[發明專利]平面固體氧化物燃料單體電池和電池堆

有效

• 申請號: 201780062297.6
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN109845009B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 內森·帕倫博;喬舒亞·E·珀斯基
• 申請（專利權）人: 新興電力公司
• 主分類號: H01M8/0271
• 分類號: H01M8/0271;H01M8/028;H01M8/0258;H01M8/04007;H01M8/1007;H01M8/2457;H01M8/2465
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 魏彥;洪玉姬

一種平面SOFC電池單元由多個彼此疊放的平面元件(1100，1200，1300)形成。該電池單元包圍電池室(1400)，該電池室包括固體氧化物燃料電池(2000)，該固體氧化物燃料電池被配置用于產生電化學能量，并被柔性支撐在電池室內。多個平面元件中的每一個都包括導熱系數至少為100W/mK的導熱材料，例如鋁或銅。平面元件彼此導熱耦合，以提供從電池室的周邊邊緣延伸到多個平面元件的周邊邊緣的連續導熱路徑。SOFC堆包括多個彼此疊放的平面SOFC電池單元。

版權聲明

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技術領域

本文的示例性、說明性技術涉及由平面元件形成的單體電池和單體電池堆。

本文的技術應用于電化學發電。

背景技術

Yaguchi等人于2013年11月12日公開的美國專利第8,580,452B2號公開了一種密切相關的傳統設備。Yaguchi公開了圍繞燃料電池堆的導熱元件，包括分別由奧氏體不銹鋼SUS316制成的外殼(20)和導氣構件(50)，以及導氣構件(60)和(200)。導氣構件(60)和(200)在燃料電池堆和導氣構件(50)之間圍繞燃料電池堆。據稱，構件(60)和(200)提高了向導氣構件的熱傳遞的效率。構成每個導氣構件的材料被描述為電絕緣且導熱的。然而，如Yaguchi的圖2A所示的引導構件(60)的形狀和材料組成并沒有公開，如Yaguchi的圖12B所示的層(200)的材料被描述為陶瓷絕緣材料。Yaguchi公開的該系統的一個問題是，與諸如銅的材料相比，構件(60)和(200)具有相對低的或未公開的導熱率，因此是相對差的導熱體。另一個問題是，所公開的導氣構件的厚度為0.1mm，這不會為熱傳導提供太多的熱質量。本領域需要通過改善熱傳導來改善SOFC堆中的熱能管理。

傳統的平面SOFC堆包括氣密密封件，以防止陽極和陰極氣體經電池和其它堆部件泄漏，這可能導致氣體混合和燃燒，從而造成局部熱點，并最終導致堆失效。傳統的氣密密封件包括剛性粘合玻璃或玻璃陶瓷復合密封件、柔性粘合密封件和壓縮墊圈密封件。氣密密封件很難形成，需要仔細設計和組裝SOFC堆。傳統氣密密封件的一個問題是，它們可能包括或產生泄漏，原因可能是制造時的缺陷，或者是堆工作期間的熱應力和機械應力造成的損壞。當名義上的氣密密封件泄漏時，堆性能可能會下降。根據堆設計，泄漏可能使堆失效，或者需要進行復雜且昂貴的堆修復。

傳統的平面SOFC堆可以包括壓縮密封件，包括例如金屬墊圈和云母片密封件，它們被壓縮在堆部件之間。傳統壓縮密封件的一個問題是需要較大的壓縮力來使壓縮密封件獲得氣密性。傳統壓縮密封件的另一個問題是金屬墊圈壓縮密封件會導致短路。