Ispitivači separatora u hrpama s gorivom ćelijom od čvrstog oksida (SOFC) kritičan je proces koji osigurava učinkovitost, pouzdanost i dugovječnost ovih uređaja za pretvorbu energije. Kao dobavljač separatora za SOFC hrpe, razumijem važnost uspostavljanja i pridržavanja strogih standarda testiranja. U ovom ću blogu istražiti ključne standarde za testiranje separatora u SOFC hrpama, koji su ključni i za proizvođače i za kraj - korisnike.
1. Ispitivanje kompatibilnosti materijala
Jedan od glavnih aspekata ispitivanja separatora je kompatibilnost materijala. SOFC djeluju na visokim temperaturama, obično između 600 ° C i 1000 ° C. Materijal separatora mora biti u stanju izdržati ove ekstremne uvjete bez podvrgavanja značajnih kemijskih reakcija ili razgradnje.
- Kemijska kompatibilnost: Separator ne bi trebao reagirati s drugim komponentama u SOFC snopu, poput elektrolita, elektroda i međusobnog povezivanja. Na primjer, ne bi trebao formirati izolacijske slojeve ili spojeve koji bi mogli ometati protok iona ili elektrona. Da bi se ispitala kemijska kompatibilnost, uzorci separatora postavljaju se u kontakt s drugim materijalima za snop i podvrgnuti radnoj temperaturi i plinskom okruženju SOFC -a. Nakon određenog razdoblja, uzorci se analiziraju pomoću tehnika poput X - difrakcije zraka (XRD) i skeniranja elektronske mikroskopije (SEM) kako bi se otkrili bilo kakve znakove kemijskih reakcija ili promjena materijala.
- Kompatibilnost toplinske ekspanzije: Koeficijent toplinske ekspanzije separatora treba usko uskladiti s onim drugih komponenti u snopu. Ako postoji značajna neusklađenost, toplinski naprezanja će se razviti tijekom ciklusa grijanja i hlađenja, što može dovesti do pucanja, odvajanja ili drugih mehaničkih kvarova. Ispitivanje toplinskog ekspanzije obično se provodi dilatometrijom, gdje se promjena u uzorku separatora mjeri kao funkcija temperature.
2. Ispitivanje električne vodljivosti
Separator u SOFC snopu igra ključnu ulogu u provođenju elektrona između stanica. Stoga je njegova električna vodljivost ključni parametar performansi.
- U - Ravni provodljivost: Električna vodljivost separatora mjeri se u zrakoplovu kako bi se osigurao učinkovit transport elektrona unutar ravnine separatora. To se obično radi pomoću metode sonde s četiri točke, gdje su četiri elektrode postavljene na površinu uzorka separatora. Struja se prolazi kroz vanjske dvije elektrode, a napon se mjeri preko unutarnjih dvije elektrode. Vodljivost ravnine može se tada izračunati korištenjem OHM -ovog zakona.
- Kroz - vodljivost ravnine: Pored vodljivosti u ravnini, važna je i vodljivost ravnine, posebno u multi -stanicama. Kroz - testiranje vodljivosti ravnine je izazovnije nego u ispitivanju ravnine, jer zahtijeva posebne tehnike pripreme i mjerenja uzoraka. Jedna od uobičajenih metoda je korištenje uzorka tipa sendviča s elektrodama s obje strane separatora i mjerenje struje i napona kroz debljinu uzorka.
3. Ispitivanje nepropusnosti plina
Separator mora biti plin - nepropusan kako bi se spriječilo miješanje goriva i oksidacijskih plinova u SOFC snopu. Propuštanje plina može dovesti do smanjene učinkovitosti, nižeg izlaza snage, pa čak i sigurnosnih opasnosti.
- Ispitivanje propuštanja helija: Ispitivanje propuštanja helija široko je korištena metoda za otkrivanje curenja plina u separatorima. Helij se koristi jer je mala molekula koja lako može prodrijeti čak i male pukotine ili pore. Uzorak separatora postavlja se u zapečaćenu komoru, a helij se uvodi s jedne strane uzorka. Maseni spektrometar koristi se za otkrivanje prisutnosti helija s druge strane uzorka. Ako je otkriven helij, ukazuje na to da u separatoru postoji curenje plina.
- Pritisak - ispitivanje propadanja: Ispitivanje tlaka - propadanje je druga metoda ispitivanja nepropusnosti plina. Uzorak separatora je zapečaćen u komori, a tlak se povećava na jednoj strani uzorka. Tlak se zatim nadgleda s vremenom. Ako tlak propada brzinom brže od očekivane brzine zbog normalne difuzije plina, to ukazuje na prisutnost curenja.
4. Ispitivanje mehaničke čvrstoće
Separator mora imati dovoljnu mehaničku čvrstoću da izdrži mehanička naprezanja tijekom proizvodnje, sastavljanja i rada SOFC snopa.
- Ispitivanje čvrstoće savijanja: Ispitivanje čvrstoće savijanja koristi se za mjerenje sposobnosti separatora da se odupre savijanjem. Pravokutni uzorak separatora podržan je u dvije točke, a opterećenje se primjenjuje u sredini dok se uzorak ne pokvari. Čvrstoća savijanja izračunava se na temelju primijenjenog opterećenja i dimenzija uzorka.
- Ispitivanje vlačne čvrstoće: Ispitivanje vlačne čvrstoće mjeri maksimalan stres koji separator može izdržati kad se razdvoji. Koristi se uzorak separatora u obliku psa - u obliku kostiju, a zatečna sila se primjenjuje sve dok uzorak prijelom. Vučna čvrstoća određuje se iz maksimalnog opterećenja i presjeka u uzorku.
5. Ispitivanje površine i ravnanja
Površinska završna obrada i ravna separator važni su za osiguravanje dobrog kontakta s drugim komponentama u snopu i za sprečavanje curenja plina.
- Mjerenje površinske hrapavosti: Površinska hrapavost mjeri se pomoću profilometrije ili mikroskopije atomske sile (AFM). Poželjna je glatka površina za minimiziranje kontaktnog otpora i kako bi se osiguralo dobro brtvljenje između separatora i drugih komponenti.
- Mjerenje ravne: Ravna se mjeri optičkom interferometrijom ili koordinatnim mjernim strojevima (CMM). Separator bi trebao biti ravan unutar određene tolerancije kako bi se osigurao jednolični kontaktni tlak i spriječilo lokalne koncentracije napona.
Povezani proizvodi
Osim separatora, nudimo i niz drugih komponenti visoke kvalitete za SOFC hrpe. Na primjer, našMetalni lakat otporan na visoku temperaturudizajniran je tako da izdrži visoke temperature i korozivno okruženje rada SOFC -a. NašeUNELL 625 Prijelazni prsten za Bellows ConnectionPruža pouzdanu vezu između zvona u snopu. I našSUS445 Toplina - otporna krajnja pločaNudi izvrsnu toplinsku otpornost i mehaničku stabilnost.
Zaključak
Ispitivači separatora u SOFC hrpama je sveobuhvatan postupak koji uključuje više aspekata, uključujući kompatibilnost materijala, električnu vodljivost, nepropusnost plina, mehaničku čvrstoću i površinsku završnu obradu. Pridržavajući se strogih standarda testiranja, možemo osigurati da se naši separatori ispune zahtjeve visokih performansi SOFC -ovih hrpa. Ako vas zanimaju naši proizvodi za separatore ili druge SOFC komponente, pozivamo vas da nas kontaktirate radi nabave i daljnje rasprave.
Reference
- Minh, NQ, & Takahashi, T. (1995). Znanost i tehnologija keramičkih gorivnih ćelija. Elsevier.
- Singhal, SC, & Kendall, K. (2003). Visoko - temperaturne krute oksidne gorivne ćelije: Osnove, dizajn i primjene. Elsevier.
- Steele, BCH, & Heinzel, A. (2001). Materijali za gorivo - stanične tehnologije. Priroda, 414 (6861), 345 - 352.