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电池堆:SOFC的核心技术,它难在哪里?

已有 680 次阅读 2017-10-13 09:12 |系统分类:科研笔记

固态燃料电池(solid oxide fuel cells, SOFCs)因具有发电效率最高、燃料适应性范围最广、碳排放最低等特点,在便携式电源、小型家用热电联供系统、大型静态电站等领域具有重要的应用潜能。进入21世纪以来,鉴于对环境友好、节能减排等绿色发展需求的日益迫切,实现高温固态燃料电池的应用及其产业化,似乎成为了相关领域同行的一个梦想。

SOFC发电系统的核心部件是由若干单体电池组成的电堆,其性能的优劣直接决定了发电系统的命运。SOFC自发明以来,尚处于商业化前奏的演示阶段。长期以来的研究与出版物主要集中在SOFC原理、材料以及电池工艺的介绍阶段,以核心部件——电堆为研究对象的出版物尚还鲜见。

电堆集成工艺及其运行环境较为复杂、难度较大,是SOFC发电系统的核心,研究者们通常较为保密。电堆是一个由众多部件集合而成的器件,部件间的界面相互作用是影响电堆性能的关键。可以说,当攻克了这些部件集成的界面难题时,也就掌握了电堆集成技术的诀窍。因此,充分了解电堆部件及其界面行为,有助于显著改善电池及其成堆的输出性能,对SOFC应用的推进具有相当程度的帮助作用。


《SOFC电堆的高温界面及其设计、验证与应用》围绕SOFC核心部件——电堆的集成,介绍各个部件集成过程中相互连接的高温界面及其物理与化学性能,并对电堆集成中遇到的若干问题展开讨论,填补SOFC高温界面研究出版书籍的空缺。全书主要内容如下:电堆密封的高温界面及其应用验证;电堆连接板的高温界面、防护及其应用;电堆中电池阴极高温界面及其特性的原位表征;电堆中电池阳极的高温界面及其运行特性;电堆部件从二维到三维的界面设计与验证;电堆部件及高温界面对电池输出性能的定量贡献;电堆高温界面阴极电子收集材料的作用本质;电堆部件高温界面三维集成及kW级热区;电堆及其阵列性能急剧衰减界面处的温度因素。


·        ISBN:9787030530851

·        责任编辑:刘凤娟

高温燃料电池是迄今为止人类所知的效率最高的一种发电方式,在能源供给日趋严峻的环境下,备受世界各国关注。对于SOFC而言,由于单个电池能量有限,往往需要由多个单体串联或并联,形成电池堆,而这是整个高温燃料电池发电系统最为核心的器件,也是最难以攻克的关键技术。

《SOFC电堆的高温界面及其设计、验证与应用》综合了作者及其研究团队过去十余年来的最新研究成果,这些成果为电堆为核心,以高温界面为牵引,系统阐述了电池电极/电解质;电池电极/密封材料;密封材料/连接板;连接板与电池电极之间的若干作用规律,提出了若干界面调控设计方法,这不仅让高温燃料电池研究对电堆的研发有了系统的全貌认识,还能够对平板型高温燃料电池堆的研发提供最直接的参考作用。

作者简介

官万兵,男,1980年4月生,研究员,博士生导师。2002年7月本科毕业于东北大学金属压力加工系,2006年12月博士毕业于上海大学钢铁冶金系。2006年12月进入中国科学院宁波材料技术与工程研究所,开始从事高温燃料电池研究工作至今,先后任职(博士后)助理研究员,副研究员,研究员,研究组长,研究部副主任。2015年1月创建了陶瓷能源材料与电池研究团队,任团队负责人。2015年4月~2016年4月,美国UniversityofSouth Carolina访问学者。2006年以来,在SOC核心部件电池堆的密封与电子收集、寿命评估与批量化技术等方面发表论文30余篇;申报电堆核心部件及其相关研发PCT专利2项、中国发明专利21件、发明专利授权10余件。2009年获宁波市科技进步三等奖,2011年度宁波市优秀博士后,2011年中国科学院青年创新促进会首批会员,2012年度中国科学院宁波工业技术研究院最佳技术奖,2016年中国科学院青年创新促进会首批优秀会员。完成国家科技部863项目1项,主持国家自然科学基金与企业合作项目若干。




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