CN102544565A - 三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组 - Google Patents

三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，属于电化学发电装置领域，包括：三个单电池和连接体，连接体内嵌于每个单电池中，将相邻两个单电池的阴阳极进行连接，以串联的方式构成稳定的三环组合结构，每个单电池包括：多孔燃料极层、多孔空气极层、多孔支撑管和电解质层，多孔燃料极层一侧表面固定电解质层，电解质层的另一侧表面涂覆多孔空气极层，多孔支撑管置于电池最内侧，气体沿着连接体作环式流动。通过上述方式，本发明能够提高单位体积内电池组的发电效率和空间利用率，进而提高电池组的输出电压和输出功率，此外还增强了电池组的整体稳定性，具有热量损失较小的优点。

Description

三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组
技术领域
    本发明涉及电化学发电装置领域，特别是涉及一种三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组。
背景技术
固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种可以直接把燃料的化学能转换为电能的发电装置，具有高效、清洁和燃料来源广泛等优点，因此在能源和环境问题的日益突出的今天越来越受到各国重视。SOFC的基本部件包括：阴极、阳极、固体电解质、连接材料和密封材料等，所使用的燃料主要为氢气、烃类和醇类等。单个SOFC在工作时所能达到的最高电压约为1V，实际应用价值有限。因此必须把多个单电池串联构成电池组或电池堆，用来获得较高的输出电压和输出功率以达到实际应用价值。
目前，一般使用多个单电池依次堆迭、串联形成电池组。这种设计可以得到较高的开路电压和输出功率。但是存在并排堆叠电池组的单位体积内空间利用率不高、稳定性不高、热量损失较大的缺点；而且该结构中的流场较复杂，反应气体不能均匀的到达各个单电池的阴极和阳极，导致电池性能受到影响，进而降低电池组的输出电压和输出功率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是现有电池组单位体积内空间利用率不高、稳定性差、热量损失较大的缺点，提供一种三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，能够提高单位体积内电池组的发电效率，进而提高电池组的输出电压和输出功率，此外还增强了电池组的整体稳定性，具有热量损失较小的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，包括：三个单电池和连接体，所述连接体内嵌于每个单电池中，将相邻两个单电池的阴阳极进行连接，以串联或并联的方式构成稳定的三环组合结构，所述每个单电池包括：多孔燃料极层、多孔空气极层、多孔支撑管和电解质层，所述多孔燃料极层一侧表面固定电解质层，所述电解质层的另一侧表面涂覆多孔空气极层，所述多孔支撑管置于电池最内侧，气体沿着连接体作环式流动。
在本发明一个较佳实施例中，所述单电池采用阳极支撑型、电解质支撑型或阴极支撑型。
在本发明一个较佳实施例中，所述连接体的截面形状为V型、U型、梯形或倒三角形 。
在本发明一个较佳实施例中，所述连接体材料为耐高温氧化还原的金属材料、导电合金或氧化物导电陶瓷材料。
本发明的有益效果是：本发明采用三个单体电池组合，构成中心对称的结构，具有：（1）结构对称性好、流场均匀、电池组性能稳定的优点；（2）电池组单位体积内的空间利用率较高，易获得较高的输出电压和输出功率；（3）电池组结构稳定、抗震性能较好，且电池组的整体热量损失减小。
附图说明
图1是本发明三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组一较佳实施例的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1、单电池，2、连接体，11、多孔燃料极层，12、电解质层，13、多孔空气极层，14、多孔支撑管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：三个单电池1和连接体2，连接体2内嵌于每个单电池1中，将相邻两个单电池1的阴阳极进行连接，以串联或并联的方式构成稳定的三环组合结构，每个单电池1包括：多孔燃料极层11、多孔空气极层13、多孔支撑管14和电解质层12，多孔燃料极层11一侧表面固定电解质层12，电解质层12的另一侧表面涂覆多孔空气极层13，多孔支撑管14置于电池最内侧，气体沿着连接体2作环式流动。
进一步，每个单电池1采用阳极支撑型、电解质支撑型或阴极支撑型，每个单电池1的横截面形状为圆形，为管式固体氧化物燃料电池，能够在高温下进行工作。
进一步，连接体2的截面形状为V型、U型、梯形或倒三角形。
进一步，连接体2材料为耐高温氧化还原的金属材料、导电合金或氧化物导电陶瓷材料。
区别于现有技术，本发明采用三个单体电池组合，采用连接体将相邻两个单电池的阴阳极进行连接，构成中心对称的结构，使得单体电池间的气体沿着连接体作环式流动，具有结构对称性好、流场均匀、电池组性能稳定的优点，而且电池组单位体积内的空间利用率较高，易获得较高的输出电压和输出功率，除此之外，电池组的结构稳定、抗震性能较好，且电池组的整体热量损失减小。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，其特征在于，包括：三个单电池和连接体，所述连接体内嵌于每个单电池中，将相邻两个单电池的阴阳极进行连接，以串联的方式构成稳定的三环组合结构，所述每个单电池包括：多孔燃料极层、多孔空气极层、多孔支撑管和电解质层，所述多孔燃料极层一侧表面固定电解质层，所述电解质层的另一侧表面涂覆多孔空气极层，所述多孔支撑管置于电池最内侧，气体沿着连接体作环式流动。
2.根据权利要求1所述的三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述单电池采用阳极支撑型、电解质支撑型或阴极支撑型。
3.根据权利要求1所述的三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述连接体的截面形状为V型、U型、梯形或倒三角形。
4.根据权利要求1所述的三环组合结构的管式固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述连接体材料为耐高温氧化还原的金属材料、导电合金或氧化物导电陶瓷材料。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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