微管式固體氧化物燃料電池（Micro Tubular Solid Oxide Fuel Cell,MT-SOFC）具有啟停速度快,易于密封、便于移動等優(yōu)點,引起了研究人員的廣泛關(guān)注。在電池?zé)Y(jié)制造過程中,由于各部件熱膨脹系數(shù)差異造成的殘余應(yīng)力對電池壽命及穩(wěn)定性有著非常重要的影響;與實驗研究相比,數(shù)值模擬方法研究MT-SOFC殘余應(yīng)力成本低,效率高且易實施。因此,本論文采用數(shù)值模擬方法,探究電極和電解質(zhì)厚度對MT-SOFC殘余應(yīng)力的影響機(jī)制,并采用Weibull分析方法預(yù)測其損傷幾率,進(jìn)而改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計,提高M(jìn)T-SOFC穩(wěn)定性。本論文具體研究內(nèi)容如下:1、首先本論文詳細(xì)探討了陽極、電解質(zhì)、陰極厚度對殘余應(yīng)力的影響。結(jié)果表明,陽極主要受到拉應(yīng)力,電解質(zhì)和陰極主要受到壓應(yīng)力;若只改變陽極、電解質(zhì)和陰極中任意一層厚度,則該層所受應(yīng)力隨厚度的增加而減小。隨后采用Weibull分析方法計算陽極的損傷幾率,發(fā)現(xiàn)薄的陽極或厚的電解質(zhì)和陰極會使得陽極更易損傷;且電解質(zhì)對陽極損傷幾率的影響相比于陰極的影響更顯著。最后,給出了最小陽極厚度表達(dá)式:t_min-anode（28）(0.... 

【文章來源】：江蘇科技大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SOFC基本工作原理

圖 1.2 （a）平板式單電池[2]；（b）平板式電堆[5]Fig. 1.2 (a) The single planer SOFC[2]; (b) the planer SOFC stack[5]2）管式 SOFC圖 1.3 所示，傳統(tǒng)管式 SOFC（管徑一般>15mm）有外管和內(nèi)管，其中管，管的外表面是電池的陽極側(cè)，內(nèi)表面是陰極側(cè)，電解質(zhì)置于兩側(cè)之氧化鋁構(gòu)成的空氣流通管，經(jīng)預(yù)熱的空氣從管底注入，從兩管之間的間管的陰極表面；電池管尾部封閉。燃料氣通過電池管的間隙流至陽極表過陰極和電解質(zhì)與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流。與其他類型的電池相比最主要的特點就是不需要考慮高溫密封，正因此管式 SOFC 比平板式性用壽命更長[7]。然而，單位面積功率密度（大約 0.2W/cm2）低于平板式池最大可達(dá)到 2W/cm2，電堆最少可達(dá)到 0.5W/cm2），電流路徑較長，歐作成本高。

圖 1.2 （a）平板式單電池[2]；（b）平板式電堆[5]Fig. 1.2 (a) The single planer SOFC[2]; (b) the planer SOFC stack[5]（2）管式 SOFC如圖 1.3 所示，傳統(tǒng)管式 SOFC（管徑一般>15mm）有外管和內(nèi)管，其中，池管，管的外表面是電池的陽極側(cè)，內(nèi)表面是陰極側(cè)，電解質(zhì)置于兩側(cè)之間由氧化鋁構(gòu)成的空氣流通管，經(jīng)預(yù)熱的空氣從管底注入，從兩管之間的間隙池管的陰極表面；電池管尾部封閉。燃料氣通過電池管的間隙流至陽極表面越過陰極和電解質(zhì)與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流。與其他類型的電池相比，C 最主要的特點就是不需要考慮高溫密封，正因此管式 SOFC 比平板式性能使用壽命更長[7]。然而，單位面積功率密度（大約 0.2W/cm2）低于平板式 電池最大可達(dá)到 2W/cm2，電堆最少可達(dá)到 0.5W/cm2），電流路徑較長，歐姆制作成本高。

【參考文獻(xiàn)】：
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