固体氧化物燃料电池 模块 通用安全技术导则
固体燃料电池
固体氧化物燃料电池摘要燃料电池是公认的清洁、安全、方便的高效电源。
文章重点介绍固体氧化物燃料电池(SOFC)研究与开发的现状、趋向、性能特点及应用领域。
关键词固体燃料电池，绿色能源地球上的主要能源—煤、石油和天然气等化石燃料，在不久的将来终将耗尽。
加之，现有的发电技术效率低，对环境造成污染，严重有悖于社会持续发展的要求。
因而，发展燃能转换效能高、对环境污染低并便于应用的绿色能源，就成为下世纪有关国计民生的重大课题。
燃料电池是公认的清洁安全和方便的高能效电源一般情况下其能量转换效率可达60%，几乎是目前传统发电技术的两倍。
热电联供则可高达85%。
而且在其运行过程中主要副产物是对环境友好的水和二氧化碳。
总之，燃料电池以先进的方式发电，并以更好的方式向用户供电，行将引起一场电力工业的革命。
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。
1.发展历史固体氧化物燃料电池的开发始于20世纪40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展。
早期开发出来的SOFC的工作温度较高，一般在800～1000℃。
目前科学家已经研发成功中温固体氧化物燃料电池，其工作温度一般在800℃左右。
一些国家的科学家也正在努力开发低温SOFC，其工作温度更可以降低至650～700℃。
SOFC是人们公认的第三代先进燃料电池，美国能源部预测SOFC发电站有可能在下世纪初实现商业化，100千瓦级示范电站已经在运行试验之中。
然而，SOFC虽已经过数十年研制，仍然存在着许多问题，商业化进程比预期要缓慢得多。
2.反应原理在所有的燃料电池中，SOFC的工作温度最高，属于高温燃料电池。
近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。
固体氧化物燃料电池—LSGM电解质
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样品密度
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LSGMC8.5的化学稼定性以及与相关电极的相容性
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加入EDTA的氨水溶液, 在室温下用磁力搅拌机搅拌, 使硝酸盐中的阳离子 EDTA , , 充分络和, 然后加入柠檬酸作为燃料和辅助络和剂, 充分搅拌
3
将得到的溶液放入80oC“ 烘箱中加热蒸发得到浓溶液，将得到的浓溶液在 300oC加热浓缩，在溶液浓缩前还要加入一定量的硝酸铵, 作为发泡剂和燃 烧反应的引发剂，混合溶液加热浓缩至自燃时, 溶液开始变黑, 剧烈地冒泡, 膨胀, 燃烧，生成超细前驱粉体, 将得到的超细前驱粉体在1000oC锻烧8h（升温速度前500oC为2oC/min，, 后500oC为 10oC/min)使前驱粉体中残余的有机物以及硝酸盐充分分解, 从而得到预成型的LSGMC8.5
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加入EDTA的氨水溶液, 在室温下用磁力搅拌机搅拌, 使硝酸盐中的阳离子 EDTA , , 充分络和, 然后加入柠檬酸作为燃料和辅助络和剂, 充分搅拌
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将得到的溶液放入80oC烘箱中加热蒸发得到浓溶液，将得到的浓溶液在 300oC加热浓缩，在溶液浓缩前还要加入一定量的硝酸铵, 作为发泡剂和燃 烧反应的引发剂，混合溶液加热浓缩至自燃时, 溶液开始变黑, 剧烈地冒泡, 膨胀, 燃烧，生成超细前驱粉体, 将得到的超细前驱粉体在1000oC锻烧8h（升温速度前500oC为2oC/min，, 后500oC为 10oC/min)使前驱粉体中残余的有机物以及硝酸盐充分分解, 从而得到预成型的LSGM
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最新5kW固体氧化物燃料电池测试装置开发项目具体方案
5k W固体氧化物燃料电池测试装置开发项目具体方案5kW固体氧化物燃料电池测试系统开发项目具体方案和合同书一、项目目标：开发出可界面控制的5kW固体氧化物燃料电池测试系统，测试系统的性能超过拜特同类设备的性能，具体表现在更佳的加湿控制和更优电子负载性能。
二、经过协商和讨论，项目组成员有意承担5kW测试系统开发项目。
项目组员共同承担项目开发过程中存在的不可抗和不可测风险。
项目组员同意待项目开发成功后由王蔚国老师验收后提供奖励分红，具体数额未知，最终分红比例为程宏辉：官万兵：刘凯：沈圣城：王瑾=1:1:1:1:1。
项目组员同意参与项目后不可中途退出，应有始有终，除非出现不可抗力造成的特殊情况。
三、项目组员之间属于平等的合伙人关系，项目组员赋予总负责人任务调配的权力，总负责人将尽可能考虑每个组员的工作强度和专业属性，确保每个组员有良好的工作积极性和其他组员基本一致的劳动强度，组员在工作中互相监督，有问题也请随时提出，大家共同商讨解决。
项目组员的粗略任务分工如下表所示，由于项目组第一次进行完整设备的系统集成工作，对存在的详细任务并不非常了解，因此项目组员应接受列表所示之外的可能的随机任务调配。
组员分工情况姓名分工备注程宏辉总负责，流体系统零部件订购，外加工，与组装官万兵组装，元件定购刘凯控制预算、元件定购和布置沈圣城各类零件设计、面板设计与组装王瑾组装、电加热部件定购四、技术指标序元件名称规格备注号1 电子负载1）最大连续功率5kW；最高放电电压500V：1V～500V；1V～200V；1V～100V；1V～50V2）最大放电电流120A：0～120A；0～50A；0～25A；0～10A3）放电模式：恒流、恒压、恒功率、恒阻、线性恒流、线性恒压、线性恒功率、等差恒流放电、等差恒压放电。
2 单体检测1）检测数量——75个通道2）测量范围0～10V3）测量精度0.1%Fs3 氢气流量控制1SLPM ～100SLPM，±1%，模块电压控制方式4 甲烷流量控制1SLPM ～100SLPM，±1%，模块电压控制方式5 空气流量控制1SLPM～250SLPM，±1%，模块电压控制方式6 氮气流量控制0.5SLPM～20SLPM，±1%，模块电压控制方式7 扫气检漏系统1）阳极入口玻璃转子流量计，0～100SLPM （氢气）2）阴极入口玻璃转子流量计，0～250SLPM （空气）3）阳极出口玻璃转子流量计，0～100SLPM （氢气）4）阴极出口玻璃转子流量计，0～250SLPM （空气）9 阳极加湿系统1）计量泵加湿；2）拌热丝（硅酸铝）；3）进入电池堆阳极入口气体加热温度控制≥300℃；4）加湿控制精度±0.5％；10 空气管路加热保护1）拌热丝（硅胶铝）加热；2）进入电池堆阴极入口气体加热温度控制≥300℃；11 电池环境温度控制三个温度检测端口（0～1000℃）12 尾气冷凝排放水冷，≤30℃13 数据采集与控制1）氢气气体流量，0～100 SLPM；2）甲烷气气体流量，0～100 SLPM；3）空气气体流量，0～250 SLPM；4）氮气气体流量，0～20SLPM；5）计量泵控制，4-20mA;6）蒸发器温度+阴极+阳极 0-300度；7）电池温度3个，0～1000℃；8）单体电压，0-10V；75个9）电子负载通讯10）温控仪通讯5个数字量输出84个模拟量输入1个仪器通讯1个温控仪通讯5个模拟量输出14 安全控制1）正负极超压力：0.4～1Mpa2）供气源低压力：0～0.4Mpa3）氢气泄露超量：≥1000ppm4）超温：45～150℃,45～1200;5）系统看门狗：瞬时6）手动急停按纽：瞬时7）超电流：系统过电流8）燃料气侧氮气吹扫： 0～20SLPM9）电池低电压或堆电压不均：单体<0.3V 五、所需元件材料预算序号元件名称单价（元）数量总价/￥1 铝型材75 10 7502 角键18 50 9003 万向轮45 8 3204 条纹钢50 24 12005 垫片10 60 6006 扎带 1 100 1007 螺钉螺母 1 300 3008 3/8钢管60 25 15009 硅胶管 5 100 50010 3/8手动阀455 2 455011 3/8电磁阀400 10 400012 3/8止回阀340 5 170013 3/8转接头--- --- 500014 3/8卡套减压阀024 1863 5 931515 3/8过滤器380 5 190016 转子流量计300 4 120017 质量流量控制计+显示表8000 5 4000018 1/4安全阀700 2 140019 精密计量泵38747 1 3874720 1/4蒸发器3000 1 200021 混合器3000 1 300022 水泵200 1 20023 冷凝器500 2 100024 电子负载80000 1 8000025 K型热电偶100 4 40026 水箱500 1 50027 压力表100 3 30028 热电偶100 10 100029 水箱500 2 100030 水泵200 1 20031 计量泵3000 1 300032 蒸发器2000 1 200033 汽水混合室5000 1 500034 积水器300 2 60035 电线--- --- 200036 开关--- --- 100037 继电器--- --- 100038 PLC主控制器6000 1 600039 PLC模拟模块5000 4 2000040 PLC数字模块2000 2 400041 PLC热电偶模块5000 2 1000042 液晶显示模块5000 1 500043 检漏传感器6000 1 600044 液位传感器300 1 30045 开关电源500 4 200046 管路温度保护棉100 50 500047 温度测试补偿导线80 10 80048 拌热丝（硅胶铝）--- --- 200049 电池堆加热炉50000 1 5000050 控制软件--- --- 5000051 总价379282六、加工费预算不锈钢管、面板等加工费用30000￥。
固体氧化物燃料电池连接件_概述及解释说明
固体氧化物燃料电池连接件概述及解释说明1. 引言1.1 概述固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）是一种高效、环保的能源转换设备，其具有高能量密度、低排放和静音运行等诸多优点。
连接件是SOFC 中不可或缺的关键组成部分，它负责连接电极和电解质，建立良好的电子和离子传输路径，同时也承担着集流电流和释放功率的重要作用。
因此，连接件在SOFC 系统中具有重要的地位和功能。
1.2 文章结构本文将全面介绍固体氧化物燃料电池连接件，并深入探讨其定义、作用、材料与设计要求以及当前领域所面临的挑战和发展方向。
文章结构如下：引言：对固体氧化物燃料电池连接件进行概述并说明研究目的。
2. 固体氧化物燃料电池连接件的定义和作用：介绍固体氧化物燃料电池基本原理，并阐明连接件在SOFC中的重要性以及各种类型与特点。
3. 固体氧化物燃料电池连接件材料和设计要求：探讨连接件材料的选择与性能要求，以及连接件设计与工艺考虑，同时还介绍故障分析与预防措施。
4. 当前固体氧化物燃料电池连接件领域的挑战和发展方向：详细论述温度应力和材料相容性问题、密封性与稳定性考虑因素以及制造工艺上的相关问题，同时提出创新型工艺途径的研究建议。
5. 结论：对本文进行总结归纳，并展望未来对固体氧化物燃料电池连接件的研究方向给出建议。
1.3 目的本文旨在深入探讨固体氧化物燃料电池连接件的重要性、种类及特点、材料选择与设计要求以及当前面临的挑战和发展方向。
通过对这些核心内容的详细阐述和分析，可以为相关领域的科学家、工程师和决策者提供指导，并为未来固体氧化物燃料电池连接件研究提供理论支持和工程实践指南。
2. 固体氧化物燃料电池连接件的定义和作用2.1 固体氧化物燃料电池的基本原理固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种利用氢气或可燃性气体发生氧化还原反应产生电能的装置。
该装置由几个堆叠的单元组成，其中每个单元都包含一个负极（阴极），一个正极（阳极）以及它们之间的固体电解质层。
佛燃能源固体氧化物燃料电池
佛燃能源固体氧化物燃料电池
佛燃能源固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、可靠和
环保的能源转化技术。
它使用固体氧化物电解质来将燃料（如氢气、天然气或生物质）和氧气转化为电能和热能。
佛燃能源固体氧化物燃料电池的工作原理是利用氧离子在固体氧化物电解质中的传导性质。
当燃料（如氢气）进入阳极一侧，经过催化剂的作用，燃料中的氢气被分解成氢离子和电子。
氢离子穿过固体氧化物电解质，通过电解质的导电性能，从阴极一侧进入氧气的区域。
在阴极一侧，氢离子与氧气结合，产生水蒸气。
同时，电子在电池中的外部电路中流动，产生电能。
整个反应过程中，燃料和氧气的电化学反应使固体氧化物燃料电池产生了电能和热能。
佛燃能源固体氧化物燃料电池具有许多优点。
首先，它具有高效能的特点，可以达到50%以上的能量转化效率。
其次，由
于使用固体电解质，该类型的燃料电池具有较高的操作温度（通常在800至1000摄氏度之间），使其能够快速启动和稳
定运行。
此外，SOFC可以使用多种燃料，包括氢气、天然气、生物质和煤气等，具有较强的适应性。
最重要的是，SOFC产
生的副产物只有水和二氧化碳，没有其他有害气体的排放，从而使其成为一种环保的能源转化技术。
佛燃能源固体氧化物燃料电池目前正在被广泛研究和应用于各个领域，包括电力供应、工业热电联产、交通运输和移动电源等。
它被认为是一种高效、可持续和清洁能源的解决方案，可以在减少能源消耗和环境污染方面发挥重要作用。
固体氧化物燃料电池资料ppt课件
ppt课件.பைடு நூலகம்
1
一、含义
❖ 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）属于第三代燃料电池，是 一种等温、直接将储存在燃料和氧化剂中的 化学能高效、环境友好地转化成电能的全固 态化学发电装置。
ppt课件.
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二、工作原理
电池含有阴阳两个电极，分别 充满电解液，而两个电极间则 为具有渗透性的薄膜所构成， 氢气和氧气（空气）分别由阳 极和阴极进入燃料电池。经催 化剂的作用，氢气分解为氢离 子和两个电子，其中氢离子迁 移到薄膜的另一边，电子则经 外电路形成电流后到达阴极。 在阴极催化剂的作用下，氢离 子、氧气、电子发生反应生成 水。因此水是反应的唯一排放 物。
ppt课件.
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❖ 目前,正开展中温SOFC 的研制,在多孔Ni2YSZ 基膜上制 备负载型YSZ 膜(10～20μm) 方面,已取得初步成效. 中科 院化冶所在1995 年从俄罗斯引进了20 W 块状叠层电池组 进行了运行试验,并设计了一种新型SOFC 结构,申请了专 利 . 华南理工大学成功研制出瓦级管式SOFC 单电池 ,吉 林大学正承担计委kW 级SOFC 电池组的研究工作. 我国 在“九五”期间,SOFC 的研究与发展得到了重视,国家计 委,科委,自然科学基金委以及其它部门分别立项,组织开展 这方面的研究和攻关工作,经费投入也有较大的增加.
■管型SOFC的缺点：
电流通过的路径较长，限制pp了t课S件O. FC的性能。
9
平板型SOFC
❖ 平板型固体氧化物燃料电池的几何 形状简单，其设计形状使得制作工 艺大为简化。平板式SOFC结构组 成如图3a所示。阳极、电解质、阴 极薄膜组成单体电池，两边带槽的 连接体连接相邻阴极和阳极，并在 两侧提供气体通道，同时隔开两种 气体。
固体氧化物燃料电池测试标准
固体氧化物燃料电池测试标准
固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、清洁的能源转换技术，其测试标准是确保其性能和安全性的重要指标。
一般来说，固
体氧化物燃料电池的测试标准包括以下几个方面：
1. 电化学性能测试，这包括开路电压、极化曲线、电化学阻抗
谱等测试，以评估固体氧化物燃料电池在不同工况下的电化学性能。
2. 热稳定性测试，固体氧化物燃料电池在高温下工作，因此其
热稳定性是一个重要的测试指标，包括热循环测试、热冲击测试等。
3. 机械稳定性测试，固体氧化物燃料电池在工作过程中会受到
机械应力，因此需要进行机械稳定性测试，包括振动测试、冲击测
试等。
4. 寿命测试，固体氧化物燃料电池的寿命是其商业化应用的关键，需要进行长期稳定性测试，评估其在长时间工作下的性能衰减
情况。
5. 安全性测试，固体氧化物燃料电池需要满足一定的安全性标
准，包括过充电、过放电、短路等情况下的安全性能测试。
此外，固体氧化物燃料电池的测试标准还可能涉及材料分析、成本效益评估等方面。
不同国家和地区对固体氧化物燃料电池的测试标准可能会有所不同，一般会参考国际上已有的标准进行制定。
总的来说，固体氧化物燃料电池的测试标准旨在全面评估其性能、稳定性和安全性，为其商业化应用提供技术支持和保障。
IEC已发布的氢能相关国际标准汇总
15
IEC TS 62282-7-2:2014
Fuel cell technologies - Part 7-2: Test methods - Single cell and stack performance tests for solid oxide fuel cells (SOFC)
燃料电池技术第8-102部分：可逆燃料电池模块储能系统包括可逆操作的质子交换膜燃料电池单电池及电堆测试程序
26
IEC 62282-8-201:2020
Fuel cell technologies - Part 8-201: Energy storage systems using fuel cell modules in reverse mode - Test procedures for thቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ performance of power-to-power systems
燃料电池技术第6-200:部分：微型燃料电池发电系统性能测试方法
14
IEC TS 62282-7-1:2017
Fuel cell technologies - Part 7-1: Test methods - Single cell performance tests for polymer electrolyte fuel cells (PEFC)
17
IEC 62282-3-100:2019 RLV
Fuel cell technologies - Part 3-100: Stationary fuel cell power systems - Safety
燃料电池技术第3-100部分：固定式燃料电池发电系统安全
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固体氧化物燃料电池模块通用安全技术导则
摘要：
一、固体氧化物燃料电池概述
1.1 固体氧化物燃料电池的发展历程
1.2 固体氧化物燃料电池的组成结构
1.3 固体氧化物燃料电池的工作原理
二、固体氧化物燃料电池模块
2.1 模块的定义与分类
2.2 模块的安全技术导则
三、固体氧化物燃料电池的应用领域
3.1 发电设备
3.2 碳氢化合物的转化
四、固体氧化物燃料电池的优势与挑战
4.1 发电效率高
4.2 环保性能好
4.3 应用前景广泛
4.4 研究与开发中的问题
正文：
一、固体氧化物燃料电池概述
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）是一种采用电化学反应发电的装置，具有能量转换效率高、环保性能好等特点。
其发展始
于20 世纪40 年代，在80 年代以后得到了蓬勃发展。
固体氧化物燃料电池主要由固体电解质、阴极和阳极组成，通过电极上的电化学反应将化学能转换为电能。
固体氧化物燃料电池的组成结构包括固体电解质、阴极和阳极。
固体电解质通常为氧化锆、氧化钇等，阴极材料主要包括铂、钯、钌等，阳极材料则主要是钨、钼、镍等。
固体氧化物燃料电池的工作原理是利用固体电解质将负氧离子从阴极传导到阳极，从而产生电流。
在电池内部，电子通过电解质，阳极和阴极之间的反应产生电流，从而实现能量转换。
二、固体氧化物燃料电池模块
固体氧化物燃料电池模块是指由多个电池单体组成的整体结构。
模块的定义可以按照不同的分类方法进行划分，如按照电池单体的形状、尺寸、材质等进行分类。
模块的安全技术导则主要包括电池单体的安全设计、模块组装过程中的安全措施、以及在使用过程中的安全监控等方面。
三、固体氧化物燃料电池的应用领域
固体氧化物燃料电池广泛应用于发电设备领域，可以作为天然气、煤气、汽油或柴油等化石燃料的替代品。
此外，固体氧化物燃料电池还可以用于碳氢化合物的转化，如将甲烷转化为氢气等。
四、固体氧化物燃料电池的优势与挑战
固体氧化物燃料电池具有发电效率高、环保性能好等优势。
其自身发电效率接近60%，与热气轮机联合发电时可达到80% 以上。
此外，固体氧化物燃料电池的排放物主要为二氧化碳和水，对环境影响较小。
尽管固体氧化物燃料电池具有诸多优点，但仍面临一些挑战。
例如，固体氧化物燃料电池的制备过程较为复杂，材料成本较高，而且电池的寿命相对较短。