[发明专利]平板型固体氧化物燃料电池

说明书

本发明涉及平板型固体氧化物燃料电池技术，更特别地，涉及这样的薄且轻的平板型固体氧化物燃料电池：其中通过形成燃料和空气经由其流入/流出燃料电极的通孔省略了窗框并使单元电池的配置简化。

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10-2016-0103727号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及平板型固体氧化物燃料电池技术，更特别地，涉及这样的薄且轻的平板型固体氧化物燃料电池：其中通过形成燃料和空气经由其流入燃料电极的通孔省略了窗框并使单元电池的配置简化。

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具有复杂的外重整系统，并且不使用贵金属电极催化剂例如铂，不会由于液体电解质而被侵蚀，使得可以使在低温燃料电池中引起的各种运行问题最小化。此外，固体氧化物燃料电池可以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根据单元电池的形状分为平板型和圆柱型。具体地，平板型固体氧化物燃料电池可以分为电解质支撑型固体氧化物燃料电池、负电极支撑型固体氧化物燃料电池和多孔支撑型固体氧化物燃料电池。

圆柱型固体氧化物燃料电池的优点在于，配置堆叠体的单元电池容易密封、抗热应力性高、并且堆叠体的机械强度高以制造大面积的电池。然而，存在的问题在于每单位面积的能量密度低并且需要昂贵的制造过程。

此外，电解质支撑型固体氧化物燃料电池具有厚的电解质层(厚度约200μm)使得电解质层具有高的薄层电阻。因此，需要高的运行温度。此外，多孔支撑电池还使用除电极材料之外的新材料，使得制造过程更加复杂。此外，由于电池被配置在同一支撑体上，可能引起电连接问题。

此外，重量和体积由于配置在平板型固体氧化物燃料电池中的窗框而增加，使得可能需要额外的成本用以处理燃料电池。窗框、单元电池和金属可能在三相界面中彼此接触使得难以开发可以令人满意地粘合三相界面的密封剂。

因此，为了降低由厚电解质层引起的电解质层的电阻损耗，目前，已经进行了许多关于以下燃料电池结构的研究：其中从负电极支撑型固体氧化物燃料电池中省略了窗框，这可以通过减小电解质层的厚度来提高电池性能。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供这样的平板型固体氧化物燃料电池，其中通过形成燃料和空气经由其流入燃料电极的通孔省略了窗框以减小燃料电池的重量和体积。

此外，本发明致力于提供这样的平板型固体氧化物燃料电池，其中隔离材料涂覆在燃料电极上以防止燃料和气体流入通孔中。

技术方案

根据一个示例性实施方案，提供了一种平板型固体氧化物燃料电池，其包括：单元电池，所述单元电池包括：包括至少一个燃料通孔和至少一个空气通孔的燃料电极；位于燃料电极上方的电解质层；位于电解质层上方的空气电极；以及涂覆燃料电极、燃料通孔和空气通孔的至少一些表面的隔离涂层，其中在单元电池中，燃料电极用作支撑体。

平板型固体氧化物燃料电池还可以包括：密封剂层，其包括位于单元电池上方的上密封剂和位于单元电池下方的下密封剂；空气电极连接体，其位于上密封剂上方且包括至少一个空气歧管和至少一个燃料歧管；以及燃料电极连接体，其位于下密封剂下方且包括至少一个空气歧管和至少一个燃料歧管。

燃料通孔和空气通孔可以形成在燃料电极的边缘处。

在电解质层中，可以形成有对应于燃料通孔的燃料气体通道和对应于空气通孔的空气通道。

隔离材料可以涂覆在电解质层、燃料气体通道和空气通道的至少一些表面上。