SOFC單電池測(cè)試方法

屠恒勇

（上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院燃料電池研究所，上海 200240）

SOFC單電池測(cè)試方法

屠恒勇

（上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院燃料電池研究所，上海 200240）

固體氧化物燃料電池（SOFC）性能的測(cè)試結(jié)果能揭示材料和制備方法及其性能之間的復(fù)雜關(guān)系，確定燃料電池內(nèi)部損耗的各種來(lái)源，并指導(dǎo)有關(guān)材料和制備技術(shù)的研發(fā)。在SOFC進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展的前期，測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)化有助于建立基礎(chǔ)研究和開發(fā)研究間的有效和可靠聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)各研究機(jī)構(gòu)所得測(cè)試結(jié)果的可比性，從而推動(dòng)基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。本文綜述了國(guó)際上有關(guān)單電池標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)的建立和步驟的制定以及測(cè)試結(jié)果報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)化，指出了在我國(guó)建立完善的SOFC發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要性和迫切性。[關(guān)鍵詞]固體氧化物燃料電池；性能測(cè)試；測(cè)試步驟；標(biāo)準(zhǔn)化

1 前言

固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的全固態(tài)發(fā)電器件，它不需經(jīng)過(guò)從燃料化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能的轉(zhuǎn)變過(guò)程，具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中突出的優(yōu)點(diǎn)在于燃料的廣泛適用性，即氫氣、一氧化碳和碳?xì)浠衔锒伎勺鳛槿剂?，因此可廣泛地采用氫氣、一氧化碳、天然氣、液化氣、煤氣、生物質(zhì)氣、甲醇和乙醇等多種碳?xì)淙剂?。SOFC具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，其主要應(yīng)用包括分布式電站、家庭電站、車輛輔助電源、不間斷電源和軍用電源等。SOFC的開發(fā)研究以及商業(yè)化受到了世界上許多國(guó)家的普遍重視，國(guó)際上普遍看好其應(yīng)用前景。

SOFC材料和制備方法決定著其性能，有效的電池性能測(cè)試方法能揭示材料和制備方法及其性能之間的復(fù)雜關(guān)系，查明燃料電池內(nèi)部損耗的各種來(lái)源，如燃料滲漏、活化損耗、歐姆損耗和濃差損耗，并指導(dǎo)有關(guān)材料和制備技術(shù)的研發(fā)。但目前從事基礎(chǔ)研究的學(xué)術(shù)界和從事開發(fā)研究的工業(yè)界采用各自的電池性能測(cè)試方法，測(cè)試方法的非標(biāo)準(zhǔn)化使基礎(chǔ)研究和開發(fā)研究間難以建立有效和可靠的聯(lián)系，從而導(dǎo)致開發(fā)研究難以推動(dòng)基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。SOFC的基礎(chǔ)研究主要采用紐扣電池進(jìn)行性能表征，但紐扣電池電極的有效面積較小，在獲得電流和功率密度數(shù)值時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，在氧化-還原循環(huán)過(guò)程中承受非常小的應(yīng)力，并對(duì)燃料利用率的測(cè)量不能提供實(shí)際的方法。相對(duì)而言，SOFC的開發(fā)研究必須采用大尺寸電池進(jìn)行性能表征，以切實(shí)反映實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境。另外，在各研究機(jī)構(gòu)之間具體電池性能測(cè)試條件的選擇方面存在著差異，其中包括電池形狀、密封與無(wú)密封設(shè)計(jì)、中心氣流與邊緣氣流、電池啟動(dòng)條件和性能測(cè)試步驟等，這些差異均導(dǎo)致各研究機(jī)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果不一致。目前，SOFC進(jìn)入了商業(yè)化發(fā)展的前期，對(duì)此國(guó)內(nèi)外均開始尋求電池性能測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)各研究機(jī)構(gòu)所得測(cè)試結(jié)果的可比性。例如，在歐盟第五和第六框架計(jì)劃資助下，歐盟形成了燃料電池性能測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，其主要目的在于對(duì)各種燃料電池系統(tǒng)的測(cè)試步驟進(jìn)行協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)化。

平板式SOFC，尤其中溫SOFC（500～800℃），是目前國(guó)際上SOFC研究的前沿和熱點(diǎn)，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是在保證高功率密度的同時(shí)，可使用廉價(jià)的不銹鋼等合金作為連接體材料，降低了對(duì)密封等其他材料的要求，可采用低成本的陶瓷制備工藝，可大幅降低SOFC的制造成本。其中，Ni-YSZ（YSZ：釔穩(wěn)定氧化鋯）陽(yáng)極支撐中溫SOFC近年來(lái)在國(guó)際上得到了廣泛的重視，國(guó)內(nèi)外許多研發(fā)單位發(fā)展中低溫SOFC，優(yōu)良的電池堆性能也已有報(bào)道，部分研發(fā)單位具備了較大規(guī)模的生產(chǎn)能力。因此，本文僅對(duì)Ni-YSZ陽(yáng)極支撐SOFC單電池的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法進(jìn)行闡述，同樣也可推廣至電解質(zhì)支撐SOFC單電池。

2 SOFC單電池和測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

為正確評(píng)價(jià)SOFC單電池的性能以指導(dǎo)電池的研發(fā)，需選擇大面積和固定尺寸的電池，從而有助于測(cè)試者對(duì)來(lái)自不同研究機(jī)構(gòu)所制備得的SOFC單電池性能進(jìn)行比較，目前一般選擇電池支撐體尺寸為50×50 mm2或100×100 mm2，相應(yīng)的陰極面積一般為40×40 mm2或90×90 mm2。在性能測(cè)試之前，測(cè)試者應(yīng)該了解單電池的基本參數(shù)，包括材料、各層厚度、支撐體尺寸和電極面積等，這些參數(shù)必須滿足支撐體尺寸的最大誤差、電池的最大彎曲度、最大漏氣率和電池材料與測(cè)試支架的穩(wěn)定性等要求。SOFC單電池陽(yáng)極和陰極側(cè)的底板一般采用惰性和氣密性的氧化鋁材料，根據(jù)電池尺寸大小在底板上加工氣體流道，以使壓降最小，并使氣體均勻地分布在電極表面，降低極化損失。丹麥技術(shù)大學(xué)采用的單電池性能測(cè)試支架見圖1，氣體導(dǎo)管均采用氧化鋁陶瓷材料。測(cè)量電池溫度的熱電偶應(yīng)位于測(cè)試支架內(nèi)，與電池相距1 cm以內(nèi)。SOFC單電池測(cè)試用的加熱爐可選擇常規(guī)的高溫爐，最高工作溫度為1 000℃，加熱元件安裝在爐壁上，高溫爐底部一方面用于支撐測(cè)試支架，另一方面提供氣體管路、熱電偶、集電導(dǎo)線和電壓測(cè)量導(dǎo)線的通道。陽(yáng)極支撐SOFC單電池一般支撐體朝下置于測(cè)試支架內(nèi)，為獲得良好的集電效果，與電極接觸面采用金屬網(wǎng)，其中陽(yáng)極側(cè)采用鎳網(wǎng)，陰極側(cè)則選用鉑金網(wǎng)。在長(zhǎng)期測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，鉑金網(wǎng)中的Pt會(huì)逐漸揮發(fā)遷移至電解質(zhì)[1]，導(dǎo)致Pt缺失，從而降低電接觸以及陰極的電化學(xué)性能；因此對(duì)于電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該采用Au來(lái)取代Pt，Au在650～800℃工作溫度不會(huì)產(chǎn)生這一問(wèn)題。在電池兩邊的金屬網(wǎng)由兩個(gè)網(wǎng)組成，一個(gè)是目數(shù)高的網(wǎng)，另一個(gè)為目數(shù)低的網(wǎng)，與電極直接接觸的是目數(shù)高的網(wǎng)，這些網(wǎng)的目數(shù)是影響測(cè)試結(jié)果的重要因素之一。實(shí)驗(yàn)表明，采用目數(shù)高的精細(xì)Ni網(wǎng)可產(chǎn)生更高的性能水平，分別采用Ni網(wǎng)尺寸為0.125 mm和0.6 mm所測(cè)得的性能結(jié)果[2]見圖2。這主要是由于精細(xì)Ni網(wǎng)增加了與陽(yáng)極的接觸點(diǎn)數(shù)目，使電子傳輸至外電路更加容易，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的電阻。集電導(dǎo)線和電壓測(cè)量導(dǎo)線與目數(shù)低的網(wǎng)直接連接，這些導(dǎo)線必須能承受大的電流，一般選用鉑金線或高溫導(dǎo)線。在與陰極側(cè)接觸的鉑金網(wǎng)上，加載20 000 Pa或更大的機(jī)械負(fù)載，以確保金屬網(wǎng)與電極間的良好接觸和電池的密封。SOFC單電池測(cè)量時(shí)采用的密封材料可為金環(huán)、銀漿和微晶玻璃，在電池性能測(cè)試前完成封接并進(jìn)行系統(tǒng)的檢漏實(shí)驗(yàn)，確保燃料氣和氧化氣的有效分離。

圖1 陽(yáng)極支撐SOFC單電池性能測(cè)試支架Fig.1 Testing housing for anode-supported SOFC single cell testing

圖2 陰極為L(zhǎng)SM的50×50 mm2陽(yáng)極支撐SOFC單電池的電流密度-電壓曲線Fig.2 Current density-voltage curves for 50×50 mm2 anode-supported single cells with LSM cathode

3 SOFC單電池測(cè)試用設(shè)備

SOFC單電池測(cè)試用設(shè)備由若干個(gè)子系統(tǒng)所組成，其中包括了提供燃料和氧化氣體的裝置，可對(duì)流速、壓力、溫度和濕度進(jìn)行控制，還包括了電子負(fù)載和阻抗分析儀，可用來(lái)精確測(cè)得電池的電化學(xué)性能，溫度控制系統(tǒng)則用來(lái)控制電池的溫度，以及電池的升溫和降溫過(guò)程。這些系統(tǒng)都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，此計(jì)算機(jī)同時(shí)收集單電池測(cè)試數(shù)據(jù)，一個(gè)典型的SOFC單電池測(cè)試系統(tǒng)見圖3。

4 SOFC單電池測(cè)試用燃料的選擇

燃料的組成是SOFC單電池測(cè)試中的一個(gè)重要參數(shù)，相應(yīng)的燃料是直接與應(yīng)用相關(guān)的，固定電站用SOFC電池堆首先是采用內(nèi)重整或外重整的天然氣，基于SOFC固定電站應(yīng)用的最高效率是通過(guò)天然氣內(nèi)重整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于運(yùn)輸上的應(yīng)用，SOFC電池堆首先采用柴油為燃料，重整方式包括催化部分氧化重整、蒸氣重整和自熱重整。歐盟項(xiàng)目Real-SOFC和FCTESTnet所確定的測(cè)試用燃料組成[4]見表1、表2，其中通過(guò)外重整、催化部分氧化重整和自熱重整所得的氣體組成都包含一氧化碳，這對(duì)測(cè)試環(huán)境提出了較高的安全要求，這可能限制了小型實(shí)驗(yàn)室采用這些測(cè)試步驟，對(duì)此可采用水煤氣變換反應(yīng)來(lái)形成一氧化碳。

圖3 SOFC單電池測(cè)試系統(tǒng)Fig.3 SOFC single cell testing system

表1 RealSOFC項(xiàng)目所確定的6種SOFC單電池測(cè)試用燃料組成Table 1 The six gas compositions for SOFC single cell testing defined by the RealSOFC project

表2 FCTESTnet項(xiàng)目簡(jiǎn)化的4種代表性燃料組成Table 2 Reduction into four representative compositions by the FCTESTnet

5 SOFC單電池測(cè)試啟動(dòng)和電池活化

SOFC單電池測(cè)試啟動(dòng)升溫過(guò)程一般與密封過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，針對(duì)不同的密封方式，測(cè)試者可自己決定升溫程序，單電池升溫過(guò)程在空氣中進(jìn)行，升溫速率一般選擇為1℃/min，升降溫速率的選擇取決性能測(cè)試支架與單電池的熱膨脹系數(shù)匹配性，速率過(guò)高會(huì)對(duì)性能測(cè)試支架產(chǎn)生熱沖擊。德國(guó)Jülich研究中心的研究表明[2]，在900℃還原或通電流活化可使電池的電化學(xué)性能穩(wěn)定，相比而言在800℃還原會(huì)導(dǎo)致較低的性能和需較長(zhǎng)時(shí)間使電池的電化學(xué)性能達(dá)到穩(wěn)定，SOFC單電池陽(yáng)極的各種還原步驟見表3，所推薦的電池活化條件為在0.3 A/cm2電流密度下通電流4 h。因此，電池測(cè)試者需根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定SOFC單電池陽(yáng)極還原和電池活化的條件，以使電池在測(cè)試過(guò)程中穩(wěn)定，所測(cè)得的結(jié)果具有可比性。

表3 各種SOFC單電池陽(yáng)極還原步驟Table 3 Various reduction procedures for anodes in SOFC single cells

6 SOFC單電池測(cè)試步驟

SOFC單電池在經(jīng)過(guò)測(cè)試支架上安裝、升溫、密封和活化后進(jìn)入測(cè)試階段，測(cè)試過(guò)程中一般選擇燃料和氧化氣體的流量較大，使實(shí)際的電池燃料利用率較低，由此可降低測(cè)試結(jié)果對(duì)支架形狀和非完美密封的敏感性，單電池電流密度-電壓曲線與氫氣流量（相應(yīng)于燃料利用率）的關(guān)系[3]見圖4，從圖4可了解到對(duì)應(yīng)于高的燃料利用率，電池的電化學(xué)性能較差，隨著燃料利用率的降低，電池的電化學(xué)性能逐漸升高直至收斂，因此可以此來(lái)確定單電池測(cè)試時(shí)燃料的最低流量。SOFC單電池的電化學(xué)性能測(cè)試一般在600～900℃進(jìn)行，從高溫逐漸向低溫進(jìn)行，溫度間隔為50℃。另外，各電流密度/電壓測(cè)量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔對(duì)于單電池性能有著重要影響，對(duì)應(yīng)于各種時(shí)間間隔的德國(guó)Jülich研究中心單電池電流密度-電壓曲線見圖5。圖5說(shuō)明在較短的時(shí)間間隔條件下電化學(xué)平衡尚未達(dá)到，而時(shí)間間隔為30 s以上時(shí)電流密度/電壓測(cè)量點(diǎn)收斂。

圖4 LSM-型SOFC單電池的電流密度-電壓曲線與氫氣流量（mL/min）的關(guān)系Fig.4 Current density-voltage measurements of an LSM-type SOFC as a function of the hydrogen flow（mL/min）

圖5 SOFC單電池的電流密度-電壓曲線與測(cè)量點(diǎn)之間時(shí)間間隔的關(guān)系Fig.5 Current-voltage plots as a function of the hold-time between individual points for SOFC single cell

SOFC單電池電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)束后，電池從測(cè)試支架取下必須按照確定的控制程序，單電池被置于開路狀態(tài)，冷卻過(guò)程必須緩慢降溫以避免對(duì)測(cè)試支架的熱沖擊，燃料和氧化氣體流量也必須保持恒定，使溫度冷卻至室溫時(shí)電池的電極結(jié)構(gòu)保持與工作時(shí)的一致性，有助于后續(xù)的電極顯微結(jié)構(gòu)分析。

以下具體介紹各種測(cè)試步驟[4]。

1）單電池電流密度-電壓曲線測(cè)試。燃料和氧化氣體流量選為在電流密度為1.25 A/cm2下其利用率為50%，測(cè)試過(guò)程是以恒電流方式進(jìn)行，即控制電流，然后測(cè)量電壓，電流密度從0（也就是在開路狀態(tài)）開始，到1.25 A/cm2結(jié)束，步長(zhǎng)為0.05 A/cm2，在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)保持120 s，所得的電壓為最后5 s所測(cè)值的平均值。

2）單電池的穩(wěn)定性測(cè)試。燃料和氧化氣體流量選為在電流密度為1.25 A/cm2下其利用率為50%，測(cè)量時(shí)電流密度控制在0.5 A/cm2，測(cè)量時(shí)間至少3 000 h，在穩(wěn)定性測(cè)試開始、每間隔500 h和穩(wěn)定性測(cè)量結(jié)束后，分別進(jìn)行單電池電流密度-電壓曲線測(cè)量。鑒于測(cè)試過(guò)程中所設(shè)定的電流密度和燃料利用率，與實(shí)際系統(tǒng)的工作條件相比，這一測(cè)試步驟所確定的條件是較為溫和的。

3）較為嚴(yán)酷條件下的單電池性能測(cè)試。為測(cè)試在接近實(shí)際工作條件下的單電池性能和穩(wěn)定性，需要采用較為嚴(yán)酷條件下的測(cè)試步驟。為避免對(duì)流道和氣密性的敏感性，一般采用低的燃料利用率（即20%），通過(guò)調(diào)節(jié)燃料成分至燃料利用率為40%，就可實(shí)現(xiàn)較為嚴(yán)酷的實(shí)驗(yàn)條件，另外電流密度則從0.5 A/cm2增大到0.8 A/cm2。這里限定的測(cè)試步驟是單電池電流密度-電壓曲線測(cè)試和單電池的穩(wěn)定性測(cè)試步驟的組合，主要是在較短的時(shí)間段進(jìn)行性能、短期穩(wěn)定性測(cè)試，也可擴(kuò)展至長(zhǎng)期穩(wěn)定性的測(cè)試。一般測(cè)試步驟為：基于在較為嚴(yán)酷條件下所采用的燃料成分和流速，進(jìn)行單電池電流密度-電壓曲線測(cè)試，穩(wěn)定性測(cè)試的時(shí)間為50 h；或者測(cè)試時(shí)間擴(kuò)展至3 000 h，在穩(wěn)定性測(cè)試開始、每間隔500 h和穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)束后，分別進(jìn)行單電池電流密度-電壓曲線測(cè)試。

4）基于甲烷內(nèi)重整的單電池性能測(cè)試?；诩淄閮?nèi)重整的單電池性能測(cè)試步驟定義為沒有預(yù)重整，這一步驟的缺陷在于在單電池或電池堆的入口處因較高的重整速率而引起過(guò)度冷卻，從而產(chǎn)生較大的溫度梯度導(dǎo)致電池破裂，通過(guò)在燃料氣中添加10%的氫氣可減緩入口處的重整速率。因此，單電池或電池堆的入口燃料成分為甲烷和水的混合物，實(shí)際的燃料利用率為60%，在電流密度為0.8A/cm2時(shí)，相應(yīng)于21.8 mL/（min·cm-2）的低的流速，這將引起對(duì)流道和氣密性的敏感性，燃料與50%氮?dú)饣旌峡山档瓦@一敏感性，這里氮?dú)鈨H起稀釋燃料作用，而不會(huì)影響電池的性能。

7 SOFC單電池測(cè)試結(jié)果分析和表達(dá)

SOFC單電池的開路電壓是一個(gè)非常重要的性能參數(shù)，不同的電池表現(xiàn)出不同的漏氣率，這些都取決于電池電解質(zhì)的氣密性、電解質(zhì)的電子-離子混合導(dǎo)電性和測(cè)試支架的氣密性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的開路電壓，測(cè)試者可確定所制備的電解質(zhì)薄膜是否致密或存在著缺陷，另外還可判斷電池測(cè)試支架密封的可靠性，這對(duì)于整個(gè)電池測(cè)試結(jié)果的有效性而言是非常重要的。單電池性能一般由電流密度-電壓曲線來(lái)表達(dá)，而單電池穩(wěn)定性的確定則建立在電池電壓與時(shí)間的關(guān)系上。單位面積電阻（ASR）定義為電流密度-電壓曲線的斜率，是評(píng)價(jià)所測(cè)電池性能的重要參數(shù)，可用來(lái)比較不同工作溫度下不同電池的性能，其隨時(shí)間的變化成為電池性能衰減的指標(biāo)?；谒鶞y(cè)得的單電池電流密度-電壓曲線，單位面積電阻可通過(guò)直線擬合計(jì)算得到，一般以0.65～0.75 V的測(cè)量點(diǎn)直線擬合的斜率來(lái)表達(dá)，也可采 用 下 述 公 式 ：ASR（V=0.7 V）=（V0.75-V0.65）/（J0.65-J0.75）計(jì)算出在0.7 V處的單位面積電阻。

另外，不同所測(cè)電池性能的比較也可通過(guò)比較在0.7 V處的電流密度值，在確定溫度下這一數(shù)值的計(jì)算是通過(guò)二價(jià)或三價(jià)多項(xiàng)式函數(shù)的內(nèi)插值或外推值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了正確而又全面地表達(dá)測(cè)試結(jié)果，比較不同電池的性能，測(cè)試結(jié)果報(bào)告必須標(biāo)準(zhǔn)化。報(bào)告必須全面包括有關(guān)電池的技術(shù)數(shù)據(jù)以及電池測(cè)試過(guò)程的全部細(xì)節(jié)，測(cè)試者不僅記載所觀察到的現(xiàn)象，而且也需給出對(duì)結(jié)果的分析意見。德國(guó)Jülich研究中心的測(cè)試報(bào)告模板[3]見圖6，很明顯這一標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告非常有利于集中對(duì)若干個(gè)電池的電化學(xué)性能進(jìn)行比較，有助于對(duì)測(cè)試結(jié)果的解釋和分析以及與其他電池研究機(jī)構(gòu)的交流，并可用于指導(dǎo)電池制備工藝的優(yōu)化。

8 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了德國(guó)Jülich研究中心、歐盟項(xiàng)目RealSOFC和FCTESTnet所制定的SOFC單電池測(cè)試步驟和結(jié)果表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)目前在國(guó)外正在加緊完善之中，以推動(dòng)SOFC發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。相比而言，我國(guó)的SOFC技術(shù)水平相對(duì)較為落后，尚未建立SOFC發(fā)電技術(shù)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系。目前SOFC技術(shù)從實(shí)驗(yàn)到大規(guī)模普及和使用等產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還面臨著一些技術(shù)難題及市場(chǎng)挑戰(zhàn)，系列標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定也需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程?，F(xiàn)在應(yīng)該及時(shí)開展此項(xiàng)工作，在此過(guò)程中既要考慮我國(guó)SOFC技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持同步，也要兼顧我國(guó)的國(guó)情和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，以保證所制定的SOFC技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更適合我國(guó)的國(guó)情。建立日益完善的SOFC發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，將有力地推動(dòng)我國(guó)SOFC的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，指導(dǎo)和規(guī)范SOFC市場(chǎng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)更加健康、快速和穩(wěn)步的發(fā)展。

圖6 德國(guó)Jülich研究中心的標(biāo)準(zhǔn)SOFC單電池測(cè)試報(bào)告Fig.6 Copy of a standardized FZJ test report for SOFC single cell

[1]Karunaratne M S A，Reed R C.Interdiffusion of the platinumgroup metals in nickel at elevated temperatures[J].Acta Mater，2003，51：2905-2919.

[2]Haanappel V A C，Jordan N，Mai A，et al.Advances in research，development and testing of single cells at Forschungszentrum Jülich[J].Journal of Fuel Cell Science and Technology，2009，6：021302-1-021302-10.

[3]Haanappel V A C，Smith M J.Quality assurance and solid oxide fuel cell testing at Forschungszentrum Juelich[J].Journal of Fuel Cell Science and Technology，2007（4）：194-202.

[4]Report of FCTESTnet Fuel Cell Testing Network-SOFC test procedures[R].

Standardization in testing methods for SOFC single cells

Tu Hengyong

（Institute of Fuel Cell，School of Mechanical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China）

Performance testing results of solid oxide fuel cell（SOFC）reveal complex relationship between materials，fabrication methods and performances.These results can be used in understanding various degradations in SOFC and guidance in development of materials and fabrication technologies.Standardization in testing methods contributes to building of effective and sound connections between basic research and technology development，before SOFC technology approaching pre-commercial implementation.The comparison can be made in regard to testingresultsfromdifferentinstitutions.Therefore，thestandardizationpushesconversionofresultsofbasicresearch into real productive forces.This paper reviews the system construction，procedure formulation and standardized reporting of results for SOFC single cell testing in the world.The paper points out the importance and urgency in establishing complete standardization systems in SOFC technology for power generation in our country.

solid oxide fuel cell；performance testing；testing routines；standardization

TM9

A

1009-1742（2013）02-0033-06

2012-11-15

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973計(jì)劃”資助項(xiàng)目（2012CB215404）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51072040）

屠恒勇(1961―），男，浙江省鄞縣人，副教授，研究方向?yàn)楣腆w氧化物燃料電池系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制與優(yōu)化；E-mail：hytu@sjtu.edu.cn