[发明专利]燃料电池模块

说明书

技术领域

下面的描述涉及一种燃料电池模块，具体地，涉及具有能够增大其电流收集效率的结构的燃料电池模块。

背景技术

由于燃料电池具有各种输出范围和用途，所以可以选择适于特定目的的燃料电池。在燃料电池当中，用于分布式发电、商业和家庭的固体氧化物燃料电池吸引了许多注意，因为这些燃料电池具有以下优点：电解质的位置控制相对容易；由于电解质的位置固定，所以电解质几乎不被耗尽；以及由于高的耐腐蚀性，所以材料寿命长。此外，固体氧化物燃料电池是在约600-1000℃的较高温度操作的电池，具有如下几个优点：与相关技术的各种燃料电池相比，它们具有最高的效率且导致很少的空气污染，不需要燃料重整器(fuel reformer)，并允许复合发电(composite power generation)。

然而，这样的固体氧化物燃料电池不能仅通过单独的燃料电池单元实现足够的电压，因此，如果需要的话，多个燃料电池单元被堆叠以彼此连接，这些燃料电池单元可以大体归类为管(tube)型或平板型。可以预见，虽然与平板型相比，管型在堆叠(stack)本身具有减小的功率密度，但是整个系统的功率密度大约相同。此外，管型使得可以容易地密封堆叠的燃料电池单元，具有高的对热应力的耐受性，还具有高的堆叠机械强度，从而已经积极进行对管型的研究以作为用于制造具有大面积的产品的高级技术。

此外，管型固体氧化物燃料电池可以分类为使用阴极作为支撑物的阴极支撑燃料电池或使用阳极作为支撑物的阳极支撑燃料电池。阳极支撑燃料电池是高级类型，从而固体氧化物燃料电池现在正在被开发用于阳极支撑类型。

绕阴极缠绕由银(Ag)制成的导线(wire)以收集电流的方法已经在相关技术中被用于电流收集器(current collector)。

发明内容

本发明的实施例的一个方面涉及能够减小燃料电池模块的电流收集器与其上设置电流收集器的燃料电池单元之间的接触电阻的结构。

本发明的实施例的另一方面涉及一种增大电流收集器的表面积且减小接触电阻的特定结构。

本发明的实施例的另一方面在于通过利用具有改善的结构的电流收集器来改善电流收集效率，该改善的结构能减小电流收集器与其上设置电流收集器的燃料电池单元的接触电阻。

根据本发明的实施例，提供了一种燃料电池模块，该燃料电池模块包括：燃料电池单元；第一电流收集器，沿燃料电池单元的外侧延伸；以及第二电流收集器，绕第一电流收集器且绕燃料电池单元的外侧缠绕。这里，燃料电池单元的外侧是弯曲外侧，第一电流收集器具有面对燃料电池单元的弯曲外侧的弯曲内侧，第一电流收集器的弯曲内侧成形为与燃料电池单元的弯曲外侧匹配。

在一个实施例中，第一电流收集器的弯曲内侧的曲率半径在燃料电池单元的弯曲外侧的曲率半径的90％至110％之间。这里，第一电流收集器的弯曲内侧的曲率半径可以不大于燃料电池单元的弯曲外侧的曲率半径。

在一个实施例中，第一电流收集器的弯曲内侧被挤压到燃料电池单元的外圆周中。第一电流收集器的弯曲内侧可以被挤压到燃料电池单元的外圆周中10μm至100μm之间的深度。在燃料电池单元的弯曲外侧处，燃料电池单元可以包括比第一电流收集器的材料更软的材料。第二电流收集器可以配置为将第一电流收集器的弯曲内侧挤压到燃料电池单元的外圆周中。

在一个实施例中，第二电流收集器具有平坦侧面(flat side)，该平坦侧面配置来在第二电流收集器缠绕第一电流收集器时接触第一电流收集器的外侧。这里，除了在平坦侧面处之外，第二电流收集器可以具有基本圆形、矩形或多边形的横截面。

在一个实施例中，第一电流收集器包括沿与燃料电池单元的中心轴平行的方向纵向延伸的多个导电条或导线。

在一个实施例中，第一电流收集器的横截面积不小于第二电流收集器的横截面积。第一电流收集器可以包括多个第一电流收集器，多个第一电流收集器中的每个的横截面积可以不大于第二电流收集器的总缠绕数与多个第一电流收集器的总数的比乘以第二电流收集器的横截面积。多个第一电流收集器中的每个的横截面积可以等于第二电流收集器的总缠绕数与多个第一电流收集器的总数的比乘以第二电流收集器的横截面积。

在一个实施例中，燃料电池模块具有中空圆筒形。

在一个实施例中，第一电流收集器部分地围绕燃料电池单元。第二电流收集器可以接触燃料电池单元。