【摘 要】
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梯度阳极结构能够有效提高阳极支撑固体氧化物燃料电池（SOFC）的电性能，然而孔隙率的变化与阳极热机械性能与热应力分布密切相关，因此研究孔隙率对SOFC热应力和电性能的综合影响规律至关重要。基于COMSOL Multiphysics仿真平台建立了多物理场耦合作用下梯度孔隙阳极设计的SOFC热力学模型，考虑阳极材料力学性能与孔隙率的相关性，研究了具有梯度孔隙阳极结构的SOFC工作阶段电化学性能和热应力
【机 构】
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中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院
【基金项目】
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国家自然科学基金（51805543）；
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梯度阳极结构能够有效提高阳极支撑固体氧化物燃料电池（SOFC）的电性能，然而孔隙率的变化与阳极热机械性能与热应力分布密切相关，因此研究孔隙率对SOFC热应力和电性能的综合影响规律至关重要。基于COMSOL Multiphysics仿真平台建立了多物理场耦合作用下梯度孔隙阳极设计的SOFC热力学模型，考虑阳极材料力学性能与孔隙率的相关性，研究了具有梯度孔隙阳极结构的SOFC工作阶段电化学性能和热应力分布规律。结果表明：与通常孔隙率为0.4的均匀孔隙阳极设计SOFC相比，具有梯度孔隙阳极结构的SOFC在保持高电化学性能的同时显著改善了阳极电极-电解质-阴极电极结构的热机械匹配，其输出功率提升了3.5%，而电解质最大第1主应力下降了68.5%，极大减小了由热应力导致的失效概率。研究结果为优化SOFC阳极结构设计提供了理论与数据支持。
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