[发明专利]一种高效单流道燃料电池堆

说明书

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种高效单流道燃料电池堆，第一阳极流道和第二阳极流道呈交错分布，且第一阳极流道和第二阳极流道中气体流动方向相反；第一阴极流道和第二阴极流道呈交错分布，且第一阴极流道和第二阴极流道中气体流动方向相反；相邻的阳极流道中气体流动方向与阴极流道中气体流动方向相反。本方案采用了单流道对流模式，即相邻的两个流道中的气体的流动方向是相反的，这就使得电池的两侧间隔分布有多个进气口和出气口，并且相邻的燃料流道和空气流道中气体的流向也是相反的，可以最大限度地减小电堆内部的温差，提高电堆的一致性和性能，减少热应力，从而提高电堆寿命。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种高效单流道燃料电池堆。

背景技术

固体氧化物燃料电池（S0FC）具有燃料适应性广、能量转化率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质能等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。

SOFC单体主要组成部分由电解质、阳极、阴极和连接体组成，其中阳极通入燃料，阴极通入空气，两极气体在催化剂和电解质的作用下发生电化学反应放电，同时也放出大量的热，未参与反应的气体和生成的气体将热量从电堆中带出，现有的电堆中，阳极处的多个燃料流道方向相同，而阴极处的多个空气流道方向也是相同的，从而使电堆出口温度大于进口温度，电堆位于出气口附近的温度高于进气口的温度，而不同的温度会造成不同的反应速率，使电堆一致性和性能变差。当温差过大时电堆内部各组成部件会产生热应力，破坏电堆密封材料结构，严重时甚至会发生电堆内的气体泄漏，引起燃烧、爆炸、中毒等危险。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高效单流道燃料电池堆，能够有效解决现有技术电堆出口温度大于进口温度，不同的温度会造成不同的反应速率，使电堆一致性和性能变差的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种高效单流道燃料电池堆，包括电池本体，所述电池本体包括阳极板、阴极板和电解质，还包括第一连接板，位于阳极板一侧，所述第一连接板靠近阳极板一侧开设有阳极流道，所述阳极流道包括第一阳极流道和第二阳极流道，且第一阳极流道和第二阳极流道呈交错分布，所述第一阳极流道和第二阳极流道中通入燃料，且第一阳极流道和第二阳极流道中气体流动方向相反；第二连接板，位于阴极板一侧，所述第二连接板靠近阴极板一侧开设有阴极流道，所述阴极流道包括第一阴极流道和第二阴极流道，且第一阴极流道和第二阴极流道呈交错分布，所述第一阴极流道和第二阴极流道中通入空气，且第一阴极流道和第二阴极流道中气体流动方向相反；相邻的所述阳极流道中气体流动方向与阴极流道中气体流动方向相反。

进一步地，所述阳极流道均呈梯形状，且阳极流道的进气口尺寸大于出气口尺寸，所述阴极流道均呈梯形状，且阴极流道的进气口尺寸大于出气口尺寸。

进一步地，每个所述阳极流道和阴极流道靠近进气口的内壁上均固定安装有多个阻流板，且阻流板呈交错分布。

进一步地，所述阻流板采用铁素体不锈钢制备。

进一步地，所述阳极流道和阴极流道中的内壁上均开设有平衡流道，所述平衡流道的进气口位于靠近阳极流道或者阴极流道的进气口一侧，所述平衡流道的出气口位于靠近阳极流道或者阴极流道的出气口一侧。

进一步地，所述平衡流道的进气口尺寸大于出气口的尺寸。