[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510428276.4
• 申請(qǐng)日: 2015-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN105070934B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文強(qiáng);于波;徐景明;陳靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/12
• 分類號(hào): H01M8/12;H01M8/2404;H01M8/2432;H01M8/2465;H01M8/247
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 朱印康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體氧化物電解池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法。

背景技術(shù)

高溫固體氧化物電解池是一種高效、低污染的能量轉(zhuǎn)換裝置，利用其電解水蒸汽制氫是目前能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，具有廣闊的發(fā)展前景。高溫固體氧化物電解池堆技術(shù)的發(fā)展是其實(shí)用化的關(guān)鍵。高溫固體氧化物電解池的操作條件為高溫環(huán)境，高溫下長期運(yùn)行穩(wěn)定性問題是該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

平板式高溫固體氧化物電解池堆一般由若干個(gè)電解池單元串聯(lián)疊加而成，各單元之間采用玻璃或玻璃-陶瓷復(fù)合材料封接，封接材料在高溫下一般為軟化狀態(tài)，需要施加一定的機(jī)械壓力使電堆保持穩(wěn)定。授權(quán)公告號(hào)：CN102134726B的專利公開了一種新型密封結(jié)構(gòu)的平板式高溫固體氧化物電解池堆。專利對(duì)電堆的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但涉及電堆定位方面并未涉及。而多片電堆的定位和固定對(duì)于平板式多片電堆的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。隨著電解池堆片數(shù)的增加，電堆各層承受的壓力增加，而各層之間密封介質(zhì)為高溫下軟化的玻璃或玻璃陶瓷，因此每個(gè)單元之間容易發(fā)生位置的錯(cuò)位和偏移，從而導(dǎo)致電堆性能下降甚至密封失效，因此必須設(shè)計(jì)電堆各單元之間的定位裝置。

目前一般的平板式高溫固體氧化物電解池堆，會(huì)在電堆雙極板邊緣增加一個(gè)定位孔，采用金屬或陶瓷柱從上至下貫穿，從而保證電堆各單元之間位置的固定。但是該設(shè)計(jì)也存在顯著的缺陷：當(dāng)電堆升溫密封時(shí)，由于作為密封層的玻璃或玻璃-陶瓷材料復(fù)合材料變軟，電堆層間會(huì)發(fā)生壓縮，而且各層間上下和左右偏移的程度不同；由于金屬材料和陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)存在差異，在進(jìn)行熱循環(huán)操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力，如果不能夠很好的釋放這部分應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致電堆及電池片產(chǎn)生裂痕。一般的貫通式定位設(shè)計(jì)，位置固定之后，無法對(duì)電堆內(nèi)部應(yīng)力起到釋放作用。良好的電堆定位設(shè)計(jì)應(yīng)該可以有效減少電堆在高溫下運(yùn)行時(shí)，以及電堆溫度升降時(shí)熱應(yīng)力對(duì)電堆及電解池片穩(wěn)定性的影響。基于上述設(shè)計(jì)思路，需要設(shè)計(jì)一種新型平板式高溫固體氧化物電解池堆定位裝置，提升電堆運(yùn)行和熱循環(huán)的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決背景技術(shù)中所述的問題，提出一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法，其技術(shù)方案為：

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Ⅰ3和電堆雙極板Ⅱ4上設(shè)置圓形定位槽6和圓形定位孔7，其中電堆雙極板Ⅱ4是在平板式高溫固體氧化物電解池堆中與電堆雙極板Ⅰ3相鄰的電堆雙極板，制作陶瓷定位栓8；

將電堆雙極板Ⅰ3制成正方形極板，在電堆雙極板Ⅰ3上表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對(duì)稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的一條對(duì)角線上，2個(gè)圓形定位孔7對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的另一條對(duì)角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離和圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離相等，圓形定位槽6和圓形定位孔7內(nèi)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Ⅱ4制成和電堆雙極板Ⅰ3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆雙極板Ⅱ4上表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對(duì)稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的一條對(duì)角線上，該對(duì)角線與相鄰的電堆雙極板Ⅰ3上設(shè)置2個(gè)圓形定位孔7的對(duì)角線上下對(duì)應(yīng)，2個(gè)圓形定位孔7對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的另一條對(duì)角線上，該對(duì)角線與相鄰的電堆雙極板Ⅰ3上設(shè)置2個(gè)圓形定位槽6的對(duì)角線上下對(duì)應(yīng)，圓形定位孔7為通孔，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位槽6內(nèi)徑、圓形定位孔7內(nèi)徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板Ⅰ3中所對(duì)應(yīng)的參數(shù)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Ⅰ3和電堆雙極板Ⅱ4中，在正方形極板同一個(gè)角上的圓形定位槽6和圓形定位孔7為上下交錯(cuò)的關(guān)系；

將電堆底板1制成與電堆雙極板Ⅰ3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(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對(duì)稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的一條對(duì)角線上，另2個(gè)圓形定位槽6對(duì)稱設(shè)置在正方形極板的另一條對(duì)角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位槽6的內(nèi)徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板Ⅰ3中所對(duì)應(yīng)的參數(shù)相同；