[实用新型]一种固体氧化物燃料电池和电池堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种固体氧化物燃料电池和电池堆。

背景技术

固体氧化物燃料电池能把化学能直接转换成电能，能量转化效率高，对环境污染低，具有技术和经济优势，很有商业前途。

现有技术中的固体氧化物燃料电池有管式和平板式，而其中平板式电堆的重复单元结构为密封材料-集电材料-电池膜片-集电材料-密封材料-连接板方式，需要在连接板上进行机械或化学类的加工，以设置气流通道，其工艺虽然成熟，但成本很高。在这样的重复单元中，大部分的空间由连接板的金属的气流通道和集电材料所占据，这部分空间并不能增大电池的有效反应面积，而且金属的密度远高于陶瓷，这种电池、电池堆的体功率密度低，连接板加工成本高。

因此，需要发明设计一种同样单位体积中，减少连接板材料和加工成本，减轻电池堆重量，获得更大的输出功率的固体氧化物燃料电池。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的固体氧化物燃料电池体功率密度低，连接板材料和加工成本高，电池堆重量大等问题，提供一种固体氧化物燃料电池和电池堆方案，从而能够有效解决上述问题，进一步降低固体氧化物燃料电池的成本和扩大其应用范围。

针对上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种固体氧化物燃料电池，所述电池呈凹凸结构，所述凹凸结构包括成均匀间隔设置的凸起和凹槽，所述电池包括底层的阳性支撑层，所述阳性支撑层上依次设有活性阳极层、电解质层、活性阴极层和阴极材料层。

本实用新型的固体氧化物燃料电池的凹凸结构的设计既可以增加单片电池的有效反应面积，提高电池堆的体积功率密度，降低电池堆的重量；又可以直接将平面的连接板覆在该电池上，凹凸结构的电池和平面的连接板间形成气流通道，只用加工气孔就可以了，不用专门加工气流通道，气流直接经由电池上凹凸结构而成，而不是现有技术中的在连接体上加工的金属的气槽，不用进行占成本较高的机床雕铣加工部分，极大节省了连接板的加工成本，进一步减少了电池堆的重量，并进一步扩大其应用范围。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

作为优选的方案，所述凹凸结构的凸起的宽度为1～5mm。

作为优选的方案，所述凹凸结构的凹槽宽度为凸起宽度的1-5倍。

作为优选的方案，所述固体氧化物燃料电池的厚度小于等于1mm，该厚度是指固体氧化物电池从底部到凸起顶部的高度。

采用上述优选的方案，连接板材料的厚度可以从1～5mm降到0.2～0.5mm左右，从而减少连接板材料的重量，电池堆的重量又可以进一步降低。

另一方面，本实用新型还提供一种固体氧化物燃料电池堆，所述电池堆包括本实用新型所述的燃料电池和连接体，所述连接体为平面连接体，所述连接体的端部设有多个气孔，所述气孔与所述凹凸结构的凹槽相对应，所述气孔与连接体，以及所述凹凸结构的凹槽形成气流通道。

附图说明

图1为本实用新型所述的固体氧化物燃料电池的结构示意图；

图中，1为阳极支撑层，2为活性阳极层，3为电解质层，4为活性阴极层，5为阴极材料层，6为凸起，7为凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型所述的固体氧化物燃料电池，所述电池呈凹凸结构，所述凹凸结构包括成均匀间隔设置的凸起6和凹槽7，所述电池包括底层的阳性支撑层1，所述阳性支撑层1上依次设有活性阳极层2、电解质层3、活性阴极层4和阴极材料层5。

所述凹凸结构的凸起6的宽度为1～5mm；所述凹凸结构的凹槽7宽度为凸起6宽度的1-5倍，所述固体氧化物燃料电池的厚度小于等于1mm。

在制备时，采用挤出成型的办法可以得到具有凹凸结构的阳极支撑层1，然后采用浸渍的办法依次在阳极支撑层上浸渍活性阳极层2，电解质层3，烧结一次得到半电池，在此基础上再浸渍活性阴极层4，阴极材料层5，得到呈凹凸结构的固体氧化物燃料电池。

使用前，在平面连接板的端部加工气孔，所述气孔与所述凹凸结构的凹槽相对应，所述气孔与连接体，以及所述凹凸结构的凹槽形成气流通道，使用时，将本实用新型所述的固体氧化物燃料电池、平面的连接板，以及密封材料、集电材料按下面的次序：连接板-密封材料-集电材料-电池膜片-集电材料-密封材料-连接板重复堆叠就可构成本实用新型所述的固体氧化物燃料电池堆，节约了成本，极大节省连接板的加工成本，减少了电池堆的重量。