專利名稱：用于高溫燃料電池系統組件的隔熱裝置和壓緊裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置，包括隔熱的容器以及至少一個在該容器中設置的高溫 燃料電池系統組件，該組件輕少一個由第一材料構成的隔熱層包圍，其中，壓 緊裝置作用在隔熱層上。
背景技術：
例如結合SOFC-燃料電池系統公開了在定義的壓緊下生產燃料電池 堆。在生產、儲存和安裝燃料電池堆期間使用到規定的系統中的壓緊可以 特別是暫時的壓緊，在設置最終的壓緊之后可以將暫時的壓緊撤去。最終 的壓緊可以例如如同在專利文獻DE 103 08 382 B3中的說明來實現。根據 該專利文獻的教導，在包圍高溫燃料電池堆的隔熱層外面以夾緊框架和拉 伸桿柱的形式設置最終的壓緊。這種壓緊的缺點是相對較高的空間需求、 高的重量和相對較高的費用。還會出現這樣的問題，高熱敏的隔熱在壓力 和高溫下收縮，由此會損害隔熱性能。因為隔熱材料的收縮會導致裂縫的 出現。如果燃料電池系統的多個組件共同放置在所謂的隔熱箱中，這個問 題也會很嚴重。發明內容本發明的目的在于，特別是顧及到高繊料電池堆的壓緊和隔熱，改m類裝置，使其避免或者至少^b前述的缺點。該目的艦獨立權利要求i的特征解決。 本發明的有禾,設計和改進從從屬權利要求中產生。 根據本發明的外殼在此類現有技術的勘出上如此鵬，壓緊體包括一個或 多個支撐在容器外殼上并且作用在隔熱層上的由第二種材料組成的板狀的元件，該元件在接觸壓力下可以彈性形變，在該接觸壓力下第一種材料不^ 。 M;與 形成隔熱層的第一種材料相比的第二種材料的齊性特性可以抵制裂縫的出現，該裂縫^Mil隔熱材料的收縮弓胞的，這種收縮會在壓力和高溫下出現。因此可以對高Sli料電池系統組件長期地無限制itt行隔熱。還可以通過第二種材料的預定義的壓緊將定義的壓緊力作用在高，料電池系統組件上。本發明特別可以在容器中設置至少一個如下的高^M料電池系統組件高溫 燃料電池堆、重組器、燃燒器、控制器。同時，至少將高Slt料電池堆放置在容器中是特別有利的，因為該高Si料電池堆不僅必須被隔熱也必須在工作期間被壓緊。然而附加的或者可替換的是，同樣也可以完全地或者部分地在隔熱內部設 置用于產生燃燒氣體所使用的重組器，其中，在這種情況下該壓緊力可以用作固定位置。這也同樣適用于燃燒器、例如補;K。關于控制器的放置，可以有利地 將該控制器設置在隔熱層的外面，從而不會超過電子組件的允許工作溫度。在這 種情況下既可以在隔熱層和第二種材料之間設置控制器，又可以在第二種材料和 容器外殼之間設置控制器。必要時可以在第一種材料和/或第二種材料中設置空 隙，在該空隙中可以至少部分地容納控制器。特別是鑒于高溫燃料電池堆的放置，隔熱層包括在高M料電池系統組件的 優選的膨脹方向運動的隔熱層蓋被認為是特別有禾啲。在高^it料電池堆的情況 下， 的膨脹方向也就是堆方向。在這種情況下隔熱層以有禾啲方式杯狀地設 計成隔熱層蓋在杯形件內部與杯形件的內圓周連接，使得隔熱層可以在高 料 電池堆的高度變化下在隔熱層的杯狀的段的內部上下運動。根據本發明的體的同樣 的改進在于，其具有至少一個穿孔，fflil該穿 孔引導高纖料電池系統組件的一個或多個供應管道。對于高M料電池堆，供:例如包括燃料和空氣供給以^至少二個可燃氣體輸出。1在燃燒器的情況下除了需要輸入燃料之外，還需要將廢氣從^a中輸出。在前述的關系中，在隔熱層的與隔熱層蓋相對的一側上設置至少一個穿孔被 認為是特別有利的。例如在高^it料電池堆的情況下可以將供應管道設置在高溫 燃料電池堆的底板上，從而使優選的膨脹方向垂直于底板延伸。在本發明中，第一種材料為微孔隔熱材料被認為是特別有禾啲。可替代的是，可設想使用以Al2ft為基材的高溫隔熱板。此外，第一種材料至少在低于lN/mm2的接觸壓力下不會娜被認為是特別有利的。由此，通過第二種材料產生的所需的壓緊力可以M第一種材料完全地傳遞到高^JM料電池系統組件上。在本發明的im實施例中，第二種材料包括橡膠、特別是多孑L橡膠材料，或者聚氨酯類、特比是聚氨酯泡沫。就此而言，第二種材料具有在110g/drf和150g/dtf之間的密度被認為^f寺別有利的。例如用具有大約130g/dm3的密度的多孑L繊材料達至U好的結果。本發明實現例如將依據專利文獻DE 103 08 382 B3的燃料電池堆用微孔隔 熱材料進行隔熱。在燃料電池堆上面的隔熱優選可移動地設計，從而可以容納燃 料電池堆的可能出現的縱向膨脹。此外，隔熱從外部用多孔橡膠(密度例如為 130g/dm3)或聚氨酯泡沫覆蓋。多孑L橡膠或聚氨酯泡沫借助于容器外殼特別是在 側面或上面和下面焊接的加板被定義地壓緊。
下面參照附圖舉例說明本發明的tt實施例。其中圖1是根據本發明的裝置的實施例的示意性立體視圖，其中，為觀察，的 結構將正面部分地切除；圖2是按照圖1的體的示意性立體視圖，其中，特別對該體的底面進行 觀察。
具體實施方式
在圖1中所示的裝置10包括隔熱的容器，在該容器中設置有至少一個高溫 燃料電池系統組件。該容器包括容器外殼，該容器外殼由六個互相焊接的板12-22 形成。前板16被部分地切除示出，從而對裝置10的內部結構進行觀察。在容器 外殼12-22的內部設置有高^M料電池堆40，其堆方向同時也表示優選的膨脹 方向50。高皿料電池堆40連接在供應管道48上，該供應管道特別包括陽極氣 { 1入和輸出以及陰極氣#^入和輸出。供應管道48 M底板22上的穿 L 52-58 向外引導。裝置10也可以容納重組器42和/gS^燒器44和/或控制器46，如其通 iW應的虛線框示出。高^M料電池堆40被由微孔隔熱材料形成的隔熱層24 - 30 包圍。隔熱層24-30包括隔熱層蓋30，該隔熱層蓋在高^jt料電池堆40的 的膨脹方向50上在通常為杯狀的隔熱材料內部上下運動。同時很明顯，隔熱材 料將高溫燃料電池堆40完全地包圍并且該隔熱材料的正面僅由于圖示的原因被切除，以便觀察裝置10的結構。形成隔熱層24-30的微孔隔熱材料設計成，使 其至少在接觸壓力小于1N/nW下不會郷。由此，高^M料電池堆借助于作用 在隔熱層24-30上的由第二種材料構成的板狀的元件32-38被壓緊，該第二種 材料可以在接觸壓力下彈性形變，在該接觸壓力下形成隔熱層24 - 30的微孔隔 熱材料不會變形。在所示的情況下，第二種材料是具有130g/dm3的密度的多孔橡 膠。支撐在容器外殼12-22上的多孑L橡膠不僅在膨脹方向50上施加用于壓緊高 ，料電池堆40所需的力，而且也作用在隔熱層24-30上從而可^tW免Mil 形成隔熱層24-30的材料的收縮導致的裂紋。很明顯，在隔熱層的底部區域26 和在底板34中必須設置有與穿孔52-58對準的穿 L。然而在理想情形下，隔熱 材料以及tt^S有對應的多孑L橡膠板34緊密地貼靠在供應管道48上，從而避免 在這個區域中的隔熱間隙。在上述的說明書、圖例以及在權利要求中公開的特征可以獨立地或者 任意組合，為實現本發明是不可缺少的。附圖標己12外殼板14外殼板16夕卜殼板18外殼板20外殼板22外殼板24隔熱層壁26隔熱層壁28隔熱層壁30隔熱層蓋32板狀元件34板狀元件36板板件38板狀元件40高MM料電池堆42重組器44燃燒器46控制器48供應管道50膨脹方向52穿孔54穿孔56穿孔58穿孔
權利要求
1.一種裝置(10)，包括隔熱的容器(12-38)以及至少一個設置在所述容器(12-38)中的高溫燃料電池系統組件(40)，所述高溫燃料電池系統組件被至少一個由第一種材料構成的隔熱層(24-30)包圍，其中，壓緊裝置作用在所述隔熱層上，其特征在于，所述壓緊裝置包括一個或多個支撐在容器外殼(12-22)上并且作用在所述隔熱層(24-30)上的由第二種材料構成的板狀的元件(32-38)，所述第二種材料在接觸壓力下能夠彈性形變，在所述接觸壓力下所述第一種材料不能發生形變。
2. 按照權利要求l所述的裝置(10)，其特征在于，在所述容器(12 — 38) 中設置有至少一個如下的高，料電池系統組件高^Jt料電池堆(40)、重組 器(42)、燃燒器(44)、控制器(46)。
3. 按照權利要求1或2所述的裝置(10)，其特征在于，所述隔熱層(24 — 30) 包括隔熱層蓋(30)，所述隔熱層蓋在所述高S1料電池系統組件(40)的 的膨脹方向(50)上運動。
4. 按照前述權利要求中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，所皿置具 有至少一個穿孔(52 —58)， ffiii戶脫穿孔弓l導戶腿高^M料電池系統組件(40) 的一個或多個供應管道(48)。
5. 按照權利要求3或4戶脫的驢(10)，其特征在于，在戶腿隔熱層(24-30)的與所述隔熱層蓋(30)相對的一側上設置至少一個穿孔(48)。
6. 按照前述權利要求中任一項戶;f^的裝置(io)，其特征在于，所^m—種材料為微孔隔熱材料。
7. 按照前述權利要求中任一項戶皿的裝置(10)，其特征在于，所述第一種 材料在小于lN/mm2的接觸壓力下不變形。
8.按照前述權利要求中任一項戶;M的裝置(10)，其特征在于，戶，第二種材料包括橡膠、特別是多孑Utl^材料，或者聚氨酯、特別是聚氨酯泡沫。
9.按照前述權利要求中任一項戶腐的體(10)，其特征在于，戶腿第二種 材料具有在U0g/dm3和150g/dm3之間的密度。
全文摘要
本發明涉及一種裝置(10)，該裝置包括隔熱的容器(12-38)以及至少一個設置在容器(12-38)中的高溫燃料電池系統組件(40)，該高溫燃料電池系統組件被至少一個由第一種材料構成的隔熱層(24-30)包圍，其中，壓緊裝置作用在該隔熱層上。根據本發明，該壓緊裝置包括一個或多個支撐在容器外殼(12-22)上并且作用在隔熱層(24-30)上的由第二種材料構成的板狀的元件(32-38)，第二種材料在接觸壓力下能夠彈性形變，在接觸壓力下第一種材料不能發生形變。
文檔編號H01M8/24GK101601159SQ200780047677
公開日2009年12月9日 申請日期2007年11月7日 優先權日2006年12月21日
發明者延斯·哈佛麥斯特, 馬蒂亞斯·波爾策 申請人:艾奈德有限公司