نظام تقييم خلايا الوقود الصلبة المؤكسدة
في خلية الوقود ذات الأكسيد الصلب (SOFC)، يكون الإلكتروليت المستخدم عبارة عن أكسيد معدني صلب غير مسامي، عادةً ما يكون ثاني أكسيد الزركونيوم المستقر بثلاثي أكسيد الإيتريوم (Y2O3-stabilised-ZrO2، YSZ). تتميز أيونات الأكسجين الموجودة في الإلكتروليت بموصلية عالية عند درجة حرارة تشغيل تتراوح بين 650 و1000 درجة مئوية. أما مادة المصعد فهي سيرميت النيكل-الزركونيا (Ni-YSZ)، بينما مادة المهبط هي منغنيز اللانثانوم المطعم بالسترونتيوم (Sr-doped-LaMnO3، LSM).
مزايا خلايا الوقود الصلبة (SOFC): بفضل بنيتها الصلبة بالكامل، تتجنب مشاكل التآكل وتسرب الإلكتروليت الناتجة عن استخدام الإلكتروليت السائل؛ كما أنها لا تستخدم البلاتين والمعادن النفيسة الأخرى كمحفزات، مما يقلل تكلفة البطارية بشكل كبير؛ ويمكن استخدام الحرارة المهدرة عالية الجودة لخلايا الوقود الصلبة في التوليد المشترك للطاقة، مما يحسن معدل استغلالها، ويرفع كفاءة توليد الطاقة الإجمالية إلى 80% أو أكثر؛ وتتميز خلايا الوقود الصلبة بتطبيقات واسعة النطاق، حيث يُعد الموصل الأيوني لأكسيد صلب، من حيث المبدأ، المادة الإلكتروليتية الأمثل لنقل الأكسجين، لذا فهي مناسبة لجميع أنواع الوقود القابلة للاحتراق تقريبًا، ليس فقط الغاز وأول أكسيد الكربون والميثان، بل يمكن أيضًا استخدام الغاز الطبيعي وغاز الفحم والهيدروكربونات الأخرى كوقود مباشر.
يُستخدم نظام تقييم خلايا الوقود الصلبة TKSC-SOFC80 لتقييم الأداء الكهروكيميائي والاستقرار والكفاءة لخلايا الوقود الصلبة المفردة أو المكدسات، ولتحديد العوامل المؤثرة الرئيسية (المواد، درجة الحرارة، تركيبة الوقود، إلخ). يتميز النظام بقدرته على التحكم الدقيق في ظروف التشغيل (درجة الحرارة، تركيبة الغاز، معدل التدفق، إلخ)، ومراقبة الأداء الكهروكيميائي (الجهد، التيار، المعاوقة، إلخ) في الوقت الفعلي، وتحليل نواتج التفاعل (H2O، CO2، O2، إلخ). صُمم نظام تقييم خلايا الوقود الصلبة هذا علميًا، وهو شامل الوظائف، وقادر على تلبية مجموعة واسعة من احتياجات الاختبار، بدءًا من أبحاث المواد وصولًا إلى تكامل الأنظمة. بفضل التحكم عالي الدقة ووحدات الاختبار متعددة الوظائف، يوفر النظام دعمًا موثوقًا للبيانات لتحسين أداء خلايا الوقود الصلبة وتطبيقاتها التجارية.
1) قياس منحنيات الاستقطاب (منحنيات IVP) وكثافة الطاقة عند درجات حرارة مختلفة (600-900 درجة مئوية).
2. تحليل تأثير استخدام الوقود (H2/CH4) على كفاءة البطارية وأداء الإخراج.
3. حل مساهمات المعاوقة الأومية، واستقطاب التنشيط، واستقطاب التركيز بواسطة مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS).
4. تقييم آليات التحلل (مثل تراكم الكربون في الأنود، وشيخوخة الإلكتروليت) في التشغيل طويل الأمد (>100 ساعة).
5. غازات الوقود الشائعة: H2، CH4، الغاز التخليقي (H2/CO)، الهواء (مؤكسد).
6) محطات العمل الكهروكيميائية، الأحمال الإلكترونية (لاختبارات IV و EIS).
7) جهاز كروماتوغرافيا الغاز (GC) أو مطياف الكتلة (لتحليل استخدام الوقود).
8. نظام جمع البيانات (التسجيل في الوقت الحقيقي لدرجة الحرارة والجهد والتيار).
9. يمكنها تقييم الأداء الكهروكيميائي وموثوقية خلايا الوقود الصلبة بشكل شامل وتوفير أساس تجريبي لتحسين المواد وتكامل النظام.
