绝热条件下固体氧化物燃料电池的瞬态电化学特性

王朝阳，刘明，赵永亮，种道彤，严俊杰

（西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安 710049）

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2020年第75届联合国大会上，我国向世界郑重承诺，力争在2030 年前实现碳达峰，努力争取在2060 年前实现碳中和［1］。同年12 月，在气候雄心峰会上，我国宣布为实现“双碳”目标采取了一系列新举措［2］。随后，国务院发布了《新时代的中国能源发展》白皮书，明确指出我国未来将构建“多元清洁的能源供应体系”［3］。为此，我国将持续增加风能、太阳能等可再生能源的装机规模［4］，而风能、太阳能等可再生能源发电具有间歇性、周期性等特点，难以依靠自身保证持续稳定的电力供应。为提升可再生能源的利用效率和技术水平，可在能源系统内耦合储能设备，增强系统运行的灵活性［5］。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种既可运行于发电模式，又可运行于电解模式的能量转换装置［6-7］。SOFC 在发电模式下能将H2，CH4等碳氢燃料的化学能通过电化学反应转化为电能，在分布式能源发电、小型发电设备及移动电源等领域具有广阔的应用前景［8］。SOFC 的逆过程为电解过程（SOEC），可将H2O，CO2等电解为H2，CO 等，将电能转化为化学能［9-10］，进而实现电能存储，或将电网无法消纳的可再生能源电力转换为H2，CO 应用于工业界，提高可再生能源的利用规模和效率［11］。

SOFC 在化学能与电能的转换过程中，电化学过程伴随着热量的吸收与释放，进而影响其内部温度变化，运行温度反过来又会影响化学反应中各项电化学参数的变化。蒋先锋［12］介绍了SOFC 中的热力学和电化学原理，随后根据电池的伏安特性曲线对不同电流密度下的活化极化、欧姆极化和浓差极化进行了研究。……