[發明專利]雙金屬集流元件及具有該雙金屬集流元件的燃料電池裝置

無效

• 申請號: 201210169550.7
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN103187577A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 具本錫;李彥洙;金成漢
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 桑傳標;董彬

相關申請的交叉引用

本申請要求于2011年12月28日提交的、名稱為“Bimetal?Current?Collecting?Member?and?Fuel?Cell?Apparatus?With?The?Same”的韓國專利申請No.10-2011-0144763的優先權，該申請的全部內容作為參考被結合于此。

技術領域

本發明涉及一種雙金屬集流元件及具有該雙金屬集流元件的燃料電池裝置。

背景技術

固體氧化物燃料電池（SOFC）使用具有氧離子電導率或氫離子電導率的固體氧化物作為電解質，能夠在700至1000℃的高溫下運行。

固體氧化物燃料電池的元件由固體構成，因此與其他燃料電池相比具有更簡單的結構，不會有電解質的損失、補充和腐蝕的問題，并且在沒有貴金屬催化劑的情況下通過直接的內部重組促進燃料供給。此外，固體氧化物燃料電池釋放高溫氣體，因此可以利用余熱形成熱電聯產。

基于以上優點，美國、日本等發達國家積極開展了以商業化為目的的固體氧化物燃料電池的研究。

如韓國專利公開號2010-0007862（2010年1月22日公布）中所述，現有技術中的固體氧化物燃料電池包括具有高氧離子電導率的致密電解質層，和位于該電解質層兩側的多孔陰極層和陽極層。根據其工作原理，氧氣穿透多孔陰極層抵達電解質的表面，通過氧氣的還原反應產生的氧離子通過致密電解質層移動到陽極，然后與供應到多孔陽極的氫氣反應，從而生成水。這樣，電子在陽極產生并在陰極消耗，因此兩電極相連產生電能。

為了實際使用通過該工作原理產生的電能，需要預定的電壓和電流值，因此整個系統構成為包或堆，其中使用連接體和集流體將多個單體電池通過串聯或者并聯的方式彼此連接。

為了收集每個電池中產生的電能，現有技術中使用了如下方法：1、在電池的電極外部纏繞高導線（高導電率線材，high?conductive?wire）的繞線方法，2、使用LaCrO₃基陶瓷連接體材料連接集流體和電池，以便在燃料電池的外部形成連接體的方法，3、使用多孔集流元件或類似元件的方法。

首先，繞線方法是一種通過在電極外部纏繞高導線（高導電率線材，high?conductive?wire）來收集電能的方法。在此方法中，電能通過導線和電極之間的接觸來收集。在此方法中，當電極和導線之間的接觸面積增加時，可以提高電能收集效率，因此，更密集的纏繞細線是有利的。

然而，在這種情況下，在固體氧化物燃料電池的工作溫度下，由于熱膨脹的存在，導致線的強度下降、硬度減小、、接觸阻抗增加，并且線的長度也會增加。

其次，使用連接體的方法是一種在電池間使用動物毛皮或網狀物的方法。在此方法中，為了收集來自于陰極和陽極這種外部電極產生的電能，將由陶瓷油膏（ceramic?paste）形成的集流體應用到外部電極上。然而，這種由陶瓷油膏形成的集流體具有優良的耐久性，但是其導電性低于金屬，因此集流效率低。

最后，在使用多孔集流元件的方法中，因為由金屬形成的多孔集流元件具有良好的抗氧化性和導電性，相比繞線方法，在多孔集流元件與電極之間的接觸點開始增加而電流移動路徑開始減少，因此集流阻抗減小。

然而，因為該多孔集流元件由金屬構成，在固體氧化物燃料電池很高的工作溫度下，電極和集流元件之間的接觸會減少。

發明內容

本發明致力于提供一種即使在固體氧化物燃料電池的高運行溫度下也能夠改善電極與集流元件之間接觸的雙金屬集電元件。

此外，本發明致力于提供一種具有上述雙金屬集電元件的燃料電池裝置。

根據本發明一種優選實施方式，提供一種雙金屬集流元件，該雙金屬集流元件包括：內金屬板，該內金屬板與圍繞燃料電池外表面的集流元件相接合；以及外金屬板，該外金屬板的熱膨脹系數高于所述內金屬板的熱膨脹系數，且該外金屬板設置在所述內金屬板的外表面上。

根據集流元件的外形，內金屬板可以具有多邊形橫截面。

所述集流元件可以由動物毛皮或網狀物形成，所述內金屬板可以具有環繞該集流元件的C型橫截面。

所述集流元件可以是由金屬泡沫或金屬纖維形成的多孔元件，所述內金屬板可以具有圍繞該集流元件的彎曲橫截面。

所述內金屬板可以由鉻基合金或鐵素體不銹鋼形成，所述外金屬板可以由奧氏體不銹鋼或鐵鎳鉻基合金形成。