東北大學成功即時觀測固體氧化物電解質的應力狀態

 

刊登日期:2025/6/7
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日本東北大學成功地即時觀察了固體氧化物電池(SOC)中電解質的應力狀態。研究團隊採用了非接觸、非破壞性的應力測定技術,確認在正常運作情況下,電解質會產生壓縮應力。另一方面,若因氣體洩漏等原因導致氫極暴露於氧化性氣氛中,則會產生拉伸應力。此項發現可望成為防止固體氧化物型燃料電池(SOFC)中「電解質破裂」的重要指標,今後東北大學亦將加速相關研究進展。

SOC是固體氧化物燃料電池(SOFC)以及透過電解產氫的固體氧化物型電解電池(SOEC)的總稱,其結構由氫極層、電解質層、反應防止層及空氣極層等多層組成,目前SOFC已達到實用化。然而,為了進一步推廣SOC的應用,提高可靠性為其關鍵,尤其是防止因電解質破裂造成的故障,被視為最重要的課題之一。

SOC電解質因層間熱膨脹係數的差異,在燒結後會產生壓縮應力。在運作過程中,當溫度升高至約700℃時,氫極會發生體積變化,此變化會影響電解質的應力行為,進而左右整體裝置的可靠性與壽命。對此課題,東北大學即利用非破壞性應力測量的X射線COSα法,對於以釔穩定氧化鋯(YSZ)製成的SOC電解質進行實測,發現應力變化會導致YSZ表面產生裂痕。

此項發現可望成為防止固體氧化物型燃料電池(SOFC)中「電解質破裂」的重要指標,今後東北大學亦將持續推動相關研究,期實現高性能、長壽命的SOC。


資料來源: https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2504/28/news041.html
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