富氧阴极DA-SOFC

功率密度提升达22.9%

富氧阴极运行通过降低浓差极化提升氨燃料固体氧化物燃料电池的功率密度

Yimin, Liu · 徐义书 · Junjia, Liu · Ya, Yuchen · Boyu, Sun · Mingyuan, Xiang · 成晓北

International Journal of Hydrogen Energy 2024

具体参数

功率密度提升

{'zh': '22.9', 'en': '22.9'} %

功率密度提升

{'zh': '7.9', 'en': '7.9'} %

工作温度

{'zh': '750', 'en': '750'} °C

工作温度

{'zh': '700', 'en': '700'} °C

开路电压峰值对应O₂摩尔分数范围

{'zh': '30–60', 'en': '30–60'} %

技术优势

功率密度最高提升22.9%

750 °C下，阴极入口O₂摩尔分数从21%提高到100%时，功率密度提升7.9%至22.9%。

富氧在低温更有效

在700 °C时，富氧对直接氨固体氧化物燃料电池的促进作用比氢气固体氧化物燃料电池更显著。

开路电压峰值出现在适度富氧

开路电压在阴极入口O₂摩尔分数为30%–60%时达到峰值，而非单调增加。

功率提升源于浓差极化降低

数值模拟表明，富氧运行时功率密度的提升主要来自浓差极化的降低，而非开路电压或能斯特电压的变化。

应用场景

• 氨燃料SOFC：为氨燃料SOFC提供富氧阴极运行策略，提升功率密度。
• 氨能发电：通过富氧提高氨发电效率，尤其在低温下更有效。
• 高温燃料电池：在高工作温度下，利用富氧阴极降低浓差极化，提升电池性能。