[发明专利]固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统及方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统，其特征在于，包括：

两侧带有石英观测窗的密封高温反应炉，用于实现控制0~1200摄氏度高温反应环境，所述密封高温反应炉内部设置待测SOFC单电池；

所述SOFC单电池的一端通过第一阳极夹具与阳极气体输入管道的输出端连接，阳极气体输入管道的输入端延伸至密封高温反应炉外部与阳极气体发生设备连接；

SOFC单电池的另一端通过第二阳极夹具与阳极气体输出管道的输入端连接，阳极气体输出管道的输出端伸出密封高温反应炉外部与阳极气体收集设备连接；

红外热像仪镜头，用于通过石英观测窗口测量SOFC单电池表面的温度分布，得到电堆单元的温度分布情况；

激光发生器，用于向SOFC单电池的电极表面发射激光束；

多光学传感器CCD相机，用于捕获SOFC单电池的电极表面反射的阵列激光束；

光学信号接收工作站，接收所述多光学传感器CCD相机捕获的阵列激光束数据；

阴极气体输入管道，一端伸入所述密封高温反应炉内部，另一端伸出密封高温反应炉与阴极气体发生设备连接；

连接SOFC单电池的阴极导线、阳极导线以及电化学检测设备，用于实时测量SOFC的放电性能。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统，其特征在于，所述阴极气体输入管道上连接有气体保压控制装置。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统，其特征在于，所述阳极气体输入管道为金属管道，阳极气体输入管道伸出密封高温反应炉外部的管道上连接有阳极导线；

所述阴极气体输入管道为金属管道，所述SOFC单电池的阴极表面与阴极气体输入管道伸入密封高温反应炉外部的管道之间连接有两根耐高温导线，所述阴极气体输入管道伸出密封高温反应炉外部的管道上连接有阴极导线；

所述SOFC单电池的阴极表面设有阴极集流装置。

4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统，其特征在于，所述阴极集流装置为设置在所述SOFC单电池阴极表面的银网。

5.一种基于权利要求1~4中任一所述固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统的测量方法，其特征在于，

通过阴极导线和阳极导线连接电化学检测装置，实时测量SOFC单电池产生的电流密度和工作电压；

所述阳极气体输入管道通入SOFC电化学反应所需的阳极气体，并由阳极气体输出管道排出，其中，输入气体和输出气体通过电化学反应检测设备对气体流速，压强，组分比例进行监测；

所述阴极气体输入管道和气体保压控制装置相连，气体保压控制装置用于控制炉内填充的阴极气体压强、以及监测阴极气体的流速与入口温度；SOFC单电池的阴极表面直接与炉内填充的阴极气体接触，并在SOFC单电池的阴极表面添加一层银网作为阴极集流装置，

通过红外热像仪镜头对电堆单元的温度分布进行监测；

通过激光发生器和多光学传感器CCD相机直接得到SOFC单电池的阴极表面的位移，并由光学信号接收工作站对数据进行处理，得到SOFC单电池的阴极表面的应力；

通过上述的电化学反应系统和原位温度-应力测量系统可以得到电化学反应与电池内部温度和应力的关系，可用于对SOFC运行功率和工作寿命进行评估；

通过SOFC在升温还原过程中，对电池内部的残余应力进行测量，可用于筛选和评估SOFC单电池质量。

6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统的测量方法，其特征在于，

所述激光发生器产生的激光束照射到SOFC单电池的阴极表面，多光学传感器CCD相机捕获电极表面反射的阵列激光束，激光之间的距离变化给出样品的曲率变化，再运用Stoney方程，计算出SOFC单电池的阴极表面的应力。