[发明专利]一种模块化固体氧化物电池堆系统

说明书

本发明涉及一种模块化固体氧化物电池堆系统，其包括：电堆，由多个单电池堆叠形成电池堆；端盖，盖压于电堆的一端；气体分配模块，气体分配模块为长方体结构，气体分配模块的四个侧面均设置有第一过孔和第二过孔，第一过孔和第二过孔通过气流分配通道连接，气体分配模块靠近第一过孔的一端与电堆连接；侧板，侧板压紧于电堆的侧面，侧板靠近电堆的一侧内凹形成气流缓冲腔，气流缓冲腔封盖住第一过孔和电堆的侧面，侧板和端盖密封连接；由气体分配模块内部设计流道，采用第二过孔直接接收管道输送的气流，无需气流腔和高温金属管道连接，简化了进气结构，有利于系统集成和降低装配难度。

技术领域

本发明涉及固体氧化物电池堆技术领域，具体涉及一种模块化固体氧化物电池堆系统。

背景技术

固体氧化物电池(SOC)是一种高温能量转化装置，具有效率高、无污染、结构紧凑、可模块化设计和燃料适应性强等优点。当工作在固体氧化物燃料电池(SOFC)模式下时，可将碳氢燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能；当工作在固体氧化物电解池(SOEC)模式下时，可将水、CO₂高效电解为氢气和CO。一般而言，单片电池能产生的功率有限，为了获得更高的功率输出，需要将多个单电池串联起来形成电堆。由于结构简单，制造装配难度和成本更低，外流腔固体氧化物电池堆被认为更适合分布式发电、制氢等大规模应用。

平板式SOC电堆结构分为内流腔和外流腔。外流腔较内流腔结构更简单，制造和装配成本低，如专利CN201610631780公开了一种外流腔SOFC电堆设计，但这种设计存在以下隐患。首先，气体管道与气流腔直接连接，高温下热应力通过管道作用于气流腔，导致气流腔与气流腔之间的密封失效，出现气体泄漏。为此，在气流腔与管道之间通常会使用金属波纹管来缓解热应力，但金属波纹管的高温寿命限制了其应用。其次，这种设计的气流腔周围复杂的气体管道增加了多堆集成的难度，降低了电堆模块的体积功率密度。此外，电堆气流腔通过金属管道与热工元件及系统冷区控制模块直接相连，冷区的电信号可能影响电堆电信号的采集与传输。上述问题不仅危害了SOC电堆工作，而且增加了制造成本和装配难度，外流腔结构有待进一步优化来解决这些问题。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种模块化固体氧化物电池堆系统，以解决现有技术中的上述技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种模块化固体氧化物电池堆系统，其包括：

电堆，由多个单电池堆叠形成电池堆；

端盖，盖压于所述电堆的一端；

气体分配模块，所述气体分配模块为长方体结构，所述气体分配模块的四个侧面均设置有第一过孔和第二过孔，所述第一过孔和所述第二过孔通过气流分配通道连接，所述气体分配模块靠近所述第一过孔的一端与所述电堆连接；

侧板，所述侧板压紧于所述电堆的侧面，所述侧板靠近电堆的一侧内凹形成气流缓冲腔，所述气流缓冲腔封盖处于所述第一过孔和所述电堆的侧面，所述侧板和所述端盖、电堆通过密封材料密封连接。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请提供的模块化固体氧化物电池堆系统，由气体分配模块内部设计流道，采用第二过孔直接接收管道输送的气流，无需气流腔和高温金属管道连接，简化了进气结构，有利于系统集成和降低装配难度；且该模块化电池系统可以进行模块化集成形成大的电堆模块，采用气流分配器将气流输送至侧板的气流缓冲腔，实现了气流的均匀分配和大功率电堆模块设计。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。