固體氧化物燃料電池的構(gòu)件有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-23 17:34
點(diǎn)擊量：次
以下是固體氧化物燃料電池的構(gòu)件
1、元件技術(shù)
由于SOFC工作溫度高，對(duì)構(gòu)成電池的元件的材料要求很高，包括在氧化還原環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、高溫機(jī)械性能相容性等。
2、電極
2.1陽(yáng)極
SOFC的電極為微孔氣體擴(kuò)散電極。陽(yáng)極通常是由金屬鎳及氧化性穩(wěn)定的氧化鋅(YSZ)骨架—陶瓷合金(功能相似的陶瓷和金屬的混合物)組成。在眾多的金屬元素中選擇金屬鎳是由于其良好的電子傳導(dǎo)能力及其在化學(xué)還原條件下的穩(wěn)定性，另外，鎳還可催化內(nèi)部重整反應(yīng)，使該反應(yīng)直接發(fā)生在電極上。YSZ的作用是防止金屬顆粒燒結(jié)，并可使陽(yáng)極與電池其他元件的熱膨脹系數(shù)相一致。
2.2陰極
與陽(yáng)極相似，陰極也是微孔結(jié)構(gòu)，以使反應(yīng)物氣體和產(chǎn)物氣體有很高的傳質(zhì)速度。大部分的陰極材料是電子導(dǎo)電氧化物或者是電子和離子混合導(dǎo)電的陶瓷材料。這是由于這種結(jié)構(gòu)同時(shí)具有對(duì)離子和電子的傳導(dǎo)能力，而這對(duì)低溫SOFC是很關(guān)鍵的。在工作溫度650℃左右時(shí)，使用這種混合傳導(dǎo)氧化物的優(yōu)勢(shì)就很明顯了。
3、電解質(zhì)
SOFC對(duì)電解質(zhì)的要求如下:
(1)氧離子電導(dǎo)率高;
(2)電子電導(dǎo)率低;
(3)不滲透反應(yīng)氣體。
氧化鋅基電解質(zhì)適用于SOFC，主要是由于其單純的離子導(dǎo)電性。
4、連接器
連接器用以實(shí)現(xiàn)相鄰電池之間的連接。在板式燃料電池的連接器是雙極板狀，一般采用昂貴的鉻鎳鐵(inconel)不銹鋼，適用于工作溫度在800一1000℃的電池堆。低溫SOFC的優(yōu)點(diǎn)是可以使用便宜材料。管式設(shè)計(jì)中的連接器，最好是選擇陶瓷材料，不過(guò)，這種材料需要在高溫(1625`C)燒結(jié)，這是SOFC在制備上的較大問(wèn)題之一。另外還要兼顧電池各元件間的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能及其相容性，不致使其因在過(guò)高溫度燒結(jié)而降低。
1、元件技術(shù)
由于SOFC工作溫度高，對(duì)構(gòu)成電池的元件的材料要求很高，包括在氧化還原環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、高溫機(jī)械性能相容性等。
2、電極
2.1陽(yáng)極
SOFC的電極為微孔氣體擴(kuò)散電極。陽(yáng)極通常是由金屬鎳及氧化性穩(wěn)定的氧化鋅(YSZ)骨架—陶瓷合金(功能相似的陶瓷和金屬的混合物)組成。在眾多的金屬元素中選擇金屬鎳是由于其良好的電子傳導(dǎo)能力及其在化學(xué)還原條件下的穩(wěn)定性，另外，鎳還可催化內(nèi)部重整反應(yīng)，使該反應(yīng)直接發(fā)生在電極上。YSZ的作用是防止金屬顆粒燒結(jié)，并可使陽(yáng)極與電池其他元件的熱膨脹系數(shù)相一致。
2.2陰極
與陽(yáng)極相似，陰極也是微孔結(jié)構(gòu)，以使反應(yīng)物氣體和產(chǎn)物氣體有很高的傳質(zhì)速度。大部分的陰極材料是電子導(dǎo)電氧化物或者是電子和離子混合導(dǎo)電的陶瓷材料。這是由于這種結(jié)構(gòu)同時(shí)具有對(duì)離子和電子的傳導(dǎo)能力，而這對(duì)低溫SOFC是很關(guān)鍵的。在工作溫度650℃左右時(shí)，使用這種混合傳導(dǎo)氧化物的優(yōu)勢(shì)就很明顯了。
3、電解質(zhì)
SOFC對(duì)電解質(zhì)的要求如下:
(1)氧離子電導(dǎo)率高;
(2)電子電導(dǎo)率低;
(3)不滲透反應(yīng)氣體。
氧化鋅基電解質(zhì)適用于SOFC，主要是由于其單純的離子導(dǎo)電性。
4、連接器
連接器用以實(shí)現(xiàn)相鄰電池之間的連接。在板式燃料電池的連接器是雙極板狀，一般采用昂貴的鉻鎳鐵(inconel)不銹鋼，適用于工作溫度在800一1000℃的電池堆。低溫SOFC的優(yōu)點(diǎn)是可以使用便宜材料。管式設(shè)計(jì)中的連接器，最好是選擇陶瓷材料，不過(guò)，這種材料需要在高溫(1625`C)燒結(jié)，這是SOFC在制備上的較大問(wèn)題之一。另外還要兼顧電池各元件間的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能及其相容性，不致使其因在過(guò)高溫度燒結(jié)而降低。
