[实用新型]一种微管状陶瓷膜燃料单电池堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体是一种微管状陶瓷膜燃料单电池堆。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)，又称陶瓷膜燃料电池(Ceramic Membrane FuelCells CMFC)。陶瓷膜燃料电池技术产业化推广应用的关键在于：单电池性能，电池堆的结构设计以及电池的制作技术。为使SOFC/CMFC成为实用化的电源装置，近半个世纪来，发展了多种单电池构型和相应的电池堆搭建方式。迄今，被广泛接受具有实际开发前景的SOFC/CMFC构形主要有板状、大管状、微管状三种。2003年ELSEVIER出版社的《高温固体氧化物燃料电池---基础，设计和应用》(High Temperature Solid Oxide Fuel Cells：Fundamentals，Design andApplications，Edited by Subash C Singhal and Kevin Kendall)一书的第八章对各种构形的SOFC/CMFC进行了详细的归纳描述：平板状SOFC能提供最高的单位面积电功率，并可以采用价格低廉的传统陶瓷加工工艺制造。然而，在构成电池堆时必须对其边缘进行高温密封，技术难度高，至今为止仍未完全突破。另外，平板状电池内的散热不良，所形成的高温度梯度引起的热应力会造成电池龟裂，也是尚待解决的问题。大管状SOFC最初是由美国西屋电气公司(现已被德国西门子公司并购，改为西门子-西屋公司)发展的，其突出优点是对密封要求不高，因而成为迄今最成功的一种SOFC发电技术，但缺点是单位体积的功率密度较低，启动时间长(大约要数十分钟)，很难用于诸如车船动力电源和其他一些常用或应急电源装置。第三种是在管状SOFC基础上发展起来的所谓微管型SOFC(Micro-tubular SOFC)，其应用领域是小型用电体系，除了具有一般大管状SOFC/CMFC的优点，如对密封要求低外，由于管壁薄，可以很快被加热到工作温度(如800℃)，从而使启动时间缩短(大约1-2分钟)，另一优点是薄壁细管有很高的机械强度，可以防止由于热应力引起的破裂损坏。但微管型SOFC/CMFC存在的问题是：在由单电池组成电池堆时，如何把各单电池的电极电流引出来和实现各单电池的串联连接。目前采用的方法是在外侧电极上缠绕贵金属导线，内侧或用电极材料本身加上附加的金属导线实现电极的导流，这样不仅提高了造价，工艺也十分繁杂，同时大大限制了单电池长度(每个单管电池的有效发电长度仅为30mm)和电池堆规模。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微管状陶瓷膜燃料单电池堆，具有制备简单、结构强度高，启动加热速度快、电流导出快的优点。

本实用新型的技术方案为：

一种微管状陶瓷膜燃料单电池堆，包括数个微管状陶瓷膜燃料单电池以及各电池之间的金属电连接装置；其特征在于：

所述的微管状陶瓷膜燃料单电池包括有中心导电棒，中心导电棒环壁固定有数个陶瓷膜燃料单电池微管；所述的陶瓷膜燃料单电池微管包括3层，环状外层非支撑体电极、内层环状支撑体电极、以及非支撑体电极和支撑体电极之间的环状电解质层；所述的中心导电棒与各陶瓷膜燃料单电池微管的环状外层非支撑体电极电接触连接；

每个微管状陶瓷膜燃料单电池的两端分别安装有一个金属电连接装置，所述的金属电连接装置，包括有导电金属帽接头，导电金属帽接头通过导电金属带与导电金属环连接，导电金属环分别与陶瓷膜燃料单电池的各陶瓷膜燃料单电池微管的内层环状支撑体电极一端电连接；

同一个微管状陶瓷膜燃料单电池的两端的金属电连接装置的导电金属帽接头，分别电连接于另一个陶瓷膜燃料单电池的的中心导电棒的两端，实现多个微管状陶瓷膜燃料单电池之间中心导电棒的并联。

所述的微管状陶瓷膜燃料单电池堆，其特征在于：所述的导电金属环上连接有数个导电金属接头或数个导电金属环，分别插入各陶瓷膜燃料单电池微管的内层环状支撑体电极一端或套在各陶瓷膜燃料单电池微管的内层环状支撑体电极一端实现电连接。

所述的微管状陶瓷膜燃料单电池堆，其特征在于：所述的陶瓷膜燃料单电池微管的外径为1-8mm，长度50-1000mm；所述的中心导电棒为圆形棒或多棱边棒。

所述的微管状陶瓷膜燃料单电池堆，其特征在于：所述的电池之间的金属电连接装置置于燃料气的氛围中使用，防止金属氧化。