CN111033850A - 金属支撑固体氧化物燃料胞元单元及其制造方法 - Google Patents

金属支撑固体氧化物燃料胞元单元及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明系有关一经改良的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元、燃料胞元堆迭、燃料胞元堆迭总成、及制造方法。

Description

金属支撑固体氧化物燃料胞元单元及其制造方法
技术领域
本发明系有关一经改良的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元、燃料胞元堆迭、燃料胞元堆迭总成、及制造方法。
背景技术
燃料胞元、燃料胞元堆迭、燃料胞元堆迭总成、及热交换系统、配置及方法之教示系为一般本领域技术人员所熟知，并特别包括WO02/35628、WO03/07582、WO2004/089848、WO2005/078843、WO2006/079800、WO2006/106334、WO2007/085863、WO2007/110587、WO2008/001119、WO2008/003976、WO2008/015461、WO2008/053213、WO2008/104760、WO2008/132493、WO2009/090419、WO2010/020797、WO2010/061190、WO2015/004419、WO2015/136295、WO2016/124929、WO2016/124928、WO2016/128721及WO2016/083780。本文参照的所有公告及其参考文件系整体以参考方式并入本文。用语的定义可依需要详见上述公告。
燃料胞元堆迭、燃料胞元堆迭总成、燃料胞元单元(包括燃料胞元堆迭层)、及一燃料胞元堆迭单元内之燃料胞元的配置以及燃料胞元堆迭层系为人熟知。
随着燃料胞元单元的所欲功率输出增加，系需要增大燃料胞元单元、及其内的一或多个燃料胞元之尺寸。然而，增大燃料胞元单元(例如燃料胞元堆迭层)的尺寸会导致机械不稳定。燃料胞元堆迭单元的运动、特别是挠屈会导致其内的燃料胞元之机械性损害以及减低的效率/功率输出与操作寿命。此运动/挠屈亦会降低燃料胞元单元/燃料胞元堆迭层周围之气体密封，并降低电导率(electrical conductivity)、特别是在个别燃料胞元单元以及用以与其形成电路的组件之间尤然。
在包含燃料胞元堆迭层形式的复数个燃料胞元单元之燃料胞元堆迭总成中，这些问题系加重。若欲藉由增加燃料胞元堆迭层数、或藉由增大个别燃料胞元堆迭层的尺寸来提高一燃料胞元堆迭总成的功率输出，则会遭遇问题。这些问题可包括维持遍及堆迭全体的平均压缩，以保持一气密性密封以及达成燃料胞元堆迭层与相邻组件之间的一可接受的电阻。
本发明企图改良现有技术。
发明内容
根据本发明的第一态样，提供一金属支撑固体氧化物燃料胞元单元，其包含：
a)复数个金属基材板及至少二个遮没板，各金属基材板界定第一及第二相对表面，且各遮没板界定第一及第二相对表面，其中至少一固体氧化物燃料胞元置设于各金属基材板的该第二表面上；
b)一金属间隔件，其界定第一及第二相对表面，该金属间隔件包含一外部周边及复数个切口内部周边，各切口内部周边界定一切口，其中各金属基材板的该第一表面及各遮没板的该第一表面附接至该金属间隔件的该第二表面，该金属间隔件的各切口内部周边被一金属基材板整体地重迭；及
c)一金属互连板，其界定第一及第二相对表面，该金属互连板的该第二表面密封性附接至该金属间隔件的该第一表面。
「置设于～上」及「附接至」用语在本文可互换使用。
较佳地，金属支撑固体氧化物燃料胞元单元系为一燃料胞元堆迭层，更佳地，一金属支撑固体氧化物燃料胞元堆迭层。因此，复数个燃料胞元单元可作组装以形成一固体氧化物燃料胞元堆迭。
较佳地，各金属基材板(亦称为「燃料胞元板」)系包含至少一多孔区。较佳地，至少一多孔区被一非多孔区包围。更佳地，各金属基材板包含一多孔区。更佳地，各金属基材区包含一被一非多孔区包围之多孔区。更佳地，该或各多孔区为一穿孔区。较佳地，其包含(亦即被界定)从第一表面延伸至第二表面(亦即第一表面与第二表面之间)的复数个穿孔。更佳地，穿孔系为雷射钻制的穿孔。较佳地，各金属基材板的非多孔区附接至金属间隔件。
较佳地，至少一多孔区系重合于(亦即延伸至或重迭于)金属基材的对应切口内部周边，亦即延伸至切口内部周边的边界。这在金属基材板包含单一多孔区之实施例中系为特佳。
较佳地，被置设于一金属基材板上之各固体氧化物燃料胞元系包含一阳极层，其(结合至)沉积于金属基材板的一多孔区上方；一电解质层，其(结合至)沉积于阳极层上方；及一阴极层，其沉积于电解质层上方。更佳地，电解质层延伸于阳极上方以密封性附接至包围阳极之金属基材板的非多孔区。
被附接到金属间隔件之复数个金属基材板及至少二个遮没板系一起界定一被附接至金属间隔件之金属基材(亦称为「基材层」或「金属基材层」)。因此，各燃料胞元单元包含一金属基材、一金属间隔件、及一金属互连板。
金属基材板较佳置设于与遮没板相同的平面之间及其上。遮没板较佳概呈矩形形状。较佳地，各遮没板包含至少一内部周边(「燃料埠内部周边」)，其用以界定一燃料埠，亦即界定至少一燃料埠。更佳地，各遮没板界定二个燃料埠。
较佳地，金属基材板及遮没板并不彼此接触，亦即并不彼此抵靠。因此，较佳地，一遮没板(诸如一第一遮没板)并不抵靠或接触一相邻的金属基材板(诸如一第一金属基材板)。因此，较佳地，相邻的金属基材板并不彼此抵靠或接触。因此，较佳地，一第二遮没板并不抵靠或接触一相邻的第二金属基材板。
藉由使遮没板及金属基材板附接至金属间隔件、且不使其彼此抵靠或接触，这系容许一「公差间隙」被界定于其间，并容许制程期间之组件定位的可变异性(variability)。这就制程而论系提供一显著技术优点，并可例如帮助加快制程速度、降低成本、增高燃料胞元单元的可靠度、及/或增长燃料胞元单元的寿命。
较佳地，遮没板系为金属遮没板。更佳地，遮没板系由与金属基材板相同的金属制成。较佳地，遮没板具有与金属基材板相等的厚度。
较佳地，金属间隔件包含至少二个内部周边，其各界定一燃料埠。更佳地，各金属间隔件界定位于一第一端(较佳地，一燃料入口端)之二个燃料埠，及位于一第二端(较佳地，一排放燃料出口端)之二个燃料埠。用以界定切口之内部周边系可视为一第一组的内部周边，而用以界定燃料埠之内部周边可视为一第二组的内部周边。
各金属基材板系被附接成整体地重迭于一用以界定一切口之内部周边，亦即一切口上及其上方。因此，各金属基材板系覆盖一切口。各金属基材板在至少一用以界定一切口之切口内部周边以及金属间隔件的外部周边之间被附接至金属间隔件。更佳地，各金属基材板系在一用以界定一切口之切口内部周边(亦即该等切口内部周边的一者)以及金属间隔件的外部周边之间被附接至金属间隔件。
较佳地，至少二个遮没板及复数个金属基材板藉由焊接被附接至金属间隔件。更佳地，其藉由线焊接被附接至金属间隔件。
较佳地，各金属基材板在至少一用以界定一切口之切口内部周边以及金属间隔件的外部周边之间被附接至金属间隔件。更佳地，各金属基材板在一用以界定一切口之切口内部周边(亦即该等切口内部周边的一者)以及金属间隔件的外部周边之间被附接至金属间隔件。
较佳地，金属互连板藉由焊接被密封性附接至金属间隔件。
较佳地，金属互连板沿着一条被置设于(a)金属间隔件的外部周边、及(b)金属间隔件的复数个切口内部周边之间的线被密封性附接至金属间隔件。较佳地，该线系近邻于金属间隔件的外部周边。更佳地，该线系相邻于金属间隔件的外部周边。更佳地，该线系位于金属间隔件的外部周边之10mm内，更佳5mm内，更佳4mm内，更佳3mm内，更佳2mm内。
更佳地，用以将至少二个遮没板及复数个金属基材附接至金属间隔计之焊接、及用以将金属互连板密封性附接至金属间隔件之焊接并未重迭。
较佳地，各金属基材板的第一表面及各遮没板的第一表面系附接至且置设于金属间隔件的第二表面上。
较佳地，金属互连板的第二表面系密封性附接至且置设于金属间隔件的第一表面上。
较佳地，具有总共二个遮没板。
较佳地，金属互连板包含复数个凹陷，其从第一表面往外延伸、远离于第二表面。
较佳地，金属互连板包含：
复数个凹陷，其从第一表面往外延伸、远离于第二表面，及
复数个凹陷，其延伸远离于第一表面、从第二表面往外。
更佳地，凹陷系交替。
在特定实施例中，燃料胞元单元系包含至少一经组合的金属基材板，各经组合的金属基材板包含一(经组合的)遮没板及至少一金属基材板。因此，一基板及至少一金属基材板系附接到彼此以形成单一组件(一经组合的金属基材板)，或在经组合的金属基材板被附接至金属间隔件之前，从开始即一体性形成为单一组件。更佳地，燃料胞元单元包含二个经组合的金属基材板。更佳地，燃料胞元单元包含一经组合的金属基材板，至少一金属基材板，及一遮没板。替代地，燃料胞元单元包含二个经组合的金属基材板，及至少一金属基材板。
在包含至少一经组合的金属基材板之实施例中，一经组合的金属基材板较佳并不抵靠或接触一相邻的金属基材板或经组合的金属基材板。
如同将金属基材板设置于遮没板之间的一2x1序列(线性)配置中，亦可提供其他配置及数目的金属基材板。例如，金属基材板可设置于遮没板之间的一1x2(平行)配置中。替代地，金属基材板可设置于一2x2、3x2或4x2配置中，且相同的遮没板可与不同配置作配合使用。类似地，燃料胞元单元可设有采用相同遮没板之2x3、3x3或4x3配置中的金属基材板。遮没板系依适当般设定维度。将易于得知其他配置。
利用复数个金属基材板系容许金属基材板以一模组化方式组合，以依意欲般获得一范围的燃料胞元单元尺寸及一范围的功率输出，例如包括一较大的燃料胞元单元尺寸及因此较大的功率输出。藉由金属基材板附接至金属间隔件亦可降低燃料胞元单元内之燃料胞元弯折的可能性，因此减低万一燃料胞元弯折则可能发生之电导率降低及气体密封降低的危险。利用金属基材板亦意味着一给定的金属基材板可被制造及使用在一数目的不同燃料胞元单元产品中。因此，例如，其可使用在一只含有二个金属基材板的燃料胞元单元中。替代地，其可使用在一较大的燃料胞元单元中，诸如具有4、6、8、9、10或12个金属基材板者。这可用来降低成本并增高金属基材板(及其燃料胞元)的制造之速度、品质及可靠度。
在不同实施例中，提供二个遮没板，其配置(当附接至金属间隔件时)成一者位于金属基材的任一端，亦即一者位于金属基材的一第一端，而另一者位于金属基材的一第二端。在其他实施例中，遮没板可分割成第一及第二部分，亦即一第一遮没板部分及一第二遮没板部分。因此，一第一遮没板可包含一第一遮没板部分及一第二遮没板部分。类似地，一第二遮没板可包含一第一遮没板部分及一第二遮没板部分，各遮没板部分附接至金属间隔件。
燃料胞元单元具有内部燃料歧管件。当复数个燃料胞元单元组装至一堆迭中时，一开放歧管式氧化剂(空气)流通道系被界定于(a)一第一燃料胞元单元之金属互连板的第一表面21、及(b)一相邻的第二燃料胞元单元之复数个金属基材板及至少二个遮没板的第二表面之间。较佳地，金属互连板包含复数个凹陷，其从第一表面往外延伸、远离于第二表面。较佳地，一第一燃料胞元单元的互连板之往外延伸的凹陷系抵靠一相邻的第二燃料胞元单元之燃料胞元的阴极层并作为一电流收集器。
上述选用性及较佳的特征同样适用于下文详述的本发明之其他态样。
根据本发明亦提供一固体氧化物燃料胞元堆迭，其包含根据本发明的复数个金属支撑固体氧化物燃料胞元单元。
根据本发明亦提供一固体氧化物燃料胞元堆迭总成，其包含：一基板，一端板，根据本发明的一固体氧化物燃料胞元堆迭，及一裙，其附接至基板及端板且界定裙、基板及端板之间的一容积，其内含有燃料胞元堆迭。
根据本发明亦提供一金属支撑固体氧化物燃料胞元单元之组装方法，该金属支撑固体氧化物燃料胞元单元包含：
a)复数个金属基材板及至少二个遮没板，各金属基材板界定第一及第二相对表面，且各遮没板界定第一及第二相对表面，其中至少一固体氧化物燃料胞元置设于各金属基材板的第二表面上；
b)一金属间隔件，其界定第一及第二相对表面，该金属间隔件包含一外部周边及复数个切口内部周边，各切口内部周边界定一切口；及
c)一金属互连板，其界定第一及第二相对表面；
该组装方法包含下列步骤：
(i)将各金属基材板的第一表面及各遮没板的第一表面附接至金属间隔件的第二表面，其中金属间隔件的各切口内部周边被一金属基材板整体地重迭；及
(ii)将金属互连板的该第二表面密封性附接至该金属间隔件的第一表面。
较佳地，步骤(i)包含将金属间隔件钳夹到至少二个遮没板及复数个金属基材板以及将金属间隔件附接到至少二个遮没板及复数个金属基材板。
较佳地，步骤(ii)包含将金属互连板钳夹到金属间隔件以及将金属互连板附接到金属间隔件。
较佳地，步骤(i)及步骤(ii)的至少一者系包含藉由焊接作附接。更佳地，步骤(i)及步骤(ii)皆包含藉由焊接作附接。
较佳地，复数个金属基材板及复数个遮没板系对准于金属间隔件且对准于金属互连板。
较佳地，利用定位(locating)部件(亦称为定位化(positioning)部件)在组装制程期间定位不同组件。适当的定位部件包括基准边缘、固定式合钉及簧式合钉。一般本领域技术人员将易于得知其他定位部件。
较佳地，固体氧化物燃料胞元单元系藉由将金属基材板及遮没板附接至金属间隔件俾使各金属基材板附接于金属间隔件中的切口上方而作组装。至少二个遮没板及复数个金属基材板及金属间隔件较佳利用一第一钳夹板被钳夹在一起。较佳地，至少二个遮没板及复数个金属基材板被定位于一基板上，且金属间隔件板被定位于其上方。较佳地，一第一钳夹板被定位于金属间隔件上方。更佳地，钳夹部件将至少二个遮没板及复数个金属基材板及金属间隔件钳夹于基板及第一钳夹板之间。更佳地，第一钳夹板界定焊接槽，遮没板及金属基材板经过其被焊接至金属间隔件。
较佳地，金属互连板藉由焊接被附接至金属间隔件。较佳地，金属互连板系放置在已供金属基材板及遮没板作附接之金属间隔件上方。较佳地，一第二钳夹板被定位于金属互连板上方。更佳地，钳夹部件将至少二个遮没板及复数个金属基材板、金属间隔件、及金属互连板钳夹在基板与第二钳夹板之间。较佳地，第二钳夹板系界定一开口。更佳地，金属互连板经过开口被焊接至金属基材。较佳地，焊接系位于金属互连板及金属基材的外部周边、及金属间隔件的内部周边之间。更佳地，焊接系延伸经过金属互连板、金属基材、且经过来到至少二个遮没板及复数个金属基材板。
至少二个遮没板及被附接到金属间隔件的复数个金属基材板系一起界定一金属基材。
较佳地，至少二个遮没板、复数个金属基材板、金属间隔件、及金属互连板系在组装期间藉由一基准边缘作对准。
本文对于一般本领域技术人员提供本发明的致能性揭示。现将详细参照本发明的实施例，下文提出其一或多个范例。藉由说明本发明而非限制本发明提供各范例。
附图说明
图1显示实施例1的燃料胞元单元组件之分解立体图；
图2显示位居一总成基板上之金属基材组件的俯视图；
图3显示被定位于图2的金属基材组件顶上之一金属间隔件的俯视图；
图4显示供焊接目的用之被定位于图3的金属间隔件顶上之一第一钳夹板的俯视图；
图5显示图3的金属间隔件之俯视图，处于第一钳夹部件焊接及移除之后；
图6显示被定位于图5的金属间隔件顶上之一金属互连板的俯视图；
图7显示供焊接目的用之被定位于图6的金属互连板顶上之一第二钳夹板的俯视图；
图8显示图6的金属互连板之俯视图，处于第二钳夹部件焊接与移除以及从总成基板移除之后；
图9显示经过一金属基材板的横剖面；
图10显示实施例2的燃料胞元单元组件之分解立体图；
图11显示实施例4的燃料胞元单元之组件部份。
具体实施方式
在特定实施例的结尾提供本文所使用的代号清单。本说明书与图中若重复使用代号系意图代表相同或类似的特征或元件。
一般本领域技术人员将了解：可在本发明中作不同修改及变异而不脱离权利要求书的范畴。例如，被描述成一实施例的部份之特征系可使用于另一实施例衍生另一个进一步的实施例。因此，本发明意图涵盖可落入附带的权利要求书与其均等物的范畴内之修改及变异。
本发明的其他目的、特征及态样系在说明书的其余部分被揭露。一般本领域技术人员将了解：本讨论仅描述示范性实施例，而无意限制本发明的较宽广态样，较宽广态样系以示范性构造实施。
实施例1
图中系绘示一金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1的制造。金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1系用来作为一固体氧化物燃料胞元堆迭层。
在此实施例中，金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1系制成为包含一金属基材65(亦称为「基材层」或「金属基材层」)、一金属间隔件30、及一金属互连板20。
金属基材板70a及70b各包含一多孔区78，多孔区78由延伸于第一表面71与第二表面72之间的雷射钻制穿孔78a所界定。燃料胞元79在金属基材板70a及70b的第二表面72上沉积于多孔区78上方，并包含一阳极层，其(结合至)沉积于金属基材板70a、70b的多孔区78上方，一电解质层，其(结合至)沉积于阳极层上方，及一阴极层，其沉积于电解质层上方。多孔区78被非多孔区78b包围。
如图2所示，总成基板80包含固定式合钉83a、83b、83c、83d、83e、83f、83g，及弹簧负载式合钉84a、84b、84c、84d、84e、84f、84g。总成基板80亦界定(包含)一基准边缘81。
金属基材板70a及70b、及遮没板50a及50b系对准于总成基板80上，并藉由固定式合钉83a、83b、83c、83d、83e、83f、83g、弹簧负载式合钉84a、84b、84c、84d、84e、84f、84g及基准边缘81达成对准。
遮没板50a的第二表面52系置设(亦即接触/抵靠)于总成基板80上。遮没板50a的第二边缘58藉由固定式合钉83g对准于基准边缘81上，且遮没板50a的第一边缘57对准至固定式合钉83a及弹簧负载式合钉84a。遮没板50a的弯曲边缘55系由弹簧负载式合钉84g对准。
遮没板50b的第二表面52系置设(亦即接触/抵靠)于总成基板80上。遮没板50b的第二边缘58藉由固定式合钉83c对准于基准边缘81上，且遮没板50b的第一边缘57对准至固定式合钉83b及弹簧负载式合钉84d。遮没板50b的弯曲边缘55对准于弹簧负载式合钉84e。
金属基材板70a的第二表面72置设(亦即接触/抵靠)于总成基板80上。
金属基材板70a及70b在遮没板50a及50b之间被定位于总成基板80上。金属基材板70a的第二短侧75藉由固定式合钉83f及83e对准于基准边缘81上。金属基材板70a的第一短侧74藉由弹簧负载式合钉84b对准。
金属基材板70b的第二短侧75藉由固定式合钉83d及弹簧负载式合钉84f对准于基准边缘81上。金属基材板70b的第一短侧74藉由弹簧负载式合钉84c对准。
金属基材板70a的外长侧76系对准平行于遮没板50a的内边缘59，而界定金属基材板70a与遮没板50a之间的一公差间隙82a。
金属基材板70b的外长侧76系对准平行于遮没板50b的内边缘59，而界定金属基材板70b与遮没板50b之间的一公差间隙82b。
公差间隙82c系被界定于金属基材板70a的内长侧77与金属基材板70b的内长侧77之间。
如图3所示，金属间隔件30随后放置于遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b顶上。
金属间隔件30的第二表面32系置设(亦即接触/抵靠)于遮没板50a的第一表面51、金属基材板70a的第一表面71、金属基材板70b的第一表面71、及遮没板50b的第一表面51上。
金属间隔件30藉由固定式合钉83e、弹簧负载式合钉84a、84d、84e、84f及84g及基准边缘81而对准于遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b。
金属间隔件30的第二长形边缘38利用固定式合钉83e及弹簧负载式合钉84f而对准于遮没板50a及50b的第二边缘58及基准边缘81及金属基材板70a及70b的第二短侧75。金属间隔件30的第一长形边缘37利用弹簧负载式合钉84a及84d而对准于遮没板50a及50b的第一边缘57及金属基材板70a及70b的第一短侧74。
遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b的外部周边并未延伸超过金属间隔件30的外部周边33。
金属间隔件30包含切口内部周边39a及39b，其中各内部周边界定一各别的切口40a及40b，及其间的一交叉构件41。金属基材板70a及70b整体地重迭金属间隔件30的内部周边39a及39b，亦即金属基材板70a及70b整体地覆盖切口40a及40b。
金属间隔件30亦包含复数个燃料入口内部周边33a、33b，及用以界定燃料埠34a、34b、34c及34d之燃料出口内部周边33c、33d。各燃料埠包含一数目的区-燃料导管区44a，燃料喉区44b，及燃料分配器通路区44c。
如图4所示，第一钳夹板90随后放置在金属间隔件30顶上，亦即接触/抵靠金属间隔件30的第一表面31。
第一钳夹板90系界定孔口92a及92b。弹簧负载式合钉84h突起经过孔口92a，且固定式合钉83e突起经过孔口92b，而容许第一钳夹板90对准于金属间隔件30(因此亦对准于遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b)。
钳夹部件(未显示)系钳夹第一钳夹板90及总成基板80，亦即钳夹金属间隔件30、遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b。
第一钳夹板亦界定焊接槽91a、91b及91c。
焊接部件(未显示)系用来生成金属间隔件30与遮没板50a之间的线焊接接缝100a，金属间隔件30与金属基材板70a之间的线焊接接缝100b及100c，金属间隔件30与金属基材板70b之间的线焊接接缝100d及100e，及金属间隔件30与遮没板50b之间的线焊接接缝100f。
金属基材板70a、70b的非多孔区78b系附接至金属间隔件30。
被附接至金属间隔件30之遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b、及遮没板50b系形成/界定一金属基材65，亦即一金属基材65附接至金属间隔件30。
第一钳夹板90随后被移除，如图5所示(未显示固定式合钉83e及弹簧负载式合钉84a、84d及84f)。
如图6所示，金属互连板20随后被放置在金属间隔件30顶上。
金属互连板20的第二表面22置设(亦即接触/抵靠)于金属间隔件30的第一表面31上。
金属互连板20藉由固定式合钉83e、弹簧负载式合钉84a、84d及84f、及基准边缘81而对准于金属间隔件30(因此亦对准于遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b)。弹簧负载式合钉84a及84d系抵靠金属互连板20的第一边缘27。金属互连板20的第二边缘28抵靠基准边缘81、固定式合钉83e、及弹簧负载式合钉84f。
金属互连板20包含复数个凹陷110及长形桥凹陷120、121，其从第一表面21往外延伸、亦即远离于第二表面22且远离于金属间隔件30及被附接至金属间隔件30之金属基材65。
凹陷110系形成于一数目的区中，包括对应于金属基材板70a、70b的燃料胞元79的区位之区，俾在一个于一堆迭中包含复数个燃料胞元单元1之燃料胞元堆迭配置中，令一第一燃料胞元单元1的凹陷110接触到与其作堆迭之一相邻燃料胞元单元1之燃料胞元79。因此，凹陷110系形成与燃料胞元79的外(阴极)表面之一电性连接，其中电流从金属互连板20的第一表面21流到相邻燃料胞元单元的阴极层/相邻燃料胞元1之多个燃料胞元79。
如稍后更详细描述，长形桥凹陷120、121系作为最后燃料胞元单元1之分离的区/区域/容积之间的流体流桥。
如图7所示，第二钳夹板95随后被放置在金属互连板20顶上，亦即接触/抵靠金属互连板20的第一表面21。
第二钳夹板95系界定孔口98a及98b。弹簧负载式合钉84h突起经过孔口98a，且固定式合钉83e突起经过孔口98b，而容许第二钳夹板95对准于金属互连板20(因此亦对准于金属间隔件30、遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b)。
第二钳夹板95包含内周边96，内周边96界定开口96a。
钳夹部件(未显示)系钳夹第二钳夹板95及总成基板80，亦即钳夹金属互连板20、金属间隔件30、遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b及遮没板50b。
焊接部件(未显示)系用来生成金属互连板20、金属间隔件30、及遮没板50a、金属基材板70a、金属基材板70b、及遮没板50b之间的一连续周边焊接接缝101。
第二钳夹板95随后被移除，且完成的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1从总成基板80被移除。
在完成的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1中，燃料导管130系由燃料埠24、燃料埠34a-d的燃料导管区44a界定，其皆对准于彼此。燃料导管130延伸于金属互连板20的第一表面21与遮没板50a、50b的第二表面52之间。
在燃料胞元单元1的第一端2(例如见图3)，第一容积(燃料入口埠容积35a)系被界定于遮没板50a的第一表面51、金属间隔件30的燃料入口内部周边33a、33b、及金属互连板20的第二表面22之间。
一第二容积(一切口容积35b)系被界定于金属基材板70a的第一表面71、金属间隔件30的切口内部周边39a、及金属互连板20的第二表面22之间。
一第三容积(一切口容积35b)系被界定于金属基材板70b的第一表面71、金属间隔件30的切口内部周边39b、及金属互连板20的第二表面22之间。
在燃料胞元单元1的第二端3，第四容积(燃料出口埠容积35c)系被界定于遮没板50b的第一表面51、金属间隔件30的燃料出口内部周边33c及33d、及金属互连板20的第二表面22之间。
在燃料胞元单元1的第一端2，长形凹陷120用来界定第一及第二容积之间的一流体流通道，亦即用来作为第一及第二容积之间的流体流桥。流体流桥系为长形凹陷120及金属间隔件30之间的容积。
长形凹陷121用来界定第二及第三容积之间(亦即相邻切口容积35b之间)的一流体流通道。流体流桥系为长形凹陷121及金属间隔件30之间的容积。
在燃料胞元单元1的第二端3，长形凹陷120用来界定第三及第四容积之间的一流体流通道，亦即用来作为第一及第二容积之间的流体流桥。流体流桥系为长形凹陷120及金属间隔件30之间的容积。
因此，一流体流路径系从下列各物被界定(利用燃料入口埠容积35a、切口容积35b、燃料出口埠容积35c、及流体流桥)：
(1)燃料埠34a、34b的燃料导管区44a，到
(2)燃料埠34a、34b的燃料喉区44b，到
(3)燃料埠34a、34b的燃料分配器通路区44c，到
(4)在燃料胞元单元1的第一端2处之长形凹陷120，到
(5)在金属基材板70a的第一表面71、金属间隔件30的切口内部周边39a、及金属互连板20的第二表面22之间所界定的第二容积，到
(6)长形凹陷121，到
(7)在金属基材板70b的第一表面71、金属间隔件30的切口内部周边39b、及金属互连板20的第二表面22之间所界定的第三容积，到
(8)燃料埠34c、34d的燃料分配器通路区44c，到
(9)燃料埠34c、34d的燃料喉区44b，到
(10)燃料埠34c、34d的燃料导管区44a。
因此，一流体流路径(亦即一燃料流路径)系被界定于燃料胞元单元1内，从第一端2处的燃料导管130到第二端3处的燃料导管130。
用于不同组件的适当材料系包括：
表1
金属互连板20 肥粒铁不锈钢，等级441
金属间隔件30 肥粒铁不锈钢，等级441
遮没板50a、50b Crofer 22 APU(VDM金属GmbH)
金属基材板70a、70b Crofer 22 APU(VDM金属GmbH)
实施例2
如图10所示，实施例2如同实施例1，差异为在金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1中：
(i)遮没板50a及金属基材板70a形成为一经组合的金属基材板170a，及
(ii)遮没板50b及金属基材板70b形成为一经组合的金属基材板170b。
制造及操作在其他方面与实施例1者相同。
实施例3
如同WO2015/136295，利用复数个燃料胞元单元1形成一燃料胞元堆迭总成。更详细地，燃料胞元单元1的一堆迭系组装在一金属基板(肥粒铁不锈钢3CR12)顶上，其中一Thermiculite 866垫片使基板与相邻燃料胞元单元1呈电性绝缘，及一功率分导(powertake off)位居Thermiculite 866垫片与相邻燃料胞元单元1之间。Thermiculite 866垫片系位居相邻燃料胞元单元1的第一端2之间，及相邻燃料胞元单元的第二端3之间。一功率分导随后被定位(亦即曝露)于燃料胞元单元1顶上，一Thermiculite 866垫片随后放置在功率分导顶上，且一金属端板(肥粒铁不锈钢3CR12)放置在Thermiculite 866垫片上。随后由压缩部件将压缩力施加在基板与端板之间，且一裙附接至基板及端板以界定其间的一容积，其内含有燃料胞元堆迭及其燃料胞元单元。
实施例4
如图11所示，一燃料胞元单元1如实施例1般制造。在此实施例中，具有总共六个金属基材板70、及六个对应的切口40。
不同的修改、调适及替代性实施例将由一般本领域技术人员易于得知，而不脱离附带的权利要求书之范畴。代号仅供易于了解而被并入权利要求书中，而不限制权利要求书的范畴。
符号说明
1…金属支撑固体氧化物燃料胞元单元
2…第一端
3…第二端
20…金属互连板
21…(金属互连板20的)第一表面
22…(金属互连板20的)第二表面
23…(金属互连板20的)外部周边
24…(金属互连板20的)燃料埠
27…(金属互连板20的)第一边缘
28…(金属互连板20的)第二边缘
30…金属间隔件
31…(金属间隔件30的)第一表面
32…(金属间隔件30的)第二表面
33…(金属间隔件30的)外部周边
33a…燃料入口内部周边
33b…燃料入口内部周边
33c…燃料出口内部周边
33d…燃料出口内部周边
34a…燃料埠
34b…燃料埠
34c…燃料埠
34d…燃料埠
35a…燃料入口埠容积
35b…切口容积
35c…燃料出口埠容积
37…(金属间隔件30的)第一长形边缘
38…(金属间隔件30的)第二长形边缘
39a…切口内部周边
39b…切口内部周边
40…切口
40a…切口
40b…切口
41…交叉构件
44a…燃料导管区
44b…燃料喉区
44c…燃料分配器通路区
50a…遮没板
50b…遮没板
51…(遮没板的)第一表面
52…(遮没板的)第二表面
54…(遮没板的)燃料埠
55…(遮没板的)弯曲边缘
57…(遮没板的)第一边缘
58…(遮没板的)第二边缘
59…(遮没板的)内边缘
65…金属基材
70…金属基材板
70a…金属基材板
70b…金属基材板
71…(金属基材板的)第一表面
72…(金属基材板的)第二表面
74…(金属基材板的)第一短侧
75…(金属基材板的)第二短侧
76…(金属基材板的)外长侧
77…(金属基材板的)内长侧
78…(金属基材板的)多孔区
78a…穿孔
78b…(金属基材板的)非多孔区
79…固体氧化物燃料胞元
80…总成基板
81…基准边缘
82a…公差间隙
82b…公差间隙
82c…公差间隙
83a…固定式合钉
83b…固定式合钉
83c…固定式合钉
83d…固定式合钉
83e…固定式合钉
83f…固定式合钉
83g…固定式合钉
84a…弹簧负载式合钉
84b…弹簧负载式合钉
84c…弹簧负载式合钉
84d…弹簧负载式合钉
84e…弹簧负载式合钉
84f…弹簧负载式合钉
84g…弹簧负载式合钉
84h…弹簧负载式合钉
90…第一钳夹板
91a…焊接槽
91b…焊接槽
91c…焊接槽
92a…孔口
92b…孔口
95…第二钳夹板
96…内周边
96a…开口
98a…孔口
98b…孔口
100a…线焊接接缝
100b…线焊接接缝
100c…线焊接接缝
100d…线焊接接缝
100e…线焊接接缝
100f…线焊接接缝
101…周边焊接接缝
110…凹陷
120…长形桥凹陷
121…长形桥凹陷
130…燃料导管
170a…经组合的金属基材板
170b…经组合的金属基材板

Claims (15)

1.一种金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其包含：
a)复数个金属基材板70a，70b及至少二个遮没板50a，50b，各金属基材板70a，70b界定第一及第二相对表面71，72，且各遮没板50a，50b界定第一及第二相对表面71，72，其中，至少一固体氧化物燃料胞元79置设于各金属基材板70a，70b的该第二表面72上；
b)一金属间隔件30，其界定第一及第二相对表面31，32，该金属间隔件30包含一外部周边33及复数个切口内部周边39a，39b，各切口内部周边39a，39b界定一切口40，其中，各金属基材板70a，70b的该第一表面71及各遮没板50a，50b的该第一表面51系附接至该金属间隔件30的该第二表面32，该金属间隔件30的各切口内部周边39a，39b被一金属基材板70a，70b整体地重迭；及
c)一金属互连板20，其界定第一及第二相对表面21，22，该金属互连板20的该第二表面22系密封性地附接至该金属间隔件30的该第一表面31。
2.根据权利要求1所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，该金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1系为一金属支撑固体氧化物燃料胞元堆迭层。
3.根据权利要求1或2所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，各金属基材板70a，70b在一切口内部周边39a，39b及该外部周边33之间被附接至该金属间隔件30。
4.根据权利要求3之金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，各金属基材板70a，70b包含一被一非多孔区78b包围之多孔区78，且各金属基材板70a，70b的该非多孔区78b系附接至该金属间隔件30。
5.根据前述任一权利要求所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，该金属互连板20在该金属间隔件30的该外部周边33及该金属间隔件30的该等复数个切口内部周边39a，39b之间被密封性地附接至该金属间隔件30的该第一面31。
6.根据前述任一权利要求所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，各金属基材板70a，70b藉由焊接被附接至该金属间隔件30。
7.根据前述任一权利要求所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其中，该等至少二个遮没板50a，50b及该等复数个金属基材板70a，70b系附接至该金属间隔件30。
8.根据前述任一权利要求所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1，其包含至少一个经组合的金属基材板170a，170b，各经组合的金属基材板170a，170b包含一遮没板50a，50b及至少一金属基材板70a，70b。
9.一种固体氧化物燃料胞元堆迭，其包含复数个根据前述任一权利要求所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1。
10.一种固体氧化物燃料胞元堆迭总成，其包含：一基板，一端板，一根据权利要求9所述的固体氧化物燃料胞元堆迭，及一裙，其附接至该基板及该端板且界定该裙、该基板及该端板之间的一容积，其内含有该燃料胞元堆迭。
11.一种金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1之组装方法，该金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1包含：
a)复数个金属基材板70a，70b及至少二个遮没板50a，50b，各金属基材板70a，70b界定第一及第二相对表面71，72，且各遮没板50a，50b界定第一及第二相对表面51，52，其中，至少一固体氧化物燃料胞元79置设于各金属基材板70a，70b的该第二表面72上；
b)一金属间隔件30，其界定第一及第二相对表面31，32，该金属间隔件30包含一外部周边33及复数个切口内部周边39a，39b，各切口内部周边39a，39b界定一切口40；及
c)一金属互连板20，其界定第一及第二相对表面21，22；
该组装方法包含下列步骤：
(i)将各金属基材板70a，70b的该第一表面71及各遮没板50a，50b的该第一表面51附接至该金属间隔件30的该第二表面32，其中，该金属间隔件30的各切口内部周边39a，39b被一金属基材板70a，70b整体地重迭；及
(ii)将该金属互连板20的该第二表面22密封性附接至该金属间隔件30的该第一表面31。
12.根据权利要求11所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1的组装方法，其中，该步骤(i)包含将该金属间隔件30钳夹到该等至少二个遮没板50a，50b及该等复数个金属基材板70a，70b，以及将该金属间隔件30附接到该等至少二个遮没板50a，50b及该等复数个金属基材板70a，70b。
13.根据权利要求11或12所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1的组装方法，其中，该步骤(ii)包含将该金属互连板20钳夹到该金属间隔件30，以及将该金属互连板20附接到该金属间隔件30。
14.根据权利要求12或13所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1的组装方法，其中，该等步骤(i)及步骤(ii)的至少一者包含藉由焊接作附接。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的金属支撑固体氧化物燃料胞元单元1的组装方法，其中，该等复数个金属基材板70a，70b及该等复数个遮没板50a，50b系对准于该金属间隔件30且对准于该金属互连板20。
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