CN112397743A - 一种固体氧化物燃料电池连接体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池连接体，包括：在所述连接体内部设有供降温气体通过的内部流道(7)；所述内部流道(7)与连接体的空气侧流道平行；在所述连接体上还设有供所述降温气体通过的降温流道入口(1)和降温流道出口(3)；所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别与所述内部流道(7)连通；所述空气侧流道用于通过发生燃料反应的空气。本发明可以有效的对电堆进行热管理，避免电堆中产生过大温度梯度，同时可降低阴极侧的空气流量，提高空气的有效利用率，提高系统效率，并延长连接体的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池连接体。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，SOFC)是一种可在高温下(500～1000℃)直接将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的装置，同时还具有高能量转化率、零污染、对燃料适应性广、应用领域广泛等优点，其燃料可以是天然气、煤气、甲醇、沼气等碳基燃料，也可以是氢气。该电池与其他发电方式相比，一方面可以节约化石燃料减少能源的消耗，另一方可以降低环境污染物的排放，缓解温室效应，对社会的可持续发展有重要意义。
传统的电解质支撑的平板型SOFC的工作温度为900～1000℃，长期的高温工作必然存在化学组成及微观结构的衰减，此外还需要昂贵的连接体材料。因此，目前SOFC的研究热点是将SOFC工作温度降低到500～800℃，工作温度的降低一方面可延长电池材料的衰减速率，增加SOFC的使用寿命；另一方面也拓宽了连接体材料的选择范围，选择廉价的不锈钢连接体材料成为可能。
SOFC发电系统长期高效运行的条件是保证电堆的热平衡，电堆中过大的温度梯度会导致电池片的过大热应力，过大的热应力会导致电池片的形变及开裂，从而影响电堆的长期使用寿命。而在实际工作过程中，运行工况的变化必然需要输出功率随之变化，反应物流量、温度及电化学反应程度也会剧烈变化，反应放出的热量也会相应变化，从而导致电堆温度的波动。常用来管理和控制电堆热平衡的方法是调节电堆入口的空气温度和流量，但是为了保证电堆阴阳极不出现过大的温度差，就需要提高空气的流量，因此降低了空气的利用率，降低了系统效率。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的常用来管理和控制电堆热平衡的方法空气的利用率低、系统效率低、电堆中温度梯度过大导致连接体寿命低的问题，本发明提供一种固体氧化物燃料电池连接体。
本发明提供的技术方案是：一种固体氧化物燃料电池连接体，包括：在所述连接体内部设有供降温气体通过的内部流道(7)；
所述内部流道(7)与连接体的空气侧流道平行；
在所述连接体上还设有供所述降温气体通过的降温流道入口(1)和降温流道出口(3)；
所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别与所述内部流道(7)连通；
所述空气侧流道用于通过发生燃料反应的空气。
优选的，所述内部流道(7)贯穿所述连接体并与所述空气侧流道平行。
优选的，所述内部流道(7)的形状包括：孔或槽。
优选的，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别有多个，等距离的设置于所述连接体两端。
优选的，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)的开口相等，且大于所述内部流道(7)横截面直径。
优选的，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)的形状包括：由两端为半圆形，中间为长方形构成的形状。
优选的，所述连接体还包括：多个与空气侧流道连通的空气流道入口(2)和空气流道出口(4)。
优选的，所述连接体还包括：燃料流道入口(5)、燃料流道出口(6)和燃料侧流道；
所述燃料流道入口(5)和所述燃料流道出口(6)与所述燃料侧流道连通，并设置在所述连接体的表面；
所述燃料侧流道用于通过发生燃料反应的燃料。
优选的，所述连接体为四边形；
所述降温流道入口(1)和所述降温流道出口(3)设置于连接体相对的两侧；
所述空气流道入口(2)设置在所述降温流道入口(1)的内侧，并与所述空气流道出口(4)在所述连接体上对称设置；
所述燃料流道入口(5)设置在所述降温流道入口(1)挨着的一侧，并与所述燃料流道出口(6)在所述连接体上对称设置。
优选的，所述连接体的材料包括：金属。
优选的，所述降温气体和空气侧流道中的气体均为空气。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池连接体，包括：在所述连接体内部设有供降温气体通过的内部流道(7)；所述内部流道(7)与连接体的空气侧流道平行；在所述连接体上还设有供所述降温气体通过的降温流道入口(1)和降温流道出口(3)；所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别与所述内部流道(7)连通；所述空气侧流道用于通过发生燃料反应的空气。本发明可以有效的对电堆进行热管理，避免电堆中产生过大温度梯度，同时可降低阴极侧的空气流量，提高空气的有效利用率，提高系统效率，并延长连接体的寿命。
附图说明
图1为本发明的连接体空气侧流道图；
图2为本发明的连接体燃料侧流道图；
图3为本发明的连接体结构图；
图4为本发明的连接体结构切面图；
图5为本发明的连接体结构二分切面图；
图中：1为降温流道入口、2为空气流道入口、3为降温流道出口、4为空气流道出口、5为燃料流道入口、6为燃料流道出口、7为内部流道。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明包括在金属连接体上的降温流道入口1、降温流道出口3、燃料流道入口5、燃料流道出口6，以及增设的内部的空气流道入口2和空气流道出口4，内部流道7形式不限于圆孔或槽的形式，其目的是为了通过增设的空气流道，方便对电堆内部进行有效的热管理，同时提高阴极侧空气的有效利用率。增设的内部流道7中空气可由空气流道入口2进入，并从空气流道出口4排出；也可从空气流道出口4进入，空气流道入口2排出。
本发明具有以下优点：
1、降低了空气流道中空气的流量，提高了空气的利用率，提高系统效率；
2、有助于更好的实现电堆的热管理，避免电堆中产生过大温度梯度，提高电堆的长期使用寿命。
实施例1：
本发明中空气流道入口2与空气流道出口4可以为多个，并且设置位置不限，再本实施例中为两个并对称布置；
本发明中燃料流道入口5与燃料流道出口6可以为多个，并且设置位置不限，再本实施例中为一个并对称布置，燃料流道入口5与燃料流道出口6可以设置各种燃料气体，本实施例中为氢气；
本发明中的空气侧流道与燃气侧流道可以为平行或垂直，在本实施例中为垂直设置；
本发明内部流道7可以为任意形状，本实施例中为孔的形式。
如图1、图2、图3、图5本发明包括在金属连接体上的降温流道入口1、降温流道出口3、燃料流道入口5、燃料流道出口6，以及增设的空气流道入口2、空气流道出口4和内部流道7，其目的是为了通过增设的空气流道，方便对电堆内部进行有效的热管理，同时提高阴极侧空气的有效利用率。
连接体的两面分别设置空气侧流道与燃气侧流道；
空气侧流道与燃气侧流道相互垂直；
内部流道7设置为多组，可以增加连接体的受作用面积，更大程度减少温度梯度和温度调控效果。
空气流道入口2与空气流道出口4一个为内部流道7的进气口，另一个为内部流道7的出气口，二者可以相互转换。
实施例2：
本发明中空气流道入口2与空气流道出口4可以为多个，并且设置位置不限，再本实施例中为两个并对称布置；
本发明中燃料流道入口5与燃料流道出口6可以为多个，并且设置位置不限，再本实施例中为一个并对称布置，燃料流道入口5与燃料流道出口6可以设置各种燃料气体，本实施例中为氢气；
本发明中的空气侧流道与燃气侧流道可以为平行或垂直，在本实施例中为垂直设置；
本发明内部流道7可以为任意形状，本实施例中为槽的形式。
如图1、图2和图4本发明包括在金属连接体上的降温流道入口1、降温流道出口3、燃料流道入口5、燃料流道出口6，以及增设的空气流道入口2、空气流道出口4和内部流道7，其目的是为了通过增设的空气流道，方便对电堆内部进行有效的热管理，同时提高阴极侧空气的有效利用率。
连接体的两面分别设置空气侧流道与燃气侧流道；
空气侧流道与燃气侧流道相互垂直；
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，包括：在所述连接体内部设有供降温气体通过的内部流道(7)；
所述内部流道(7)与连接体的空气侧流道平行；
在所述连接体上还设有供所述降温气体通过的降温流道入口(1)和降温流道出口(3)；
所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别与所述内部流道(7)连通；
所述空气侧流道用于通过发生燃料反应的空气。
2.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述内部流道(7)贯穿所述连接体并与所述空气侧流道平行。
3.如权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述内部流道(7)的形状包括：孔或槽。
4.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)分别有多个，等距离的设置于所述连接体两端。
5.如权利要求4所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)的开口相等，且大于所述内部流道(7)横截面直径。
6.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述降温流道入口(1)和降温流道出口(3)的形状包括：由两端为半圆形，中间为长方形构成的形状。
7.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述连接体还包括：多个与空气侧流道连通的空气流道入口(2)和空气流道出口(4)。
8.如权利要求7所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述连接体还包括：燃料流道入口(5)、燃料流道出口(6)和燃料侧流道；
所述燃料流道入口(5)和所述燃料流道出口(6)与所述燃料侧流道连通，并设置在所述连接体的表面；
所述燃料侧流道用于通过发生燃料反应的燃料。
9.如权利要求8所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述连接体为四边形；
所述降温流道入口(1)和所述降温流道出口(3)设置于连接体相对的两侧；
所述空气流道入口(2)设置在所述降温流道入口(1)的内侧，并与所述空气流道出口(4)在所述连接体上对称设置；
所述燃料流道入口(5)设置在所述降温流道入口(1)挨着的一侧，并与所述燃料流道出口(6)在所述连接体上对称设置。
10.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述连接体的材料包括：金属。
11.如权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池连接体，其特征在于，所述降温气体和空气侧流道中的气体均为空气。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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