[发明专利]具有纵向通道和横向通道的固态氧化物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有纵向通道和横向通道的固态氧化物燃料电池，更具体地，涉及这样一种固态氧化物燃料电池，在构成该固态氧化物燃料电池的隔板内所述固态氧化物燃料电池具有纵向通道和横向通道。

背景技术

本申请要求于2012年12月18日提交至韩国知识产权局的专利申请No.10-2012-0148194的优先权，该专利公开的全部内容以引用方式并入本文中。

燃料电池是利用了具有氧化剂的燃料的电化学反应的能量转换器件，其将燃料的化学能转化为电能，而不将化学能转化为热机械能。因此，燃料电池的发电效率高于传统发电系统，并且燃料电池是环保的，并作为一种未来能源得到积极的研究。

燃料电池可以根据其中使用的电解质和燃料分类为：磷酸燃料电池(PAFC)、聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)以及固态氧化物燃料电池(SOFC)。燃料电池具有不同的工作温度，用于燃料电池的材料取决于工作温度。PEMFC具有约80℃的工作温度。PAFC具有约200℃的工作温度。MCFC具有约650℃的工作温度。SOFC具有约800℃的工作温度。

在这些燃料电池中，仅由诸如陶瓷或金属之类的固态材料形成的SOFC具有最高的能量效率，提供了较宽的固态材料的选择范围，并且适应于回收废热。

例如，日本专利公布No.2011-210568公开了一种固态氧化物燃料电池的燃料电极收集器单元。

图1是示出现有技术中构成固态氧化物燃料电池的主要部件的分解透视图。参照图1，现有技术中的固态氧化物燃料电池包括：通过顺序堆叠阴极、电解质和阳极而形成的电池单元；置于阴极之上的隔板；以及置于阳极之上的隔板。

在隔板的两个表面中形成通道。尽管没有在图1中示出，阴极收集器放置在阴极与置于阴极之上的隔板之间，阳极收集器放置在阳极与置于阳极之上的隔板之间。

空气流过阴极与隔板之间的通道，燃料气体流过阳极与隔板之间的通道。反应气体(空气和燃料气体)的流动诱发电解质层中氧离子或氢离子传导，并且电化学反应在电极(阴极和阳极)上产生，从而生成电动势。

空气或燃料气体被引入至所述通道的一侧，并从通道的另一侧排出。换言之，燃料电池具有通过其引入反应气体的流入口、以及通过其排出反应气体的流出口。

理想的是，在反应气体穿过燃料电池的区域上均匀发生电化学反应。但是实际上，反应气体汇集至流入口，而流出口附近的反应气体浓度较低。因此，电力在收集器的整个区域上并不是均匀地产生，大量电力产生于靠近流入口的收集器部分，少量电力产生于靠近流出口的收集器部分。

这降低了燃料电池的电流收集效率。另外，由于反应更加集中地发生在流入口处，因此流入口比流出口更加显著地劣化。

因此，虽然流出口较轻地劣化，但是流入口的显著劣化会大大降低燃料电池的使用寿命。

发明内容

技术问题

相应地，本发明的目的在于提供一种固态氧化物燃料电池，其配置为在反应气体通过该燃料电池的区域之上均匀发生电化学反应。

另外，本发明的目的在于提供一种具有这样的结构的固态氧化物燃料电池，其使得反应气体流入口和反应气体流出口均匀地劣化。

另外，本发明的目的在于提供一种具有延长的使用寿命的固态氧化物燃料电池。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种固态氧化物燃料电池，其包括：通过堆叠阴极、电解质和阳极形成的电池单元；两个表面均具有通道的隔板，其中反应气体流过所述通道，并且所述通过包括与反应气体的流动方向平行的纵向通道以及与反应气体的流动方向交叉的横向通道；以及置于电池单元与隔板之间的收集器，其中纵向通道的宽度从反应气体流入口至反应气体流出口增大。

隔板的两个表面可以提供有由纵向通道和横向通道分隔的并具有梯形形状的突起部分。

隔板的两个表面可以提供有由纵向通道和横向通道分隔的并具有六边形形状的突起部分。

横向通道的宽度可以从反应气体流入口至反应气体流出口增大。

与反应气体流出口末端邻近的纵向通道的宽度可以是与反应气体流入口末端邻近的纵向通道的宽度的1.5至3倍。

隔板的两个表面可以提供有由纵向通道和横向通道分隔的突起部分，并且收集器可以覆盖纵向通道、横向通道和突起部分。