[发明专利]一种分段串联管式固体氧化物燃料电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种分段串联管式固体氧化物燃料电池，包括多孔绝缘陶瓷管、多段电池组和多个陶瓷连接体；多孔绝缘陶瓷管两端均开口；每段电池组由内到外依次包括阳极层、电解质层和阴极层；阳极层的起始端长出电解质层的起始端；电解质层和陶瓷连接体的纵向半截面形状均为“倒L型”，且两者朝向相反；陶瓷连接体“倒L型”的长边末端连接前段电解质层的长边末端，长边起始端连接后段电解质层的长边起始端；电解质层和陶瓷连接体的长边厚度相同，两者的短边厚度之和等于每两段阳极层的间隔长度；阴极层末端长出电解质层的长边末端。本发明通过采用导电性良好的陶瓷连接体将多组相邻小电池串联，有效的解决了现有管式燃料电池中电流大电压低的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种分段串联管式固体氧化物燃料电池及制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可将燃料的化学能直接转换成电能的新型能源技术，具有环保、效率高、安全可靠、燃料适应性强等特征。SOFC中的部件全为固态结构，使其便于维护、长期稳定性好。SOFC模块化的设计还使其可以满足从数瓦的小型移动电源到数兆瓦的大型固定发电站的各种应用需求，其在军事用途上如移动发电站、舰船动力系统等，以及民用产品如家用发电设备和电动汽车等均有较为广阔的市场。

目前国际国内主流的SOFC结构主要分为平板式和管式两种，而由于管式结构相较于平板式结构具有易于封装，耐久性更强以及制作成本低等优势，得到世界各机构的广泛关注，如美国的西门子-西屋公司(Westinghouse)以及日本的三菱重工(Mitsubishi HeavyIndustries) 均采用管式结构。但是传统的管式SOFC为单管式设计，其工作电压只有1V左右，而电流却可以达到上百安培，这给实际应用带来很多问题；且现有管式SOFC无法根据实际需要决定单根管子的长度以及单根管子上串联电池的数量，不利于电堆的设计和组装；且不利于检修和更换，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中管式SOFC存在的问题和不足，提供一种分段串联管式固体氧化物燃料电池及制备方法。本发明通过采用导电性良好的陶瓷连接体将多组相邻小电池串联，有效的解决电流大电压低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种分段串联管式固体氧化物燃料电池，包括多孔绝缘陶瓷管、多段电池组和多个陶瓷连接体；所述多孔绝缘陶瓷管两端均开口；每段电池组由内到外依次包括阳极层、电解质层和阴极层；所述阳极层的起始端长出电解质层的起始端；所述电解质层和陶瓷连接体的纵向半截面形状均为“倒L型”，且两者朝向相反；所述陶瓷连接体“倒L型”的长边末端连接前段电解质层的长边末端，长边起始端连接后段电解质层的长边起始端；所述电解质层和陶瓷连接体的长边厚度相同，两者的短边厚度之和等于每两段阳极层的间隔长度；所述阴极层末端长出电解质层的长边末端。

优选的，每两段阳极层的间隔长度为0.5～1cm。

优选的，所述阳极层起始端与电解质层起始端之间距离为0.2～0.5cm。

优选的，所述多孔绝缘陶瓷管的成分为氧化锆或者(ZrO₂)_0.97(Y₂O₃)_0.03或者(ZrO₂)_0.97(CaO)_0.03；其长度为10～20cm、直径为1～2cm。