梯度孔隙阳极固体氧化物燃料电池的热应力

作     者：宋明 杜传胜 王炳英 马帅 蒋文春 SONG Ming;DU Chuansheng;WANG Bingying;MA Shuai;JIANG Wenchun

作者机构：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 

基　　金：国家自然科学基金(51805543) 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2022年第50卷第5期

页      码：1233-1240页

摘      要：梯度阳极结构能够有效提高阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)的电性能,然而孔隙率的变化与阳极热机械性能与热应力分布密切相关,因此研究孔隙率对SOFC热应力和电性能的综合影响规律至关重要。基于COMSOL Multiphysics仿真平台建立了多物理场耦合作用下梯度孔隙阳极设计的SOFC热力学模型,考虑阳极材料力学性能与孔隙率的相关性,研究了具有梯度孔隙阳极结构的SOFC工作阶段电化学性能和热应力分布规律。结果表明:与通常孔隙率为0.4的均匀孔隙阳极设计SOFC相比,具有梯度孔隙阳极结构的SOFC在保持高电化学性能的同时显著改善了阳极电极-电解质-阴极电极结构的热机械匹配,其输出功率提升了3.5%,而电解质最大第1主应力下降了68.5%,极大减小了由热应力导致的失效概率。研究结果为优化SOFC阳极结构设计提供了理论与数据支持。

主 题 词：固体氧化物燃料电池 热应力 梯度孔隙阳极 数值模拟 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.14062/j.issn.0454-5648.20210366

馆 藏 号：203111653...