[发明专利]燃料电池堆组件

说明书

本发明有关一种改良燃料电池堆组件，其包括至少一燃料电池堆装在其上的金属底板与金属端板，每个堆包括含有至少一燃料电池及至少一电绝缘压缩垫片的至少一燃料电池堆层，其中，裙件附接至包围所述堆的底板及端板且于其间是在张力下以便维持通过所述堆的压缩力，借此免除系杆的需要。

技术领域

本发明涉及改良式燃料电池堆组件配置，更特别的是，有关一种燃料电池堆压缩配置及其形成方法。

背景技术

燃料电池、燃料电池堆、燃料电池堆组件和热交换器系统、配置及方法的教导为本领域普通技术人员众所周知的，特别是包括世界专利第WO02/35628号、第WO03/07582号、第WO2004/089848号、第WO2005/078843号、第WO2006/079800号、第WO2006/106334号、第WO2007/085863号、第WO2007/110587号、第WO2008/001119号、第WO2008/003976号、第WO2008/015461号、第WO2008/053213号、第WO2008/104760号、第WO2008/132493号、第WO2009/090419号、第WO2010/020797号、第WO2010/061190号、第WO2015/004419号、第WO2015/136295号、第WO2016/124929号、第WO2016/124928号、第WO2016/128721及第WO2016/083780号中的教导。本文所引用的所有出版物及其引文全部并入本文作为参考资料。必要时，在以上出版物中可找到使用于本文的用语定义。特别是，本发明旨在改善揭露于世界专利第WO2015/136295号的系统及方法。

在设计SOFC(固态氧化物燃料电池)堆时会遭遇机械、电气及热设计的重大挑战，因为为了电气连接、气体密封且在组装、运动及运作中经历重大热循环时维持结构整体性，这些堆需要处于压缩状态，且需要在运作使用寿命期间维持整体性。

金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件通常包括金属底板，装在底板上的至少一固态氧化物燃料电池堆，金属端板，每个至少一燃料电池堆经配置成可装在所述底板与所述端板之间，且(每个至少一燃料电池堆)包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片。

每个至少一燃料电池通常包括支撑在金属基板上的阳极、电解质与阴极层。

金属支撑固态氧化物燃料电池(SOFC)堆组件的此类固态氧化物燃料电池组件常利用从底板延伸，穿过至少一燃料电池堆之导孔且穿过端板而在此用锁定螺帽固定的多支系杆(tie-bar)保持处于压缩状态。

由于系杆邻近导孔的边缘(即，邻近界定至少一燃料电池堆之导孔的金属组件的边缘)，需要小心的设计方案，因为当组件在包括蒸气、已反应及未反应碳氢化合物及空气的潜在混合气氛中高温膨胀时，系杆、堆之间有短路风险。

在燃料电池堆组件的制造期间，组装杆(assembly bar，其直径大于系杆)插穿至少一燃料电池堆的导孔以在第一次组装堆时达成燃料电池的对齐。组装杆随后被移除且换成直径小于组装杆的系杆。然后，在至少一燃料电池堆的顶端添加端板，且压缩装置用来压缩燃料电池堆组件。在燃料电池堆组件被压缩下，接着添加锁定螺帽。然后，移除堆的压缩负荷，留下系杆以维持堆压缩。压缩负荷在燃料电池堆工作温度范围内的维持可能是个挑战，这取决于必要的压缩负荷，燃料电池堆层的个数，从而系杆长度，以及制成系杆的适当材料。让系杆有的不同设计以用于不同的堆设计可能会增加复杂度及成本。

本发明旨在改善现有技术及/或针对、克服或减轻现有技术缺点中的至少一者。

发明内容

根据本发明，提供一种形成金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件之方法其包括下列步骤：

(a)组装：

(i)金属底板；

(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与