[發(fā)明專利]一種固體氧化物燃料電池連接體

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210630078.6
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115000455A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 官萬兵;徐琪;楊鈞;王建新
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江氫邦科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04089;H01M8/10
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 錢瑩

本發(fā)明提供一種固體氧化物燃料電池連接體，包括呈板狀的本體，本體的上端面中部設(shè)有下凹的通氣槽，通氣槽的槽底設(shè)有貫穿本體的進(jìn)氣孔和出氣孔；通氣槽的槽底設(shè)有向上凸起的連接體肋包括多根長肋和多根短肋，通氣槽的側(cè)壁與所有長肋圍成一個(gè)蛇形流道，通過蛇形流道上每個(gè)流道分區(qū)內(nèi)長肋和短肋數(shù)量及排列方式的變化，形成空氣流道數(shù)量按照氣流的流動方向逐漸減少的漸變型流道結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的連接體能有效增加流道內(nèi)空氣的流動速度，增大氧氣摩爾分?jǐn)?shù)，從而提高電池的功率，同時(shí)該漸變型流道結(jié)構(gòu)能降低電池內(nèi)部的溫度，減小電池內(nèi)部所受到的熱應(yīng)力，在一定程度上增加電池的壽命，且該技術(shù)路線成本低、可靠性高，工藝簡單、無附加工藝流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種固體氧化物燃料電池連接體。

背景技術(shù)

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一種可以直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，SOFC具有能量轉(zhuǎn)化效率高，對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此受到了研究者們的廣泛關(guān)注。

SOFC的基本結(jié)構(gòu)包括多孔陽極，多孔陰極以及致密的電解質(zhì)層。在陽極中通入燃料，同時(shí)在陰極通入氧化劑氣體后，電解質(zhì)和電極三相界面處會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子，電子通過外電路形成回路，就會產(chǎn)生電能與熱能。傳統(tǒng)的電解質(zhì)支撐的平板型SOFC的工作溫度為900～1000℃，長期的高溫工作必然存在化學(xué)組成及微觀結(jié)構(gòu)的衰減，此外還需要昂貴的連接體材料。根據(jù)固體氧化物燃料電池連接體目前存在的技術(shù)問題，文獻(xiàn)中公開了一種具有三通道蛇形流道結(jié)構(gòu)的連接體，該結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用的Z型流道結(jié)構(gòu)相比，具有更高的電化學(xué)性能。但是在相同的輸出功率下，三通道蛇形流道的最大第一主應(yīng)力大于Z型流道，且三通道蛇形流道在氣體進(jìn)出口處溫度較高，溫度分布高度不均勻，尤其是在低電壓下，這可能會產(chǎn)生局部的熱應(yīng)力并引起電池的失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的是現(xiàn)在技術(shù)中具有三通道蛇形流道結(jié)構(gòu)的連接體在氣體進(jìn)出口處溫度較高，溫度分布高度不均勻，在低電壓下可能會產(chǎn)生局部熱應(yīng)力引起電池失效的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種固體氧化物燃料電池連接體，包括呈板狀的本體，所述本體的上端面中部設(shè)有下凹的通氣槽，所述通氣槽的槽底設(shè)有貫穿本體的進(jìn)氣孔和出氣孔；所述通氣槽的槽底設(shè)有向上凸起的連接體肋包括多根長肋和多根短肋，且所有長肋和所有短肋的上端面與本體上端面齊平，所有所述長肋呈平行間隔分布，每根所述長肋的一端均與通氣槽的側(cè)壁連接，每根所述長肋的另一端均為自由端，且相鄰的兩根所述長肋的自由端朝向相反，使所述通氣槽的側(cè)壁與所有長肋圍成一個(gè)蛇形的流道；所述長肋與相對的通氣槽的側(cè)壁之間或相鄰的兩根所述長肋之間均形成一個(gè)流道分區(qū)，所述每個(gè)流道分區(qū)內(nèi)的相鄰的兩根連接體肋之間或連接體肋與相對的通氣槽的側(cè)壁之間均形成一個(gè)空氣流道，每個(gè)所述流道分區(qū)內(nèi)均設(shè)有至少一根所述短肋，且每個(gè)所述流道分區(qū)內(nèi)的所述短肋量按照氣流的流動方向逐漸減少，形成空氣流道數(shù)量按照氣流的流動方向逐漸減少的漸變型流道結(jié)構(gòu)；所有所述短肋的兩端均為自由端，每個(gè)所述流道分區(qū)內(nèi)的所有所述短肋均呈平行間隔分布，且所述短肋與長肋呈平行設(shè)置，所述進(jìn)氣孔和出氣孔分別設(shè)置于蛇形流道的兩端。

本發(fā)明通過改進(jìn)固體氧化物燃料電池連接體的結(jié)構(gòu)，形成空氣流道數(shù)量按照氣流的流動方向逐漸減少的漸變型流道結(jié)構(gòu)，該流道結(jié)構(gòu)能有效增加流道內(nèi)空氣的流動速度，增大氧氣摩爾分?jǐn)?shù)，從而提高電池的功率，同時(shí)該漸變型流道結(jié)構(gòu)能降低電池內(nèi)部的溫度，減小電池內(nèi)部所受到的熱應(yīng)力，在一定程度上增加電池的壽命。

進(jìn)一步地，所述連接體由SUS304不銹鋼材料制成。SUS304不銹鋼是一種18-8系的奧氏體不銹鋼，含有18％以上的鉻和8％以上的鎳，作為連接體材料可耐高溫，韌性高且加工性能好。

進(jìn)一步地，所述通氣槽的形狀為矩形。將通氣槽的形狀設(shè)置為矩形能夠使流道分區(qū)和空氣流道的大小和形狀均勻，使空氣在流道內(nèi)部均勻流動，從而減小電池內(nèi)部所受到的熱應(yīng)力。