Основни састав горивне ћелије чврстог оксида (СОФЦ)

Главне компоненте једногцелина за гориво су електролит, аноде, катоде и међусобно повезивање или биполарни сепаратор, као што је приказано на слици 1.

Слика 1 Главне компонентеСофц

Различити компонентни материјали који чине горивну ћелију требало би да имају добру стабилност у оксидацији и (или) смањењу атмосфера, укључујући хемијску стабилност, кристалну стабилност и стабилност спољних димензија; хемијска компатибилност једни са другима; одговарајућа електрична проводљивост и слични коефицијенти топлотног експанзије. Истовремено, електролит и интерконект морају бити потпуно густи да се спрече продор и мешање горива и кисеоник; Анода и катода треба да буду порозна да би се олакшали пенетрацију гаса на место реакције. Специфични захтеви различитих компоненти горивне ћелије приказани су у Табели 1.

И.Електролитматеријалирати

Електролит уСофцје језгро батерије и генерално је направљен од оксидне керамике, односно синтеретираног солидног решења електролит - потпуно стабилизовани Зро2. Перформансе електролита директно одређује радне температуре и перформансе батерије. Отпорност чисте Зро2 на 1000 ℃ је 107 Ω / цм, што је близу изолационог материјала. Тренутно у суседним електролитима заснованим на бази Зро2 који се широко користеСофц, Користите одређене дивалентне или тривалентне оксиде до дроге Зро2 да бисте заменили положај ЗР ^ (4+) са јонима са ниским валентним јонима. Као резултат тога, Зро2 (флуоритна структура) има стабилну фазу структуре са собне температуре на високу температуру (1000 ℃), а више о ^ (2-) Слободна радна места генерисана су у тој накнади за накнаду за надокнаду, што повећава јонску проводљивост Зро2 до 10 ^ цм, а истовремено проширивање дијелијског притиска кисеоника. У овом стабилизованом Зро2, О ^ (2-) слободна радна места се користе као медиј, односно, механизам за слободно место користи се за доказивање о ^ (2-) проводљивости. Тренутно најчешћи материјал који се користи као електролит је И2О3-стабилизован Зро2 (скраћено као ИСЗ). Његова ионска проводљивост се не мења значајно када се делимични притисак кисеоника мења за више од десет налога величине. Тренутно, како припремити ИСЗ филм са погодним перформансама је вруће место и потешкоћа у истраживању људи.

ИИ. Анодни материјал

Материјал електродеСофцје пре свега катализатор. Анодни материјал захтева високу електроничку проводљивост, стабилност у смањеној атмосфери и добру пропусност ваздуха. Стога се обично користи платина, али платина је скупа. Употреба металних материјала као што је никла и кобалта проузроковаће проблеми са неусклађивањем топлотног ширења и проблеми са адхезијом и дугорочно висока температура ће такође смањити своју порозност. Тренутни упутство за истраживање је да се метална керамика користи као анодни материјали, а идеалнији је НИ-Цомпосите ИЗЗ. Главни задатак је проучавање разумних процеса и припремити НИ-ИСЗ композитне материјале са одговарајућим перформансама.

ИИИ. Катодни материјал

Катода СОФЦ-а је слична аноди и треба да буде и порозни електронски проводљив филм. Будући да је катода батерије радила у атмосфери високе температуре и игра улогу преноса електрона и пренос кисеоника, услови за катодни материјал су релативно строги. Катодни материјал треба да има високу електричну проводљивост, отпорност на оксидацију високог температура и топлотну стабилност високог температура и не би требало да реагује хемијски електролитом. Традиционални материјал је метална платина, а недавни развој је допед оксидна керамика - ЛАМНО3. Као катодни материјал СОФЦ-а, велики број експеримената показао се да је ЛА1-КССР КСМНО3 пожељни катодни материјал.

ИВ. Материјал конектора

Материјали електролита и електрода заједно формирају јединицу за једну батерију са три у једном. Снага једне батерије је ограничена и може да створи само напон од око 1В. Да бисте добили батерију са високим напајањем, неколико појединачних батерија мора бити повезано на различите начине (серије, паралелно и мешовито), који захтева материјале за конектор и заптивни материјали. У СОФЦ-у, компонента прикључака мора имати добру електронску проводљивост и стабилност на високим температурама. Тренутно се само неколико оксида може користити као софц материјали конектора, као што су хромат лантанум (лацро3) са перовскитом структуром. Материјали за легуре на високим температурама који се користе као софц прикључни материјали су такође истраживачки хотспот.

В. Заптивни материјали и други

Заптивни материјали се користе за повезивање електролитних материјала и материјала за конектор. Од њих се тражи да буду отпорни на високе температуре. Под температуром реакције батерије (700 ~ 1000 ℃), они се углавном припремају стаклено керамичким мешовитим топљењем. Поред тога, потребни су и други помоћни материјали, попут корундум цеви као кисеоничке гасне коморе и кварцне цеви као горивне гасне коморе. Сви имају унутрашњости и продајне уносе и потребно је да буду запечаћене и повезане.

ВИ. Скупштина појединачне ћелије

СОФЦ велики соли је батерија састављена од појединачних ћелија које се слажу у разним структурама. Тренутно су развијене четири врсте батерија, укључујући цевасто, серијско, блок и стан. У практичним апликацијама, појединачне горивне ћелије повезане су у серији и / или паралелно да би се формирала батерија за испуњавање одређених апликација. У једној целини за гориво приказано на слици 1.5, анода, електролита и катоде формирају трособну композитну структуру. У стварним истраживањима и преради формирана су четири различите структурне врсте: заптивача мање цевасти дизајн, дизајн сегментираног ћелија у серији, монолитни дизајн и дизајн равне плоче. Структурни дијаграм је приказан на слици 2.

Слика 2 Структурни дијаграм СОФЦ-а