[發明專利]一種管式固體氧化物燃料電池電池組及其制備方法

有效

• 申請號: 201510724679.3
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN105226315A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 田野
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/24
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，更具體地說，涉及一種管式固體氧化物燃料電池電池組及其制備方法。

背景技術

隨著經濟和社會的發展，人類面臨越來越緊迫的環境和能源問題。燃料電池是一種高效的發電裝置，它直接將燃料的化學能轉化為電能，不經過熱機過程，從而其效率不受卡諾循環理想效率限制。燃料電池的研究有上百年的歷史，人們發明了多種燃料電池。其中固體氧化物燃料電池(SOFC)得到了極大的重視。目前固體氧化物燃料電池的發電效率可達50％，與汽輪機聯合循環發電的發電效率可達70％，進一步合理利用余熱，其效率能夠達到80％以上。固體氧化物燃料電池的另一個優點是可以減小污染，降低氮氧化物和顆粒物的排放。

固體氧化物燃料電池包含陰極腔和陽極腔，陰極腔通入氧氣，陽極腔通入燃料，通常為可燃性氣體。為了產生電能，陰極腔和陽極腔必須分別密封，當陰極氣體和陽極氣體發生泄漏，造成兩種氣體混合時，會使發電效率下降，較為嚴重時會發生爆炸，或者引起火災。固體氧化物燃料電池需要在較高的溫度下運行，通常運行溫度超過600℃，因此在高溫條件下，固體氧化物燃料電池的密封非常關鍵。由于固體氧化物燃料電池的陰極、電解質和陽極材料都具有陶瓷性質，陶瓷件之間不容易密封；另外，當這些材料與金屬連接時也會出現密封不好，膨脹系數不匹配的問題。

發明內容

現有的固體氧化物燃料電池通常由多個部件組裝而成，多部件之間需采用各種手段保持高溫使用時密封。本發明克服了現有技術中的不足，采用陶瓷密封燒結方式把電池所有部件密封燒結成一體，以解決固體氧化物燃料電池使用過程中存在的高溫密封困難的問題。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種管式固體氧化物燃料電池電池組，包括燃料電池陽極氣路上接頭、陰極進氣管、陰極出氣管、陰極外殼、陰極接線柱、陽極接線柱、燃料電池發電管體組以及燃料電池陽極氣路下接頭，在陰極外殼內設置有燃料電池發電管體組，燃料電池發電管體組由燃料電池發電管體組成，燃料電池發電管體的數量大于等于二根，燃料電池發電管體沿陰極外殼圓周均勻設置，燃料電池發電管體的長度小于或者等于或者大于陰極外殼的長度，在陰極外殼與燃料電池發電管體之間設置有陰極進氣管和陰極出氣管，陰極進氣管一端設置在陰極外殼的外部頂端或者陰極外殼的外部底端，陰極進氣管另一端伸入到陰極外殼的內部底端附近，陰極出氣管一端設置在陰極外殼的外部頂端或者陰極外殼的外部底端，陰極出氣管另一端伸入到陰極外殼的內部頂端附近或者陰極外殼的內部底端附近，在燃料電池發電管體組上端設置有燃料電池陽極氣路上接頭，在燃料電池發電管體組下端設置有燃料電池陽極氣路下接頭，在燃料電池發電管體外側與陰極外殼相接觸處設置有陰極接線柱，陰極接線柱一端設置在陰極外殼內部，陰極接線柱另一端設置在陰極外殼外部，在燃料電池發電管體內側設置有陽極接線柱，陽極接線柱一端設置在燃料電池發電管體內部，陽極接線柱另一端設置在燃料電池發電管體外部且穿出燃料電池陽極氣路上接頭，燃料電池發電管體由燃料電池陽極集流層、燃料電池陽極層、燃料電池電解質層、燃料電池陰極以及燃料電池陰極集流層組成，燃料電池陽極集流層、燃料電池陽極層、燃料電池電解質層、燃料電池陰極以及燃料電池陰極集流層由內至外以同心圓方式依次設置，燃料電池發電管體整體呈圓筒形狀；燃料電池陽極氣路上接頭采用圓筒形狀，橫截面呈“凸”形結構，上接頭上開口的數量為1，上接頭下開口的數量等于燃料電池發電管體的數量或者上接頭下開口的數量為1，燃料電池陽極氣路下接頭采用圓筒形狀，橫截面呈倒置“凸”形結構，下接頭上開口的數量為1或者下接頭上開口的數量等于燃料電池發電管體的數量，下接頭下開口的數量為1。

燃料電池陽極氣路上接頭采用上接頭上開口數量為1，上接頭下開口數量等于燃料電池發電管體的數量的上接頭，與燃料電池陽極氣路下接頭采用下接頭上開口數量等于燃料電池發電管體的數量，下接頭下開口數量1的下接頭相配合使用；或者燃料電池陽極氣路上接頭采用上接頭上開口數量為1，上接頭下開口數量為1的上接頭，上接頭下開口的直徑小于陰極外殼的直徑大于燃料電池發電管體組的直徑，與燃料電池陽極氣路下接頭采用下接頭上開口數量等于燃料電池發電管體的數量，下接頭下開口數量1的下接頭相配合使用；或者燃料電池陽極氣路上接頭采用上接頭上開口數量為1，上接頭下開口數量等于燃料電池發電管體的數量的上接頭，與燃料電池陽極氣路下接頭采用下接頭上開口數量為1，下接頭下開口數量1的下接頭相配合使用，下接頭下開口的直徑小于陰極外殼的直徑大于燃料電池發電管體組的直徑。