[发明专利]一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种通过电化学氧化过程将燃料的化学能转化为电能的全固态装置。由于其系统设计简单、能量转换效率高达70％～80％、规模弹性大、对环境友好、燃料适应性强和寿命长等优点，使得其应用非常广泛，包括：为住宅、医院等提供后备能源，为汽车提供辅助动力等。

固体氧化物燃料电池一般由多个电池堆叠而成，因此也称固体氧化物燃料电池堆或电堆。固体氧化物燃料电池堆主要有平板式和管式两大类基本模式，其中平板式电堆因功率密度高、体积小等优点，更受研究者青睐。平板式固体氧化物燃料电池堆主要由单电池、连接件及密封材料构成，根据在室温下电堆是否需要固定以施加额外压力可分为有压电堆及无压电堆两大类。

传统的阳极支撑固体氧化物燃料电池堆其阳极侧高温下为软接触，而阴极侧则为连接件与阴极直接硬接触，因此接触效果较差。且因高温下单电池与连接件的形变差异，使其在降温过程中两者热膨胀系数不匹配而发生分离，因此室温下需要用螺杆及螺母进行固定，使电堆各元部件不分散。这种有压电堆在使用前还需卸掉固定螺杆，从而使操作过程复杂化；同时有压电堆也不方便系统集成。

虽然美国Bloom Energy公司已开发出标准化电解质支撑无压电堆模块，但此无压电堆模块的制作方法对连接件要求较高，仅适用于电解质支撑电堆，要求连接件与电解质支撑电池的热膨胀系数匹配度高，因此该方法并不适用于制作阳极支撑无压电堆。阳极支撑固体氧化物燃料电池无压电堆目前在全球尚是空白。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆，以解决现有的有压电堆操作过程复杂，不方便系统集成的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆，该无压电堆包括：多个堆叠在一起的电池单元，其中，每一电池单元均包括：

由下至上顺序设置的下连接件、阳极侧金属网、阳极支撑单电池、阴极侧金属网和上连接件；且阳极侧金属网和阴极侧金属网的四周均设置有间隔板，所述阳极侧金属网四周的间隔板通过密封材料与所述下连接件的阳极侧和阳极支撑单电池的阳极相连，所述阴极侧金属网四周的间隔板通过密封材料与所述上连接件的阴极侧和阳极支撑单电池的阴极相连；

相邻两个电池单元之间共用同一连接件。

优选的，上述无压电堆还包括：设置在阴极侧金属网朝向阳极支撑单电池阴极方向上的保护涂层。

优选的，上述无压电堆中，所述间隔板的厚度为0.1～2mm。

优选的，上述无压电堆中，所述下连接件和上连接件的形状相同，且所述下连接件的阳极侧为平板型，所述阳极侧金属网为波浪型或燕尾型金属网。

优选的，上述无压电堆中，所述下连接件和上连接件的形状相同，且所述下连接件的阳极侧设置有凸点式凹槽或直线型凹槽，所述阳极侧金属网为平板式金属网。

优选的，上述无压电堆中，所述下连接件和上连接件的形状相同，且所述上连接件的阴极侧为平板型，所述阴极侧金属网为波浪型或燕尾型金属网。

优选的，上述无压电堆中，所述下连接件和上连接件的形状相同，且所述上连接件的阴极侧设置有凸点式凹槽或直线型凹槽，所述阴极侧金属网为平板式金属网。

优选的，上述无压电堆还包括：设置在所述阳极支撑单电池阴极面上的阴极集流层。

优选的，上述无压电堆中，所述阴极集流层为通过喷涂工艺形成的干态集流层或通过丝网印刷工艺形成的湿态集流层。

优选的，上述无压电堆中，所述集流层的厚度为20～500μm。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆，在阳极支撑单电池与上连接件之间设置有阴极侧金属网，在阳极支撑单电池与下连接件之间设置有阳极侧金属网，从而使得所述阳极支撑单电池的阳极和阴极与连接件之间均为软接触，且在阳极侧金属网和阴极侧金属网四周均设置有间隔板，通过调节所述间隔板的厚度，可调节阳极侧金属网和阴极侧金属网的厚度，从而可保证连接件与所述阳极支撑单电池充分接触；且所述间隔板也对阳极支撑单电池及连接件两者的热膨胀系数匹配起到一定的缓冲作用，使电堆元部件在室温无外加压力下能结合紧密，从而制成无压电堆，该无压电堆不仅操作过程简单，而且也方便系统的集成。

附图说明