| 固体氧化物燃料电池运行初期电化学性能演变机制 |
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| 引用本文： | 吕泽伟,韩敏芳,孙再洪,孙凯华.固体氧化物燃料电池运行初期电化学性能演变机制[J].化学学报,2021,79(6):763-770. |
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| 作者姓名： | 吕泽伟 韩敏芳 孙再洪 孙凯华 |
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| 作者单位： | a 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 100084b 徐州华清京昆能源有限公司 徐州 221001 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2017YFB0601903); 清华大学自主科研计划(20193080046) |
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| 摘 要： | 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)是一种清洁高效的发电装置, 其运行中的性能衰减受到众多因素的影响, 如何分辨这些因素的贡献、并在此基础上确定衰减的主导因素, 对于更有针对性地提升SOFC的运行寿命至关重要. 广泛的测试结果表明, SOFC的电化学性能在运行初期(约前100 h)会发生最为显著且复杂的变化, 但是对其演变机制还没有形成清晰的认识. 本工作基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)分析方法分别研究了工业尺寸电池(100 cm2)和纽扣电池(0.45 cm2)在运行初期的电化学性能演变规律, 得到了关于电池性能和电极微观结构演变机制的一致性规律. 电池在运行初期依次经历活化阶段和老化阶段: 活化阶段阳极孔隙率增加、气相扩散过程改善, 电池性能逐渐上升; 老化阶段阳极Ni颗粒发生烧结团聚, 有效三相界面长度显著降低, 阳极界面反应过程劣化, 电池性能逐渐下降. 各阶段的持续时间、性能变化幅度会受到电池制备工艺的影响. 本工作提出的运行初期电化学性能演变机制能够为进一步研究SOFC的长期稳定性奠定基础.
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| 关 键 词： | 固体氧化物燃料电池 稳定性 衰减机理 电化学阻抗谱 弛豫时间分布 |
Evolution of Electrochemical Characteristics of Solid Oxide Fuel Cells During Initial-Stage Operation |
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| Zewei Lyu,Minfang Han,Zaihong Sun,Kaihua Sun.Evolution of Electrochemical Characteristics of Solid Oxide Fuel Cells During Initial-Stage Operation[J].Acta Chimica Sinica,2021,79(6):763-770. |
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| Authors: | Zewei Lyu Minfang Han Zaihong Sun Kaihua Sun |
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| Institution: | a Department of Energy and Power Engineering, State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipments, Tsinghua University, Beijing 100084, Chinab Xuzhou Huatsing Jingkun Energy Co., Ltd., Xuzhou 221001, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | solid oxide fuel cell stability degradation mechanism electrochemical impedance spectroscopy distribution of relaxation time |
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