[发明专利]一种双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池

权利要求书

1.一种双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池，其特征在于，包括金属陶瓷支撑管（1），金属陶瓷支撑管（1）外表面设置连续多孔的绝缘层（2），单电池以设定的间距分布在绝缘层（2）的外表面；每个单电池包括阳极层（3）、电解质层（4）与阴极层（5）；相邻两个单电池由连接极串联实现电连接，所述连接极由内连接层（6）和外连接层（7）层叠组成，内连接层（6）采用La_xSr_1-xTiO₃或金属陶瓷复合材料，La_xSr_1-xTiO₃中，x为0.1-0.3，内连接层（6）采用金属陶瓷复合材料时，其中的陶瓷材料采用La_xSr_1-xTiO₃，La_xSr_1-xTiO₃中，x为0.1-0.3，金属材料采用纯金属、铁素体不锈钢或镍铬合金，金属材料的体积分数为10%-50%，陶瓷材料的体积分数为50%-90%；外连接层（7）采用La_1-xSr_xCrO₃、La_1-xCa_xCrO₃、La_1-xSr_xMnO₃、La_1-xSr_xFeO₃或尖晶石结构陶瓷制备，La_1-xSr_xCrO₃、La_1-xCa_xCrO₃、La_1-xSr_xMnO₃和La_1-xSr_xFeO₃中，x均为0.1-0.3；内连接层（6）的一端连接上一个单电池的阳极层（3）和电解质层（4），内连接层（6）的另一端连接下一个单电池的电解质层（4）；外连接层（7）完全覆盖在内连接层（6）上，外连接层（7）的一端连接上一个单电池的电解质层（4），外连接层（7）的另一端连接下一个单电池的电解质层（4），下一个单电池的阴极层（5）搭接在外连接层（7）上；内连接层（6）和外连接层（7）均为等离子喷涂制备的致密涂层，其气体泄漏率小于或等于电解质层（4）的气体泄漏率；内连接层（6）采用单陶瓷材料时，所用陶瓷材料的电子导电率在700-1000℃和还原气氛下高于80S/cm；内连接层（6）采用金属陶瓷复合材料时，在700-1000℃纯氢气气氛下，其电子导电率为10²-10⁴S/cm量级，外连接层（7）所用陶瓷电子导电率在700-1000℃空气气氛下高于5S/cm。

2.根据权利要求1所述的双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池，其特征在于，内连接层（6）的陶瓷材料层或金属陶瓷复合材料层的线膨胀系数与电池电解质层（4）相匹配；内连接层（6）和外连接层（7）在700-1000℃范围内线膨胀系数为11×10^-6-13×10^-6·K^-1。

3.根据权利要求1所述的双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池，其特征在于，内连接层（6）采用La_xSr_1-xTiO₃时，内连接层（6）和外连接层（7）所用陶瓷材料粉末的颗粒粒度范围分布在25-75μm之间；内连接层（6）采用金属陶瓷复合材料时，其中的金属材料采用纯金属、铁素体不锈钢或镍铬合金，所用陶瓷材料粉末的颗粒粒度范围分布在10-75μm之间，所用金属粉末的颗粒粒度范围分布在10-100μm之间。

4.根据权利要求1所述的双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池，其特征在于，内连接层（6）的厚度为100-250μm；外连接层（7）的厚度为100-200μm。

5.根据权利要求1所述的双层连接极串联的管状固体氧化物燃料电池，其特征在于，内连接层（6）在横向方向与电解质层（4）搭接1-5mm，外连接层（7）完全覆盖在内连接层（6）之上，且在横向方向超出内连接层（6）长度1-3mm。