燃料電池材料的案例
車用燃料電池耐久性的解決策略 附燃料電池衣寶廉下載
燃料電池耐久性開發(fā)要堅持材料與系統(tǒng)改進并行原則，現(xiàn)階段可在原有材料基礎上利用系統(tǒng)控制策略改進，提高車用燃料電池系統(tǒng)使用壽命，但一定程度上增加系統(tǒng)復雜性；長遠考慮還要持續(xù)進行新材料的研發(fā)，最終形成材料創(chuàng)新、系統(tǒng)簡化、滿足商業(yè)化需求的新一代車用燃料電池技術體系。
本文分享從車用燃料電池材料與系統(tǒng)兩方面分析其衰減機理與解決對策。
車輛頻繁變工況運行是引起燃料電池壽命降低的最主要原因。從物理方面看，車輛在動態(tài)運行過程中由于電流載荷的瞬態(tài)變化會引起反應氣壓力、溫度、濕度等頻繁波動，導致材料本身或部件結構的機械性損傷。從化學角度看，由于動態(tài)過程載荷的變化，引起電壓波動，導致材料化學衰減，尤其在啟動、停車、怠速以及帶有高電位的動態(tài)循環(huán)過程中材料性能會加速衰減，如催化劑的溶解與聚集、聚合物膜降解等。
因此，
實現(xiàn)商業(yè)化燃料電池的壽命指標，可從2個層次逐步進行：一方面，通過對系統(tǒng)與控制策略的優(yōu)化，使之避開不利條件或減少不利條件存在的時間，達到延緩衰減的目的，但系統(tǒng)會相對復雜，需要加入必要的傳感、執(zhí)行元件與相應的控制單元等；另一方面，還要持續(xù)支持新材料的發(fā)展，當能抵抗車用苛刻工況新材料的技術成熟時，系統(tǒng)可以進一步簡化，在新材料基礎上實現(xiàn)車用燃料電池的壽命目標。
展開 材料訊丨長江存儲4.6億元"喜提"光刻機；中國氫燃料電池催化劑實現(xiàn)量產
今日播報，長江存儲4.6億元"喜提"光刻機；中國氫燃料電池催化劑實現(xiàn)量產，價格可比進口降一半；科學家提出石墨烯光電殺死癌細胞的治療方法；兩岸8寸晶圓代工廠醞釀全面漲價
長江存儲
4.6億元"喜提"光刻機：可造14nm 3D閃存
中芯國際花了1.2億美元從荷蘭ASML買來一臺EUV極紫外光刻機，未來可用于生產7nm工藝芯片，而根據最新消息，長江存儲也迎來了自己的第一臺光刻機，國產SSD固態(tài)硬盤再次取得重大突破。
據悉，這臺光刻機同樣來自荷蘭ASML(人家把持著全球90％的光刻機市場)，193nm沉浸式設計，可生產20-14nm工藝的3D NAND閃存晶圓，售價達7200萬美元，約合人民幣4.6億元。
目前，該機已經運抵武漢天河機場，相關入境手續(xù)辦理完畢后，即可運至長江存儲的工廠。
中國
氫燃料電池催化劑實現(xiàn)量產：打破國外壟斷，價格降一半
記者從清華大學核能與新能源技術研究院新型能源及材料化學研究室獲悉，燃料電池關鍵材料催化劑產業(yè)化生產難題，已被清華大學氫燃料電池實驗室與武漢一家科技公司的聯(lián)合研發(fā)團隊攻克。目前，該催化劑獲得17項專利，產能達到每天1200克，且價格僅為進口產品一半。
催化劑作為燃料電池核心材料，其綜合性能與國產化直接關系到我國燃料電池技術的核心競爭力及其產業(yè)化前景。但相關知識產權一直掌握在西方少數(shù)發(fā)達國家手中，催化劑核心材料長期依賴進口的高成本現(xiàn)狀，制約了我國氫能產業(yè)的自主發(fā)展。2015年，清華大學與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司開展校企深度合作，聯(lián)合利用清華大學催化劑制備工藝開展Pt/C 催化劑的量產技術攻關。目前，催化劑產能達到1200克/天的規(guī)模，可滿足40臺36kW燃料電池電堆使用，并具備大規(guī)模工業(yè)化生產條件。
展開 變"廢"為寶——蒼耳子在微生物燃料電池中的妙用
基于堆積型陽極的微生物燃料電池因材料成本低且在大型反應器中適用性強，在實際應用中具有較好前景。但是，堆積結構常帶來堵塞問題，因此基于堆積型陽極的微生物燃料電池通常穩(wěn)定性較差。
有鑒于此，南京工業(yè)大學閭敏、謝小吉課題組以自然界中的“廢物”蒼耳子為原料，制備了生物炭堆積的疏松陽極，從而提升堆積型陽極微生物燃料電池的長期穩(wěn)定性。該工作近期發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9368。
圖1 基于蒼耳子的堆積型疏松陽極用于微生物燃料電池
生物炭由蒼耳子直接炭化獲得，保持了蒼耳子特殊的外形，保證了其在制備成堆積型陽極后具有疏松的結構和良好的導電性。用于微生物燃料電池時，該生物炭堆積型陽極獲得了與常用的活性炭材料堆積陽極相當?shù)漠a電性能，且該燃料電池在150天的運行時間內產電性能無明顯下降，而作為參照的活性炭堆積陽極燃料電池的性能呈現(xiàn)極大下降。這一良好的穩(wěn)定性是因為生物炭堆積陽極的疏松結構減少了長期運行過程中的堵塞現(xiàn)象。
這種基于蒼耳子的生物炭材料可以作為高效穩(wěn)定的微生物燃料電池陽極材料，有望在實際應用中大型化長期運行。
展開 我國氫燃料電池要攻關哪些核心材料和技術？
近期的綜述性研究工作，報道了氫燃料電池系統(tǒng)在雙極板、氣體擴散層、催化劑、膜電極、流場設計與分析等材料或組件方面的新進展。
我國提出了將于2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的發(fā)展愿景。積極發(fā)展氫能，引導高碳排放制氫工藝向綠色制氫工藝轉變，是能源革新發(fā)展，實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要舉措。氫能將是我國能源領域的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，氫燃料電池技術是實現(xiàn)氫能利用的先決條件。
為了促進我國氫燃料電池技術產業(yè)鏈的全面發(fā)展，本文依托中國工程院咨詢項目的支持，分析國內外氫燃料電池技術關鍵材料、核心組件的研發(fā)與應用現(xiàn)狀，凝練我國發(fā)展氫燃料電池技術面臨的問題，梳理未來相關技術發(fā)展方向并提出保障措施建議，以期為行業(yè)技術發(fā)展提供基礎性參考。
二、氫燃料電池技術體系及發(fā)展現(xiàn)狀
氫燃料電池與常見的鋰電池不同，系統(tǒng)更為復雜，主要由電堆和系統(tǒng)部件（空壓機、增濕器、氫循環(huán)泵、氫瓶）組成。
電堆是整個電池系統(tǒng)的核心，包括由膜電極、雙極板構成的各電池單元以及集流板、端板、密封圈等。膜電極的關鍵材料是質子交換膜、催化劑、氣體擴散層，這些部件及材料的耐久性（與其他性能）決定了電堆的使用壽命和工況適應性。近年來，氫燃料電池技術研究集中在電堆、雙極板、控制技術等方面，氫燃料電池技術體系及部分相關前沿研究如圖 1 所示。
展開 
我國研制出石墨烯基鋁燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
為了展示該電池系統(tǒng)的使用效果，他們開展了對獨棟建筑照明供電和石墨烯遠紅外能量房供電的演示（見圖4）。
圖4 3000W石墨烯基鋁燃料電池發(fā)電系統(tǒng)獨立供電現(xiàn)場演示
目前，該項目已經具備鋁燃料電池關鍵材料與部件、單體電池、1kW模塊化電池堆的小批量制備能力。研發(fā)團隊正在積極尋找合適的合作伙伴，旨在加快推進產業(yè)化。（來源：寧波材料所）
中國研究人員提出新的質子傳導電解質設計原理 可用于中溫固態(tài)氧化物燃料電池
蓋世汽車訊 據外媒報道，上海交通大學密西根學院（UM-SJTU JI）陳倩櫟教授及其合作者提出一種新設計原理，將具有高質子電導率的鈣鈦礦材料，用作固態(tài)氧化物燃料電池的電解質材料。
（圖片來源：上海交通大學）
固態(tài)氧化物燃料電池是一種電化學裝置，將氫氣、天然氣等燃料，從化學能直接轉化為電能。同時，具有能量轉換效率高、清潔環(huán)保等優(yōu)點。然而，目前，固態(tài)氧化物燃料電池的工作溫度普遍較高，約為700-1000°C，這對電池組件材料的耐高溫性提出了嚴格的要求。
使用質子導電陶瓷，作為燃料電池的電解質材料，有望將運行溫度降至450-700°C，大大降低生產成本。然而，其質子導電率需要進一步提高，以實現(xiàn)此類中等溫度燃料電池的商業(yè)化。研究人員認為，可以通過調整晶格振動頻率，實現(xiàn)理想的等動力學溫度，從而提高質子在低溫下的質子導電率。
質子擴散需要克服被稱做活化能的能量勢壘。總的來說，為了提高質子導電率，應該降低活化能。研究人員發(fā)現(xiàn)，質子導電率遵循凝聚態(tài)原子擴散動力學的Meyer-Neldel規(guī)則。當活化能降低時，電導率公式中的指前因子相應減小，從而阻止提高電導率。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，當改變材料結構以引起活化能變化時，不同活化能的電導率曲線在一個等動力溫度下相交，而質子電導率與活化能無關，只與材料的固有性質有關。研究人員從等動力溫度與材料結構的關系出發(fā)，提出通過調整材料結構來實現(xiàn)理想的等動力溫度，可以很好地提高低溫下的質子電導率。
研究人員表示：“作為中溫陶瓷電化學電池的質子傳導電解質，鈣鈦礦型金屬氧化物已經引起廣泛關注，例如Y摻雜BaMO 3（M = Zr/Ce）。
展開 氫燃料電池雙極板材料工藝分析
隨著人們對環(huán)境保護的認識逐漸提高和自然資源的不足，質子交換膜燃料電池(PEMFC)將到了社會，受到越來越多的關注。與傳統(tǒng)能源相比，PEMFC具有效率、壽命、零排放、低溫快速啟動等特點，可以同時解決部分問題。能源和環(huán)境保護兩大世界難題是未來最有希望的能源之一。目前，PEMFC開發(fā)和商業(yè)化進程局限性主要來自可靠性、耐久性差和高成本。
PEMFC的重要組成部分雙極板約占電池堆棧的80%，成本約占38%，幾乎占了。燃料電池堆的所有體積。因此，材料的選擇與PEMFC電化學性能密切相關。所以對于雙極板材料的研究已經成為PEMFC研究的熱點之一。
（一）雙極板材料的類型及研究進展
目前國內外對PEMFC陽極板材料的研究主要集中在石墨、金屬、聚合物復合材料方面。在國際市場上，歐美石墨、金屬雙極板整體較強，美、英復合材料雙極板處于世界先進水平。國家內部石墨雙極板比較成熟，個別制造商生產的石墨雙極板部分性能已達到國際先進水平。金屬和復合材料兩極化在我國研究比較晚，但技術仍有較大的提升空間。
一、石墨雙極板
石墨是最早出現(xiàn)和最常用的雙極板材料。
雙極板的成本、機械性能、透氣性、防腐性能、導電性能和表面接觸電阻等被用作雙極板核心指標有嚴格的要求，因此石墨雙極板的原料選擇和工藝加工工藝會影響滿足的可能性。最終目標市場的需求。
1、原材料
根據工藝需求，石墨可以制成粉末、線圈、板材和乳液，但原材料主要分為三類。
石墨粉：化學反應非常敏感的物質，在不同的環(huán)境下，他的電阻率都在變化，錫墨取決于絕緣能否保證物體內石墨粉末不斷。耐高溫、化學穩(wěn)定性、可塑性、耐熱性都很好。
膨脹石墨：天然石墨鱗片通過插入、水洗、干燥、高溫膨脹得到的疏松多孔蠕蟲樣物質。
展開 納米材料新用途：制造出更便宜的的燃料電池！
為了獲得氧還原反應的最佳性能，應用不同的摻雜方式得到的不同碳材料。圖中灰色是碳，粉紅色是硼，藍色是氮和白色是氫。
美國萊斯大學的科學家們正在探索一種方法：即如何通過優(yōu)化陰極的納米材料來提高燃料電池的成本效益，并說明了摻雜納米材料催化氧還原反應（ORR）的原子級機制。氮摻雜碳納米管(CNTs)或改性石墨烯納米帶可以成為鉑在快速氧還原中的可行替代物，將化學能轉化為電能，該過程是燃料電池的主要反應。
由于它們具有良好的導電性和機械性，因此高性能、設計性好的碳材料是氧還原反應的關鍵。正如研究人員Xiaolong Zou在“Materials Today”中所談到的一樣：“開發(fā)陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規(guī)模應用是至關重要的。”據Nanoscale雜志[Zou et. al. Nanoscale (2017) DOI: 10.1039/C7NR08061A]可知，通過使用計算機模擬，研究小組研究了為什么石墨烯納米帶和氮/硼摻雜的碳納米管反應太慢，以及該如何改善的問題。
導電納米管或摻雜的納米帶改變了它們化學鍵的特性，這有助于它們在質子交換膜燃料電池中用作陰極。在標準燃料電池中，陽極加入氫燃料，然后將其分離成質子和電子。當負電子流出成為可用電流時，質子被拉入陰極與電子和氧氣再結合生成水。
據發(fā)現(xiàn)，由于摻雜劑之間的相互作用以及化學鍵的變形，氮摻雜多的超薄碳納米管能夠最有效地發(fā)揮作用。納米管在這方面比納米帶好，因為它們的曲率，扭曲了化學鍵的邊緣使其更容易結合。他們發(fā)現(xiàn)半徑在7至10埃之間的超薄納米管是最理想的。
開發(fā)陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規(guī)模應用是至關重要的。——Xiaolong Zou
還證明了具有豐富邊緣，摻雜氮和硼的石墨烯納米帶顯示了與吸收氧的納米管相當?shù)男阅堋?/span>
展開 新能源汽車講解丨燃料電池與車用燃料電池(PEMFC)
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賴斯大學優(yōu)化納米材料 有望替代燃料電池陰極中的鉑
美國賴斯大學（Rice University）研發(fā)人員研究發(fā)現(xiàn)，氮摻雜碳納米管（nitrogen-doped carbon nanotubes）或改性石墨烯納米帶（modified graphene nanoribbons）可能是鉑的合適替代品，用于快速氧還原，這是燃料電池將化學能轉化為電能的關鍵反應。
賴斯大學科學家通過計算機模擬，著手研究如何改進燃料電池陰極的碳納米材料。該論文發(fā)表在RSC期刊Nanoscale上，揭示了摻雜納米材料催化氧還原反應( ORR)的原子水平機制。
摻雜或化學改性導電納米管和納米帶可改變其化學鍵（chemical bonding）特性，用作質子交換膜燃料電池中的陰極。在簡單的燃料電池中，陽極吸收氫燃料并將其分離成質子和電子。當負電子作為可用電流流出時，正質子被吸引到陰極，在那里再與電子和氧重新結合以產生水。
模型表明，具有較高的氮濃度的、且較薄的碳納米管表現(xiàn)最佳，因為氧原子比較容易鍵合到最接近氮的碳原子上。研究人員發(fā)現(xiàn)，與納米帶相比，納米管具有更大的優(yōu)勢，因為其曲率會扭曲其周圍的化學鍵，從而結合起來更容易。
研究還發(fā)現(xiàn)，氮和硼共摻雜石墨烯納米帶增強了鋸齒形邊緣帶的吸氧能力。此外，同樣的催化原理適用于扶手椅形邊緣的納米帶，但效果不太顯著。
這項研究得到了 Robert Welch 基金會、陸軍研究辦公室、深圳市發(fā)展和改革委員會、中國青年千人計劃和清華伯克利深圳學院的支持。
來源：新材料技術前沿
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新材料技術前沿
展開 韓國燃料電池商業(yè)化取得重大進展 陶瓷燃料電池亮相
近日，韓國科學和信息通信技術部表示，Jong-Ho Lee博士和Ho-Il Ji博士在高溫能源材料研究中心開發(fā)了一種質子陶瓷燃料電池（PCFC），可在漢陽大學Dong Wook Shin教授的幫助下實現(xiàn)商業(yè)化。
固體氧化物燃料電池（SOFC）以其高能量轉換效率和使用各種燃料的能力而受到極大關注，并且PCFC尤其成為人們關注的焦點，與傳統(tǒng)SOFC相比，期望在更低的工作溫度下具有高性能。然而，在多孔電極上制造薄而致密的電解質的困難主要源于質子傳導電解質的耐火性質，這阻礙了PCFC的商業(yè)化。
KIST研究團隊與漢陽大學的研究團隊合作，提高了PCFC的性能，同時開發(fā)了一種以商業(yè)化規(guī)模生產細胞的方法。在開發(fā)過程中，團隊系統(tǒng)地對一個過程進行了方法化，使電解質－電極組件內的電解質熟悉，并降低了生產過程溫度，這是世界首創(chuàng)。
整個過程還采用了微波程序和絲網印刷方法，這些方法由于較高經濟效率，滿足了實際生產。
PCFC厚度為5μm，表面積為5x5cm2的電解質層組成，相較之前性能提高了12倍。由于性能是在實際應用條件下進行的，因此它為燃料電池商業(yè)化的可能性提供了明確的證據，得到了專家和行業(yè)的廣泛認可。
Jong－Ho Lee博士表示，“研究結果不僅可以應用于簡單的能源生產，還可以應用于燃料生產、保護以及其他各種相關領域和行業(yè)，有望成為改善未來可再生能源供應的基石。”
展開 
微量氧氣燃料電池傳感器檢測燃料電池式氧氣體分析儀中的氧含量
燃料電池是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體發(fā)生電化學反應而將燃料的化學能轉化為電能的發(fā)電裝置，又稱電化學發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環(huán)效應的限制，因此效率高。
另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，當樣氣中的氧進入燃料電池后，將獲取電子轉換成離子態(tài)，再通過電解質的傳遞最終與陽極發(fā)生化學反應。反應物之一是樣氣中的氧，另一反應物是存儲在電池中的陽極，綜合反應是樣氣中的氧分子和陽極發(fā)生氧化反應，最終生成陽極材料的氧化物。這種反應類似于燃料電池的反應機理，因此稱此類傳感器為燃料電池式。在化學反應中，陽、陽極之間發(fā)生電子遷移，如用導線將共連接，將會有電流產生，該電流的大小與進入傳感器中的氧分子數(shù)量成正比關系，因此只要準確測量出陽、陽極之問的電流便可得出樣氣中的氧含量。
燃料電池式氧氣體分析儀的核心部件是傳感器。傳感器是一種將化學能轉換成電能的裝置，一般由陰極、陽極和電解質等組成。燃料電池式氧氣體分析儀的使用較為廣泛，既可用于測量微量氧，也可用于測量常量氧(區(qū)別在于滲透膜的厚度）。但在測量常量氧時其測量精度和長期使用的穩(wěn)定性均不如磁式微量氧氣體分析儀，只適用于要求不高的場所。但在測量微量氧時，燃料電池式微量氧氣體分析儀則具有較大優(yōu)勢，測量下限可達 0.1 ×10-6，而磁式氧分析儀的測量下限一般為 0.1%。因此燃料電池式微量氧氣體分析儀一般應用于專業(yè)的高純氣體生產以及對氧含量需精準控制的電子生產廠家等。
事實上， 燃料電池氧傳感器是完全免維護的。但是在使用過程中，需要經常校準，確保其測試的準確性工采網推薦美國AII 氧氣傳感器微量氧氣燃料電池 - PSR-12-223。
展開 燃料電池漸成藍海，今年一季度我國燃料電池企業(yè)注冊量同比增長86.5%
圖片來源：企查查
實際上，不僅是相關企業(yè)注冊量增多，去年以來，燃料電池產業(yè)鏈的投融資金額也在大幅增加。中汽中心此前發(fā)布的數(shù)據顯示，2020年我國在氫燃料電池產業(yè)鏈的投融資金額達515.2億元，同比增長78.5%。其中氫燃料電池系統(tǒng)環(huán)節(jié)的投融資金額達196.8億元，約占當年產業(yè)鏈總投資額的38%，其余投資為汽車、電堆、膜電極、雙極板等環(huán)節(jié)投資。
燃料電池企業(yè)投融資及企業(yè)注冊量大幅增長背后是我國燃料電池汽車廣闊的發(fā)展前景。早在2019年，我國就已確定了氫燃料電池汽車將與純電動汽車長期并存、互為補充的地位。2020年，我國發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》還提出了氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃，即到2025年，新能源汽車銷量將占總銷量20%左右，氫燃料電池汽車保有量要達到10萬輛左右；到2035年，新能源汽車成為主流，占總銷量50%以上，氫燃料電池汽車保有量要達到100萬輛左右，同時，該《路線圖》還對氫燃料電池及整車技術指標作了具體要求。
此外，五部門發(fā)布的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》還明確將選擇符合條件的城市群，開展燃料電池汽車的示范應用。根據最新報道，京滬粵冀豫等地擬被納入燃料電池汽車示范應用城市群。按照要求，這些城市將把此前報送的實施方案進行修改之后在4月30日前上報給五部門，并由專家委員會進行評審并確定最終名單。
根據相關報道，首批燃料電池汽車示范城市群名單有望在未來兩到三個月內公布。
中汽中心今年預測，若今年上半年氫燃料電池汽車示范城市落地，基于各地氫燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃、部分地區(qū)對氫燃料電池汽車的支持力度以及2022年冬奧會影響，今年氫燃料電池汽車產量很有可能超過10000輛。
展開 氫燃料電池汽車成本高？未來：不存在的
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40噸電池動力卡車，500公里續(xù)航需要8噸電池。這個數(shù)字確實有點荒謬，你想要運輸?shù)氖秦浳铮皇且粋€巨大的電池。而燃料電池組卻更輕，更易于操作。氫燃料電池動力傳動系統(tǒng)的重量可與柴油發(fā)動機相媲美，豐田的專家甚至說，可以更輕。而單位重量氫氣的能量是柴油燃料的三倍。
自Ulf Bossel寫論文以來，時代和技術發(fā)生了變化，他自己早已不做純粹的電池信仰的傳教士。Ulf Bossel現(xiàn)在是瑞士Almus AG的所有者，該公司出售UBOCELL，一種將燃料轉化為電能的小型SOFC燃料電池。
到目前為止，燃料電池對電池陣營的最大威脅一直保持不變，燃料電池車將很快比豐田自己的混合動力汽車便宜，而且有一天它們可能比普通汽車便宜。雖然我們提及燃料電池汽車非常昂貴，那是因為它們使用了大量的鉑金。
Hirose說：“當?shù)谝慌?em>燃料電池車耗資一百萬美元時，我們就使用了100克鉑金。你要花3000美元購買。現(xiàn)在我們用量......“他停頓了一下。“已經很少了，甚至可以不使用。”隨著鉑在豐田的燃料電池組的影響不斷減少，Hirose透露它現(xiàn)在的用量與柴油車催化轉換器的鉑金相當，MIRAI大約使用10克白金。
雖然事實如此，人們仍然習慣認為燃料電池使用了大量昂貴的貴金屬。“Hirose說。“燃料電池堆中最昂貴的東西是0.01毫米的薄膜。電堆的其余部分非常便宜。實際上，燃料電池最昂貴的部分就是工藝，它是單一零件重復堆疊的制造，成本并不進入它的材料。”
這使得燃料電池相對于電池具有巨大的成本優(yōu)勢。70％的電池成本是在原材料中，原材料的價格通常不會隨著需求的增加而迅速下降。電池也沒有逃脫政治的捆綁。
電池的一個關鍵成分是鈷(Cobalt)，世界上66％的供應來自剛果民主共和國，該地區(qū)人權狀況欠佳。
展開 不同流道布置的平板式固體氧化物燃料電池蠕變損傷研究
另外，定義燃料流道入口處氣體成分為氫氣與水蒸氣，空氣流道入口處氣體成分為氧氣與氮氣，氣體質量分數(shù)如表 2 所示。
1.2 蠕變損傷計算
綜合考慮 COMSOL Multiphysics 較好的多物理場耦合能力與 ABAQUS 具有強大的模塊開發(fā)能力及非線性分析能力。將 COMSOL 得到的不均勻溫度場作為熱載荷施加到 ABAQUS 模型中，分析了平板式 SOFC 蠕變變形和損傷演化過程。
1.2.1 理論模型
SOFC 在制備到穩(wěn)定工作運行中，由于材料熱膨脹系數(shù)不匹配會產生熱應力，而熱應力在 SOFC的長時間運行過程中會導致蠕變變形。因此，SOFC各構件的總應變包括彈性應變、熱應變、塑性應變和蠕變應變，SOFC 的總應變方程表示如下
式中， t ε 是電池組材料的總應變； th ε 是熱應變，由溫差(ΔT)和熱膨脹系數(shù)計算； e ε 是彈性應變，由胡克定律計算； p ε 是塑性應變，采用與速率無關的塑性模型，該模型具有 Von Mises 屈服面且與溫度相關的力學性能和線性運動硬化模型； c ε 為蠕變應變，由 Wen-Tu 模型[19-20]控制
式中， cij ε 為蠕變應變率張量；B 和 n 為蠕變材料常數(shù)； ij S 為偏應力；σ eq 為等效應力；σ m 是靜水應力；σ1 為第一主應力；β0 是與應力相關函數(shù)；ρ 為微裂紋損傷參數(shù)；ω 為損傷量從 0 到 1，表示材料初始無損傷到裂紋產生完全失效； e ε 為等效蠕變應變；*f ε 多軸斷裂應變； f ε 為單軸蠕變斷裂應變，由單軸蠕變試驗獲得。平板式 SOFC 各部件力學性能均考慮溫度相關，即電池材料性能隨溫度 T 發(fā)生變化，其材料屬性彈性模量 E、泊松比 v、屈服強度 σ0 和熱膨脹系數(shù) α 如表 3 所示[9]，相關蠕變參數(shù)[21]如表 4 所示。
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