CN115084617A - 固体氧化物燃料电池装置 - Google Patents
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Abstract
一种行列排列的固体氧化物燃料电池装置，是由从下往上依次设置的阳极金属盖板、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板、连接件、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板和阴极金属盖板集成在一起的复合型电池，阳极金属支撑板和阴极金属夹板呈中空结构，行列排列的电池容纳在阳极金属支撑板和阴极金属夹板的中空结构中通过二者夹紧固定，阳极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阳极气体通气的阳极气体流道，阳极金属盖板的另一侧是光面，阴极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阴极气体通气的阴极气体流道，阴极金属盖板的另一侧是光面。本发明结构简单、电池密封性好，解决了电池串漏气的问题，提高了电池长期运行稳定性，同时有利于电池堆的集成制造。
Description
技术领域
本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，涉及一种固体氧化物燃料电池装置。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种高效的电化学发电装置，发电原料为天然气、氢气等燃气，具有良好的商业应前景。就目前而言，固体氧化物燃料电池一般分为电解质支撑电池(第一代)、阳极支撑电池(第二代)、金属基支撑电池(第三代)等。其中电解质支撑电池和阳极支撑电池都是陶瓷基体。
经查，现有专利号为201820917507.7的中国专利《一种平板式固体氧化物燃料电池堆》，包括至少一个电池单元，每一个电池单元包括至少一片单电池、上连接件、阳极集流网、阴极集流网和下连接件，相邻两电池单元上下堆叠且共用同一连接件；封接盖板和封接支撑板密封固定，上连接件、封接盖板、封接支撑板、下连接件均设有阳极进气孔和阳极出气孔。该结构通过封接盖板和封接支撑板将单电池上下封接，完善了密封结构，无需在单电池上打孔，解决了串漏气问题，提高了电池堆的长期运行稳定性和寿命；且封接盖板和封接支撑板分别设置阳极进气孔和阳极出气孔，形成外歧管通气结构，单电池本身不打通气孔，避免了单电池打孔中产生的微裂纹，避免了因微裂纹的扩展而缩短电堆的寿命。但是结构比较复杂，一个电池单元需要单电池、上连接件、阳极集流、封接盖板网、封接支撑板、阴极集流网和下连接件共七层进行密封，装配也很不方便，在结构上还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、密封性好且运行稳定的固体氧化物燃料电池装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：该固体氧化物燃料电池装置是由从下往上依次设置的阳极金属盖板、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板、连接件、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板和阴极金属盖板集成在一起的复合型电池，阳极金属支撑板和阴极金属夹板呈中空结构，行列排列的电池容纳在阳极金属支撑板和阴极金属夹板的中空结构中通过二者夹紧固定，阳极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阳极气体通气的阳极气体流道，阳极金属盖板的另一侧是光面，阴极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阴极气体通气的阴极气体流道，阴极金属盖板的另一侧是光面。
作为改进，所述阳极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有与阳极金属支撑板的中空结构相对应的第一凹面，阳极气体流道布设在第一凹面中，阴极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有与阴极金属夹板的中空结构相对应的第二凹面，阴极气体流道布设在第二凹面中。
进一步，所述阳极金属盖板的左右两侧分别设有与阳极气体流道相连通的阳极气体通气孔，阴极金属夹板和阴极金属盖板的左右两侧分别设有对应的阳极气体通气孔，阳极气体从阳极气体通气孔的一侧进入，从阳极气体通气孔另一侧出去。
再进一步，所述阴极金属盖板的左右两侧分别设有与阴极气体流道相连通的阴极气体通气孔，阴极金属夹板和阴极金属盖板的左右两侧分别设有对应的阴极气体通气孔，阴极气体通气孔设计为长条形，阴极气体从阴极气体通气孔的一侧进入，从阴极气体通气孔另一侧出去。
进一步，所述阳极金属盖板与阳极金属支撑板之间、阳极金属支撑板与阴极金属夹板之间、阴极金属夹板与阴极金属盖板之间分别通过密封胶密封粘接。
再进一步，所述阳极金属支撑板对应于阴极金属夹板的一侧喷涂有作为绝缘的陶瓷涂层。
再进一步，所述连接件与阴极金属夹板及阳极金属支撑板之间通过密封胶密封粘接。
进一步，所述行列排列的电池是由相同的九片单电池平铺组成窗口式结构，对应地，在阳极金属支撑板或者阴极金属夹板中分布有安装电池的安装孔腔，呈现行列分布的。
优选，所述行列排列的电池采用3x3行列排列。
最后，所述单电池为陶瓷电池片，九片单电池位于同一平面、且相邻两片单电池不接触。
与现有技术相比，本发明的优点在于：实现了国内首个大功率单电堆，除陶瓷电池片外，阴极、阳极金属盖板、阳极金属支撑板和阴极金属夹板也作为基本结构与陶瓷电池片集成在一起，共同组成复合型电池，单电池具有外歧管结构，由多片单电池平铺组成窗口式结构。本发明结构简单、电池密封性好，较好地解决了电池串漏气的问题，提高了电池长期运行稳定性，同时有利于电池堆的集成制造。
附图说明
图1是本发明实施例提供的3x3固体氧化物燃料电池装置的结构分解图；
图2是本发明实施例中阴极金属盖板的光面一侧的结构示意图；
图3是本发明实施例中阴极金属盖板的另一面的结构示意图；
图4是本发明实施例中3x3电池的结构示意图；
图5是本发明实施例中3x3连接件的结构示意图；
图6是本发明实施例中阳极金属盖板的光面一侧的结构示意图；
图7是本发明实施例中阳极金属盖板的另一面的结构示意图；
图8是本发明实施例中阳极金属支撑板、阴极金属夹板的结构示意图；
图9是本发明实施例中阳极金属支撑板、阴极金属夹板另一面的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～9所示，一种3x3固体氧化物燃料电池装置，该固体氧化物燃料电池装置A是由从下往上依次设置的阳极金属盖板9、阳极金属支撑板8、3X3电池7、阴极金属夹板6、3x3连接件5、阳极金属支撑板4、3x3电池3、阴极金属夹板2和阴极金属盖板1集成在一起的复合型电池，阳极金属支撑板8和4及阴极金属夹板6和2呈中空结构，就是说在阳极金属支撑板或者阴极金属夹板中分布有安装电池7的安装孔腔，通常是呈现3X3行列分布的，使3x3电池7和3容纳在配对的阳极金属支撑板8(4)及阴极金属夹板6(2)的中空结构中，通过阳极金属支撑板和阴极金属夹板二者夹紧固定，阳极金属盖板9相对于3x3电池7的一侧设有供阳极气体通气的阳极气体流道90，阳极金属盖板9的另一侧是光面，阴极金属盖板1相对于3x3电池3的一侧设有供阴极气体通气的阴极气体流道10，阴极金属盖板1的另一侧是光面。
阳极金属盖板9相对于3x3电池7的一侧设有与阳极金属支撑板8的中空结构相对应的第一凹面91，阳极气体流道90布设在第一凹面91中，阴极金属盖板1相对于3x3电池3的一侧设有与阴极金属夹板2的中空结构相对应的第二凹面11，阴极气体流道10布设在第二凹面11中。阳极金属盖板9的左右两侧分别设有与阳极气体流道90相连通的阳极气体通气孔93，阴极金属夹板6(2)、阴极金属盖板1的左右两侧分别设有对应的阳极气体通气孔13，阳极气体从阳极气体通气孔的一侧进入，从阳极气体通气孔另一侧出去。阴极金属盖板1的左右两侧分别设有与阴极气体流道10相连通的阴极气体通气孔12，阴极金属夹板6(2)、阴极金属盖板1的左右两侧分别设有对应的阴极气体通气孔12，阴极气体通气孔12设计为长条形，阴极气体从阴极气体通气孔的一侧进入，从阴极气体通气孔另一侧出去，至于阳极气体通气孔连通、阴极气体通气孔连通是本领域的常规手段。阳极金属盖板9与阳极金属支撑板8之间、阳极金属支撑板8和阴极金属夹板6之间、阳极金属支撑板4和阴极金属夹板2之间、阴极金属夹板2与阴极金属盖板1之间分别通过密封胶密封粘接；阳极金属支撑板8对应于阴极金属夹板6的一侧及阳极金属支撑板4对应于阴极金属夹板2的一侧喷涂有作为绝缘的陶瓷涂层。3x3连接件5的两面一致，3x3连接件5与阴极金属夹板6及阳极金属支撑板4之间通过密封胶密封粘接。
3x3电池3和7是由相同的九片单电池平铺组成窗口式结构，单电池为陶瓷电池片，九片单电池位于同一平面、且相邻两片单电池不接触。
本发明将阳极金属盖板9、阳极金属支撑板8、3X3电池7、阴极金属夹板6、3x3连接件5、阳极金属支撑板4、3X3电池3、阴极金属夹板2和阴极金属盖板1集成在一起形成复合型电池，密封性能好，解决了电池串漏气的问题，提高了电池长期运行稳定性，同时有利于电池堆的集成制造。
本实施例子就3X3电池组成行列做了详细说明，但是不局限于3X3电池组成行列，也可以是4X4电池组成行列等等，可以依次类推。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：该固体氧化物燃料电池是由从下往上依次设置的阳极金属盖板、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板、连接件、阳极金属支撑板、行列排列的电池、阴极金属夹板和阴极金属盖板集成在一起的复合型电池，阳极金属支撑板和阴极金属夹板呈中空结构，行列排列的电池容纳在阳极金属支撑板和阴极金属夹板的中空结构中通过二者夹紧固定，阳极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阳极气体通气的阳极气体流道，阳极金属盖板的另一侧是光面，阴极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有供阴极气体通气的阴极气体流道，阴极金属盖板的另一侧是光面。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述阳极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有与阳极金属支撑板的中空结构相对应的第一凹面，阳极气体流道布设在第一凹面中，阴极金属盖板相对于行列排列的电池的一侧设有与阴极金属夹板的中空结构相对应的第二凹面，阴极气体流道布设在第二凹面中。
3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述阳极金属盖板的左右两侧分别设有与阳极气体流道相连通的阳极气体通气孔，阴极金属夹板和阴极金属盖板的左右两侧分别设有对应的阳极气体通气孔，阳极气体从阳极气体通气孔的一侧进入，从阳极气体通气孔另一侧出去。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述阴极金属盖板的左右两侧分别设有与阴极气体流道相连通的阴极气体通气孔，阴极金属夹板和阴极金属盖板的左右两侧分别设有对应的阴极气体通气孔，阴极气体通气孔设计为长条形，阴极气体从阴极气体通气孔的一侧进入，从阴极气体通气孔另一侧出去。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述阳极金属盖板与阳极金属支撑板之间、阳极金属支撑板与阴极金属夹板之间、阴极金属夹板与阴极金属盖板之间分别通过密封胶密封粘接。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述阳极金属支撑板对应于阴极金属夹板的一侧喷涂有作为绝缘的陶瓷涂层。
7.根据权利要求6所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述连接件与阴极金属夹板及阳极金属支撑板之间通过密封胶密封粘接。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述行列排列的电池是由相同的九片单电池平铺组成窗口式结构，对应地，在阳极金属支撑板或者阴极金属夹板中分布有安装电池的安装孔腔，呈现行列分布的。
9.根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述行列排列的电池采用3x3行列排列。
10.根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池装置，其特征在于：所述单电池为陶瓷电池片，九片单电池位于同一平面、且相邻两片单电池不接触。
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2022
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