[发明专利]一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法

摘要

本发明属于固体氧化物电解池技术领域，公布一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法，由两步组成第一步，在平板式高温固体氧化物电解池堆的电堆底板、电堆顶板、电堆连体板Ⅰ和电堆连体板Ⅱ上设置圆形定位槽和圆形定位孔，制作陶瓷定位栓；第二步，组装具有定位装置的平板式高温固体氧化物电解池堆。按本方法设计和制作的定位装置采用陶瓷材料和耐高温不锈钢材料结合，陶瓷材料具有绝缘、耐高温、耐腐蚀的特点，耐高温不锈钢则具有耐高温和易加工的特点，陶瓷定位栓避免了电堆各单元之间的短路问题；定位装置具有一定的灵活性，能有效释放电堆各组件之间的应力，有利于电堆的密封和热循环。本发明用于固体氧化物电解池多片电堆的定位和固定。

主权项

一种平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法，其特征在于，平板式高温固体氧化物电解池堆定位方法由两步组成：第一步，在平板式高温固体氧化物电解池堆的电堆底板(1)、电堆顶板(2)、电堆双极板Ⅰ(3)和电堆双极板Ⅱ(4)上设置圆形定位槽(6)和圆形定位孔(7)，其中电堆双极板Ⅱ(4)是在平板式高温固体氧化物电解池堆中与电堆双极板Ⅰ(3)相邻的电堆双极板，制作陶瓷定位栓(8)；将电堆双极板Ⅰ(3)制成正方形极板，在电堆双极板Ⅰ(3)上表面的电堆的密封区域(5)之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽(6)对称设置在正方形极板的一条对角线上，2个圆形定位孔(7)对称设置在正方形极板的另一条对角线上，并且圆形定位槽(6)圆心至正方形极板的中心点的距离和圆形定位孔(7)圆心至正方形极板的中心点的距离相等，圆形定位槽(6)和圆形定位孔(7)内径相同，圆形定位孔(7)为通孔，圆形定位槽(6)为深度为正方形极板厚度的50％～80％；将电堆双极板Ⅱ(4)制成和电堆双极板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形极板，在电堆双极板Ⅱ(4)上表面的电堆的密封区域(5)之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽(6)对称设置在正方形极板的一条对角线上，该对角线与相邻的电堆双极板Ⅰ(3)上设置2个圆形定位孔(7)的对角线上下对应，2个圆形定位孔(7)对称设置在正方形极板的另一条对角线上，该对角线与相邻的电堆双极板Ⅰ(3)上设置2个圆形定位槽(6)的对角线上下对应，圆形定位孔(7)为通孔，并且，电堆双极板Ⅱ(4)上的圆形定位槽(6)圆心至正方形极板的中心点的距离与电堆双极板Ⅰ(3)上的圆形定位槽(6)圆心至正方形极板的中心点的距离相同，电堆双极板Ⅱ(4)上的圆形定位孔(7)圆心至正方形极板的中心点的距离与电堆双极板Ⅰ(3)上的圆形定位孔(7)圆心至正方形极板的中心点的距离相同，电堆双极板Ⅱ(4)中的圆形定位槽(6)内径、圆形定位孔(7)内径以及圆形定位槽(6)的深度都分别与电堆双极板Ⅰ(3)中的圆形定位槽(6)内径、圆形定位孔(7)内径以及圆形定位槽(6)的深度相同；在组装成的平板式高温固体氧化物电解池堆中，相邻的电堆双极板Ⅰ(3)和电堆双极板Ⅱ(4)中，在正方形极板同一个角上的圆形定位槽(6)和圆形定位孔(7)为上下交错的关系；将电堆底板(1)制成与电堆双极板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形极板，在电堆底板(1)上表面的电堆的密封区域(5)之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位槽(6)对称设置在正方形极板的一条对角线上，另2个圆形定位槽(6)对称设置在正方形极板的另一条对角线上，并且，电堆底板(1)上的圆形定位槽(6)圆心至正方形极板的中心点的距离与电堆双极板Ⅰ(3)上的圆形定位槽(6)圆心至正方形极板的中心点的距离相同，电堆底板(1)中的圆形定位槽(6)的内径和深度都分别与电堆双极板Ⅰ(3)中圆形定位槽(6)的内径和深度相同；将电堆顶板(2)制成与电堆双极板Ⅰ(3)外形尺寸相同的正方形极板，在电堆顶板(2)下表面的电堆的密封区域(5)之外，以正方形极板的中心点为对称原点，2个圆形定位孔(7)对称设置在正方形极板的一条对角线上，另2个圆形定位孔(7)对称设置在正方形极板的另一条对角线上，圆形定位孔(7)为通孔，并且，电堆顶板(2)上的圆形定位孔(7)圆心至正方形极板的中心点的距离与电堆双极板Ⅰ(3)上的圆形定位孔(7)圆心至正方形极板的中心点的距离相同，电堆顶板(2)中的圆形定位孔(7)内径与电堆双极板Ⅰ(3)中的圆形定位孔(7)内径相同；制作陶瓷定位栓(8)，陶瓷定位栓(8)为圆柱体，陶瓷定位栓(8)的外径比圆形定位槽(6)的内径小0.5～1mm，陶瓷定位栓(8)的高度大于圆形定位槽(6)的深度，并且小于或等于圆形定位槽(6)的深度与圆形定位孔(7)的长度之和；所述电堆的密封区域(5)为电堆底板(1)、电堆顶板(2)、电堆双极板Ⅰ(3)和电堆双极板Ⅱ(4)上设置氢气流道、氧气流道、气体进出孔道、气孔和密封装置以及放置固体氧化物电解池片和其它元件的区域；所述其它元件包括密封元件、阴极集流网和阳极集流网；所述电堆底板(1)、电堆顶板(2)、电堆双极板Ⅰ(3)和电堆双极板Ⅱ(4)的材料都为不锈钢；第二步，组装具有定位装置的平板式高温固体氧化物电解池堆；步骤1，按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，电堆底板(1)上的电堆的密封区域(5)向上，在电堆底板(1)的一条对角线上的2个圆形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)，该两个圆形定位槽(6)是电堆底板(1)上的第一块电堆双极板Ⅰ(3)的两个圆形定位孔(7)所对应的圆形定位槽(6)；按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，在电堆底板(1)的电堆的密封区域(5)内置放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件；步骤2，将第一块电堆双极板Ⅰ(3)置放在电堆底板(1)上，并且圆形定位槽(6)向上，电堆底板(1)上的两个陶瓷定位栓(8)分别插入第一块电堆双极板Ⅰ(3)的两个圆形定位孔(7)中，在第一块电堆双极板Ⅰ(3)上的2个圆形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，在第一块电堆双极板Ⅰ(3)的电堆的密封区域(5)内置放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件；步骤3，将第一块电堆双极板Ⅱ(4)置放在第一块电堆双极板Ⅰ(3)上，并且圆形定位槽(6)向上，第一块电堆双极板Ⅰ(3)上的两个陶瓷定位栓(8)分别插入第一块电堆双极板Ⅱ(4)的两个圆形定位孔(7)中，在第一块电堆双极板Ⅱ(4)上的2个圆形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，在第一块电堆双极板Ⅱ(4)的电堆的密封区域(5)内置放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件；步骤4，将第二块电堆双极板Ⅰ(3)置放在第一块电堆双极板Ⅱ(4)上，并且圆形定位槽(6)向上，第一块电堆双极板Ⅱ(4)上的两个陶瓷定位栓(8)分别插入第二块电堆双极板Ⅰ(3)的两个圆形定位孔(7)中，在第二块电堆双极板Ⅰ(3)上的2个圆形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，在第二块电堆双极板Ⅰ(3)的电堆的密封区域(5)内置放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件；步骤5，将第二块电堆双极板Ⅱ(4)置放在第一块电堆双极板Ⅰ(3)上，并且圆形定位槽(6)向上，第二块电堆双极板Ⅰ(3)上的两个陶瓷定位栓(8)分别插入第二块电堆双极板Ⅱ(4)的两个圆形定位孔(7)中，在第二块电堆双极板Ⅱ(4)上的2个圆形定位槽(6)中置放陶瓷定位栓(8)；按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，在第二块电堆双极板Ⅱ(4)的电堆的密封区域(5)内置放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件；步骤6，重复步骤4和步骤5，将全部电堆双极板Ⅰ(3)和电堆双极板Ⅱ(4)以及放固体氧化物电解池片(9)和所述其它元件都置放在平板式高温固体氧化物电解池堆中；最后的电堆双极板为电堆双极板Ⅰ(3)或电堆双极板Ⅱ(4)；步骤7，按平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求，将电堆顶板(2)置放在最后的电堆双极板上，并且电堆顶板(2)上的电堆的密封区域(5)向下，最后的电堆双极板上的两个陶瓷定位栓(8)分别插入电堆顶板(2)对应的两个圆形定位孔(7)中，完成具有定位装置的平板式高温固体氧化物电解池堆组装；所述平板式高温固体氧化物电解池堆的设计要求包括电堆的级数、阳极和阴极的配置方式以及电堆的密封结构。