[實用新型]一種新型平板式中溫固體氧化物燃料電池電堆

有效

• 申請號: 201720041312.6
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206711974U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 趙琨;楊杰;胡琦;許昊;楊梓祎;李志健
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H01M8/241
• 分類號: H01M8/241;H01M8/2457;H01M8/2475;H01M8/2483;H01M8/0297
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 曹雄,郝明琴

技術領域

本實用新型涉及能源領域，尤其涉及一種新型平板式中溫固體氧化物燃料電池電堆。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種高效、清潔和可靠的電化學發電裝置，單個燃料電池只能輸出1V左右的電壓，為了獲得實際應用所需的更高的電壓和功率，可以將若干個單電池以各種方式(串聯、并聯、混聯)組裝成電堆。燃料電池的結構主要包括管狀燃料電池電堆、平板式燃料電池電堆和整體型燃料電池電堆，近年來平板式燃料電池電堆因功率密度高和制作成本低而成為燃料電池的發展趨勢。

平板式燃料電池電堆是由多個單電池在垂直高度方向上串聯而成，主要包括單電池、金屬連接體、氣體流場、密封件和氣體流腔。在設計中要考慮到燃料氣體和氧化氣體分別能夠均勻傳輸到電池的陽極和陰極表面上，并保持良好接觸和密封。氣體流腔的作用是分別將來源于管道的氣體傳送到相應的電堆進氣面上，并在電堆的出氣面上收集流出的氣體。通常電堆結構有內流腔和外流腔之分，內流腔是電堆結構的一部分，是由金屬連接體中的開放部分堆垛而形成的腔體，外流腔則是一個獨立于電堆堆芯的蓋狀部件，在外力的作用下，通過密封圈分別固定在電堆的進氣面和出氣面上。

燃料電池電堆的效率是由最小質量流量的腔道決定的，氣體分配不均勻將會導致燃料浪費，并導致局部反應劇烈，熱量過度集中，極易對燃料電池電堆造成損壞。

發明內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種能夠有效提高燃料電池電堆內部氣體分布均勻度、減小電堆內部工作溫度不均、提高燃料氣體利用率、制造簡易以及性能穩定的新型平板式中溫固體氧化物燃料電池電堆。

本實用新型提供一種新型平板式中溫固體氧化物燃料電池電堆，包括工作組件和裝夾組件，所述工作組件包括交替層疊的單電池和連接體，所述單電池通過連接體串聯，所述連接體包括上表面和下表面，所述連接體的上表面和下表面均設置有條形密封條；所述裝夾組件包括上極板、下極板和側板，所述工作組件位于上極板和下極板之間，所述側板與工作組件的側面緊密貼合，所述側板包括上端和下端，所述上端和下端固定在一起，所述上端開有緩沖空腔，所述下端開有外氣道氣腔，所述側板在所述緩沖空腔和外氣道氣腔之間開設了管道，所述緩沖空腔通過管道與外氣道氣腔連通。

進一步地，所述緩沖空腔開設在所述上端上與所述下端接觸的一面，所述緩沖空腔中有一個與外界相連的通孔，氧化氣體或燃料氣體通過所述通孔流入緩沖空腔，所述外氣道氣腔開設在所述下端上與工作組件側面接觸的一面，氧化氣體或燃料氣體通過所述外氣道氣腔流入工作組件。

進一步地，所述連接體的上表面開有第一流道，所述第一流道相互平行且均勻分布，所述連接體的下表面開有第二流道，所述第二流道相互平行且均勻分布，所述第一流道和第二流道的延伸反向方向相互垂直，所述外氣道氣腔與第一流道和第二流道連通，所述外氣道氣腔中的氣體通過所述第一流道和第二流道流入電堆內部。

進一步地，所述裝夾組件包括四個側板，所述四個側板與工作組件垂直，其從四個側面將工作組件夾住，所述四個側板的結構相同，所述四個側板中的其中兩個相對著的側板和工作組件構成氧化氣體的進氣通道、出氣通道，所述四個側板中的另外兩個相對著的側板和工作組件構成燃料氣體的進氣通道、出氣通道。

進一步地，所述氧化氣體的進氣通道由其中兩個相對著的側板中的一個側板的通孔、緩沖空腔、管道、外氣道氣腔、第二流道依次連通形成，所述氧化氣體的出氣通道由其中兩個相對著的側板中的另外一個側板的外氣道氣腔、管道、緩沖空腔、通孔依次連通形成。

進一步地，所述燃料氣體的進氣通道由另外兩個相對著的側板中的一個側板的通孔、緩沖空腔、管道、外氣道氣腔、第一流道依次連通形成，所述燃料氣體的出氣通道由另外兩個相對著的側板中的另外一個側板的外氣道氣腔、管道、緩沖空腔、通孔依次連通形成。

進一步地，所述上極板和下極板與工作組件平行，所述上極板、下極板與工作組件的連接處均設有密封材料。

進一步地，所述連接體為不銹鋼金屬連接體，所述連接體的材料為含鉻的合金。

進一步地，所述管道相互平行且均勻分布，所述管道為圓柱形管道，所述管道的管徑為7mm，所述單電池的長度和寬度均為110mm，所述通孔的內直徑為6mm。

進一步地，所述新型平板式中溫固體氧化物燃料電池電堆的功率為300W，其工作溫度為600-800℃。