SOFC測(cè)試設(shè)備是用于評(píng)估燃料電池性能、可靠性與耐久性的核心工具,其具體作用貫穿研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用全流程關(guān)鍵環(huán)節(jié),具體作用如下:
1.參數(shù)模擬與測(cè)試
模擬實(shí)際工況:通過(guò)精確控制溫度、壓力、氣體濃度(如氫氣、空氣、模擬合成氣)等參數(shù),復(fù)現(xiàn)SOFC的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境。
關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)試:測(cè)量輸出功率、效率、穩(wěn)定性、電壓-電流曲線(極化曲線)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)等,量化電池性能。例如,通過(guò)阻抗譜分析分離電解質(zhì)阻抗與電極極化阻抗,定位界面反應(yīng)瓶頸。
2.多模式測(cè)試能力
恒電流/恒電壓/恒功率測(cè)試:支持多種運(yùn)行模式,評(píng)估電池在不同負(fù)載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
雙向測(cè)試(SOFC/SOEC模式):部分設(shè)備可切換為固體氧化物電解池(SOEC)模式,測(cè)試電解水蒸氣或CO2還原的效率,實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的雙向轉(zhuǎn)化。
3.長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定性與耐久性測(cè)試
加速壽命測(cè)試:通過(guò)提高溫度、增大負(fù)載循環(huán)幅度等方式,加速電池衰減過(guò)程,結(jié)合理論模型預(yù)測(cè)長(zhǎng)效壽命。
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與失效預(yù)警:同步采集電壓、電流、氣體組分、溫度分布等數(shù)據(jù),識(shí)別“電極催化活性衰減”“電解質(zhì)離子傳導(dǎo)率下降”等失效機(jī)制。
二、SOFC測(cè)試設(shè)備研發(fā)階段:支撐材料與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1.材料篩選與組分優(yōu)化
電化學(xué)性能測(cè)試:精準(zhǔn)捕捉電解質(zhì)離子傳導(dǎo)效率、電極催化活性等基礎(chǔ)參數(shù),為材料改性提供數(shù)據(jù)依據(jù)。例如,通過(guò)暫態(tài)響應(yīng)測(cè)試(如電流中斷法)評(píng)估電極雙電層電容與電荷轉(zhuǎn)移速率。
原位表征技術(shù):結(jié)合高溫原位XRD、SEM等手段,實(shí)時(shí)觀察電極微觀結(jié)構(gòu)演變(如顆粒燒結(jié)、元素?cái)U(kuò)散),建立“結(jié)構(gòu)-性能”關(guān)聯(lián)模型。
2.單電池性能評(píng)價(jià)
密封與氣氛控制:采用金屬-陶瓷復(fù)合密封結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)高壓范圍內(nèi)的氣氛隔離,并通過(guò)質(zhì)量流量控制器與在線氣體分析儀聯(lián)動(dòng),將氣氛組分誤差控制在±0.1%以內(nèi)。
薄電解質(zhì)與中低溫測(cè)試:針對(duì)薄電解質(zhì)(厚度<10μm)單電池,開(kāi)發(fā)柔性密封材料(如改性石墨),降低密封壓力;針對(duì)中低溫SOFC,提升阻抗譜測(cè)試的低頻精度。
