CN110391441B - 固体氧化物燃料电池组和电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，具体涉及固体氧化物燃料电池组和电池系统。电池组包括：电池片(1)及分别设置在所述电池片的阴极侧和阳极侧的端面板(2)；端面板包括低温原料气入口(21)、高温原料气出口(22)、高温反应气入口(23)、低温反应气出口(24)；原料气和反应气由导热材料隔开，且反应气携带的热量通过导热材料传递至所述原料气。该电池系统包括至少2组所述电池组。本发明的电池系统启动正常运行后，整个过程可实现无外热供应，整体的电池效率高于传统电池10％左右，阳极气体的转化率可达65％以上。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，具体涉及固体氧化物燃料电池组和电池系统。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)采用固体氧化物作为电解质，在高温下具有传递O2-的能力，在电池中起着传导O2-和分隔氧化剂和燃料的作用。在阴极，氧分子得到电子还原为氧离子；氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质隔膜中的氧空位，定向跃迁到阳极侧，阳极侧的可燃物(H2、CO和CH4)与氧离子进行氧化反应，并失去电子，释放热量。阴阳两极的电子迁移形成电流产生电能。
在此过程中，在O2-和H2-离子结合的过程是一个强放热反应，剧烈的放热容易造成电池的热应力不均，电池片表面受热应力的影响，由于热胀冷缩导致电池片伸缩性不一致，电池容易因热应力引起密封不好，导致漏气，电池无法使用，甚至可能造成电池片断裂等问题。同时阳极可燃气体的泄露也容易发生燃烧爆炸的风险。这也导致了目前的电池堆难以放大，通常平均单个电池堆发电量不超过1kw，系统总效率为40～50％。
另一方面，气体在固体燃料电池中，只有在高温下在电解质层才能发生电离释放电子，因此需要阴极和阳极气体均是高温气体。通常的反应温度在500-800℃，而对于煤气化合成气的出口温度通常仅220℃左右，经过低温脱硫后的温度更低，仅仅约20℃左右。因此需要高温(700-800℃)的热源才能够将阴极和阳极气体换热后达到指定的温度。在实验室，可以通过电加热的方式预热气体，然而在工业中，这种高温热源除燃烧热外，很难达到，但对于H2、CO和CH4等可燃气，利用燃烧加热的危险性较高。因此，原料气加热也是困扰着固体氧化物燃料电池工业应用的关键。
专利申请CN02818134.4公开了一种固体氧化物燃料电池堆，该发明包括多个组件。各组件包括细长的中空构件。各中空构件具有至少一条贯穿中空构件纵向延伸的通道用于反应物的流动，从而减小各组件间的热应力差。然而，由于热量的不断累积，容易造成该电池组的温度较高(800℃以上)，各材料承受的热量较高，使电池组难以大型化。
专利申请CN101807704A公开了一种平板式直接火焰固体氧化物燃料电池装置及方法。该装置用平板式固体氧化物电解质燃料电池作为燃烧电池；将燃烧电池水平置于燃烧器上方富燃区，上侧表面是阴极，下侧表面是阳极，中间为固体氧化物电解质层；向燃料入口通入燃料气体，向空气入口通入空气或氧气，构成管式直接火焰燃料电池。该发明能够在更大的范围内调整火焰气体组分并能保持均匀平整的火焰，提高电流密度，易于组成大规模电池组。但该装置以燃烧部分的可燃气为代价，加热原料气，同时由于火焰分布的控制对燃料电池热应力的影响较大，操作较为复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种固体氧化物燃料电池组和包括有所述电池组的电池系统，该电池系统可利用O2-和H2-离子结合过程中释放的热量对阴极和阳极反应原料气进行加热，同时降低电池片的内部温度。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种固体氧化物燃料电池组，该电池组包括：电池片以及分别设置在所述电池片的阴极侧和阳极侧的端面板；
其中，所述端面板包括低温原料气入口、高温原料气出口、高温反应气入口、低温反应气出口；其中，所述原料气和反应气由导热材料隔开，且反应气携带的热量通过所述导热材料传递至所述原料气。
本发明另一方面提供一种固体氧化物燃料电池系统，该电池系统包括至少2组如上所述的电池组；
尾气燃烧锅炉，用于接收并燃烧来自所述电池组的释放热量后的阳极反应尾气；
烟气换热器，用于接收来自所述尾气燃烧锅炉的热量并对阳极和/或阴极反应气体进行预热；以及
空气换热器，用于接收来自所述电池组的释放热量后的阴极反应尾气，并对阳极和/或阴极反应气体进行预热。
通过上述技术方案，本发明可取得如下有益效果：
1、利用端面板可实现低温的原料气(阳极原料气或阴极原料气)与高温的反应气(反应后的阳极尾气或阴极尾气)的换热，一方面，降低了电池组内部的温度，从而避免了剧烈的放热造成的电池的热应力不均，另一方面，可以充分利用反应放出的热量(一般温度可达800-900℃)，用电池自身的反应热将原料气加热至反应所需温度(一般温度为500-600℃)，无需外界热源，避免了能源的浪费，提高电池的整体利用效率；
在优选的情况下，利用格栅将端面板的内部空间分开成相互连通的多个区域，可实现气体的均匀分布，增大换热面积，使得换热更加充分；
2、本发明的固体氧化物燃料电池系统采用多级的电池组(至少2组)串联模式，可以使得原料气逐步预热至高温，保证了多个电池组的电池表面温度均匀性，也能够保证原料气的温度满足要求，为今后大功率工业化提供技术保障；
3、利用端面板覆盖电池片的阴阳极两侧，能够很好的解决传统电池因为热应力难以放大的问题。同时，原料气在多个电池组内不断的换热，可以达到反应所需要温度，由此串联多个电池组而得到的多级串联固体氧化物燃料电池系统，可实现该电池系统的大功率高效率的应用。
4、本发明的电池系统启动正常运行后，整个过程可实现无外热供应，阳极气体的转化率可达65％以上。
附图说明
图1显示了根据本发明一种具体实施方式的电池组；
图2显示了根据本发明一种具体实施方式的多通道端面板；
图3显示了根据本发明一种具体实施方式的具有中空格栅的多通道端面板；
图4显示了根据本发明一种具体实施方式的具有蛇形中空单通道格栅的端面板；
图5显示了根据本发明一种具体实施方式的固体氧化物燃料电池系统。
图6显示了根据本发明另一种具体实施方式的固体氧化物燃料电池系统。
附图标记说明
1电池片2端面板21低温原料气入口
22高温原料气出口23高温反应气入口24低温反应气出口
25格栅26气体通道27通道
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明的第一方面，提供一种固体氧化物燃料电池组，如图1所示，该电池组包括：电池片1以及分别设置在所述电池片1的阴极侧和阳极侧的端面板2；
其中，所述端面板2包括低温原料气入口21、高温原料气出口22、高温反应气入口23、低温反应气出口24；其中，所述原料气和反应气由导热材料隔开，且反应气携带的热量通过所述导热材料传递至所述原料气。
本发明在此需要说明的是，如上所述的“低温”或“高温”指的是气体在一个换热过程中，换热前和换热后的状态。例如，对于原料气而言，换热前可以称其为低温原料气，而吸收热量完成换热后，可以称其为高温原料气；又例如，对于反应气而言，换热前可以称其为高温反应气，而释放热量完成换热后，可以称其为低温反应气。因此，如上所述的“低温”或“高温”仅是在1个换热过程中相对而言的，而对于同种气体在1个换热过程中的“低温”不一定比在另一个换热过程的“高温”温度低。
根据本发明，所述“低温原料气入口21”和“高温原料气出口22”中的“原料气”可以为阴极原料气，也可以为阳极原料气；所述“高温反应气入口23”和“低温反应气出口24”中的“反应气”可以为阴极反应气，也可以为阳极反应气。具体而言，设置在电池片1的阴极侧的端面板2中的“低温原料气入口21”和“高温原料气出口22”为“阴极低温原料气入口”和“阴极高温原料气出口”，“高温反应气入口23”和“低温反应气出口24”为“阴极低温反应气入口”和“阴极高温反应气出口”；设置在电池片1的阳极侧的端面板2中的“低温原料气入口21”和“高温原料气出口22”为“阳极低温原料气入口”和“阳极高温原料气出口”，“高温反应气入口23”和“低温反应气出口24”为“阳极低温反应气入口”和“阳极高温反应气出口”。
根据本发明，所述电池片可以为本领域常规的各种固体氧化物燃料电池片，其是一种在中高温下(一般温度为500-600℃)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。该电池由阴极、阳极和电解质组成。阴极侧氧分子得到电子还原为氧离子；氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质隔膜中的氧空位，定向跃迁到阳极侧，阳极侧的可燃物(一般选自H2、CO和CH4)与氧离子进行氧化反应，并失去电子，释放热量，阴阳两极的电子迁移形成电流产生电能。
根据本发明，所述原料气和反应气在端面板2中通过导热材料隔开，并在独立的空间中进行间接换热。所述导热材料的材质可以和端面板的材质相同，也可以不同，其可选自不锈钢和石墨。
根据本发明，优选的，低温原料气入口21和高温原料气出口22位于所述端面板2的对角线上，高温反应气入口23和低温反应气出口24位于所述端面板2的对角线上。在该优选的情况下，可以有效保证通过气体的阻力相同，避免形成气体短路，提高换热效果，同时也增加换热面积，进一步增加换热效果。
根据本发明，进一步优选的，低温原料气入口21和低温反应气出口24位于所述端面板2的同侧，所述高温原料气出口22和高温反应气入口23位于所述端面板2的同侧。在该优选的情况下，原料气的流动方向和反应气的流动方向是相对的，从而使得具有相对于较低温度的原料气与具有相对较高温度的反应气间接逆向接触，能够进一步提高换热效果。
根据本发明一种优选的实施方式，所述端面板2由上下两层组成，其中，紧邻电池片1的一层称为下层端面板，远离电池片1的一层称为上层端面板；其中，低温原料气入口21和高温原料气出口22分别位于所述上层端面板的对角线上，所述高温反应气入口23和低温反应气出口24分别位于所述下层端面板的对角线上，如图2所示。以位于电池片1阳极侧的端面板为例，通过如此设置，阳极反应气从下层端面板的高温反应气入口23进入并和从上层端面板的阳极低温原料气入口21进入的阳极原料气进行间接接触换热，当反应热通过下层端面板传至上层端面板时，阳极原料气被加热，阳极反应气由于温度的释放，下层端面板温度被降低，从而进一步降低电池片表面的温度。其中，为了提高气体在端面板中分布的均一性，从而使得电池表面的温度均匀性更好，所述断面板2还设置有格栅25和由格栅25隔开且相通的气体通道26，所述格栅25优选包括多根格栅，也即，至少为2根，例如，可以为2-20根。其中，所述格栅25可以为中空结构，也可以为非中空结构。
根据本发明一种优选的实施方式，如图3所示，为了缩小电池组的体积并节省端面板的个数和提高换热效率，所述端面板2优选设置有中空的格栅以及由格栅25隔开且相通的气体通道26。在该优选的情况下，所述低温原料气入口21和高温原料气出口22可以分别设置在所述气体通道26的两端，高温反应气入口23和低温反应气出口24可以分别设置在格栅25的两端，由此，气体通道26中均匀分布的原料气可以和格栅25中均匀分布的反应气进行间接的接触换热。或者，低温原料气入口21和高温原料气出口22可以分别设置在所述格栅25的两端，高温反应气入口23和低温反应气出口24可以分别设置在气体通道26的两端，由此，气体通道26中均匀分布的反应气可以和格栅25中均匀分布的原料气进行间接的接触换热。
其中，优选的，所述格栅25包括多根格栅，也即，至少为2根，例如，可以为2-20根，所述气体通道26为由多根所述格栅界定的相互连通的多个区域。在该优选的情况下，当格栅25中流通的为原料气，气体通道26中流通的为反应气时，所述格栅25的上下两端还分别设置有连通低温原料气入口21和高温原料气出口22以及格栅25的通道27，以使得原料气均匀的分步在所述格栅中；当格栅25中流通的是反应气，气体通道26中流通的为原料气时，所述格栅25的上下两端还分别设置有连通高温反应气入口23和低温反应气出口24以及格栅25的通道27，以使得反应气均匀的分步在所述格栅中。
根据本发明进一步优选的实施方式，如图4所示，为了增加气速从而进一步增加传热系数，所述端面板2设置的格栅为蛇形单根格栅。在该优选的情况下，在气量不便的情况下，可以有效的提高换热效率。
根据本发明，所述端面板2为密封的，从而可以保证在换热的过程中，气体不会外漏。
根据本发明，为了形成完整的电流，所述电池组还包括连接电池片1阴极和阳极的外电路，也即负载。
根据本发明的第二方面，如图5所示，提供一种固体氧化物燃料电池系统，该电池系统包括至少2组如上所述的电池组；
尾气燃烧锅炉，用于接收并燃烧来自所述电池组的释放热量后的阳极反应尾气；
烟气换热器，用于接收来自所述尾气燃烧锅炉的热量并对阳极和/或阴极反应气体进行预热；以及
空气换热器，用于接收来自所述电池组的释放热量后的阴极反应尾气，并对阳极和/或阴极反应气体进行预热。
在进一步优选的情况下，为了回收空气换热后的阴极反应尾气，所述固体氧化物燃料电池系统还包括将空气换热后的阴极反应尾气引入至所述尾气燃烧锅炉的管路，在回收热量的同时还可以为燃烧提供一定量的氧气。
根据本发明一种具体的实施方式，所述尾气燃烧锅炉的热量用于对阳极原料气进行预热；所述空气换热器接收的热量用于对阴极原料气进行预热。
根据本发明，所述电池系统还包括电加热器以在阴极原料气和阳极原料气反应开始之前分别对阴极原料气和阳极原料气进行加热，以达到反应所需的温度，例如500-600℃，以启动反应。待反应开始并稳定运行后，可以关闭所述电加热器，利用自身反应释放的热量来加热原料气。
以图5为例对本发明的固体氧化物燃料电池系统的工作方式进行说明(包括2组所述电池组)。其中，在反应开始前，常温的阴极原料气(例如，空气)经过电加热器将气体加热至500-600℃，进入电池组一的端面板，再进入电池组二的端面板，经过再次气体分布后，进入电池组二的阴极，氧分子得到电子还原为氧离子；氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质隔膜中的氧空位，定向跃迁到阳极侧。
同样，常温的阳极原料气(例如，CO、H2和CH4中的至少一种)经过电加热器将气体加热至500-600℃，进入电池组一的端面板，再进入电池组二的端面板，经过再次气体分布后，进入电池组二的阳极。
跃迁至阳极侧的氧离子与阳极原料气在电池组二的电池片内进行第二氧化反应。之后第二阳极尾气(未进入电池片进行反应的阳极原料气)与第二阴极尾气(未进入电池片进行反应的阴极原料气)通过各自的管道分别进入阳极侧端面板的反应气体入口和阴极侧端面板的反应气体入口中并分别与端面板中流动的未达到反应温度的阳极原料气和未达到反应温度的阴极原料气进行第二换热。
第二换热后第二阳极尾气和第二阴极尾气分别进入电池组一的阳极和阴极，在电池组一内进行第一氧化反应；然后第一阳极尾气(未进入电池片进行反应的阳极原料气)与第一阴极尾气(未进入电池片进行反应的阴极原料气)通过各自的管道分别进入阳极侧端面板的反应气体入口和阴极侧端面板的反应气体入口中并分别与端面板中流动的未达到反应温度的阳极原料气和未达到反应温度的阴极原料气进行第一换热。
第一换热后的阳极尾气进入尾气燃烧锅炉中进行充分燃烧，燃烧后的热量通过燃气换热器对常温的阳极原料气进行初步预热，预热后的阳极原料气再依次通过电池组一和电池组二的端面板中进行换热并达到反应温度进入阳极。第一换热后的阴极尾气进入空气换热器与常温的阴极原料气换热。与常温的阴极原料气换热后的阴极气体可以通入尾气燃烧锅炉，一方面，可以利用其中的氧气进行燃烧，另一方面，还可以回收其储藏的热量；预热后的阴极极原料气再依次通过电池组一和电池组二的端面板中进行换热并达到反应温度进入阴极。
其中，如果在进入电池组二之前的换热中，原料气的温度就已经达到了反应所需的温度，则可直接进入电池组二的电池片中进行反应。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
电池片包括电解质、阴极和阳极。电解质包括萤石结构的稳定的氧化锆基材料掺杂氧化铈基材料，以及钙钛矿结构的锶和镁掺杂的镓酸镧材料。阴极材料钙钛矿性氧化物，阳极材料为镍基基氧化物。
实施例1
本实施例采用两级电池组串联式固体燃料电池系统，如图5所示，该系统包括烟气换热器、空气换热器、尾气燃烧锅炉、两个固体燃料电池组以及电加热器，其中，阳极原料气为CO和H2的混合气体，CO和H2的体积比为1：1，阴极原料气为空气。
常温的阴极原料气利用烟气换热器将气体加热至650℃，之后进入电池组一的多通道端面板(如图2所示)，再进入电池组二的多通道端面板(如图2所示)，经过再次气体分布后，进入电池组二的阴极，氧分子得到电子还原为氧离子；氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质隔膜中的氧空位，定向跃迁到阳极侧。
同样，常温的阳极原料气利用电加热将气体加热至650℃，进入电池组一的多通道端面板(如图2所示)，再进入电池组二的多通道端面板(如图2所示)，经过再次气体分布后，进入电池组二的阳极。
跃迁至阳极侧的氧离子与阳极原料气在电池组二的电池片内进行第二氧化反应。第二氧化反应后阳极尾气(未反应的阳极原料气)与阴极尾气(未反应的阴极原料气)通过各自的管道进入电池组一的电池片，在电池组一的电池片内进行第一氧化反应。
调节尾气燃烧锅炉的可燃气体量，第一氧化反应后的阳极尾气(未反应的阳极原料气)进入尾气燃烧锅炉中进行燃烧，然烧的热量通过烟气换热器对常温阳极原料气进行预热，预热后的原料气温度达到450℃，之后进入电池组一的端面板内与第一氧化反应后的阳极尾气进行第一换热，温度达到550℃，再进入电池组二的端面板内与第二氧化反应后的阳极尾气进行第二换热，温度达到650℃，之后进入电池组二的电池片阳极。
第一氧化反应后的阴极尾气进入空气换热器中对常温阴极原料气进行预热，预热后的原料气温度达到450℃，换热后第一氧化反应后的阴极尾气进入尾气锅炉中燃烧，预热后的原料气进入电池组一的端面板内与第一氧化反应后的阴极尾气进行第一换热，温度达到550℃，再进入电池组二的端面板内与第二氧化反应后的阴极尾气进行第二换热，温度达到650℃，之后进入电池组二的电池片的阴极，氧分子得到电子还原为氧离子；氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质隔膜中的氧空位，定向跃迁到阳极侧，从而与阳极侧的阳极原料气反应。
系统稳定运行之后，第二氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达725℃、第一氧化后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达815℃，电池片的温度、阳气气体的总转化率、电池堆发电量和系统效率见表1。
实施例2
本实施例采用四级电池组串联式固体燃料电池系统，如图6所示，该系统包括烟气换热器、空气换热器、尾气燃烧锅炉、四个固体燃料电池组以及电加热器，其中，阳极原料气为CO和H2的混合气体，CO和H2的体积比为1.5：1，阴极原料气为空气。
按照实施例1的方法运行电池系统，不同的是，该电池系统包括四个固体燃料电池组，系统稳定运行后，电池组四氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达805℃、电池组三氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达838℃、电池组二氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达852℃、电池组一氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达860℃；阳极原料气和阴极原料气经过预热、电池组一换热、电池组二换热、电池组三换热以及电池组四换热后的温度分别为400℃、512℃、601℃、658℃和700℃。电池片的温度、阳气气体的总转化率、电池堆发电量和系统效率见表1。
实施例3
本实施例采用两级电池组串联式固体燃料电池系统，如图5所示，该系统包括烟气换热器、空气换热器、尾气燃烧锅炉、两个固体燃料电池组以及电加热器，其中，阳极原料气为CO和H2的混合气体，CO和H2的体积比为1：1，阴极原料气为空气。
按照实施例1的方法运行电池系统，不同的是，该电池系统的电池组的电池片阴极和阳极两侧的端面板为如图3所示的端面板(也即，中空是多通道端面板)，系统稳定运行后，电池组二氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达712℃、电池组一氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达814℃；阳极原料气和阴极原料气经过预热、电池组一换热和电池组二换热后的温度分别为430℃、568℃和673℃。电池片的温度、阳气气体的总转化率、电池堆发电量和系统效率见表1。
实施例4
本实施例采用两级电池组串联式固体燃料电池系统，如图5所示，该系统包括烟气换热器、空气换热器、尾气燃烧锅炉、两个固体燃料电池组以及电加热器，其中，阳极原料气为CO和H2的混合气体，CO和H2的体积比为1.5：1，阴极原料气为空气。
按照实施例1的方法运行电池系统，不同的是，该电池系统的电池组的电池片阴极和阳极两侧的端面板为如图4所示的端面板，系统稳定运行后，电池组二氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达719℃、电池组一氧化反应后的出口气体(包括阳极尾气和阴极尾气)温度可达818℃；阳极原料气和阴极原料气经过预热、电池组一换热和电池组二换热后的温度分别为445℃、570℃和678℃。电池片的温度、阳气气体的总转化率、电池堆发电量和系统效率见表1。
对比例1
使用CN02818134.4中公开的固体氧化物燃料电池堆进行发电。电池片的温度、阳气气体的总转化率、电池堆发电量和系统效率见表1。
表1
注：系统总效率等于发电量/(气体热值+其他能耗)
通过表1的结果可以看出，采用本发明的技术方案可以很好的实现电阻片温度的降低(传统方式的电池片温度可达到800℃以上，本发明的技术方案可以降低100-200℃左右，也即，使得电池片的温度在600-700℃，而600-700℃左右为电池片的最佳温度，温度太低容易导致电池的转化率偏低)，并且能够有效的利用反应热，同时系统的总效率有了大幅度的提高相较于现有技术，可达到55％以上，电池堆电量最高可达3.92kw，为今后大功率工业化提供技术保障。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种固体氧化物燃料电池组，其特征在于，该电池组包括：电池片（1）以及分别设置在所述电池片（1）的阴极侧和阳极侧的端面板（2）；
其中，所述端面板（2）包括低温原料气入口（21）、高温原料气出口（22）、高温反应气入口（23）、低温反应气出口（24）；其中，所述原料气和反应气由导热材料隔开，且反应气携带的热量通过所述导热材料传递至所述原料气；
其中，低温原料气入口（21）和低温反应气出口（24）位于所述端面板（2）的同侧，所述高温原料气出口（22）和高温反应气入口（23）位于所述端面板（2）的同侧；
所述端面板（2）包括紧邻电池片（1）的下层端面板和远离电池片（1）的上层端面板；
低温原料气入口（21）和高温原料气出口（22）分别位于所述上层端面板的对角线上，所述高温反应气入口（23）和低温反应气出口（24）分别位于所述下层端面板的对角线上；
所述下层端面板和所述上层端面板中均设置有格栅（25）和气体通道（26）；
电池片包括电解质、阴极和阳极。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述格栅（25）包括多根格栅。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述端面板（2）包括格栅（25）和气体通道（26），所述格栅（25）为中空格栅；
其中，低温原料气入口（21）和高温原料气出口（22）分别位于所述气体通道（26）的两端，高温反应气入口（23）和低温反应气出口（24）分别位于格栅（25）的两端；
或者，低温原料气入口（21）和高温原料气出口（22）分别位于所述格栅（25）的两端，高温反应气入口（23）和低温反应气出口（24）分别位于气体通道（26）的两端。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述格栅（25）包括多根格栅，且所述格栅（25）的上下两端分别设置有连通低温原料气入口（21）和高温原料气出口（22）以及格栅（25）或者连通高温反应气入口（23）和低温反应气出口（24）以及格栅（25）的通道（27）。
5.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述格栅（25）为蛇形单根格栅。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电池组，其中，所述导热材料为不锈钢和/或石墨。
7.一种固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，该电池系统包括至少2组权利要求1-6中任意一项所述的电池组；
尾气燃烧锅炉，用于接收并燃烧来自所述电池组的释放热量后的阳极反应尾气；
烟气换热器，用于接收来自所述尾气燃烧锅炉的热量并对阳极和/或阴极原料气进行预热；以及
空气换热器，用于接收来自所述电池组的释放热量后的阴极反应尾气，并对阳极和/或阴极原料气进行预热。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述尾气燃烧锅炉还接收来自空气换热器的释放热量后的阴极反应尾气，并对其热量进行回收。
9.根据权利要求7或8所述的电池系统，其中，所述电池系统还包括电加热器，以在阴极原料气和阳极原料气开始反应之前分别对阴极原料气和阳极原料气进行加热。
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