2.3 测试结果与分析
2.3.1 FCTESQA条件下的电池极化曲线
两个电池的Ⅰ—V曲线（极化曲线）每250h测试记录一次。图2-4记录了纽扣电池BC1和BC2在750℃工作温度下和FCTESQA条件下的放电曲线。从图中可以看出，两个电池都有很高的OCV的值，都超过了1V，且OcV都基本不随时间变化。这说明两个纽扣电池都工作正常，电解质也很致密，没有漏气现象的发生。电池的Ⅰ—V曲线的斜率可以反映电池内阻的大小。随着测试时间的延长，两个电池的Ⅰ—V曲线都逐渐下移，说明两个电池都出现了一定的老化衰减状况。但从图中又可以看出两者的衰减状况并不完全一致。电池BC2的Ⅰ—V曲线几乎每250h以相同的间隔下降，这说明它的衰减速率很稳定。但是电池BC1在开始的250h内性能下降明显，250h之后基本没有明显的衰减。
图2-4 FCTESQA条件下纽扣电池在750℃测试的Ⅰ—V曲线图
（a）FCTESQA条件下BC1的Ⅰ—V曲线；（b）FCTESQA条件下BC2的Ⅰ—V曲线
图2-5详细给出了这两个电池每隔250h的Ⅰ—V曲线的比较，这个更好地印证了上述的观点。这两个纽扣电池的功率密度的峰值都在670mW/cm2左右（电压小于600mV的截止电压的条件下）。在t=0h的时候，电池BC1比BC2有较好的初始性能，他们的面电阻率（ASR，area specific resistance）分别为0.322Ωcm2和0.340Ωcm2。在最初的250h内，电池BC1极化放电性能下降更快，在250h时其放电曲线已处于BC2之下。但在250h之后，电池BC1的极化衰减变慢。在750h之后，它的Ⅰ—V曲线又重新恢复到BC2的上面。在t=1000h的时候，他们的面电阻率分别为0.362Ωcm2和0.378 ΩCm2。两个电池内阻的差值较开始时差别变化不大，但他们在中间时间内阻变化却不尽相同。
图2-5右下角的最后一张图显示了两个电池电阻随着时间的变化，电池BC1的内阻值一直小于BC2，且在250h之后，它的内阻增加速率也远小于BC2。所有这些数据都相互验证说明，在1000h的测试中，BC1有着相对更好的稳定性，可靠性也更优越。两个电池的电效率以及原料利用率也很容易根据我们之前给的公式计算出来。我们以总的功率密度为横坐标，电池发电效率和燃料利用率为纵坐标，分别做出了在t=0h和t=1000h对两个电池性能作图，如图2-6所示。在到达截止电压600mV之前，两个电池几乎都可以在0h得到47%的燃料利用率，在1000h得到43%的燃料利用率。但是，电池BC1的直流电效率稍高一点，这也导致它有更大的峰值输出功率。
2.3.2 SP条件下的电池极化和EIS曲线
图2-5 FCTESQA条件下，纽扣电池的Ⅰ一V曲线和ASR值从0h到1000h比较
图2-6 电池BC1和BC2效率和燃料利用率在t=0h和t=1000h的比较
大部分时间，两个电池都是工作在FCTESQA条件下。但是在0 h、1000 h和2000 h的时候，电池运行条件会转变到SP条件下测试Ⅰ—V曲线。测试温度也有750℃和800℃两个值。与FCTESQA条件相比较，SP条件下的氢气和空气流量增加到了近4倍，在如此过量气体条件下，两个测试装置的密封状况对他们电池性能的测试基本不影响，这也使得两个电池的比较更具有可信度。图2-7展示了两个电池t=0h时在SP条件下测得的极化曲线。这两个电池在800℃时的极化曲线基本没有区别，但是在750℃时，却有很大的不同。YSZ电解质的电阻会随着温度的升高而下降，这也可以解释，800℃时电池的性能会有极大的提升。而在750℃条件下，电池BC1有着更出色的性能，说明在相对较差的工作环境时，电池BC1有着更好的表现。两个电池在800℃时的功率密度峰值超过1100mW/cm2。在750℃时，功率密度峰值分别达到了950mW/cm2和850mW/cm2，都表明这两个电池在排除了密封状况下性能的优越。
图2-7 SP条件下电池BC1和BC2极化曲线在t=0h的比较
不过，电池BC1在工作1000h后由于放电导线的问题被迫停止测试。在SP条件下，我们只有它在t=0h的放电曲线的数据。图2-8给出了电池BC2在t=0h和t=1000h的极化放电数据。在750℃和800℃下，电池BC2在SP条件下的性能在1000h内都只下降了一点点。电解质电阻是电池内阻的主要部分，因此在800℃下电解质电阻的减小对电池性能有很大的改观。
图2-8 SP条件下电池BC2在t=0h和t=1000h下的极化曲线
图2-9是电池BC2在运行1000h下SP条件下的EIS测试结果。由于实验室EIS测试时许多方法错误，导致很多数据的缺失。因此该图只呈现电池BC2的正确的测试结果。图2-9电池BC2的初始ASR在800℃下是0.18Ωcm2，在750℃下是0.27 ΩCm2。EIS测试是在OCV条件下和放电电流是1A的条件下测试的。电池的总面电阻率在开路时远远大于放电电流为1A时，因为在开路状态时，电极的活化损失会增加ASR的测量值。
图2-9 SP条件下电池BC2t=1000h时的EIS曲线
2.3.3 长时间放电测试
图2-10 750℃下两电池恒电流1A（0.5A/cm2）放电曲线
除了每隔250h测试一次Ⅰ—V曲线，两个电池一直保持在1A（0.5A/cm2）的条件下放电。除了电池BC2在1000～1250h之间进行了SP条件下的放电测试，两个电池大都处于FCTESQA条件下进行放电测试。图2-10显示了两个电池电压随时间的变化，由于电流是恒定的，所以图2-10也显示了两个电池输出功率随时间的变化。图中线段之间的一些缺口是由于测量软件的通信故障导致的一些测试数据缺失，但这完全不影响两电池的衰减性能比较。电池BC2（扩散阻隔层GDC-SOFCpower）在2000h的测试时间内，电压从800mV降到了 750mV。这相当于在FCTESQA条件下每1000h下降3.49%。电池BC2在SP条件下基本没有衰减，性能很稳定。电池BC1（扩散阻隔层GDC type A）只测试了1000h。与BC2相比，它在开始的250h内衰减很快，在之后的750h内仅仅从784mV降到了780mV。由于开始一段时间是电池的待稳定时间，所以250h之后的数据更具有说服力。总之，从可靠性上比较，电池BC1有更好的性能。