[發明專利]一種具有交差-并流-對流綜合優化特征的燃料電池堆

有效

• 申請號: 201710012574.4
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106784958B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 陳代芬;章心怡;徐雨;胡彪
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/2465;H01M8/04089
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種具有交差?并流?對流綜合特征的燃料電池堆，包括：燃料入、出口主管道，兩組空氣入、出口主管道流道，電堆頂蓋，電池單元，連接件，底蓋。所述設計燃料出、入口主管道和空氣出、入口主管道分別安置在不同的側邊，燃料側使用并行蛇形流道，空氣側采用離散柱狀直線流道，從而形成燃料與空氣間的并流和對流綜合流動模式。兩組空氣主管道對向安置，第一組空氣主管道給單數層燃料電池單元供氣，第二組空氣主管道給雙數層電池單元供氣，相鄰電池單元間相對流動，同時第一組空氣入(出)主管道與第二組空氣出(入)主管道交替排列，保證良好熱量交換。除頂蓋外，電堆中所有連接件結構完全一致，從而兼顧性能提升和加工簡化要求。

技術領域

本發明涉及涉及固體氧化物燃料電池領域。

背景技術

燃料電池是一種將反應物化學能直接轉化為電能的發電設備。作為一種高效、清潔且性能穩定的能源技術，其與傳統的發電類型相比最大優點在于避開燃燒過程直接將燃料的化學能轉化為輸出電能，其能量轉換效率不受“卡諾循環”的限制。

固體氧化物燃料電池(SOFC)是諸多燃料電池中最具商業化潛力的類型之一，其主要優點包括：具有高達50～60％的燃料使用效率，產物主要是水和高品質廢熱，對余熱的二次利用總效率可高達80％以上；輸出功率大，運行平穩且無噪聲；燃料來源靈活，不僅適用于氫氣、一氧化碳，也適用于天然氣、煤氣及生物質氣等多種可再生碳氫燃料；低的溫室氣體排放；全固態部件不存在漏液、腐蝕等問題，且易于模塊化組裝；無需使用高價催化劑材料，成本相對較低。

目前SOFC電池堆主要包括平板型，管型，獨石和錐形等，及與之對應的多種演化設計。其中平板式SOFC電堆設計具有結構簡單，生成電流收集路徑短，體積功率密度高等特殊優勢而被廣泛關注。過去數年中，國內SOFC相關的材料設計和電池單元制作工藝基本已達到國際商用化水平，然而如何通過合理的電堆設計方案來支持SOFC的高性能和長壽命運行仍是阻礙該技術最終實現普及商業化的關鍵因素。雖然，在過去數年中，有不少專利報道了新的平板式SOFC電堆的結構設計方案，但總體較國外技術相比仍有較大差距，和很大的改進空間。