Okres życia jednostki SOFC produkującej moc musi wynosić co najmniej 10 lat, co odpowiada przedziałowi od 40 000 do 100 000 godzin pracy. By poziomy mocy podczas pracy SOFC pozostały w dopuszczalnych granicach, konieczne jest zredukowanie nieprzerwanej, stopniowej utraty wydajności, decydującej o długotrwałym zachowaniu stosu.
W ramach projektu
SOFC-LIFE (Solid oxide fuel cells – Integrating degradation effects into lifetime prediction models) naukowcy zidentyfikowali prawdopodobny główny czynnik degradacji SOFC. Z prac doświadczalnych wynika, że głównym czynnikiem wpływającym na gęstość mocy wyjściowej SOFC jest obszar styku powierzchni międzyfazowych między katodą ogniwa a złączem metalowym.
Aby dojść do takiego wniosku, zespół zdekonstruował stos SOFC do postaci elementów wyizolowanych i powierzchni międzyfazowych wystawionych na działanie typowych warunków pracy systemu SOFC. Następnie dokonał ewaluacji komponentów w regularnych odstępach czasu w ramach podejścia opartego na upływie czasu w kontekście zjawisk zachodzących po stronie anody i po stronie katody.
Badacze zwrócili uwagę na cztery kluczowe mechanizmy zdolne do zwiększania oporu elektrycznego stosu SOFC. Są to zmiany morfologiczne zachodzące w czasie w mikrostrukturze anody, korozja niklowanej stali nierdzewnej różnych metalowych części konstrukcyjnych, stabilność elektrokatalizy katody i procesy zachodzące na powierzchni międzyfazowej między katodą a złączem metalowym.
Zaobserwowano, że jedynie to ostatnie zjawisko miało znaczny wpływ na moc wyjściową SOFC. Naukowcy zwrócili uwagę, że rezystancja zestyku między katodą a złączem wyraźnie wzrasta z czasem.
Poza testami eksperymentalnymi naukowcy opracowali modele wysokopoziomowe zdolne do prognozowania zjawisk jednorazowej degradacji i ich połączonych skutków dla SOFC oraz pojedynczych jednostek powtarzalnych na rzecz dłuższej żywotności SOFC.
W ramach dotychczasowych badań praktycznie nie udało się z powodzeniem połączyć zjawisk degradacji w elementach odizolowanych i powierzchniach międzyfazowych z jednostkami wielkoskalowymi jak SOFC lub pojedyncze jednostki powtarzalne. Jednak zespół SOFC-LIFE w dużym stopniu przyczynił się do tego za sprawą znakomitej pracy eksperymentalnej i teoretycznej.
poleca:
