固体氧化物燃料电池结构
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固体氧化物燃料电池结构
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种高温燃料电池,其正负极和电解质都是固体材料。
SOFC的基本结构包括阳极(正极)、阴极(负极)和固体电解质。
阳极和阴极之间的电解质起到离子传导和电子阻隔的作用。
阳极通常由金属或金属氧化物制成,常用材料有镍、镍钇复合氧化物。
阳极上的燃料气体(如氢气、甲烷等)被分解成带负电荷的氢离子(H-)和自由电子。
氢离子通过固体电解质传递到阴极。
阴极通常是由氧化物材料制成,如尺寸稳定的氧化钇钇钛酸盐(Yttria-Stabilized Zirconia,YSZ)。
在阴极上,氧气分子被还原成氧离子(O2-),并与通过电解质传递过来的氢离子结合形成水。
固体电解质是SOFC的核心组件,通常由固体氧化物制成,如YSZ、氧化锆、氧化铈等。
固体电解质的主要功能是提供氧离子传导通道,同时阻隔电子的通过。
固体氧化物燃料电池的结构具有高温操作、高效率和不要求纯净燃料等优点,因此被广泛应用于分布式能源系统、电力和热力联产等领域。