运行条件对阳极支撑型固体氧化物燃料电池性能退化和阳极微观结构演变的影响

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁高效的发电技术，在分布式发电站、家庭热电联供以及电动汽车领域具有广阔的应用前景。然而SOFCs性能的快速衰减导致运行寿命缩短，阻碍了其商业化进程。本文旨在研究运行条件对SOFCs性能衰减和阳极微观结构演变的影响规律，给电池性能和稳定性的优化提供理论指导。本文研究了不同运行温度、放电电流密度、运行时间对电池端电压、极化阻抗以及微观结构的影响，解析了阳极微观结构演变规律。研究结果表明，电池放电初期会经历一个快速的衰减期，然后达到稳定状态。大电流密度放电会增加阳极的极化，从而加剧电池初期的衰减率。通过电池阻抗的解析发现初期衰减主要来自于阳极极化电阻的增加。通过阳极微观结构解析，发现阳极与电解质界面活性区域中的Ni催化剂的流失是导致电池运行初期性能下降的主要原因。经过初期快速衰减后，电池性能趋于稳定，在恒流放电工况下运行3000 h，极化电阻增长率仅为0.17%/kh。通过阳极微观结构的三维重构解析可知，在经历初期快速衰减后，电池阳极微观结构的变化较小，电池稳定性较好。未来的研究重点将聚焦在提高电池在复杂工况下的耐久性，并通过调控阳极组成和微观结构抑制电池性能的快速退化。