[发明专利]耐高温固体氧化物燃料电池

说明书

本发明公开一种耐高温固体氧化物燃料电池，包括外壳体、内壳体、若干个电池管和具有燃气入口的顶盖，电池管固定盘与通气管固定盘之间形成一阳极排气空腔，电池管的开口端位于阳极排气空腔内，一阳极排气管依次嵌入顶盖、通气管固定盘各自的阳极排气口，从而与阳极排气空腔连通；通气管外表面印刷有至少一条阳极导电条，每个阳极导电条上间隔地焊接有若干个泡沫镍块，此阳极导电条位于泡沫镍块周边外露的区域覆盖有一保护层，通气管嵌入电池管内并通过位于其外表面的泡沫镍块与电池管过盈配合接触。本发明各气流相互分离，无气流交叉，减少了高温工作部位密封结构数量，且能使电池的比能量密度高，也避免了电池内部短路，提高了电池的可靠性。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种耐高温固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。

SOFC具有高的功率密度，相同体积/重量下具有更大的能量输出；无噪音且零污染，SOFC工作时只发生化学反应，无机械运动结构，且主要排放物为水；可模块化，可以将若干个单电池以串联、并联等组装成电池组以适应不同场景应用需求；可用燃料种类多且易获取，可直接使用氢气、烃类（甲烷）、甲醇等作燃料，而不必使用贵金属作催化剂；全固态结构，无污染物泄露风险。

一方面，专利公开号为CN 106887617 A和CN 106816618 A的专利分别公布了两种燃料电池，所用电池管均为两端开口型，使得高温工作部分所需密封多，而电池启动停止时需要升降温，密封处循环升降温易发生密封不良，电池整体的密封难度加大，且直通式的结构对尾气中能量回收不足，使得电池的热效率相对较低。

另一方面，现有燃料电池集电装置存在较多技术问题，例如：申请号2013100472563的专利采用了一种在进气管与阳极支撑管间填充镍毯的方式进行阳极集电，由于覆盖面积大，该方式极大降低了阳极的有效反应面积，使得电池的比能量密度大大下降；

申请号2005101014873的专利用椎管式的电池管的小开口端外缘阴极与另一单体的大开口端内缘阳极通过连接与封装材料密封，电池阴极材料导电性相对较差，且电池阴极阳极连接端口高温气密难度高，密封不佳易引起电池内部短路现象；

申请号2017107674600的专利公布了一种在电池管上刻槽的方式进行阳极集电，该方式破坏了电池管表面结构，会降低电池管机械性能，且陶瓷材料硬度较高，刻槽困难。如何克服上述技术问题，成为本领域技术人员的努力的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温固体氧化物燃料电池，该耐高温固体氧化物燃料电池各气流相互分离，无气流交叉，既减少了高温工作部位密封结构数量，降低了漏气风险，且阳极/阴极采用进出气流反向流动，既有利于提高反应接触时间，发电效率高，充分利用了阳极尾气中能量，对反应气体在反应前逐步预热，避免了冷热冲击，使得电池的热效率和使用寿命高，且能使电池的比能量密度高，也避免了电池内部短路，提高了电池的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐高温固体氧化物燃料电池，包括外壳体、内壳体、若干个电池管和具有燃气入口的顶盖，所述外壳体的底部开有若干个阴极排气口，所述顶盖安装于外壳体的顶部，所述电池管一端为密封端，另一端为开口端，若干个所述电池管分别嵌入一电池管固定盘对应的第一通孔中，所述内壳体与位于内壳体顶部的电池管固定盘之间形成内腔，若干个所述电池管的密封端位于内壳体内，若干个两端开口的通气管一端分别嵌入电池管的底部，若干个所述通气管另一端分别嵌入一通气管固定盘对应的第二通孔中；

所述电池管固定盘与通气管固定盘之间形成一阳极排气空腔，所述电池管的开口端位于阳极排气空腔内，一阳极排气管依次嵌入顶盖、通气管固定盘各自的阳极排气口，从而与阳极排气空腔连通；

所述内壳体靠近电池管固定盘的顶部开有阴极内壳排气口，所述内壳体下部开有一阴极内壳进气口，且阴极内壳进气口位于电池管下方；