CN109888300A - 板管式sofc电池 - Google Patents

Abstract

本发明及一种板管式SOFC电池，特点是包括呈板状的阳极支撑体、电解质层、阴极层、导电银浆及纯银丝网；板式阳极支撑体上设有两个以上水平排列的燃料通孔，在阳极支撑体的上下表面上对称设有与对应燃料通孔同轴心的弧形面；电解质层均匀覆盖在弧形面上及阳极支撑体的左端面上；阴极层均匀覆盖在电解质层的表面上；导电银浆均匀覆盖在阴极层的表面上及阳极支撑体的右端面上；纯银丝网粘贴在位于阳极支撑体上下表面的导电银浆上。其具有提高了板管式SOFC电池与外界空气接触的面积，提高了SOFC电池的工作效率，SOFC电池工作时各部位的收缩率保持一致，SOFC电池的工作稳定，相邻两板管式SOFC电池直接插接配合并电连接，装配方便的优点。

Description

板管式SOFC电池

技术领域

本发明涉及一种板管式SOFC电池。

背景技术

目前，板管式SOFC电池的上下表面是平面，外界空气与SOFC电池的接触面积小；板管式SOFC电池的上下表面与对应的燃料通孔之间的径向壁厚不能保持一致，当SOFC电池工作时，由于径向壁厚不一致，从而导致SOFC电池工作时各部位的收缩率不一致，影响SOFC电池的工作效率；相邻两板管式SOFC电池需通过通过电线电连接，装配不方便。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种SOFC电池的上下表面均有与燃料通孔对应的弧形面，提高了板管式SOFC电池与外界空气接触的面积，板管式SOFC电池的上下表面与对应的燃料通孔之间的径向壁厚保持一致，SOFC电池工作时各部位的收缩率保持一致，SOFC电池的工作效率高，相邻两板管式SOFC电池直接插接配合并电连接，装配方便的板管式SOFC电池。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种板管式SOFC电池，其特征在于包括：

呈板状的阳极支撑体；在所述板式阳极支撑体上设有两个以上水平排列的燃料通孔，每个燃料通孔的内径均是d,相邻两燃料通孔的间距是H，0.45d≤H≤0.55d,在阳极支撑体的上下表面上对称设有与对应燃料通孔同轴心的弧形面，每个弧形面的直径均为D，1.95d≤D≤2.05d，弧形面与对应的燃料通孔的径向壁厚均是L，0.95H≤L≤1.05H；

电解质层；所述电解质层均匀覆盖在弧形面上及阳极支撑体的左端面上；

阴极层；所述阴极层均匀覆盖在电解质层的表面上；

导电银浆；所述导电银浆均匀覆盖在阴极层的表面上及阳极支撑体的右端面上；以及

纯银丝网；所述纯银丝网粘贴在位于阳极支撑体上下表面的导电银浆上。

在本技术方案中，所述阳极支撑体右端部设有向右凸起的弧形凸面，阳极支撑体的左端部设有向右凹陷的弧形凹面，所述弧形凸面及弧形凹面的直径均为D，弧形凸面与相邻的弧形凹面可插接配合从而使两相邻SOFC电池电连接形成子堆。

在本技术方案中，还包括阳极输出导电块、两条输出电线、阴极输出导电块及一块以上的级联导电块；所述阳极输出导电块与子堆一端部的弧形凸面接触并电连接，子堆另一端部的弧形凹面及另一子堆的一端部的弧形凸面通过级联导电块电连接，所述阴极输出导电块与另一子堆另一端部的弧形凹面接触并电连接，从而实现子堆级联形成所需的电堆；一条输出电线与阳极输出导电块电连接，另一条输出电线与阴极输出导电块电连接。

在本技术方案中，还包括汇集流夹板，在所述汇集流夹板上设有安装阳极输出导电块的阳极引流卡槽、安装阴极输出导电块的阴极引流卡槽及安装级联导电块的级联卡槽；所述阳极输出导电块位于阳极引流卡槽中，所述阴极输出导电块位于阴极引流卡槽中，所述级联导电块位于级联卡槽中，在所述阳极引流卡槽及阴极引流卡槽上均设有线孔，从而将电堆的左右两端卡装在两汇集流夹板上；一条输出电线穿过对应的线孔与阳极输出导电块电连接，另一条输出电线穿过对应的线孔与阴极输出导电块电连接，从而将电流引出，所述汇集流夹板的材料为金云母板。

在本技术方案中，还包括四个螺母及两螺柱；一所述螺柱设在两汇集流夹板的上部，另一所述螺柱设在两汇集流夹板的下部，螺柱的端部分别伸出对应的汇集流夹板，四个螺母分别与螺柱的对应端部螺纹配合，从而使两汇集流夹板定位。

在本技术方案中，还包括两固定块，所述电堆的前后两侧分别设在两固定块。

在本技术方案中，所述输出电线均是绞织银导线，在输出电线与对应的线孔之间设有陶瓷胶，从而使输出电线定位。

在本技术方案中，所述阳极输出导电块、阴极输出导电块及级联导电块的材料均采用柔性石墨。

在本技术方案中，所述阳极支撑体采用的材料是Ni-YSZ，所述电解质层采用的材料是YSZ，所述阴极层采用的材料是镧锶钴铁浆料；所述导电银浆的纯度是99.9%～99.99%，所述纯银丝网采用60目～80目的纯银丝网（4）。

本发明与现有技术相比的优点为：提高了板管式SOFC电池与外界空气接触的面积，提高了SOFC电池的工作效率，SOFC电池工作时各部位的收缩率保持一致，SOFC电池的工作稳定，相邻两板管式SOFC电池直接插接配合并电连接，装配方便。

附图说明

图1是本发明中板管式SOFC电池的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A-A的剖视图；

图4是图2中B-B的剖视图；

图5是本发明中板管式SOFC电池集成电堆的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图6中C-C的剖视图；

图8是板管式SOFC电池集成电堆中去除固定块及汇集流夹板后具有三组子堆时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明描述中,术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”及“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图8所示，其是一种板管式SOFC电池，包括：

呈板状的阳极支撑体2；在所述板式阳极支撑体2上设有两个以上水平排列的燃料通孔21，可根据用户的需求设置两个、三个、四个、五个或更多的燃料通孔21，每个燃料通孔21的内径均是d,相邻两燃料通孔21的间距是H，0.45d≤H≤0.55d，可根据用户的需求H=0.45d、H=0.50d或H=0.55d,在阳极支撑体2的上下表面上对称设有与对应燃料通孔21同轴心的弧形面24，每个弧形面的直径均为D，1.95d≤D≤2.05d，可根据用户的需求D=1.95d、D=2d或D=2.05d,弧形面24与对应的燃料通孔21的径向壁厚均是L，0.95H≤L≤1.05H,可根据用户的需求L=0.95H、L=H或L=1.05H。

电解质层3；所述电解质层3均匀覆盖在弧形面24上及阳极支撑体2的左端面上；

阴极层5；所述阴极层5均匀覆盖在电解质层3的表面上；由于工艺原因，所述阴极层5的端部与电解质层3的端部有间距c，该间距c是10mm～12mm；

导电银浆1；所述导电银浆1均匀覆盖在阴极层5的表面上及阳极支撑体2的右端面上；以及

纯银丝网4；所述纯银丝网4粘贴在位于阳极支撑体2上下表面的导电银浆1上；由于工艺原因，所述纯银丝网4的前后两端与导电银浆1的对应端部有间距e,该间距e是1mm-1.5mm。

在本实施例中，为了提高电池的输出电量，将SOFC串联形成子堆，所述阳极支撑体2右端部设有向右凸起的弧形凸面22，阳极支撑体2的左端部设有向右凹陷的弧形凹面23，所述弧形凸面22及弧形凹面23的直径均为D，弧形凸面22与相邻的弧形凹面23可插接配合从而使两相邻SOFC电池电连接形成子堆。

在本实施例中，为了提高电池的输出电量，将子堆串联形成电堆，还包括阳极输出导电块7、两条输出电线8、阴极输出导电块9及一块以上的级联导电块14；所述阳极输出导电块7与子堆一端部的弧形凸面22接触并电连接，子堆另一端部的弧形凹面23及另一子堆的一端部的弧形凸面22通过级联导电块14电连接，所述阴极输出导电块9与另一子堆另一端部的弧形凹面23接触并电连接，从而实现子堆级联形成所需的电堆；一条所述输出电线8与阳极输出导电块7电连接，另一所述条输出电线8与阴极输出导电块9电连接。

在本实施例中，还包括汇集流夹板6，在所述汇集流夹板6上设有安装阳极输出导电块7的阳极引流卡槽61、安装阴极输出导电块9的阴极引流卡槽62及安装级联导电块14的级联卡槽63；所述阳极输出导电块7位于阳极引流卡槽61中，所述阴极输出导电块9位于阴极引流卡槽62中，所述级联导电块14位于级联卡槽63中，在所述阳极引流卡槽61及阴极引流卡槽62上均设有线孔64，从而将电堆的左右两端卡装在两汇集流夹板6上；一条输出电线8穿过对应的线孔64与阳极输出导电块7电连接，另一条输出电线8穿过对应的线孔64与阴极输出导电块9电连接，从而将电流引出，所述汇集流夹板6的材料为金云母板；当子堆是两组时，在一块汇集流夹板6中设有级联卡槽62，在另一块汇集流夹板6的上下两端部分别设有阳极引流卡槽61及阴极引流卡槽63；当子堆是三组或呈奇数列时，在两块汇集流夹板6中均设有相应的级联卡槽62，在一块汇集流夹板6的上端部设有阳极引流卡槽61，在另一块汇集流夹板6的下端部设有阴极引流卡槽63；当子堆是四组或呈偶数列时，在两块汇集流夹板6中均设有相应的级联卡槽62，在一块汇集流夹板6的上下两端部设有阳极引流卡槽61及阴极引流卡槽63。

在本实施例中，还包括四个螺母11及两螺柱12；一所述螺柱12设在两汇集流夹板6的上部，另一所述螺柱12设在两汇集流夹板6的下部，螺柱12的端部分别伸出对应的汇集流夹板6，四个螺母11分别与螺柱12的对应端部螺纹配合，从而使两汇集流夹板6定位。

在本实施例中，还包括两固定块13，所述电堆的前后两侧分别设在两固定块13。

在本实施例中，为了降低输出电线8的电损耗，所述输出电线8均是绞织银导线，在输出电线8与对应的线孔64之间设有陶瓷胶10，从而使输出电线8定位。装配时，绞织银导线的内端部穿出对应的汇集流夹板6的内端部，然后将绞织银导线劈开，劈开后，将单股银导线平铺在对应的阳极输出导电块7及阴极输出导电块9上，并用导电银浆填充，再将阳极输出导电块7及阴极输出导电块9固定于对应汇集流夹板6上，固定后，再将汇集流夹板6放入200摄氏度温度下烘焙45-50分钟至干固。

在本实施例中，所述阳极输出导电块7、阴极输出导电块9及级联导电块14的材料均采用柔性石墨，所述高温柔性石墨在高温膨胀，从而使阳极输出导电块7与最上方的子堆外露的阳极弧形凸面紧密接触，阴极输出导电块9与最下方的的子堆外露的阴极弧形凹面紧密接触，两相邻子堆的阳极及阴极分别与级联导电块14紧密接触，两条输出电线8分别与阳极输出导电块7及阴极输出导电块9紧密接触。工作时，柔性石墨分别与阳极输出导电块7、阴极输出导电块9、级联导电块14及输出电线8面接触，从而使接触电阻小。

在本实施例中，所述阳极支撑体2采用的材料是Ni-YSZ，所述电解质层3采用的材料是YSZ，所述阴极层5采用的材料是镧锶钴铁浆料；所述导电银浆1的纯度是99.9%～99.99%，所述纯银丝网4是用60目～80目的纯银丝网4。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种板管式SOFC电池，其特征在于包括：

呈板状的阳极支撑体（2）；在所述板式阳极支撑体（2）上设有两个以上水平排列的燃料通孔（21），每个燃料通孔（21）的内径均是d,相邻两燃料通孔（21）的间距是H，0.45d≤H≤0.55d,在阳极支撑体（2）的上下表面上对称设有与对应燃料通孔（21）同轴心的弧形面（24），每个弧形面的直径均为D，1.95d≤D≤2.05d，弧形面（24）与对应的燃料通孔（21）的径向壁厚均是L，0.95H≤L≤1.05H；

电解质层（3）；所述电解质层（3）均匀覆盖在弧形面（24）上及阳极支撑体（2）的左端面上；

阴极层（5）；所述阴极层（5）均匀覆盖在电解质层（3）的表面上；

导电银浆（1）；所述导电银浆（1）均匀覆盖在阴极层（5）的表面上及阳极支撑体（2）的右端面上；以及

纯银丝网（4）；所述纯银丝网（4）粘贴在位于阳极支撑体（2）上下表面的导电银浆（1）上。

2.根据权利要求1所述的板管式SOFC电池，其特征在于所述阳极支撑体（2）右端部设有向右凸起的弧形凸面（22），阳极支撑体（2）的左端部设有向右凹陷的弧形凹面（23），所述弧形凸面（22）及弧形凹面（23）的直径均为D，弧形凸面（22）与相邻的弧形凹面（23）可插接配合从而使两相邻SOFC电池电连接形成子堆。

3.根据权利要求2所述的板管式SOFC电池，其特征在于还包括阳极输出导电块（7）、两条输出电线（8）、阴极输出导电块（9）及一块以上的级联导电块（14）；所述阳极输出导电块（7）与子堆一端部的弧形凸面（22）接触并电连接，子堆另一端部的弧形凹面（23）及另一子堆的一端部的弧形凸面（22）通过级联导电块（14）电连接，所述阴极输出导电块（9）与另一子堆另一端部的弧形凹面（23）接触并电连接，从而实现子堆级联形成所需的电堆；一条所述输出电线（8）与阳极输出导电块（7）电连接，另一所述条输出电线（8）与阴极输出导电块（9）电连接。

4.根据权利要求3所述的板管式SOFC电池，其特征在于还包括汇集流夹板（6），在所述汇集流夹板（6）上设有安装阳极输出导电块（7）的阳极引流卡槽（61）、安装阴极输出导电块（9）的阴极引流卡槽（62）及安装级联导电块（14）的级联卡槽（63）；所述阳极输出导电块（7）位于阳极引流卡槽（61）中，所述阴极输出导电块（9）位于阴极引流卡槽（62）中，所述级联导电块（14）位于级联卡槽（63）中，在所述阳极引流卡槽（61）及阴极引流卡槽（62）上均设有线孔（64），从而将电堆的左右两端卡装在两汇集流夹板（6）上；一条输出电线（8）穿过对应的线孔（64）与阳极输出导电块（7）电连接，另一条输出电线（8）穿过对应的线孔（64）与阴极输出导电块（9）电连接，从而将电流引出，所述汇集流夹板（6）的材料为金云母板。

5.根据权利要求4所述的板管式SOFC电池，其特征在于还包括四个螺母（11）及两螺柱（12）；一所述螺柱（12）设在两汇集流夹板（6）的上部，另一所述螺柱（12）设在两汇集流夹板（6）的下部，螺柱（12）的端部分别伸出对应的汇集流夹板（6），四个螺母（11）分别与螺柱（12）的对应端部螺纹配合，从而使两汇集流夹板（6）定位。

6.根据权利要求3所述的板管式SOFC电池，其特征在于还包括两固定块（13），所述电堆的前后两侧分别设在两固定块（13）。

7.根据权利要求3所述的板管式SOFC电池，其特征在于所述输出电线（8）均是绞织银导线，在输出电线（8）与对应的线孔（64）之间设有陶瓷胶（10），从而使输出电线（8）定位。

8.根据权利要求3所述的板管式SOFC电池，其特征在于所述阳极输出导电块（7）、阴极输出导电块（9）及级联导电块（14）的材料均采用柔性石墨。

9.根据权利要求1所述的板管式SOFC电池，其特征在于所述阳极支撑体（2）采用的材料是Ni-YSZ，所述电解质层（3）采用的材料是YSZ，所述阴极层（5）采用的材料是镧锶钴铁浆料；所述导电银浆（1）的纯度是99.9%～99.99%，所述纯银丝网（4）采用60目～80目的纯银丝网（4）。