SOFC电堆的高温界面及其设计、验证与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电堆的高温密封及其界面 1

1.3 电堆连接板的高温界面及其防护 2

1.4 电堆部件的高温界面 2

1.5 小结 4

参考文献 4

第2章 电堆密封的高温界面及其应用验证 7

2.1 引言 7

2.2 单体电池密封材料特性与工艺 7

2.2.1 密封工艺设定依据 8

2.2.2 密封性能验证 9

2.3 电堆用Al2O3-Si2O-CaO基密封材料 10

2.3.1 密封材料的运行温度确定 10

2.3.2 密封材料与相邻部件的界面形貌 11

2.3.3 密封材料在电堆中的性能验证 12

2.4 Al2O3-Si2O-CaO基密封材料优化及其应用 14

2.4.1 优化后的密封材料特性 14

2.4.2 在SOFC电堆中的应用验证 15

2.5 小结 18

参考文献 18

第3章 电堆连接板的高温界面、防护及其应用 19

3.1 引言 19

3.2 稳态和热循环下连接板的高温导电与氧化性能 19

3.2.1 高温导电与氧化表征方法 19

3.2.2 稳态运行条件下连接板的导电与氧化性能 20

3.2.3 热循环条件下连接板的导电与氧化性能 22

3.2.4 Fe-16Cr连接板在电堆中的应用 24

3.3 Ni-Cr/LSM复合涂层的高温防护及其应用 27

3.3.1 Ni-Cr/LSM复合涂层的制备 27

3.3.2 Ni-Cr/LSM复合涂层的高温电阻 28

3.3.3 Ni-Cr/LSM复合涂层的界面结构 30

3.3.4 Ni-Cr/LSM复合涂层在电堆连接板中的应用 32

3.4 小结 33

参考文献 33

第4章 电堆中电池阴极高温界面及其特性的原位表征 35

4.1 引言 35

4.2 电池电阻的来源及其定量贡献 35

4.2.1 超薄电压引线的埋入方法 35

4.2.2 电池瞬态放电运行下电阻的来源 37

4.2.3 电池稳态放电运行下电阻的来源 39

4.2.4 电池电阻变化的本征原因 42

4.3 电池阴极材料特性及其高温界面的作用区分 45

4.3.1 电池瞬态运行下阴极材料特性的作用规律 45

4.3.2 电池瞬态运行下阴极材料特性的贡献区分 48

4.3.3 电池稳态运行电池阴极材料特性的作用规律 49

4.3.4 阴极材料特性对电池输出性能作用的机理 50

4.4 小结 54

参考文献 55

第5章 电堆中电池阳极的高温界面及其运行特性 57

5.1 引言 57

5.2 电池阳极的运行特性与工况优化 57

5.2.1 支撑阳极的制备与还原工艺设定 57

5.2.2 恒温还原条件下电池阳极的特性及其微观结构 58

5.2.3 升温还原条件下电池阳极的特性及其微观结构 61

5.3 支撑阳极在不同还原工艺下对电池性能的作用规律 64

5.3.1 支撑阳极引线埋入方法及还原环境与装置设计 64

5.3.2 不同还原过程下电池输出性能的规律 65

5.3.3 不同还原过程下电池阳极结构的变化机理 66

5.4 不同极化区间运行下的阳极特性及其电池性能 72

5.4.1 活化极化区间运行 72

5.4.2 浓差极化区间运行 75

5.4.3 欧姆极化区间运行 78

5.4.4 不同极化区间运行下的阳极微观结构 80

5.5 小结 81

参考文献 82

第6章 电堆部件从二维到三维的界面设计与验证 84

6.1 引言 84

6.2 电堆中二维界面接触下电池输出性能的变化规律 84

6.2.1 二维界面接触方式的设计 84

6.2.2 界面二维接触方式下电池输出性能的变化规律 86

6.2.3 二维界面结构的改进及其对电池输出性能的提高 87

6.2.4 界面二维接触作用中的三维接触贡献 90

6.2.5 从二维界面到三维界面改进后作用效果增大的机理 91

6.3 从二维到三维界面接触的调控设计及其定量贡献区分 93

6.3.1 二维与三维界面的调控设计 93

6.3.2 二维接触对电池瞬态输出性能的定量影响规律 95

6.3.3 二维接触对电池稳态输出性能的定量影响规律 98

6.3.4 三维接触对电池瞬态性能的定量影响规律 100

6.3.5 三维接触对电池稳态性能的定量影响规律 103

6.3.6 从二维到三维界面接触的作用区别 105

6.4 小结 106

参考文献 107

第7章 电堆部件及高温界面对电池输出性能的定量贡献 109

7.1 引言 109

7.2 电堆性能变化的部件及其界面作用的影响因素 109

7.2.1 电堆稳态运行条件下电池性能衰减的因素 110

7.2.2 电堆热循环运行条件下电池性能衰减的因素 116

7.3 电堆部件与界面影响电池性能的定量规律与机理 120

7.3.1 定量研究的表征设计 120

7.3.2 瞬态运行下的电堆部件及其界面因素的定量贡献 121

7.3.3 稳态运行下的电堆部件及其界面因素的定量贡献 125

7.3.4 电堆中部件及其界面引起电池性能变化的本质 128

7.4 小结 131

参考文献 133

第8章 电堆高温界面阴极电子收集材料的作用本质 135

8.1 引言 135

8.2 电子收集材料的特性及其作用区分 135

8.2.1 区分方法设计 135

8.2.2 电导率与黏结力的测量 136

8.2.3 电子收集材料特性作用区分在电堆中的验证 140

8.3 电子收集材料特性在电堆中发挥作用的内在本质 144

8.3.1 电子收集材料发挥作用内在本质的探究设计 144

8.3.2 电堆中有、无电子收集材料电池的输出性能对比 145

8.3.3 电子收集材料改善电堆输出性能的内在本质 148

8.4 电堆部件阴极侧界面处的电子传递特性 153

8.4.1 电子传递路径设计与测定方法 153

8.4.2 电子传递特性及其方向的实验预测 155

8.4.3 电子传递特性及其方向的实验测量 159

8.5 小结 159

参考文献 161

第9章 电堆部件高温界面三维集成及kW级热区 163

9.1 引言 163

9.2 电堆三维集成过程中可能遇到的问题 163

9.2.1 单体电池的碎裂 163

9.2.2 电堆运行电压突然下降问题 165

9.2.3 电堆中的负电压现象 165

9.2.4 电堆的运行电压评估 167

9.2.5 电堆模块化问题 167

9.2.6 空气半开放式结构电堆模块化 169

9.3 模块化电堆性能的差距查找与优化 170

9.3.1 差距寻找的方法设计 171

9.3.2 直接组装表征的电堆性能 171

9.3.3 差距的缩小及其验证 175

9.4 kW级电堆热区的集成与演示 176

9.4.1 1kW电堆热区的集成与演示 176

9.4.2 2kW电堆热区的集成及演示 179

9.4.3 5kW电堆热区的集成与演示 181

9.4.4 10kW电堆热区的集成与演示 183

9.4.5 电堆热区演示失败案例与解决措施 186

9.5 小结 189

参考文献 190

第10章 电堆及其阵列性能急剧衰减界面处的温度因素 193

10.1 引言 193

10.2 温度表征方法 193

10.3 运行参数与温度变化规律 195

10.4 电池短堆到标准电堆到电堆阵列的界面温度 200

10.4.1 瞬态放电过程中电堆阴极侧界面处的出口温度 200

10.4.2 稳态放电过程中电堆阴极侧界面处的出口温度 202

10.4.3 电堆阵列各部位不同状态下对应界面的出口温度 204

10.5 小结 206

参考文献 207

第11章 展望 208

参考文献 210

附录 NIMTE团队电堆相关研究论文 212

作者后记 214

编后记 215