[发明专利]一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价装置及方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价装置及方法，装置主要包括氮氢空一体机、钢瓶，压力表，质量流量计、球阀、钢管组成的气体管路系统、电阻丝炉及温度控制器、热电偶测温仪组成的温控系统，玻璃环，氧化铝管、导线与电化学工作站组成的性能测试系统。氧化铝管用于固定需要测试的纽扣电池样品，通过气路系统提供不同的气氛环境，温控系统实时监测氧化铝管内温度，避免误差，根据电化学工作站测试数据评价电池材料受气体杂质中毒的影响。本发明的核心特点将三个系统一体化，综合性能优越，极大提高测试效率与数据的准确性。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，特别是一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价装置及方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，工业化进程不断加快，能源作为工业发展的基础，起着至关重要的作用，现阶段来看，煤石油天然气仍然是各行各业发展的原始驱动力。特别是我国目前发电仍然以火力发电为主，占比能达到70％，每年消耗巨量的化石燃料。而一方面化石能源在地球上的存量是有限的，难以保证未来的持续供应；另一方面，化石燃料消耗后产生大量的有毒气体，对环境造成不可恢复的破坏，因此提高化石能源的利用效率和开发新型清洁可再生能源是人类未来的发展方向。而固体氧化物燃料电池 (SOFC)是一种直接将化学能转化为电能和热能的全固态装置，因具有发电效率高 (40-65％)，清洁无污染，可使用天然气等多样燃料，可小规模分散型电站布置等优点， SOFC已成为缓解世界范围的能源危机和环境污染的极具应用前景的新一代绿色能源。

SOFC在长期高温运行过程中，气体中的杂质会导致电池性能衰减，降低电池系统的耐久性，稳定性和使用寿命。因此，必须明确引起SOFC性能衰减的影响因素，阐明性能衰减机制，并定量化其对电池寿命的影响，从而提出有效的解决方案。而在现有的测试装置中，存在气路切换麻烦，密封性不好，温度控制不精准等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价装置及方法，能够灵活切换气路，气体流量控制准确，采用玻璃环密封性更好，温度采用热电偶对炉膛内部进行检测，避免温度误差，另外对尾气进行收集避免污染。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价装置，包括杂质气体供气系统、氮氢空一体供气系统、温度控制系统、反应测试系统、数据采集系统；

所述反应测试系统包括第一氧化铝管、第二氧化铝管；所述第一氧化铝管套接在第二氧化铝管内；第一氧化铝管底部固定着被测试的纽扣型的燃料电池，二者密封；所述燃料电池阴极材料处于第一氧化铝管的气氛中，阳极材料处于第二氧化铝管的气氛中；阴极材料、阳极材料接入数据采集系统；所述第一氧化铝管顶部、第二氧化铝管顶部和底部均密封；

所述杂质气体供气系统用于为第一氧化铝管提供杂质气体，所述氮氢空一体供气系统用于为第一氧化铝管提供空气，并未第二氧化铝管提供氢气；

所述温度控制系统用于对两个氧化铝管进行加热，实现燃料电池不同测试温度的控制；

所述数据采集系统用于采集燃料电池在不同测试温度下的电流-时间数据。

一种燃料电池材料气体杂质中毒的一体化评价方法，包括以下步骤：

步骤1、安装燃料电池：将燃料电池放置在第一氧化铝管的底部并密封；在燃料电池的阴极表面引出第一电极导线和第二电极导线与电化学工作站连接，在细氧化铝管的顶部除了两根电极导线外，采用硅胶进行密封；在燃料电池的阴极表面引出第三电极导线和第四电极导线与电化学工作站连接，在粗氧化铝管底部引出热电偶，第三电极导线和第四电极导线，剩余空间用硅胶进行密封；

步骤2、检查气密性：向第一氧化铝管和第二氧化铝管内通入气体，检查气密性；