[發(fā)明專利]用于燃料電池堆疊的經(jīng)改進互連件及端板設計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380058105.6
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104769762A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 維杰·斯里法森;邁克爾·葛羅奇;丹尼爾·達葛;馬蒂亞斯·戈特曼;嵐·瑞南;帕特瑞·貝拉吉·納拉辛哈·普雷沙;瑞米夏·甘塔納;安納達·桑達爾杰;薩金·帕哈
• 申請（專利權）人: 博隆能源股份有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/00;H01M8/24
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 張世俊

相關申請案

本申請案主張優(yōu)先于2012年11月6日提出申請的第61/723,066號美國臨時申請案的權益，所述臨時申請案的全部內容以引用的方式并入本文中。

背景技術

在高溫燃料電池系統(tǒng)(例如固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng))中，氧化流穿過燃料電池的陰極側，而燃料流穿過燃料電池的陽極側。所述氧化流通常為空氣，而所述燃料流可為烴化物燃料，例如甲烷、天然氣、戊烷、乙醇或甲醇。以介于750℃與950℃之間的典型溫度操作的燃料電池使帶負電荷氧離子能夠從陰極流動流(flow?stream)傳輸?shù)疥枠O流動流，其中所述離子與游離氫或烴分子中的氫組合以形成水蒸氣，及/或與一氧化碳組合以形成二氧化碳。通過貫穿于陽極與陰極之間的電路將來自帶負電荷離子的過量電子往回路由到燃料電池的陰極側，從而產(chǎn)生穿過所述電路的電流流動。

為了優(yōu)化SOFC的操作，應精確地調節(jié)所述氧化流及所述燃料流。因此，應精確地制造燃料電池系統(tǒng)中的流動調節(jié)結構，例如互連件(IC)及端板(EP)。當前使用的一種類型的互連件及端板為通過粉末冶金技術形成的金屬互連件/端板。SOFC互連件及端板需要好的形貌均勻性(平坦性)，以確保電解質不會經(jīng)歷超過電解質的斷裂強度的應力集中。

發(fā)明內容

實施例包含用于燃料電池堆疊的互連件，所述互連件包含：第一側，其包括界定流場的隆起特征；第二側，其與所述第一側相對；及開口，其用于反應劑，延伸穿過所述互連件，其中所述互連件包括以下各項中的至少一者：(a)所述第一側包括用于接納圍繞所述流場的外圍延伸的窗口密封的升高部分，且所述升高部分的至少一部分的高度至少在接近于所述開口處相對于界定所述流場的所述隆起特征的高度凹入，(b)所述互連件包括具有位于所述第二側上且環(huán)繞所述開口的界面密封的端板，且所述第二側包括在所述第二側的至少一部分上面的保護涂層，其中所述保護涂層的厚度與所述界面密封的厚度相差不足20％，(c)所述互連件包括具有位于所述第二側上且環(huán)繞所述開口的界面密封的端板，且所述第二側包括在所述第二側的至少一部分上面的保護涂層，其中所述界面密封位于所述第二側的未涂覆部分上，且所述未涂覆部分的外圍包含沿著所述端板的外邊緣延伸的大體筆直部分及面向所述端板的中間的彎曲部分，(d)所述互連件包括具有位于所述第二側上且環(huán)繞所述開口的界面密封的端板，且所述第二側包括在所述第二側的至少一部分上面的保護涂層，且其中所述界面密封位于所述第二側中的凹入部分上且在所述保護涂層上面，或(e)所述第一側包括環(huán)繞所述開口的平坦升高表面，且所述升高表面的高度相對于界定所述流場的所述隆起特征的高度凹入。

進一步實施例包含用于燃料電池堆疊的互連件，所述互連件包含：多個凸肋及通道，其在所述互連件的第一主表面上，界定用于反應劑的流場；及多個隆起表面，其在所述第一主表面上，位于所述互連件的邊緣與所述流場之間，所述隆起表面經(jīng)間斷地間隔以允許所述反應劑在所述隆起表面之間流動。

進一步實施例包含用于燃料電池堆疊的互連件，所述互連件包含：多個凸肋及通道，其在所述互連件的第一主表面上，界定用于第一反應劑的流場；開口，其用于第二反應劑，延伸穿過所述互連件；升高表面，其在所述互連件的所述第一主表面上環(huán)繞所述開口；及密封，其在所述升高表面上且環(huán)繞所述開口，其中所述密封包括面向所述互連件的邊緣的大體筆直區(qū)段及面向所述互連件的中間的彎曲區(qū)段，其中所述大體筆直區(qū)段由所述密封的外圍的大體筆直部分及所述密封的內部開口的大體筆直部分界定。

進一步實施例包含如上文所描述制作用于燃料電池堆疊的互連件的方法。

附圖說明

并入本文中且構成此說明書的部分的隨附圖式圖解說明本發(fā)明的實例實施例，且與上文給出的大體說明及下文給出的詳細說明一起用于闡釋本發(fā)明的特征。

圖1圖解說明SOFC堆疊的側橫截面圖。

圖2A是現(xiàn)有技術的互連件的陰極側的透視圖。

圖2B是現(xiàn)有技術的互連件的陽極側的透視圖。

圖3是現(xiàn)有技術的燃料電池堆疊的端板的部分橫截面圖。

圖4A是根據(jù)實施例在端板的面向陽極側上具有凹入部分的端板的部分橫截面圖。

圖4B是示意性地圖解說明變形的圖4A的端板的部分橫截面圖。

圖5是根據(jù)實施例具有相對厚的保護涂層及相對較大的未涂覆區(qū)的端板的部分橫截面圖。

圖6是圖5的端板的俯視圖。

圖7是具有小的未涂覆區(qū)的現(xiàn)有技術的端板的俯視圖。