[发明专利]燃料电池和燃料电池组

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过堆叠电解质电极组件和隔板而形成的燃料电池。电解质电极组件包括阳极、阴极和插设在阳极与阴极之间的电解质。另外，本发明涉及一种通过堆叠多个燃料电池形成的燃料电池组。

背景技术

通常，具有无密封件(无密封)结构的固体氧化物燃料电池(SOFC)采用由诸如稳定氧化锆的离子导电固体氧化物构成的电解质。电解质插设在阳极和阴极之间以形成电解质电极组件。电解质电极组件插设在隔板(双极板)之间。在使用中，将预定数量的电解质电极组件和隔板堆叠在一起以形成燃料电池组。

燃料电池的工作温度较高，大约为800℃。因此，在将消耗的燃料气体(下文也称为废气，废气中含有未消耗的反应气体)排到燃料电池组周围的区域并与含氧气体混合而引起燃烧时，燃料电池组的温度局部较高。在这些情况下，燃料电池组不能稳定地工作。另外，在燃烧期间产生的水与被加热的隔板局部接触，导致隔板腐蚀。结果，隔板的耐用性降低。而且，在电解质电极组件中，具体是局部加热的阳极被氧化。从而在电解质电极组件中发生破裂，并且性能不合期望地劣化。

在这方面，公知一种如日本特开专利公报No.2005-85520所公开的固体氧化物燃料电池。如图24所示，该燃料电池通过堆叠发电电池1、燃料电极集电器2、空气电极集电器3以及隔板4a、4b而形成。发电电池1包括燃料电极层1b、空气电极层1c和插设在燃料电极层1b与空气电极层1c之间的固体电解质层1a。燃料电极集电器2设置在燃料电极层1b的外侧，空气电极集电器3设置在空气电极层1c的外侧。

隔板4a包括燃料气体通道5，燃料气体通道5用于大致从面向燃料电极集电器2的隔板4a的表面的中心部分供应燃料气体。隔板4b具有含氧气体通道6，含氧气体通道6用于大致从面向空气电极集电器3的隔板4b的中心部分供应含氧气体。

虽然未示出，但一环形金属盖覆盖了圆形多孔金属体的外周部，其中在盖的整个侧部上设有大量的排气孔7。

在该结构中，气体从燃料电极集电器2的外周部仅通过排气孔7排出。从而，燃料气体扩散到多孔金属体中并且未从燃料电极集电器2的整个外周部逸出。根据该公开，抑制了在发电期间没有使用并从外周部排出的燃料气体的量，从而可以防止空气朝向燃料电极反向扩散。

然而，在以上传统技术中，隔板4a堆叠在燃料电极集电器2上，借此从排气孔7排出的排气在隔板4a附近燃烧，从而产生水。因而，隔板4a和发电电池1局部受热，并趋于由于蒸汽氧化而容易损坏。还可能发生腐蚀，这会不经济地使燃料电池的性能劣化。

发明内容

为了处理并解决上述问题，本发明的目的在于提供结构简单的燃料电池和燃料电池组，其中可以可靠地防止电解质电极组件和隔板与在反应期间产生的水蒸汽接触，从而有效地防止对电解质电极组件和隔板的损坏。

本发明涉及一种通过堆叠电解质电极组件和隔板而形成的燃料电池。该电解质电极组件包括阳极、阴极和插设在所述阳极和阴极之间的电解质。在所述隔板的一个表面上形成用于沿着所述阳极的表面供应燃料气体的燃料气体通道，并且在所述隔板的另一个表面上形成用于沿着所述阴极的表面供应含氧气体的含氧气体通道。

所述燃料气体通道具有位于与所述电解质电极组件的外周部对应的位置处的终点，其中所述燃料气体通道的该终点连接到燃料气体排放通道，该燃料气体排放通道使在所述电解质电极组件中消耗的燃料气体从与该电解质电极组件的外周部向外隔开的位置逸出。所述燃料气体排放通道包括贯通所述隔板延伸的通孔，以及设置在所述隔板的另一表面上的排放槽部件，所述排放槽部件连接到所述通孔并从所述电解质电极组件向外延伸。

优选的是，所述燃料气体通道包括设置在所述隔板的一个表面上的通道单元，其中该通道单元从燃料气体入口连接到所述燃料气体排放通道。

另外优选的是，所述燃料气体排放通道由排放槽和盖部件形成，所述排放槽设置在所述隔板的一个表面上并连接到所述燃料气体通道，所述盖部件设置在所述隔板的一个表面上以覆盖所述排放槽。

另外优选的是，在所述隔板的一个表面上设置与所述阳极的外周部紧密接触的环形突起。通过该结构，可以防止排气(包含消耗的燃料气体和消耗的含氧气体)进入所述阳极的外周部，借此可以防止所述阳极由于氧化而劣化。

另外优选的是，所述通道单元由槽、多个突起或与所述阳极紧密接触的可变形弹性通道部件形成。

另外优选的是，所述含氧气体通道由设置在所述隔板的另一表面上并与所述阴极紧密接触的可变形弹性通道部件形成。通过该结构，所述阴极适当与所述隔板紧密接触，从而提高了从燃料电池集电的性能。