固體氧化物燃料電池堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體氧化物燃料電池堆，尤其涉及通過電化學(xué)反應(yīng)將原料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的固體氧化物燃料電池堆。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)將原料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其優(yōu)點是能量效率明顯高于一般的熱機，幾乎無污染物的排放。
[0003]燃料電池中的固體氧化物燃料電池是在600至1000°C的高溫工作，因此無需通過改質(zhì)器對氫氣、碳?xì)漕惾剂线M行改質(zhì)，可通過內(nèi)部改質(zhì)自由利用，固體氧化物燃料電池自身的燃料變化效率達到45至65%，當(dāng)采用利用廢熱的熱電聯(lián)合系統(tǒng)(cogenerat1n system)的情況下系統(tǒng)效率可達到85%以上，因此被視為新一代環(huán)保發(fā)電方式。
[0004]固體氧化物燃料電池根據(jù)單電池的形態(tài)，可大致分為平板型固體氧化物燃料電池及圓筒形固體氧化物燃料電池。圓筒型具有長期穩(wěn)定性，但是平板型固體氧化物燃料電池具有比圓筒型固體氧化物燃料電池更高的功率密度。現(xiàn)在在研宄一種匯集了圓筒型和平板型固體氧化物燃料電池的優(yōu)點的平管型固體氧化物燃料電池。
[0005]當(dāng)固體氧化物燃料電池的堆由連接構(gòu)件、密封構(gòu)件構(gòu)成時，所構(gòu)建系統(tǒng)的容量能夠達到數(shù)W至數(shù)MW級以上，因此現(xiàn)在有關(guān)固體氧化物燃料電池堆的研宄非常普遍。
[0006]尤其，平板型或平管型固體氧化物燃料電池堆具有很多優(yōu)點，但有關(guān)密封的熱機械特性差、當(dāng)長時間在高溫工作時熱穩(wěn)定性低，現(xiàn)在在積極研宄如何克服這些缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明提供一種能夠提高熱穩(wěn)定性及電穩(wěn)定性的高穩(wěn)定性固體氧化物燃料電池堆。
[0009]技術(shù)方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明實施例的固體氧化物燃料電池堆包括單電池、支撐所述單電池的邊緣部分的電池框架、配置在所述電池框架的下部且與所述單電池電接觸的連接構(gòu)件、配置在所述電池框架與所述連接構(gòu)件之間的密封構(gòu)件以及使所述電池框架與所述連接構(gòu)件之間的間隔保持均勻的襯墊構(gòu)件。所述襯墊構(gòu)件配置在所述電池框架與所述連接構(gòu)件之間的區(qū)域中未被所述密封構(gòu)件密封的區(qū)域，由云母(Mica)或絕緣陶瓷形成。
[0011]根據(jù)一個實施例，固體氧化物燃料電池堆還包括:結(jié)合構(gòu)件，其貫通所述電池框架及所述連接構(gòu)件，所述襯墊構(gòu)件可以包括用于所述結(jié)合構(gòu)件插入的結(jié)合孔。例如，所述電池框架及所述連接構(gòu)件具有多個角，所述襯墊構(gòu)件包括分別與所述角相鄰配置的多個角襯墊，所述結(jié)合構(gòu)件可以包括分別貫通所述多個角襯墊的多個螺栓。
[0012]例如，所述角襯墊可分別包括形成于所述電池框架的表面及所述連接構(gòu)件的表面中的一個表面的涂膜。
[0013]根據(jù)一個實施例，固體氧化物燃料電池堆還包括:結(jié)合構(gòu)件，其貫通所述電池框架及所述連接構(gòu)件，所述襯墊構(gòu)件可以包括與所述結(jié)合構(gòu)件相鄰配置的多個襯墊圖案。此時，所述電池框架及所述連接構(gòu)件中至少一者的表面形成有用于所述襯墊圖案插入的插入槽。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實施例的固體氧化物燃料電池堆包括:上部板；下部板，其與所述上部板相隔；單電池疊層結(jié)構(gòu)體，其配置在所述上部板與所述下部板之間；以及結(jié)合構(gòu)件，其用于結(jié)合所述上部板、所述下部板以及所述單電池疊層結(jié)構(gòu)體。所述結(jié)合構(gòu)件可以包括貫通所述上部板、所述單電池疊層結(jié)構(gòu)體及所述下部板的螺栓、結(jié)合于所述螺栓的一個端部的螺母及配置在所述螺母與所述上部板之間或所述螺母與所述下部板之間且由熱膨脹系數(shù)大于所述螺栓的物質(zhì)形成的墊圈。
[0015]根據(jù)一個實施例，所述螺栓可以包括:絕緣膜，其形成于位于所述單電池疊層結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部的部分的表面，由絕緣陶瓷或玻璃(glass)材料形成。
[0016]根據(jù)一個實施例，所述結(jié)合構(gòu)件還可以包括:管型絕緣構(gòu)件，其配置在所述上部板、所述單電池疊層結(jié)構(gòu)體及所述下部板構(gòu)成的疊層堆的內(nèi)部，具有用于所述螺栓貫通的貫通孔，由絕緣材料形成。
[0017]技術(shù)效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，在電池框架與連接構(gòu)件之間配置密封構(gòu)件及襯墊構(gòu)件，從而能夠提高電池框架與連接構(gòu)件之間的間隔均勻性。
[0019]并且，用由熱膨脹系數(shù)大于螺栓的物質(zhì)形成的墊圈來結(jié)合固體氧化物燃料電池堆，從而能夠提高固體氧化物燃料電池堆的密封能力及長期穩(wěn)定性。
[0020]并且，利用表面形成有絕緣膜的螺栓或被管型絕緣構(gòu)件包圍的螺栓來結(jié)合固體氧化物燃料電池堆，從而能夠提高固體氧化物燃料電池堆的電穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0021]圖1為說明根據(jù)本發(fā)明實施例的固體氧化物燃料電池堆的立體圖；
[0022]圖2為按圖1所示切割線A-A’切割的剖面圖；
[0023]圖3為圖2所示單電池的分解立體圖；
[0024]圖4為說明圖2所示電池框架的平面圖；
[0025]圖5為說明襯墊構(gòu)件的一個實施例的部分平面圖；
[0026]圖6a為說明襯墊構(gòu)件的另一實施例的部分平面圖；
[0027]圖6b為按圖6a所不切割線B_B’切割的部分剖面圖；
[0028]圖7a為說明結(jié)合構(gòu)件的一個實施例的立體圖；
[0029]圖7b為說明結(jié)合構(gòu)件的另一實施例的立體圖。
【具體實施方式】
[0030]以下參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實施例。本發(fā)明可做多種變更，可具有多種形態(tài)，以下在附圖中顯示特定實施例并在說明書中進行詳細(xì)說明。但是，這并非將本發(fā)明限定于特定的公開形態(tài)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解還可以包括不脫離本發(fā)明技術(shù)主題及技術(shù)方案范圍的所有變更、等同物及替代物。另外，在說明附圖時對類似的構(gòu)成要素采用了類似的附圖標(biāo)記。為了本發(fā)明的明確性，比實際放大或縮小顯示附圖中構(gòu)成要素的尺寸。
[0031]本申請中所使用的用語只是為了說明特定的實施例，而并非限定本發(fā)明。若無另行定義，則單數(shù)的表現(xiàn)形式應(yīng)理解為還包括復(fù)數(shù)的表現(xiàn)形式。本申請中“包括”或“具有”等用語用于說明存在所記載的特征、數(shù)、步驟、工作、構(gòu)成要素、構(gòu)件或其組合，而并非預(yù)先排除一個或一個以上的其他特征、數(shù)、步驟、工作、構(gòu)成要素、構(gòu)件或其組合的存在或附加可能性。
[0032]另外，除非另有定義，包括技術(shù)用語或科學(xué)用語在內(nèi)的所有用語均表示與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的通常理解相同的意思。通常使用的事先定義過的用語，應(yīng)解釋為與相關(guān)技術(shù)的文章脈絡(luò)相一致的意思，除非本申請中明確定義，不得解釋為怪異或過于形式性的意思。
[0033]圖1為說明根據(jù)本發(fā)明實施例的固體氧化物燃料電池堆的立體圖，圖2為按圖1所示切割線A-A’切割的剖面圖，圖3為圖2所示單電池的分解立體圖，圖4為說明圖2所示電池框架的平面圖。
[0034]參照圖1至圖4，根據(jù)本發(fā)明實施例的固體氧化物燃料電池堆1000包括單電池疊層結(jié)構(gòu)體1100、上部板1200、下部板1300及結(jié)合構(gòu)件1400。
[0035]單電池疊層結(jié)構(gòu)體1100可包括多個單電池1110、支撐單電池1110的邊緣的多個電池框架1120、電連接單電池1110的多個連接構(gòu)件1130、防止供應(yīng)給單電池1110的燃料與空氣混合或漏到外部的密封構(gòu)件1140及用于提高電池框架1120與連接構(gòu)件1130之間的間隔均勻性的襯墊構(gòu)件1150。上述單電池疊層結(jié)構(gòu)體1100可以是支撐多個單電池1110的電池框架1120與連接構(gòu)件1130交替層疊，密封構(gòu)件1140及襯墊構(gòu)件1150配置在電池框架1120與連接構(gòu)件1130之間的結(jié)構(gòu)。
[0036]各單電池1110可以是圖3所示的