[發明專利]燃料電池互聯件

有效

• 申請號: 201510430911.2
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN105087884A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 詹姆斯.M.拉科夫斯基
• 申請（專利權）人: ATI資產公司
• 主分類號: C21D1/74
• 分類號: C21D1/74;C21D3/02;C21D6/00;C23C8/14;H01M8/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

發明人JamesM.Rakowski

本申請是申請日為2008年3月5日，申請號為200880007476.0，發明名稱為“減少在鐵素體不銹鋼上形成電阻層的方法”的申請的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2007年3月6日提交的共懸未決的美國臨時專利申請序列號60/905,219的優先權。

關于聯邦資助的研究或開發的陳述

促成本發明的某些研究是在DepartmentofEnenrgyCooperativeAgreementDE-FC26-05NT42513下由美國政府資助的。美國可對本發明具有某些權利。

技術領域

本發明公開涉及當鋼經受高溫、氧化條件時限制在不銹鋼上形成電阻性表面層或″氧化皮(scale)″的方法。本發明的公開還涉及不銹鋼和包含不銹鋼的加工制品，其中當鋼經受高溫、氧化條件時所述鋼在其上形成電阻性氧化皮的傾向降低。

背景技術

燃料電池為通過經離子-傳導電解質電化學結合氣態燃料和氧化氣體而產生電和熱的能量轉換設備。燃料電池在沒有燃燒的情況下將化學能直接轉化為電能，提供比往復式發動機、氣體渦輪和某些其它常規熱力學能量產生裝置明顯更高的轉化效率。此外，對于相同的功率輸出，燃料電池比基于礦物燃料的發電技術產生明顯更少的二氧化碳排放。燃料電池還產生可忽略量的SO_x和NO_x，其為酸雨和光化學煙霧的主要成分。

已開發了多種燃料電池，其不同主要在于用作燃料電池電解質的材料。NASA在二十世紀六十年代最初研發了包含液體電解質的堿性燃料電池以給阿波羅和其它宇宙飛船提供動力。然而，液體電解質，通常是腐蝕性的且難以處理。相反，固體氧化物燃料電池(SOFCs)完全由固態材料構成，且使用快速氧離子-傳導陶瓷材料作為電解質。SOFCs在約500℃-1000℃的溫度范圍操作以促進固態運輸。SOFCs的優點包括高能量功效和相對少的電解質處理的問題。SOFCs也產生高級(high-grade)廢熱，其可用于熱電聯供設備，并用于烴燃料的內部改造。

單一SOFC亞單元或″電池″包括陽極和陰極，被電解質分離。在SOFC電池運行時，將氧化劑(如氧或空氣)送進燃料電池陰極側，在那里其通過從外電路接受電子向電解質提供氧離子，按以下半電池反應：

1/2O_2(g)+2e^-→O^-2

氧原子通過固態擴散至電解質/陽極界面而穿過陶瓷電解質。該SOFC可使用氫氣(H₂)和/或一氧化碳(CO)作為基本燃料。實踐中，可使用純氫氣供給。如果使用烴燃料如甲烷、煤油或汽油，其必須首先部分燃燒，或″改造″，以提供氫和一氧化碳。這可在燃料電池內部，由高電池運行溫度和蒸氣噴射輔助完成。該燃料氣體混合物穿透陽極達到陽極/電解質界面，在此其與源自離子-傳導電解質的氧離子反應，按以下兩個半電池反應：

H_2(g)+O^-2→2e^-+H₂O_(g)

CO_(g)+O^-2→2e^-+CO_2(g)。

這些反應釋放電子，該電子再進入燃料電池的外電路。由于氧離子穿過電解質從陰極運輸至陽極的電荷流動精確地被通過外電路中的電子傳導的電荷流動平衡。電池的驅動力是保持總電荷平衡的需求。電子在外電路的流動提供有用的電力。

為產生合理電壓，燃料電池不是以單一單元運行，而是作為由一系列設置的許多單個電池組成的″組套(stacks)″，并使用″互聯件(interconnect)″連接并傳導各緊密相鄰電池的陽極和陰極間的電流。普通的組套設計為平板或″平面的″SOFC(PSOFC)，其在圖1中以圖解形式顯示。在圖1的PSOFC10中，單一能量轉換電池12包括被電解質40分隔的陰極20和陽極30。互聯件50將陽極30與在該組套中緊鄰的能量轉換電池14(未全示出)的陰極60分開。因此，PSOFC10包括重復設置的電池，其基本等同于電池12，且在各相鄰電池間設置互聯件。