一种固体氧化物燃料电池结构及电堆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种固体氧化物燃料电池结构，所述固体氧化物燃料电池结构自下而上依次包括阳极集流层、阳极层、电解质层、阴极层、阴极集流层和金属连接板，所述阴极集流层和/或阳极集流层上设置有气体流道。本实用新型专利技术提供的固体氧化物燃料电池结构中，阴极集流层和/或阳极集流层既能连接功能层与金属连接板，起到收集、传递电子的集流作用，又因具有气体流道结构，满足气体流通的需求，具有较高的使用价值和应用前景。本实用新型专利技术还公开了一种电堆。电堆。电堆。

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池结构及电堆


[0001]本技术涉及固体氧化物燃料电池
，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池结构及电堆。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池SOFC属于第三代固体燃料电池，是一种在中高温（600℃
‑
1000℃）下将储存在燃料中的化学能直接转换成电能的发电装置，具有广阔的应用前景；当前固体氧化物燃料电池主要分为管式和平板式。
[0003]为了SOFC产生的电能达到实际应用要求，需要将多个SOFC单电池片组装成电堆使用。当前平板式固体氧化物燃料电池组装电堆时，通常需要在功能层（阳极层/阴极层）和金属连接板之间添加一层多孔、高导电功能材料作为集流层，其平面结构能保证同时与功能层、金属连接体充分接触；同时为了引导功能层气流流通，需要在金属连接体上加工出各种形状的凹槽结构作为气体流道；但在金属连接板体上加工各种形状的气体流道结构工艺复杂、难度大，加工成本高。
[0004]CN203415644U公开了一种固体氧化物燃料电池连接件，包括一连接板，该连接板是采用Fe
‑
Cr
‑
Y2O3合金制成的平板结构，在连接板的四周设有向正反两面凸起的边框，在连接板的正反面上设置有用于引导气体在单电池单元和连接件之间流动的波浪形凸条。但装置中仍需在金属连接板上加工气体流道，因此不利于固体氧化物燃料电池的推广和发展应用。
[0005]怎样既能达到集流作用，又能降低电堆制备成本，是固体氧化物燃料电池应用发展中需要解决的一个问题。
技术内容
[0006]为了解决上述
技术介绍
中提到的问题，本技术提供一种固体氧化物燃料电池结构，该集流层既能连接功能层与金属连接板，起到收集、传递电子的集流作用，又因具有气体流道结构，满足功能层上气体流通的需求。
[0007]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0008]一种固体氧化物燃料电池结构，所述固体氧化物燃料电池自下而上依次包括有阳极集流层、阳极层、电解质层、阴极层、阴极集流层和金属连接板，所述阳极集流层和/或所述阴极集流层上设置有气体流道。
[0009]优选地，所述阳极集流层和/或所述阴极集流层上设有凸起结构，所述凸起结构之间形成气体流道。
[0010]优选地，所述凸起结构选自半圆柱体、半球体、半椭球体、立方体、长方体、棱台和棱柱体中的至少一种。
[0011]优选地，沿气体流动方向，相邻两个凸起结构之间的间隙逐渐增大。
[0012]优选地，所述凸起结构的高度为50
‑
2000μm。
[0013]优选地，所述凸起结构的孔隙率为20
‑
50%。
[0014]优选地，所述电解质层和所述阴极层之间设有阻隔层。
[0015]优选地，所述阳极层包括阳极支撑层和阳极功能层。
[0016]一种电堆，包括若干个堆叠的所述的固体氧化物燃料电池结构。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0018]1、本技术提供的固体氧化物燃料电池中，通过在阴极集流层和/或阳极集流层上设置气体流道，既能发挥导电、收集电流的作用，又能起到气体流道的作用；
[0019]2、本技术提供的具有不同结构、相互贯通的气体流道结构的集流层的成本低；可替代在金属连接板上采用复杂工艺加工出气体流道结构，从而进一步降低电堆成本；
[0020]综上，本技术克服了现有技术的不足，设计合理，阳极集流层和/或阴极集流层既能连接功能层（阳极层和/或阴极层）与金属连接板，起到收集、传递电子的集流作用，又因具有气体流道结构，满足功能层气体流通的需求，具有较高的使用价值和应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本技术的固体氧化物燃料电池结构的结构示意图；
[0023]图2为根据本技术一实施方式的长条状阴极集流层结构示意图；
[0024]图3为根据本技术一实施方式的方块状阴极集流层结构示意图；
[0025]图4为根据本技术一实施方式的棱柱状阴极集流层截面示意图；
[0026]图5为根据本技术一实施方式的半球状阴极集流层截面示意图；
[0027]图6为根据本技术一实施方式的半球状阴极集流层俯视图；
[0028]图7为根据本技术一实施方式的条状阴极集流层俯视图；
[0029]图8为根据本技术一实施方式的组合式长条状阴极集流层结构示意图；
[0030]图9为根据本技术一实施方式的组合式方格状阴极集流层结构示意图；
[0031]图10为根据本技术一实施方式的电堆的结构示意图。
[0032]图中：阳极层1、电解质层2、阻隔层3、阴极层4、阴极集流层5、长条状阴极集流层51、方块状阴极集流层52、半球状阴极集流层53、梯形状阴极集流层54、第二条状阴极集流层55、金属连接板6、平面阴极集流层8、阳极集流层9。
具体实施方式
[0033]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0034]本技术中，功能层是指阳极层和/或阴极层。
[0035]如图1所示，本技术提供一种固体氧化物燃料电池结构，所述固体氧化物燃料电池自下而上依次包括有阳极集流层9、阳极层1、电解质层2、阴极层4、阴极集流层5和金属连接板6，所述阴极集流层5和/或所述阳极集流层9上设置有气体流道。
[0036]在本技术的一个优选实施方式中，所述阴极集流层5和/或所述阳极集流层9上设有凸起结构，所述凸起结构与所述金属连接板6配合形成气体流道，进一步优选地，所述阴极集流层5和所述阳极集流层9上均设有凸起结构。
[0037]根据本技术，优选地，所述凸起结构选自半圆柱体、半球体、半椭球体、立方体、长方体、棱台和棱柱体中的至少一种；对应的，所述凸起结构的截面可以是半圆形、半椭圆形、长方形、正方形、梯形、三角形。
[0038]固体氧化物燃料电池的发电效率受空气进量以及燃料进量以及它们各自扩散至阴极和/或阳极的能力影响；如果阳极层和/或阴极层没有接收到足够的气体，则会导致固体氧化物燃料电池的发电效率降低。气体（燃料气或氧化气）在气体通道中流通时，沿气体流动方向，气体的动力逐渐减小，导致固体氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池结构，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池自下而上依次包括有阳极集流层（9）、阳极层（1）、电解质层（2）、阴极层（4）、阴极集流层（5）和金属连接板（6），所述阴极集流层（5）和/或所述阳极集流层（9）上设置有气体流道。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池结构，其特征在于，所述阴极集流层（5）和/或阳极集流层（9）上设有凸起结构，所述凸起结构与所述金属连接板（6）配合形成气体流道。3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池结构，其特征在于，所述凸起结构选自半圆柱体、半球体、半椭球体、立方体、长方体、棱台和棱柱体中的至少一种。4.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池结构，其特征在于，沿气体流动方向，相邻两个凸起结构之间的间隙逐渐增大。5.根据权利要求2所述的固体氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：左文武，蒋学鑫，王韶晖，
申请(专利权)人：安徽壹石通材料科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：