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专利号: 2020113970815
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:

(1)构建三组分质子陶瓷型燃料电池复合电极的无规则三维结构;

(2)根据步骤(1)重构的无规则微观结构形貌的外表面几何尺寸,构建规则的矩阵网格,得到每个网格点的位置坐标;

(3)对照步骤(1)的三微结构形貌与步骤(2)的矩阵网格的格点坐标,确定每个格点的材料相属性;根据材料和界面的本征物理、电化学性质,重新定义每个物理坐标位置上格点的本征性质,得到具有不规则本征物理化学性质分布的规则网格矩阵;

(4)根据步骤(3)得到的具有不规则本征物理化学性质分布的规则网格矩阵进行性能分析。

2.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:步骤(1)中,三维结构的构建方法包括显微摄影、颗粒堆积或相场分析。

3.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:步骤(1)中,所述三维结构为立方体结构,三维结构的边长与颗粒半径的比值不小于20。

4.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:步骤(4)的性能分析包括:通过对网格矩阵格点和格点界面的统计分析、以及单物理输运控制方程的分析计算,得到质子陶瓷型三元复合电极有效电子、质子、氧离子电导率,多孔介质热导率,有效扩散系数,单位体积的电化学活化位置。

5.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:步骤(4)的性能分析包括:通过加载电化学和多物理场耦合输运方程,得到质子陶瓷型燃料电池无规则复合电极结构内部的反应情况及电极的工作性能。

6.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:质子陶瓷型燃料电池的电解质为具有质子导电能力的陶瓷材料;复合电极同时具有电子、质子、氧离子导电以及气体传输能力,复合电极由材料ni复合而成,i为

1、2或3;

步骤(3)中重新定义每个物理坐标位置上格点的本征性质的过程包括:当格点坐标(x,y,z)对应微结构形貌的物相ni,则其对应的格点性质定义为当格点坐标对应为气孔位置,则为

其中,φg表示格点孔隙率,σe、 分别表示网格点的电子、氧离子和质子电导率; 分别表示材料ni的本征电子、离子电导率。

7.根据权利要求1所述的针对质子陶瓷型燃料电池三元复合电极三维微结构的性能分析方法,其特征在于:三组分质子陶瓷型燃料电池复合电极的构成材料包括混合导电材料、质子导电材料、氧离子导电材料。