相對(duì)于純氫氣，單電池性能衰減低于5％。測(cè)試結(jié)果表明該方法制備的大面積單電池具有高性能、長(zhǎng)壽命和耐熱循環(huán)的顯著優(yōu)點(diǎn)，將為電堆組裝奠定可靠的基礎(chǔ)。本論文分析了在測(cè)試過程中組裝工藝對(duì)單電池性能的影響，其中接觸電阻以及密封方式是最重要的兩個(gè)因素，并依次優(yōu)化了組裝單電池的工藝，其中，電池陰極側(cè)采用LCN 作為接觸材料而陽極側(cè)采用

3、Ni 漿。
　　 為了解決SOFC單電池由于面積過大而導(dǎo)致的單電池上氣體分配不均勻及各區(qū)域溫度差異，本文通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試了單電池各個(gè)區(qū)域的性能，包括局部電性能和局部溫度。在10×10 cm2（有效反應(yīng)面積9×9 cm2)的陽極支撐SOFC 單電池上，電池的陰極以及空氣氣體分配板和集流器都被分成電絕緣的9個(gè)分塊單元。每個(gè)分塊單元的面積是2.8×2.8 cm2，均布置有獨(dú)立的電流電壓監(jiān)測(cè)及溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，利用計(jì)算流體力學(xué)模擬計(jì)算陰極