扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件及其應(yīng)用。所述連接部件由長(zhǎng)方形板狀合金基材和基材表面涂覆的、可抑制合金高溫氧化的保護(hù)涂層構(gòu)成。合金基材是含Cr的Fe基或Ni基合金，合金基材上設(shè)置有：（1）至少一個(gè)方向的氣體流道以及能將氣體導(dǎo)入扁管間狹小空間的氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)；（2）分別與燃料電池單元上的外部電極和陶瓷連接體進(jìn)行電連接的兩組集電平面；（3）與扁管型電池單元兩側(cè)弧形表面相配合的、用于固定燃料電池單元的彎曲結(jié)構(gòu)。表面涂敷的保護(hù)涂層中含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)或纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化物中的一種或二種以上，并且其中至少一種氧化物在500-900℃具有1S/cm以上的電導(dǎo)率。
【專利說(shuō)明】扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體氧化物燃料電池，尤其涉及一種扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將燃料中的化學(xué)能清潔高效地直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)多種燃料氣體廣泛適應(yīng)以及余熱利用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前研究最多的是平板型SOFC和管型S0FC。平板型SOFC能實(shí)現(xiàn)高的功率密度和工作性能，然而，這種設(shè)計(jì)也存在一個(gè)主要缺點(diǎn)，它需要對(duì)平板型陶瓷組件進(jìn)行密封以獲得所需的氣密性。至今，密封問(wèn)題仍然是限制平板型SOFC發(fā)展的主要瓶頸。與平板型SOFC相比，管型SOFC的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成電池堆的電池單元容易密封、電池堆的抗熱應(yīng)力性和機(jī)械強(qiáng)度高。因此，盡管管型SOFC的功率密度比平板型SOFC的低，一些國(guó)外重要的公司仍一直致力于管型SOFC的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，包括美國(guó)西門子-西屋公司，日本的三菱重工和TOTO公司，英國(guó)的阿德拉公司等等。
[0004]綜合了平板型和管型SOFC的特點(diǎn)，美國(guó)西門子-西屋公司研發(fā)出一種扁管型S0FC，扁管型的燃料電池單元在垂直于管軸方向的截面上具有平板部分和兩側(cè)的弧形部分。該設(shè)計(jì)保留了管型SOFC容易密封的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)扁管型燃料電池單元排列形成電池堆時(shí)可以有效減小各個(gè)電池之間的空隙，增大接觸面積，實(shí)現(xiàn)提高電池組功率密度的目的。隨后，日本的京瓷公司等機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了扁管型SOFC的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。
[0005]不同類型的SOFC都必須解決電池堆中燃料電池單元之間相互連接的問(wèn)題。一般情況下，通過(guò)在平行排布的燃料電池單元之間放置連接部件來(lái)實(shí)現(xiàn)電池單元的電連接。所述連接部件通常需要實(shí)現(xiàn)以下功能:
[0006]( I)燃料電池的電流收集和電池單元之間電連接；
[0007]( 2 )支撐和固定燃料電池單元；
[0008](3)為反應(yīng)氣體提供流道,使反應(yīng)氣體可以通暢地到達(dá)外電極并參與反應(yīng)。
[0009]對(duì)于扁管型S0FC，為了提高比功率密度，電池之間的間隙非常狹小，因此在扁管型SOFC中的連接部件的氣體流道設(shè)計(jì)尤為重要。
[0010]針對(duì)扁管SOFC之間的連接問(wèn)題，韓國(guó)ENERGY技術(shù)研究院公開(kāi)了一種陽(yáng)極支撐的扁管型SOFC的連接方式(CN 1591947A，US2005/0095483A1 )，管外氣流方向與管軸方向垂直，與管內(nèi)氣流形成交叉流。所使用的連接器由塊體金屬加工而成，通過(guò)經(jīng)過(guò)機(jī)械加工形成多個(gè)平行的溝槽作為氣體流道。氣體流道與管軸方向垂直，使扁管型燃料電池單元內(nèi)部和外部的反應(yīng)氣形成交叉流。
[0011]日本的京瓷公司也公布了一系列涉及扁管型SOFC連接部件的專利，如專利JP2007-250281, JP2010-80266, JP2010-108687, JP2010-231920, JP2011-113828 等等，其特點(diǎn)是連接部件均由耐高溫金屬薄板加工而成，氣體可在梳齒型結(jié)構(gòu)或其他類型結(jié)構(gòu)的連接部件間自由流動(dòng)，氣流方向與管軸方向平行。缺點(diǎn)是連接部件與電池單元上的外部電極以及陶瓷連接體接觸面積小，集電效率低。此外，上述連接部件主要適用于寬度較窄的扁管型SOFC0當(dāng)扁管平面部分的面積較大時(shí)，由于電池間的間隙狹小，氣流阻力大，電池組外相對(duì)寬闊的空間將成為氣體的主要流道，只有少量氣體能進(jìn)入電池間的間隙并參與反應(yīng)，氣體利用率顯著降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種扁管型氧化物燃料電池堆，能夠有效提聞外部電極上的反應(yīng)氣體濃度、強(qiáng)化傳質(zhì)，同時(shí)具有集電效率聞、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和易于組裝等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明的連接部件由長(zhǎng)方形板狀合金基材和基材表面涂覆的、可抑制合金高溫氧化和阻止Cr擴(kuò)散污染的保護(hù)涂層構(gòu)成。從結(jié)構(gòu)上看，長(zhǎng)方形板狀合金基材由兩個(gè)以上彼此相連的長(zhǎng)條狀單元組成，長(zhǎng)條狀單元的長(zhǎng)邊即為長(zhǎng)方形板狀合金基材的寬度方向，兩個(gè)以上的長(zhǎng)條狀單元沿其寬邊方向依次相連；每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的中間均為集電平面，長(zhǎng)條狀單元的端部為彎折部。下面將針對(duì)連接部件的各個(gè)結(jié)構(gòu)特征和相應(yīng)的功能對(duì)本發(fā)明的連接部件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]首先，為了滿足連接部件的集電功能，在每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的中部設(shè)置了集電平面。相鄰兩個(gè)長(zhǎng)條狀單元中一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面向上凸起，形成面朝上的集電平面，另一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面位于上凸集電平面的下方，形成面朝下的集電平面；面朝上的各集電平面處于同一水平面上，面朝下的各集電平面也處于同一水平面上；兩組集電平面相互平行，并分別與扁管型SOFC電池單元上的外部電極層和陶瓷連接體相連接。上述兩組相互平行的集電平面可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)。一種方式是使每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面均向垂直集電平面的一側(cè)下凹或上凸，并且相鄰長(zhǎng)條狀單元集電平面一為下凹、另一為上凸。各長(zhǎng)條狀單元之間可以通過(guò)集電平面與彎折部的連接處連接，也可以通過(guò)設(shè)置在相鄰長(zhǎng)條狀單元集電平面間的連接板進(jìn)行連接。另一種方式是在板狀合金基材上設(shè)置長(zhǎng)條狀凸臺(tái)，形成集電平面向上的長(zhǎng)條狀單元，各凸臺(tái)的上表面處于同一平面上，凸臺(tái)表面與連接部件遠(yuǎn)離凸臺(tái)側(cè)的平板平面分別構(gòu)成了兩組相互平行的集電平面。
[0015]所述連接部件的板狀合金基材可以是含Cr的Fe基或Ni基合金，也可以是耐高溫的Cu合金或其他合金材料，這些合金材料具有良好的導(dǎo)電性和加工性能。為了抑制合金基材在使用過(guò)程中的氧化層增厚和集電能力下降，在合金基體表面涂敷有保護(hù)涂層。涂層中含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)或纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化物中的一種或二種以上，其中至少一種氧化物在500-900° C具有l(wèi)S/cm以上的電導(dǎo)率。這些氧化物涂層不僅具有較高的電子電導(dǎo)，對(duì)Cr的揮發(fā)和擴(kuò)散具有很好的抑制作用，可避免由Cr揮發(fā)和擴(kuò)散造成陰極中毒等問(wèn)題。
[0016]其次，為了使氣體能通暢地到達(dá)外部電極參與反應(yīng)，在所述板狀合金基材上設(shè)置有至少一個(gè)方向的氣體流道，其中至少一個(gè)方向的氣體流道垂直于板狀合金基材的長(zhǎng)度方向，并且所有的氣體流道都與連接體外部的空間相連通，保證氣體能夠通暢地進(jìn)入電池間的狹小空間并到達(dá)外電池參與反應(yīng)。在本發(fā)明中，由于長(zhǎng)條狀單元上集電平面的上凸、下凹或是板狀合金基材上凸臺(tái)的設(shè)置，于連接部件上形成至少一個(gè)以上方向的氣體流道。優(yōu)選方案中，采用二種或二種以上方向的氣體流道，使上述流道交織形成網(wǎng)絡(luò)狀通道，將使流場(chǎng)分布更均勻，同時(shí)可對(duì)反應(yīng)氣體的流場(chǎng)進(jìn)行有效的擾動(dòng)和形成湍流，有利于提高外部電極表面的反應(yīng)氣體濃度，強(qiáng)化傳質(zhì)。
[0017]當(dāng)連接部件的兩組集電平面是由垂直集電平面的下凹和上凸形成、并且各長(zhǎng)條狀單元之間是通過(guò)集電平面與彎折部的連接處連接時(shí)，進(jìn)入的氣體分可為兩個(gè)方向，其中一方向是沿長(zhǎng)方形板狀合金基材的長(zhǎng)度方向、通過(guò)由長(zhǎng)條狀單元的集電平面形成的縱向氣流，另一方向是由于長(zhǎng)條狀單元上扭曲狀彎折部的阻擋形成的沿長(zhǎng)方形板狀合金基材的寬度方向、通過(guò)彎折部的橫向氣流，該橫向氣流于該長(zhǎng)條狀單元的集電平面匯入縱向氣流中。當(dāng)相鄰的上凸和下凹的長(zhǎng)條狀單元之間是通過(guò)位于長(zhǎng)條狀單元集電平面?zhèn)冗叺倪B接板進(jìn)行連接，為了獲得沿長(zhǎng)方形板狀合金基材的長(zhǎng)度方向的縱向氣流，可在連接板上設(shè)置氣體導(dǎo)通口。同樣，如果集電平面是由板狀合金基材上的長(zhǎng)條狀凸臺(tái)形成，也可以在凸臺(tái)處設(shè)置沿長(zhǎng)方形板狀合金基材長(zhǎng)度方向的氣體導(dǎo)通口以形成縱向流道。
[0018]此外，為了解決前面提及的氣體主要在電池組外相對(duì)寬闊的空間流動(dòng)、只有少量氣體能進(jìn)入電池單元間的狹小空間并參與反應(yīng)的問(wèn)題，在只具備朝下集電平面的長(zhǎng)條狀單元中，于至少一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的一端設(shè)置有扭曲狀的彎折部，即以長(zhǎng)條狀單元平行于長(zhǎng)邊方向的中線為軸，彎折部上遠(yuǎn)離集電平面一側(cè)的邊線一端向上、另一端向下扭曲。扭曲狀彎折部與集電平面連接的邊線和遠(yuǎn)離集電平面的邊線之間的相對(duì)角度為20-120度，優(yōu)選為45-90度。通過(guò)設(shè)置這種扭曲狀的彎折部，在垂直于板狀合金基材長(zhǎng)度方向的氣體流道一側(cè)的端部形成了能將反應(yīng)氣體從側(cè)邊空間導(dǎo)入管間狹小空間的氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)。由于導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的阻擋作用，氣體通過(guò)氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)——即扭曲狀彎折部——流入垂直于板狀合金基材長(zhǎng)度方向的氣體流道，與外部電極接觸并參與電極反應(yīng)，從而提高反應(yīng)氣體的利用率。由于導(dǎo)入的氣體流動(dòng)方向與外部電極所在的平面存在一定的夾角，出現(xiàn)了垂直電極表面的速度分量，因此可在垂直于電極表面的方向上進(jìn)一步擾動(dòng)氣體和提高傳質(zhì)效率。
[0019]最后，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)扁管型燃料電池單元的支撐和固定功能，在至少一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的一端或兩端設(shè)置弧形彎折部，彎折部于長(zhǎng)方形板狀合金基材長(zhǎng)度方向的投影呈弧形；集電平面朝上的長(zhǎng)條狀單元弧形彎折部向上，其余弧形彎折部向下。所述弧形彎折部的形狀與扁管型電池單元兩側(cè)的弧形表面相配合。當(dāng)連接部件放置于任意兩個(gè)燃料電池單元之間的時(shí)候，上述弧形彎曲可以起到定位和固定、防止燃料電池單元在燃料電池安裝和運(yùn)輸過(guò)程中脫出的作用。
[0020]合金基材表面涂敷的保護(hù)涂層厚度為1-50 μ m,優(yōu)選為5-20 μ m。小于I μ m,抗氧化作用不明顯，小于5 μ m，可能會(huì)有部分Cr擴(kuò)散到涂層外，大于20 μ m后其保護(hù)作用不會(huì)隨厚度的增大而明顯提高，而厚度大于50 μ m的涂層容易在熱循環(huán)過(guò)程中剝落。涂層的涂覆可以采用本領(lǐng)域的各種常用方法，如漿料涂覆、等離子噴涂、電泳沉積等等。為了提高涂層和合金基體的結(jié)合強(qiáng)度以及降低Cr污染的影響，施加涂層之前可以對(duì)合金進(jìn)行預(yù)氧化處理。
[0021]本發(fā)明的板狀合金連接部件，可作為扁管型SOFC的連接部件，在平行排布的燃料電池單元之間或電池單元與端板之間放置，電連接多個(gè)燃料電池單元構(gòu)成扁管型固體氧化物燃料電池組和電池堆。
[0022]本發(fā)明的板狀合金連接部件除了能起到電連接和支撐固定燃料電池單元的作用之外，還能提供暢通的氣體流道和有效將氣體導(dǎo)入到扁管之間的狹小空間，在多個(gè)方向上擾動(dòng)氣體，可強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程和提高燃料電池的發(fā)電性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明的扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件及其應(yīng)用的第I個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0024]圖2扁管型燃料電池單元的截面示意圖。
[0025]圖3 Ca)是圖1中連接部件的局部放大圖，(b)是顯示圖1中連接部件與燃料電池單元連接方式的截面圖。
[0026]圖4是包含了板狀合金基材、預(yù)氧化層和保護(hù)涂層的連接部件的截面示意圖。
[0027]圖5是由圖1中連接部件與燃料電池單元形成電池堆的示意圖。
[0028]圖6是本發(fā)明連接部件及其應(yīng)用的第2個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0029]圖7是本發(fā)明連接部件及其應(yīng)用的第4個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0030]圖8是本發(fā)明連接部件及其應(yīng)用的第5個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0031]圖中:1連接部件，2燃料電池單元，3支撐電極，4管內(nèi)氣路，5陶瓷連接體，6電解質(zhì)薄膜，7外部電極層，8板狀合金基材，9預(yù)氧化層，10保護(hù)涂層，11長(zhǎng)條狀單元，12a向上的集電平面，12b向下的集電平面，13氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)，14弧形彎折部，15縱向流道，16橫向流道，17氣體導(dǎo)入流道，18連接部，19氣體導(dǎo)通孔，20凸臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明可以有多種實(shí)施方式，圖中所示和下述具體描述的是本發(fā)明包含和一些實(shí)施方式和實(shí)施例，并不是用以限制本發(fā)明。
[0033][實(shí)施例1]
[0034]圖1是表示扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件I及其應(yīng)用的一個(gè)方式的立體圖，圖2是扁管型燃料電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 Ca)是圖1中連接部件的局部放大圖，(b)是顯示圖1中連接部件與燃料電池單元連接方式的示意圖。
[0035]如圖2所示，燃料電池單元2包含支撐電極3(本實(shí)施例中為陽(yáng)極)，管內(nèi)氣路4，陶瓷連接體5，電解質(zhì)薄膜6，外部電極層7 (本實(shí)施例中為陰極)。燃料氣體沿管內(nèi)氣路4流過(guò)，空氣在燃料電池單元外部相對(duì)于燃料氣作同向或反向流動(dòng)，在扁管的端部實(shí)施密封以隔開(kāi)燃料氣和空氣。功能層12-14的厚度均小于0.1mm。
[0036]如圖4所示，扁管型固體氧化物燃料電池連接部件1，包括長(zhǎng)方形板狀合金基材8、預(yù)氧化層9和表面涂覆的抑制合金高溫氧化的保護(hù)涂層10。如圖1和圖3 Ca)所示，長(zhǎng)方形板狀合金基材8由兩個(gè)以上彼此相連的長(zhǎng)條狀單元11組成，每個(gè)長(zhǎng)條狀單元11的集電平面均向垂直于集電平面的一側(cè)上凸或下凹，形成向上的集電平面12a以及向下的集電平面12b。上凸的各集電平面12a處于同一水平面上，下凹的各集電平面12b也處于同一水平面上，兩組集電平面相互平行。向上的集電平面12a與燃料電池單元2的外部電極7相連接，向上的集電平面12b與陶瓷連接體5相連接，以實(shí)現(xiàn)連接部件的集電和電連接功能。
[0037]由于上凸的集電平面12a和下凹的集電平面12b交替設(shè)置，在連接部件I上形成了沿長(zhǎng)方形板狀連接部件長(zhǎng)度方向的縱向流道15和沿連接部件寬度方向的橫向流道16，二種流道交叉存在，可對(duì)反應(yīng)氣體的流場(chǎng)進(jìn)行有效的擾動(dòng)和形成湍流，有利于提高外部電極表面的反應(yīng)氣體濃度，強(qiáng)化傳質(zhì)。沿橫向流道16向外延伸設(shè)置了氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13，即扭曲狀的彎折部。扭曲狀的氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13對(duì)氣體產(chǎn)生阻擋作用，使反應(yīng)氣體通過(guò)導(dǎo)入流道17進(jìn)入橫向流道16參與電極反應(yīng)。在本實(shí)施例中，氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13與集電平面連接的邊線和遠(yuǎn)離集電平面一側(cè)的邊線之間夾角為90度。在連接部件兩側(cè)，氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13是交錯(cuò)出現(xiàn)的，形成迂回的流道。
[0038]長(zhǎng)方形板狀合金基材8上還設(shè)置了與扁管型燃料電池單元2的兩側(cè)圓弧表面配合的弧形彎折部14，分別與連接部件上方和下方的燃料電池單元相接，起定位和固定燃料電池單元2的作用。
[0039]集電平面12a和12b與氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13以及弧形彎折部14的連接處為各長(zhǎng)條狀單元11之間的連接部18。連接部18的設(shè)置使兩個(gè)以上的長(zhǎng)條狀單元11沿其寬邊方向依次相連。
[0040]在本實(shí)施例中，板狀合金基材8使用牌號(hào)為SUS430的Fe-Cr合金，板狀合金基材8的厚度為0.5mm。加工成圖3所示結(jié)構(gòu)后進(jìn)行清潔和預(yù)氧化處理，然后進(jìn)行涂層涂覆。涂層材料中所含的導(dǎo)電氧化物是通過(guò)溶膠凝膠法制得的組成為Mn1.5COl.504的粉末，通過(guò)等離子噴涂在合金基體8表面形成保護(hù)涂層10，涂層的厚度為20 μ m。
[0041]圖5是表示本實(shí)施例中連接部件應(yīng)用的立體圖。電池堆中包含10X3的扁管燃料電池單元陣列，電池單元之間沿管軸方向相互平行排列，電池單元之間放置本發(fā)明的連接部件進(jìn)行電連接。由于連接部件I左右兩側(cè)的氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13是交錯(cuò)出現(xiàn)的，因此在兩列電池之間不會(huì)出現(xiàn)接觸或碰撞。
[0042][實(shí)施例2]
[0043]如圖6所示，每個(gè)長(zhǎng)條狀單元11的集電平面均向垂直集電平面的一側(cè)下凹或上凸，形成向上的集電平面12a以及向下的集電平面12b。但是與實(shí)施例1不同之處在于，板狀的連接部18設(shè)置在相鄰長(zhǎng)條狀單元11向上的集電平面12a和向下的集電平面12b之間。連接部18連接各長(zhǎng)條狀單元，形成有多條的突起和溝槽，這些突起和溝槽本身形成了垂直扁管軸向方向的橫向流道16。于連接板上設(shè)有氣體導(dǎo)通口 19，以形成沿扁管軸向方向的縱向流道15。本實(shí)施例中，氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)13與集電平面連接的邊線和遠(yuǎn)離集電平面一側(cè)的邊線之間夾角為60度。
[0044][實(shí)施例3]
[0045]與實(shí)施例1不同之處在于，本實(shí)施例中板狀合金基材8使用牌號(hào)為Inconel625的N1-Cr合金。涂層材料主要含組成為L(zhǎng)aa7Srtl 3CoO3導(dǎo)電氧化物，該導(dǎo)電氧化物通過(guò)固相反應(yīng)合成制得。漿料通過(guò)浸涂法使涂布在合金基體表面，保護(hù)涂層10的厚度約為ΙΟμπι。施加涂層前沒(méi)有進(jìn)行預(yù)氧化處理。
[0046][實(shí)施方式4]
[0047]如圖7所示，與實(shí)施例1不同之處在于，在板狀合金基材上設(shè)置有二個(gè)以上的長(zhǎng)條狀凸臺(tái)20，其端面構(gòu)成向上的集電平面12a，由板狀合金基材8遠(yuǎn)離凸臺(tái)20的整體平面構(gòu)成了向下的集電平面12b。向上的集電平面12a與外部電極7相連接。向下的集電平面12b與陶瓷連接體5相連接。長(zhǎng)條狀凸臺(tái)20之間的空間形成沿長(zhǎng)方形板狀連接部件寬度方向的橫向流道16。[0048][實(shí)施方式5]
[0049]如圖8所示，與實(shí)施例4不同之處在于，于長(zhǎng)條狀凸臺(tái)20處設(shè)有沿長(zhǎng)方形板狀連接部件長(zhǎng)度方向的氣體導(dǎo)通口 19，形成沿扁管軸向方向的縱向流道15。
【權(quán)利要求】
1.扁管型固體氧化物燃料電池連接部件，包括長(zhǎng)方形板狀合金基材，其特征在于:所述板狀合金基材的表面涂覆有抑制合金高溫氧化的保護(hù)涂層； 長(zhǎng)方形板狀合金基材由兩個(gè)以上彼此相連的長(zhǎng)條狀單元組成，長(zhǎng)條狀單元的長(zhǎng)邊即為長(zhǎng)方形板狀合金基材的寬度方向，兩個(gè)以上的長(zhǎng)條狀單元沿其寬邊方向依次相連；每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的中間均為集電平面，長(zhǎng)條狀單元的端部為彎折部； 相鄰兩個(gè)長(zhǎng)條狀單元中一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面向上凸起，形成面朝上的集電平面，另一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面位于長(zhǎng)方形板狀合金基材的另一側(cè)，形成面朝下的集電平面； 在至少一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的一端或兩端設(shè)置弧形彎折部，彎折部于長(zhǎng)方形板狀合金基材長(zhǎng)度方向的投影呈弧形；集電平面朝上的長(zhǎng)條狀單元弧形彎折部向上，其余長(zhǎng)條狀單元的弧形彎折部向下； 在只具備朝下集電平面的長(zhǎng)條狀單元中，至少一個(gè)長(zhǎng)條狀單元的一端設(shè)置有扭曲狀的彎折部，即以長(zhǎng)條狀單元平行于長(zhǎng)邊方向的中線為軸，彎折部上遠(yuǎn)離集電平面一側(cè)的邊線一端向上、另一端向下扭曲。
2.如權(quán)利要求1所述連接部件，其特征在于:面朝上的各集電平面處于同一水平面上，面朝下的各集電平面也處于同一水平面上；兩組集電平面相互平行，并分別與扁管型SOFC電池單元上的外部電極和陶瓷連接體相連接。
3.如權(quán)利要求1所述連接部件，其特征在于:所述板狀合金基材上設(shè)置有至少一個(gè)方向的氣體流道，至少一個(gè)方向的氣體流道垂直于板狀合金基材長(zhǎng)度方向，所有的氣體流道都與連接體外部的空間相連通。優(yōu)選方案中，采用二種或二種以上方向的氣體流道，使上述流道交織形成網(wǎng)絡(luò)狀通道， 在垂直于板狀合金基材長(zhǎng)度方向的氣體流道一側(cè)的端部，設(shè)置能將反應(yīng)氣體從側(cè)邊空間導(dǎo)入管間狹小空間的氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)，即長(zhǎng)條狀單元的扭曲狀彎折部，氣體導(dǎo)入結(jié)構(gòu)與集電平面連接的邊線和遠(yuǎn)離集電平面一側(cè)的邊線之間的相對(duì)角度為20-120度，優(yōu)選為45-90度。
4.如權(quán)利要求1所述連接部件，其特征在于:于所述板狀合金基材上，設(shè)置有二條以上的弧形彎曲，即弧形彎折部，其形狀與扁管型電池單元兩側(cè)的弧形表面相配合。
5.如權(quán)利要求2所述連接部件，其特征在于:每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面均向垂直集電平面的一側(cè)下凹或上凸；并且相鄰長(zhǎng)條狀單元集電平面一為下凹、另一為上凸；集電平面與彎折部的連接處為各長(zhǎng)條狀單元之間的連接部。
6.如權(quán)利要求2所述連接部件，其特征在于: 每個(gè)長(zhǎng)條狀單元的集電平面均向垂直集電平面的一側(cè)下凹或上凸；并且相鄰長(zhǎng)條狀單元集電平面一為下凹、另一為上凸；同時(shí)相鄰長(zhǎng)條狀單元集電平面間設(shè)有連接板，該連接板為各長(zhǎng)條狀單元之間的連接部；于連接板上設(shè)有氣體導(dǎo)通口。
7.如權(quán)利要求2所述連接部件，其特征在于: 板狀合金基材上設(shè)置有二個(gè)以上的長(zhǎng)條狀凸臺(tái)，形成集電平面向上的長(zhǎng)條狀單元，各凸臺(tái)的上表面處于同一平面上，凸臺(tái)表面與板狀合金基材遠(yuǎn)離凸臺(tái)側(cè)的平板平面分別構(gòu)成了兩組相互平行的集電平面。
8.如權(quán)利要求7所述連接部件，其特征在于:于長(zhǎng)條狀凸臺(tái)處設(shè)有沿長(zhǎng)方形板狀合金基材長(zhǎng)度方向的氣體導(dǎo)通口。
9.如權(quán)利要求5、6或8所述連接部件，其特征在于: 進(jìn)入的氣體分為兩個(gè)方向，其中一個(gè)方向是沿長(zhǎng)方形板狀合金基材的長(zhǎng)度方向、通過(guò)由長(zhǎng)條狀單元的集電平面形成的縱向氣流；另一方向是由于長(zhǎng)條狀單元上扭曲狀彎折部的阻擋形成的沿長(zhǎng)方形板狀合金基材的寬度方向、通過(guò)彎折部的橫向氣流，再于該長(zhǎng)條狀單元的中部匯入縱向氣流中。
10.如權(quán)利要求1所述連接部件，其特征在于:連接部件基材是耐高溫合金，優(yōu)選為含Cr的鐵基或鎳基合金；表面涂敷的抗氧化保護(hù)涂層厚度為1-50 μ m，優(yōu)選為5_20 μ m ； 表面涂敷的保護(hù)涂層含具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)或纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化物中的一種或二種以上，其中至少一種氧化物在500-900° C具有l(wèi)S/cm以上的電導(dǎo)率。
11.一種權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述連接部件的應(yīng)用，其特征在于:作為扁管型固體氧化物燃料電池的連接部件，在平行排布的燃料電池單元之間或電池單元與端板之間放置，電連接多個(gè)燃料電池單元構(gòu)成扁`管型固體氧化物燃料電池組。
【文檔編號(hào)】H01M8/02GK103515628SQ201210215467
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】區(qū)定容, 程謨杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所