CN103700801A - 一种固体氧化物燃料电池堆及其电池连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，所述电池连接件的两侧分别布置有第一支撑凸起部和第二支撑凸起部，相邻的两个所述第一支撑凸起部之间形成第一流道区，相邻的两个所述第二支撑凸起部之间形成第二流道区，所述第一支撑凸起部和所述第二流道区域对称布置于所述电池连接件两侧。由于第一支撑凸起部和第二流道区对称布置于电池连接件两侧，所以第二支撑凸起部和第一流道区对称布置于电池连接件两侧，有效地增大了电池连接件较薄位置处的厚度，有效地延长了电池连接件的使用寿命。本发明还公开了一种包括上述电池连接件的固体氧化物燃料电池堆。

Description

一种固体氧化物燃料电池堆及其电池连接件
技术领域
本发明涉及能源生产技术领域，特别涉及一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件。本发明还涉及一种包括上述电池连接件的固体氧化物燃料电池堆。
背景技术
燃料电池是一种将燃料具有的化学能转化为电能的发电装置。燃料电池种类繁多，其主要包括氢氧质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和金属空气电池等，其中固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
固体氧化物燃料电池在工作时，氧化气体流经电池阴极，其中氧化气体一般为空气，氧分子在催化剂作用下得到两个电子转变为氧离子，氧离子通过固体氧化物燃料电池的固态氧化物电解质传输至电池阳极，氧离子与流经电池阳极的燃料气体反应生成水、二氧化碳以及电子，然后电子通过外电路传输到电池阴极，完成整个反应历程和电路循环。
由于单片固体氧化物燃料电池功率仅为数十瓦，需要通过电池连接件将单片固体氧化物燃料电池串联起来形成固体氧化物燃料电池堆，从而得到较高的电压和功率输出。电池连接件作为电池堆主要元部件起到隔离不同固体氧化物燃料电池间氧化气体和燃料气体的作用，另外作为单片固体氧化物燃料电池的电连接体，将电化学反应产生的电流导引出来。
如图1至图2所示，传统的固体氧化物燃料电池堆包括多片固体氧化物燃料电池02和布置于相邻两个固体氧化物燃料电池02之间的电池连接件01，固体氧化物燃料电池02包括阴极层021、固体氧化物电解质层022和阳极层023，其中阴极层021和阳极层023分别布置于固体氧化物电解质层022两侧，电池连接件01的两侧分别布置有第一支撑凸起部011和第二支撑凸起部012，相邻的两个第一支撑凸起部011之间形成第一流道区013，相邻的两个第二支撑凸起之间形成第二流道区014，第一流道区013和第二流道区014供燃料和氧化气体流动，第一支撑凸起部011和第二支撑凸起部012对称布置于电池连接件01的两侧。由于第一支撑凸起部011和第二支撑凸起部012对称布置于电池连接件01的两侧，所以第一流道区013和第二流道区014也对称布置于电池连接件01的两侧，导致电池连接件01上第一凸起部和第二凸起部对应位置较厚，电池连接件01上第一流道区013和第二流道区014对应位置较薄，电池连接件01上整体厚度变化较大，并且电池连接件01在高温下工作，导致电池连接件01在使用过程中厚度较薄的位置容易开裂，出现电池连接件01局部脱落的现象，电池连接件01的使用寿命较低。
因此，如何延长电池连接件的使用寿命，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，该电池连接件的使用寿命得到延长。本发明的另一目的是提供一种包括上述电池连接件的固体氧化物燃料电池堆。
为实现上述目的，本发明提供一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，所述电池连接件的两侧分别布置有第一支撑凸起部和第二支撑凸起部，相邻的两个所述第一支撑凸起部之间形成第一流道区，相邻的两个所述第二支撑凸起部之间形成第二流道区，所述第一支撑凸起部和所述第二流道区对称布置于所述电池连接件两侧。
优选地，所述第一流道区开口向所述第一支撑凸起部顶端方向渐扩。
优选地，所述第二流道区开口向所述第二支撑凸起部顶端方向渐扩。
优选地，所述电池连接件各部位厚度相同。
优选地，所述第一流道区和所述第二流道区沿所述电池连接件厚度方向的截面为长方形。
优选地，所述第一支撑凸起部和所述第二支撑凸起部沿所述电池连接件厚度方向的截面为长方形。
优选地，所述第一流道区和所述第二流道区沿所述电池连接件厚度方向的截面为等腰梯形。
优选地，所述第一支撑凸起部和所述第二支撑凸起部沿所述电池连接件厚度方向的截面为等腰梯形。
优选地，所述电池连接件为铬铁合金连接件。
一种固体氧化物燃料电池堆，包括至少两片固体氧化物燃料电池和布置于相邻两个所述固体氧化物燃料电池之间的电池连接件，所述电池连接件为上述任一项所述的电池连接件。
在上述技术方案中，本发明提供的固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，电池连接件的两侧分别布置有第一支撑凸起部和第二支撑凸起部，相邻的两个第一支撑凸起部之间形成第一流道区，相邻的两个第二支撑凸起部之间形成第二流道区，第一支撑凸起部和第二流道区对称布置于电池连接件两侧。电池连接件用于将相邻的两个固体氧化物燃料电池隔开。
通过上述描述可知，在本发明提供的固体氧化物燃料电池堆的电池连接件中，由于第一支撑凸起部和第二流道区对称布置于电池连接件两侧，所以第二支撑凸起部和第一流道区对称布置于电池连接件两侧，相对于上述背景技术中，电池连接件上第一流道区和第二流道区对应位置较薄的情况，有效地增大了电池连接件较薄位置处的厚度，有效地延长了电池连接件的使用寿命。
附图说明
图1为传统的固体氧化物燃料电池堆的结构示意图；
图2为传统的电池连接件的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的第一种电池连接件的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的第二种电池连接件的结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的第三种电池连接件的结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的三孔电池连接件的结构示意图；
图7为图6所示三孔电池连接件沿A-A方向的结构示意图；
图8为本发明实施例所提供的二孔电池连接件的主视图；
图9为图8所示二孔电池连接件的背视图；
图10为本发明实施例所提供的四孔电池连接件的结构示意图；
图11为本发明实施例所提供的固体氧化物燃料电池堆的结构示意图。
其中图1-11中：01-电池连接件、011-第一支撑凸起部、012-第二支撑凸起部、013-第一流道区、014-第二流道区、02-固体氧化物燃料电池、021-阴极层、022-固体氧化物电解质层、023-阳极层；
1-电池连接件、11-第一支撑凸起部、12-第二支撑凸起部、13-第一流道区、14-第二流道区、15-空气进口、16-空气出口、17-燃料进口、18-燃料出口、19-过渡连接部、2-固体氧化物燃料电池、21-阴极层、22-固体氧化物电解质层、23-阳极层。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，该电池连接件的使用寿命得到延长。本发明的另一核心是提供一种包括上述电池连接件的固体氧化物燃料电池堆。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3至图11，在一种具体实施方式中，本发明提供的固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，电池连接件1上开设有空气进口15、空气出口16、燃料进口17和燃料出口18，电池连接件1具体可以为二孔电池连接件、三孔电池连接件或四孔电池连接件等，电池连接件1的两侧分别布置有第一支撑凸起部11和第二支撑凸起部12，相邻的两个第一支撑凸起部11之间形成第一流道区13，相邻的两个第二支撑凸起部12之间形成第二流道区14，第一支撑凸起部11和第二流道区14对称布置于电池连接件1两侧，即第二支撑凸起部12和第一流道区14也对称布置于电池连接件1两侧，其中电池连接件1上第一支撑凸起部11和第二流道区14也可以部分不对称。
第一流道区13和第二流道区13沿电池连接件1厚度方向的截面可以为长方形，或者第一流道区13和第二流道区14表面为折线型，当然第一流道区13和第二流道区14的表面也可以为弧形，便于工作人员加工电池连接件1，第一支撑凸起部11和第二支撑凸起部12沿电池连接件1厚度方向的截面为长方形，从而使得电池连接件1各部位厚度趋于相同。当然，第一流道区13和第二流道区14还可以沿电池连接件1厚度方向的截面为等腰梯形，为了使得电池连接件1各部位厚度趋于相同，第一支撑凸起部11和第二支撑凸起部12沿电池连接件1厚度方向的截面也为等腰梯形。为了便于工作人员加工电池连接件1，第一支撑凸起部11和第二支撑凸起部12的形状相同，第一流道区13和第二流道区14的形状相同。
如图2和图3所示，为了提高第一支撑凸起部11和第二支撑凸起部12的过渡区的强度，本发明优选，第一支撑凸起部11的顶端和第二支撑凸起部12的顶端之间设有过渡连接部19，通过设置过渡连接部19能够使第一流道区13和第二流道区14形成多种形状，并且使得第一支撑凸起部11的顶端至第二支撑凸起部12的顶端过渡较为平缓，便于电池连接件1成型。为了便于工作人员加工电池连接件1，过渡连接部19上设有过渡平台，当第一支撑凸起部11的顶端、第二支撑凸起部12的顶端、第一流道区13槽底和第二流道区14槽底均为平面时，本发明优选，过渡平台的平面、第一支撑凸起部11的顶端、第二支撑凸起部12的顶端、第一流道区13槽底和第二流道区14槽底平行。电池连接件1可以由金属材质制成。
为保证良好的导电性、热稳定性及与固体氧化物燃料电池2热膨胀系数匹配，本发明优选，电池连接件1为铬铁合金连接件，具体的，铬的含量超过80%为佳。电池连接件1中的第一流道区13和第二流道区14整体可以为点状布置，也可以为条状布置。
电池连接件1将相邻的两个固体氧化物燃料电池2隔开。燃料与空气通过进气孔被分配到每一层固体氧化物燃料电池2的阳极与阴极，并参与电化学反应。与固体氧化物燃料电池2的阴极层21接触的电池连接件1通过第一支撑凸起部11与固体氧化物燃料电池2的阴极层21相连并导电，第二支撑凸起部12与固体氧化物燃料电池2的阳极层23相连并导电。第一流道区13供空气流通并与阴极层21发生电化学反应，第二流道区14供燃料流通并与阳极层23发生电化学反应。当第一支撑凸起部11和阳极层23相连时，第二支撑凸起部12和阴极层21相连。
通过上述描述可知，在本发明提供的固体氧化物燃料电池堆的电池连接件1中，由于第一支撑凸起部11和第二流道区14域对称布置于电池连接件1两侧，所以第二支撑凸起部12和第一流道区13对称布置于电池连接件1两侧，相对于上述背景技术中，电池连接件1上第一流道区13和第二流道区14对应位置较薄的情况，有效地增大了电池连接件1较薄位置处的厚度，电池连接件1便于成型，有效地延长了电池连接件1的使用寿命。
当然，为了便于电池连接件1成型，第一流道区13可以向开口方向渐扩，即第一流道区13可以整体为锥形。进一步，第二流道区14向开口方向渐扩，第二流道区14也可以整体为锥形。
为了避免电池连接件1在使用过程中厚度不均匀导致电池连接件1损坏的情况，本发明优选电池连接件1各部位厚度相同，进一步延长了电池连接件1的使用寿命。
本发明提供的一种固体氧化物燃料电池堆，包括至少两片固体氧化物燃料电池2和布置于相邻两个固体氧化物燃料电池2之间的电池连接件1，固体氧化物燃料电池2包括阴极层21、固体氧化物电解质层22和阳极层23，电池连接件1为上述任一种电池连接件1。如图11所示，为了延长固体氧化物燃料电池堆的使用寿命，本发明优选，相邻连个电池连接件1，其中一个电池连接件1上的第一支撑凸起部11和另一个电池连接件1上的第二支撑凸起部12对称布置于固体氧化物燃料电池2的两侧，有效地避免了固体氧化物燃料电池2承受单边侧压力或剪切力的情况，固体氧化物燃料电池2整体较为均匀。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池堆的电池连接件，所述电池连接件的两侧分别布置有第一支撑凸起部和第二支撑凸起部，相邻的两个所述第一支撑凸起部之间形成第一流道区，相邻的两个所述第二支撑凸起部之间形成第二流道区，其特征在于，所述第一支撑凸起部和所述第二流道区对称布置于所述电池连接件两侧。
2.根据权利要求1所述的电池连接件，其特征在于，所述第一流道区开口向所述第一支撑凸起部顶端方向渐扩。
3.根据权利要求2所述的电池连接件，其特征在于，所述第二流道区开口向所述第二支撑凸起部顶端方向渐扩。
4.根据权利要求3所述的电池连接件，其特征在于，所述电池连接件各部位厚度相同。
5.根据权利要求1所述的电池连接件，其特征在于，所述第一流道区和所述第二流道区沿所述电池连接件厚度方向的截面为长方形。
6.根据权利要求5所述的电池连接件，其特征在于，所述第一支撑凸起部和所述第二支撑凸起部沿所述电池连接件厚度方向的截面为长方形。
7.根据权利要求1所述的电池连接件，其特征在于，所述第一流道区和所述第二流道区沿所述电池连接件厚度方向的截面为等腰梯形。
8.根据权利要求7所述的电池连接件，其特征在于，所述第一支撑凸起部和所述第二支撑凸起部沿所述电池连接件厚度方向的截面为等腰梯形。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的电池连接件，其特征在于，所述电池连接件为铬铁合金连接件。
10.一种固体氧化物燃料电池堆，包括至少两片固体氧化物燃料电池和布置于相邻两个所述固体氧化物燃料电池之间的电池连接件，其特征在于，所述电池连接件为权利要求1-9中任一项所述的电池连接件。
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