[实用新型]一种新型平板式中温固体氧化物燃料电池电堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种新型平板式中温固体氧化物燃料电池电堆。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种高效、清洁和可靠的电化学发电装置，单个燃料电池只能输出1V左右的电压，为了获得实际应用所需的更高的电压和功率，可以将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电堆。燃料电池的结构主要包括管状燃料电池电堆、平板式燃料电池电堆和整体型燃料电池电堆，近年来平板式燃料电池电堆因功率密度高和制作成本低而成为燃料电池的发展趋势。

平板式燃料电池电堆是由多个单电池在垂直高度方向上串联而成，主要包括单电池、金属连接体、气体流场、密封件和气体流腔。在设计中要考虑到燃料气体和氧化气体分别能够均匀传输到电池的阳极和阴极表面上，并保持良好接触和密封。气体流腔的作用是分别将来源于管道的气体传送到相应的电堆进气面上，并在电堆的出气面上收集流出的气体。通常电堆结构有内流腔和外流腔之分，内流腔是电堆结构的一部分，是由金属连接体中的开放部分堆垛而形成的腔体，外流腔则是一个独立于电堆堆芯的盖状部件，在外力的作用下，通过密封圈分别固定在电堆的进气面和出气面上。

燃料电池电堆的效率是由最小质量流量的腔道决定的，气体分配不均匀将会导致燃料浪费，并导致局部反应剧烈，热量过度集中，极易对燃料电池电堆造成损坏。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种能够有效提高燃料电池电堆内部气体分布均匀度、减小电堆内部工作温度不均、提高燃料气体利用率、制造简易以及性能稳定的新型平板式中温固体氧化物燃料电池电堆。

本实用新型提供一种新型平板式中温固体氧化物燃料电池电堆，包括工作组件和装夹组件，所述工作组件包括交替层叠的单电池和连接体，所述单电池通过连接体串联，所述连接体包括上表面和下表面，所述连接体的上表面和下表面均设置有条形密封条；所述装夹组件包括上极板、下极板和侧板，所述工作组件位于上极板和下极板之间，所述侧板与工作组件的侧面紧密贴合，所述侧板包括上端和下端，所述上端和下端固定在一起，所述上端开有缓冲空腔，所述下端开有外气道气腔，所述侧板在所述缓冲空腔和外气道气腔之间开设了管道，所述缓冲空腔通过管道与外气道气腔连通。

进一步地，所述缓冲空腔开设在所述上端上与所述下端接触的一面，所述缓冲空腔中有一个与外界相连的通孔，氧化气体或燃料气体通过所述通孔流入缓冲空腔，所述外气道气腔开设在所述下端上与工作组件侧面接触的一面，氧化气体或燃料气体通过所述外气道气腔流入工作组件。

进一步地，所述连接体的上表面开有第一流道，所述第一流道相互平行且均匀分布，所述连接体的下表面开有第二流道，所述第二流道相互平行且均匀分布，所述第一流道和第二流道的延伸反向方向相互垂直，所述外气道气腔与第一流道和第二流道连通，所述外气道气腔中的气体通过所述第一流道和第二流道流入电堆内部。

进一步地，所述装夹组件包括四个侧板，所述四个侧板与工作组件垂直，其从四个侧面将工作组件夹住，所述四个侧板的结构相同，所述四个侧板中的其中两个相对着的侧板和工作组件构成氧化气体的进气通道、出气通道，所述四个侧板中的另外两个相对着的侧板和工作组件构成燃料气体的进气通道、出气通道。

进一步地，所述氧化气体的进气通道由其中两个相对着的侧板中的一个侧板的通孔、缓冲空腔、管道、外气道气腔、第二流道依次连通形成，所述氧化气体的出气通道由其中两个相对着的侧板中的另外一个侧板的外气道气腔、管道、缓冲空腔、通孔依次连通形成。

进一步地，所述燃料气体的进气通道由另外两个相对着的侧板中的一个侧板的通孔、缓冲空腔、管道、外气道气腔、第一流道依次连通形成，所述燃料气体的出气通道由另外两个相对着的侧板中的另外一个侧板的外气道气腔、管道、缓冲空腔、通孔依次连通形成。

进一步地，所述上极板和下极板与工作组件平行，所述上极板、下极板与工作组件的连接处均设有密封材料。

进一步地，所述连接体为不锈钢金属连接体，所述连接体的材料为含铬的合金。

进一步地，所述管道相互平行且均匀分布，所述管道为圆柱形管道，所述管道的管径为7mm，所述单电池的长度和宽度均为110mm，所述通孔的内直径为6mm。

进一步地，所述新型平板式中温固体氧化物燃料电池电堆的功率为300W，其工作温度为600-800℃。