[发明专利]管状燃料电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种管状燃料电池模块，更具体地，涉及其中燃料电池的集电电极还用作燃料电池之间的隔离件的管状燃料电池模块。

背景技术

如图12所示管沿着长度方向的截面图所示，传统的管状燃料电池包括内部电极10、第一催化剂层12、电解质层14、第二催化剂层16以及树脂密封件20。图13示出沿着图12所示线A-A的截面图。如图13所示，内部电极10、第一催化剂层12、电解质层14和第二催化剂层16从内向外依次层叠，并形成为基本同心的圆筒状。

在这类管状燃料电池中，如图12和13所示，表现出导电性的外部线圈18通常在基本没有间隙的情况下绕第二催化剂层16的外周卷绕，而内部电极10和外部线圈18经由外部电路电连接。例如，日本国家阶段未审定公报No.Hei 08-507896公开了一种包括绕外侧电极的外周螺旋卷绕的导线的管状燃料电池，其中该导线电连接到任意外部电路。

传统上，当组合多个管状燃料电池来形成模块时，为了确保尽可能均匀地将燃料气体或氧化气体供应到各个电池，并确保反应期间所产生的热能够有效冷却，优选各个电池定位成与相邻电池具有预定间隔，同时模块内多个电池的内部电极和外部线圈必须使用电流收集线分别并联连接。

为了满足连接电流收集线的要求，日本专利未审定公报No.2002-313374公开了一种技术，其中在排出侧金属管板中形成稍小于电池管直径的孔，使得当电池管穿过孔时，孔的内周变形而固定该管。另外，日本专利未审定公报No.2004-356014公开了一种模块化方法，其中多个单电池的端部(内部电极)使用接合和焊接的组合而连接到单个金属板，由此实现电流收集，而外部电极的电流收集通过与圆柱形电流收集部件(集电部件)接触而实现。

但是，对于这些传统技术，在连接管状燃料电池单电池和电流收集器期间，尽管不用费劲通过焊接等进行导电连接，但是由于完成连接和相关处理所需的部件数量和努力的增加，总的结果并不一定是成本的降低，而是对燃料电池模块的低成本制造的阻碍。

另一方面，如果使用圆柱形电流收集部件等来免除与使用电流收集线等相关联的努力，则有使装置的尺寸显著增大的危险。

特别是在将几千到几万个直径几毫米的极细的管状燃料电池以电池之间几毫米的间距集合到一起并模块化的情况下，使用电流收集线等在模块化的电池之间进行电连接需要非常精确的处理技术以及大量时间。结果，燃料电池模块的制造工艺复杂且困难，导致制造成本的显著增加。

发明内容

本发明的一种管状燃料电池模块包括：多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括层叠到筒形内部电极的外周表面上的催化剂层和电解质层；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性且还用作所述管状燃料电池的隔离件。

另外，本发明的一种管状燃料电池模块包括：多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层，以及外部线圈，所述外部线圈表现出导电性并且绕所述第二催化剂层的外周表面卷绕，使得具有疏松卷绕节距的第一线圈段夹在具有紧密卷绕节距的第二线圈段之间；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性并且设有供所述管状燃料电池插入的多个开口，其中所述第一线圈段和所述开口配合(嵌合/装配，fit)到一起。

另外，本发明的一种管状燃料电池模块包括：多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层，以及外部线圈，所述外部线圈表现出导电性并且绕所述第二催化剂层的外周表面卷绕，使得具有第一外周直径的第一线圈段夹在具有第二外周直径的第二线圈段之间，所述第二外周直径大于所述第一外周直径；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性且设有供所述管状燃料电池插入的多个开口，其中所述第一线圈段和所述开口配合到一起。

在上述管状燃料电池模块中，当所述管状燃料电池已配合在所述开口内时，所述开口的内周直径优选大于所述第二催化剂层的外周直径，但小于所述第二线圈段的外周直径。

另外，在上述管状燃料电池模块中，所述电流收集部件优选包括插入部分，所述插入部分具有在面内方向上从中心部分沿径向向外延伸的多个缝隙，并且所述管状燃料电池以使得所述插入部分的所述多个缝隙弯曲或屈曲的方式插入，由此将所述管状燃料电池固定到所述电流收集部件。