氣體供應(yīng)與控制系統(tǒng)

1)        提供精確配比的燃料氣（H?、CH?,、合成氣等）和氧化劑（空氣或純氧）,，并控制流量和濕度。

2)        氣源：高純度H?,、CH?,、CO、N?,、空氣（帶減壓閥）,。

3)        質(zhì)量流量控制器（MFC）：精度±1% F.S.,，流量范圍0–500 sccm。

4)        氣體混合器：實現(xiàn)多組分氣體（如H?/CO/N?）的均勻混合,。

5)        蒸汽發(fā)生器：通過液態(tài)水蒸發(fā)產(chǎn)生H?O蒸汽,，濕度范圍5–50%。

6)        氣體管路：316不銹鋼管,，耐高溫,、耐腐蝕。

7)        控制方式：通過PLC編程實現(xiàn)氣體流量,、濕度的自動調(diào)節(jié),。

加熱與溫度控制模塊

1)        提供穩(wěn)定的高溫環(huán)境（600–1000°C），確保SOFC正常運行,。

2)        反應(yīng)爐：最高溫度1100°C,，控溫精度±1°C，加熱區(qū)長度≥300 mm,。

3)        預(yù)熱爐：用于反應(yīng)前的氣體加熱,，最高溫度600°C，控溫精度±1°C,，加熱區(qū)長度≥100 mm,。

4)        熱電偶：K型熱電偶，實時監(jiān)測電池溫度,。

5)        隔熱材料：陶瓷纖維,，減少熱損失。

6)        控制方式：PID溫控器匹配功率調(diào)節(jié),，支持多段升溫程序,。

燃料電池測試專用夾具模塊

用戶可根據(jù)需求選擇其中一種或多種

1)        半電池SOFC電池夾具，有效直徑φ12,，面積1cm2,，主要分析工作電極的性能；

2)        管式SOFC電池夾具,，有效直徑φ12,，面積1cm2，可分別分析陰陽極催化劑的性能,；

3)        板式全陶瓷制SOFC夾具,，有效規(guī)格20*20mm方形，面積4cm2,，全陶瓷制可避免金屬內(nèi)不良元素的影響,，氣體流道設(shè)計，實現(xiàn)高效的氣固反應(yīng),，集流體采用鉑網(wǎng),，接觸面積大,，接觸電阻極小,；

4)        板式石英制SOFC夾具,，有效規(guī)格20*20mm方形，面積4cm2,，可以實現(xiàn)光電熱體系下的催化劑評價,。

電化學測試模塊

電化學測試模塊（選配，一般由用戶提供或采購）

1)        功能：測量SOFC的電壓,、電流,、功率密度及電化學阻抗譜（EIS）。

2)        電化學工作站：支持恒電位,、恒電流,、EIS模式，電壓范圍±10 V,，電流范圍±2 A,。

3)        電流收集器：鉑或鎳網(wǎng),，確保低接觸電阻,。

4)        測試夾具：氧化鋁陶瓷夾具，耐高溫,、絕緣性好,。

I-V曲線：掃描電壓（0.1–1.0 V），記錄電流密度,。

5)        EIS：頻率范圍0.1 Hz–1 MHz,，分析歐姆阻抗、活化極化和濃差極化,。

數(shù)據(jù)采集

1)        功能：實時采集,、存儲和分析實驗數(shù)據(jù)。

2)        數(shù)據(jù)采集卡：多通道,，支持電壓,、電流、溫度同步采集,。

3)        軟件平臺：IoT軟件,，用于數(shù)據(jù)可視化與分析。

4)        數(shù)據(jù)庫：存儲實驗參數(shù)與結(jié)果,，支持后續(xù)查詢與處理,。

5)        采用15英寸工業(yè)觸控屏

GC分析模塊

選配鑫視科GC，可選擇SSC-GC60或SSC-GC70（EPC）

1)        配置在線自動閥,，實現(xiàn)全自動進樣,；

2)        配置TCD,、FID+轉(zhuǎn)化爐、FID毛細,，三個檢測器,；

3)        配置對應(yīng)的色譜柱、空氣發(fā)生器,、氫氣發(fā)生器,。

安全與尾氣處理模塊

1)        功能：確保實驗安全，處理尾氣中的有害成分（如CO,、H?）,。

2)        氣體泄漏檢測器（標配）：實時監(jiān)測H?、CO濃度,，超標報警,。

3)        尾氣燃燒器（選配）：將未反應(yīng)的H?/CO轉(zhuǎn)化為H?O/CO?。

4)        緊急停機系統(tǒng)（標配）：異常情況下自動切斷氣源和電源,。

5)        通風系統(tǒng)（用戶自備）：強制排風,，保持實驗環(huán)境安全。

系統(tǒng)優(yōu)勢

1)        高精度控制：氣體流量,、溫度,、濕度可精確調(diào)節(jié)，滿足多種實驗需求,。

2)        多功能測試：支持I-V曲線,、EIS、長期穩(wěn)定性等多種測試模式,。

3)        安全性高：配備氣體泄漏檢測,、尾氣燃燒和緊急停機系統(tǒng)。

4)        自動化程度高：通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,、分析與存儲,，減少人為誤差。

應(yīng)用場景

1)        材料研究：評估新型電解質(zhì),、電極材料的性能,。

2)        工藝優(yōu)化：優(yōu)化電池制備工藝（如燒結(jié)溫度、電極厚度）,。

3)        系統(tǒng)集成：測試SOFC電堆在實際操作條件下的性能,。

電池組裝與密封

將單電池置于氧化鋁測試夾具中，用玻璃陶瓷膠密封邊緣,。連接Pt或Ni網(wǎng)作為電流收集器,，確保低接觸電阻。

電池活化與預(yù)處理

陽極還原：通入5% H?/Ar混合氣,，升溫至800°C,，保持2小時（NiO→Ni）,。初始性能測試：在800°C、H?流量50 sccm下,，記錄開路電壓（OCV）,，驗證電解質(zhì)致密性（OCV應(yīng)接近理論值1.1 V）。

極化曲線與功率密度

固定溫度（700°C,、800°C,、850°C），以10 mV/s掃描電壓（0.7–0.1 V）,，記錄電流密度和功率密度,。

比較不同燃料（純H?、H?/CO=1:1,、CH?）下的性能差異,。

電化學阻抗譜（EIS）

在OCV狀態(tài)下，施加10 mV交流擾動（頻率范圍0.1 Hz–100 kHz）,，擬合歐姆電阻（RΩ）,、活化極化電阻（Ract）及擴散阻抗（Rdiff）。

燃料利用率測試

固定電流密度（0.5 A/cm2）,，通過GC分析尾氣中未反應(yīng)的H?/CO,，計算燃料利用率（η_fuel = 1 – [未反應(yīng)燃料]/[輸入燃料]）。

長期穩(wěn)定性測試

在0.7 V,、800°C下連續(xù)運行100小時,，每10小時記錄一次電流密度和EIS,，觀察性能衰減,。

操作溫度

平衡效率與材料穩(wěn)定性，梯度升溫測試（600–900°C）

燃料組成

提高抗積碳能力,，對比純H?,、合成氣、CH?的性能差異,，（H?/CO=1:1）,。

陽極孔隙率

增強氣體擴散與反應(yīng)活性，調(diào)整造孔劑（石墨）含量（10–30 wt%）,。

電流密度

避免濃差極化主導(dǎo),，限制最大電流密度（<1.5 A/cm2）。