[发明专利]一种固体氧化物燃料电池连接体结构及其组装方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池连接体结构及其组装方法，所采用的技术方案是：包括设置在连接体上的封接凸起和卸应力槽，所述卸应力槽环绕封接凸起外侧设置；所述卸应力槽内设有连接管，所述连接管用于连接导气孔和封接凸起所围成的空腔。本发明通设置卸应力槽，降低了封接凸起的结构刚度和增加封接凸起结构柔性，减小了连接体对电池片产生的拉应力，防止单电池破碎或者封接接头产生裂纹甚至疲劳断裂，最终保证封接气密性的稳定性、电池堆的安全性和经济性；卸应力槽在组装封接时，可作为定位槽使用，以通过定位件实现电池片在封接过程中的精确的组装和精确施压，进而确保单电池片的封接完整性和接头密封性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池连接体结构及其组装方法。

背景技术

传统的平板式固体氧化物燃料电池连接体(金属)结构刚度大较大，并且连接体与单电池片(陶瓷)热膨胀系数相差较大，在封接过程中和冷却过程中会对电池片产生较大的拉应力，尤其是循环过程中将会产生循环热应力，从而导致单电池破碎或者封接接头产生裂纹(疲劳断裂)难以保证气密性的稳定性，将会严重影响电池堆的安全性和经济性。此外，目前的连接体结构与电池片在封接过程难以实现精确的组装和精确施压，会影响单电池片的封接完整性和接头密封性。

现有技术中：文献《一种固体氧化物燃料电池金属连接体》基于流道设计对连接体结构进行了优化，《一种固体氧化物燃料电池连接体及电堆》设计热管减小单电池片热应力，文献《用于中温固体氧化物燃料电池封接的复合钎料体系及其钎焊方法》从钎料成分上进行设计研究，文献《平板SOFC钎焊密封热应力与变形分析》采用金属箔片结构进行封接。

但实际生产中，采用热管等方式对于结构内应力的减小极为有限；复合钎料的玻璃相会随着时间延长而发生钎料偏析，使得钎料能力逐渐变差最终失效；采用箔片封接将会带来腔体内部结构变化，影响效率，并且箔片结构为多道连接，增加了结构的复杂程度和成本，同时使得电池堆功率密度显著降低。

发明内容

针对上述现有的燃料电池封接完整性差，接头密封性差，效率低和可靠性低的技术问题；本发明提供了一种固体氧化物燃料电池连接体结构及其组装方法，能够确保燃料电池单电池片的封接的完整新、密封性和可靠性，继而确保电池堆的功率密度，具有结构简单、封接简单方便、装配效率高的特点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种固体氧化物燃料电池连接体结构，包括设置在连接体上的封接凸起，所述连接体上还设有卸应力槽，所述卸应力槽环绕封接凸起外侧设置；所述卸应力槽内设有连接管，所述连接管用于连接导气孔和封接凸起所围成的空腔。

本发明通过在连接体上环绕封接凸起外侧设置卸应力槽，从而降低了封接凸起的结构刚度，以增加封接凸起结构柔性，继而减小在封接过程中和冷却过程中连接体对电池片产生的拉应力，防止单电池破碎或者封接接头产生裂纹甚至疲劳断裂，最终保证封接气密性的稳定性、电池堆的安全性和经济性。

同时，卸应力槽在连接体和单电池片组装封接时，可作为定位槽使用，以通过定位件实现电池片在封接过程中的精确的组装和精确施压，进而确保单电池片的封接完整性和接头密封性。

因此本发明能够确保燃料电池单电池片的封接的完整新、密封性和可靠性，继而确保电池堆的功率密度，具有结构简单、封接简单方便、装配效率高的特点。

进一步的，所述封接凸起上端比下端宽，在确保封接凸起与单电池片有足够封接面积的同时，进一步降低封接凸起的结构刚度和增加封接凸起结构柔性，使得单电池片在封接过程，尤其在运行过程中的应力应变匹配适应性，以进一步的保证封接气密性的稳定性、电池堆的安全性和经济性。

进一步的，所述封接凸起各角部内侧均设有卸应力凹缺,在确保封接凸起与单电池片与封接截面连续性的同时，进一步的降低了封接凸起的结构刚度。