[發明專利]一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法

有效

• 申請號: 201510428276.4
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105070934B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張文強;于波;徐景明;陳靖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/12
• 分類號: H01M8/12;H01M8/2404;H01M8/2432;H01M8/2465;H01M8/247
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱印康

1.一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法，其特征在于，平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法由兩步組成：

第一步，在平板式高溫固體氧化物電解池堆的電堆底板(1)、電堆頂板(2)、電堆雙極板Ⅰ(3)和電堆雙極板Ⅱ(4)上設置圓形定位槽(6)和圓形定位孔(7)，其中電堆雙極板Ⅱ(4)是在平板式高溫固體氧化物電解池堆中與電堆雙極板Ⅰ(3)相鄰的電堆雙極板，制作陶瓷定位栓(8)；

將電堆雙極板Ⅰ(3)制成正方形極板，在電堆雙極板Ⅰ(3)上表面的電堆的密封區域(5)之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽(6)對稱設置在正方形極板的一條對角線上，2個圓形定位孔(7)對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，并且圓形定位槽(6)圓心至正方形極板的中心點的距離和圓形定位孔(7)圓心至正方形極板的中心點的距離相等，圓形定位槽(6)和圓形定位孔(7)內徑相同，圓形定位孔(7)為通孔，圓形定位槽(6)為深度為正方形極板厚度的50％～80％；

將電堆雙極板Ⅱ(4)制成和電堆雙極板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形極板，在電堆雙極板Ⅱ(4)上表面的電堆的密封區域(5)之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽(6)對稱設置在正方形極板的一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板Ⅰ(3)上設置2個圓形定位孔(7)的對角線上下對應，2個圓形定位孔(7)對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板Ⅰ(3)上設置2個圓形定位槽(6)的對角線上下對應，圓形定位孔(7)為通孔，并且，電堆雙極板Ⅱ(4)上的圓形定位槽(6)圓心至正方形極板的中心點的距離與電堆雙極板Ⅰ(3)上的圓形定位槽(6)圓心至正方形極板的中心點的距離相同，電堆雙極板Ⅱ(4)上的圓形定位孔(7)圓心至正方形極板的中心點的距離與電堆雙極板Ⅰ(3)上的圓形定位孔(7)圓心至正方形極板的中心點的距離相同，電堆雙極板Ⅱ(4)中的圓形定位槽(6)內徑、圓形定位孔(7)內徑以及圓形定位槽(6)的深度都分別與電堆雙極板Ⅰ(3)中的圓形定位槽(6)內徑、圓形定位孔(7)內徑以及圓形定位槽(6)的深度相同；

在組裝成的平板式高溫固體氧化物電解池堆中，相鄰的電堆雙極板Ⅰ(3)和電堆雙極板Ⅱ(4)中，在正方形極板同一個角上的圓形定位槽(6)和圓形定位孔(7)為上下交錯的關系；

將電堆底板(1)制成與電堆雙極板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形極板，在電堆底板(1)上表面的電堆的密封區域(5)之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽(6)對稱設置在正方形極板的一條對角線上，另2個圓形定位槽(6)對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，并且，電堆底板(1)上的圓形定位槽(6)圓心至正方形極板的中心點的距離與電堆雙極板Ⅰ(3)上的圓形定位槽(6)圓心至正方形極板的中心點的距離相同，電堆底板(1)中的圓形定位槽(6)的內徑和深度都分別與電堆雙極板Ⅰ(3)中圓形定位槽(6)的內徑和深度相同；

將電堆頂板(2)制成與電堆雙極板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形極板，在電堆頂板(2)下表面的電堆的密封區域(5)之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位孔(7)對稱設置在正方形極板的一條對角線上，另2個圓形定位孔(7)對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，圓形定位孔(7)為通孔，并且，電堆頂板(2)上的圓形定位孔(7)圓心至正方形極板的中心點的距離與電堆雙極板Ⅰ(3)上的圓形定位孔(7)圓心至正方形極板的中心點的距離相同，電堆頂板(2)中的圓形定位孔(7)內徑與電堆雙極板Ⅰ(3)中的圓形定位孔(7)內徑相同；

制作陶瓷定位栓(8)，陶瓷定位栓(8)為圓柱體，陶瓷定位栓(8)的外徑比圓形定位槽(6)的內徑小0.5～1mm，陶瓷定位栓(8)的高度大于圓形定位槽(6)的深度，并且小于或等于圓形定位槽(6)的深度與圓形定位孔(7)的長度之和；

所述電堆的密封區域(5)為電堆底板(1)、電堆頂板(2)、電堆雙極板Ⅰ(3)和電堆雙極板Ⅱ(4)上設置氫氣流道、氧氣流道、氣體進出孔道、氣孔和密封裝置以及放置固體氧化物電解池片和其它元件的區域；

所述其它元件包括密封元件、陰極集流網和陽極集流網；

所述電堆底板(1)、電堆頂板(2)、電堆雙極板Ⅰ(3)和電堆雙極板Ⅱ(4)的材料都為不銹鋼；

第二步，組裝具有定位裝置的平板式高溫固體氧化物電解池堆；

步驟1，按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，電堆底板(1)上的電堆的密封區域(5)向上，在電堆底板(1)的一條對角線上的2個圓形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)，該兩個圓形定位槽(6)是電堆底板(1)上的第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)的兩個圓形定位孔(7)所對應的圓形定位槽(6)；

按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在電堆底板(1)的電堆的密封區域(5)內置放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件；

步驟2，將第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)置放在電堆底板(1)上，并且圓形定位槽(6)向上，電堆底板(1)上的兩個陶瓷定位栓(8)分別插入第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)的兩個圓形定位孔(7)中，在第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)上的2個圓形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；

按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)的電堆的密封區域(5)內置放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件；

步驟3，將第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)置放在第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)上，并且圓形定位槽(6)向上，第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)上的兩個陶瓷定位栓(8)分別插入第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)的兩個圓形定位孔(7)中，在第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)上的2個圓形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；

按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)的電堆的密封區域(5)內置放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件；

步驟4，將第二塊電堆雙極板Ⅰ(3)置放在第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)上，并且圓形定位槽(6)向上，第一塊電堆雙極板Ⅱ(4)上的兩個陶瓷定位栓(8)分別插入第二塊電堆雙極板Ⅰ(3)的兩個圓形定位孔(7)中，在第二塊電堆雙極板Ⅰ(3)上的2個圓形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；

按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第二塊電堆雙極板Ⅰ(3)的電堆的密封區域(5)內置放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件；

步驟5，將第二塊電堆雙極板Ⅱ(4)置放在第一塊電堆雙極板Ⅰ(3)上，并且圓形定位槽(6)向上，第二塊電堆雙極板Ⅰ(3)上的兩個陶瓷定位栓(8)分別插入第二塊電堆雙極板Ⅱ(4)的兩個圓形定位孔(7)中，在第二塊電堆雙極板Ⅱ(4)上的2個圓形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；

按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第二塊電堆雙極板Ⅱ(4)的電堆的密封區域(5)內置放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件；

步驟6，重復步驟4和步驟5，將全部電堆雙極板Ⅰ(3)和電堆雙極板Ⅱ(4)以及放固體氧化物電解池片(9)和所述其它元件都置放在平板式高溫固體氧化物電解池堆中；最后的電堆雙極板為電堆雙極板Ⅰ(3)或電堆雙極板Ⅱ(4)；

步驟7，按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，將電堆頂板(2)置放在最后的電堆雙極板上，并且電堆頂板(2)上的電堆的密封區域(5)向下，最后的電堆雙極板上的兩個陶瓷定位栓(8)分別插入電堆頂板(2)對應的兩個圓形定位孔(7)中，完成具有定位裝置的平板式高溫固體氧化物電解池堆組裝；

所述平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求包括電堆的級數、陽極和陰極的配置方式以及電堆的密封結構。