寧波材料所固體氧化物燃料電池堆功率密度取得新進(jìn)展
成本是制約固體氧化物燃料電池(SOFC)商業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)重要因素,通過(guò)提高固體氧化物燃料電池堆的輸出功率密度是降低成本的一個(gè)重要舉措。大面積平板式固體氧化物燃料電池組裝成電池堆,其輸出功率密度通常情況下較其小面積下單體電池測(cè)試獲得的輸出功率密度要低得多,如批量化的4cm×4cm單體電池的輸出功率密度可達(dá)0.4Wcm-2@750oC,而對(duì)應(yīng)10cm×10cm單體電池組裝成的電池堆輸出功率密度通常情況下僅約為0.2 Wcm-2@750oC,且電堆中層數(shù)越多,輸出的功率密度也往往越低。
為了盡可能提高SOFC電池堆的輸出功率密度,降低成本,寧波材料所在國(guó)家科技部863項(xiàng)目,中科院方向性項(xiàng)目和院長(zhǎng)基金的支持下,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),電池陰極界面接觸深度是影響SOFC電池堆輸出性能的關(guān)鍵因素(Fuel Cells, 11, 445-450, 2011),在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種全程軟接觸的方法(申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào):PCT/CN2012/071851),大幅度提高和改善了電堆內(nèi)電池陰極與金屬連接件之間的界面接觸。
采用上述發(fā)現(xiàn)和技術(shù),組裝成5單元電池堆,對(duì)其性能進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出,5單元電池堆在實(shí)際溫度800oC下電堆開(kāi)路電壓5.94V,最大功率163.1W,對(duì)應(yīng)的最大功率密度為0.52Wcm-2,燃料利用率約為48%。進(jìn)一步將該技術(shù)擴(kuò)展到30單元電池堆,其性能結(jié)果如圖所示。圖中結(jié)果顯示:體積為10cm×10cm×8.5cm的30單元電池堆在溫度為800oC時(shí),開(kāi)路電壓35.2V,最大功率868.4W,對(duì)應(yīng)輸出功率密度為0.46Wcm-2,體積功率密度約為1 kW/L,燃料利用率60.4%。

(燃料電池事業(yè)部)