CN109755622B

CN109755622B - 一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆

Info

Publication number: CN109755622B
Application number: CN201711092326.1A
Authority: CN
Inventors: 官万兵; 蒋聪盈; 王成田; 郑家宏; 仲政
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: CN109755622A

Abstract

本发明提供了一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，包括电池结构单元、阴极集流板与阳极集流板。该电池堆在中空对称固体氧化物燃料电池中插入中空并且管壁设置孔洞的金属管，金属管口伸出阳极层，一方面增大了电池的阳极集流面积，另一方面将阳极两侧的电池密封转化为对金属管的密封，使密封容易；并且，在金属管中装入天然气重整用催化剂，通入天然气后可发生重整，使重整过程不再独立于电池反应，重整产生的气体可直接供应电池，电池反应产生的热量可直接供给重整，不仅省去了单独配备的重整设备以及换热设备，而且使燃料使用效率大幅度提高，减少了过程中的损耗。

Description

一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆

技术领域

本发明涉及陶瓷电解质电池技术领域，尤其涉及一种具有内重整特性的中空对称结构双阴极固态燃料电池及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的能量转换装置。SOFC具有能量转化效率高，对环境友好等优点，因此受到了研究者们的广泛关注。目前，SOFC的商业化已成为世界研究的热门，美国bloom Energy公司研究生产了百千瓦级分布式发电系统，日本ToTo等公司研究生产了千瓦级的家用热电联产系统。

SOFC的基本结构包括多孔阳极，多孔阴极以及致密的电解质层。在阳极中通入燃料，同时在阴极通入氧化剂气体后，电解质和电极三相界面处会发生电化学反应产生电子，电子通过外电路形成回路，就会产生电能与热能。

申请号为CN201510104627.6的专利文献“一种平板型电极支撑的陶瓷电解质电池及其制备方法”提出将平板型电极支撑的陶瓷电解质电池的结构单元设计为以支撑电极层为中心的上下分布型，并且支撑电极层内部具有中空通道(或孔洞)，燃料气体与氧化剂气体分别自中空通道(或孔洞)以及平板上下两侧通入，通过电解质与电极形成氧化气体离子传导和外部电路的电子传导，形成放电回路。该结构易于制备，同时具有较高的机械强度，能在很大程度上缓解甚至解决SOFC的热应力破坏问题。但是，随着支撑电极厚度的增加，支撑电极的电阻会随之变大，而欧姆阻抗的增大降低了电池的能量转换效率。

另外，固体氧化物燃料电池能直接使用的燃料气体主要为还原性质的氢气、一氧化碳等气体，而实际生活中使用最多的燃料气体为煤气和天然气，目前天然气已逐步取代煤气成为主要的生活用气。天然气的主要成分为甲烷，以及少量的其他低碳类烷烃，不能直接用于燃料电池发电，必须先经过催化重整转化为氢气和一氧化碳后才能使用。因此，传统的固体氧化物燃料电池在使用天然气作为燃料气体时，必须另行设计制备相应的重整装置将天然气高温重整为氢气和一氧化碳，由于该电池结构决定重整过程无法在电池内部进行，重整装置与电池发电系统是分开的。同时，为充分利用燃料电池高温放热的特点还需要设计制备热回收系统，以提高燃料电池热电使用效率。整个发电系统加上重整装置以及热回收装置占地面积大，耗用成本高，且维护费用高。另外，发电系统产生的热还需要经过装置导出并转移，转移传输过程中热量会发生损耗，降低了燃料电池的热回收利用效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种高温固态燃料电池堆，其电池结构单元基于申请号CN201510104627.6的专利文献所述的中空上下分布的电极支撑型结构并对其进行改进，该电池堆具有天然气高温重整过程在电池结构单元内部进行，占用空间小、成本低，能源消耗少，能量转换效率高的优点。

本发明实现上述技术问题所采用的技术方案为：一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，包括电池结构单元、阴极集流板与阳极集流板；

所述的电池结构单元包括阳极层、电解质层以及阴极层；

阳极层为支撑电极层、电解质层以及阴极层沿厚度方向上下层叠，电解质层包括第一电解质层与第二电解质层，第一电解质层位于阳极层的上表面，第二电解质层位于阳极的下表面；阴极层包括第一阴极层与第二阴极层，第一阴极层位于第一电解质层的上表面，第二阴极层位于第二电解质层的下表面，第一阴极层与第二阴极层分别连接阴极集流板；其特征是：阳极层内部设置中空金属管；该金属管位于阳极层内部的部分，其管壁设置若干孔洞；该金属管延伸出阳极层与阳极集流板连接，并且管口连通气体缓冲室，气体经气体缓冲室进入金属管，金属管与气体缓冲室的连接部分为密封连接。

作为一种实现方式，中空金属管包括若干个，每个金属管彼此独立并且管口伸出阳极层。作为优选，各金属管彼此平行设置。

作为另一种实现方式，中空金属管在阳极层内部形成连通通道，并且至少具有一个金属管口伸出阳极层。

所述的金属管的材料不限，包括铜、镍、铁、锌等中的一种或者几种。

所述的电解质材料不限，包括YSZ、SSZ、LSGM等。

所述的阳极材料不限，包括Ni-YSZ、LSM-YSZ、LSCF-YSZ或者Cu-CeO₂等；当阳极层厚度提高后，为了保持燃料的传输效果，阳极层材料优选采用孔隙率较高的材料，例如Ni-YSZ-C、NiO-SSZ、NiO-GDC、NiO-SDC、CuO-YSZ等中的一种或者几种。作为优选，所述的阳极层包括基底阳极层与活性阳极层，活性阳极层包括第一活性阳极层与第二活性阳极层，第一活性阳极层位于基底阳极层上表面，第二活性阳极层位于基底阳极层下表面，第一电解质层位于第一活性阳极层表面，第二电解质层位于第二活性阳极层表面。

所述的阴极材料不限，包括LSM、LSCF、BSFC等。

作为优选，以阳极层为中心，第一电解质层与第二电解质层呈对称分布，即第一电解质层与第二电解质层的形状、厚度等完全一致。

作为优选，以阳极层为中心，第一阴极层与第二阴极层呈对称分布，即第一阴极层与第二阴极层的形状、厚度等完全一致。

当阳极层厚度提高后，为了保持燃料的传输效果，阳极层材料优选采用孔隙率较高的材料，例如多孔NiO-YSZ、LSM、LSCF等，孔隙率优选为50％以上。

所述的金属管与气体缓冲室的连接的密封方式不限，可以采用紧固件密封，也可以采用粘结剂密封等。

综上所述，本发明在中空对称固体氧化物燃料电池中插入中空并且管壁设置孔洞的金属管，具有如下有益效果：

(1)一方面电子经金属管收集后连接阳极集流板，改良了中空对称固态氧化物燃料电池的阳极电子收集路径，增大了阳极集流面积，提高了电子的收集效率，降低了阳极电阻引起的能量损耗；另一方面，将阳极两侧的电池密封转化为对金属管的密封，提高了燃料气体的气密性，使密封更加容易进行，从而提高燃料气体利用率。

(2)该结构的中空对称固体氧化物燃料电池可以直接使用天然气，在金属管中装入天然气重整用催化剂并向金属管通入天然气，在一定温度以及催化剂条件下天然气重整为氢气、一氧化碳气体等燃料气体，该燃料气体通过金属管壁的孔洞扩散到阳极层的上下两侧，在电极三相界面处与自阴极通入的氧化剂气体发生电化学反应产生电能与热能，热能继续用于后续天然气的重整，随着天然气的不断通入，该“重整放电-放热重整”过程可一直反复持续进行。采用该种重整方式间接实现了天然气在固体氧化物燃料电池中的直接使用，使重整过程不再独立于电池反应，而是将两者合二为一，一方面省去了现有的固体氧化物燃料电池需要单独配备的重整设备以及换热设备，另一方面重整产生的气体直接供应电池，电池反应产生的热量直接供给重整，使燃料使用效率大幅度提高，减少了过程中的损耗。

所述的天然气重整用催化剂不限，包括MgO-CaO-Ni/α-Al₂O₃、Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃、Ni/γ-Al₂O₃等中的一种或者两种以上的混合。

所述的催化剂为多孔性材质，因此催化剂的装入不会影响气体在金属管中的传输。

作为优选，本发明的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆还包括第一阴极金属连接件与第二阴极金属连接件。

所述第一金属连接件位于第一阴极层上表面；所述第一金属连接件设置用于气体进出并可在其内部流通的第一气体通路；所述第一金属连接件的下表面(即，所述第一金属连接件中与第一阴极层上表面相接触的表面)设置第一内凹结构，使所述第一金属连接件的周围与第一阴极层密封接触、第一金属连接件的内部与第一阴极层形成第一中空腔体；所述的第一中空腔体与第一气体通路相连通；气体的流通方向为：气体自第一气体通路入口进入，流通至第一中空腔体，扩散进入电池结构单元，剩余气体和/或反应后尾气自第一气体通路出口排出。

所述第二金属连接件位于第二阴极层下表面；所述第二金属连接件设置用于外界气体进出并在其内部流通的第二气体通路；所述第二金属连接件的上表面(即，所述第二金属连接件中与第二阴极层下表面相接触的表面)设置第二内凹结构，使所述第二金属连接件的周围与第二阴极层密封连接、第二金属连接件的内部与第二阴极层形成第二中空腔体；所述的第二内凹结构与第二气体通路相连通；气体的流通方向为：气体自第二气体通路入口进入，流通至第二中空腔体，扩散进入电池结构单元，剩余气体和/或反应后尾气自第二气体通路出口排出。

所述的第一金属连接件与第一阴极层的密封方式不限，可以采用紧固件密封，例如螺栓等，也可以采用粘结剂密封等。

所述的第二金属连接件与第二阴极层的密封方式不限，可以采用紧固件密封，例如螺栓等，也可以采用粘结剂密封等。

本发明还提供了一种制备上述电池结构单元的方法，包括如下步骤：

(1)以阳极材料为原料，在其中填埋高温易挥发且具有一定形状的物体为造孔物体，通过成型技术得到电池基体；在电池基体的上下表面分别通过涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备电解质层，然后烧结，得到包括第一电解质层与第二电解质层的半电池；在第一电解质层的上表面采用涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备第一非支撑电极层，在第二电解质层的下表面采用涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备第二非支撑电极层，然后烧结，得到包括第一阴极层与第二阴极层的半电池；

在上述烧结过程中，造孔物体挥发，得到具有造孔物体形状的孔道，并且该孔道在支撑电极层的侧面具有开口端；

(2)在该孔道中插入中空金属管，金属管口伸出孔道外，中空金属管表面与孔道内表面相匹配，能够吻合在孔道中，并且位于阳极层内部的金属管部分的管壁设置若干孔洞。

作为优选，所述的步骤(1)中，第一阴极层的上表面以及第二阴极层的下表面采用涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备阴极缓冲层，该层用于缓冲和集流，不需要烧结。

所述的造孔物体的材料不限，包括碳棒，石墨、碳纳米管等其他形状的碳材料等。

所述的成型方法不限，包括热压、流延等方法。

附图说明

图1是本发明实施例1中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆的结构示意图；

图2是图1中的电池结构单元的侧视结构示意图；

图3是图1中的电池结构单元的俯视结构示意图；

图4是图3中的金属管的结构示意图；

图5是本发明实施例2中的第一金属连接件与第二金属连接件的结构示意图；

图6是图5中第一金属连接件与第二金属连接件的气体流向的纵向切面示意图；

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图1-7中的附图标记为：1-阴极集流板、2-电池结构单元、3-金属管、4-阴极集流板、5-密封填料、6-阳极集流板、7-密封填料、8-气体缓冲室、9-紧固件、10-气管、14-第一金属连接件、15-第二金属连接件、17-第一中空腔体、18-第二中空腔体、20-阳极层、21-第一电解质层、22-第二电解质层、31-第一阴极层、32-第二阴极层、33-金属管壁的孔洞、螺栓91、气体流道171。

实施例1：

本实施例中，如图1所示，中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆的结构示意图如图1所示，包括电池结构单元2、阴极集流板1，4与阳极集流板6。

如图2、3所示，电池结构单元2包括阳极层20、电解质层以及阴极层。

阳极层20为支撑电极层、电解质层以及阴极层沿厚度方向上下层叠，电解质层包括第一电解质层21与第二电解质层22，第一电解质层21位于阳极层20的上表面，第二电解质层22位于阳极层20的下表面；阴极层包括第一阴极层31与第二阴极层32，第一阴极层31位于第一电解质层的上表面，第二阴极层32位于第二电解质层的下表面；第一阴极层与第二阴极层分别连接阴极集流板1与4。如图3、4所示，阳极层20内部设置若干中空金属管3，各金属管3彼此平行间隔设置；每个金属管3位于阳极层20内部的部分，其管壁设置若干孔洞33；如图1所示，每个金属管3延伸出阳极层20与阳极集流板6电连接，并且管口连通气体缓冲室8，气体经气体缓冲室进入金属管3。金属管3与气体缓冲室的连接部分采用密封填料7密封连接，阳极集流板6与电池结构单元2之间的紧固连接采用密封填料5密封。

本实施例中，电解质材料可以是YSZ、SSZ、LSGM等。

本实施例中，阳极材料可以是Ni-YSZ、LSM-YSZ、LSCF-YSZ或者Cu-CeO₂等；当阳极层厚度提高后，为了保持燃料的传输效果，阳极层材料优选采用孔隙率较高的材料，例如Ni-YSZ-CNiO-SSZ、NiO-GDC、NiO-SDC、CuO-YSZ等。

阳极层包括基底阳极层与活性阳极层，活性阳极层包括第一活性阳极层与第二活性阳极层，第一活性阳极层位于基底阳极层上表面，第二活性阳极层位于基底阳极层下表面，第一电解质层位于第一活性阳极层表面，第二电解质层位于第二活性阳极层表面。

本实施例中，阴极材料可以是LSM、LSCF、BSFC等。

本实施例中，以阳极层为中心，第一电解质层与第二电解质层呈对称分布，即第一电解质层与第二电解质层的形状、厚度等完全一致。

本实施例中，以阳极层为中心，第一阴极层与第二阴极层呈对称分布，即第一阴极层与第二阴极层的形状、厚度等完全一致。

该电池结构单元的制备方法如下：

(1)制备具有孔道结构的半电池

以阳极材料为原料，在其中填埋碳棒，通过成型技术得到电池基体；在电池基体的上下表面分别通过涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备电解质层，然后烧结，得到包括第一电解质层与第二电解质层的半电池；在第一电解质层的上表面采用涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备第一非支撑电极层，在第二电解质层的下表面采用涂覆、浸渍、丝网印刷等方法制备第二非支撑电极层，然后烧结，得到包括第一阴极层与第二阴极层的半电池；

在上述烧结过程中，碳棒挥发，得到具有碳棒形状的孔道，并且该孔道在支撑电极层的侧面具有开口端；

(2)在该孔道中插入中空金属管，金属管口伸出孔洞外，该中空金属管表面与孔道内表面相匹配，能够吻合在孔道中，并且位于阳极层内部的金属管部分的管壁设置若干孔洞。

工作状态时，将天然气重整用催化剂，如MgO-CaO-Ni/α-Al₂O₃、Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃、Ni/γ-Al₂O₃等装入金属管中并向金属管通入天然气。由于催化剂均为多孔性材质，催化剂的装入不会影响气体的传输。在一定温度以及催化剂条件下天然气重整为氢气、一氧化碳气体等燃料气体，该燃料气体通过金属管壁的孔洞扩散到阳极层的上下两侧，在电极三相界面处与自阴极通入的氧化剂气体发生电化学反应产生电能与热能，热能继续用于后续天然气的重整，随着天然气的不断通入，该“重整放电-放热重整”过程可一直反复持续进行，采用该种重整方式间接实现了天然气在固体氧化物燃料电池中的直接使用。

实施例2：

本实施例中，双阴极高温固态燃料电池堆的结构基本与实施例1中的电池结构相同，所不同的是还包括第一阴极金属连接件与第二阴极金属连接件。

如图5、6、7所示，第一金属连接件14位于第一阴极层的上表面。第一金属连接件14设置用于氧化剂气体进出并在其内部流通的第一气体通路，其中b1为进口端，b2为出口端。第一金属连接件14的下表面(即，第一金属连接件14中与第一阴极层的上表面相接触的表面)设置第一内凹结构，利用螺栓91将第一金属连接件14固定连接在第一阴极层的表面，第一金属连接件14的周围与第一阴极层形成密封接触，而第一金属连接件14的第一内凹结构与第一阴极层31形成第一中空腔体17。并且，第一中空腔体17与第一气体通路相连通，氧化剂气体自b1进入第一气体通路流通至第一中空腔体17，沿着气体流道171流通，通过扩散的形式进入到多孔支撑层内，后快速达到电解质与多孔支撑层的界面处参与化学反应，其余氧化剂气体和/或反应后的尾气沿着气体流道171自b2排出，实现.氧化剂气体的动态流通平衡。

如图5、6、7所示，第二金属连接件15位于第二阴极层32的下表面。第二金属连接件15设置用于氧化剂气体进出并在其内部流通的第二气体通路，其中c1为进口端，c2为出口端。第二金属连接件15的上表面(即，第二金属连接件15中与第二阴极层32的下表面相接触的表面)设置第二内凹结构，利用螺栓91将第二金属连接件15固定连接在第二阴极层32的表面，第二金属连接件15的周围与第二阴极层32形成密封接触，而第二金属连接件15的第二内凹结构与第二阴极层32形成第二中空腔体18。并且，第二中空腔体18与第二气体通路相连通，氧化剂气体自c1进入第二气体通路流通至第二中空腔体18，通过扩散的形式进入到多孔支撑内，后快速达到电解质与多孔支撑层的界面处参与化学反应，其余氧化剂气体和/或反应后的尾气沿着气体流道自c2排出，实现.氧化剂气体的动态流通平衡。

第一金属连接件与第一阴极层的密封方式不限，可以采用紧固件密封，例如螺栓等，也可以采用粘结剂密封等。

第二金属连接件与第二阴极层的密封方式不限，可以采用紧固件密封，例如螺栓等，也可以采用粘结剂密封等。

第一金属连接件14与第二金属连接件15分别采用耐高温抗氧化的氧化金属材料，例如Cr-基、Fe-基(Fe-22Cr,Fe-16Cr)、Ni基等高温合金*。

工作状态时，将天然气重整用催化剂，如MgO-CaO-Ni/α-Al₂O₃、Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃、Ni/γ-Al₂O₃等自金属管口装入金属管中并向金属管通入天然气。由于催化剂均为多孔性材质，催化剂的装入不会影响气体的传输。在一定温度以及催化剂条件下天然气重整为氢气、一氧化碳气体等燃料气体，该燃料气体通过金属管壁的孔洞扩散到阳极层的上下两侧，在电极三相界面处与自阴极通入的氧化剂气体发生电化学反应产生电能与热能，热能继续用于后续天然气的重整，随着天然气的不断通入，该“重整放电-放热重整”过程可一直反复持续进行，采用该种重整方式间接实现了天然气在固体氧化物燃料电池中的直接使用。

上述实施例对本发明技术方案进行了系统详细的说明，应理解的是上所述实例仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，包括电池结构单元、阴极集流板与阳极集流板；

所述的电池结构单元包括阳极层、电解质层以及阴极层；

阳极层为支撑电极层、电解质层以及阴极层沿厚度方向上下层叠，电解质层包括第一电解质层与第二电解质层，第一电解质层位于阳极层的上表面，第二电解质层位于阳极的下表面；阴极层包括第一阴极层与第二阴极层，第一阴极层位于第一电解质层的上表面，第二阴极层位于第二电解质层的下表面，第一阴极层与第二阴极层分别连接阴极集流板；

其特征是：阳极层内部设置中空金属管；该金属管位于阳极层内部的部分，其管壁设置若干孔洞；该金属管延伸出阳极层与阳极集流板连接，并且管口连通气体缓冲室，气体经气体缓冲室进入金属管，金属管与气体缓冲室的连接部分为密封连接；工作状态时，自金属管口将天然气重整用催化剂装入金属管中并向金属管通入天然气，在温度以及催化剂条件下天然气重整为燃料气体，该燃料气体通过金属管壁的孔洞扩散到阳极层的上下两侧，在电极三相界面处与自阴极通入的氧化剂气体发生电化学反应产生电能与热能，热能继续用于后续天然气的重整，随着天然气的不断通入，该“重整放电-放热重整”过程一直反复持续进行。

2.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述的燃料气体是氢气、一氧化碳气体。

3.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：中空金属管包括若干个，每个金属管彼此独立并且管口伸出阳极层。

4.如权利要求3所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：各金属管彼此平行设置。

5.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：中空金属管在阳极层内部形成连通通道，并且至少具有一个金属管口伸出阳极层。

6.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：金属管的材料是铜、镍、铁、锌中的一种或者几种。

7.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：天然气重整用催化剂包括MgO-CaO-Ni/α-Al₂O₃、Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃、Ni/γ-Al₂O₃中的一种或者两种以上的混合。

8.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述电池结构单元的制备方法包括如下步骤：

（1）以阳极材料为原料，在其中填埋高温易挥发且具有一定形状的物体为造孔物体，通过成型技术得到电池基体；在电池基体的上下表面分别通过涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备电解质层，然后烧结，得到包括第一电解质层与第二电解质层的半电池；在第一电解质层的上表面采用涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备第一非支撑电极层，在第二电解质层的下表面采用涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备第二非支撑电极层，然后烧结，得到包括第一阴极层与第二阴极层的半电池；

（2）在该孔道中插入中空金属管，金属管口伸出孔道外，中空金属管表面与孔道内表面相匹配，能够吻合在孔道中，并且位于阳极层内部的金属管部分的管壁设置若干孔洞。

9.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：还包括第一阴极金属连接件与第二阴极金属连接件；

所述第一阴极金属连接件位于第一阴极层上表面；所述第一阴极金属连接件设置用于气体进出并可在其内部流通的第一气体通路；所述第一阴极金属连接件的下表面设置第一内凹结构，使所述第一阴极金属连接件的周围与第一阴极层密封接触、第一阴极金属连接件的内部与第一阴极层形成第一中空腔体；所述的第一中空腔体与第一气体通路相连通；气体的流通方向为：气体自第一气体通路入口进入，流通至第一中空腔体，扩散进入电池结构单元，剩余气体和/或反应后尾气自第一气体通路出口排出；

所述第二阴极金属连接件位于第二阴极层下表面；所述第二阴极金属连接件设置用于外界气体进出并在其内部流通的第二气体通路；所述第二阴极金属连接件的上表面设置第二内凹结构，使所述第二阴极金属连接件的周围与第二阴极层密封连接、第二阴极金属连接件的内部与第二阴极层形成第二中空腔体；所述的第二内凹结构与第二气体通路相连通；气体的流通方向为：气体自第二气体通路入口进入，流通至第二中空腔体，扩散进入电池结构单元，剩余气体和/或反应后尾气自第二气体通路出口排出。

10.如权利要求9所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述的第一阴极金属连接件与第一阴极层采用紧固件密封或者采用粘结剂密封。

11.如权利要求9所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述的第二阴极金属连接件与第二阴极层采用紧固件密封或者采用粘结剂密封。