[發(fā)明專利]一端密封導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池以及電池堆結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210581343.6
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114824346A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李成新;高圓;李延安;李長久
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M8/0245
• 分類號: H01M8/0245;H01M8/0273;H01M8/1246;H01M8/0236;H01M8/24
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

本發(fā)明提供一種一端密封導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池以及電池堆結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用導電扁管作為支撐體，并在支撐體兩個相互平行的第一平面和第二平面分別分布著由多個單電池串聯(lián)組成的電池組。電池組之間通過支撐體實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)，當并聯(lián)時，支撐體還兼有電流集流的功能，將電池組中產(chǎn)生的電流通過支撐體傳輸?shù)介_口端，實現(xiàn)低溫開口端引流。相比于陶瓷支撐體，導電扁管作為支撐體具有更高的機械強度與更快的電堆啟動速度，還可在還原氣氛下收集串聯(lián)電池組中的陰極電流，并在低溫開口端引流，實現(xiàn)增大電池體積功率密度，增強電池輸出性能，降低電流收集困難的目的。并且，多個單電池的串聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)小電流、高電壓輸出，降低歐姆損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與固體氧化物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一端密封導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池以及電池堆結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

SOFC是一種持續(xù)供給燃料和氧化劑的電化學能量轉(zhuǎn)換裝置，具有燃料靈活性(可以使用天然氣、生物質(zhì)氣等碳氫化合物和城市垃圾)、清潔、高效(燃料再生率＞70％)、通過熱電聯(lián)供裝置可將綜合利用率提高到90％以上等優(yōu)點。因此，它在提高電效率和改善環(huán)境效益方面具有巨大的前景。

目前研發(fā)的SOFC單體電池結(jié)構(gòu)中，主要分為管式和平板式兩種基本結(jié)構(gòu)，其主要區(qū)別在于電池的燃料通道與氧化劑通道的密封形式以及電池組中單電池的電路連接方式。平板式結(jié)構(gòu)具有電流通道短、輸出電流密度與功率密度相對管式電池較高和電池堆較緊湊等優(yōu)點，但平板式結(jié)構(gòu)存在高溫密封困難，高溫熱應(yīng)力不匹配等技術(shù)難題；管式結(jié)構(gòu)具有無需高溫密封、熱應(yīng)力較小且單電池組裝簡單，易實現(xiàn)大功率等特點，但存在集電電流流經(jīng)路徑較長、功率密度略低等問題。

扁管式SOFC綜合了平板式SOFC和管式SOFC的特點，保留了管式SOFC容易密封的特點，其結(jié)構(gòu)堅固，電池組裝相對簡單，容易通過電池單元之間并聯(lián)和串聯(lián)組合成大功率的電池組。相關(guān)技術(shù)中，扁管式SOFC依舊存在集流困難、體積功率密度不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N一端密封導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池以及電池堆結(jié)構(gòu)，以解決扁管式固體氧化物燃料電池體積功率密度不高、集流困難的問題。

具體發(fā)明內(nèi)容如下：

第一方面，本發(fā)明提供一種一端密封導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括：導電扁管支撐體、多孔絕緣層以及電池組；

所述導電扁管支撐體由開口端、主體區(qū)域和密封端組成，其中，所述開口端與所述密封端相對，所述主體區(qū)域位于所述開口端與所述密封端之間；

所述電池組由多個單電池通過連接體串聯(lián)，所述電池組分布于所述主體區(qū)域兩個相互平行的第一平面和第二平面，形成第一平面電池組和第二平面電池組；所述第一平面電池組與所述第二平面電池組以所述導電扁管支撐體的軸呈軸對稱排布，或，所述第一平面電池組與所述第二平面電池組以所述導電扁管支撐體的軸呈中心對稱排布；

所述導電扁管支撐體用于傳輸所述一端密封的導電扁管支撐型固體氧化物燃料電池/電解池中產(chǎn)生的電流；

所述多孔絕緣層位于所述導電扁管支撐體與所述電池組之間。

可選地，所述第一平面電池組與所述第二平面電池組以所述導電扁管支撐體的軸呈軸對稱排布時，所述第一平面電池組與所述第二平面電池組并聯(lián)，所述第一平面電池組中最后一個單電池的陰極層通過所述連接體與所述導電扁管支撐體連接，所述第二平面電池組中最后一個單電池的陰極層通過所述連接體與所述導電扁管支撐體連接。

可選地，所述第一平面電池組與所述第二平面電池組以所述導電扁管支撐體的軸呈中心對稱排布時，所述第一平面電池組與所述第二平面電池組串聯(lián)，所述第一平面電池組中最后一個單電池的陰極層通過所述連接體與所述導電扁管支撐體連接，所述第二平面電池組中最后一個電池的陽極層通過所述連接體與所述導電扁管支撐體連接。