[發明專利]一種陽極支撐管式固體氧化物燃料電池及其組裝方法

有效

• 申請號: 201310023879.7
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103094595A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 王紹榮;高慶宇;邵樂;魏濤;袁春;鄧波;劉曉娟;鄭菊花
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;中國礦業大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/02;H01M4/86
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

???本發明涉及燃料電池制備及應用領域，具體是一種陽極支撐管式固體氧化物燃料電池及其組裝方法。?

背景技術

燃料電池是一種新型能源技術，具有高效、清潔、安全可靠等特征。固體氧化物燃料電池(SOFC)除了具有一般燃料電池的共同優點外，其效率更高，且具備燃料普適性。其全固態、模塊化的設計還使其可以滿足從小型便攜式電源到大型發電設備的各種應用需求。由于SOFC單電池工作電壓只有1V左右，在實際應用中需要利用連接體將單電池組裝成電堆以提高其輸出電壓和輸出功率。管式SOFC由于其曲面的表面特征，其電流收集一直相當困難，通常使用陶瓷材料作為連接體。管式SOFC上陶瓷連接體的構造及位置選擇與管式電堆的組裝方法密切相關。比如：西門子-西屋公司采用等離子噴涂法，沿管軸線方向制備摻雜的鉻酸鑭連接體條，其電堆裝采用排內之間并聯，排間串聯的方式，比較適合大型電堆組裝；但是，該公司所采用的電池為陰極支撐電池，其收電與組堆方法不適合于陽極支撐管式SOFC。?

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種陽極支撐管式固體氧化物燃料電池及其組裝方法，結構簡單，緊湊，功率大小易調節，適合于便攜式電源或?

者小型固定式電源的應用。

?本發明是以如下技術方案實現的：一種陽極支撐管式固體氧化物燃料電池，包括電池本體；電池本體的兩端均開口，電池本體的一端安裝有金屬連接體封頭，金屬連接體封頭與電池本體之間的間隙之間用密封漿料填充；在電池本體的外部管壁中部設有陰極收電體，內部管壁四周以及金屬連接體封頭內設有陽極收電體，陽極收電體之間形成燃料腔，燃料腔內安裝一燃料進氣管。?

一種陽極支撐管式固體氧化物燃料電池組裝方法，具體如下：?

a、制備陽極支撐管式固體氧化物燃料電池，切去其一段封閉的密封頭，得到兩端開口的管式固體氧化物燃料電池；

???b、固體氧化物燃料電池的一端安裝金屬連接體封頭，將密封漿料填充到金屬連接體封頭與管式固體氧化物燃料電池的縫隙中，豎直固定放置，自然干燥；

c、將干燥好的封接電池移入到馬福爐中，按照3℃/min升溫速度升溫，并在150℃保溫2h后繼續以3℃/min升溫到600℃，保溫3h后繼續以3℃/min升溫到850℃保溫30min，隨爐降溫后取出。

d、在管式固體氧化物燃料電池內部管壁四周以及封閉端設有陽極收電體，陽極收電體之間形成燃料腔，燃料腔內安裝一燃料進氣管；?

e、在管式固體氧化物燃料電池外部管壁中部設有陰極收電體。

所述的陽極收電體采用多孔NI氈；在金屬連接體封頭的內部預先放入小片Ni氈，同時滴入氧化鎳調成的漿料，取外徑與管式固體氧化物燃料電池內徑相配合的氧化鋁陶瓷管，在其一端的外圍包裹上多孔Ni氈，包裹厚度應正好保證其可以順利置入管式電池內部，并與電池陽極良好接觸；將上述裹有多孔Ni氈的氧化鋁管插入到電池內部，過程中邊旋轉邊前進，直至推進到預定深度為止。?

本發明的有益效果是：?

1、金屬連接體封頭采用耐熱合金加工制備，加工精度容易控制；

2、金屬連接體封頭位于電池的封閉頂端，電流線引出簡單，將電流的收集位置由電池的內側轉移到封閉端上，組堆時可以采用自由的方式進行串并聯；

3、金屬連接體封頭位于電池的封閉頂端，尾氣在另一端燃燒，因此集電體不受尾氣火焰灼燒，有利于提高電池壽命；

4、管式電池另一端不需要密封，可以自由伸縮，因此可以避免熱循環過程中的應力對壽命的影響。

5、燃料尾氣在電池出口處與空氣混合燃燒，燃燒熱能夠預熱燃料氣體或者進行內部重整，熱能利用效率高。?

6、不需要燃料預熱器、尾氣燃燒器，電堆組裝時容易做到結構簡單，緊湊；適于開發便攜式電源。?

7、具有使用多種含碳燃料發電的潛力。?

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。?

圖1為本發明的陽極支撐管式SOFC結構示意圖；?

圖2為管式單電池在氫氣為燃料時電流密度-電壓-功率密度曲線；?

圖3為管式單電池在甲烷為燃料時電流密度-電壓-功率密度曲線。

具體實施方式