CN111911724A - 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法 - Google Patents

一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111911724A
CN111911724A CN202010682006.7A CN202010682006A CN111911724A CN 111911724 A CN111911724 A CN 111911724A CN 202010682006 A CN202010682006 A CN 202010682006A CN 111911724 A CN111911724 A CN 111911724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
section
metal
connecting pipe
composite connecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010682006.7A
Other languages
English (en)
Inventor
刘涛
井志
赵先兴
蔡润田
常俊石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd
Original Assignee
Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd filed Critical Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd
Priority to CN202010682006.7A priority Critical patent/CN111911724A/zh
Publication of CN111911724A publication Critical patent/CN111911724A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L25/00—Constructive types of pipe joints not provided for in groups F16L13/00 - F16L23/00 ; Details of pipe joints not otherwise provided for, e.g. electrically conducting or insulating means
    • F16L25/02—Electrically insulating joints or couplings
    • F16L25/025—Electrically insulating joints or couplings for joints with sleeve or socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1233—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开的一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件，该管件在沿着输出气体方向或输入气体方向依次包括金属段、过渡段、绝缘段、过渡段和金属段。本发明提出的复合连接管件减少了密封面，降低了因热胀冷缩引起的密封失效风险，同时解决了气路与电堆间的绝缘问题，以及应力吸收问题。

Description

一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备 方法
技术领域
本发明属于固体氧化物燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法。
背景技术
燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，与常规电池的不同之处在于燃料和氧化剂不是储存在电池内部，而是来自外部供给，即只要不断向其提供燃料和氧化剂，就可以连续不断地发电。燃料电池有多种类型，按电解质不同主要分为以下几种：碱性氢氧燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)。与其他类型燃料电池相比，SOFC具有许多独特的优点：
1、SOFC为全固态结构，避免了液态电解质导致的腐蚀和电解液流失等问题。
2、燃料适用范围广，可直接使用天然气、煤气化气和其他含碳燃料。
3、电池排出的高温余热可以二次利用，可用于取暖。
4、电池在高温下工作，电极反应过程迅速，无须采用贵金属电极，电池成本低。
SOFC发电系统一般情况下包含多个电堆，这些电堆通过管路连接，采用串联或并联的方式。由于SOFC运行温度很高(600-800℃)，且电堆的输入和输出气体的管路等也在高温区域，因此，如何在高温区内保证SOFC多个电堆间通过输气管路连接并且不会导致电堆正极和负极间的短路，是设计燃料电池系统的一个重大难点。受材料和工艺等因素限制，传统密封方式和材料在高温情况下很难实现密封以及可靠性绝缘。
目前广泛应用的耐高温材料有耐高温合金和陶瓷，但是将此两种材料单独应用在电堆间的连接上，考虑绝缘和形变等因素，每两种材料的界面之间，都会增加一个密封面，从而在集成多个电堆后，连接管路会有很多个密封面，大大增加了密封泄露的风险和工艺装配的难度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出使用耐高温金属材料和绝缘材料制作成管路，减少材料之间的界面。
根据本发明的第一个实施方案，提供一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件，该管件的两端为金属段，中间为绝缘段，金属段与绝缘段之间为过渡段，即沿着输出气体方向或输入气体方向依次为金属段、过渡段、绝缘段、过渡段和金属段，其中各个金属段为耐高温金属材料制成，例如选自不锈钢625、Inconel600、日新制钢445中的任意一种，每个金属段长度一般为30-70mm，优选为50mm(各个金属段各自的长度优选一致)，壁厚为≥0.2mm，优选为0.5mm，可采用波纹管形式制成，金属段管径例如为本领域常规采用的管径，可有效的缓解电堆在高温运行状态下，因温度变化产生的应力引起的管路形变和断裂；绝缘段为电绝缘耐高温材料制成，优选选自氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷等中的任意一种或多种，绝缘段的长度一般为20-50mm，优选为40mm，绝缘段管径为本领域常规采用的管径，壁厚为3-7mm，优选为5mm。绝缘段起到电绝缘的作用；各个过渡段为耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料按特定比例混合而获得的混合材料，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，也可以是由100％金属逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例，过渡段管径例如为本领域常规采用的管径，过渡段的长度一般为3-7mm，优选为5mm(各个过渡段的各自长度通常是一致的)，壁厚为5-10mm，优选为8mm。
根据本发明的第二个实施方案，提供一种复合连接管件的制备方法，该方法为3D打印法，具体包括：
将耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末以及耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末，分别与打印基材粘结剂混合制成线材，经3D打印设备进行生胚成型打印，之后脱脂去除粘结剂，经过烧结形成最终产品。各段之间可通过不同打印基材的切换，实现连在一起，在金属段中，打印基材采用耐高温金属粉末，在绝缘段中，采用电绝缘耐高温材料，在过渡段中，采用耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末。过渡段中耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，或由100％耐高温金属材料逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例。在金属段、绝缘段和过渡段中，打印基材粘结剂分别是耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末以及耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末质量的10-100wt％，粘结剂例如为市购的丙烯酸树脂。打印基材可分为三种，第一种基材为耐高温金属材料粉末与粘结剂混炼制备而成，用于打印金属段部分；第二种基材为耐高温金属材料粉末、电绝缘耐高温材料粉末与粘结剂混炼制备而成，用于打印过渡段部分；第三种基材为电绝缘耐高温材料粉末与粘结剂混炼制备而成，用于打印绝缘段部分。
优选地，耐高温金属粉末选自不锈钢625、Inconel600、日新制钢445中的任意一种，优选不锈钢625；电绝缘耐高温材料粉末选自氧化铝陶瓷粉末、氧化锆陶瓷粉末、氧化镁陶瓷粉末、氧化铍陶瓷粉末、氮化硼陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末、碳化钛陶瓷粉末中的任意一种或多种，优选氧化铝陶瓷粉末。
进一步地，耐高温金属粉末的粒度范围为0.1-0.5μm，优选为0.3μm；电绝缘耐高温材料粉末的粒度范围为0.1-0.5μm，优选为0.3μm。
进一步地，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末为按特定比例混合的混合材料，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，也可以是由100％金属逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例。
3D打印过程中其他操作及技术参数选用3D打印领域所熟知的即可。
根据本发明的第三个实施方案，提供一种复合连接管件的制备方法，该方法为粉末冶金法，具体包括：
将耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末以及耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末经成型和烧结制成最终产品。通过依次填充不同的粉末和量的控制，实现依次为金属段、过渡段、绝缘段、过渡段和金属段的连接管件顺序。粉末可分为三种，第一种为耐高温金属粉末，用于制成金属段部分；第二种为耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末混合而成，其中耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，用于过渡段部分制作；第三种为电绝缘耐高温材料粉末，用于制成绝缘段部分。
其中，耐高温金属粉末选自不锈钢625、Inconel600、日新制钢445中的任意一种，优选不锈钢625。电绝缘耐高温材料粉末选自氧化铝陶瓷粉末、氧化锆陶瓷粉末、氧化镁陶瓷粉末、氧化铍陶瓷粉末、氮化硼陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末、碳化钛陶瓷粉末中的任意一种或多种，优选氧化铝陶瓷粉末。
其中，耐高温金属粉末的粒度范围为0.1-0.5μm，优选为0.3μm；电绝缘耐高温材料粉末的粒度范围为0.1-0.5μm，优选为0.3μm。
其中，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末为按特定比例混合的混合材料，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料质量比可以为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1；也可以是由100％金属逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例。
其他操作及技术参数选用粉末冶金领域所熟知的即可。
根据本发明的第四个实施方案，提供一种固体氧化物燃料电池电堆间的输送气体管道部件的连接方法，该方法包括：
多个电堆从下而上依次堆叠，上方电堆的负极与下方电堆的正极堆叠，电堆侧面固定有气体接口结构，然后将复合连接管件两端的金属段分别与分布于电堆侧面的气体接口结构(气体接口形式一般为圆形，可通过常见的加工形式实现)，连接，实现电堆间的集成，该集成实现电堆间气路的并联连接。
其中，气体接口结构为固定于电堆侧面的管件，其内径与复合连接管件金属段的内径相等，使用气体接口结构实现多个复合连接管件的连接，气体接口结构的数量和位置可根据具体电堆形式进行布置，例如电堆堆叠集成，每个电堆相同的侧面布置一个气体接口结构，复合连接管件与气体接口结构对接，实现电堆的堆叠集成和复合连接管件的连接应用；金属段与气体接口结构可采用钎焊连接。
本发明的有益效果：
本发明可减少管路密封面的数量，本发明中的一根复合连接管件包含三部分两种材质，直接减少两个密封面，降低电堆与电堆间连接密封泄露的风险；在集成电堆时，只需要将复合连接管件上下的金属部分和与其连接的电堆连接好即可，提高了工艺装配效率；加入过渡段，可以模糊甚至消除金属材料和电绝缘材料之间由两种不同材料直接接触产生的清晰界面，该清晰界面的存在可能导致温度变化或应力变化产生的材料分离或泄露发生，比传统的焊接工艺产生更好的连接与密封效果。
附图说明
图1为固体氧化物燃料电池电堆间复合连接管件及材料分布示意图。
图2为固体氧化物燃料电池的电堆及气体接口结构的示意图。
图3为固体氧化物燃料电池电堆间通过复合连接管件集成的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1所示，一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件，其包括位于管件两端的金属段A、位于中间的绝缘段C及位于金属段A与绝缘段C之间的过渡段B，即沿着输出气体方向或输入气体方向依次为金属段A、过渡段B、绝缘段C、过渡段B和金属段A。其中金属段材质选自不锈钢625、Inconel600、日新制钢445中的任意一种，优选不锈钢625，制成波纹管形式，可满足耐高温和尺寸调整需求。过渡段可根据具体工艺进行调整比例实现金属段材料和绝缘段材料的过渡。绝缘段材料为陶瓷材料(如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷等)，实现复合连接管件两端的绝缘。各个过渡段B为高温金属和电绝缘材料按特定比例混合的混合材料，其比例可以是0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，也可以是由100％金属逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例。
如图2所示，电堆包括位于顶端的正极1和底端的负极2及固定于侧面的气体接口结构3，气体接口结构3为管件，其内径与复合连接管件金属段A的内径相等，气体接口结构3的数量和位置可根据具体电堆形式进行布置(图2仅示意了一个气体接口结构的位置)，气体接口结构分布在电堆的侧面，可实现电堆的堆叠集成和复合连接管件的连接应用。
如图3所示，多个固体氧化物燃料电池电堆间通过复合连接管件堆叠集成，复合连接管件4两端的金属段A分别与分布于电堆侧面的气体接口结构连接，使用气体接口结构实现多个复合连接管件4的连接，其中复合连接管件与电堆的连接可使用钎焊，将复合连接管件和电堆可靠连接。该集成实现了电堆间气路的并联连接，并通过复合连接管件的应用，保证了电堆正极和负极的绝缘。
实施例1
将粒度0.3μm的不锈钢625粉末用量0.2kg，和粒度0.3μm的氧化铝陶瓷粉末用量0.08kg以及耐高温金属和氧化铝陶瓷的混合粉末用量0.05kg(耐高温金属和氧化铝陶瓷粉末的混合质量比例为0.5:1)分别与打印基材粘结剂(具体打印基材粘结剂为丙烯酸树脂，与三种粉末混合的打印基材粘结剂的用量依次分别是0.04kg，0.015kg，0.015kg，总用量0.07kg)混合制成线材，通过3D打印设备进行生胚成型打印(各段之间通过不同打印基材的切换，实现连在一起)，之后脱脂去除粘结剂，经过烧结形成复合连接管件，其中，复合连接管件金属段、过渡段和绝缘段的管径为φ40mm，长度分别为50mm、8mm、40mm。
实施例2
将粒度为0.3μm的不锈钢625用量0.2kg、粒度为0.3μm的氧化铝陶瓷粉末用量0.08kg以及耐高温金属和氧化铝陶瓷的混合粉末用量0.05kg(耐高温金属和氧化铝陶瓷粉末的混合质量比例为0.5:1)经过成型和烧结制成复合连接管件。通过依次填充不同的粉末和量的控制，实现依次为金属段、过渡段、绝缘段、过渡段和金属段的连接管件顺序，其中，复合连接管件金属段、过渡段和绝缘段的管径为φ40m，长度分别为50mm、8mm、40mm。
实施例3
将实施例1制备的复合连接管件连接于上下2个电堆侧面的气体接口结构，进行固体氧化物燃料电池发电试验，使用实施例1的复合连接管件相对于常规管路的优势为，可减少管路的复杂程度并降低制造成本，同时可实现相连电堆气路并联以及电绝缘。
实施例4
将实施例2制备的复合连接管件连接于上下2个电堆侧面的气体接口结构，进行固体氧化物燃料电池发电试验，使用实施例1的复合连接管件相对于常规管路的优势为，可减少管路的复杂程度并降低制造成本，同时可实现相连电堆气路并联以及电绝缘。
该连接管件的发明，将不同材质的管路进行复合使用，相对于传统密封垫密封形式，减少了零件数量，安装便利性有很大提升，并同时提升了密封可靠性。
该连接管件的发明，可将电堆在高度方向上堆叠排布，相对于电堆平铺式排布所存在的安装底板变形、气路通道复杂、气路占用空间较多等问题，有很好的改善和提高。

Claims (9)

1.一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件，其特征在于，其两端为金属段，中间为绝缘段，金属段与绝缘段之间为过渡段，即沿着输出气体方向或输入气体方向依次为金属段、过渡段、绝缘段、过渡段和金属段；
各个金属段为耐高温金属材料制成，优选，耐高温金属材料选自不锈钢625、Inconel600、日新制钢445中的任意一种；
绝缘段为电绝缘耐高温材料制成，优选，电绝缘耐高温材料选自氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷中的任意一种或多种；
各个过渡段为所述耐高温金属材料和所述电绝缘耐高温材料按特定比例混合而获得的混合材料制成，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，或由100％耐高温金属材料逐渐变化到100％电绝缘材料的渐变比例。
2.根据权利要求1所述的复合连接管件，其特征在于，各个金属段的长度为30-70mm，优选为50mm，壁厚为≥0.2mm，优选为0.5mm，金属段为波纹管形式。
3.根据权利要求1所述的复合连接管件，其特征在于，绝缘段的长度为20-50mm，优选为40mm，壁厚为3-7mm，优选为5mm。
4.根据权利要求1所述的复合连接管件，其特征在于，各个过渡段的长度为3-7mm，优选为5mm，壁厚为5-10mm，优选为8mm。
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的复合连接管件的方法，该方法包括：
将耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末以及耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末，分别与打印基材粘结剂混合制成线材，然后经3D打印设备进行生胚成型打印，之后脱脂去除粘结剂，经过烧结形成最终产品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，或由100％耐高温金属材料逐渐变化到100％电绝缘耐高温材料的渐变比例。
7.一种制备权利要求1-4中任意一项所述复合连接管件的方法，该方法包括：
将耐高温金属粉末、电绝缘耐高温材料粉末以及耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料的混合粉末经成型和烧结制成最终产品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，耐高温金属材料和电绝缘耐高温材料混合质量比为0.1-10:1，优选0.3-0.7:1，例如混合质量比为0.5:1，或由100％耐高温金属材料逐渐变化到100％电绝缘耐高温材料的渐变比例。
9.一种固体氧化物燃料电池电堆间的输气管路连接方法，该方法包括：
多个电堆从下而上依次堆叠，上方电堆的负极与下方电堆的正极堆叠，然后将复合连接管件两端的金属段分别与分布于电堆侧面的气体接口结构连接，实现电堆间的集成。
CN202010682006.7A 2020-07-15 2020-07-15 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法 Pending CN111911724A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010682006.7A CN111911724A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010682006.7A CN111911724A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111911724A true CN111911724A (zh) 2020-11-10

Family

ID=73281152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010682006.7A Pending CN111911724A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111911724A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0461481A2 (de) * 1990-06-12 1991-12-18 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Metall- und/oder Keramik Verbund-Teilen
US5279909A (en) * 1992-05-01 1994-01-18 General Atomics Compact multilayer ceramic-to-metal seal structure
WO1995012557A1 (de) * 1993-11-02 1995-05-11 Roland Emmrich Verfahren zur herstellung eines verbundkörpers, der die erzeugung geometrisch sehr genau abgegrenzter elektrischer felder erlaubt, und verbundkörper
US6410161B1 (en) * 1999-04-15 2002-06-25 Fuelcell Energy, Inc. Metal-ceramic joint assembly
CN1868082A (zh) * 2003-09-12 2006-11-22 燃料电池能有限公司 用于增进电绝缘的连接组件
CN101523637A (zh) * 2006-10-13 2009-09-02 松下电器产业株式会社 电池组件、电池搭载设备以及电池组件的连接结构
US20160298842A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 United Technologies Corporation Ceramic and metal engine components with gradient transition from metal to ceramic

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0461481A2 (de) * 1990-06-12 1991-12-18 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Metall- und/oder Keramik Verbund-Teilen
US5279909A (en) * 1992-05-01 1994-01-18 General Atomics Compact multilayer ceramic-to-metal seal structure
WO1995012557A1 (de) * 1993-11-02 1995-05-11 Roland Emmrich Verfahren zur herstellung eines verbundkörpers, der die erzeugung geometrisch sehr genau abgegrenzter elektrischer felder erlaubt, und verbundkörper
US6410161B1 (en) * 1999-04-15 2002-06-25 Fuelcell Energy, Inc. Metal-ceramic joint assembly
CN1868082A (zh) * 2003-09-12 2006-11-22 燃料电池能有限公司 用于增进电绝缘的连接组件
CN101523637A (zh) * 2006-10-13 2009-09-02 松下电器产业株式会社 电池组件、电池搭载设备以及电池组件的连接结构
US20160298842A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 United Technologies Corporation Ceramic and metal engine components with gradient transition from metal to ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4960593B2 (ja) 電気化学的電池スタック組立体
US7960068B2 (en) Fuel cell module and structure for gas supply to fuel cell
CN103261483B (zh) 包括高温蒸汽电解池电池的产氢电池
US9608285B2 (en) Stack for a solid oxide fuel cell using a flat tubular structure
EP2008334A1 (en) Solid oxide fuell cell assembly with replaceable stack and packet modules
CN104979575A (zh) 两端开口的多孔惰性支撑管型固体氧化物燃料电池、电堆及其制备方法
CN101292382B (zh) 燃料电池的管形模块及其密封装置
CN111911724A (zh) 一种固体氧化物燃料电池电堆间的复合连接管件及其制备方法
KR102030981B1 (ko) 금속지지체식 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
JP3166888B2 (ja) 固体電解質型燃料電池のスタック
JP2014041705A (ja) 固体酸化物形燃料電池とその製造方法
KR20200105501A (ko) 복합체, 및 전기 화학 반응 셀 스택
TWI409982B (zh) 固態氧化物燃料電池之連接器
JP5180904B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池および接合材
JP3968028B2 (ja) 燃料電池用容器及びその製造方法
CN111799495A (zh) 固体氧化物燃料电池电堆的歧管及包括其的固体氧化物燃料电池
JP2018056020A (ja) 電気化学反応単セルの製造方法および電気化学反応セルスタックの製造方法
KR100942091B1 (ko) 평판형 고체산화물 연료전지의 적층구조
JP2017010682A (ja) インターコネクタ−燃料電池単セル複合体および燃料電池スタック
JP2017016846A (ja) 接合材前駆体、電気化学反応セルスタックおよびそれらの製造方法
KR20080008019A (ko) 평판형 고체산화물 연료전지의 밀봉층 형성방법
JP7132982B2 (ja) 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック
JP2019197675A (ja) 電気化学反応セルスタック
KR101907219B1 (ko) 단전지 스택용 분리판의 매니폴드 밀봉 구조 및 그 방법
KR101606161B1 (ko) 관형 금속 지지체 기반의 고체산화물 연료전지 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201110