[发明专利]一种电池/电解池的连接体及电池/电解池组件

说明书

本发明提供了一种电池/电解池的连接体及电池/电解池组件，该连接体的结构为一体化结构，包括多种气体流道结构，多种气体流道结构至少包括还原性气体流道结构和氧化性气体流道结构，以及用于调节电池/电解池内部的温度的温控气体流道结构；其中，还原性气体流道结构、温控气体流道结构和氧化性气体流道结构，两两结构之间的气体互不渗透。本发明提供的连接体，当SOFC/SOEC启动时，通过在温控气体流道结构中通入高温气体对SOFC/SOEC快速均匀预热，实现SOFC/SOEC快速启动；在SOFC/SOEC运行过程中，通过在温控气体流道结构中通入温度及流量可控的气体，可达到运行过程中SOFC/SOEC温度均匀的目的。因此，本发明提供的连接体可快速调控SOFC/SOEC在启动和运行中的温度，提升了SOFC/SOEC内部的热管理。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种电池/电解池的连接体及电池/电解池组件。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell简称SOFC)是一种直接把燃料中的化学能转化为电能的发电装置，由于避免了燃料燃烧的过程，即不涉及卡诺循环，因此SOFC具有清洁，无噪音，发电效率高的特点。SOFC主要的组元包括阳极、阴极、电解质和连接体。固体氧化物燃料电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell简称SOEC)与固体氧化物燃料电池的结构相同，与固体氧化物燃料电池的内部反应互逆，是一种先进的电化学能量转化装置。

由于SOFC/SOEC运行温度较高，一般在600-800℃，因此将SOFC/SOEC从正常状态到工作状态需要一个预热启动过程，所需启动时间较长。目前加热启动的方式一般有两种。一种是采用电炉加热，在炉膛内，先将外表面加热至所需温度，通过热传导将整个SOFC/SOEC加热至所需温度。另一种是通过直接加热阳极或阴极气体，采用气体预热。第一种方式所需预热时间较长，启动过慢，内外温差较大，由于燃料电池各个部件材料不同，热膨胀系数不同，当结构内部出现温度不均匀时，会破坏各个部件的连接。第二种方式中，预热的气体是直接作用在阴阳极陶瓷功能层上，然而陶瓷导热较慢，易出现温度梯度，从而导致界面连接出现问题。同时，在电池运行工作过程中，SOFC/SOEC内部由于化学反应放热或吸热，会出现过热或欠热等温度分布不均匀的现象，这种现象会导致SOFC/SOEC性能下降，稳定性变差，寿命缩短甚至直接损坏SOFC/SOEC。即，这两种现有方法均无法实现SOFC/SOEC内部的热管理。

因此，SOFC/SOEC的快速启动及运行过程中的热管理仍然是本领域亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明提供了一种电池/电解池的连接体及电池/电解池组件。通过该连接体，可优化SOFC/SOEC的启动周期和运行中的热管理，以解决现有SOFC/SOEC在实际应用过程中存在的SOFC/SOEC预热时间较长、启动过慢以及在运行过程中热管理复杂的问题，达到优化SOFC/SOEC性能、提高使用寿命、减少耗能的目的。

第一方面，本发明提供了一种电池/电解池的连接体，所述连接体的结构为一体化结构，所述结构包括多种气体流道结构，所述多种气体流道结构至少包括还原性气体流道结构和氧化性气体流道结构，以及用于调节电池/电解池内部的温度的温控气体流道结构；

其中，所述还原性气体流道结构、所述温控气体流道结构和所述氧化性气体流道结构，两两结构之间的气体互不渗透。

第二方面，本发明提供了一种电池/电解池组件，所述电池/电解池组件为包括上述第一方面所述的连接体的电池/电解池；或

所述电池/电解池组件为包括上述第一方面所述的连接体的电池/电解池堆。