[发明专利]具有集成导电隔离体和燃料电池模块的管状燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种管状燃料电池以及一种燃料电池模块，其中集电极还用作燃料电池之间的隔离体。 

背景技术

如沿管道延伸方向截取的图8的截面视图所示，管状燃料电池通常配置为包括内电极10、第一催化剂层12、电解质层14、第二催化剂层16、外线圈18、和树脂密封20。图9为沿图8中的线A-A截取的横截面图。如图9所示，以下述顺序以基本上同轴筒的形式从内部依次层叠内电极10、第一催化剂层12、电解质层14、和第二催化剂层16。 

当将多个这种管状燃料电池安装并组合为模块时，优选以预定间隔放置电池，该间隔使得尽可能均匀地向电池供应燃料气体或者氧化气体以保证优选消除化学反应所产生的热。日本专利公开2002-298877公开了管状燃料电池中的隔离体，其中防止气体密封部分承受负荷，从而减少发生燃料管故障。 

但是除了用于以预定间距维持多个管状燃料电池之间间隔的隔离体以外，常规技术还要求集电线独立连接以建立内电极之间以及组合成模块的多个管状燃料电池中外部线圈之间的并联连接。这样的连接集电线的系统是复杂的，阻碍了产生廉价燃料电池模块。另外，除了隔离体以外有必要为集电器提供电极，这一点妨碍了使燃料电池模块小型化的努力。 

特别是，当几千至数万个直径测量为大约几毫米的超薄管状燃料电池被安装和组合成模块而同时保证几毫米的电池间隔时，应当建立组合成模块的电池之间的电连接，这一点使得高精度的布线技术和大量时间及努力成为必要。因此，所产生的制造燃料电池模块的操作或者过程复杂而困难，从而提高了制造成本。 

发明内容

本发明有利地提供了一种管状燃料电池，其中催化剂和电解质层被层叠在筒状内电极的外表面上，该管状燃料电池还包括导电隔离体。 

特别是，管状燃料电池包括导电的筒状内电极；以下面顺序依次层叠在内电极外表面上的第一催化剂层、电解质层、和第二电解质层的叠层；缠绕在第二催化剂层外周面上的导电外线圈；以及外直径大于外线圈外直径的导电隔离体。换言之，隔离体被设置为其外直径大于管状燃料电池的发电部分的外直径。 

当将隔离体用作集电极以从第二催化剂层收集电流时，该隔离体优选电连接至外部线圈。 

可安装多个这种管状燃料电池从而组成燃料电池模块。即，本发明还提供一种具有多个管状燃料电池的燃料电池模块，其中该多个管状燃料电池以使得隔离体的外周面相互接触的方式设置。 

因为隔离体具有导电性，所以当多个管状燃料电池被组合为模块时，隔离体能够同时用于维持管状燃料电池之间的预定间隔以及提供管状燃料电池之间的电连接。因此，可廉价制造燃料电池模块。 

例如，优选隔离体为形成为具有中空部分的筒状或者多角柱形状的导电元件。可选地，隔离体由导电线圈组成，其被缠绕为外部直径大于外线圈。 

可选地，可缠绕外线圈的一部分以使其外直径大于外线圈的其它部分的外直径，并且所述外线圈的一部分可用作隔离体，其可再次有助于更简单、更廉价地制造隔离体。 

附图说明

图1以横截面图示出了根据本发明实施例的管状燃料电池结构； 

图2为沿图1中线B-B的横截面图，示出了管状燃料电池的结构； 

图3为沿图1中线C-C的横截面图，示出了管状燃料电池的结构； 

图4A为示出本发明实施例中隔离体形状实例的透视图； 

图4B为示出本发明实施例中隔离体形状另一个实例的透视图； 

图4C为示出本发明实施例中隔离体形状另一个实例的透视图； 

图4D为示出本发明实施例中隔离体形状另一个实例的透视图； 

图5以横截面图示出了根据本发明实施例的燃料电池模块的结构； 

图6以横截面图示出了根据本发明实施例的管状燃料电池的变化实例； 

图7以横截面图示出了根据本发明实施例的管状燃料电池的另一种变化实例； 

图8以横截面图示出了常规管状燃料电池的结构；以及 

图9为沿图8中线A-A的横截面图，示出了常规管状燃料电池的结构。 

具体实施方式

下面将描述本发明的优选实施例 

管状燃料电池的结构