[发明专利]固体氧化燃料电池的检漏方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池性能检测方法和设备，特别是一种用于固体氧化物燃料电池的检漏方法及其装置。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)经历了第1代碱性燃料电池(AFC)，第2代磷酸燃料电池(PAFC)，第3代熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)后，在20世纪80年代迅速发展起了新型固体氧化物燃料电池(SOFC)。该电池具有诸多的优点，比如：避免了使用液态电解质所带来的腐蚀和电解质流失等问题；电极反应过程相当迅速；无需采用贵金属电极因而降低了成本；能量的综合利用效率可从单纯60％电效率提高到80％以上；燃料范围广泛，不仅可以用H₂，CO等作燃料，而且可以直接用天然气、煤气化气和其它碳氢化合物如甲醇等作燃料；可以承受较高浓度的硫化物和CO的毒害，因此对电极的要求大大降低；使用具有电催化作用的阳极可以在发电同时生产化学品，如制成燃料电池反应器等。目前世界各国都在积极投入SOFC技术的研发。

固体氧化物燃料电池是通过氢氧反应将化石燃料中的化学能直接转换为电能的电化学装置，主要由阴极、阳极和电解质组成，其中，电解质位于阳极和阴极之间。燃料电池在运行过程中，在阳极和阴极分别送入还原、氧化气体后，氧气在多孔的阴极上发生还原反应，生成氧负离子。氧负离子在电解质中通过氧离子空位和氧离子之间的换位跃迁达到阳极，然后与燃料反应，生成H₂O和CO₂，因而形成了带电离子的定向流动。通过负载输出电能，化学能就转变成电能。如附图1所示，板式固体氧化物燃料电池由阴极1，电解质3和阳极2构成，其中阴极端通入空气4，或者纯氧，阳极端通入燃料气2，一般燃料气主要由CO和H2构成，也有可能是CH₄，H₂，CO，其中任何一种单一气体或者其中两种或两种以上的混合气体。一般阳极发生如下电化学反应CO+O^2-→CO₂+2e^-，H₂+O^2-→H₂O+2e^-，当有CH₄存在也有可能发生如下反应：CH4+4O^2-→2H₂O+CO₂+8e^-。上述电化学反应主要产生游离电子。一般阴极发生如下电化学反应：O₂+4e^-→2O^2-，该过程主要是O₂获得电子生成O^2-。生成的O^2-穿过电解质3到达阳极。这样就形成了完整的电流回路，游离电子在经过外部电路6后，即将化学能转化为电能被用电设备所利用。另外电化学反应过程中还伴随有大量热的产生。整个过程中电解质3起到了非常重要的作用：(1)电解质3必须是很好的阳离子导体；(2)电解质3必须足够致密防止阳极的还原性气体和阴极的氧化性直接接触发生反应。因为直接接触发生的反应是将化学能转化成了热能，这是发电过程所不希望看到的。另外，严重的泄漏将会造成氧化性气体与还原性气体剧烈反应甚至爆炸，发生事故。对于电解质层3，为了获得很好的O^2-导通效果一般将该层做得很薄，以减小O^2-的导通阻力，实际过程中该层厚度为6～10um。在生产过程中，对于这样厚度的电解质层难以进行很好的控制，容易产生缺陷，导致局部没有电解质层，形成废品。因此，在固体氧化燃料电池之前需要对其电解质层的气密性进行检测，以确保其使用质量，而目前市场上并没有针对固体氧化物燃料电池的气密性检测设备。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种检测方便、实用的固体氧化燃料电池的检漏方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种检测方便、实用、结构合理的固体氧化燃料电池的检漏装置。

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种固体氧化燃料电池的检漏方法，其特征在于步骤为：

(1)、将致密钢板安装在设备的固定工作台检测底座上，确保致密钢板的一侧与大气接触，另一侧与固定工作台检测底座形成密封腔体；然后打开真空泵对所形成的密封腔体抽真空，一段时间后，关闭真空泵，记录密封腔体的压力变化情况，经过一段时间后，计算整个过程中密封腔体压力变化的特征参数；