大尺寸固体氧化物燃料电池的电极过程解析方法

作     者：崔同慧 李航越 吕泽伟 王怡戈 韩敏芳 孙再洪 孙凯华 Tonghui Cui;Hangyue Li;Zewei Lyu;Yige Wang;Minfang Han;Zaihong Sun;Kaihua Sun

作者机构：清华大学能源与动力工程系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 徐州华清京昆能源有限公司江苏徐州221001 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2022年第38卷第8期

页      面：42-50页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFB0601903) 北京市科委项目(Z191100004619009) 清华大学自主科研计划(20193080038)资助 

主　　题：固体氧化物燃料电池 电化学阻抗谱 弛豫时间分布 大尺寸 

摘      要：电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)作为一种原位/非原位的电化学表征技术,在固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)尤其是小尺寸电池的研究中得到了广泛应用,而工业大尺寸电池的EIS研究较少且大多基于小尺寸电池的研究结果。本文对工业尺寸(10 cm×10 cm)阳极支撑平板式SOFC搭建了EIS测试系统,并改变电池运行温度、阳极/阴极气体组分,对该电池进行了系统的EIS测试,而后采用不基于先验假设的弛豫时间分布法(Distribution of Relaxation Times,DRT)对EIS数据进行解析。通过比较分析不同条件下的DRT结果,揭示了DRT中各特征峰与电池中具体电极过程的对应关系。与小尺寸电池相比,由于大尺寸电池的有效面积较大且入口流量较小,气体转化过程在大尺寸电池中不容忽视。本文通过解析EIS实现了对工业大尺寸SOFC单电池中各项电极过程的分辨,该方法及结果能够进一步应用于SOFC原位表征、在线监测以及衰减机理等相关研究。