Numerical Study of Solid Oxide Fuel Cell Contacting Mechanics
Numerical Study of Solid Oxide Fuel Cell Contacting Mechanics
复制标题
固体氧化物燃料电池接触力学的数值研究
DOI：
10.1002/fuce.201700128
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
2.8
通讯作者：
Chen Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Z
平面固体氧化物燃料电池（SOFC）或固体电解器（SOE）堆的组装涉及在施加的负载下电池和互连板的层压。在大多数设计中，互连器上的肋图案与空气侧上的多孔陶瓷集电器层接触。这些局部接触是电池上应力增加的区域，并且如果应力变得太大则可能导致损坏。本文模拟了阳极支撑电池对互连肋局部载荷的机械响应。模拟结果表明，在电解质中裂纹产生和扩展的临界应力（对于10 μm厚的电解质，约为300MPa）是在连接体位移达到20 μm（接触阴极后）时达到的，而在氧化状态下达到30 μm。差异是由于减少的支撑的较低刚度。电解质层中的残余压应力对电解质具有主要的保护作用。得出的结论是，几何完美接触不太可能发生断裂，但如果由于接触板或接触单元的制造差异而导致接触不均匀，则局部位移> 20 μm可能是危险的。仿真结果用于接触几何优化的实例中。
Assembly of a planar solid oxide fuel cell (SOFC) or solid electrolyzer (SOE) stack involves the lamination of cells and interconnect plates under an applied load. In most designs a pattern of ribs on the interconnector makes contact with a porous ceramic current collector layer on the air side. These localized contacts are regions of increased stress on the cells and can cause damage if the stresses become too large. In this paper the mechanical response of an anode‐supported cell to localized loads from interconnector ribs is simulated. The simulations show that the critical stress for initiating and propagating a crack in the electrolyte (∼300MPa for a 10 μm thick electrolyte) is reached when the interconnector displacement reaches 20 μm (after touching the cathode) with reduced support, or 30 μm when in an oxidized state. The difference is due to the lower stiffness of the reduced support. The residual compressive stress in the electrolyte layer has a major protective effect for the electrolyte. It is concluded that fracture is very unlikely for a geometrically perfect contact, but if the contact is non‐uniform due to manufacturing variability in the contact plate or cell, local displacements >∼20 μm can be dangerous. The simulations are used in an example of contacting geometry optimization.
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影响因子：
5.7
作者：
Zhangwei Chen;Xin Wang;N. Brandon;A. Atkinson
通讯作者：
Zhangwei Chen;Xin Wang;N. Brandon;A. Atkinson
DOI：
10.1016/j.jeurceramsoc.2015.12.049
发表时间：
2016-05-01
影响因子：
5.7
作者：
Chen, Zhangwei;Wang, Xin;Brandon, Nigel
通讯作者：
Brandon, Nigel
使用 Thermiculite 866 和 Thermiculite 866 LS 进行 SOFC 密封
DOI：
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Hoyes;M. Rautanen
通讯作者：
M. Rautanen
双层陶瓷结构的球形压痕：多孔基材上的致密层
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
作者：
Zhangwei Chen;Xin Wang;N. Brandon;A. Atkinson
通讯作者：
A. Atkinson