一种固体氧化物燃料电池组结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种固体氧化物燃料电池组结构，属于燃料电池技术领域。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，对高能量密度的电源的需求日益增长，而传统的储能电池不能完全满足需求，因此，越来越多的研究兴趣转到具有高能量密度的燃料电池。燃料电池是一种将燃料中的化学能通过电化学反应直接转换成电能的装置。因整个过程不受卡诺循环的限制，其具有非常高的能量转换效率。其理论效率为燃料中的吉布斯自由能δfg与燃料所蕴含的化学能(焓)δfh之比。因过程无需高温高压的燃烧反应，且燃料气与氧气始终被电解质分隔在电池的两极，其污染物的排放量大大减少。因此，燃料电池技术是一种高效清洁的能量转换技术。
3.现有的燃料电池技术主要采用平板式sofc和管式sofc两种结构，虽然现有的平板式sofc制备工艺、成本低，但是存在密封困难；管式sofc能够依靠自身结构分隔燃料气和氧化气，无需高温密封，但是管式sofc沿着环形电极流动，电流传输路径相对较长，导致损耗大，功率密度低。所以急需一种新型的固体氧化物燃料电池组结构。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，设计合理，制备工艺简单、成本低，输出功率高，可靠性好的固体氧化物燃料电池组结构。
5.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为一种固体氧化物燃料电池组结构，包括燃料电池单元、进气布气箱和废气集气箱，所述进气布气箱和废气集气箱分别安装在燃料电池单元的两端，所述进气布气箱上设置有燃料气进气管和氧化剂气体进气管，所述废气集气箱上设置有燃料气废气出气管和氧化剂气体废气出气管；
6.所述燃料电池单元主要由壳体、阴极导电支撑板、阴极板、阳极板和电解介质层，所述壳体内安装有多个阴极导电支撑板，相邻两个所述阴极导电支撑板之间安装有两个燃料电池模块，每个所述燃料电池模块均为连续的w型结构，且均主要由阴极板、阳极板和设置在阴极板、阳极板之间的电解介质层构成，两个所述燃料电池模块的阳极板相接触，且两个阳极板之间形成多个燃料气通道，所述燃料电池模块的阴极板分别与阴极导电支撑板相接触，且阴极板与阴极导电支撑板之间形成多个氧化剂气体通道，多个所述阴极导电支撑板的一端通过导电连接杆相连接，另一端安装有阴极引出杆，多个所述阳极板通过阳极引出杆相连接，所述阴极引出杆和阳极引出杆均延伸至壳体的外部，所述燃料电池模块的两侧及阴极导电支撑板和壳体之间分别安装有绝缘陶瓷体。
7.优选的，所述进气布气箱和废气集气箱的结构相同，均主要由箱体、燃料气插管和氧化剂气体插管构成，所述箱体的底部设置有多个燃料气插管和氧化剂气体插管，多个所述燃料气插管和氧化剂气体插管分别用于插装在燃料气通道的两端、氧化剂气体通道的两端，所述箱体内设置有多个w型分隔板，所述w型分隔板分别位于燃料气插管和氧化剂气体
插管的管口之间，所述箱体两侧的w型分隔板顶部分别通过第一连接板连接在箱体上，所述氧化剂气体插管管口两侧的w型分隔板底部通过第二连接板相连接，所述燃料气插管管口两侧的w型分隔板顶部通过第三连接板相连接，所述第二连接板、第三连接板的底部安装在箱体上，所述w型分隔板、第一连接板、第二连接板和第三连接板将箱体分隔成燃料气腔和氧化剂气体腔，所述箱体的顶部安装有密封盖，所述燃料气进气管和氧化剂气体进气管分别连接在燃料气腔和氧化剂气体腔上。
8.优选的，所述进气布气箱和废气集气箱的底部两侧分别设置有第一固定板，所述壳体的顶部和底部两侧分别设置有第二固定板，所述第一固定板和第二固定板之间通过螺栓相连接。
9.与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型结构简单，设计合理，采用在壳体内设置阴极导电支撑板，阴极导电支撑板之间安装具有连续w型结构的燃料电池模块，w型结构的燃料电池模块能够在两侧形成燃料气通道和氧化剂气体通道，无需进行高温密封，密封简单，同时w型结构的燃料电池模块形成的燃料气通道和氧化剂气体通道阻力小，电流传输的路径短，能够使该燃料电池具备很好的能量密度，输出功率也相对较高，运行也更加稳定，性能更好。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图。
11.图2为本实用新型中燃料电池单元的结构示意图。
12.图3为本实用新型中进气布气箱、废气集气箱的底部结构示意图。
13.图4为本实用新型中进气布气箱、废气集气箱的内部结构示意图。
具体实施方式
14.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
15.如图1至图4所示，一种固体氧化物燃料电池组结构，包括燃料电池单元1、进气布气箱2和废气集气箱3，进气布气箱2和废气集气箱3分别安装在燃料电池单元1的两端，进气布气箱2上设置有燃料气进气管4和氧化剂气体进气管5，废气集气箱3上设置有燃料气废气出气管6和氧化剂气体废气出气管7。
16.本实用新型采用在燃料电池单元1的两端安装，进气布气箱2和废气集气箱3，进气布气箱2、废气集气箱3上分别燃料气进气管4、氧化剂气体进气管5、燃料气废气出气管6和氧化剂气体废气出气管7，将燃料气进气管4和燃料气废气出气管6插装在燃料电池单元1燃气通道的两端，氧化剂气体进气管5和氧化剂气体废气出气管7插装在氧化剂气体通道的两端，实现进气布气箱2、废气集气箱3和燃料电池单元1的连接。同时进气布气箱2和废气集气箱3的底部两侧分别设置有第一固定板28，壳体8的顶部和底部两侧分别设置有第二固定板29，第一固定板28和第二固定板29之间通过螺栓相连接，能够保证进气布气箱2、废气集气箱3和燃料电池单元1连接更加可靠、稳定。同时考虑到密封的问题，也可以在进气布气箱2、废气集气箱3和燃料电池单元1之间进行高温密封。
17.其中，燃料电池单元1主要由壳体8、阴极导电支撑板9、阴极板10、阳极板11和电解介质层12，壳体8内安装有多个阴极导电支撑板9，相邻两个阴极导电支撑板9之间安装有两个燃料电池模块，每个燃料电池模块均为连续的w型结构，且均主要由阴极板10、阳极板11和设置在阴极板10、阳极板11之间的电解介质层12构成，两个燃料电池模块的阳极板相接触，且两个阳极板之间形成多个燃料气通道13，燃料电池模块的阴极板分别与阴极导电支撑板9相接触，且阴极板与阴极导电支撑板之间形成多个氧化剂气体通道14，多个阴极导电支撑板9的一端通过导电连接杆15相连接，另一端安装有阴极引出杆16，多个阳极板11通过阳极引出杆17相连接，阴极引出杆16和阳极引出杆17均延伸至壳体的外部，燃料电池模块的两侧及阴极导电支撑板和壳体之间分别安装有绝缘陶瓷体18。
18.燃料电池单元采用在壳体内安装有多个阴极导电支撑板，阴极导电支撑板在分隔通道的同时，还能将汇聚阴极的电流，便于电流能够之间通过，缩短电流通过的路径。阴极导电支撑板之间安装具有连续w型结构的燃料电池模块，这样在燃料电池模块的两侧能够形成燃料气通道和氧化剂气体通道，并且利用这种结构能够实现阳极气体和阴极气体的良好隔离，有效提高固体氧化物燃料电池组的发电性能和长期稳定性。燃料电池模块采用阴极板10、阳极板11和电解介质层12构成，阴极板通过阴极导电支撑板引出电流，阳极板通过阳极引出杆引出电流。阳极板的材质为金属陶瓷制成的多孔结构，阴极板的材质为钙钛矿型复合氧化物制成的多孔结构，电解介质层的材质稀土离子掺杂氧化铈或稀土离子掺杂氧化锆。同时为了保证燃气、氧化气体与燃料电池模块具有足够的接触面积，阴极导电支撑板与阴极板的接触面积尽量小。
19.此外，进气布气箱2和废气集气箱3的结构相同，均主要由箱体19、燃料气插管20和氧化剂气体插管21构成，箱体19的底部设置有多个燃料气插管20和氧化剂气体插管21，多个燃料气插管20和氧化剂气体插管21分别用于插装在燃料气通道20的两端、氧化剂气体通道21的两端，箱体19内设置有多个w型分隔板22，w型分隔板22分别位于燃料气插管20和氧化剂气体插管21的管口之间，箱体19两侧的w型分隔板顶部分别通过第一连接板23连接在箱体19上，氧化剂气体插管21管口两侧的w型分隔板底部通过第二连接板24相连接，燃料气插管20管口两侧的w型分隔板顶部通过第三连接板25相连接，第一连接板23、第二连接板24、第三连接板25的底部安装在箱体19上，w型分隔板22、第一连接板23、第二连接板24和第三连接板25将箱体分隔成燃料气腔26和氧化剂气体腔27，箱体19的顶部安装有密封盖，燃料气进气管4和氧化剂气体进气管5分别连接在燃料气腔26和氧化剂气体腔27上。进气布气箱2和废气集气箱3分别通过w型分隔板22、第一连接板23、第二连接板24和第三连接板25分隔成燃料气腔26和氧化剂气体腔27。对于进气布气箱2和废气集气箱3可以根据进气方式进行调整，如进气布气箱2内设燃料气腔、氧化剂气体废气腔，废气集气箱3内设氧化剂气体腔、燃料气废气腔；或者进气布气箱2内设燃料气腔、氧化剂气体腔，废气集气箱3内设氧化剂气体废气腔、燃料气废气腔，使用更加灵活方便。
20.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型范围内。