> Nuacht > Nuacht Tionscal

Anailís ar Struchtúr Cill Aonair Chill Bhreosla SOFC agus príomhriachtanais dearaidh

2024-12-02

SOFCa bhaineann leis an tríú glúin de chealla breosla. Is cineál nua feiste giniúna cumhachta é a athraíonn fuinneamh ceimiceach atá stóráilte i mbreosla agus ocsaídí go fuinneamh leictreach ar bhealach éifeachtach agus neamhdhíobhálach don chomhshaol ag ardteocht. Creidtear go ginearálta gur cill bhreosla ghlan é a úsáidfear go forleathan amach anseo.

01 Riachtanais Ghinearálta maidir le Dearadh SOFC

Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1,SOFC.

Figiúr 1. (a) Cillín aonair SOFC (B) SOFC Stack comhdhéanta de thrí cheall aonair

Dá bhrí sin, roghnú sainiúilSOFCCaithfidh an dearadh na príomhriachtanais seo a leanas a chomhlíonadh:

Caillteanas íosta polaraithe: Ba chóir go ndéanfadh dearadh na cille/an chairn caillteanas polaraithe, sceitheadh gáis, ciorcad gearr agus sceitheadh croise gáis a íoslaghdú. Is iondúil go mbíonn titim shuntasach ar voltas SOFC mar thoradh ar chaillteanas polaraithe.

Caillteanas Ohmic íosta:SOFCBa chóir go mbeadh comhpháirteanna chomh tanaí agus is féidir chun caillteanais ohmic sa chairn a íoslaghdú.

Teocht aonfhoirmeach agus dáileadh gáis: Le linn oibriú SOFC,SOFCBa chóir go gcinnteodh an dearadh dáileadh teochta aonfhoirmeach, fuaraithe cuí, agus dáileadh aonfhoirmeach agus dáileadh ocsaídeach ar fud na cille/an chairn. Is féidir le dáileadh gáis aonfhoirmeach teorainneacha aistrithe maise a laghdú go héifeachtach.

Teagmháil Dea -Leictriceimiceach: Ní mór an t -achar dromchla teagmhála de chomhpháirteanna SOFC a ráthú. Ina theannta sin, ní mór an sruth riachtanach a rialáil ag an mbailitheoir reatha.

Cobhsaíocht mhaith mheicniúil/struchtúrach: neart meicniúil anSOFCBa chóir go mbeadh cill/chairn leordhóthanach chun strus teirmeach nó brú gáis a chothú le linn na hoibríochta. Go bunúsach, ba cheart go mbeadh frithsheasmhacht ard ag an stac SOFC i gcoinne tús fuar, athruithe cumhachta neamhbhuan, coinníollacha ualaigh suiteáil agus creathaidh, agus coinníollacha turraing teirmeach de bharr grádáin teochta neamhdheartha.

02 SOFCstruchtúr cille aonair

Tá comhpháirteanna SOFC an -láidir, mar sin is iondúil go mbíonn dearadh na gceall aonair solúbtha. Déantar cealla aonair a chruachadh le chéile chun stac a dhéanamh le paraiméadair shonracha. Is féidir SOFC a aicmiú ní amháin de réir na teochta oibriúcháin (i.e. teocht ard, teocht idirmheánach agus teocht íseal), ach freisin de réir an chineáil tacaíochta cille (roinnte ina fhéin-thacaíocht: tacaíocht anóid, chatóid agus leictrilít agus tacaíocht sheachtrach: tacaíocht fhoshraith nó foshraith phóiriúil).

I gcumraíocht féin-tacaíochta, is iondúil go gcuirtear feidhm tacaíochta struchtúrach na cille ar fáil ag an gciseal is tibhe den tionól cille. Is féidir córais féin-tacaíochta a thacú, tacaithe le catóid, agus cumraíochtaí cille tacaithe le leictrilít. Is féidir le cumraíochtaí a fhaigheann tacaíocht go seachtrach foshraitheanna póiriúla a úsáid nó sraitheanna tanaí a nascadh chun tacú leis an gcill. Léirítear cineálacha éagsúla cumraíochtaí cille aonair i bhFigiúr 2, agus léirítear na buntáistí agus na míbhuntáistí i dTábla 1.

Figiúr 2.

Tábla.

Mar gheall ar thiús laghdaithe leictrilít cealla a fhaigheann tacaíocht ó leictreoid, is féidir feidhmíocht réasúnta ard a sholáthar ag teochtaí oibriúcháin níos ísle, ach tarlóidh teorainneacha oll-iompair mar gheall ar na sraitheanna leictreoidí tiubha. Is é an dearadh is coitianta an chill a fhaigheann tacaíocht anóid, toisc go bhfuil an polarú anóid i bhfad níos lú ná an polarú catóide. Tá struchtúr réasúnta láidir ag cealla a fhaigheann tacaíocht ó leictrilít agus níl siad chomh so-ghabhálach do theip mheicniúil, ach teastaíonn teochtaí oibriúcháin níos airde uathu (900 ℃ -1000 ℃) chun caillteanais ohmic a laghdú. Is é YSZ an leictrilít is coitianta a úsáidtear don chumraíocht seo.

Is iondúil go mbíonn an tiús leictrilít i gcealla atá tacaithe ag leictrilít níos mó ná 100μm. Mar sin féin, nuair a bhíonn an tiús leictrilít 5-20μm, is féidir an teocht oibriúcháin cille a laghdú go dtí faoi bhun 800 ℃, rud a chuireann níos mó ábhar ar fáil. Méadaíonn úsáid ábhar nua chun tacú leis an anóid, an catóid, agus an leictrilít chastacht dearadh na gceall tacaíochta póiriúil. Ina theannta sin, is féidir naisc nó lúibíní miotail a úsáid. Tá an cineál seo struchtúir chomh láidir leis an struchtúr atá tacaithe ag leictrilít, fiú má tá fadhbanna le dearadh an réimse sreafa agus má tá siad teoranta ag riachtanais na tacaíochta cille.

03 Dearadh Stack SoFC

Faoi láthair tá dhá struchtúr príomhshrutha SOFC: tubular agus árasán, mar a thaispeántar i bhFíor. Déanann Tábla 2 comparáid idir an dá struchtúr dearaidh. Tá sé níos deacra an dearadh tubular a tháirgeadh agus tá dlús cumhachta níos ísle aige. Mar sin féin, tá roinnt buntáistí fós ann, amhail séalaithe gáis éasca agus nasc le cealla aonair le linn déantúsaíochta an chairn.

Ar an láimh eile, i gcomparáid le sofc tubular, tá sé níos éasca SOFC cothrom a mhonarú agus is féidir leis dlús cumhachta níos airde a sholáthar freisin. Mar sin féin, mar gheall ar lochtanna struchtúracha, tá a gcosán bailithe reatha fada. Níl dearaí cothroma agus tubular oiriúnach le haghaidh feidhmchlár soghluaiste a dteastaíonn ardvoltas/ardfheidhmíocht agus tosaithe tapa uathu i spás teoranta. Tá riachtanais arda ag feidhmchláir shoghluaiste maidir le rátaí téimh agus fuaraithe, agus tá éagobhsaíocht struchtúrach fós ag an gcineál cothrom, in ainneoin a dhlús réasúnta ard cumhachta. Cé gur féidir leis an gcineál tubular cobhsaíocht theirmeach a sholáthar mar gheall ar a struchtúr siméadrach, cuireann a dhlús ísealchumhachta bac ar a chur i bhfeidhm i gcríochfoirt soghluaiste.

Figiúr 3. Léaráid sceidealta de (a) tubular agus (b) dearaí sofc árasán

Tábla 2. Comparáid idir Sofcs Tubular agus Flat

Roimhe Seo:Réamhrá ar phróiseas ullmhúcháin leictreoidí membrane PEM agus AEM

Ar aghaidh:Comhdhéanamh bunúsach na cille breosla ocsaíde soladach (SOFC)