[发明专利]高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构

说明书

本发明提供一种高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构，其包括：电堆、进气腔室、出气腔室、底板、支耳及弹簧，进气腔室和出气腔室分别设置在电堆的相对两侧，且电堆、进气腔室及出气腔室均密封设置在底板上；进气腔室和出气腔室与电堆相对的外表面的边角处分别设置有支耳，进气腔室与出气腔室上每相对的两个支耳之间通过弹簧连接。本发明使进气腔室、出气腔室与电堆之间的密封良好，管道上测量的阴极的气量能更真实的反应实际进电堆的气量，能更准确地测试电堆在不同气量下的压降，得到真实的数据，为电堆的系统设计，理论研究提供合理的数据基础，而且保证系统的能量不会造成浪费。本发明结构简单，安装方便，不会给重复使用带来困难。

技术领域

本发明涉及燃料电池发电领域，特别涉及一种高温固体氧化物燃料电池，空气开放形式的单个或多个电堆，空气阴极腔室气密性结构。

背景技术

固体氧化物燃料电池由阳极、阴极和电解质组成，阳极为燃料气，采用管道连接密封供气；阴极一般都为空气或含有空气的氧化性气体。对于阴极空气为开放式的电堆，为了更好、更稳定地给阴极供气，一般在阴极的进口和出口都设有配气腔室，配气腔室分别与进气管和出气管连接。

固体氧化物燃料电池堆在使用时都是现场与配气腔室进行装配，顺序是把电池堆固定在平台上以后，再放置配气腔室，所以在这个过程中配气腔室与电堆之间的气密性非常重要，对空气侧开放电堆来说，空气的优点在于：量很充足、价格便宜，且更重要的是泄露后没有危险性。但是作为一个测试系统来说，空气泄露对于得到真实的空气量的数据，真实的氧气利用率来说都是不利的，数据也不具备可参考性，况且气体进电堆之前要进行加热，如果加热后的气体从配气腔室和电堆之间泄露也会造成能量的浪费。如果存在漏气，则说明基本上无法保持压力，这样测得的进口的压力也不能反应真实的情况。

为解决密封问题，通常是在腔室和电堆之间涂抹高温密封胶来达到密封的效果。然而，高温胶在运行后经常黏在电堆上，由于电堆本身的一些特性，比如不能有强烈的碰撞、剐蹭，不能使用化学溶剂清洗等原因，致使黏在电堆上的高温胶不好处理，给下次密封带来一定的难度。

此外，现有的燃料电池电堆密封结构，分布在交叉排布的双极板和单电池之间，包括设置交叉排布双极板与单电池之间的密封圈以及双极板上设置有与密封圈相匹配的密封槽。该结构通过改变双极板的结构和密封圈的结构来提高电堆的密封性，解决由于平面直接密封不能实现电堆大规模机械化、自动化的问题，为电堆输出性能提高和大规模应用提供解决方案。然而，该结构同样存在技术缺陷，具体为由于密封圈材质的问题，该方案更适用于低温燃料电池系统，对于温度固体氧化物燃料电池来说，市面上还没有合适的密封圈，但是高温密封胶却很多。而且该结构中的密封圈更适合使用在有两段压紧的结构中，如果对电堆和配气腔室水平放置的系统，该结构并不能满足密封的要求。

有鉴于此，本发明的发明人提供一种高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构，其采用机械式密封手段，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构，解决电堆阴极空气漏气，测量的空气量及压力不准确的问题，该结构适用于各种形式布置的电堆测试系统，使系统测得的阴极气量和压力更能反应电堆真实的用气量。

为达上述目的，本发明提供一种高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构，其特征在于，包括：电堆、进气腔室、出气腔室、底板、支耳及弹簧，

其中，所述进气腔室和出气腔室分别设置在所述电堆的相对两侧，且电堆、进气腔室及出气腔室均密封设置在底板上；

所述进气腔室和出气腔室与电堆相对的外表面的边角处分别设置有支耳，进气腔室与出气腔室上每相对的两个支耳之间通过所述弹簧连接。

所述的高温固体氧化物燃料电池阴极腔室气密性结构，其中，所述底板上设置有凹槽，用于放置所述进气腔室和出气腔室。