[发明专利]一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法

说明书

技术领域

本发明属于固体氧化物电解池技术领域，特别涉及一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法。

背景技术

高温固体氧化物电解池是一种高效、低污染的能量转换装置，利用其电解水蒸汽制氢是目前能源领域的热点课题，具有广阔的发展前景。高温固体氧化物电解池堆技术的发展是其实用化的关键。高温固体氧化物电解池的操作条件为高温环境，高温下长期运行稳定性问题是该技术发展的关键问题。

平板式高温固体氧化物电解池堆一般由若干个电解池单元串联叠加而成，各单元之间采用玻璃或玻璃-陶瓷复合材料封接，封接材料在高温下一般为软化状态，需要施加一定的机械压力使电堆保持稳定。授权公告号：CN102134726B的专利公开了一种新型密封结构的平板式高温固体氧化物电解池堆。专利对电堆的组成和结构进行了详细的描述，但涉及电堆定位方面并未涉及。而多片电堆的定位和固定对于平板式多片电堆的稳定运行至关重要。随着电解池堆片数的增加，电堆各层承受的压力增加，而各层之间密封介质为高温下软化的玻璃或玻璃陶瓷，因此每个单元之间容易发生位置的错位和偏移，从而导致电堆性能下降甚至密封失效，因此必须设计电堆各单元之间的定位装置。

目前一般的平板式高温固体氧化物电解池堆，会在电堆双极板边缘增加一个定位孔，采用金属或陶瓷柱从上至下贯穿，从而保证电堆各单元之间位置的固定。但是该设计也存在显著的缺陷：当电堆升温密封时，由于作为密封层的玻璃或玻璃-陶瓷材料复合材料变软，电堆层间会发生压缩，而且各层间上下和左右偏移的程度不同；由于金属材料和陶瓷材料的热膨胀系数存在差异，在进行热循环操作时，会产生较大的机械应力，如果不能够很好的释放这部分应力，会导致电堆及电池片产生裂痕。一般的贯通式定位设计，位置固定之后，无法对电堆内部应力起到释放作用。良好的电堆定位设计应该可以有效减少电堆在高温下运行时，以及电堆温度升降时热应力对电堆及电解池片稳定性的影响。基于上述设计思路，需要设计一种新型平板式高温固体氧化物电解池堆定位装置，提升电堆运行和热循环的稳定性。

发明内容

本发明的目的是为解决背景技术中所述的问题，提出一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法，其技术方案为：

第一步，在平板式高温固体氧化物电解池堆的电堆底板1、电堆顶板2、电堆双极板Ⅰ3和电堆双极板Ⅱ4上设置圆形定位槽6和圆形定位孔7，其中电堆双极板Ⅱ4是在平板式高温固体氧化物电解池堆中与电堆双极板Ⅰ3相邻的电堆双极板，制作陶瓷定位栓8；

将电堆双极板Ⅰ3制成正方形极板，在电堆双极板Ⅰ3上表面的电堆的密封区域5之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽6对称设置在正方形极板的一条对角线上，2个圆形定位孔7对称设置在正方形极板的另一条对角线上，并且圆形定位槽6圆心至正方形极板的中心点的距离和圆形定位孔7圆心至正方形极板的中心点的距离相等，圆形定位槽6和圆形定位孔7内径相同，圆形定位孔7为通孔，圆形定位槽6为深度为正方形极板厚度的50％～80％；

将电堆双极板Ⅱ4制成和电堆双极板Ⅰ3外形尺寸相同的正方形极板，在电堆双极板Ⅱ4上表面的电堆的密封区域5之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽6对称设置在正方形极板的一条对角线上，该对角线与相邻的电堆双极板Ⅰ3上设置2个圆形定位孔7的对角线上下对应，2个圆形定位孔7对称设置在正方形极板的另一条对角线上，该对角线与相邻的电堆双极板Ⅰ3上设置2个圆形定位槽6的对角线上下对应，圆形定位孔7为通孔，并且圆形定位槽6圆心至正方形极板的中心点的距离、圆形定位孔7圆心至正方形极板的中心点的距离、圆形定位槽6内径、圆形定位孔7内径以及圆形定位槽6的深度都分别与电堆双极板Ⅰ3中所对应的参数相同；

在组装成的平板式高温固体氧化物电解池堆中，相邻的电堆双极板Ⅰ3和电堆双极板Ⅱ4中，在正方形极板同一个角上的圆形定位槽6和圆形定位孔7为上下交错的关系；

将电堆底板1制成与电堆双极板Ⅰ3外形尺寸相同的正方形极板，在电堆底板1上表面的电堆的密封区域5之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽6对称设置在正方形极板的一条对角线上，另2个圆形定位槽6对称设置在正方形极板的另一条对角线上，并且圆形定位槽6圆心至正方形极板的中心点的距离、圆形定位槽6的内径以及圆形定位槽6的深度都分别与电堆双极板Ⅰ3中所对应的参数相同；