香港理工大学李梦颖，最新Nature子刊！

第一作者：Zhaojian Liang

通讯作者：李夢穎

通讯单位：香港理工大学

论文速览

全面了解固态氧化物电池(SOC)的瞬态特性对于推进SOC技术在可再生能源存储和转换方面的应用至关重要。然而，描述SOC瞬态和多个参数之间关系的通用公式仍然难以捉摸。

本论文通过全面的数值分析，发现了固态氧化物电池（SOCs）在快速电气变化下的热响应和气态响应时间分别具有两个特征时间（τ_h 和 τ_m）。气态响应时间大约为 1τ_m，而热响应时间大约为 2τ_h。这些特征时间代表了电池内整体的热和传质速率，并且揭示了它们与各种SOC设计和操作参数的数学关系。

通过与内部实验和现有文献数据的比较验证了 τ_h 和 τ_m，显示出在广泛的电化学电池范围内具有相同的数量级，展示了它们在表征多种电化学电池瞬态行为中的潜在用途。

此外，本文还提供了两个示例，展示了这些特征时间如何能够在不需要复杂数值模拟的情况下简化SOC设计和控制，从而为提高电化学电池的效率和耐久性提供了宝贵的见解和工具。

图文导读

图1：SOEC的一般工作原理和结构以及本研究采用的方法论。

图2：SOCs的瞬态响应

图3：使用所提出的特征时间指导SOC设计和控制的应用场景。

总结展望

本文提出的两个特征时间τ_h和τ_m为固态氧化物电池（SOCs）的瞬态热和传质提供了量化指标，有助于简化SOC的设计和控制过程。这些特征时间的发现不仅验证了SOCs在不同操作条件下的动态响应能力，还为类似结构和流动现象的电化学电池（如质子交换膜燃料电池/电解池和质子陶瓷燃料电池/电解池）的瞬态行为提供了理论基础。未来的工作可能会探索不同通道设计对SOCs瞬态性能的影响，并使用这些特征时间作为优化通道设计的基准。

文献信息

标题：Discovering two general characteristic times of transient responses in solid oxide cells

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48785-1