[发明专利]固体氧化物燃料电池

说明书

本发明涉及固体氧化物燃料电池，并且更特别地，涉及薄且轻的固体氧化物燃料电池，其中在密封剂层中形成有燃料和空气可以通过其流入和流出的通道，并且引导件位于通道的内壁上以防止由于在高温下密封剂层产生的流动而引起的通道阻塞，并且省略了窗框以简化配置。

技术领域

本申请要求于2016年8月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0103733号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池，并且更特别地，涉及一种薄且轻的固体氧化物燃料电池，其中在密封剂层中形成有燃料和空气可以通过其流入和流出的通道并且支撑体位于通道的内壁上以防止由于高温下密封剂层中产生的流动而引起的通道阻塞，并且省略了窗框以简化配置。

背景技术

燃料电池是通过氢和空气中的氧的电化学反应直接产生电的装置，是通过技术开发而生态友好、具有高能量效率并且具有高附加值的能源。具体地，与其他燃料电池相比，作为第三代燃料电池的固体氧化物燃料电池不需要复杂的外重整系统，不使用贵金属电极催化剂例如铂，并且不会由于液体电解质而被侵蚀，因此，固体氧化物燃料电池具有这样的优点：其可以使在低温燃料电池中引起的各种运行问题最小化，在高温运行时通过适当的隔离来保持运行温度，并且可以使用各种燃料。

固体氧化物燃料电池的配置由包括燃料电极、电解质和空气电极的单元电池以及连接单元电池的连接材料形成。其中，密封材料根据平板型固体氧化物燃料电池的运行条件和结构而具有不同要求的条件，因此密封材料是最重要的配置。

固体氧化物燃料电池的平稳运行所需的密封材料的基本条件汇总如下：第一，密封材料需要令人满意地结合至固体氧化物燃料电池的其他部件以与其物理接触，并且需要所结合的部分不因在燃料电池运行期间进行的热循环而被弱化。第二，密封材料需要与其他部件的热膨胀系数的差异小，使得即使进行热循环，密封材料也不应由于热应力而被破坏。第三，需要密封材料不渗透至与密封材料接触的多孔电极中。第四，密封材料需要是稳定的材料，使得在燃料电池运行温度下不会引起与其他部件的化学反应。第五，需要密封材料在使用时在燃料和氧化气体的两个极端氧分压条件下不会化学分解和蒸发。最后，密封材料需要在燃料电池运行温度下具有高电阻率，从而保持电绝缘。

作为满足密封材料的基本条件的组合物，主要研究和开发了玻璃或结晶玻璃。然而，玻璃和结晶玻璃在高温下具有流动性，使得玻璃和结晶玻璃可能阻塞形成在密封剂层中以使燃料和反应气体通过其流动的通道。

因此，为了抑制配置在相关技术的固体氧化物燃料电池中的密封材料的流动性，在配置密封材料的玻璃或结晶玻璃组合物中包含诸如纤维或陶瓷的材料，使得密封材料可以由两种或更多种组合物形成。当密封材料由两种或更多种材料形成时，如果密封材料通过固体氧化物燃料电池的运行暴露于高温，则存在长期耐久性降低以及燃料电池由于机械破坏和化学反应而不稳定的问题。

此外，陶瓷毡或纤维毡位于两种或更多种密封材料之间以提高固体氧化物燃料电池的强度并确保结构稳定性，但是存在的问题是：除了在密封过程中的加压之外，在燃料电池的所有制造过程(例如，加热过程、运行过程、保持过程、冷却过程和商业化过程)期间都另外需要外部加压。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而设计的，并且本发明的一个目的是提供一种固体氧化物燃料电池，其包括这样的密封剂层：所述密封剂层由单一组合物形成以提高长期耐久性和在化学反应中的稳定性并且通过一次压缩密封燃料电池。

此外，本发明的一个目的是提供一种固体氧化物燃料电池，其中支撑体位于形成在密封剂层中的通道的内壁上以省略窗框并控制密封剂层的厚度。

技术方案