固体氧化物燃料电池（SOFC）PDF(2)

这要求在选择玻璃成分时，玻璃形成的热过程应与电池组的加热过程相匹配. 另外，在设计玻璃密封件时，应考虑玻璃材料的脆性以及在长期高温工作条件下的微观结构和组成的不稳定性. 如上所述，通过通过连接器将单个电池串联连接来形成平坦的SOFC堆. 广义上讲，它是平面接触. 电极和连接器是极硬的陶瓷和金属. 为了使它们在压力下紧密接触，经常需要界面材料. 界面材料的要求是透气性，可压缩性，导电性，化学稳定性，相容性和机械强度. 在长期的工作条件下，还要求其微观结构稳定，并且可以承受热循环过程中的热膨胀和收缩，以保持结构完整. 在阴极侧，通常可以选择具有高温导电性的钙钛矿陶瓷粉末；在阳极方面，镍基可压缩材料是当前研究的主要对象. （3）单电池生产过程对单电池生产过程的要求，除了产品质量和性能外氧化物燃料电池，还必须考虑成本. 目前，大多数传统的陶瓷工艺（例如浇铸，轧制，丝网印刷等）用于制造单电池的生胚，然后将其烧结以制造具有多孔电极和致密电解质的陶瓷单电池. 从成本的角度来看，一次烧结，即电极和电解质多层体的共烧结，是迫切需要解决的技术难题之一. 由于电极和电解质材料的热膨胀系数不同，对密度的要求不同以及在烧结过程中它们之间可能形成高电阻化合物，因此尚未应用共烧结技术.

另一种值得进一步研究的电池制造工艺是热喷涂. 在选定的基材上，喷涂以形成多孔电极和致密的电解质. 该技术的最大优点是生产周期短，可以大大降低单电池的生产成本. 另外，界面牢固地结合，并且避免了在高温烧结期间可能发生的不希望的固体反应. 更重要的是，该过程避免了高温烧结，使金属成为用于单电池的相对简单的载体材料，因此可以大大提高载体的电导率，减少SOFC的欧姆损耗. （4）热循环目前SOFC的设计要求为40,000小时. 在40,000小时内，某些不可避免的故障将导致SOFC停止工作并降低温度. 因此，设计还要求SOFC在室温和工作温度之间必须经历10个以上的热循环. 在每个热循环中，电池组中的每个组件都会同时经历热膨胀和收缩. 由于热膨胀系数的差异，组件之间可能会发生相对位移，从而导致单电池分层，密封材料破裂，单电池破裂，接触界面破坏等. 最终，性能下降增加SOFC的比率以停止工作. 由于影响因素的复杂性，对于电池组性能下降的热循环机制尚无明确答案，但可以肯定的是，其机制与电池组的设计密切相关. （5）电池组中的热平衡SOFC阴极和阳极上发生的电化学反应是放热反应.

因此，当设定工作温度时，电池内部也会有温度分布. 在错流的情况下，出风口/燃料出口的拐角处是一个高温区域，甚至比设定温度高100〜200°C，对单电池和相关材料造成部分损坏. 在电池堆的纵向方向上，由于两端和中间的散热条件不同，中间电池单元经常过热，并且其性能衰减明显高于两个单电池单元. 可以看出，由于放热反应和散热条件不同，SOFC堆在整个三维空间中都有严重的过热区域. 这些区域通常是降低堆栈性能的起点. 因此，在堆栈设计中，必须考虑气流的方向和堆栈中的散热机制. 计算机模拟传热和传质是非常必要的. 众所周知，燃料重整反应，例如甲烷和水反应生成氢，是吸热反应. 如何在电池堆内部进行这种反应，即所谓的内部燃料重整，同时产生SOFC所需的氢气，以及平衡电极反应释放的热量，也是值得进一步研究的课题. 5展览会固体氧化物燃料电池的开发研究和贸易是解决全球节能环保的重要手段. 它们被世界上许多国家广泛评价，包括美国，欧洲，日本，澳大利亚，韩国等. 尽管在固体氧化物燃料电池中仍然存在一些问题，例如电极材料，制造成本，高工作温度等，但是其中没有缺陷. 加快固体氧化物燃料电池的发展必须是世界发展的总趋势.

降低电池的工作温度和小型化是固体氧化物燃料电池（SOFC）的发展趋势. 其关键成分的材料制备一直成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈. 应当突破的关键技术有: a高性能电极材料及其制备技术新型电解质材料和电极支撑电解质隔膜制备技术电池结构优化设计与制备技术性能与表征研究. 随着燃料电池技术的进一步发展，它必将能够加快中国经济建设和可持续发展的步伐. 参考文献[1] Minh NQ，Takahashi T.陶瓷燃料电池的科学技术，爱思唯尔科学BV，ISBN: 0244428956682X，美国1995，11: 5 [2]固体能量转化联盟（SECA）数据2004 [3] Minh N QJ上午. 陶瓷Soc. ，1993，76: 563 [4] Huijsmans JPP，Van Berbel FPF等. 动力科学学报，1998，71: 107 [5] Swartz S L.固体能量转换联盟会议论文集，2001 [6] Jiang S P.固体离子学，1999，122211（完）

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