[发明专利]用于燃料电池或燃料电池组的互连的制造和校准过程

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃料电池、特别是高温燃料电池的互连的制造且特别是其校准。

背景技术

在下文中，将相对于固体氧化物燃料电池来解释本发明。然而，根据本发明的互连还被用于其他类型的燃料电池，诸如聚合物电解质燃料电池（PEM）或直接甲醇燃料电池（DMFC）。

固体氧化物燃料电池（SOFC）包括实现氧离子的传导的固体电解质、其中氧被还原（reduce）成氧离子的阴极和其中氢被氧化的阳极。SOFC中的总反应是氢和氧进行电化学反应而产生电、热量和水。为了产生要求的氢，阳极通常拥有用于碳氢化合物、特别是天然气的蒸汽重整（steam reforming）的催化活性，由此，生成氢、二氧化碳和一氧化碳。可以用以下方程来描述甲烷（天然气的主要组分）的蒸汽重整：

在操作期间，诸如空气的氧化剂被供应给阴极区中的固体氧化物燃料电池。在燃料电池的阳极区中供应诸如氢的燃料。替代地，在阳极区中供应诸如甲烷的碳氢燃料，其中，其被以上反应转换成氢和碳氧化物（carbon oxide）。氢通过多孔阳极并在阳极/电解质接口处与在阴极侧产生的已通过电解质扩散的氧离子反应。在具有来自电池的外部电路的电子输入的阴极侧中产生氧离子。

为了增加电压，将若干电池单元组装以形成电池组并通过互连将其链接在一起。互连充当气体屏障以使相邻电池单元的阳极（燃料）和阴极（空气/氧）侧分离，并且同时，它们实现相邻电池之间、即具有剩余电子的一个电池的阳极与需要用于还原过程的电子的相邻电池的阴极之间的电流传导。此外，互连通常配备有用于反应性气体：在互连的一侧的燃料气体和在相对侧的氧化剂气体的通过的多个流径（flow path）。

US 20040219423描述了由例如具有0.1～2mm的厚度的不锈钢金属片制成的内部多支互连（manifolding interconnect）。可以对该片材进行冲压以提供在互连的两侧限定流径的凸起脊（raised ridge）和/或波纹。

EP 1300901描述了其中使用塑性变形来获得良好电接触的互连。

EP 1444749描述了如何优选具有一旦组装完成则达到包括在其初始厚度的30%和40%之间的塑性类型变形的集电器（current collector）/配电器。这样，安全地建立了接近于最佳操作条件的均匀接触压力。

US 6605381描述了如何可以在集电器板的外层与突起肋之间添加另一层。用于此类层的目的由保持对沟道结构的电接触电阻尽可能低组成。为此，该层可以是可通过塑性或弹性变形的，从而允许补偿集电器板的尺寸公差或者按照燃料电池组的布置的情况下为双极板的尺寸公差，并且来自气体扩散结构的集电可以均匀地发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造和校准用于燃料电池组的互连的过程，其遍及电极与其它们的相邻互连之间的活性区域提供优质的电和机械接触。

本发明的目的是提供一种用于互连的制造和校准的过程，其允许有关于用于燃料电池和燃料电池组中的部件的尺寸和形状的增加的生产公差。

本发明的目的是提供一种用于互连的制造和校准的过程，其提供关于互连的尺寸和形状的低公差。

本发明的目的是提供一种用于互连的制造和校准的过程，其降低用于互连、燃料电池和燃料电池组的生产成本。

本发明的目的是提供一种用于互连的制造和校准的过程，其增加燃料电池和燃料电池组的性能和寿命。

本发明的目的是提供一种用于互连的制造和校准的过程，其降低燃料电池和燃料电池组的故障风险。

由如下所述的发明来实现这些及其他目的。

因此，提供了一种用于互连的制造和校准的过程，特别是用于固体氧化物燃料电池，而且潜在地用于诸如PEM或DMFC的其他燃料电池。