CN117651788A - 包括集成的互连件、间隔件和用于接触使能层的固定部的soc堆 - Google Patents

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Abstract

一种固体氧化物电池堆具有集成的互连件和间隔件，该集成的互连件和间隔件通过将板互连件的多余部分弯曲180°以形成间隔件部分，该间隔件部分在互连件的顶部上并且至少通过弯曲部连接到互连件，并且其还提供用于位于集成的互连件和间隔件的至少一侧上的接触使能层的固定部。

Description

包括集成的互连件、间隔件和用于接触使能层的固定部的SO C堆
技术领域
本发明涉及一种固体氧化物电池(SOC)堆，特别是固体氧化物电解电池(SOEC)堆或固体氧化物燃料电池(SOFC)堆，其包括集成的互连件和间隔件、特别是包括用于SOC堆中的接触使能层的固定部的集成的互连件和间隔件。
背景技术
本发明大体上可用于SOC堆中，因此可用于SOEC模式和SOFC模式两者中，虽然为了简单起见，下文描述的一些部分涉及SOEC模式。
在具有在600℃和1000℃之间、优选地在600℃和850℃之间的操作温度的SOC堆中，将若干电池单元组装以形成堆，并通过互连件连结在一起。互连件用作气体屏障，以分开相邻的电池单元的阳极侧和阴极侧，并且同时它们使得能够在相邻的电池之间、即在一个电池的阳极与邻近的电池的阴极之间传导电流。此外，互连件通常在互连件的两侧上设有用于工艺气体通行的多个流动路径。为了优化SOC堆的性能，应最大化一系列积极值(positivevalues)，而不对应最小化的另一系列相关消极值(negativevalues)造成不可接受的后果。这些值中的一些是：
要最大化的值 要最小化的值
-工艺气体利用率 -成本
-电效率 -尺寸
-寿命 -生产时间
-故障率
-部件的数量
-寄生损失(加热、冷却、鼓风机等)
-材料使用
几乎所有上文列出的值都是相互关联的，这意味着更改一个值将影响其他值。在此提及电池中的工艺气体流的特性与上文的值之间的一些关系：
工艺气体利用率：
应将互连件上的流动路径设计为寻求使等量的工艺气体到达堆中的每个电池，即，不应存在通过该堆的流动“捷径”。
寄生损失：
SOC堆及其电池单元中的工艺气体流动路径的设计应寻求实现每流动体积的低压力损失，这将降低鼓风机的寄生损失。
电效率：
互连件在邻近的电池的阳极层与阴极层之间引导电流。因此，为了降低内电阻，应将互连件的导电接触点(以下仅称为“接触点”)设计成与电极(阳极和阴极)建立良好的电接触，并且接触点不应相距太远，这会迫使电流行进通过电极的较长距离而导致较高的内电阻。
寿命：
期望的是，使SOC堆的寿命最大化，即在SOFC模式中，其可用于产生尽可能多的电力，并且在SOEC模式中，使电解产物(例如，H2和/或CO)的量最大化。堆的寿命取决于若干(anumberof)因素，包括互连件和间隔件的选择、互连件的两个工艺气体侧上的流动分布、材料上的均匀分布的保护涂层、操作条件(温度、电流密度、电压等)、电池设计和材料、缩短寿命的边缘再氧化以及许多其他因素。
成本：
可通过不使用贵重材料、通过减少互连件和间隔件的生产时间、使部件的数量最小化以及通过使材料损失(在生产工艺期间废弃的材料的量)最小化来降低互连件(和间隔件)的成本贡献。
尺寸：
当互连设计确保活性电池区域的高利用率时，燃料堆的总体尺寸减小。应减少具有低工艺气体流的死区，并且应使密封表面的非活性区域最小化。
生产时间
应使互连件和间隔件本身的生产时间最小化，并且互连设计也应有助于整个堆的快速组装。大体而言，对于互连设计使其变得不必要的每个部件，都有生产时间上的收益。
故障率
互连件和间隔件的生产方法和材料应允许低互连故障率(诸如互连气体屏障中的不需要的孔、不均匀的材料厚度或特性)。此外，当互连设计减少要组装的部件的总数量并减少密封表面的长度和数量时，可降低组装的电池堆的故障率。
部件的数量
除了如已经提及的使故障和组装时间最小化之外，部件数量的减少导致成本降低。
在SOC堆中分布阳极气体流和阴极气体流的方式是通过具有针对该两种工艺气体中的每一种的公共歧管。该歧管可为内部的或外部的。该歧管通过通向每个层的通道将工艺气体供应到SOC堆中的各个层。该通道通常位于包括在SOC堆中的重复元件的一个层中，即位于间隔件中或位于互连件中。
由片状金属制成的互连件和间隔件通常由片状材料的两个单独的部分制成，片状材料的两个单独的部分在SOC堆中密封在一起。这需要互连件与间隔件之间密封，而且还有(plus)在生产中对单独的部件的处理。此外，由于这两个单独的片材件通常具有相同的外尺寸，因此在去除(例如冲压出)间隔件片材的大部分中心材料时浪费了许多材料。
固体氧化物电解电池(SOEC)可用于将H2O转化为H2、将CO2转化为CO、或将H2O和CO2的组合转化为合成气(H2和CO)。该转化发生在SOEC的阴极侧上，该SOEC的阴极侧包括处于其还原态的含镍层。在SOEC的氧侧(阳极)上，氧气产生并通常用空气冲洗。
必须向堆中的每个SOEC阳极供应/从堆中的每个SOEC阳极去除冲洗空气和产生的氧气，这通常通过通向每个阳极隔室的通道/从每个阳极隔室通向公共歧管(其可为内部的或外部的)的通道来完成。因此，公共阳极(氧)歧管连接堆的各个单个重复单元，并且在电池边缘处横跨过该堆的各个电池。
在SOC堆中分布阳极气体流和阴极气体流的方式是通过具有针对两种工艺气体中的每一种的公共歧管。歧管可为内部的或外部的。歧管通过通向每个层的通道将工艺气体供应到SOC堆的各个层。该通道通常位于包括在SOC堆中的重复元件的一层中，即位于间隔件中或位于互连件中。
间隔件或互连件通常具有经冲压、切割或蚀刻而完全穿过材料的一个入口通道。仅具有一个入口通道的原因是间隔件必须是整体部件。该解决方案允许间隔件或互连通道的便宜且可控的制造，因为可控的尺寸产生可控的压降。
允许有多通道的另一种制作工艺气体通道的方式是通过蚀刻、压印、压制或以其他方式制作部分穿过间隔件或互连件的通道。这意味着间隔件可为整体部件，但制作该部分穿过材料的通道的方法不精确，这在气体通道中产生不确定且不可控的压降。
如果跨过仅部分穿过间隔件或互连件的材料而形成的气体通道施加密封材料，则将在气体通道中引起更不确定和不可控的压降。当然，可丝网印刷密封材料，以仅与期望的表面匹配，或者胶合密封材料并将其从气体通道切除，这将降低不确定的压降的风险，但这是昂贵且耗时的。
边缘再氧化是指SOC堆中的故障机制，其中阴极层(SOEC模式)中的镍从暴露于包含氧气的气体(例如，氧歧管)的堆或电池边缘被逐渐再氧化，最终导致气密性的损失、归因于燃烧的较低产率、以及最终归因于电解质裂纹的堆的硬故障。这对于其中电池未插入到框架或盒中而是具有与堆中的其他部件相同的占用空间(footprint)的堆设计的情况尤其如此。
当密封区域由与活性区域相同的层和材料制成时，认为具有电池和堆中的其他部件的相同占用空间(“电池到边缘”)的堆对热梯度和变化更加稳健。因此，在密封区域和活性区域中使用的材料的CET(热膨胀系数)之间没有不匹配。这对于具有框架或盒的堆概念的情况将是如此，其中电池不位于密封区域中——因此，与密封区域相比，堆在活性区域中具有不同的CET。
如果在具有相同的电池和其余部件的占用空间的堆中的电池边缘被覆盖/包封在用于密封堆的各个部件的玻璃中，则来自氧歧管的氧气不能扩散到含镍层中，并因此避免了边缘再氧化。如果电池的边缘相比于与该电池相邻的层(通常是氧和燃料间隔件，但例如在某些情况下是互连件)的边缘略微后移，则电池边缘可被覆盖在玻璃中。
SOEC的阴极侧(燃料侧)通常由互连件与电池的燃料侧之间的接触使能层制成。该接触使能层通常由镍网状件或镍箔状件制成。
挑战在于正确并安全地定位和固定接触使能层，尤其是在堆的组装和调节期间。
在SOC堆的组装和调节期间，将若干部件堆叠并接合在一起。SOC堆中的各个层(电池、IC、间隔件、垫片……)通常是单独堆叠的，这允许在堆叠或调节期间的错位(misalignment)，从而导致可能的泄漏、流动分布不均或接触相关问题。
在堆叠SOC堆之前，可通过将部件胶合或焊接在一起来将各个层接合在子组件中。这可降低错位的风险，但涉及到引入粘合剂(胶)或焊接工艺，其唯一目的是在组装和调节期间将部件固定在一起。在其中所有部件被一起调节以形成堆的操作期间，不使用通过胶或焊接固定子部件。因此，这是繁琐且昂贵的解决方案。
US6492053公开了包括互连件和间隔件的燃料电池堆。互连件和间隔件两者都具有用于氧气/燃料流动的入口歧管和出口歧管。该入口歧管和出口歧管在其表面上具有用于沿阳极和阴极分布氧气/燃料的凹槽/通路。然而，互连件和间隔件的凹槽/通路不是彼此对齐的，且因此它们的几何形状不能组合以实现多个入口点。此外，由于凹槽/通路在互连件和间隔件两者的表面上，因此形成多个入口点是不可行的。
US2010297535公开了具有流动通道的燃料电池双极板。流板具有用于在燃料电池的活性区域之间均匀分布流体的多个通道。该文献没有描述第二层和在其内的类似通道。
US2005016729公开了陶瓷燃料电池，其被支撑在导热互连板中，并且多个板形成被称为堆的传导加热器(conductive heater)。连接多个堆形成燃料电池棒(stick offuel cells)。通过将多个棒端到端连接来形成燃料电池串(string offuel cells)。该串的长度可为尺寸设计为穿透地下资源层(例如油层)的一千英尺或更长。预加热器使该串达到超过700℃的操作温度，并且然后燃料电池经由多个导管维持该温度，该多个导管馈送燃料电池燃料和氧化剂，并将废气输送到行星式表面。可在该串与行星式表面之间使用歧管，以延续该多个导管并充当废气与氧化剂/燃料之间的热交换器。
上文描述的已知技术都没有针对上文描述的问题提供简单、高效和故障安全的解决方案。
因此，参考上文列出的考虑，存在对于简单、便宜且容易但仍稳健且精确的解决方案来生产集成的互连件和间隔件的需求，该集成的互连件和间隔件包括用于在集成的互连件和间隔件的至少一侧上的接触使能层的固定部(fixture)。
通过如下文描述的本发明来实现这些和其他目的。
发明内容
本发明通过将间隔件部分从IC片材折叠到片状金属的一侧上以在片状金属中制作单个部件(其组合了互连件和间隔件的功能)。折叠(或弯曲)是质量保存(masspreserving)工艺，因此没有浪费。折叠半径取决于片材的厚度，当如本发明中那样折叠薄的片状材料时，可获得非常小的折叠半径。
通过将间隔件从互连片状金属折叠，解决了若干问题：
-减少了堆中的密封区域，并因此使可发生泄漏的地方更少，同时节省了每个互连件-间隔件组件的密封层。
-减少了要在生产中处理的部件。
-由于间隔件由与互连件相同的片状金属制成，该互连件与间隔件的厚度相同，因此减少了堆组装中的公差问题。
-当间隔件由单独的片状金属制成时，由于密封区域通常位于互连件的外围，所以材料用量更大。由于经过折叠的部分包括在互连件外围中，并且间隔件的“内部”用于互连件，因此该折叠解决方案节省了材料。
-互连件和间隔件的相同材料(并且没有密封材料)产生相同的热膨胀系数。
-由于间隔件是互连件的部分，因此消除了单独的间隔件部分的对齐。
-折叠工艺便宜，并且可在工业上规模化。
为了生产集成的互连件和间隔件，扩大互连件几何形状以包括间隔件，然后将该间隔件在互连件的顶部上折叠。折叠工艺简单且稳健，并且在若干行业(例如，金属罐)中使用。
间隔件的厚度与互连件的厚度相同，而且还有在互连件与间隔件之间添加的任何材料的厚度。这减小了在组装堆时的公差。通过其他工艺无法实现相同的公差，即节省了在互连件与间隔件之间进行的蚀刻密封。由于互连件和间隔件变成一个部件，因此其节省了对部件的处理。由于通常将间隔件放置在互连件的外围，因此使用标准解决方案切出并浪费掉其中心。当间隔件是互连件的部分时，间隔件的内部未被浪费，从而减少了材料浪费。
此外，本发明包括集成的氧通道，该集成的氧通道在SOC堆的互连件-间隔件组件“内部”，这使得氧通道能够不暴露于用于包封电池的边缘的玻璃。
氧通道形成在互连件和间隔件两者中，但该氧通道仅略多于半穿过每个部件中的密封区域。然后，互连件中的通道与间隔件中的通道重叠，以产生完全穿过密封区域的单个通道。
这样，氧间隔件的外边缘可在没有通道的情况下制成，使得能够在不使玻璃进入氧通道的情况下覆盖整个电池边缘。
根据本发明，接触使能层固定在集成的互连件和间隔件组件(IC组件)的至少一侧上。
接触使能层(其可例如为镍箔状件)在集成的互连件和间隔件组件中的固定可以不同的方式完成，这些方式全部都是根据本发明的：
1)在IC组件的折叠期间的固定：
如果将接触使能层制作得足够大，则其延伸到IC组件的密封区域，并且在IC组件被折叠之前将其放置在IC组件上，可将接触使能层固定在经过折叠的IC组件中的IC与间隔件之间。具有固定的接触使能层的IC组件的密封区域因此由IC+镍箔状件+间隔件组成，并且该密封区域的厚度因此是3个层的总和。
2)在IC组件的折叠之后的固定：
通过在IC组件的间隔件部分之下制作槽或凹口，可在IC组件的折叠之后插入并固定接触使能层。这当然可在折叠工艺期间完成，但也可在堆组装之前制作子组件之后完成。在折叠组件之前，可例如通过蚀刻(或任何其他已知的材料去除或变形工艺)而部分地穿过IC组件的间隔件部分来制作附图中的凹口。
在堆组装之前，将集成的互连件和间隔件的至少一侧上的接触使能层固定到集成的互连件和间隔件组件的子部件，而不使用胶或焊接工艺。因此，不仅与没有子组件相比，而且还与通过胶合或焊接来制作子组件相比，这些部件在堆叠和调节期间的错位被最小化，通过胶合或焊接制作子组件不如根据本发明的固定精确(具有更高的公差)。
应当理解，根据本发明，使得燃料和氧间隔件以及接触使能层的固定两者都可用于如之前提及的SOEC堆和SOFC堆两者。
根据权利要求1的本发明是包括多个堆叠的电池单元的固体氧化物电池堆。该电池单元中的每一个包括具有阳极、阴极和电解质的电池层以及互连层。这些层交替地堆叠，使得一个互连层将电池堆中的一个电池层与相邻电池层分开。互连层包括由具有厚度T的一片板制成的集成的互连件和间隔件，而不是具有如本领域中已知的单独的间隔件。该间隔件是通过将互连件的边缘的至少部分进行若干(N)次180°弯曲来形成的，以提供覆盖互连件的边缘的至少部分的间隔件。应当理解，该弯曲为180°，其具有对于弯曲的生产工艺来说固有的且常见的公差，其也可包括一定程度的后弯。此外，应当理解，在弯曲之前，要弯曲的板件具有比最终集成的互连件和间隔件的尺寸大的尺寸，其中多余区域将被弯曲并且将在弯曲之后形成间隔件。在弯曲之后，间隔件和互连件一起形成集成的互连件和间隔件的至少部分的边缘(其具有等于或小于板的厚度T的(1+N)倍的厚度，而且还有添加在互连件与间隔件之间或其任一侧上的任何材料的厚度，应当理解，该厚度取决于材料和生产公差，这可导致测量略微大于或小于上文提及的厚度，因此这在权利要求书的范围内)。然而，作为本发明的部分，弯曲工艺也可提供比从常见固体氧化物电池堆已知的更高的精度，由于省略了在间隔件与互连件之间的垫片，并且因为弯曲工艺之后可通过精确压制进行，该精确压制将集成的互连件和间隔件的厚度均匀到精密公差。应当理解，通过集成的互连件和间隔件在电池之间的接触是通过弯曲边缘以及遍布集成的互连件和间隔件的表面的接触点两者来确保的。接触点可由设置在互连件的与弯曲相同的一侧上的接触使能元件来提供。接触使能元件可呈通过压制接触点或任何其他已知技术实现的网的形式。根据权利要求1，本发明还包括接触使能层和用于所述接触使能层的固定部。根据本发明，间隔件的至少部分提供用于接触使能层的固定部，该接触使能层设置在集成的互连件和间隔件的至少一侧上。根据本发明，间隔件可以若干方式提供接触使能层的固定部，这将从本发明的以下实施例中显而易见。
根据本发明的另一实施例，接触使能层位于集成的互连件和间隔件的燃料侧上，该燃料侧面向相邻电池层的燃料侧。在该实施例中，接触使能层仅在集成的互连件和间隔件的一侧、即燃料侧上。应当理解，接触使能层在另一个实施例中可在集成的互连件和间隔件的另一侧(氧侧)上，或者在另一实施例中可在集成的互连件和间隔件的两侧上。
在本发明的实施例中，间隔件的部分与接触使能层的至少部分重叠，并因此通过将接触使能层的所述部分固定在间隔件的所述部分与互连件之间来确保所述接触使能层的定位。在该实施例中，间隔件或接触使能层可具有突出部，其确保重叠能够固定接触使能层；或者当弯曲时，接触使能层可简单地总体具有比间隔件的内边缘略微大的外部区域，或者上文或另一种已知解决方案的组合。
在本发明的另一实施例中，接触使能层在间隔件的至少部分与互连件之间提供气密密封。在固定的区域中也可如此，其由当接触使能层被固定时在层之间形成的简单物理屏障提供，但是它也可例如以层之间的结合的形式，例如金属结合。
在本发明的另一个实施例中，间隔件的边缘的至少部分包括一个或多个凹口，该一个或多个凹口适于提供用于接触使能层的固定部。如上文中描述的，然后该凹口形成在该区域处的间隔件的边缘的其余部分与互连件之间，并且在间隔件已经折叠到互连件上之后或之前，可将接触使能层与凹口内的部分一起定位。该实施例还在一些附图中进一步可视。
可以本领域中已知的任何方式制作凹口。在实施例中，凹口是通过蚀刻掉间隔件的材料制成的，在其他实施例中，凹口是通过例如压印或压花(embossing)制成的。凹口可通过去除材料或通过使间隔件塑性变形两者制成。在本发明的实施例中，在弯曲之后，凹口制成在间隔件的面向互连件的侧部上。
在本发明的实施例中，集成的互连件和间隔件具有等于或小于板的厚度T的(1+N)倍的厚度。因此，当互连件的边缘弯曲到互连件的其余部分上(并由此变成间隔件)时，集成的互连件和间隔件的总厚度是层中的每一个的厚度的总和，这些层都由具有相同厚度T的相同材料制成；然而，如果弯曲工艺以塑性变形压制结束，则总厚度可比所述总和小，这也可用于使集成的互连件和间隔件的所有边缘的厚度均匀，这是弯曲工艺中的校准步骤。
在本发明的特定实施例中，互连件的边缘的至少部分进行一次180°弯曲，这提供了具有等于或小于板的厚度T的2倍的厚度的互连件和间隔件。
在本发明的实施例中，间隔件可至少部分地由连续的液密边缘形成。该液密边缘可适于形成朝向外部歧管或围绕内部歧管的液密密封。除了折叠本身之外，间隔件还可在间隔件的边缘或表面的至少部分上通过扩散结合(其中，两个固体金属表面的原子随着时间的推移而分散)、焊接或任何其他合适的连接技术连接到互连件。在本发明的实施例中，集成的互连件和间隔件的间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成，该连续的液密边缘适于围绕内部歧管形成液密密封。
在本发明的实施例中，通过在弯曲线的至少部分中的互连件的一侧、另一侧或两侧上的凹槽来促进和引导弯曲。凹槽可存在于互连件的至少一侧上，以形成工艺流体的流场。所述凹槽可通过例如蚀刻、压印、压花或任何已知技术来形成。
在还如之前描述的本发明的实施例中，接触使能层可为网状件或箔状件；接触使能层可由例如镍制成。
在本发明的实施例中，堆是具有如上文提及的操作温度的固体氧化物电解电池堆。在本发明的另一实施例中，堆是固体氧化物燃料电池堆。用于制造集成的互连件和间隔件的片状金属可为奥氏体钢、铁素体钢或任何最适于堆的合金。
本发明的特征
1.固体氧化物电池堆，其包括多个堆叠的电池单元，每个电池单元包括电池层、接触使能层和互连层，在所述电池堆中，一个互连层将一个电池层与相邻电池层分开，其中，所述互连层包括由具有厚度T的一片板制成的集成的互连件和间隔件，所述间隔件由所述互连件的边缘的至少部分形成，所述互连件的边缘的至少部分被进行若干(N)次180°弯曲以提供覆盖所述互连件的所述边缘的至少部分的间隔件，因此所述间隔件和所述互连件一起形成所述集成的互连件和间隔件的至少部分的边缘，并且其中，所述间隔件的至少部分还提供用于所述接触使能层的固定部，其确保所述接触使能层在所述集成的互连件和间隔件的至少一侧上的定位。
2.根据特征1所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层位于所述集成的互连件和间隔件的面向相邻电池层的燃料侧的燃料侧上。
3.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件的部分与所述接触使能层的至少部分重叠，并且通过将所述接触使能层的所述部分固定在所述间隔件的所述部分与所述互连件之间来确保所述接触使能层的所述定位。
4.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层在所述间隔件的至少部分与所述互连件之间提供气密密封。
5.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件的所述边缘的至少部分包括一个或多个凹口，所述一个或多个凹口适于提供用于所述接触使能层的所述固定部。
6.根据特征5所述的固体氧化物电池堆，其中，所述凹口通过蚀刻掉所述间隔件的所述边缘的部分制成。
7.根据特征5所述的固体氧化物电池堆，其中，所述凹口通过压印或压花制成。
8.根据特征5、6或7所述的固体氧化物电池堆，其中，在所述弯曲之后，所述凹口制成在所述间隔件的面向所述互连件的侧部上。
9.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件具有等于或小于所述板的厚度T的(1+N)倍的厚度。
10.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件的所述边缘的至少部分被进行一次180°弯曲，以提供覆盖所述互连件的所述边缘的至少部分的间隔件，因此所述间隔件和所述互连件一起形成具有等于或小于所述板的厚度T的2倍的厚度的所述集成的互连件和间隔件的至少部分的边缘。
11.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成。
12.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成，所述连续的液密边缘适于形成朝向外部歧管的液密密封。
13.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成，所述连续的液密边缘适于形成围绕内部歧管的液密密封。
14.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件不仅通过弯曲部分连接到所述互连件，而且附加地在所述间隔件的面向所述互连件的至少一个另外的边缘或表面上连接到所述互连件。
15.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件在所述间隔件的面向所述互连件的表面的至少部分上通过扩散结合连接到所述互连件。
16.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件在所述间隔件的面向所述互连件的表面的至少部分上通过焊接连接到所述互连件。
17.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有适于促进和引导若干(N)次所述180°弯曲的凹槽。
18.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有适于形成工艺流体的流场的凹槽。
19.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有通过蚀刻或压印或压花形成的凹槽，以形成工艺流体的流场。
20.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层是网状件或箔状件。
21.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层是镍网状件或镍箔状件。
22.根据前述特征中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述固体氧化物电池堆是固体氧化物电解电池堆。
附图说明
本发明通过附图来进一步图示，该附图示出了本发明的实施例的示例。
图1示出根据本发明的实施例的折叠之后的集成的互连件、间隔件和接触使能层的侧视图。
图2示出根据本发明的另一实施例的折叠之后的集成的互连件、间隔件和接触使能层的侧视图。
图3示出根据本发明的实施例的折叠之后的集成的互连件、间隔件和接触使能层的倾斜视图。
定位编号
01.集成的互连件和间隔件
02.间隔件
03.接触使能层
04.用于接触使能层的固定部
05.间隔件中的凹口
具体实施方式
图1示出从侧部看到的用于固体氧化物电池堆(未示出)的集成的互连件和间隔件01。该视图是弯曲后的集成的互连件和间隔件，其中互连件的部分在该实施例中已经弯曲一次以形成间隔件02。内弯曲的间隔件形成用于接触使能层03的固定部04，在该实施例中，接触使能层03位于集成的互连件和间隔件的一侧上。在该实施例中，该接触使能层具有的其边缘的部分或全部突出于内弯曲的间隔件的部分之下。固定部形成为在间隔件与互连件之间围绕接触使能层的突出部分的开口。该固定部可形成接触使能层的硬固定，例如，如果将间隔件弯曲到接触使能层上并压制该间隔件，则接触使能层被压制/挤压在间隔件与互连件之间。在该实施例中，由于接触使能层定位在互连件与间隔件之间，集成的互连件和间隔件的厚度可大于互连件的厚度的两倍，除非在间隔件被很用力地压制在接触使能层和互连件上以至于发生塑性变形的情况下，该集成的互连件和间隔件的厚度可等于或小于互连件的厚度的两倍。
图2示出本发明的另一个实施例。元件以及元件的定位几乎与图1的实施例中相同，只是在该实施例中，当将间隔件弯曲到互连件上时，在间隔件的面向互连件的部分中制成凹口05。该凹口形成与接触使能层的部分配合的空间/空隙，该接触使能层由此被固定。接触使能层的这种固定可能是松散的，以使得可在间隔件已经弯曲到互连件上之后将接触使能层定位并固定到集成的互连件和间隔件。在图3中，图2的实施例以倾斜视图示出。

Claims (22)

1.固体氧化物电池堆，其包括多个堆叠的电池单元，每个电池单元包括电池层、接触使能层和互连层，在所述电池堆中，一个互连层将一个电池层与相邻电池层分开，其中，所述互连层包括由具有厚度T的一片板制成的集成的互连件和间隔件，所述间隔件由所述互连件的边缘的至少部分形成，所述互连件的边缘的至少部分被进行若干(N)次180°弯曲以提供覆盖所述互连件的所述边缘的至少部分的间隔件，因此所述间隔件和所述互连件一起形成所述集成的互连件和间隔件的至少部分的边缘，并且其中，所述间隔件的至少部分还提供用于所述接触使能层的固定部，其确保所述接触使能层在所述集成的互连件和间隔件的至少一侧上的定位。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层位于所述集成的互连件和间隔件的面向相邻电池层的燃料侧的燃料侧上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件的部分与所述接触使能层的至少部分重叠，并且通过将所述接触使能层的所述部分固定在所述间隔件的所述部分与所述互连件之间来确保所述接触使能层的所述定位。
4.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层在所述间隔件的至少部分与所述互连件之间提供气密密封。
5.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件的所述边缘的至少部分包括一个或多个凹口，所述一个或多个凹口适于提供用于所述接触使能层的所述固定部。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物电池堆，其中，所述凹口通过蚀刻掉所述间隔件的所述边缘的部分制成。
7.根据权利要求5所述的固体氧化物电池堆，其中，所述凹口通过压印或压花制成。
8.根据权利要求5、6或7所述的固体氧化物电池堆，其中，在所述弯曲之后，所述凹口制成在所述间隔件的面向所述互连件的侧部上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件具有等于或小于所述板的厚度T的(1+N)倍的厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件的所述边缘的至少部分被进行一次180°弯曲，以提供覆盖所述互连件的所述边缘的至少部分的间隔件，因此所述间隔件和所述互连件一起形成具有等于或小于所述板的厚度T的2倍的厚度的所述集成的互连件和间隔件的至少部分的边缘。
11.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成，所述连续的液密边缘适于形成朝向外部歧管的液密密封。
13.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述集成的互连件和间隔件的所述间隔件至少部分地由连续的液密边缘形成，所述连续的液密边缘适于形成围绕内部歧管的液密密封。
14.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件不仅通过弯曲部分连接到所述互连件，而且附加地在所述间隔件的面向所述互连件的至少一个另外的边缘或表面上连接到所述互连件。
15.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件在所述间隔件的面向所述互连件的表面的至少部分上通过扩散结合连接到所述互连件。
16.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述间隔件在所述间隔件的面向所述互连件的表面的至少部分上通过焊接连接到所述互连件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有适于促进和引导若干(N)次所述180°弯曲的凹槽。
18.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有适于形成工艺流体的流场的凹槽。
19.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述互连件在至少一侧上具有通过蚀刻或压印或压花形成的凹槽，以形成工艺流体的流场。
20.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层是网状件或箔状件。
21.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述接触使能层是镍网状件或镍箔状件。
22.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物电池堆，其中，所述固体氧化物电池堆是固体氧化物电解电池堆。
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