一种用于平管式电池堆燃料气进出的结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及到固体氧化物电池的技术领域，尤其涉及到一种固态氧化电堆及其制造方法。


背景技术：

2.平管式固体氧化物燃料电池：一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。按结构可分为平板式，管式和平管式，其中平管固体氧化物燃料电池是平板式和管式电池结合，结构为阳极支撑层设置中空孔洞，该中空孔洞在阳极支撑层的侧面具有开口端；
3.平管式固体氧化物燃料电池堆：将平管式固体氧化物燃料电池以阴阳极面相互交错的方式进行堆叠，同时每两片电池间插入导电用金属板，在高温密封材料作用下电池和金属板粘结成一个整体，即为平管式固体氧化物燃料电池堆的主体部分。将主体部分的四个侧面分别与空气气腔和氢气气腔两两相接后就成为一个完整的平管式固体氧化物燃料电池堆。
4.高温密封技术：平管式固体氧化物燃料电池阳极以燃料气体为原料，阴极以空气为原料，高温下通过单电池或电池堆进行电化学反应。为确保燃料气和空气彼此间不直接接触，需要通过密封工艺将两者进行隔离，所用的隔离材料以及隔离工艺统称为高温密封技术。
5.现有气腔密封工艺是直接通过密封材料将气腔与sofc-stack的侧面紧密贴合，然后利用螺栓进行紧固。然而，封接后相邻侧面间容易发生串气现象，此外燃料气也很容易由气腔边缘和主体密封间隙泄漏。因此，现有工艺技术中，燃料气的泄漏几率非常高，既可以从气腔密封中泄漏至外部环境，又可以由燃料气腔边缘或主体密封边缘甚至密封处串至空气气腔中。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种固态氧化电堆及其制造方法，用于解决上述技术问题。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.一种用于平管式电池堆燃料气进出的结构，
9.包括电池堆，所述电池堆由若干个单电池电堆集合而成；
10.所述单电池内设有阳极支撑层，所述阳极支撑层上内设置若干中空孔洞，所述中空孔洞在所述阳极支撑层的一侧面开设若干进气孔：所述中空孔洞在所述阳极支撑层的另一侧面开设有若干出气孔；
11.若干气腔结构，所述气腔结构的一侧设有一进气口，所述气腔结构另一侧设有若干出气口，气腔结构分为燃料进气腔和燃料出气腔，所述燃料进气腔与所述阳极支撑层的一侧面连接，所述燃料出气腔与所述阳极支撑层的另一侧面连接，所述燃料进气腔的进气
口分别与所述进气孔一一对应设置；所述燃料出气腔的出气口分别与所述进气孔一一对应设置；
12.面板，若干所述气腔结构分别固定安装在所述面板上；
13.燃气管道，所述燃气管道包括主干和若干支干，若干所述支干的一端分别与所述主干连接，若干所述支干的另一端分别与所述进气口连接；
14.燃料气体从一所述气腔结构的进气口进入阳极支撑层的内部，又从另一所述气腔结构的进气口排出。
15.作为进一步的优选，所述气腔结构为矩形小腔体，所述气腔结构为中空箱体。
16.作为进一步的优选，所述气腔结构的长宽尺寸与所述阳极支撑层的两侧面长宽尺寸一致。
17.一种平管式电池堆燃料气进出的结构的制造方法，用于制造上述任一权利1-3中任一项所述的平管式电池堆燃料气进出的结构，包括
18.步骤s1：设计并制备多个矩形小腔体，矩形小腔体主要用于将外部燃料气送入电池内部；
19.步骤s2；将一矩形小腔体的设有进气口的一侧通过密封材料与阳极支撑层的一侧紧密粘结，进气口与进气孔一一对应；
20.步骤s3：将另一矩形小腔体的设有进气口的一侧通过密封材料与阳极支撑层的另一侧紧密粘结，进气口与出气孔一一对应；
21.步骤s4：对电池堆上中的所有单电池进行的阳极支撑层重复上述操作；
22.步骤s5：将所述矩形小腔体的出气孔与同一个的燃料管道的连接；
23.步骤s6：将所有矩形小腔体固定在同一面板，并对对固定面板进行二次密封。
24.作为进一步的优选，所述步骤1中的矩形小腔体长宽根据阳极支撑层的两侧面长宽尺寸来设计制备。
25.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
26.本发明发挥平管式电池的结构优势，直接对燃料气进行隔离密封，减少了应考虑的封装要素，在降低燃料气泄漏率的同时，也大大减少了空气与燃料气互串的几率。
27.本发明充分利用平管式电池的燃料管道优势，直接对燃料气的进出进行隔离密封，真正实现了空气和燃料气的互不干扰。
附图说明
28.图1是用于平管式电池堆燃料气进出的结构示意图；
29.图2是单电池的结构示意图；
30.图3是燃料进气腔的结构示意图；
31.图4是燃料进气腔的结构示意图。
32.图中：1、气腔结构；2、单电池；3、燃料进气腔；4、燃料出气腔。
具体实施方式
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
36.结合图1-4所示.一种用于平管式电池堆燃料气进出的结构，包括电池堆，电池堆由若干个单电池2电堆集合而成；
37.单电池2内设有阳极支撑层，阳极支撑层上内设置若干中空孔洞，中空孔洞在阳极支撑层的一侧面开设若干进气孔：中空孔洞在阳极支撑层的另一侧面开设有若干出气孔；
38.若干气腔结构1，气腔结构1的一侧设有一进气口，气腔结构1另一侧设有若干出气口，气腔结构1包括燃料进气腔3和燃料出气腔4，燃料进气腔3与阳极支撑层的一侧面连接，燃料出气腔4与阳极支撑层的另一侧面连接，燃料进气腔3的进气口分别与进气孔一一对应设置；燃料出气腔4的出气口分别与进气孔一一对应设置；
39.面板，若干气腔结构1分别固定安装在面板上；
40.燃气管道，燃气管道包括主干和若干支干，若干支干的一端分别与主干连接，若干支干的另一端分别与进气口连接；
41.燃料气体从一气腔结构1的进气口进入阳极支撑层的内部，又从另一气腔结构1的进气口排出。
42.进一步，作为一种较佳的实施方式，气腔结构1为矩形小腔体，气腔结构1为中空箱体。
43.进一步，作为一种较佳的实施方式，气腔结构1的长宽尺寸与阳极支撑层的两侧面长宽尺寸一致。
44.一种平管式电池堆燃料气进出的结构的制造方法，用于制造上述的平管式电池堆燃料气进出的结构，包括
45.步骤s1：设计并制备多个矩形小腔体，矩形小腔体主要用于将外部燃料气送入电池内部；
46.步骤s2；将一矩形小腔体的设有进气口的一侧通过密封材料与阳极支撑层的一侧紧密粘结，进气口与进气孔一一对应；
47.步骤s3：将另一矩形小腔体的设有进气口的一侧通过密封材料与阳极支撑层的另一侧紧密粘结，进气口与出气孔一一对应；
48.步骤s4：对电池堆上中的所有单电池2进行的阳极支撑层重复上述操作；
49.步骤s5：将矩形小腔体的出气孔与同一个的燃料管道的连接；
50.步骤s6：将所有矩形小腔体固定在同一面板，并对对固定面板进行二次密封。
51.进一步，作为一种较佳的实施方式，步骤1中的矩形小腔体长宽根据阳极支撑层的两侧面长宽尺寸来设计制备。
52.实施例一：首先，设计并制备多个矩形小腔体，小腔体的长宽与sofc单电池2阳极端面尺寸一致，腔体的厚度由实际使用情况而定。矩形小腔体主要用于将外部燃料气送入
电池内部，长宽面的一侧有一进气孔，燃料气由该孔进入腔体，长宽面的另一侧通过密封材料与单电池2的阳极孔道面紧密粘结，且长宽面上有孔洞与阳极面的孔道一一对应，进入小腔体的燃料气由孔洞处通入电池内部。其次，单片电池的出口同样粘结上相应的矩形小腔体，该小腔体则用于燃料气的输出。然后，对主体密封中的所有电池进行以上操作，完成操作后的多个小气腔的进气口与同一根管道相接，所有小气腔有一面板进行固定，防止外力作用令气腔脱落。最后，对固定面板进行二次密封，防止空气串入燃料气。
53.本发明发挥平管式电池的结构优势，直接对燃料气进行隔离密封，减少了应考虑的封装要素，在降低燃料气泄漏率的同时，也大大减少了空气与燃料气互串的几率。对粘结有小腔体的sofc电池片进行气密性检测，发现在良品电池以及0.007mpa的条件下未出现燃料气泄漏的现象。
54.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。