梯度孔隙阳极固体氧化物燃料电池的热应力

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.

关键词：固体氧化物燃料电池、热应力、梯度孔隙阳极、数值模拟

所属期刊栏目：50

分类号：TM911.42

资助基金：国家自然科学基金51805543

在线出版日期：2022-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1233-1240