[發明專利]燃料電池堆結構

有效

• 申請號: 201880043537.2
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN110809833B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 盧泰敏;金材星;任上赫;樸珖淵;林藝勛;崔光郁;崔峻源
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M8/2432
• 分類號: H01M8/2432;H01M8/0273;H01M8/124
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 李琳;陳英俊

本發明涉及一種燃料電池堆結構，更具體地，涉及一種燃料電池堆結構，在該燃料電池堆結構中堆疊有單元電池，其中，在單元電池堆疊的方向上以規律地周期性間隔布置有面積大于第一窗框的面積的第二窗框，從而促進熱運動，以使燃料電池堆結構具有低的溫度偏差和均勻的溫度分布。

技術領域

本申請要求于2017年7月26日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2017-0094709的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文中。

本發明涉及一種燃料電池堆結構，更具體地，涉及下述燃料電池堆結構：堆疊有單元電池，并且在單元電池堆疊的方向上以預定間隔周期性地設置有其中每一個的面積大于第一窗框的面積的第二窗框，使得促進熱運動，減輕燃料電池堆結構中的溫度偏差，并使溫度分布均勻。

背景技術

最近，隨著諸如石油或煤等現有能源的消耗，人們對可替代現有的能源替代能源的興趣日益增加。單元電池作為替代能源的一種而受到關注，特別是單元電池的優點在于單元電池效率高，不排放污染物，并提供豐富的燃料，因此對單元電池的研究正在積極進行。通常，單元電池具有分別形成在電解質兩側的空氣電極和燃料電極，燃料電極配置為陽極，空氣電極配置為陰極，在燃料被提供給燃料電極時燃料被氧化，使得電子通過外部電路被發射，并且當氧氣被供應到空氣電極時空氣電極從外部電路接收電子，使得氧氣被還原成氧離子。還原的氧離子通過電解質移動到燃料電極，與氧化的燃料反應，并產生水。單元電池中的固體氧化物燃料電池(SOFC)是通過使用穩定的氧化鋯作為電解質而在約600℃至約1000℃的高溫下工作的單元電池，并且與其他各種類型的單元電池(如熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、磷酸燃料電池(PAFC)和聚合物電解質燃料電池(PEFC))相比，SOFC具有各種優點：效率最高，排放的污染物更少，不會導致電解液損失，并且不需要補充電解質。堆是指通過連接固體氧化物燃料電池的端部電池以具有高容量而制成的結構。

同時，固體氧化物燃料電池(SOFC)按其形狀分為管式SOFC和平板式SOFC，并且即使管式SOFC在長期穩定性或系統技術方面是先進的，也傾向于優選具有相對高輸出密度的平板式SOFC。

在通過堆疊平板式固體氧化物燃料電池而制成堆的情況下，單元電池在工作時產生熱量，由于產生的熱量在堆中發生溫度偏差，并且當溫度偏差變得嚴重時，溫度偏差不利地影響固體氧化物燃料電池的工作環境，使得對堆中包括的構成元件的損壞加速，并且固體氧化物燃料電池的耐久性劣化，結果不能實現有效的發電。因此，在現有技術的燃料電池堆結構中，散熱體設置在設置于燃料電池堆結構中的上隔板與下隔板之間，使得堆的高溫部分與低溫部分之間的溫度偏差可以減少，并且可以使溫度分布均勻。

然而，現有技術中的燃料電池堆結構的問題在于：由于在堆中額外設置了能夠呈現出冷卻效果的散熱體，所以增加了堆的厚度，特別是現有技術中的燃料電池堆結構的問題在于：與具有相同高度的其他燃料電池堆結構相比，電流密度劣化。

另外，現有技術中的燃料電池堆結構存在的問題在于：由于可以設置在堆中的散熱體的類型受到限制，所以在燃料電池堆結構中使溫度分布均勻存在限制。

因此，為了解決現有技術中的燃料電池堆結構的上述問題，本發明人開發了一種燃料電池堆結構，其中堆疊有單元電池，并且在單元電池堆疊的方向上以預定間隔周期性地設置有其中每一個的面積大于第一窗框的面積的第二窗框，從而促進熱運動，減輕燃料電池堆結構中的溫度偏差，并使溫度分布均勻。

發明內容

技術問題

根據本發明的示例性實施例的目的是提供一種燃料電池堆結構，其中堆疊有單元電池，并且在單元電池堆疊的方向上以預定間隔周期性地設置有第二窗框，該第二窗框中的每一個的面積大于第一窗框的面積，并且在堆中不另外設置散熱體，使得可以完好地保持堆的厚度和電流密度。

根據本發明的示例性實施例的另一個目的是提供一種燃料電池堆結構，其中通過促進燃料電池堆結構中的熱運動可以有效地均勻化溫度分布。