中温固体氧化物燃料电池性能的初步研究

　　中温固体氧化物燃料电池性能的初步研究谭小耀于如军杨乃涛于先进山东工程学院，山东淄博255012朱彬出特性以及电池的稳定性等，试验结果明，制备的单电池可以在5，6的温度下工作。开路电压，达8.灰，电池输出功率密度可达。，12，升高，度可以提高电池性能。同时又降，了电池的稳定性，较合适的工作温度为55.左右体氧化物燃料电池，1而，称从肌是以同体溶液作为电池电解质的燃料1电池。与其它种类的燃料电池相比，3，兀具有许多显着优点由于是全固体的电池结构，避免了使用液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问；较的工作温度，使电极反应过程相当迅速，无须采用贵金属电极，因而电池成本大大下降；电池排出的高质量余热可充分利用，既可用于取暖也可与蒸汽轮机联用循环发电，能量综合利用效率可从单纯60电效率提高到80以上；燃料适用范围广，不仅可以用20等作燃料，而且可直接用天然气煤气化气和其它碳氢化合物如甲醇等作为燃料，即是说可以进行内重整；可忍受较高浓度的硫化物和，的毒害，因此对电极的要求大大降低；便用具有电催化作用的阳极可以联产电和化学品。如制成燃料电池反应器等1因此代非常几有吸引力，世界各国都积极投入3脱技术的研究开发。然而，目前以82为电解质的80阢必须在1000，左右的温度下工作，由此产生了大量的问，如阴极材料会逐渐烧结，阳极材料则发生团聚导致电极气孔率和活性下降，电解质于阴极发生界面反应形成高电阻的第相，加速电池性能的衰退和电池寿命的缩短，同时，太高的温度也对密封和连接材料提出了非常苛刻的要求，加了电池放大和组装的困难，因此，降低燃料电池的操作温度，发展中温固体氧化物燃料电池汀500成为80阢研究与开发的热点和趋势23.本文对能在400，600温度下工作的阢性能作了初步研究。

　　1实验方法i，屯池为，形的pmf燃料电池块，lリ抒a，m，由于屯极材料为导电物质。，验前必须先清除电池制备过程中粘附在电解质周围的少量电极材料，以避免电池内部通过这些极材料短路，同时为尽量减小电池与电池夹具间的接触电阻，在电池的两电极面涂上银粉以，加电极面与夹具间的接触面积，这样处理后将，电池块置于经过特别设计的电池夹具内，测定电池的性能。

　　吐和空气分别通入电池的阳极和阴极其中在电炉内的气体管路为岛，的耐高温不锈钢管因此它同时也作为外电路的部分可以传导电子，通过毫伏和毫安指电池的电压和电流，并通过可变电阻调节电路电流，反应后的气体组成由连接色谱工作站的气相色谱检测。

　　实验时，先调节好空气和氢气的流量，再逐渐升温。为了保证电池不因受热膨胀损坏，升温速度应50，通常为3改变某变量而保持其它操作条件不变时，则可测得该参数对电池性能的影响2结果与讨论2.1电池的工作温度生，随着温度升高，开路电压也越大，这说明电解质中离子的传递速率，大，当温度为60，1时电压达到最大值0.9但仍然低于热力学计算的开路电压的理论值。当温度升高到650时，电压则有所下降，这可能是由于电解质与电极有所开裂，而当温度再升到70，1时，电压贝1邱速下降到只有23，这是因为电池电极已经剥落，拆下电池观察发现电池己碎成儿±，至于屯池仍然了。2的电玉圮因为在夹几内屯池还保持为整体而不会变成碎片，只是出现了裂缝。

　　2.2电池的功率输出特性电池在不同温度下的功率输出特性3和4.由于在600，的最佳状态时电池的工作持续时间不够长，故只测定了500和550，下的电池功率输出特性。

　　300nuVnn2.iUJ+iy.；lLilIiffiKfk.ii说明电池中存在了扩散阻力，而在电流密度小于30，2的偏离线性说明电池处于电化学活化区。

　　电池的电压电流特性曲线工作温度下电池的输出功率密度在电流密度为22时达到最大值，8，2，而500.，时的电池输出功率只有0.05，2.可，升高温度可以提高电池的性能，实验也明，当温度再升高到630.，时电池2.3电池的稳定性为了考察电池材料的稳定性，进行了电池寿命试验。4为在不同温度下电池的开路电压随时间的变化关系曲线，可以看到，随着温度的升高，电池的稳定性也越差，当工作温度为5时，开路电压可以保持在0.6左右稳定5个小时，550.时也基本上可以稳定2个小时的时间，但在600.的温度下工，则随柳间增机汗路电压迅速降低友而是由电极村，在商温变得为致密旧大了气体扩散阻力，减少了反应面积，另方面也由于在高温下更易于因为电极与电解质的热膨胀系数不同而造成池的性能，如何保证电池具有高性能的晴提高电池材料稳定性仍有待于我们更进步3结论3.1研制的新型固体氧化物燃料电池可以在5，6，0的温度下工作，电池的开路电压达由3.2升高温度可以提高电池性能，但随着温度的升高，电池的稳定性显着降低，该电池较合适的工作温度为550，左右。

　　1江义，李文钊，王世忠。高温固体氧化物燃料电池310进展。化学进展，1997，91387rA孟广耀，刘皖育，彭定坤。新型固体燃料电池21世纪的绿色能源。中国科学院院刊，1995344