本發(fā)明涉及燃料電池，特別是涉及一種固體氧化物電池電堆以及一種固體氧化物電池電堆陣列。

背景技術(shù)：

1、氫能及燃料電池技術(shù)作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)展的重要創(chuàng)新技術(shù)，是我國應(yīng)對全球氣候變化、保障國家能源供應(yīng)安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。近年來，氫能與燃料電池技術(shù)已成為我國能源戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向。燃料電池的種類有質(zhì)子交換膜燃料電池，固體氧化物燃料電池和堿性燃料電池等。固體氧化物燃料電池(solid?oxidefuelcells,sofcs)作為一種全固體燃料電池，是一種高效潔凈的能源技術(shù)，能夠直接將甲烷，氫氣等燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑驘崮?，而不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。sofc具有功率可調(diào)，連續(xù)穩(wěn)定，尾氣排放低，聯(lián)合發(fā)電效率高，電池成本低等優(yōu)勢，適用于小型家用電源，分布式電站，軍用便攜式電源系統(tǒng)等領(lǐng)域。在21世紀(jì)能源短缺和對環(huán)境保護(hù)嚴(yán)格要求的背景下，sofc對環(huán)境無污染的新能源技術(shù)具有重要的研究價(jià)值，受到各領(lǐng)域廣泛的關(guān)注。

2、sofc電堆的結(jié)構(gòu)主要分為平板式、圓管式和平管式。平板式sofc的空間利用率高，制備相對簡單，但啟動和停機(jī)較長；圓管式sofc抗熱沖擊性強(qiáng)，啟動和停機(jī)較短，但空間利用率和體積功率密度低；平管式sofc兼具平板和圓管的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，是sofc技術(shù)重要發(fā)展方向之一，其厚的支撐陽極使得電池機(jī)械強(qiáng)度大幅提高，抗熱沖擊性能強(qiáng)，也提高了電池長期運(yùn)行穩(wěn)定性。

3、但是在現(xiàn)有技術(shù)中，固體氧化物電池電堆通常分為設(shè)置在內(nèi)部串聯(lián)的燃料電池，以及集成在外部的氣腔。該結(jié)構(gòu)的氣密性通常較差，且不便于不同固體氧化物電池電堆之間的集成。所以如何提供一種氣密性好，便于集成的固體氧化物電池電堆是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種固體氧化物電池電堆，其密封性好，便于集成；本發(fā)明的另一目的在于提供一種固體氧化物電池電堆陣列，其密封性好，集成度高。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種固體氧化物電池電堆，包括：

3、由多個(gè)電堆重復(fù)模塊堆疊而成的電堆結(jié)構(gòu)；

4、所述電堆重復(fù)模塊包括堆重疊的電池單元和連接板，所述電池單元包括燃料電池和套設(shè)在所述燃料電池外周部的間隔板，所述間隔板與所述燃料電池之間形成有燃料流通區(qū)和空氣流通區(qū)；所述連接板的陰極面朝向所述燃料電池的陰極設(shè)置，所述連接板對應(yīng)所述燃料流通區(qū)設(shè)置有第一通孔，以在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述燃料流通區(qū)的燃料通道；所述連接板對應(yīng)所述空氣流通區(qū)設(shè)置有第二通孔，以在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述空氣流通區(qū)的空氣通道；

5、所述燃料電池內(nèi)部與所述燃料通道連通，所述連接板的陰極面形成有空氣流道，所述空氣流道與所述空氣通道連通。

6、可選的，所述燃料流通區(qū)包括第一燃料流通區(qū)和第二燃料流通區(qū)，所述燃料電池的入料孔與所述第一燃料流通區(qū)連通，所述燃料電池的出料孔與所述第二燃料流通區(qū)連通；

7、所述空氣流通區(qū)包括第一空氣流通區(qū)和第二空氣流通區(qū)，所述空氣流道的入氣端與所述第一空氣流通區(qū)連通，所述空氣流道的出氣端與所述第二空氣流通區(qū)連通；

8、所述第一通孔包括對應(yīng)所述第一燃料流通區(qū)的第一入料孔，在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述第一燃料流通區(qū)的燃料進(jìn)入通道；和對應(yīng)所述第二燃料流通區(qū)的第一出料孔，在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述第二燃料流通區(qū)的燃料排出通道；

9、所述第二通孔包括對應(yīng)所述第一空氣流通區(qū)的第二入氣孔，在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述第一空氣流通區(qū)的空氣進(jìn)入通道；和對應(yīng)所述第二空氣流通區(qū)的第二出氣孔，在所述電堆結(jié)構(gòu)中形成連通所述第二空氣流通區(qū)的空氣排出通道。

10、可選的，所述第一燃料流通區(qū)和所述第二燃料流通區(qū)位于所述燃料電池相對的兩側(cè)，所述第一空氣流通區(qū)和所述第二空氣流通區(qū)位于所述燃料電池相對的兩側(cè)。

11、可選的，所述燃料進(jìn)入通道、所述燃料排出通道、所述空氣進(jìn)入通道和所述空氣排出通道均連接有氣管。

12、可選的，所述電堆結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置有頂部氣體集流板，所述電堆結(jié)構(gòu)的底部設(shè)置有底部氣體集流板，所述燃料進(jìn)入通道和所述燃料排出通道所連接的氣管中，一根所述氣管連接所述頂部氣體集流板，另一根所述氣管連接所述底部氣體集流板；

13、所述空氣進(jìn)入通道和所述空氣排出通道所連接的氣管中，一根所述氣管連接所述頂部氣體集流板，另一根所述氣管連接所述底部氣體集流板。

14、可選的，所述頂部氣體集流板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有頂部絕緣板，所述頂部絕緣板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有頂部加壓板；

15、所述底部氣體集流板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有底部絕緣板，所述底部絕緣板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有底部加壓板。

16、可選的，所述間隔板外邊沿的尺寸與所述連接板的尺寸相同。

17、可選的，所述連接板設(shè)置有對應(yīng)所述燃料電池輪廓邊沿的定位凸臺。

18、可選的，所述定位凸臺延伸至所述燃料流通區(qū)或所述空氣流通區(qū)。

19、可選的，所述連接板的陰極面和陽極面均設(shè)置有所述定位凸臺。

20、本發(fā)明還提供了一種固體氧化物電池電堆陣列，包括多個(gè)如上述任一項(xiàng)所述的固體氧化物電池電堆，多個(gè)所述固體氧化物電池電堆中的電堆結(jié)構(gòu)沿厚度方向堆疊。

21、可選的，沿所述固體氧化物電池電堆的堆疊方向，前一所述電堆結(jié)構(gòu)中燃料通道的出料端，與后一所述電堆結(jié)構(gòu)中燃料通道的入料端對接；前一所述電堆結(jié)構(gòu)中空氣通道的出氣端，與后一所述電堆結(jié)構(gòu)中空氣通道的入氣端對接。

22、本發(fā)明所提供的一種固體氧化物電池電堆，包括：由多個(gè)電堆重復(fù)模塊堆疊而成的電堆結(jié)構(gòu)；電堆重復(fù)模塊包括堆重疊的電池單元和連接板，電池單元包括燃料電池和套設(shè)在燃料電池外周部的間隔板，間隔板與燃料電池之間形成有燃料流通區(qū)和空氣流通區(qū)；連接板的陰極面朝向燃料電池的陰極設(shè)置，連接板對應(yīng)燃料流通區(qū)設(shè)置有第一通孔，以在電堆結(jié)構(gòu)中形成連通燃料流通區(qū)的燃料通道；連接板對應(yīng)空氣流通區(qū)設(shè)置有第二通孔，以在電堆結(jié)構(gòu)中形成連通空氣流通區(qū)的空氣通道；燃料電池內(nèi)部與燃料通道連通，連接板的陰極面形成有空氣流道，空氣流道與空氣通道連通。

23、通過將燃料通道與空氣通道集成在電堆結(jié)構(gòu)內(nèi)部，可以避免在電堆結(jié)構(gòu)外部另行設(shè)置氣腔，僅通過垂直堆疊的電堆結(jié)構(gòu)中層與層之間的密封就可以保證固體氧化物電池電堆整體具有足夠的密封性，從而使得固體氧化物電池電堆具有良好的密封性；同時(shí)由于取消了外部設(shè)置的氣腔，使得固體氧化物電池電堆的結(jié)構(gòu)更加的緊密，從而更加便于固體氧化物電池電堆之間的集成。

24、本發(fā)明還提供了一種固體氧化物電池電堆陣列，同樣具有上述有益效果，在此不再進(jìn)行贅述。

技術(shù)特征：

1.一種固體氧化物電池電堆，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述燃料流通區(qū)包括第一燃料流通區(qū)和第二燃料流通區(qū)，所述燃料電池的入料孔與所述第一燃料流通區(qū)連通，所述燃料電池的出料孔與所述第二燃料流通區(qū)連通；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述第一燃料流通區(qū)和所述第二燃料流通區(qū)位于所述燃料電池相對的兩側(cè)，所述第一空氣流通區(qū)和所述第二空氣流通區(qū)位于所述燃料電池相對的兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述燃料進(jìn)入通道、所述燃料排出通道、所述空氣進(jìn)入通道和所述空氣排出通道均連接有氣管。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述電堆結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置有頂部氣體集流板，所述電堆結(jié)構(gòu)的底部設(shè)置有底部氣體集流板，所述燃料進(jìn)入通道和所述燃料排出通道所連接的氣管中，一根所述氣管連接所述頂部氣體集流板，另一根所述氣管連接所述底部氣體集流板；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述頂部氣體集流板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有頂部絕緣板，所述頂部絕緣板背向所述電堆結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有頂部加壓板；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述間隔板外邊沿的尺寸與所述連接板的尺寸相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述連接板設(shè)置有對應(yīng)所述燃料電池輪廓邊沿的定位凸臺。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述定位凸臺延伸至所述燃料流通區(qū)或所述空氣流通區(qū)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體氧化物電池電堆，其特征在于，所述連接板的陰極面和陽極面均設(shè)置有所述定位凸臺。

11.一種固體氧化物電池電堆陣列，其特征在于，包括多個(gè)如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的固體氧化物電池電堆，多個(gè)所述固體氧化物電池電堆中的電堆結(jié)構(gòu)沿厚度方向堆疊。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固體氧化物電池電堆陣列，其特征在于，沿所述固體氧化物電池電堆的堆疊方向，前一所述電堆結(jié)構(gòu)中燃料通道的出料端，與后一所述電堆結(jié)構(gòu)中燃料通道的入料端對接；前一所述電堆結(jié)構(gòu)中空氣通道的出氣端，與后一所述電堆結(jié)構(gòu)中空氣通道的入氣端對接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固體氧化物電池電堆及固體氧化物電池電堆陣列，電池單元包括燃料電池和套設(shè)在燃料電池外周部的間隔板，間隔板與燃料電池之間形成有燃料流通區(qū)和空氣流通區(qū)；連接板的陰極面朝向燃料電池的陰極設(shè)置，連接板對應(yīng)燃料流通區(qū)設(shè)置有第一通孔，以在電堆結(jié)構(gòu)中形成連通燃料流通區(qū)的燃料通道；連接板對應(yīng)空氣流通區(qū)設(shè)置有第二通孔，以在電堆結(jié)構(gòu)中形成連通空氣流通區(qū)的空氣通道；燃料電池內(nèi)部與燃料通道連通，連接板的陰極面形成有空氣流道，空氣流道與空氣通道連通。通過將燃料通道與空氣通道集成在電堆結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使得固體氧化物電池電堆的結(jié)構(gòu)更加的緊密，從而更加便于固體氧化物電池電堆之間的集成。

技術(shù)研發(fā)人員：官萬兵,王成田,劉武,韓貝貝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9