[发明专利]一种连接板及固体氧化物燃料电池/电解池电堆

说明书

一种连接板及固体氧化物燃料电池/电解池电堆，属于固体氧化物燃料电池/电解池领域。连接板具有板状本体和对置分布的第一表面和第二表面。板状本体第一表面设有凹槽以放置单个燃料电池/电解池，板状本体第二表面设有多个流道以实现气体通入。通过上述凹槽和流道的配合，只需单面密封即可实现多个自密封固体氧化物燃料电池/电解池之间的串联连接，形成固体氧化物燃料电池/电解池电堆。采用该连接板有助于降低电堆的封装难度，减少电堆运行过程中的热应力，延长电堆使用寿命。

技术领域

本申请涉及固体氧化物燃料电池/电解池领域，具体而言，涉及一种连接板及固体氧化物燃料电池/电解池电堆。

背景技术

作为一种通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变成电能的全固态发电装置，固体氧化物燃料电池具有高效率、零污染、燃料适用性广等优点，并且因此可被广泛用于分布式电站、家庭热电联供、交通运输等领域。

固体氧化物燃料电池的发电功能层包括阴极、电解质和阳极。在工作时，氧气或空气在电池阴极得到电子变成氧离子，氧离子通过固态电解质传输至阳极，与阳极的燃料气体反应生成水、二氧化碳以及电子，然后电子通过外电路传输到阴极，形成电路循环发电。

固体氧化物电解池是固体氧化物燃料电池的逆运行装置，具有与后者相同的结构形式，可用于高温电解水制取氢气、电解二氧化碳制取一氧化碳。

因此，固体氧化物燃料电池和固体氧化物电解池（简称固体氧化物燃料电池/电解池）在新能源领域均具有广阔的应用前景。

由于单片固体氧化物燃料电池的输出功率仅为几瓦到几十瓦，因此需要通过连接板将单片电池串联形成电堆，得到较高的输出电压和功率。

除了串联功能之外，连接板还起到支撑固体氧化物燃料电池/电解池、隔离固体氧化物燃料电池/电解池中的燃料气体和氧化气体的作用。

在如专利CN103700801A公开的内容中，传统的固体氧化物燃料电池/电解池电堆的连接板需要对燃料气体和氧化气体分别进行过程复杂的密封，容易造成薄片电池破裂。

而专利CN111403767A采用具有一体化结构的连接体与支撑体，只需单面密封氧化气体，简化了电池堆密封工艺。但是，电堆在高温运行时，容易因一体化连接体的热应力变形而破坏单电池结构，从而影响电堆的使用寿命。

同样，固体氧化物电解池也存在类似问题。

发明内容

本申请提供了一种连接板及固体氧化物燃料电池/电解池电堆，以使电堆的封装难度降低、电堆的运行热应力减少、电堆的寿命延长。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种用于连接单个自密封固体氧化物燃料电池/电解池、以便形成电堆的连接板。

其中单个自密封固体氧化物燃料电池/电解池包括内部设有独立气体流道的支撑体和在支撑体上按需沉积的阳极层、电解质层和阴极层，并通过电解质致密结构（即电解质层）实现对支撑体内部气体流道的自密封。

对应于上述结构的固体氧化物燃料电池/电解池单体，前述的连接板包括：板状本体、凹槽和流道。

其中，板状本体定义有长度方向、宽度方向以及在厚度方向对置分布的第一表面和第二表面；凹槽是从第一表面向第二表面沿长度和宽度方向凹陷而成的，以装纳所述单个固体氧化物燃料电池/电解池；流道则是从第二表面向第一表面沿长度和宽度方向凹陷而成，同时各流道沿长度方向并排且通过凸起间隔地排布，以与所述固体氧化物燃料电池/电解池的阴极/阳极层接触。

上述用于自密封固体氧化物燃料电池/电解池单体的连接板，具有简单的结构，且可以通过诸如增材制造、精加工、粉末冶金等方式制作。同时，该连接板可方便对燃料电池/电解池单体实现稳定和牢固的“堆叠”，从而有助于提高性能，得到结构稳定的固体氧化物燃料电池/电解池电堆。