一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于固體氧化物電解池技術領域，特別涉及一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法。
【背景技術】
[0002]高溫固體氧化物電解池是一種高效、低污染的能量轉換裝置，利用其電解水蒸汽制氫是目前能源領域的熱點課題，具有廣闊的發展前景。高溫固體氧化物電解池堆技術的發展是其實用化的關鍵。高溫固體氧化物電解池的操作條件為高溫環境，高溫下長期運行穩定性問題是該技術發展的關鍵問題。
[0003]平板式高溫固體氧化物電解池堆一般由若干個電解池單元串聯疊加而成，各單元之間采用玻璃或玻璃-陶瓷復合材料封接，封接材料在高溫下一般為軟化狀態，需要施加一定的機械壓力使電堆保持穩定。授權公告號:CN102134726B的專利公開了一種新型密封結構的平板式高溫固體氧化物電解池堆。專利對電堆的組成和結構進行了詳細的描述，但涉及電堆定位方面并未涉及。而多片電堆的定位和固定對于平板式多片電堆的穩定運行至關重要。隨著電解池堆片數的增加，電堆各層承受的壓力增加，而各層之間密封介質為高溫下軟化的玻璃或玻璃陶瓷，因此每個單元之間容易發生位置的錯位和偏移，從而導致電堆性能下降甚至密封失效，因此必須設計電堆各單元之間的定位裝置。
[0004]目前一般的平板式高溫固體氧化物電解池堆，會在電堆雙極板邊緣增加一個定位孔，采用金屬或陶瓷柱從上至下貫穿，從而保證電堆各單元之間位置的固定。但是該設計也存在顯著的缺陷:當電堆升溫密封時，由于作為密封層的玻璃或玻璃-陶瓷材料復合材料變軟，電堆層間會發生壓縮，而且各層間上下和左右偏移的程度不同；由于金屬材料和陶瓷材料的熱膨脹系數存在差異，在進行熱循環操作時，會產生較大的機械應力，如果不能夠很好的釋放這部分應力，會導致電堆及電池片產生裂痕。一般的貫通式定位設計，位置固定之后，無法對電堆內部應力起到釋放作用。良好的電堆定位設計應該可以有效減少電堆在高溫下運行時，以及電堆溫度升降時熱應力對電堆及電解池片穩定性的影響。基于上述設計思路，需要設計一種新型平板式高溫固體氧化物電解池堆定位裝置，提升電堆運行和熱循環的穩定性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為解決【背景技術】中所述的問題，提出一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法，其技術方案為:
[0006]第一步，在平板式高溫固體氧化物電解池堆的電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4上設置圓形定位槽6和圓形定位孔7，其中電堆雙極板II 4是在平板式高溫固體氧化物電解池堆中與電堆雙極板I 3相鄰的電堆雙極板，制作陶瓷定位栓8 ；
[0007]將電堆雙極板I 3制成正方形極板，在電堆雙極板I 3上表面的電堆的密封區域5之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽6對稱設置在正方形極板的一條對角線上，2個圓形定位孔7對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點的距離和圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點的距離相等，圓形定位槽6和圓形定位孔7內徑相同，圓形定位孔7為通孔，圓形定位槽6為深度為正方形極板厚度的50%?80% ；
[0008]將電堆雙極板II 4制成和電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆雙極板II 4上表面的電堆的密封區域5之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽6對稱設置在正方形極板的一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板I 3上設置2個圓形定位孔7的對角線上下對應，2個圓形定位孔7對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板I 3上設置2個圓形定位槽6的對角線上下對應，圓形定位孔7為通孔，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點的距離、圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點的距離、圓形定位槽6內徑、圓形定位孔7內徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板I 3中所對應的參數相同；
[0009]在組裝成的平板式高溫固體氧化物電解池堆中，相鄰的電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4中，在正方形極板同一個角上的圓形定位槽6和圓形定位孔7為上下交錯的關系；
[0010]將電堆底板I制成與電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆底板I上表面的電堆的密封區域5之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位槽6對稱設置在正方形極板的一條對角線上，另2個圓形定位槽6對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點的距離、圓形定位槽6的內徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板I 3中所對應的參數相同；
[0011]將電堆頂板2制成與電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆頂板2下表面的電堆的密封區域5之外，以正方形極板的中心點為對稱原點，2個圓形定位孔7對稱設置在正方形極板的一條對角線上，另2個圓形定位孔7對稱設置在正方形極板的另一條對角線上，圓形定位孔7為通孔，并且圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點的距離以及圓形定位孔7內徑都分別與電堆雙極板I 3中所對應的參數相同；
[0012]制作陶瓷定位栓8，陶瓷定位栓8為圓柱體，陶瓷定位栓8的外徑比圓形定位槽6的內徑小0.5?1_，陶瓷定位栓8的高度大于圓形定位槽6的深度，并且小于或等于圓形定位槽6的深度與圓形定位孔7的長度之和；
[0013]所述電堆的密封區域5為電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4上設置氫氣流道、氧氣流道、氣體進出孔道、氣孔和密封裝置以及放置固體氧化物電解池片和其它元件的區域；
[0014]所述其它元件包括密封元件、陰極集流網和陽極集流網；
[0015]所述電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4的材料都為不銹鋼；
[0016]第二步，組裝具有定位裝置的平板式高溫固體氧化物電解池堆；
[0017]步驟1，按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，電堆底板I上的電堆的密封區域5向上，在電堆底板I的一條對角線上的2個圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8，該兩個圓形定位槽6是電堆底板I上的第一塊電堆雙極板I 3的兩個圓形定位孔7所對應的圓形定位槽6 ；
[0018]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在電堆底板I的電堆的密封區域5內置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0019]步驟2，將第一塊電堆雙極板I 3置放在電堆底板I上，并且圓形定位槽6向上，電堆底板I上的兩個陶瓷定位栓8分上的2個圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0020]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第一塊電堆雙極板I 3的電堆的密封區域5內置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0021]步驟3，將第一塊電堆雙極板II 4置放在第一塊電堆雙極板I 3上，并且圓形定位槽6向上，第一塊電堆雙極板I 3上的兩個陶瓷定位栓8分別插入第一塊電堆雙極板II 4的兩個圓形定位孔7中，在第一塊電堆雙極板II 4上的2個圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0022]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第一塊電堆雙極板II 4的電堆的密封區域5內置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0023]步驟4，將第二塊電堆雙極板I 3置放在第一塊電堆雙極板II 4上，并且圓形定位槽6向上，第一塊電堆雙極板II 4上的兩個陶瓷定位栓8分別插入第二塊電堆雙極板I 3的兩個圓形定位孔7中，在第二塊電堆雙極板I 3上的2個圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0024]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設計要求，在第二塊電堆雙極板I 3的電堆的密封區域5內置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0025]步驟5，將第二塊電堆雙極板II 4置放在