绝热条件下固体氧化物燃料电池的瞬态电化学特性

摘要

在能源系统内耦合储能设备,可有效提升可再生能源的利用效率和技术水平.为获得固体氧化物燃料电池(SOFC)在电解与发电模式切换瞬态过程中内部的热电耦合特性,基于热力学、电化学机理,建立了SOFC电堆动态模型;基于动态模型,获得了SOFC电堆在绝热环境中从电解向发电模式切换时,电堆温度、电池能斯特电动势、电池活化极化电压损失、电池欧姆电压损失、电池浓差极化电压损失和电池输出电压的变化趋势,对比分析了电堆在定温和绝热环境下电化学特性的差异.结果表明:电堆在绝热环境下先电解后发电,每个模式各运行20000 s,采用阶跃及斜坡方式改变电流密度时,电堆温度变化幅度分别为45.8 K和101.1 K;电流密度相同的情况下,电堆分别在绝热和定温环境运行时,单电池输出电压最大相差0.015 V.