固态氧化物燃料电池评价系统用于评估SOFC单电池或电堆的电化学性能、稳定性及效率，明确关键影响因素（材料、温度、燃料组成等）。

气体供应与控制系统

1)        提供精确配比的燃料气（H₂、CH₄、合成气等）和氧化剂（空气或纯氧），并控制流量和湿度。

2)        气源：高纯度H₂、CH₄、CO、N₂、空气（带减压阀）。

3)        质量流量控制器（MFC）：精度±1% F.S.，流量范围0–500 sccm。

4)        气体混合器：实现多组分气体（如H₂/CO/N₂）的均匀混合。

5)        蒸汽发生器：通过液态水蒸发产生H₂O蒸汽，湿度范围5–50%。

6)        气体管路：316不锈钢管，耐高温、耐腐蚀。

7)        控制方式：通过PLC编程实现气体流量、湿度的自动调节。

加热与温度控制模块

1)        提供稳定的高温环境（600–1000°C），确保SOFC正常运行。

2)        反应炉：最高温度1100°C，控温精度±1°C，加热区长度≥300 mm。

3)        预热炉：用于反应前的气体加热，最高温度600°C，控温精度±1°C，加热区长度≥100 mm。

4)        热电偶：K型热电偶，实时监测电池温度。

5)        隔热材料：陶瓷纤维，减少热损失。

6)        控制方式：PID温控器匹配功率调节，支持多段升温程序。

燃料电池测试专用夹具模块

用户可根据需求选择其中一种或多种

1)        半电池SOFC电池夹具，有效直径φ12，面积1cm2，主要分析工作电极的性能；

2)        管式SOFC电池夹具，有效直径φ12，面积1cm2，可分别分析阴阳极催化剂的性能；

3)        板式全陶瓷制SOFC夹具，有效规格20*20mm方形，面积4cm2，全陶瓷制可避免金属内不良元素的影响，气体流道设计，实现高效的气固反应，集流体采用铂网，接触面积大，接触电阻极小；

4)        板式石英制SOFC夹具，有效规格20*20mm方形，面积4cm2，可以实现光电热体系下的催化剂评价。

电化学测试模块

电化学测试模块（选配，一般由用户提供或采购）

1)        功能：测量SOFC的电压、电流、功率密度及电化学阻抗谱（EIS）。

2)        电化学工作站：支持恒电位、恒电流、EIS模式，电压范围±10 V，电流范围±2 A。

3)        电流收集器：铂或镍网，确保低接触电阻。

4)        测试夹具：氧化铝陶瓷夹具，耐高温、绝缘性好。

I-V曲线：扫描电压（0.1–1.0 V），记录电流密度。

5)        EIS：频率范围0.1 Hz–1 MHz，分析欧姆阻抗、活化极化和浓差极化。

数据采集

1)        功能：实时采集、存储和分析实验数据。

2)        数据采集卡：多通道，支持电压、电流、温度同步采集。

3)        软件平台：IoT软件，用于数据可视化与分析。

4)        数据库：存储实验参数与结果，支持后续查询与处理。

5)        采用15英寸工业触控屏

GC分析模块

选配鑫视科GC，可选择SSC-GC60或SSC-GC70（EPC）

1)        配置在线自动阀，实现全自动进样；

2)        配置TCD、FID+转化炉、FID毛细，三个检测器；

3)        配置对应的色谱柱、空气发生器、氢气发生器。

安全与尾气处理模块

1)        功能：确保实验安全，处理尾气中的有害成分（如CO、H₂）。

2)        气体泄漏检测器（标配）：实时监测H₂、CO浓度，超标报警。

3)        尾气燃烧器（选配）：将未反应的H₂/CO转化为H₂O/CO₂。

4)        紧急停机系统（标配）：异常情况下自动切断气源和电源。

5)        通风系统（用户自备）：强制排风，保持实验环境安全。

系统优势

1)        高精度控制：气体流量、温度、湿度可精确调节，满足多种实验需求。

2)        多功能测试：支持I-V曲线、EIS、长期稳定性等多种测试模式。

3)        安全性高：配备气体泄漏检测、尾气燃烧和紧急停机系统。

4)        自动化程度高：通过软件实现数据采集、分析与存储，减少人为误差。

应用场景

1)        材料研究：评估新型电解质、电极材料的性能。

2)        工艺优化：优化电池制备工艺（如烧结温度、电极厚度）。

3)        系统集成：测试SOFC电堆在实际操作条件下的性能。

电池组装与密封

将单电池置于氧化铝测试夹具中，用玻璃陶瓷胶密封边缘。连接Pt或Ni网作为电流收集器，确保低接触电阻。

电池活化与预处理

阳极还原：通入5% H₂/Ar混合气，升温至800°C，保持2小时（NiO→Ni）。初始性能测试：在800°C、H₂流量50 sccm下，记录开路电压（OCV），验证电解质致密性（OCV应接近理论值1.1 V）。

极化曲线与功率密度

固定温度（700°C、800°C、850°C），以10 mV/s扫描电压（0.7–0.1 V），记录电流密度和功率密度。

比较不同燃料（纯H₂、H₂/CO=1:1、CH₄）下的性能差异。

电化学阻抗谱（EIS）

在OCV状态下，施加10 mV交流扰动（频率范围0.1 Hz–100 kHz），拟合欧姆电阻（RΩ）、活化极化电阻（Ract）及扩散阻抗（Rdiff）。

燃料利用率测试

固定电流密度（0.5 A/cm²），通过GC分析尾气中未反应的H₂/CO，计算燃料利用率（η_fuel = 1 – [未反应燃料]/[输入燃料]）。

长期稳定性测试

在0.7 V、800°C下连续运行100小时，每10小时记录一次电流密度和EIS，观察性能衰减。

操作温度

平衡效率与材料稳定性，梯度升温测试（600–900°C）

燃料组成

提高抗积碳能力，对比纯H₂、合成气、CH₄的性能差异，（H₂/CO=1:1）。

阳极孔隙率

增强气体扩散与反应活性，调整造孔剂（石墨）含量（10–30 wt%）。

电流密度

避免浓差极化主导，限制最大电流密度（<1.5 A/cm²）。