用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构制造技术

一种用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构包括沿纵向方向串联组合的多个管型或平管型固体氧化物燃料电池。所述组合式电池结构包括第一电池和第二电池，其各自均具有第一电极、第二电极和该第一电极与第二电极之间的电解质层。所述组合式电池结构进一步包括连接所述电池的支撑构件。所述支撑构件可包括穿过所述第一电池的中空部分的第一子支撑构件以及穿过所述第二电池的中空部分的第二子支撑构件。在所述组合式电池结构中，所述第一子支撑构件的一端被固定地联接到所述第二子支撑构件的一端。因此，所述第一电池和第二电池沿反应物流动的方向彼此相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各实施例涉及用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构(也称为用 于固体氧化物燃料电池的电池组)。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)具有无污染、高效发电等优点。SOFC用在静态 发电系统、小型电源和车辆电源中。SOFC电池可被制造为管型电池、平管型电池或平板 型电池。管型或平管型电池可为阴极支撑电池、分段式串联电池、阳极支撑电池或类似 物。目前，阳极支撑SOFC电池被频繁使用于范围在1至IOKW的小型SOFC系统。 另一方面，阴极支撑SOFC电池或分段式串联电池被频繁使用于范围在100KW或以上的 大型SOFC系统。
技术实现思路
在本专利技术的各实施例中，用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构(“SOFC 组合式电池结构”)用于容易地使用多个阳极支撑SOFC电池来制造大型SOFC系统。在其他实施例中，SOFC组合式电池结构可抗热应力和机械应力(其典型地在串 联组合的多个阳极支撑SOFC的情况下产生)，使得能够简化歧管设计，并防止集流阻抗 增大。根据本专利技术的各实施例，一种用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构包括 第一电池和第二电池，每个电池具有第一电极、第二电极和位于该第一电极和该第二电 极之间的电解质层。该组合式电池结构进一步包括用于连接所述第一电池和所述第二电 池的支撑构件。所述支撑构件可包括穿过所述第一电池的中空部分的第一子支撑构件以 及穿过所述第二电池的中空部分的第二子支撑构件。所述第一子支撑构件的一端被固定 地联接到所述第二子支撑构件的一端。在一个实施例中，所述支撑构件包括穿过所述单元电池的实心杆。当所述支撑 构件包括子支撑构件时，所述第一子支撑构件和所述第二子支撑构件的每一个可包括实 心杆。在一个实施例中，所述支撑构件包括穿过所述单元电池的中空管。当所述支撑 构件包括子支撑构件时，所述第一子支撑构件和所述第二子支撑构件每一个都可包括中 空管。所述中空管可具有在两端之间的多个开口或孔。 第一支撑构件和第二支撑构件可由不锈钢、镍或镍合金形成。所述第一子支撑构件的一端可包括第一联接部，所述第二子支撑构件的一端可 包括第二联接部。所述第一联接部和所述第二联接部可直接彼此联接。可替换地，该组 合式电池结构可包括用于将所述第一子支撑构件的一端连接到所述第二子支撑构件的一 端的转接器。该组合式电池结构可包括在所述单元电池的所述第一电极与所述支撑构件之间 的多孔构件。所述多孔构件可包括金属毡、金属网或其组合。该组合式电池结构可包括用于连接所述第一单元电池和所述第二单元电池的连 接器。所述连接器可接触所述第一子支撑构件或第二子支撑构件。所述连接器可被配置 为响应所述第一电池和/或所述第二电池的应力而弹性变形。所述连接器可被连接到所 述第一单元电池和第二单元电池的至少一个。该组合式电池结构可进一步包括在至少一个单元电池与所述连接器之间的密封 构件。例如，所述密封构件可位于所述第一单元电池与所述连接器之间和/或所述第二 单元电池与所述连接器之间。该组合式电池结构可包括与所述第二电极接触的集流体。所述第一电极可采用任意形状，例如，圆形、椭圆形或多边管形。所述第一电 极可为阳极，所述第二电极可为阴极。所述单元电池的没有彼此相连的端部(未连接端部)可打开。在一些实施例中， 电池组的所述未连接端部之一可打开，其他所述未连接端部可闭合。该组合式电池结构可进一步包括在所述第一电池和所述第二电池之间并沿纵向 方向串联连接到所述第一电池和所述第二电池的至少一个第三电池。根据本专利技术的其他实施例，一种用于固体氧化物燃料电池的组合式电池结构包 括第一子电池和第二子电池。所述第一子电池包括第一电池，其具有用于形成管形支架 的第一电极、在所述第一电极上的第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间的 电解质层。杆形第一子支撑构件沿纵向方向穿过所述第一电极的内部。所述第二子电池 包括第二电池，其具有用于形成管形支架的第一电极、在所述第一电极上的第二电极以 及在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层。杆形第二子支撑构件沿纵向方向穿 过所述第一电极的内部。所述第一子支撑构件的一端被固定地连接到所述第二子支撑构 件的一端，使得所述第一电池和所述第二电池沿纵向方向串联连接。附图说明图IA为根据本专利技术一实施例的SOFC组合式电池结构的示意性主视图。图IB为根据本专利技术一实施例的管型SOFC单元电池的剖视图。图IC为根据本专利技术另一实施例的平管型SOFC单元电池的剖视图。图2为根据本专利技术一实施例的组合式电池结构的放大的局部剖视图。图3A为图2中所示的子支撑构件的剖视图。图3B为图2中所示的连接器的剖视图。图3C为图2和3B中所示的连接器的主视图。图4为包括图2的组合式电池结构的SOFC组的剖视图。图5为包括根据本专利技术另一实施例的包含子支撑构件的组合式电池结构的SOFC 组的剖视图。图6为图5的组合式电池结构中所示的子支撑构件的剖视图。图7为根据本专利技术另一实施例的包含子支撑构件的组合式电池结构的局部剖视 图。图8为图7的组合式电池结构中所示的子支撑构件的剖视图。图9A至9C为例示出制造具有图7的组合式电池结构的SOFC组的过程的剖视示意图。图10为包括根据本专利技术又一实施例的包含子支撑构件的组合式电池结构的 SOFC组的剖视图。图11为图10的组合式电池结构中所示的子支撑构件的剖视图。图12为根据本专利技术再一实施例的包含子支撑构件的组合式电池结构的局部剖视 图。图13为图12的组合式电池结构中所示的子支撑构件的剖视图。图14A至14C为例示出制造具有图12的组合式电池结构的SOFC组的过程的剖 视示意图。图15为包括根据本专利技术又再一实施例的包含子支撑构件的组合式电池结构的 SOFC组的剖视图。图16为图15的组合式电池结构中所示的子支撑构件的剖视图。图17A为例示出根据本专利技术一实施例的两个子支撑构件与转接器的连接的剖视 示意图。图17B为例示出根据本专利技术另一实施例的两个子支撑构件与转接器的连接的剖 视示意图。图18为例示出根据本专利技术再一实施例的两个子支撑构件的连接的剖视图。 具体实施例方式下文中，将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。在以下描述中，已知功能和 结构的详细论述可被省略。在附图中，相似的元件由相似的附图标记表示，部件的尺寸 可为了清晰而被夸大。本文所用的术语“歧管”表示具有用于流体的平稳供应、分配或排放的流动路 径的结构。参照附图及其在本说明书中的相关描述，为了便于例示，形成歧管的壳体或 边界壁由附图标记表示并被称为歧管。图IA为根据本专利技术一实施例的SOFC组合式电池结构的示意性主视图。图IB 和图IC为SOFC单元电池的剖视图，该SOFC单元电池可用在图IA的组合式电池结构 中。参照图1A，组合式电池结构100包括沿组合式电池结构100的纵向方向彼此相连的 多个管型或平管型SOFC电池10。实心支撑构件30从组合式电池结构100的一端向组合 式电池结构100的另一端穿过组合的SOFC电池10。多个SOFC电池10被串联连接并 由支撑构件30机械和/或物理地稳定。本文所用的“串联连接”表示其中管型或平管 型SOFC电池(各自具有长度)沿纵向方向彼此相连的结构。连接器20可设置在相邻的SOFC电池之间。在一个实施例中，支撑构件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固体氧化物燃料电池的电池组，包括：至少两个单元电池，每个单元电池包括第一电极、第二电极和位于该第一电极和该第二电极之间的电解质层，并具有中空部分；以及延伸穿过每个单元电池中的所述中空部分并沿纵向方向串联连接所述单元电池的支撑构件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷口俊辅，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR