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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种适用于大面积阳极支撑型SOFC的极化电阻分离方法，将活化过后的SOFC温度控制在运行温度，阴极和阳极分别通入一定体积流量的空气和燃料，并且通入的气体温度也需预热至SOFC的运行温度，并开展极化曲线测试；建立SOFC集总的电压和电流的关系式；按照电流密度大小划分区域，建立极化电阻分离模型，将SOFC集总的电压和电流密度的关系式与极化曲线测试结果进行拟合，根据拟合的结果获得各电化学参数；基于得到的各电化学参数，得到气体浓度电阻和阴极电荷转移电阻。本发明的模型算法简单有效，既可以通过极化曲线测试快速得到各类型极化电阻，同时也保证了得到极化电阻值的准确性，为大功率SOFC电堆的老化诊断提供帮助。

主权项：1.一种适用于大面积阳极支撑型SOFC的极化电阻分离方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，将SOFC升至运行状态下的温度，阴阳极分别通入一定流量的空气和氢气，通过电子负载开展极化曲线测试；步骤S2，建立SOFC集总的电压和电流密度的关系式，方程如下： 式1中，Vi为SOFC在不同电流密度i时的电压；V0s是标准能斯特电势，与电池运行温度有关；T为电池运行温度；F为法拉第常数；R为气体常数；为O2在阴极三相界面的分压；为H2在阳极三相界面的分压；为H2O在阳极三相界面的分压；Ri为欧姆电阻和阳极电荷转移电阻之和；为阴极活化过电势；为电子电压，用于表示电解质膜中电子电导对电压带来的影响；在计算和时，将膜电极按照垂直于气体流道分为两个膜电极体积相等的区域，其中，位于气体入口一侧的区域为区域1，位于气体出口一侧的区域为区域2；和计算如下式2-4所示： 式2至式4中，是从阴极漏至阳极的O2的分压，是阳极通入的H2在高温下与渗漏过来的O2发生燃烧反应消耗的分压，是生成的H2O的分压；为阴极区域1处气体流道的O2的分压；为阴极区域2处气体流道的O2的分压，计算方法如式5所示；f和g分别为阴极和阳极扩散及多孔电极物性相关的参数；和分别为阳极区域1处气体流道的H2和H2O的分压；和分别为阳极区域2处气体流道的H2和H2O的分压，计算方法如式6和式7所示： 式5至式7中，为O2标准工况下通入阴极的体积流量，为H2标准工况下通入阳极的体积流量；QAnode和QCathode分别为阳极和阴极通入的气体体积流量；A为电池活性面积；n是电极反应转移电荷数；和分别为O2和H2的摩尔质量；和分别为O2和H2标准工况下下通入系统的密度；p为总气压；将式5-7分别耦合入式2-4，再将式2-4耦合至式1，得到SOFC集总的电压与电流密度的关系式： 步骤S3，建立极化电阻分离模型，采用牛顿迭代法将式11分别与步骤S1获得的不同电流密度区域的极化曲线测试结果进行拟合，利用该模型得到如下参数：交换电流密度i0，阳极极限电流密度ial，阴极极限电流密度icl，欧姆电阻和阳极电荷转移电阻之和Ri，漏气量pL，电池运行温度T，电子电压步骤S4，将浓差过电势ηconc与阴极活化过电势分别对i求导得到气体浓度电阻Rconc和阴极电荷转移电阻如式13和式14所示：

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