CN2845188Y - 一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构 - Google Patents

一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构 Download PDF

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胡强
聂怀文
王大千
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吕之奕
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Abstract

一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，固体氧化物电解质复合膜片置于支撑板中，由内密封环粘结密封，连接板的板脊探入支撑板中与固体氧化物电解质复合膜片接触，支撑板与连接板间以外密封环粘接密封。气道位于连接板和支撑板中，燃料气和氧化气的气道开口于连接板的不同面，燃料气和氧化气从连接板的不同面流过，彼此不会混合。此单元电池结构增大了电解质膜片的发电面积，降低了生产工艺复杂性。

Description

一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构
技术领域
本实用新型涉及一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，属于燃料电池领域。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)能把矿物的化学能直接转换成电能，能源利用率高(＞70％)，对环境污染低，燃料来源广泛，正因为SOFC具有以上的技术和经济优势，所以是很具有商业前途的一种发电设备。
现有的固体氧化物燃料电池堆的单元结构为固体氧化物电解质复合膜片-高温密封材料-连接板方式，有限的固体氧化物电解质复合膜片被打孔以在电池单元中设置气流通道。由于固体氧化物电解质复合膜片性质脆、薄，大面积固体氧化物电解质复合膜片的制备非常不易，故现有固体氧化物燃料电池堆的单元结构不仅使固体电解质复合膜片在打孔时容易碎裂，增加生产工艺的复杂性，而且降低了固体氧化物电解质复合膜片用于发电的有效面积。
发明内容
为了克服现有燃料电池单元结构的生产工艺复杂、固体氧化物电解质复合膜片有效面积利用率低的不足，本实用新型提供一种新的电池堆单元结构，该结构不仅能降低固体氧化物燃料堆电池单元的生产工艺复杂性，而且能提高固体氧化物电解质复合膜片的有效利用面积。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在固体电解质氧化物燃料电池堆的电池单元结构中，固体氧化物电解质复合膜片置于支撑板中，由内密封环粘结密封，连接板的板脊探入支撑板中与固体氧化物电解质复合膜片接触，支撑板与连接板间以外密封环粘接密封。
本实用新型的有益效果是：
1、完全避免了在脆、薄的电解质膜片上打孔的工艺过程，从而降低了固体氧化物燃料电池堆的电池单元生产工艺复杂性，提高了产品成品率，进而降低了固体氧化物燃料电池的生产成本。
2、因为舍弃了通过在固体电解质膜片上打孔来设置气道的方式，固体电解质膜片的表面全部用于单元发电，提高了电解质膜片的有效工作面积，从而提高了单元电池的输出功率。
(3)电解质膜片的膨胀吸收只需与支撑板适配，而不需与双极板适配，降低了电解质膜片因存在电池中的膨胀系数的失配而损坏的可能性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1-1是该电池单元结构第一个实施例的横剖构造图，
图1-2是第一个实施例的纵剖面构造图，
图1-3是第一个实施例中支撑板的俯视图，
图1-4是第一个实施例中支撑板的仰视图。
图1-5是第一个实施例中连接板的俯视图，
图1-6是第一个实施例中连接板的仰视图。
图2-1是该电池单元第二个实施列的横剖构造图，
图2-2是第二个实施例的纵剖面构造图，
图2-3是第二个实施例中支撑板的俯视图，
图2-4是第二个实施例中支撑板的仰视图。
图2-5是第二个实施例中连接板的俯视图，
图2-6是第二个实施例中连接板的仰视图。
图2-7是第二个实施例连接板的A-A剖视图，
图2-8是第二个实施例连接板的B-B剖视图。
图中①为连接板，②为支撑板，③为内密封环，④为固体电解质复合膜，⑤为正板脊，⑥为外密封环，⑦为气道，⑧为背板脊，⑨为密封环槽。
具体实施方式
单元电池结构按连接板-固体氧化物电解质复合膜片-支撑板-连接板的顺序依次组成，其中，连接板①和支撑板②之间由外密封环⑥粘接密封，固体氧化物电解质膜片④和支撑板②之间由内密封环③粘接密封，密封环置于密封环槽中。固体氧化物电解质膜片④置于支撑板②内，连接板①两面的板脊探入其上/下一个单元的支撑板②中，分别接触固体氧化物电解质膜片④的两侧。电池的发电原料——燃料气或氧化气从连接板一侧气道⑦流入，经板脊⑤/⑧导流，流经固体氧化物电解质膜片④的一侧，从对侧的气道流出，并进入下一电池单元。由于连接板①上用于流入燃料气和氧化气的气道⑦开口于不同的连接板面(正/背面)，在外密封环⑥的密封限制下，燃料气或氧化气只能从各自的气道⑦流入，流经连接板①的一面，从对侧的气道⑦流出并进入下一电池单元，不会窜入对方的气道。
在第一个实施例中，连接板两面的板脊(正板脊⑤、背板脊⑧)方向相错，故连接板两侧的燃料气和氧化气的流向相错，相应的电池单元结构为错流形式的固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构。
在第二个实施例中，连接板两面的板脊(正板脊⑤、背板脊⑧)方向平行，故燃料气和氧化气的流向相同或相对，相应的电池单元结构为并流或逆流形式的固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构。

Claims (5)

1、一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，其特征在于包括连接板①，支撑板②，内密封环③，固体电解质复合膜④，正板脊⑤，外密封环⑥，气道⑦，背板脊⑧，密封环槽⑨等组件，电池单元结构按连接板①-固体氧化物电解质复合膜片④-支撑板②-连接板①的顺序依次组成。
2、按权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，其特征在于固体氧化物电解质膜片④置于支撑板②内，由内密封环③粘接密封；连接板①两面的板脊探入支撑板②中，分别接触固体氧化物电解质膜片④的两侧，并由外密封环⑥粘接密封。
3、按权利要求1或2所述的一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，其特征在于连接板的正、背面板脊方向相错，板两面的气流呈错流流过。
4、按权利要求1或2所述的一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，其特征在于连接板的正、背面板脊方向平行，板两面的气流呈并流或逆流流过。
5、按权利要求1或2所述的一种固体氧化物燃料电池堆的电池单元结构，电池的发电原料——燃料气或氧化气从连接板一侧气道⑦流入，经板脊⑤/⑧导流，流经固体氧化物电解质膜片④的一侧，从对侧的气道流出，并进入下一电池单元。
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