固体氧化物燃料电池的测温装置及系统

本技术涉及电池测试，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池的测温装置及系统。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池（sofc）是一种工作于600-1000℃高温下的全固态电化学发电装置，能够直接将氢气或碳氢燃料中的化学能转化为电能，其发电效率超60%、热电联产效率可达90%，同时具备排放极低、燃料适应性强等优势，应用前景广阔。

2、sofc依赖高温环境实现氧离子传导与电化学反应，电池内部温度场的均匀性与稳定性，直接影响电化学反应速率、电解质与电极材料的使用寿命、界面密封可靠性，是影响电池运行性能、长期稳定性与寿命的关键因素。因此，对电池内温度进行准确、实时的监测至关重要。

3、为强化气体传质、改善反应均匀性，当前 sofc 研究提出蛇形、交错流场、仿生流场等复杂流场结构，流道内部通道曲折狭窄、整体空间封闭，内部工况复杂，给温度测量带来极大工程挑战。

4、目前固体氧化物燃料电池的测温技术中，普遍采用传感器贴附于连接体或双极板外表面的测温方式，测量结果无法真实反映流道内部实际温度。尤其在复杂封闭的流道结构下，传感器布设困难，且易破坏电池密封结构、干扰气体流动状态，进而影响电池正常运行。

5、针对上述问题，已有方案尝试直接测量电极表面温度。例如，cn121298050a公开了一种平板式sofc电极表面温度测量装置，其阳极侧未设置传统机械加工的气体流道，而是采用泡沫镍作为阳极燃料的流动输送通道。微型温度传感器阵列埋入阳极流场板表面，与泡沫镍直接接触，并位于密封垫内侧，以直接获取电极表面温度。该方案在一定程度上实现了对电极表面温度的直接采集，但由于采用泡沫镍作为气体输送通道，其流场均匀性与传统机械加工流道存在差异，难以完全复刻实际电堆中的气体流动状态。

6、因此，如何在不改变原有气体流道结构、不破坏密封完整性的前提下，实现对复杂封闭流道内部温度的稳定、精准、无干扰实时监测，仍是制约sofc热场分析、结构优化与性能提升的技术难题。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的是提供一种固体氧化物燃料电池的测温装置及系统，以解决现有复杂流场传感器布设困难、且干扰气体流场，难以实现流道内部精准、稳定、实时测温的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：

3、本技术第一方面提供一种固体氧化物燃料电池的测温装置，该测温装置包括：堆叠设置的底座、下端板、上端板及上压板；

4、所述上端板与所述下端板之间用于容置待测电池体，所述上端板、所述待测电池体及所述下端板压紧于所述上压板和所述底座之间；

5、所述上端板和所述下端板相对的第一表面分别设置有气体流道，以分别连通所述待测电池体的阴极和阳极；

6、所述上端板或所述下端板上与所述第一表面相背的第二表面开设有多条测温通道，分别用于穿设并容纳测温元件；

7、其中，所述多条测温通道的布置范围与所述气体流道的布置范围对应。

8、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述气体流道的流道底面与所述测温通道的通道底面之间形成的结构隔层的厚度为0.1mm-2mm。

9、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，多条所述测温通道沿第一方向间隔设置，每条所述测温通道沿第二方向延伸；

10、所述测温通道在其延伸方向上的两端分别贯通所述第二表面的边缘；

11、其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，且分别平行于所述第二表面。

12、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，多条所述测温通道沿第一方向间隔设置，每条所述测温通道沿第二方向延伸；

13、所述测温通道的一端贯通所述第二表面的在所述第二方向上的一个边缘，另一端封闭于所述第二表面的内部；

14、其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，且分别平行于所述第二表面。

15、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述测温通道的封闭端延伸至靠近所述第二表面在所述第二方向上的另一个边缘处，且所述测温通道的封闭端与所述气体流道的气体入口侧位于同侧。

16、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述第二方向平行于气体在所述气体流道内流动方向。

17、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述测温元件包括光纤温度传感器或热电偶传感器。

18、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述测温通道在所述第二表面上呈阵列分布，且配置为沿垂直于所述第二表面的方向延伸的盲孔；

19、所述第二表面上还开设有与所述多条测温通道一一对应的多条引出通道，每条所述引出通道的一端与对应的所述测温通道连通，另一端延伸至所述第二表面的边缘处且形成引出口。

20、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述上端板的所述第二表面开设有多条所述测温通道；

21、所述测温通道在所述第二表面上呈阵列分布，且配置为沿垂直于所述第二表面的方向延伸的盲孔；

22、所述上压板上开设有与每条所述测温通道一一对应且连通的引出孔。

23、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述测温元件包括热电偶传感器。

24、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述待测电池体为固体氧化物电池单体。

25、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，所述待测电池体为固体氧化物电池堆体，所述固体氧化物电池堆体包括堆叠的若干固体氧化物电池单体及相邻所述固体氧化物电池单体之间的连接体，所述连接体的两侧面分别设置阴极流道和阳极流道，分别用于连接所述固体氧化物电池单体的阴极和阳极；

26、其中，所述上端板的所述气体流道与所述固体氧化物电池堆体中位于顶侧的所述固体氧化物电池单体的阴极相连，所述下端板的所述气体流道与所述固体氧化物电池堆体中位于底侧的所述固体氧化物电池单体的阳极相连。

27、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，还包括：

28、压力机构，所述压力机构的输出端与所述上压板接触，用于将所述上端板、所述待测电池体及所述下端板压紧于所述上压板和所述底座之间。

29、本技术第二方面提供一种固体氧化物燃料电池的测温系统，该测温系统包括：高温炉；

30、上述的测温装置，用于容置待测电池体，所述测温装置设置于所述高温炉内；

31、多个测温元件，分别通过所述高温炉插入所述测温装置的上端板或下端板对应的测温通道内，用于测量所述待测电池体内部温度。

32、相较于现有技术，本技术提供的固体氧化物燃料电池的测温装置及系统，通过在端板背离气体流道的一侧设置测温通道，能够为测温元件提供稳定的穿设和容纳空间，测温元件仅通过端板薄层结构与气体流道间隔，无需侵入流道内部，从而避免了复杂流场内传感器布设困难的问题，同时能够精准获取能够真实反映流道热状态的温度信号，有效提升温度测量的真实性与准确性。

33、在不改变原有气体流道结构、不破坏密封完整性、不干扰气体分布的前提下，通过使测温通道的布置范围与气体流道的布设范围精准对应，可实现流道全域温度采集，完整捕捉流道各区域温度分布特征，有效克服了复杂流场内传感器难以移动、通常仅能获得单点温度数据的局限性。上述特征为评估待测电池体内部温度分布、精准识别局部过热或过冷区域、优化流道设计及电池热管理方案等，提供可靠、全面的温度数据支撑。

34、测量装置作为独立的测试工装，与待测电池体之间为可分离的配合关系，测温通道及测温元件均设置于端板之上，无需对待测电池体本身进行改造，测试完成后待测电池体保持完好，可继续用于其他测试或实际运行。