[实用新型]便于边缘封接的固体氧化物燃料电池结构

说明书

本实用新型涉及一种便于边缘封接的固体氧化物燃料电池结构，由固体氧化物燃料电池片经封接材料封接而成，过渡膜层覆盖在固体氧化物燃料电池片的外围边缘，用于连接固体氧化物燃料电池片和封接材料；过渡膜层由里至外依次为内侧膜层、中间过渡层和外侧膜层；内侧膜层的材质与支撑体层的材质相同；外侧膜层的材质与封接材料相同；中间过渡层的材质由支撑体层的材质和封装材料组成，该过渡膜层既能与固体氧化物燃料电池片有良好的连接，又便于封接时候烧结，起到衔接固体氧化物燃料电池片与封接材料、改善固体氧化物燃料电池片边缘密封性能的效果，解决了固体氧化物燃料电池漏气串气的问题。

技术领域

本实用新型涉及电池生产领域，具体地讲，涉及一种便于边缘封接的固体氧化物燃料电池结构，用于改善平板式固体氧化物燃料电池的边缘密封性能，减少因边缘漏气或串气带来的效率下降。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效转化成电能的全固态化学发电装置。固体氧化物燃料电池因其清洁、高效、无噪音等优点，日益受到人们的关注。

目前常见的固体氧化物燃料电池基本发电单元主要有管式和平板式两大类，相比较与较为成熟的管式固体氧化物燃料电池，平板式固体氧化物燃料电池因其功率密度大，加工成本比较低，成为很有前景的发展方向，然而由于电池片和封接材料物理特性不一致，平板式固体氧化物燃料电池片存在边缘密封困难，引起串气漏气的问题。一旦边缘出现漏气串气，气体将直接走边缘，而不经过预先的气路，将会使得电池片供气不足。漏气串气问题一直制约着平板式固体氧化物燃料电池的发展，尤其在多次启停的冷热循环中，这一问题会成倍显现，造成系统发电效率明显下降。申请号为2018100237689，申请日为2018.01.10的中国专利：用于固体氧化物燃料电池的低温封接结构及其封接方法，公开了一种不锈钢连接体和电池片的封接结构，但是工序繁琐、不简便，通用性差。

综上所述，目前还没有一种可靠性高、经济性好、简便实用的方法可以解决固体氧化物燃料电池边缘封接困难及由此带来的漏气串气的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、可靠性强、经济性好、简便实用、边缘封接方便的固体氧化物燃料电池，该结构形式的固体氧化物燃料电池漏气串气问题得到有效解决。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种便于边缘封接的固体氧化物燃料电池结构，由固体氧化物燃料电池片经封接材料封接而成，所述固体氧化物燃料电池片的结构为层状结构，自上而下依次为阳极层、电解质层、阴极层和支撑体层，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池结构还包括过渡膜层，所述过渡膜层覆盖在固体氧化物燃料电池片的外围边缘，用于连接固体氧化物燃料电池片和封接材料；所述过渡膜层由里至外依次为内侧膜层、中间过渡层和外侧膜层；所述内侧膜层的材质与支撑体层的材质相同；所述外侧膜层的材质与封接材料相同；所述中间过渡层的材质由支撑体层的材质和封装材料组成， 两种材质的占比由100%支撑体层的材质逐步过渡到100%封接材料，也就是说靠近某端的材料占比逐渐递增，例如中间过渡层紧挨内侧膜层处的材质为100%支撑体层的材质，随后，支撑体层的材质占比逐步减少，封接材料占比逐步增加，直至中间过渡层紧挨外侧膜层处的材质为100%封接材料。

优选的，本实用新型所述内侧膜层、中间过渡层和外侧膜层通过气相沉积方法沉积在固体氧化物燃料电池片的外围边缘。气相沉积可采用物理气相沉积，也可采用化学气相沉积，具体根据固体氧化物燃料电池片的成分而定。固体氧化物燃料电池片边缘的处理方式，也因不同沉积方式而不同，如采用真空状态下的物理气相沉积，可先用高能粒子轰击，去掉边缘层后再沉积成膜；如果采用化学气相沉积，可选择合适的清洗剂进行清除，也可事先用激光切割等手段去除掉边缘，再进行清洗。

优选的，本实用新型所述封接材料采用硅酸盐类，例如可选用改性硼硅酸盐或铝硅酸盐。