瑞士,Fiaxel,Cell-Connex™,低接觸電阻和最佳氣體擴(kuò)散,為了提高電池組性能
Cell-Connex™
為了提高電池組性能
低接觸電阻和最佳氣體擴(kuò)散:
Cell-Connex由Crofer 22H制成。橢圓形犁溝已開槽，便于泥漿填充
Cell-Connex通過雙面化學(xué)銑削工藝制造，隨后激光切割互連形狀。
這種工藝允許非常精細(xì)的微結(jié)構(gòu)，其中d/h的比率約為2，其中d是銷的直徑，h是通道的高度，這是沖壓或機(jī)械銑削等其他常用技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的。
因此，任何想象都可以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，因此，任何一張白紙上的滑稽草圖很快就變成了產(chǎn)品。
因此，Cell-Connex也是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的快速堆疊原型制作的理想選擇。
由于化學(xué)研磨過程中固有的精細(xì)微結(jié)構(gòu)，銷密度和通道寬度之間的最佳平衡將導(dǎo)致最小的氣體壓降，以及“幾乎理想的”電流收集，尤其是在側(cè)面。
流程:
化學(xué)研磨后22小時(shí)收割。列寬:1毫米；柱中心距:1.5mm；開槽深度:0.5毫米
為了獲得微結(jié)構(gòu)，首先用光刻薄聚合物層覆蓋鋼板，并通過掩模照射，這是所需圖案的負(fù)像設(shè)計(jì)。
未被照射的部分溶解在溶劑中。然后將鋼板放入一臺機(jī)器中，機(jī)器上的噴嘴將腐蝕性液體噴射到鋼板上。因此，具有不同圖案設(shè)計(jì)的兩側(cè)可以同時(shí)開槽。
A3金屬板(其上已經(jīng)印刷了許多互連)被一個(gè)接一個(gè)地自動填充到機(jī)器中。
這種應(yīng)用的典型開槽深度約為500微米，公差為20微米(槽的底部)。表面具有與標(biāo)稱鋼板相同的平整度和粗糙度。
旁邊圖片中圖案的尺寸為:柱寬:1mm；柱中心距:1.5毫米；柱間通道寬度:0.5毫米；開槽深度:0.5毫米。使用Cell-Connex可以輕松獲得這些尺寸一半。
材料:
制造Cell-Connex的標(biāo)準(zhǔn)板材是Crofer 22H。任何不銹鋼和鉻基合金(來自Plansee的CFY)都可以用于具有合適的化學(xué)銑削參數(shù)的開槽。
保護(hù)涂層和接觸電阻:
Cell-Connex的接觸電阻測量時(shí)間為100小時(shí)。40小時(shí)后，接觸電阻穩(wěn)定在10 mOhm*cm2以下。在燃料側(cè)，用軟輥噴涂或沉積一層5-20微米的富鎳薄層(見下圖)。
在空氣側(cè)，MnCo的保護(hù)層2O4或CuMn2O4以減少鉻的蒸發(fā)并改善電接觸。通常使用酒精漿料噴涂5-20微米的層，然后在適中的溫度(< 1000℃)下燒結(jié)，以確保在互連上的粘附。
左圖顯示了涂有CuMn薄保護(hù)層的互連的歐姆電阻2O4。40小時(shí)后，接觸電阻降低并穩(wěn)定在10 mOhm*cm2以下。該值非常低，僅代表整個(gè)電池組電阻的百分之幾。因此，它可以被認(rèn)為是一種“理想的”電流收集裝置。
Cell-Connex的密封:
Cell-Connex專為50X50毫米的電池設(shè)計(jì)。氧化鎳漿料(綠色)已沉積為保護(hù)層。密封件是一種蛭石云母，足夠柔軟，易于手工層壓，并與互連引腳高度保持水平。Cell-Connex可用于所有類型的密封，例如玻璃。
Fiaxell提出了一種蛭石云母，足夠柔軟，易于手動層壓，并在互連引腳高度調(diào)平。
簡單的手動滾輪可用于此操作，可直接在Cell-Connex上處理。
由于這種軟云母在加熱過程中膨脹(約5-8 %)，因此確保了燃料和空氣室之間的密封性。
這種密封的優(yōu)點(diǎn)是可以在操作后拆卸電池堆，而沒有破壞電池的風(fēng)險(xiǎn)。因此，它非常適合與我們的短堆棧套件.
Cell-Connex專為50X50毫米的電池設(shè)計(jì)。氧化鎳漿料(綠色)已沉積為保護(hù)層。密封件是一種蛭石云母，足夠柔軟，易于手工層壓，并與互連引腳高度保持水平。
Cell-Connex:各種設(shè)計(jì)和流動傳播
針對50 X 50 mm和76 X 60 mm單元尺寸的不同圖案設(shè)計(jì)已在Fiaxell室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中開槽。
為了研究氣體的傳播，人們設(shè)計(jì)了各種各樣的花樣并刻上了溝槽。從左到右:a)50×50毫米帶導(dǎo)流板的單元的圖案設(shè)計(jì)，b)76×60毫米帶溝槽的單元，c)76×60毫米不帶溝槽的單元，d)50×50毫米帶溝槽的單元
為了評估流量傳播，F(xiàn)iaxell開發(fā)了一個(gè)“流量可視化套件”，如下圖所示?；ミB被擠壓在具有硅樹脂密封的PMMA透明厚板下面。
流動可視化工具包:由于墨水，氣體傳播可以觀察到空氣在入口處注入，并通過一個(gè)或幾個(gè)出口流出互連(見左圖)。當(dāng)PMMA板被擠壓在具有透明硅樹脂片的互連上時(shí)，空氣在互連微結(jié)構(gòu)圖案中流動。選擇不同的流速來模擬高溫下的氣體條件。
用蠕動泵注入黃色墨水，突然被藍(lán)色液體取代。
高速攝像機(jī)(每秒120幀，通常用于休閑(體育電影)拍攝顏色變化，因此，可以逐步觀察流動傳播，如下面的屏幕截圖和視頻所示。
這種方法是對計(jì)算機(jī)模擬氣體流動的補(bǔ)充。為了更好地理解SOFC互連中的流量傳播，將對模擬和可視化兩種技術(shù)的結(jié)果進(jìn)行比較。
使用獲得的結(jié)果氣體可視化套件?下面介紹了三種不同的圖案設(shè)計(jì)。這些圖像是視頻的截屏，點(diǎn)擊每張圖片即可看到。
在上面三種不同的圖案設(shè)計(jì)中，氣體是如何擴(kuò)散的:
在50×50mm單元(a)的圖案設(shè)計(jì)中，偏轉(zhuǎn)器迫使流體在互連的“角落”中擴(kuò)散，而不是直接流向出口，因此，整個(gè)表面被氣體覆蓋。與沒有溝槽(c)的圖案設(shè)計(jì)相反，在溝槽(b)的情況下，氣體傳播同時(shí)從整個(gè)右邊緣開始，在沒有溝槽(c)的情況下，流體以類似“矩形”的形狀擴(kuò)散，直到覆蓋整個(gè)互連表面區(qū)域。
用于單電池測試的Cell-Connex:
Crofer 22H Cell-Connex用作單電池測試的終端。由于兩個(gè)焊接的Inconel 600管，氣體被輸送和排出。對于直接碳燃料進(jìn)料，插入氧化鋁管。
Cell-Connex通常用于裝配電池組(或短電池組),但也可用于單細(xì)胞測試，例如開放式法蘭測試裝置?.
其中一個(gè)被認(rèn)可的應(yīng)用是分開空氣和燃料側(cè)的電化學(xué)貢獻(xiàn)。
一邊使用Cell-Connex，另一邊則選擇理想的電流收集條件。
一個(gè)典型的例子是在空氣側(cè)使用尖晶石涂層的Crofer 22H Cell-Connex，而在燃料側(cè)，全鎳擴(kuò)散器允許理想的電流收集，而陽極沒有任何電壓降。然后可以分別觀察和測量空氣側(cè)(互連上生長的氧化層)的電流收集電阻變化。
另一個(gè)例子是電解實(shí)驗(yàn)框架中燃料側(cè)的Crofer 22H的腐蝕。這一次，空氣側(cè)的理想電流收集將通過金色M網(wǎng)格.
瑞士,Fiaxel,Cell-Connex™,低接觸電阻和最佳氣體擴(kuò)散,為了提高電池組性能
http://ydzhly.com/fiaxell-sofc-soec/Cell-Connex™/
