Evaluierungssystem für Festoxidbrennstoffzellen

Bei Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) besteht der Elektrolyt aus einem festen, nicht porösen Metalloxid, üblicherweise Yttriumtrioxid-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (Y₂O₃-stabilisiertes ZrO₂, YSZ). Die Sauerstoffionen im Elektrolyten weisen bei einer Betriebstemperatur von 650–1000 °C eine hohe Leitfähigkeit auf. Als Anodenmaterial dient Nickel-Zirkonoxid-Cermet (Ni-YSZ), als Kathodenmaterial Strontium-dotiertes Lanthanmanganat (Sr-dotiertes LaMnO₃, LSM).

Vorteile der SOFC: Durch ihre vollständig feste Struktur werden Korrosionsprobleme und Elektrolytaustritt, die bei flüssigen Elektrolyten auftreten, vermieden. Der Verzicht auf Platin und andere Edelmetalle als Katalysatoren senkt die Batteriekosten erheblich. Die hochwertige Abwärme der SOFC kann zur Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden, wodurch die Abwärmenutzung und der Gesamtwirkungsgrad der Stromerzeugung auf bis zu 80 % und mehr gesteigert werden. Die SOFC ist für ein breites Brennstoffspektrum geeignet und aufgrund des Prinzips des festen Oxid-Ionenleiters das ideale Elektrolytmaterial für den Sauerstofftransport. Daher eignet sie sich für nahezu alle brennbaren Brennstoffe, nicht nur Gase, Kohlenmonoxid, Methan und andere Brennstoffe, sondern auch Erdgas, Stadtgas und andere Kohlenwasserstoffe können direkt als Brennstoff verwendet werden.

Das TKSC-SOFC80-System zur Bewertung von Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) dient der Beurteilung der elektrochemischen Leistung, Stabilität und Effizienz von SOFC-Einzelzellen und -Stacks sowie der Ermittlung der wichtigsten Einflussfaktoren (Materialien, Temperatur, Brennstoffzusammensetzung usw.). Das System ermöglicht die präzise Steuerung der Betriebsbedingungen (Temperatur, Gaszusammensetzung, Durchflussrate usw.), die Echtzeitüberwachung der elektrochemischen Leistung (Spannung, Strom, Impedanz usw.) und die Analyse der Reaktionsprodukte (H₂O, CO₂, O₂ usw.). Dieses SOFC-Bewertungssystem ist wissenschaftlich konzipiert, umfassend funktional und deckt ein breites Spektrum an Testanforderungen ab – von der Materialforschung bis zur Systemintegration. Dank hochpräziser Steuerung und multifunktionaler Testmodule liefert es zuverlässige Daten für die Leistungsoptimierung und die kommerzielle Anwendung von SOFCs.
1) Messung der Polarisationskurven (IVP-Kurven) und der Leistungsdichte bei verschiedenen Temperaturen (600-900°C).
2. Analysieren Sie den Einfluss der Brennstoffnutzung (H2/CH4) auf den Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung der Batterie.
3. Bestimmung der Beiträge der ohmschen Impedanz, der Aktivierungspolarisation und der Konzentrationspolarisation mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS).
4. Beurteilung der Zerfallsmechanismen (z. B. Anodenkohlenstoffablagerungen, Elektrolytalterung) im Langzeitbetrieb (>100 h).
5. Übliche Brenngase: H2, CH4, Synthesegas (H2/CO), Luft (Oxidationsmittel).
6) Elektrochemische Arbeitsstationen, elektronische Lasten (für IV- und EIS-Prüfungen).
7) Gaschromatograph (GC) oder Massenspektrometer (zur Analyse der Kraftstoffnutzung).
8. Datenerfassungssystem (Echtzeitaufzeichnung von Temperatur, Spannung und Stromstärke).
9. Es kann die elektrochemische Leistung und Zuverlässigkeit von SOFC umfassend bewerten und eine experimentelle Grundlage für die Materialoptimierung und Systemintegration liefern.