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2R电池

坚固且耐氧化还原的电池

为什么要使用氧化还原电池？

标准阳极支撑电池(ASC)可以在很宽的温度范围内提供高功率密度，但是当发生再氧化时会被破坏。原因是金属镍重新氧化时阳极支架膨胀，导致电解质和阳极支架出现微裂纹(见下图)。

标准ASC仅在一次再氧化循环后就被完全破坏(左)。这源于二次氧化过程中阳极基底的膨胀导致的阳极和电解质中的微裂纹(右图)。
标准ASC仅在一次再氧化循环后就被完全破坏(左)。这源于二次氧化过程中阳极基底的膨胀导致的阳极和电解质中的微裂纹(右图)。
它导致燃料通过电解质泄漏，并导致性能快速下降和阳极支撑电池的破坏。例如，当燃料供应不适当地停止时，就会发生这种情况。细胞外周再氧化是另一个众所周知的故障开始的数字。在所有情况下，当再氧化开始时，电池堆很快就会受到致命的破坏，SOFC系统肯定会崩溃。

2R-Cell:阳极支撑型电池，可承受氧化还原循环

通过专利技术，Fiaxell开发出了一种坚固、可靠且耐氧化还原的阳极支撑(ASC)电池。2R-Cell由非常标准的原材料制成，如NiO、8YSZ、3YSZ。由于阳极载体中两种不同相(NiO和3YSZ)的微结构的适当组织，获得了氧化还原电阻。它允许金属镍再次氧化，而阳极基底不会像标准阳极支撑电池那样膨胀(见上图)。Fiaxell是氧化还原阳极支撑电池(ASC)的制造商和供应商。

在特伦托大学(意大利)用球-环试验方法测量的机械性能显示无变化在10次氧化还原循环前后，最大弯曲强度为180±10 Mpa，威布尔模量为9，这表明陶瓷是可靠的。

下图显示了在EPFL(瑞士理工学院，瑞士)进行的测试，其中进行了20次氧化还原循环，2R-Cell没有任何机械损坏。

2R-Cell在以下条件下的温度(蓝色)、电压(红色)和电流密度(绿色)20次氧化还原循环而没有任何机械性能变化。仅观察到大约0.5%/循环的ASR的少量增加
2R-Cell在以下条件下的温度(蓝色)、电压(红色)和电流密度(绿色)20次氧化还原循环而没有任何机械性能变化。仅观察到大约0.5%/循环的ASR的少量增加

单电池性能

2R电池配备LSCF/LSCF-GDC阴极和GDC缓冲层(参见菲亚塞尔特种油墨)已经作为单电池在开放式法兰设置在不同的温度和流速下。结果显示在下面的两个图表中。

堆栈测试

在Solidpower S.p.a .(意大利)组装了三个2R-Cell短堆栈，并在EPFL(瑞士理工学院，瑞士)进行了质量控制测试。短电池堆在750 ℃( C)下运行，并以60 [%]小时作为燃料2– 40 [%]牛顿2。短电池组中的2R-Cell表现出47 [%]的电效率，在0.72[V]/电池下具有0.3 [W/cm2]的功率密度和82 [%]的燃料利用率。

使用2R电池的优势™

  • 非常标准的原材料:NiO、8YSZ、3YSZ用于制造氧化还原2R电池
  • 可定制的:与其他电解质材料兼容，如掺杂氧化铈(SDC GDC)或质子导体(BCY BCZY)
  • 适用于电解，纯蒸汽(不含H2)可以直接注射到2R细胞上，而没有任何细胞破坏的风险，因为这是标准ASC的情况
  • 高燃料利用率下的堆操作而没有电池的燃料供应不足区域失效的风险
  • 便携式设备的开/关操作可以在关闭气瓶时直接操作
  • 碳和硫沉积的去除简单地通过快速烟囱再氧化，这将使杂质挥发成SO2和一氧化碳2

2R电池为SOFC系统增加了一个安全因素。它是一种保护防止燃料供应故障和电池外围再氧化，这可能导致致命的电池堆破坏

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https://www.bihec.com/fiaxell-sofc-soec/2R-Cell/


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