CN115966725A - 一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，包括置于多层式的连接体上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元，相邻的所述燃料电池单元的反应区域利用连接材料实现电连接，靠近边缘区域利用绝缘部件实现绝缘连接，且具有所述燃料电池单元的所述连接体利用隔离围挡包围起来，所述隔离围挡与所述燃料电池单元之间具有缝隙且二者之间断路。上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构能够让电池功能层所受压力更加均匀，约束应力小，在电堆运行过程中不易受损，同时在后期的电堆维护中也更加便利，可实现电堆中电池片的选择性更换，节省电池系统的运行成本。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池制造技术领域，特别是涉及一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)因其能量转换效率高和污染物零排放的特点而受到人们越来越多的关注。传统的利用化石能源供电的系统，首先是将各种燃料在锅炉中进行燃烧将储存在燃料内部的化学能转变为热能，然后使得热能转变为机械能，最后转变为电能，最终实现了化学能向电能的转换。在这一过程中，由于每次能量的转变都伴随着能量的损失。利用卡诺循环进行理论计算可知，其效率基本不会超过40％。而SOFC则是可以将氢气、一氧化碳等可燃气体的化学能直接转换为电能的装置，且不排放其他有害物质。由于SOFC发电的过程中不存在其他的能量转变形式，因此它的发电效率非常高。作为单独的发电系统使用，SOFC的发电效率基本可以维持在50％以上。然而，在固体氧化物燃料电池制造领域，从单电池到电池堆的装配还存在不少问题，例如：现有的板式电池中，单电池是由电池片和连接件组成的，所以每片单电池的密封都必须依赖于其上面的电池，而且需要在单电池的周围固定密封材料，所以组堆后的所有电池是一个整体，若某片电池发生损坏了，几乎无法更换或维修。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，能够让电池功能层所受压力更加均匀，约束应力小，在电堆运行过程中不易受损，同时在后期的电堆维护中也更加便利，可实现电堆中电池片的选择性更换，节省电池系统的运行成本。
本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，包括置于多层式的连接体上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元，相邻的所述燃料电池单元的反应区域利用连接材料实现电连接，靠近边缘区域利用绝缘部件实现绝缘连接，且具有所述燃料电池单元的所述连接体利用隔离围挡包围起来，所述隔离围挡与所述燃料电池单元之间具有缝隙且二者之间断路。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述绝缘部件为绝缘环。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述绝缘部件为陶瓷绝缘环。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，上下相邻的所述燃料电池单元之间设置有2个至8个所述绝缘部件。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述绝缘部件和所述连接体之间利用密封材料进行密封连接。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，还包括将所述燃料电池单元固定在一起的紧固件。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述紧固件为螺杆螺丝组件或气动压力机构。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述隔离围挡包括上底板和下底板。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述隔离围挡还包括侧板。
优选的，在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构中，所述绝缘部件的高度为0.2mm至1.5mm。
通过上述描述可知，本发明提供的上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，由于包括置于多层式的连接体上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元，相邻的所述燃料电池单元的反应区域利用连接材料实现电连接，靠近边缘区域利用绝缘部件实现绝缘连接，且具有所述燃料电池单元的所述连接体利用隔离围挡包围起来，所述隔离围挡与所述燃料电池单元之间具有缝隙且二者之间断路，因此能够让电池功能层所受压力更加均匀，约束应力小，在电堆运行过程中不易受损，同时在后期的电堆维护中也更加便利，可实现电堆中电池片的选择性更换，节省电池系统的运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例的内部视图；
图2为本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例的外部视图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，能够让电池功能层所受压力更加均匀，约束应力小，在电堆运行过程中不易受损，同时在后期的电堆维护中也更加便利，可实现电堆中电池片的选择性更换，节省电池系统的运行成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例如图1和图2所示，图1为本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例的内部视图，图2为本发明提供的一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例的外部视图，需要说明的是，图1中的一个中间部位分开了，从而将内部结构展示得更清楚，该自密封固体氧化物燃料电池电堆结构可以包括置于多层式的连接体1上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元2，相邻的燃料电池单元2的反应区域利用连接材料3实现电连接，需要说明的是，图1中燃料电池单元2和连接材料3是合为一体而无法区分开的，该连接材料3可以但不限于为镧锶锰、镧锶钴铁或锰钴氧，靠近边缘区域利用绝缘部件4实现绝缘连接，且具有燃料电池单元2的连接体1利用隔离围挡5包围起来，隔离围挡5与燃料电池单元2之间具有缝隙且二者之间断路。
需要说明的是，上述方案中，自密封固体氧化物燃料电池单元2在连接体1上叠层放置，彼此之间存在绝缘部件4和连接材料3，利用连接材料3将燃料电池单元2电连接起来，利用绝缘部件4能够为两个燃料电池单元2进行水平定位和竖直定位，该绝缘部件4中可以设置有气体通道，并且用密封材料对该气体通道进行密封处理，在这种情况下，就便于将出现问题的燃料电池单元2取下来并且进行更换，提高了维护效率。
通过上述描述可知，本发明提供的上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的实施例中，由于包括置于多层式的连接体上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元，相邻的燃料电池单元的反应区域利用连接材料实现电连接，靠近边缘区域利用绝缘部件实现绝缘连接，且具有燃料电池单元的连接体利用隔离围挡包围起来，隔离围挡与燃料电池单元之间具有缝隙且二者之间断路，因此能够让电池功能层所受压力更加均匀，约束应力小，在电堆运行过程中不易受损，同时在后期的电堆维护中也更加便利，可实现电堆中电池片的选择性更换，节省电池系统的运行成本。
在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的一个具体实施例中，上述绝缘部件4可以优选为绝缘环，进一步的，该绝缘部件可优选为陶瓷绝缘环。另外，上下相邻的燃料电池单元之间可以设置有2个至8个绝缘部件，进一步的，可优选为设置4个绝缘部件，这样受力更加对称均匀。而且采用这种绝缘环能够保证上下贯通，不仅整体的结构更整齐，而且贯通的通道能够实现气体流动，另外，陶瓷材质的绝缘环成本较低，容易获取，当然也可以根据实际需要选择其他材质的绝缘环，此处并不限制。
在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的另一个具体实施例中，绝缘部件4和连接体1之间可以利用密封材料进行密封连接，而且还可以包括将燃料电池单元2固定在一起的紧固件，也就是说，叠放一定数量的燃料电池单元后，可通过紧固件使其全部固定，该数量可以是200片以内的任意数量，具体的，该紧固件可以优选为螺杆螺丝组件或气动压力机构，还可以采用液压方式等其他方式，此处并不限制。
在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的又一个具体实施例中，参考图2，隔离围挡5可以包括上底板和下底板，另外，还可以包括侧板，这种上底板、下底板和侧板与燃料电池单元之间要绝缘，能够保证整个电堆的导电区域与外界隔离开，只有电流收集端6与外界接触，避免出现短路情况。
在上述自密封固体氧化物燃料电池电堆结构的一个优选实施例中，绝缘部件4的高度可优选为0.2mm至1.5mm，这种高度能够保证不会发生短路，当然也可以根据实际需要对该高度进行适应性调整，此处并不限制。
在实际组装时，可以包括如下步骤：将燃料电池单元依次定位密封组装起来，然后通过紧固件进行固定，使得燃料电池单元之间固定成一体，且电池反应区域通过连接材料实现有效电连接，再安装上下底板及侧板，使得电堆内部仅通过电流收集端与外部连通，以避免发生短路现象，这样能够有效地实现燃料电池单元组堆后电池功能层所受压力均匀且约束应力小，让电堆的维护更加方便。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，包括置于多层式的连接体上的多个自密封固体氧化物燃料电池单元，相邻的所述燃料电池单元的反应区域利用连接材料实现电连接，靠近边缘区域利用绝缘部件实现绝缘连接，且具有所述燃料电池单元的所述连接体利用隔离围挡包围起来，所述隔离围挡与所述燃料电池单元之间具有缝隙且二者之间断路。
2.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述绝缘部件为绝缘环。
3.根据权利要求2所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述绝缘部件为陶瓷绝缘环。
4.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，上下相邻的所述燃料电池单元之间设置有2个至8个所述绝缘部件。
5.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述绝缘部件和所述连接体之间利用密封材料进行密封连接。
6.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，还包括将所述燃料电池单元固定在一起的紧固件。
7.根据权利要求6所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述紧固件为螺杆螺丝组件或气动压力机构。
8.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述隔离围挡包括上底板和下底板。
9.根据权利要求8所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述隔离围挡还包括侧板。
10.根据权利要求1所述的自密封固体氧化物燃料电池电堆结构，其特征在于，所述绝缘部件的高度为0.2mm至1.5mm。
Priority Applications (1)
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| CN202211646044.2A CN115966725A (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构 |
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Publications (1)
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| CN115966725A true CN115966725A (zh) | 2023-04-14 |
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ID=87362603
Family Applications (1)
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| CN202211646044.2A Pending CN115966725A (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 一种自密封固体氧化物燃料电池电堆结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2022
- 2022-12-20 CN CN202211646044.2A patent/CN115966725A/zh active Pending
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