RU2021119217A

RU2021119217A - Блок топливных элементов и пакет топливных элементов

Info

Publication number: RU2021119217A
Application number: RU2021119217A
Authority: RU
Inventors: Ли Дэвид РИЗ; Юэн Норман Харви ФРИМЭН; Томаш ДОМАНСКИ; Кристофер Джеймс НОББС
Original assignee: Серес Интеллектуал Проперти Компани Лимитед
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2023-01-20

Claims

1. Блок твердооксидных топливных элементов на металлической основе, который содержит

разделительную пластину;

металлическую опорную пластину, несущую электрохимически активные слои топливного элемента, расположенные над пористой областью;

причем разделительная пластина и металлическая опорная пластина наложены друг на друга и образуют повторяющуюся структурную единицу;

причем:

по меньшей мере одна из разделительной пластины и металлической опорной пластины содержит отбортованные периферийные элементы, полученные посредством прессования пластины с приданием ей вогнутой конфигурации;

разделительная пластина и металлическая опорная пластина непосредственно прилегают друг к другу в области отбортованных периферийных элементов с образованием между ними пространства для текучей среды;

в каждой из разделительной пластины и металлической опорной пластины внутри относительно отбортованных периферийных элементов предусмотрен по меньшей мере один порт для текучей среды, соответствующие порты для текучей среды расположены друг над другом и сообщаются с пространством для текучей среды; и

по меньшей мере одна из разделительной пластины и металлической опорной пластины снабжена штампованными элементами порта, сформованными вокруг ее порта посредством прессования, причем эти штампованные элементы порта направлены к другой пластине, и элементы штампованных элементов порта находятся на расстоянии друг от друга и ограничивают пути для текучей среды, расположенные между элементами порта, обеспечивая прохождение текучей среды от порта к пространству для текучей среды.

2. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 1, отличающийся тем, что химически активные слои топливного элемента имеют форму электрохимически активного слоя, содержащего анод, электролит и катод, сформированного на металлической опорной пластине над пористой областью, которая предусмотрена в металлической опорной пластине.

3. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 1, отличающийся тем, что пористая область предусмотрена на отдельной пластине, на которой сформированы химически активные слои топливного элемента, имеющие форму электрохимически активного слоя, содержащего анод, электролит и катод, и эта отдельная пластина находится над окном на металлической опорной пластине.

4. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что пути текучей среды от порта для текучей среды к пространству для текучей среды являются извилистыми и/или пересекаются друг с другом во многих местах.

5. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отбортованные периферийные элементы предусмотрены только на разделительной пластине.

6. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штампованные элементы портов предусмотрены только на разделительной пластине.

7. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штампованные элементы портов имеют высоту относительно поверхности, от которой они отходят, равную расстоянию между противолежащими внутренними поверхностями двух пластин.

8. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из разделительной пластины и металлической опорной пластины снабжена одним или множеством выступающих элементов, сформированных посредством прессования, которые направлены от другой пластины и расположены вокруг порта для текучей среды или вокруг каждого порта для текучей среды.

9. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 8, отличающийся тем, что множество выступающих элементов расположены так, что они ограничивают пространство для размещения прокладки внутри от выступающих элементов, и/или множество выступающих элементов расположены так, что они ограничивают периметр для размещения прокладки снаружи от выступающих элементов.

10. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 8, отличающийся тем, что множество выступающих элементов распределено между штампованными элементами порта.

11. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 8, отличающийся тем, что выступающий элемент или каждый из выступающих элементов расположен снаружи от штампованных элементов портов.

12. Блок топливных элементов на металлической основе по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что выступающий элемент или каждый из выступающих элементов имеет острую вершину, которая образует твердую стопорную поверхность, на которую может опереться соседний блок топливных элементов или отходящая от него часть при сборке пакета блоков топливных элементов.

13. Блок топливных элементов на металлической основе по п. 12, отличающийся тем, что в нем имеется множество выступающих элементов, образующих твердые стопорные поверхности, и все твердые стопорные поверхности лежат в одной плоскости.

14. Пакет твердооксидных топливных элементов, содержащий множество блоков топливных элементов по любому из пп. 1-13, в котором блоки топливных элементов наложены друг на друга с образованием стопки, и между соседними блоками топливных элементов имеются уплотнители, расположенные вокруг портов для текучей среды, причем эти уплотнители необязательно расположены над штампованными элементами портов.

15. Пакет топливных элементов по п. 14, отличающийся тем, что уплотнители содержат прокладки.

16. Пакет топливных элементов по п. 14, отличающийся тем, что уплотнители содержат уплотнители, сформированные in situ.

17. Пакет топливных элементов по любому из пп 14-16, отличающийся тем, что каждый выступающий элемент имеет острую вершину, которая определяет твердую стопорную поверхность по п. 12, причем по меньшей мере один уплотнитель, который находится на поверхности для размещения уплотнителя нижнего из блоков топливных элементов, имеет определенную высоту над поверхностью для размещения уплотнителя перед наложением следующего блока топливных элементов, и твердая стопорная поверхность нижнего из блоков топливных элементов имеет высоту, расположенную выше этой поверхности для размещения уплотнителя, но ниже высоты уплотнителя, который размещен на поверхности для размещения уплотнителя, так что обеспечивается предел сжатия между соседними блоками топливных элементов.

18. Пакет топливных элементов по любому из пп. 14-17, отличающийся тем, что по меньшей мере один из уплотнителей частично расположен в канавке, которая окружает соответствующий порт для текучей среды, к которому относится уплотнитель, причем канавка необязательно расположена в выступающей части пластины.

19. Пакет топливных элементов по любому из пп. 14-18, отличающийся тем, что внутренними компонентами пакета топливных элементов являются только стопка блоков топливных элементов и прокладки, причем прокладки необязательно расположены поверх штампованных элементов портов, окружающих соответствующие порты для текучей среды.

20. Пакет топливных элементов по любому из пп. 14-19, отличающийся тем, что прессованные штампованные элементы портов ограничивают вогнутые поры в наружной поверхности той пластины, в которой они сформированы, причем поры каждой совокупности штампованных элементов портов закрыты одной из прокладок, и эти поры необязательно расположены в выступающей части пластины.

21. Способ производства блока твердооксидных топливных элементов на металлической основе, который включает стадии:

изготовления разделительной пластины;

изготовления металлической опорной пластины; и

обработки по меньшей мере одной из металлической опорной пластины и разделительной пластины с получением:

отбортованных периферийных элементов;

по меньшей мере одного порта для текучей среды в разделительной пластине и металлической опорной пластине; и

штампованных элементов портов, сформированных вокруг по меньшей мере одного из по меньшей мере одного порта для текучей среды,

причем обработка включает по меньшей мере прессование пластины или пластин для получения отбортованных периферийных элементов с приданием вогнутой конфигурации пластине или пластинам, и прессование штампованных элементов портов;

и способ дополнительно включает

наложение разделительной пластины и металлической опорной пластины друг на друга с получением повторяющейся структурной единицы;

непосредственное соединение разделительной пластины и металлической опорной пластины в области отбортованных периферийных элементов, причем отбортованные периферийные элементы, образующие вогнутую конфигурацию, образуют расположенное между ними пространство для текучей среды, при этом штампованные элементы портов, направленные к другой пластине, и части штампованных элементов портов находятся на расстоянии друг от друга для обеспечения путей для текучей среды от порта к пространству для текучей среды, и необязательно порты для текучей среды вырезают перед прессованием пластины или пластин для получения отбортованных периферийных элементов.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что блок топливных элементов соответствует любому из пп.1-13, а пакет топливных элементов является таким, как определено в любом из пп.14-20.