一种固体氧化物燃料电池半电池测试夹具

1.本实用新型属于燃料电池相关技术领域，更具体地，涉及一种固体氧化物燃料电池半电池测试夹具。


背景技术：

2.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，是目前几种燃料电池中，理论能量密度最高的一种。被普遍认为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。
3.在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(h2)、甲烷(ch4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得o2得到电子变为o
2-，在化学势的作用下，o
2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。
4.在探索合适的sofc燃料电极(阳极)材料的过程中，由于h2等可燃气的安全性问题，无法在敞开式的环境中测试电极材料在该类气体气氛下的阻抗，不仅是可燃气，no
x
、so2等有毒气体也面临同样的问题。同时，在研究电极还原后性质变化的过程中，炉具的转移使得研究过程变得繁琐。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种固体氧化物燃料电池半电池测试夹具，解决可燃性气体测试电极材料以及测试过程中更换气体，炉具转移繁琐的问题。
6.为实现上述目的，按照本实用新型的，提供了一种固体氧化物燃料电池半电池测试夹具，该测试夹具包括试管、导管、金属丝和电极，其中，所述试管作为燃料电池电催化的反应场所，其上设置有密封塞，用于将该试管密封，所述导管穿过所述密封塞设置在所述试管内，用于夹持待测试的燃料电池，该导管中设置有多个通孔，其中一部分通孔作为向所述试管内通入燃料气的进气口和出气口，另外一部分作为所述金属丝进入所述试管的通道，该金属丝的一端从所述导管的顶端穿入，另一端从所述导管的底部穿出，从底部穿出的金属丝用于将所述电极绑定在所述导管上，所述电极包括阴极和阳极，待测试的燃料电池夹持在所述阴极和阳极之间进行电催化反应，并通过从所述导管顶部穿出的金属丝将反应过程中的电流变化传递给外界，以此实现燃料电池电催化反应的监测。
7.进一步优选地，所述金属丝采用铂丝，所述电极采用金属铂网。
8.进一步优选地，所述密封塞下方设置有石英棉，用于隔热保温。
9.进一步优选地，所述导管上缠绕有绑带，用于固定所述导管，避免反应中导管晃
动。
10.进一步优选地，待电解的燃料电池尺寸小于3厘米。
11.进一步优选地，所述导管采用陶瓷管。
12.进一步优选地，所述通孔中，相对设置的通孔作为所述金属丝进入所述试管的通道，避免金属丝之间间隔近引起短路。
13.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
14.1.本实用新型中将试管作为燃料电池电极反应的场所，该场所密封，适合可燃气体以及有毒气体的燃料电池的测试，同时通过在试管中设置导管，以此在试管中通过不同的气体，一种气体反应结束后，只需更换试管内的气体，既可实现在不同燃料气中的电催化反应，无需转换炉具，简单便捷，提高测试效率；
15.2.本实用新型的燃料电池中的试管为试管，导管为陶瓷管，金属丝为铂丝，电极为铂丝网，所选用的材料均为耐高温的材料，避免在电催化过程中材料发生变化对电催化反应产生影响；
16.3.本实用新型中的试管尺寸小，适用于尺寸小于3cm的燃料电池的电催化反应，并且本实用新型提供的测试夹具结构简单，适用范围广。
附图说明
17.图1是按照本实用新型的优选实施例所构建的固体氧化物燃料电池半电池测试夹具的结构示意图；
18.图2是按照本实用新型的优选实施例所构建的密封塞的俯视图；
19.图3是按照本实用新型的优选实施例所构建的导管结构示意图；
20.如图4是按照本实用新型的优选实施例所构建的半电池在氢气气氛下不同温度时产生的阻抗关系图。
21.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
22.1-试管，2-密封塞，3-导管，4-金属丝，5-电极，6-绑带，7-石英棉，8-密封带，9-待测试的燃料电池，10-通孔。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
24.如图1所示，一种固体氧化物燃料电池半电池测试夹具，包括单口试管1、密封塞2，密封塞上设有两个合适间距的开孔，导管3穿过开孔作为电路气路的传输路径，导管3内设有金属丝4，导管3中设置有多个通孔，其中一部分通孔作为进气口和出气口，另一部分通孔作为金属丝4进入试管1的通道。电极5通过金属丝4绑在导管3上，待测试的燃料电池9设置在电极之间。在本实施例中，试管1采用石英透明管，密封塞2采用橡胶塞，导管3采用陶瓷导管，金属丝4采用铂丝，电极5采用铂网，导管上的通孔10为4个，2个为金属丝的通道，另外2
个为进气口和出气口。
25.金属丝4采用错位缠绕来固定电极5，以防止因金属丝4之间接触而造成的短路。
26.密封塞2上开孔可选为开长条孔，使两个导管3间依靠橡胶的密封塞2隔开。
27.密封塞2与试管1间采用密封带8密封，密封性良好，便于拆卸。
28.导管3之间错位的纵向距离可以根据电极5面积调整。
29.两根导管3之间的间距可以根据选用的密封塞2外径调整。
30.导管3的长度可以根据试管1长度调整。
31.密封塞2下设有石英棉7，在石英棉下方采用绑带6适度缠绕两根导管，本实施例中，绑带采用铁丝。
32.下面结合具体的实施例进一步说明本实用新型。
33.以la
0.6
ca
0.4
fe
0.8
ni
0.2o3-ysz半电池为例，750℃～850℃的eis测试结果的nyquist图如图4所示，该图为阻抗的复平面图，图中横坐标是实轴，纵坐标是虚轴，从图中可以看出曲线与实轴的第一个交点为欧姆阻抗，后半段为极化阻抗，极化阻抗由两个圆弧组成。欧姆阻抗和极化阻抗都随温度的升高而下降。极化阻抗的第一段圆弧代表电池体系中的电荷转移，第二段圆弧代表气体在电极表面的吸附扩散反应。
34.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。