寧波材料所固體氧化物燃料電池堆功率密度取得新進展
成本是制約固體氧化物燃料電池(SOFC)商業(yè)化應(yīng)用的一個重要因素,通過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0.4Wcm-2@750oC,而對應(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,寧波材料所在國家科技部863項目,中科院方向性項目和院長基金的支持下,通過研究發(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)計了一種全程軟接觸的方法(申請專利號: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,對其性能進行了檢測,結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出,5單元電池堆在實際溫度800oC下電堆開路電壓5.94V,最大功率163.1W,對應(yīng)的最大功率密度為0.52Wcm-2,燃料利用率約為48%。進一步將該技術(shù)擴展到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,開路電壓35.2V,最大功率868.4W,對應(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)