一種燃料電池組合裝置和燃料電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池組合裝置和燃料電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。常見的兩種燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)和固體氧化物燃料電池(S0FC)。質(zhì)子交換膜燃料電池通常使用氫氣之類的氣體作為燃料，其在較低的溫度下就可以將化學能轉(zhuǎn)化為電能。固體氧化物燃料電池則基于高溫反應過程進行能量轉(zhuǎn)化，它通?？梢允褂酶鞣N不同高濃度的氣體燃料，比如說一氧化碳、氫氣。
[0003]SOFCs很大的一個優(yōu)勢在于:產(chǎn)生電能的氣體燃料可以從酒精、汽油、柴油、天然氣、甚至生物質(zhì)或煤等各種物質(zhì)中獲得。這些物質(zhì)可以在一個燃料重整反應裝置中進行氣化，從而可以產(chǎn)生豐富的一氧化碳和氫氣。該燃料重整反應裝置中包含催化劑，該催化劑使得燃料氣體反應產(chǎn)生一氧化碳和氫氣。
[0004]大多S0FC在陶瓷基片上進行制造，為兩維的平板式結(jié)構(gòu)。平板式SOFCs的多個平板堆疊在一起成為一個電池堆。平板式SOFCs的最大的缺陷在于陶瓷基片單元容易破裂。雖然，在一定程度上，可以通過減緩加熱或者冷卻陶瓷基片的時間來減少這種破裂的可能；但是如果這樣的話，產(chǎn)生電能的過程將花費很長的時間，比如若干小時或者若干天。
[0005]為了克服上述熱膨脹導致的破裂問題，管式燃料電池逐漸發(fā)展起來。這種管式燃料電池的管子比較小，比如長度為50mm或60mm、外徑為4mm至6mm、內(nèi)徑為3mm至4mm。管子的基本材料可以是純陶瓷，或者含有較多鎳的類金屬。這種含有較多鎳的類金屬使得氣體或者氣體離子擴散更方便。在管子的內(nèi)壁和外壁涂有涂層，這些涂層形成了燃料電池的陽極和陰極。
[0006]請參圖1所示的一種管式燃料電池。該管式燃料電池由陽極層、陰極層以及兩極之間的電解質(zhì)層組成。在陽極層一側(cè)通入H2或者其他燃料氣體，在陰極層一側(cè)通進02或者包含02的空氣。
[0007]雖然管式燃料電池有很多優(yōu)點，但是它還存在一個很大的問題:單個管式燃料電池只能產(chǎn)生很小的功率。根據(jù)溫度以及氣體濃度，通常該小尺寸的單個管式電池輸出的電壓在0.65V到0.85V之間，輸出的電流不超過1A。超過2A或者更多的管式燃料電池還處在開發(fā)的過程中。無論是1A還是2A，這種固體氧化物燃料電池的功率總還是比較小。
[0008]從經(jīng)驗角度來講，我們可以假定單個管式燃料電池單元所提供的功率為0.7V X1A = 0.7W。為了得到lkW的功率，需要將大約1300個管式燃料電池單元連接起來形成一個電池堆；而為了得到30kW的供電系統(tǒng)，這個數(shù)量一下提高到了大約40000個。
[0009]如何將多個管式燃料電池組合在一起作為一種供電系統(tǒng)是需要解決的問題；并且這些管式燃料電池的組合需要是靈活的、簡單的，即對于不同的功率要求，均可以非定制式的滿足要求。【實用新型內(nèi)容】
[0010]有鑒于此，本實用新型提供一種燃料電池組合裝置和將該燃料電池組合裝置組合在一起的燃料電池組件。
[0011]該燃料電池組合裝置用于將兩個以上的管式固體氧化物燃料電池組合在一起，包括:第一金屬底部和第二金屬底部；所述第一金屬底部和第二金屬底部對稱設(shè)置有兩對以上收容腔，該收容腔用來固定管式固體氧化物燃料電池，所述收容腔內(nèi)設(shè)置有一個抵觸平臺，該抵觸平臺用以抵擋管式固體氧化物燃料電池以防止滑動，該抵觸平臺上包括一通孔。
[0012]該燃料電池組件將兩個以上燃料電池組合裝置連接在一起，該燃料電池組件還包括，第一連接部和第二連接部，該第一連接部的一端連接所述電池組合裝置的第一金屬底部，該第二連接部的一端連接另一電池組合裝置的第二金屬底部，該第一連接部的另一端和第二連接部的另一端連接；第一金屬底部、第二金屬底部、第一連接部和第二連接部形成中空的氣體勻化腔。
[0013]本實用新型的另一種燃料電池組件，包括:第一連接部、第二連接部以及連接法蘭，該第一連接部的一端連接所述電池組合裝置的第一金屬底部，該第二連接部的一端連接另一電池組合裝置的第二金屬底部，該第一連接部的另一端和連接法蘭的一端連接，該第二連接部的另一端和連接法蘭的另一端連接，第一金屬底部、第二金屬底部、第一連接部、第二連接部以及連接法蘭形成氣體勾化單元。
[0014]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的燃料電池組合裝置和燃料電池組件可以組合任意多個管式固體氧化物燃料電池，從而提供所需的各種功率電池。在組合不同數(shù)量的管式固體氧化物燃料電池時，可能要用到多個燃料電池組件；由于該組件可以規(guī)?；可a(chǎn)，所以就使得組合不同數(shù)量的管式固體氧化物燃料電池非常方便和靈活。
【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有的一種管式燃料電池示意圖。
[0016]圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)是本實用新型一種燃料電池組合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(a)是本實用新型一種燃料電池組合裝置的收容腔的剖視圖。
[0017]圖3(b)是本實用新型一種燃料電池組合裝置的收容腔的立體圖。
[0018]圖4(a)至圖4(c)是本實用新型一種燃料電池組合裝置底部形狀圖。
[0019]圖5是燃料電池組合裝置和燃料電池的電連接圖。
[0020]圖6是本實用新型一種燃料電池組件圖。
[0021]圖7是本實用新型另一種燃料電池組件圖。
[0022]圖8是帶有外部氣體導入部件的燃料電池組件圖。
[0023]圖9(a)、圖9 (b)是一種管式固體氧化物燃料電池示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為解決【背景技術(shù)】中提到的技術(shù)問題，本實用新型提供一種燃料電池組合裝置以及一種燃料電池組件。下面結(jié)合附圖，詳細介紹本實用新型燃料電池組合裝置和組件的形狀和結(jié)構(gòu)。
[0025]請參圖2(a)至圖2(c)，給出了燃料電池組合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該燃料電池組合裝置包括:金屬底部11和金屬底部12，請參圖2(a)。該金屬底部11上設(shè)置有四個收容腔11a?lld，請參圖2(b);同樣的，該金屬底部12上也設(shè)置有四個收容腔12a?12d，請參圖2(c)。其中，收容腔11a和收容腔12a形成一對收容腔，管式固體氧化燃料電池的一端被收容在收容腔11a中，另一端被收容在收容腔12a內(nèi)。同樣的，收容腔lib和收容腔12b形成另一對收容腔，用以固定另一個固體氧化物燃料電池；收容腔11c和收容腔12c形成第三對收容腔，用以固定第三個固體氧化物燃料電池；收容腔lid和收容腔12d形成第四對收容腔，用以固定第四個固體氧化物燃料電池。圖2的示例給出了組合四個管式固體氧化物燃料電池的組合裝置。實際上，可以根據(jù)功率需求，電池堆放置的空間大小等因素在金屬底部上設(shè)置其他數(shù)量的收容腔，比如說2個、3個，或者更多個。
[0026]圖3 (a)給出了收容腔的剖視圖，圖3 (b)給出了收容腔的立體圖。每對收容腔之間的長度和管式固體氧化物燃料電池的長度相當；為了防止固體氧化物燃料電池在長度方向滑動，收容腔內(nèi)設(shè)置有一個抵觸平臺130。該抵觸平臺中間摳除后形成一通孔140。當固體氧化物燃料電池的兩端分別置于兩收容腔后，兩收容腔各自包括的抵觸平臺分別抵擋住該電池的兩端，將其固定。管式固體氧化物燃料電池的管中通入氣體，這些氣體可以擴散到通孔140中。在兩級或者多級管式固體氧化物燃料電池連接時，擴散到通孔140中的氣體可以流入下一級管式固體氧化物燃料電池的管中，下文進一步詳細描述。
[0027]金屬底部11和金屬底部12的表面可以是圓形、六邊形、正方形或者其它一些形狀，請參圖4(a)至圖4(c)。金屬底部11和12可以由耐高溫、耐腐蝕的鋼材制作。
[0028]請參圖5，金屬底部11與管式固體氧化物燃料電池的陽極電連接，金屬底部12與管式固體氧化物燃料電池的陰極電連接。具體的