[发明专利]对称双阴极结构固体氧化物燃料电池的阴极组装方法与组装器具

说明书

本发明提供一种对称双阴极结构固体氧化物燃料电池的阴极组装方法与组装器具。该方法将双阴极结构固体氧化物燃料电池与阴极集流板置于盖板与底板之间，采用平面加压方式，在盖板与底板之间施加压力，并采用恒压方式增压，然后利用螺栓紧固，卸压移走盖板与底板。该方法代替现有的主观人为过程，可减小测量误差，并可形成加压标准应用于电池的组装过程，有利于商业化运作。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种对称双阴极结构固体氧化物燃料电池的阴极组装方法与组装器具。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的能量转换装置。SOFC具有能量转化效率高，对环境友好等优点，因此受到了研究者们的广泛关注。

专利文献CN 106033819A公开了一种特殊的平板式结构，是以支撑电极层为中心的上下对称分布结构，并且支撑电极层内部具有中空通道，燃料气体与氧化剂气体分别自中空通道以及平板上下两侧通入，通过电解质与电极形成氧化气体离子传导和外部电路的电子传导，形成放电回路。当阳极层为支撑层时构成对称双阴极结构固体氧化物燃料电池，此时，空气中的氧气经阴极在高温下发生电化学反应生成氧离子，经过氧离子导体电解质，和多孔阳极中的氢气发生电化学反应生成水，并释放电子。

对称双阴极结构固体氧化物燃料电池的测试过程中电性能高低一方面取决于电池本身性能的优劣，另一方面则取决于测试方法。在电池批量化生产的前提下，电池测试方法的良好运作显得尤为重要。为了如实反映电池的真实性能，测试前的电池组装过程非常重要。如图1所示，阴极层组装时一般通过四个紧固螺栓将上下两块阴极集流板与两侧阴极紧固。紧固是为了产生压力，在确保集流板与阴极间充分接触的同时不会相互偏移，但是该压力不能太大，因为必须留有一定的孔隙以确保气体在电池阴极面上的均匀分布。为确保阴极集流板与电池阴极间的紧密接触和气体畅通，现有的解决方法是直接利用扳手对夹在电池阴极两端的阴极集流板上的紧固螺栓均匀旋转施压，凭手感将螺栓拧到一定状态。但是，该方法存在很大的主观性，螺栓紧固后无法保证阴极集流板与电池阴极间良好的面面接触，对电池性能产生影响，同时也无法评估记录阴极集流板与电池阴极间的气体流通状态，无法追溯电池测量误差。现有技术中常采用力矩扳手对紧固用的螺栓进行均匀加压以保证每次加压的一致性，并记录截止时的力矩数值作为后续加压的参考标准。但是该方法施行时仍然存在很大的主观性，并且所测得的力矩扳手数值为扭矩量纲，无法作为加压标准应用于电池的测试组装过程，不利于未来的商业化运作。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种对称双阴极结构固体氧化物燃料电池的阴极组装方法，该方法将对称双阴极结构固体氧化物燃料电池置于第一阴极集流板、第二阴极集流板之间；第一集流板位于第一阴极层的上表面，第二集流板位于第二阴极层的下表面；在第一集流板的上表面设置盖板，第二阴极集流板的下表面设置底板；

首先，采用平面加压方式，在盖板与底板之间施加压力，使阴极集流板与阴极层紧密接触，并采用恒压方式，即在某一压力下保持一定时间，若压力下降则继续加压，再保持一定时间，如次反复，直至保持一定时间后压力不下降为止；然后，采用连接件固定第一集流板与第二集流板，卸压移走盖板与底板。

与现有的利用扳手加压紧固阴极集流板与电池阴极的方法相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明将第一阴极集流板与第二阴极集流板置于盖板与底板之间，采用对盖板与底板加压的方法使阴极集流板与阴极层紧密接触并气体畅通，这种加压方法为平面加压，极大的消除了利用扳手加压容易导致的阴极集流板与电池阴极间的非平面性接触，影响电池性能和系统集成，并且原始方法无法保证阴极集流板与电池阴极间的接触状态与气体流通状态，导致电池测量误差的问题。另外，该加压过程为数控过程，代替了现有的主观人为过程，可形成加压标准应用于电池的组装过程，有利于商业化运作。