首个用于固体氧化物燃料电池的分布式传感技术

　　通过对SOFC进行大量实时、高精度的测温能力，可以更好地为SOFC建模工作提供信息，旨在设计更具弹性的燃料电池。为此，NETL的研究人员与匹兹堡大学合作，成功地将多个分布式光纤传感器嵌入SOFC多单元测试中，以实现此前无法实现的温度测量空间分辨率。这项研究最近刊登在了著名期刊《应用能源(Applied Energy)》上。

　　NETL的Mike Buric博士说：“与传统的热电偶测量技术相比，分布式光纤传感器有很多优势。例如，由于这些分布式光纤传感器可以获得整个长度的测量值，我们仅使用5个嵌入式光纤传感器就可以为每个电极生成至少48个单独的温度测量值。而要获得同样数量的测量值，需要48个单独的热电偶，这是不可行的。”

　　光纤传感器经过加固，可在高温环境中使用，并通过增材制造嵌入到25平方厘米的SOFC电流集电极板中，提供了4毫米空间分辨率的温度测量，这意味着可以沿光纤每4毫米测量一次温度。此外，当添加不同数量和组成的氢燃料时，该传感器能够检测到低于5摄氏度的温度梯度。

　　“除了高空间分辨率，我们获得的灵敏度也很有希望得到改善，”Buric说。“多物理SOFC模型模拟结果与实验结果一致。对更大的、与工业相关的平面SOFC的模拟和实验表明，它们可以经历50-100摄氏度的温差，因此我们的传感器对于大型SOFC堆来说足够敏感。”

　　了解这些温度梯度在哪里以及为什么会发生，对于抵抗由热应力和其他问题引起的退化至关重要。分布式光纤传感器利用高空间分辨率数据与可靠的计算模型相结合，可用于重新设计和优化燃料以及空气通道的结构参数，包括几何形状、通道深度、宽度和组件层厚度。

　　“据我们所知，这项工作代表了第一个可行的实时系统，用于绘制已达到亚厘米级分辨率的运行中SOFC内部温度分布图，”NETL技术经理Sydni Credle博士说。该研究隶属于“研究传感器和控制计划”，该计划资助了光纤传感器及其相关分布式测量技术的开发。

　　这次演示是在NETL位于西弗吉尼亚州摩根敦的燃料电池测试设施进行的，并由固体氧化物燃料电池项目提供资金支持。美国能源部的国家能源技术实验室致力于开发和商业化先进技术，在提供清洁能源的同时保护环境。NETL的工作支持能源部的使命，即通过革命性的技术解决方案应对能源和环境方面的挑战。

　　（新闻素材来自：NREL 全球氢能网、新能源网综合）