[發(fā)明專(zhuān)利]電力傳輸系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880063601.3
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111480255A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·弗里德里希;馬庫(kù)斯·海頓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 普蘭西股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/2465
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/2465;H01M8/0232;H01M8/0273;H01M8/2432;H01M8/2457
• 代理公司: 北京市萬(wàn)慧達(dá)律師事務(wù)所 11111
• 代理人: 李翠;段曉玲

本發(fā)明涉及一種用于使堆疊與電力線(xiàn)或與相鄰堆疊電接觸的電力傳輸系統(tǒng)，所述堆疊由多個(gè)平面電化學(xué)模塊構(gòu)成，并且在每個(gè)端面處由堆疊側(cè)電力傳輸板封閉。待接觸的電力線(xiàn)終止于線(xiàn)路側(cè)電力傳輸板。該電力傳輸系統(tǒng)包括至少一個(gè)多孔金屬主體，該多孔金屬主體布置在待接觸的堆疊的堆疊側(cè)電力傳輸板與電力線(xiàn)的線(xiàn)路側(cè)電力傳輸板或相鄰堆疊的堆疊側(cè)電力傳輸板之間，并且電連接到這些電力傳輸板。此外，多孔金屬主體由封閉的周向密封件以氣密方式密封。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

該電力傳輸系統(tǒng)用于由電化學(xué)模塊構(gòu)成的堆疊的電接觸，電化學(xué)模塊為例如高溫燃料電池或固體氧化物燃料電池(SOFC)、固體氧化物電解電池(SOEC)或可逆固體氧化物燃料電池(R-SOFC)。電化學(xué)模塊與適當(dāng)?shù)牟考?互連件、殼體部件、氣體導(dǎo)管等)結(jié)合布置在彼此上方以形成堆疊且串聯(lián)電接觸。電化學(xué)模塊通常配置為平坦的單獨(dú)元件，并且包括布置在可透氣陽(yáng)極和可透氣陰極之間的氣密固體電解質(zhì)。

在電化學(xué)模塊作為SOFC的操作中，將燃料(例如氫氣或常規(guī)碳?xì)浠衔铮缂淄椤⑻烊粴狻⑸餁獾龋蛇x地完全地或部分地預(yù)重整)供應(yīng)到陽(yáng)極并在那里催化地氧化，同時(shí)釋放電子。將電子導(dǎo)出燃料電池并經(jīng)由電負(fù)載流到陰極。在陰極，通過(guò)吸收電子還原已經(jīng)引入的氧化劑(例如純氧氣，但通常為空氣)。電路由在陰極形成的氧離子(質(zhì)子)流經(jīng)電解質(zhì)至陽(yáng)極并在對(duì)應(yīng)界面處與燃料反應(yīng)而閉合，該電解質(zhì)可傳導(dǎo)氧離子(或者在最近一代SOFC的情況下，可傳導(dǎo)質(zhì)子)。

在電化學(xué)模塊作為固體氧化物電解電池(SOEC)的操作中，使用電力引發(fā)氧化還原反應(yīng)，例如將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣。SOEC的結(jié)構(gòu)基本上對(duì)應(yīng)于上述SOFC的結(jié)構(gòu)，其中陰極和陽(yáng)極的作用互換。可逆固體氧化物燃料電池(R-SOFC)可以作為SOEC和SOFC兩者操作。

本發(fā)明涉及這種堆疊布置的電接觸。盡管經(jīng)由所謂的互連件實(shí)現(xiàn)堆疊內(nèi)的電化學(xué)模塊之間的電連接，但是在設(shè)備中的堆疊的端面處設(shè)置導(dǎo)電電力傳輸板(基板和蓋板)，用于電力從一個(gè)堆疊到相鄰堆疊或外部電力線(xiàn)上的進(jìn)一步傳輸。這些使得能夠從堆疊中分接電力或向堆疊供應(yīng)電力，并且另外機(jī)械地增強(qiáng)堆疊。這些堆疊側(cè)電力傳輸板通常粉末冶金地制造，并因此難以經(jīng)受機(jī)械后加工并且難以電接觸。已知，為了實(shí)現(xiàn)這種電接觸，電力出口接片或板可以例如借助于導(dǎo)電玻璃(DE 43 07 666 C1)焊接或釬焊到基板或蓋板上，或者可以通過(guò)施加導(dǎo)電陶瓷涂層來(lái)建立電連接。在DE 10 2004 008 060 A1中，經(jīng)由絞合電纜實(shí)現(xiàn)電力連接，將該絞合電纜的絞合線(xiàn)沖壓到堆疊的基板或蓋板上的孔中。由于電化學(xué)模塊在高達(dá)1000℃的操作溫度下操作，因此堆疊的電接觸是有挑戰(zhàn)性的，并且電接觸裝置因此在氧化氣氛(通常為環(huán)境空氣)中經(jīng)受對(duì)應(yīng)的高溫。此外，在相對(duì)低的電壓下，相對(duì)高的電流流動(dòng)(單個(gè)SOFC提供1V數(shù)量級(jí)的電壓以及出現(xiàn)高達(dá)500mA/cm²的電流密度，通常使用具有面積為100cm²數(shù)量級(jí)或更大的電化學(xué)活性層的SOFC)。因?yàn)橛捎陔娀瘜W(xué)模塊領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，比剛才描述的那些顯著更高的電流密度是期待的，所以電接觸的問(wèn)題在將來(lái)將變得更加重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)一種用于由電化學(xué)模塊構(gòu)成的堆疊的電力傳輸系統(tǒng)，其可以廉價(jià)地實(shí)施并可靠地允許在堆疊的高達(dá)1000℃的高操作溫度下堆疊的幾乎無(wú)損耗的電接觸。電力傳輸系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)允許堆疊與相鄰堆疊的直接電接觸以及堆疊與設(shè)備中的外部電力線(xiàn)的電接觸。

該目的由具有權(quán)利要求1的特征的電力傳輸系統(tǒng)來(lái)解決。本發(fā)明的有利實(shí)施方式顯示在從屬權(quán)利要求中。