固體氧化物燃料電池堆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種固體氧化物燃料電池堆，尤其涉及通過電化學反應將原料的化學能直接轉換為電能的固體氧化物燃料電池堆。
【背景技術】
[0002]燃料電池是一種通過電化學反應將原料的化學能直接轉換為電能的裝置，其優點是能量效率明顯高于一般的熱機，幾乎無污染物的排放。
[0003]燃料電池中的固體氧化物燃料電池是在600至1000°C的高溫工作，因此無需通過改質器對氫氣、碳氫類燃料進行改質，可通過內部改質自由利用，固體氧化物燃料電池自身的燃料變化效率達到45至65%，當采用利用廢熱的熱電聯合系統(cogenerat1n system)的情況下系統效率可達到85%以上，因此被視為新一代環保發電方式。
[0004]固體氧化物燃料電池根據單電池的形態，可大致分為平板型固體氧化物燃料電池及圓筒形固體氧化物燃料電池。圓筒型具有長期穩定性，但是平板型固體氧化物燃料電池具有比圓筒型固體氧化物燃料電池更高的功率密度。現在在研宄一種匯集了圓筒型和平板型固體氧化物燃料電池的優點的平管型固體氧化物燃料電池。
[0005]當固體氧化物燃料電池的堆由連接構件、密封構件構成時，所構建系統的容量能夠達到數W至數MW級以上，因此現在有關固體氧化物燃料電池堆的研宄非常普遍。
[0006]尤其，平板型或平管型固體氧化物燃料電池堆具有很多優點，但有關密封的熱機械特性差、當長時間在高溫工作時熱穩定性低，現在在積極研宄如何克服這些缺點。
【發明內容】
[0007]技術問題
[0008]本發明提供一種能夠提高熱穩定性及電穩定性的高穩定性固體氧化物燃料電池堆。
[0009]技術方案
[0010]根據本發明實施例的固體氧化物燃料電池堆包括單電池、支撐所述單電池的邊緣部分的電池框架、配置在所述電池框架的下部且與所述單電池電接觸的連接構件、配置在所述電池框架與所述連接構件之間的密封構件以及使所述電池框架與所述連接構件之間的間隔保持均勻的襯墊構件。所述襯墊構件配置在所述電池框架與所述連接構件之間的區域中未被所述密封構件密封的區域，由云母(Mica)或絕緣陶瓷形成。
[0011]根據一個實施例，固體氧化物燃料電池堆還包括:結合構件，其貫通所述電池框架及所述連接構件，所述襯墊構件可以包括用于所述結合構件插入的結合孔。例如，所述電池框架及所述連接構件具有多個角，所述襯墊構件包括分別與所述角相鄰配置的多個角襯墊，所述結合構件可以包括分別貫通所述多個角襯墊的多個螺栓。
[0012]例如，所述角襯墊可分別包括形成于所述電池框架的表面及所述連接構件的表面中的一個表面的涂膜。
[0013]根據一個實施例，固體氧化物燃料電池堆還包括:結合構件，其貫通所述電池框架及所述連接構件，所述襯墊構件可以包括與所述結合構件相鄰配置的多個襯墊圖案。此時，所述電池框架及所述連接構件中至少一者的表面形成有用于所述襯墊圖案插入的插入槽。
[0014]根據本發明實施例的固體氧化物燃料電池堆包括:上部板；下部板，其與所述上部板相隔；單電池疊層結構體，其配置在所述上部板與所述下部板之間；以及結合構件，其用于結合所述上部板、所述下部板以及所述單電池疊層結構體。所述結合構件可以包括貫通所述上部板、所述單電池疊層結構體及所述下部板的螺栓、結合于所述螺栓的一個端部的螺母及配置在所述螺母與所述上部板之間或所述螺母與所述下部板之間且由熱膨脹系數大于所述螺栓的物質形成的墊圈。
[0015]根據一個實施例，所述螺栓可以包括:絕緣膜，其形成于位于所述單電池疊層結構體的內部的部分的表面，由絕緣陶瓷或玻璃(glass)材料形成。
[0016]根據一個實施例，所述結合構件還可以包括:管型絕緣構件，其配置在所述上部板、所述單電池疊層結構體及所述下部板構成的疊層堆的內部，具有用于所述螺栓貫通的貫通孔，由絕緣材料形成。
[0017]技術效果
[0018]根據本發明，在電池框架與連接構件之間配置密封構件及襯墊構件，從而能夠提高電池框架與連接構件之間的間隔均勻性。
[0019]并且，用由熱膨脹系數大于螺栓的物質形成的墊圈來結合固體氧化物燃料電池堆，從而能夠提高固體氧化物燃料電池堆的密封能力及長期穩定性。
[0020]并且，利用表面形成有絕緣膜的螺栓或被管型絕緣構件包圍的螺栓來結合固體氧化物燃料電池堆，從而能夠提高固體氧化物燃料電池堆的電穩定性。
【附圖說明】
[0021]圖1為說明根據本發明實施例的固體氧化物燃料電池堆的立體圖；
[0022]圖2為按圖1所示切割線A-A’切割的剖面圖；
[0023]圖3為圖2所示單電池的分解立體圖；
[0024]圖4為說明圖2所示電池框架的平面圖；
[0025]圖5為說明襯墊構件的一個實施例的部分平面圖；
[0026]圖6a為說明襯墊構件的另一實施例的部分平面圖；
[0027]圖6b為按圖6a所不切割線B_B’切割的部分剖面圖；
[0028]圖7a為說明結合構件的一個實施例的立體圖；
[0029]圖7b為說明結合構件的另一實施例的立體圖。
【具體實施方式】
[0030]以下參照附圖詳細說明根據本發明的實施例。本發明可做多種變更，可具有多種形態，以下在附圖中顯示特定實施例并在說明書中進行詳細說明。但是，這并非將本發明限定于特定的公開形態，本領域的普通技術人員應當理解還可以包括不脫離本發明技術主題及技術方案范圍的所有變更、等同物及替代物。另外，在說明附圖時對類似的構成要素采用了類似的附圖標記。為了本發明的明確性，比實際放大或縮小顯示附圖中構成要素的尺寸。
[0031]本申請中所使用的用語只是為了說明特定的實施例，而并非限定本發明。若無另行定義，則單數的表現形式應理解為還包括復數的表現形式。本申請中“包括”或“具有”等用語用于說明存在所記載的特征、數、步驟、工作、構成要素、構件或其組合，而并非預先排除一個或一個以上的其他特征、數、步驟、工作、構成要素、構件或其組合的存在或附加可能性。
[0032]另外，除非另有定義，包括技術用語或科學用語在內的所有用語均表示與本領域普通技術人員的通常理解相同的意思。通常使用的事先定義過的用語，應解釋為與相關技術的文章脈絡相一致的意思，除非本申請中明確定義，不得解釋為怪異或過于形式性的意思。
[0033]圖1為說明根據本發明實施例的固體氧化物燃料電池堆的立體圖，圖2為按圖1所示切割線A-A’切割的剖面圖，圖3為圖2所示單電池的分解立體圖，圖4為說明圖2所示電池框架的平面圖。
[0034]參照圖1至圖4，根據本發明實施例的固體氧化物燃料電池堆1000包括單電池疊層結構體1100、上部板1200、下部板1300及結合構件1400。
[0035]單電池疊層結構體1100可包括多個單電池1110、支撐單電池1110的邊緣的多個電池框架1120、電連接單電池1110的多個連接構件1130、防止供應給單電池1110的燃料與空氣混合或漏到外部的密封構件1140及用于提高電池框架1120與連接構件1130之間的間隔均勻性的襯墊構件1150。上述單電池疊層結構體1100可以是支撐多個單電池1110的電池框架1120與連接構件1130交替層疊，密封構件1140及襯墊構件1150配置在電池框架1120與連接構件1130之間的結構。
[0036]各單電池1110可以是圖3所示的