2.2　测试设备与测试过程

固体氧化物燃料电池的纽扣电池的测试是ENEA燃料电池中心进行的，测试台是由SOFCpower公司提供的，如图2-2所示。测试台的上部是一个手动控温的管式炉，用来把电池从室温慢慢上升到工作温度。测试台由一台与之相连的电脑控制，所有的试验参数能够通过一个软件控制盒修改。这款软件也能同时控制外接电子负载和各个测量设备。并且能自动记录各个测量数据，如电压、电流、放电功率以及即时计算得出的电池内阻等数据。

图2-2　SOFCpower纽扣电池测试台

纽扣电池的测试夹具结构示意图如图2-3。一个氧化铝陶瓷管被用来作为电化学反应器，另外两根氧化铝陶瓷管用来把反应气体输送电池的有效活化反应区域。纽扣电池使用一个氧化铝陶瓷环安装并密封在两根氧化铝陶瓷管一端上。电池阳极连接在这个氧化铝陶瓷环上并且在边缘使用高温陶瓷胶进行密封。电池负载时通过线连接在电池集流材料上（阳极是镍网，阴极为金网）。

图2-3　纽扣电池测试夹具结构示意图

纽扣电池的工作温度是750℃。燃料为纯氢气，氧化剂是空气。在启动时，阳极通入氮气，阴极通入空气，流量分别为50ml/min和300ml/min。然后管式炉温度以60℃/h的升温速率逐渐上升到工作温度。在阳极还原过程结束后，进行电池的电化学性能以及可靠性测试。在整个测试结束后，炉温以60℃/h的降温速率逐渐降到室温并同时持续通入氢气保护阳极防止其被再次氧化。

进行电池性能测试的时候，电池阳极通入氢气，阴极通入压缩空气。测试时使用两种测试标准。实验时两种测试标准的各气体流量列在表2-3中。一种标准是FCTESQA（Fuel Cell Testing，Safety and Quality Assurance），这是一个欧洲通用标准。另外一种SP标准是SOFCpower公司内部标准。对这两个电池，每工作250 h测试极化曲线一次，测试时电流逐渐升高直到电池电压达到截止值（600mV）时为止。其余时间电池都在1 A（0.5 A/cm2）条件下进行恒流放电。在大多时间内，两个电池都是工作在FCTESQA条件下。仅仅当电池工作时间是0、1000h和2000h时，我们会把标准调至SP条件下进行电池Ⅰ-V曲线的测试。纽扣电池BC1工作了大概1000h后由于负载的金线从集流器上断开，测试被迫终止。纽扣电池BC2进行了长达2000h的测试。

表2-3　两种标准下电池工作时气体流量