一种大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池制造技术

一种大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，沿阳极加热端板四周开设有碳酸盐储存槽，阳极加热端板的四角加工有与碳酸盐储存槽相连通的补盐孔；双极板四角与阳极加热端板对应的补盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔；在电池堆运行过程中，熔融的碳酸盐可以依靠毛细作用不断补充到电解质隔膜中，提高了电池堆的运行寿命，保证电池堆的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源
的燃料电池关键技术，具体涉及一种大面 积熔融碳酸盐补盐燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的 装置，其最大特点是反应过程不涉及到燃烧，因此能量转换效率不受"卡诺循环"的限制，效率高达50% 60%，电池反应产物仅为水，没有污染 物的排放。因此，燃料电池代表一种与传统能源系统完全不同的全新的能 量转换方式，它不仅会以更清洁更持续的方式替代交通运输与电厂系统中 广泛应用的电机装置，而且还会逐步进入便携供电系统与其他能源应用领 域。燃料电池具有能量转换效率高、污染小、用水少、占地小等突出优点， 因此多年来一直成为替代传统发电厂设备的最佳选择。截至目前，世界上 已有200多座磷酸燃料电池电站、50座熔融碳酸盐燃料电池电站和20多 座固体氧化物燃料电池示范装置。熔融碳酸盐燃料电池可采用氢气、生物 质气、天然气等气体为燃料，不需要贵金属作催化剂，可作为分布式电源 和小型电站应用。熔融碳酸盐燃料电池由电极、电解质隔膜、碳酸盐片、双极板等关键 部件组成。电解质隔膜和碳酸盐片在电池堆运行时烧结在一起，熔融的碳 酸盐依靠毛细作用渗入烧结好的电解质隔膜微孔内，起到阻气、传导碳酸 根离子的作用。电解质隔膜必须具有长时间容留电池中熔融碳酸盐电解质的功能，但 在电池堆的实际运行过程中，存在电解质损失的问题，大大影响了电池堆 的寿命和稳定运行。电解质的损失主要是由于与金属部件发生腐蚀反应， 电解质的蒸发和迁移等原因。电解质的损失造成了电池内阻增大，电解质 隔膜板的粗孔化，使电解质的保持力降低，加速了电解质的损失。因此为 保证熔融碳酸盐燃料电池堆的长寿命和稳定运行，运行过程中的补盐技术 能够使熔融碳酸盐燃料电池能够延长使用寿命，增加熔融碳酸盐燃料电池 发电技术的竞争力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够解决熔融碳酸盐燃料电池运行过程 中的补盐问题的大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括阳极加热端板，沿阳极加热端板四周开设有碳酸盐储存槽，阳极加热端板的四角加工有 与碳酸盐储存槽相连通的补盐孔；双极板四角与阳极加热端板对应的补 盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔；且在阳极加热端板的补盐孔上设置有盖帽。本专利技术的碳酸盐储存槽的宽度为20-50皿，深度为2-5mm;补盐孔的 直径为10-20mm;碳酸盐储存槽上设置有不锈钢盖板。本专利技术在设计上考虑了熔融碳酸盐燃料电池堆电解质盐的损失原 因，阳极加热端板储盐槽和双极板补盐通道结构简单合理，而且在任何 缺盐的条件下，均可通过阳极加热端板的储盐槽为电池堆补盐。阳极加 热端板与双极板上的补盐孔与电极之间有足够的密封空间，能够保证电 池堆的密封，不存在气体泄露和短路问题。能够大大提高电池堆的寿命，保证电池堆稳定安全运行。 附图说明-图1是本专利技术的整体结构示意图2是本专利技术的阳极加热端板的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术包括阳极加热端板1，双极板2和阴极加热端板 3，沿阳极加热端板1四周开设有宽度为20-50mm，深度为2-5mm的碳酸 盐储存槽4，碳酸盐储存槽4不会与端板侧面的阴极气孔相通，因此不存 在燃料泄露或气体短路。阳极加热端板1的四角加工有与碳酸盐储存槽4 相连通的直径为10-20mm补盐孔5;双极板2四角与阳极加热端板1对应 的补盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔6;且在阳极加热端板1 的补盐孔5上设置有盖帽7。电池堆高温运行时，放置在储盐槽4内的碳 酸盐熔融后由补盐孔5下行并在毛吸作用下进入电解质隔膜；阳极加热 端板补盐孔、电解质隔膜和双极板补盐孔形成电池堆的补盐通道，由储 盐槽和双极板补盐孔内预置的碳酸盐为电池堆补充损失的盐。如图2所示，阳极端板上表面加工有盐储槽、补盐孔以及燃料气体 流道。电池堆装配时阳极端板表面覆盖并焊接一块与端板相同大小的不 锈钢板。为保证燃料气体不泄露，本专利技术将阳极端板上覆盖的不锈钢板 分割为两块， 一块与燃料气体流道的尺寸相同，与燃料气体流道焊接在 一起以保证密封； 一块覆盖在盐储槽上，在电池堆运行时，可取下盖帽7 向电池堆补盐。电池堆装配时，可先在双极板四角的双极板补盐孔内预装一定量的 碳酸盐片，在电池堆运行时，熔融的盐片能够靠毛细作用扩散到电解质隔膜中；电池堆长期运行后，补盐将依靠阳极端板与双极端板形成的补 盐通道为电池堆补充碳酸盐。制作时，首先应用数控工艺加工阳极加热端板，在阳极端板表面加 工盐储槽和补盐孔，用数控工艺或化学腐蚀工艺加工双极板，双极板四 周加工补盐孔；用一块与加热端板相同尺寸的薄不锈钢板从中间切割出 与燃料流道尺寸相同的一块，覆盖并焊接在燃料气体流道上，剩余部分 覆盖在盐储槽的上表面。含补盐结构的阳极加热端板、电解质隔膜、双 极板补盐孔，就构成了本专利技术熔融碳酸盐燃料电池完整的电池堆补盐结 构。权利要求1、一种大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，包括阳极加热端板(1)，阴极加热端板(3)以及密封在阳极加热端板(1)和阴极加热端板(3)之间的双极板(2)，其特征在于沿阳极加热端板(1)四周开设有碳酸盐储存槽(4)，阳极加热端板(1)的四角加工有与碳酸盐储存槽(4)相连通的补盐孔(5)；双极板(2)四角与阳极加热端板(1)对应的补盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔(6)；且在阳极加热端板(1)的补盐孔(5)上设置有盖帽(7)。2、 根据权利要求1所述的大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，其特征 在于所说的碳酸盐储存槽(4)的宽度为20-50mm，深度为2-5mm。3、 根据权利要求1所述的大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，其特征 在于所说的补盐孔(5)的直径为10-20mm。4、 根据权利要求1所述的大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，其特征 在于所说的碳酸盐储存槽(4)上设置有不锈钢盖板(8)。全文摘要一种大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，沿阳极加热端板四周开设有碳酸盐储存槽，阳极加热端板的四角加工有与碳酸盐储存槽相连通的补盐孔；双极板四角与阳极加热端板对应的补盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔；在电池堆运行过程中，熔融的碳酸盐可以依靠毛细作用不断补充到电解质隔膜中，提高了电池堆的运行寿命，保证电池堆的稳定运行。文档编号H01M8/14GK101459252SQ20091002082公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日专利技术者越 徐, 健 程, 许世森 申请人:西安热工研究院有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大面积熔融碳酸盐补盐燃料电池，包括阳极加热端板（１），阴极加热端板（３）以及密封在阳极加热端板（１）和阴极加热端板（３）之间的双极板（２），其特征在于：沿阳极加热端板（１）四周开设有碳酸盐储存槽（４），阳极加热端板（１）的四角加工有与碳酸盐储存槽（４）相连通的补盐孔（５）；双极板（２）四角与阳极加热端板（１）对应的补盐孔位置加工同样大小尺寸的双极板补盐孔（６）；且在阳极加热端板（１）的补盐孔（５）上设置有盖帽（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程健，许世森，徐越，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]