[发明专利]一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆

权利要求书

1.一种中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，包括电池结构单元、阴极集流板与阳极集流板；

所述的电池结构单元包括阳极层、电解质层以及阴极层；

阳极层为支撑电极层、电解质层以及阴极层沿厚度方向上下层叠，电解质层包括第一电解质层与第二电解质层，第一电解质层位于阳极层的上表面，第二电解质层位于阳极的下表面；阴极层包括第一阴极层与第二阴极层，第一阴极层位于第一电解质层的上表面，第二阴极层位于第二电解质层的下表面，第一阴极层与第二阴极层分别连接阴极集流板；

其特征是：阳极层内部设置中空金属管；该金属管位于阳极层内部的部分，其管壁设置若干孔洞；该金属管延伸出阳极层与阳极集流板连接，并且管口连通气体缓冲室，气体经气体缓冲室进入金属管，金属管与气体缓冲室的连接部分为密封连接；工作状态时，自金属管口将天然气重整用催化剂装入金属管中并向金属管通入天然气，在温度以及催化剂条件下天然气重整为燃料气体，该燃料气体通过金属管壁的孔洞扩散到阳极层的上下两侧，在电极三相界面处与自阴极通入的氧化剂气体发生电化学反应产生电能与热能，热能继续用于后续天然气的重整，随着天然气的不断通入，该“重整放电-放热重整”过程一直反复持续进行。

2.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述的燃料气体是氢气、一氧化碳气体。

3.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：中空金属管包括若干个，每个金属管彼此独立并且管口伸出阳极层。

4.如权利要求3所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：各金属管彼此平行设置。

5.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：中空金属管在阳极层内部形成连通通道，并且至少具有一个金属管口伸出阳极层。

6.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：金属管的材料是铜、镍、铁、锌中的一种或者几种。

7.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：天然气重整用催化剂包括MgO-CaO-Ni/α-Al₂O₃、Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃、Ni/γ-Al₂O₃中的一种或者两种以上的混合。

8.如权利要求1所述的中空对称的双阴极高温固态燃料电池堆，其特征是：所述电池结构单元的制备方法包括如下步骤：

（1）以阳极材料为原料，在其中填埋高温易挥发且具有一定形状的物体为造孔物体，通过成型技术得到电池基体；在电池基体的上下表面分别通过涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备电解质层，然后烧结，得到包括第一电解质层与第二电解质层的半电池；在第一电解质层的上表面采用涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备第一非支撑电极层，在第二电解质层的下表面采用涂覆、浸渍或者丝网印刷方法制备第二非支撑电极层，然后烧结，得到包括第一阴极层与第二阴极层的半电池；

在上述烧结过程中，造孔物体挥发，得到具有造孔物体形状的孔道，并且该孔道在支撑电极层的侧面具有开口端；

（2）在该孔道中插入中空金属管，金属管口伸出孔道外，中空金属管表面与孔道内表面相匹配，能够吻合在孔道中，并且位于阳极层内部的金属管部分的管壁设置若干孔洞。