[发明专利]一种电解质支撑型单气室固体氧化物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种单气室固体氧化物燃料电池。

背景技术

现有单气室固体燃料物燃料电池中一种重要的结构就是电极分布在电解质同侧的单面上，这种结构电池的电解质的欧姆阻抗占了电池阻抗很大的比例，极大的影响电池的输出性能。为了减少欧姆损失，通常采用减小两电极之间的距离来减小电解质带来的欧姆损失。但是，对于这种结构的单面电池，电极间的距离很难达到微米量级，因为减小了电极的间距，一方面会增加短路的机会；另一方面也会减小电极对工作气体的选择催化性，降低了电池开路电压。

发明内容

本发明的目的是为解决现有单气室固体燃料物燃料电池的电解质欧姆阻抗大，导致电池的输出性能差的问题，提供一种电解质支撑型单气室固体氧化物燃料电池。

本发明技术方案一由第一电解质支撑体、阳极浆料和阴极浆料组成，所述第一电解质支撑体的表面设有至少一个阳极凹槽和至少一个阴极凹槽，所述阳极凹槽内涂覆有阳极浆料，所述阴极凹槽内涂覆有阴极浆料。

本发明技术方案二由第二电解质支撑体、阳极浆料和阴极浆料组成，所述第二电解质支撑体的表面设有至少一个凸台，所述凸台两侧分别涂覆有阳极浆料和阴极浆料。

本发明的有益效果是：一、由于本发明在阳极与阳极之间有电解质隔离，改变了传统单面电池电极间电流只能沿着电解质支撑体的表层流动的单一路径，使电流通过凹槽之间的槽壁流动，扩大了电流通过的路径面积，从而减小了电解质的欧姆阻抗，提高了电池的输出性能。二、本发明既可以明显的降低单面电池的电解质欧姆阻抗，又在阴阳极之间形成物理的屏障，既减小了电极之间发生短路的概率，也减小了电极间气流漂移对输出电压的不利影响，还扩大了电极浆料和电解质的接触面积，使电解质和电极之间实现更好的共烧结。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一的结构剖视图，图2是第一电解质支撑体1的立体图，图3是具体实施方式二中第一电解质支撑体1上的阳极凹槽1-1和阴极凹槽1-2的横截面为梯形的结构剖视图，图4是具体实施方式二中第一电解质支撑体1上的阳极凹槽1-1和阴极凹槽1-2的横截面为圆弧形的结构剖视图，图5是具体实施方式三中第一电解质支撑体1的横截面为圆形的结构剖视图，图6是本发明具体实施方式五的结构剖视图，图7是在同一个电解质支撑体上串联三个单电池形成电池组的结构示意图，图8是将三个本发明的燃料电池串联形成电池组的结构示意图，图9是现有单气室固体燃料物燃料电池和本发明电解质支撑型单气室固体氧化物燃料电池在不同温度下的阻抗图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由第一电解质支撑体1、阳极浆料2和阴极浆料3组成，所述第一电解质支撑体1的表面设有至少一个阳极凹槽1-1和至少一个阴极凹槽1-2，所述阳极凹槽1-1内涂覆有阳极浆料2，所述阴极凹槽1-2内涂覆有阴极浆料3。阳极凹槽1-1与阴极凹槽1-2使阳极浆料2和阴极浆料3沿凹槽壁流动，凹槽壁扩大了电流流动路径，减小了电解质的欧姆阻抗。本发明的实现过程如下：一、按第一电解质支撑体1外部形状设计模具，将电解质粉装入模具内，在10～2000Mpa的压强下将电解质粉压制成坯体；二、利用刻刀、钻头、铣刀、微型砂轮或砂纸等工具在坯体的表面加工出所需的阳极凹槽1-1和阴极凹槽1-2；三、将步骤二完成的第一电解质支撑体1在1300℃～1500℃条件下煅烧4h，即得到表面具有阳极凹槽1-1和阴极凹槽1-2的第一电解质支撑体1；四、将配制好的阳极浆料2均匀涂覆于阳极凹槽1-1内，在1150℃～1350℃条件下烧结2h，再将配制好的阴极浆料3均匀涂覆于阴极凹槽1-2内，在1000℃～1200℃条件下烧结2h，即得到电解质支撑型单气室固体氧化物燃料电池。

具体实施方式二：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的第一电解质支撑体1上的阳极凹槽1-1和阴极凹槽1-2的横截面为方形、梯形或圆弧形。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式的第一电解质支撑体1的纵截面为正方形、长方形或圆形，所述第一电解质支撑体1的纵截面为与阳极凹槽1-1或阴极凹槽1-2的横截面方向一致的截面。这样设计可以满足不同结构电池的需要。其它与具体实施方式一相同。