CN213905420U - 一种固体氧化物燃料电池堆加压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体氧化物燃料电池堆加压装置，包括电池堆、设置在电池堆上方且尺寸大于电池堆的顶板、设置在电池堆下方且尺寸大于电池堆的底板，顶板的大小和底板的大小适配，还包括将顶板和底板相连从而将电池堆夹紧的紧固件和设置在电池堆的底部和底板之间的绝缘高温膨胀层，该绝缘高温膨胀层能在电池堆工作时受热后膨胀而将电池堆压紧，该绝缘高温膨胀层的大小与电池堆的大小适配。通过设置绝缘高温膨胀层，该绝缘高温膨胀层能在电池堆工作时受热膨胀而将电池堆压紧，这样无需像现有技术那样设置复杂的加压结构，采用绝缘高温膨胀层结构比较简单，便于操作，同时整个装置体积较小，有利于多个电池堆的集成。

Description

一种固体氧化物燃料电池堆加压装置

技术领域

本实用新型涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池堆加压装置。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)发电系统是一种高效的能源转化装置，能将天然气、氢气、合成气等燃料中的化学能直接转化为电能，是一种可用于构建分布式发电系统的新型能源转化装置，具有很好的商业应用前景。

电池堆是SOFC发电系统的核心部件，由多个电池片以及相应的附件组成，电化学转化在电池堆中完成。在电池堆的生产、测试以及使用过程中，为了保持电池堆的密封性和堆叠不侧偏，常常需要设置加压结构来对电池堆进行加压。

例如，申请号为CN201310385899.9(公告号为CN103441296B)的中国发明专利公开了《一种固体氧化物燃料电池堆生产和测试装置》，该固体氧化物燃料电池堆生产和测试装置，包括固定底座；电池堆模块，电池堆模块设置在固定底座上；加热装置，加热装置设置在电池堆模块外部；压力支撑装置，压力支撑装置包括第一顶板和至少两个第一加压立柱，第一加压立柱分别贯穿加热装置，其一端固定在固定底座上，另一端固定在第一顶板上；压力支撑装置还包括第二顶板和至少两个第二加压立柱，第二加压立柱，其一端固定在第一顶板上，另一端固定在第二顶板上；加压装置，加压装置包括加压柱，加压柱设置在电池堆模块上；加压装置还包括与加压柱相连接的弹簧套筒和与弹簧套筒相连接的加压螺杆；加压螺杆穿过第二顶板，加压螺杆位于第二加压立柱形成的空间的中心；第二加压立柱形成的空间的横截面的中心与第一加压立柱形成的空间的横截面的中心重合；加压柱穿过第一顶板，加压柱位于第一加压立柱形成的空间的横截面的中心。该专利的固体氧化物燃料电池堆生产和测试装置，能够使电池单元堆叠均匀，有效的避免电池单元堆叠侧偏的问题。

但是，上述专利中的加压结构比较复杂，体积较大，操作不方便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构简单、体积较小的固体氧化物燃料电池堆加压装置。

本实用新型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堆加压装置，包括电池堆、设置在电池堆上方且尺寸大于电池堆的顶板、设置在电池堆下方且尺寸大于电池堆的底板，顶板的大小和底板的大小适配，其特征在于：

还包括将顶板和底板相连从而将电池堆夹紧的紧固件和设置在电池堆的底部和底板之间的绝缘高温膨胀层，该绝缘高温膨胀层能在电池堆工作时受热后膨胀而将电池堆压紧，该绝缘高温膨胀层的大小与电池堆的大小适配。

优选地，所述绝缘高温膨胀层为云母层或蛭石层；

或/和，所述底板具有用于容纳绝缘高温膨胀层的第一容纳槽。

设置第一容纳槽，这样便于绝缘高温膨胀层安装时进行定位。

紧固件可以有多种，优选地，所述紧固件为分别穿过顶板的边缘和底板的边缘的拉杆和与拉杆配合锁紧的螺母。

为了密封顶板和电池堆，所述顶板和电池堆的顶部之间设置有用于密封的绝缘密封板，该绝缘密封板用于在紧固件的作用下将顶板和电池堆的顶部之间相密封，该绝缘密封板的大小与电池堆的大小适配。

优选地，所述绝缘密封板为陶瓷板。

为了进一步增加密封效果，所述顶板和所述绝缘密封板之间设置有用于密封的第一间隔板，该第一间隔板与顶板之间通过密封胶密封粘接，该第一间隔板和绝缘密封板之间通过密封胶密封粘接，所述顶板的底部具有用于容纳第一间隔板的第二容纳槽；

或/和，所述绝缘密封板和所述电池堆之间设置有用于密封的第二间隔板，该第二间隔板与绝缘密封板之间通过密封胶密封粘接，该第二间隔板和电池堆之间通过密封胶密封粘接。

通过设置第一间隔板或/和第二间隔板，这样顶板和底板锁紧后，第一间隔板或/和和第二间隔板与对应的上下零件之间贴合比较紧密，从而密封性较好。

为了输送气体，对应地，所述顶板、第一间隔板、绝缘密封板和电池堆均设置有间隔排列的阴极气体进气孔、阳极气体进气孔、阳极气体出气孔；

或/和，所述顶板、绝缘密封板、第二间隔板和电池堆均设置有间隔排列的阴极气体进气孔、阳极气体进气孔、阳极气体出气孔。

为了便于输送气体，还包括分别与阴极气体进气孔连通的阴极气体进气管、分别与阳极气体进气孔连通的阳极气体进气管、分别与阳极气体出气孔连通的阳极气体出气管。

为了导出电池堆产生的电，其特征在于：所述电池堆还具有用于将电池堆所发的电进行导出的正极导电杆和负极导电杆。

优选地，所述顶板具有用于对应导电杆穿过的穿孔，或/和，所述正极导电杆和负极导电杆外均设置有用于绝缘的环形陶瓷管。穿孔便于导电杆穿过，同时对导电杆有支撑的作用，或/和通过设置绝缘的环形陶瓷管，以增加绝缘性。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置绝缘高温膨胀层，该绝缘高温膨胀层能在电池堆工作时受热膨胀而将电池堆压紧，这样无需像现有技术那样设置复杂的加压结构，采用绝缘高温膨胀层结构比较简单，便于操作，同时整个装置体积较小，有利于多个电池堆的集成。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体示意图；

图2为图1另一角度的示意图；

图3为图2的分解图(省去拉杆和螺母)。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～图3所示，为本实用新型的固体氧化物燃料电池堆加压装置的一个优选实施例。

该固体氧化物燃料电池堆加压装置包括从上至下依次设置的顶板1、第一间隔板2、绝缘密封板3、第二间隔板4、电池堆5、绝缘高温膨胀层6、底板7等。

其中，顶板1的底部具有用于容纳第一间隔板2的第二容纳槽(图中未示出)，这样便于对第一间隔板2进行定位。顶板1具有用于对应导电杆穿过的穿孔11。顶板1设置在电池堆5上方且尺寸大于电池堆5，这样下述拉杆8可以穿过顶板1的边缘而不穿过电池堆5。

第一间隔板2设置在顶板1和绝缘密封板3之间且用于密封，该第一间隔板2的顶部边缘与顶板1的底部边缘之间通过密封胶密封粘接，该第一间隔板2的底部边缘和绝缘密封板3的顶部边缘之间通过密封胶密封粘接，第一间隔板2可以采用金属材料或者绝缘材料，优选地，第一间隔板2采用金属薄片，以便于涂密封胶。第一间隔板2较薄，这样顶板1和底板7锁紧后，第一间隔板2与对应的顶板1和绝缘密封板3之间贴合比较紧密，从而密封性较好。

绝缘密封板3设置在顶板1和电池堆5的顶部之间且用于密封，该绝缘密封板3用于在紧固件的作用下将顶板1和电池堆5的顶部之间相密封，该绝缘密封板3的大小与电池堆5的大小适配，本实施例中，绝缘密封板3的大小与电池堆的大小大致相同，但绝缘密封板3位于多个下述拉杆8之间的位置。优选地，绝缘密封板3为陶瓷板。

第二间隔板4设置在绝缘密封板3和电池堆5之间且用于密封，该第二间隔板4的顶部边缘与绝缘密封板3的底部边缘之间通过密封胶密封粘接，该第二间隔板4的底部边缘和电池堆5的顶部边缘之间通过密封胶密封粘接。同样地，第二间隔板4可以采用金属材料或者绝缘材料，优选地，第二间隔板4采用金属薄片，以便于涂密封胶。同样地，第二间隔板2较薄，这样顶板1和底板7锁紧后，第二间隔板4与对应的绝缘密封板3和电池堆5之间贴合比较紧密，从而密封性较好。

电池堆5还具有用于将电池堆5所发的电进行导出的正极导电杆700和负极导电杆800。正极导电杆700和负极导电杆800外均设置有用于绝缘的环形陶瓷管900，以增加绝缘性。电池堆5由若干片固体氧化物单电池及相应的连接件组成，电池堆5的数量可以根据需要调整。电池堆5、正极导电杆700和负极导电杆800均可以采用现有技术。

绝缘高温膨胀层6设置在电池堆5的底部和底板7之间，该绝缘高温膨胀层6能在电池堆5工作时受热后膨胀而将电池堆5压紧，该绝缘高温膨胀层6的大小与电池堆5的大小适配，本实施例中，绝缘高温膨胀层6的大小与电池堆5的大小基本相同，这样对电池堆5的作用面积较大，便于压紧电池堆5，使电池堆5受力比较均匀。在其它实施例中，也可以是绝缘高温膨胀层6的大小比电池堆5的大小略大或略小。绝缘高温膨胀层6为云母层，云母层也可以替换为蛭石层。

底板7设置在电池堆5下方且尺寸大于电池堆5，底板7的大小和顶板1的大小大致相同，这样紧固件穿过顶板1和底板7而不穿过电池堆。

紧固件将顶板1和底板7相连从而将电池堆5夹紧。具体地，紧固件为分别穿过顶板1的边缘和底板7的边缘的拉杆8和与拉杆8配合锁紧的螺母。

底板7具有用于容纳绝缘高温膨胀层6的第一容纳槽71，这样便于对绝缘高温膨胀层6进行定位。

为了便于通气，顶板1、第一间隔板2、绝缘密封板3、第二间隔板4和电池堆5均设置有间隔排列的阴极气体进气孔100、阳极气体进气孔200、阳极气体出气孔300。

该加压装置还包括分别与阴极气体进气孔100连通的阴极气体进气管400、分别与阳极气体进气孔200连通的阳极气体进气管500、分别与阳极气体出气孔300连通的阳极气体出气管600。

本实施例的固体氧化物燃料电池堆加压装置的工作原理和工作过程如下。

安装时，将绝缘高温膨胀层6放置到底板7的第一容纳槽71中，然后在绝缘高温膨胀层6上依次放上电池堆5、第二间隔板4、绝缘密封板3、第一间隔板2、顶板1，并安装正极导电杆700、负极导电杆800、阴极气体进气管400、阳极气体进气管500、阳极气体出气管600，最后通过多根拉杆8和多个螺母9的作用将顶板1和底板7锁紧。

电池堆5工作时，阳极气体从阳极气体进气管500进入电池堆5，再从阳极气体出气管600排放，阴极气体从阴极气体进气管400进入电池堆5，再从电池堆5侧面排放；电池堆5发电产生的电流从正极导电杆700和负极导电杆800导出。电池堆5工作时处于高温状态，在高温下，绝缘高温膨胀层6发生膨胀并向上作用于电池堆5而将电池堆5压紧，这样整个装置体积较小，操作简单，在系统集成过程中无需设置复杂的外部加压结构。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池堆加压装置，包括电池堆(5)、设置在电池堆(5)上方且尺寸大于电池堆(5)的顶板(1)、设置在电池堆(5)下方且尺寸大于电池堆(5)的底板(7)，顶板(1)的大小和底板(7)的大小适配，其特征在于：

还包括将顶板(1)和底板(7)相连从而将电池堆(5)夹紧的紧固件和设置在电池堆(5)的底部和底板(7)之间的绝缘高温膨胀层(6)，该绝缘高温膨胀层(6)能在电池堆(5)工作时受热后膨胀而将电池堆(5)压紧，该绝缘高温膨胀层(6)的大小与电池堆(5)的大小适配。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述绝缘高温膨胀层(6)为云母层或蛭石层；

或/和，所述底板(7)具有用于容纳绝缘高温膨胀层(6)的第一容纳槽(71)。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述紧固件为分别穿过顶板(1)的边缘和底板(7)的边缘的拉杆(8)和与拉杆(8)配合锁紧的螺母(9)。

4.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述顶板(1)和电池堆(5)的顶部之间设置有用于密封的绝缘密封板(3)，该绝缘密封板(3)用于在紧固件的作用下将顶板(1)和电池堆(5)的顶部之间相密封，该绝缘密封板(3)的大小与电池堆(5)的大小适配。

5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述绝缘密封板(3)为陶瓷板。

6.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述顶板(1)和所述绝缘密封板(3)之间设置有用于密封的第一间隔板(2)，该第一间隔板(2)与顶板(1)之间通过密封胶密封粘接，该第一间隔板(2)和绝缘密封板(3)之间通过密封胶密封粘接，所述顶板(1)的底部具有用于容纳第一间隔板(2)的第二容纳槽；

或/和，所述绝缘密封板(3)和所述电池堆(5)之间设置有用于密封的第二间隔板(4)，该第二间隔板(4)与绝缘密封板(3)之间通过密封胶密封粘接，该第二间隔板(4)和电池堆(5)之间通过密封胶密封粘接。

7.根据权利要求6所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：对应地，所述顶板(1)、第一间隔板(2)、绝缘密封板(3)和电池堆(5)均设置有间隔排列的阴极气体进气孔(100)、阳极气体进气孔(200)、阳极气体出气孔(300)；

或/和，所述顶板(1)、绝缘密封板(3)、第二间隔板(4)和电池堆(5)均设置有间隔排列的阴极气体进气孔(100)、阳极气体进气孔(200)、阳极气体出气孔(300)。

8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：还包括分别与阴极气体进气孔(100)连通的阴极气体进气管(400)、分别与阳极气体进气孔(200)连通的阳极气体进气管(500)、分别与阳极气体出气孔(300)连通的阳极气体出气管(600)。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述电池堆(5)还具有用于将电池堆(5)所发的电进行导出的正极导电杆(700)和负极导电杆(800)。

10.根据权利要求9所述的固体氧化物燃料电池堆加压装置，其特征在于：所述顶板(1)具有用于对应导电杆穿过的穿孔(11)，或/和，所述正极导电杆(700)和负极导电杆(800)外均设置有用于绝缘的环形陶瓷管(900)。

Images