[发明专利]一端密封导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池以及电池堆结构

说明书

本发明提供一种一端密封导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池以及电池堆结构，该结构采用导电扁管作为支撑体，并在支撑体两个相互平行的第一平面和第二平面分别分布着由多个单电池串联组成的电池组。电池组之间通过支撑体实现串联或并联，当并联时，支撑体还兼有电流集流的功能，将电池组中产生的电流通过支撑体传输到开口端，实现低温开口端引流。相比于陶瓷支撑体，导电扁管作为支撑体具有更高的机械强度与更快的电堆启动速度，还可在还原气氛下收集串联电池组中的阴极电流，并在低温开口端引流，实现增大电池体积功率密度，增强电池输出性能，降低电流收集困难的目的。并且，多个单电池的串联结构能够实现小电流、高电压输出，降低欧姆损失。

技术领域

本发明涉及能源结构优化与固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种一端密封导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池以及电池堆结构。

背景技术

SOFC是一种持续供给燃料和氧化剂的电化学能量转换装置，具有燃料灵活性(可以使用天然气、生物质气等碳氢化合物和城市垃圾)、清洁、高效(燃料再生率＞70％)、通过热电联供装置可将综合利用率提高到90％以上等优点。因此，它在提高电效率和改善环境效益方面具有巨大的前景。

目前研发的SOFC单体电池结构中，主要分为管式和平板式两种基本结构，其主要区别在于电池的燃料通道与氧化剂通道的密封形式以及电池组中单电池的电路连接方式。平板式结构具有电流通道短、输出电流密度与功率密度相对管式电池较高和电池堆较紧凑等优点，但平板式结构存在高温密封困难，高温热应力不匹配等技术难题；管式结构具有无需高温密封、热应力较小且单电池组装简单，易实现大功率等特点，但存在集电电流流经路径较长、功率密度略低等问题。

扁管式SOFC综合了平板式SOFC和管式SOFC的特点，保留了管式SOFC容易密封的特点，其结构坚固，电池组装相对简单，容易通过电池单元之间并联和串联组合成大功率的电池组。相关技术中，扁管式SOFC依旧存在集流困难、体积功率密度不高的问题。

发明内容

为解决上述相关技术中存在的技术问题，本申请提供一种一端密封导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池以及电池堆结构，以解决扁管式固体氧化物燃料电池体积功率密度不高、集流困难的问题。

具体发明内容如下：

第一方面，本发明提供一种一端密封导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构，所述结构包括：导电扁管支撑体、多孔绝缘层以及电池组；

所述导电扁管支撑体由开口端、主体区域和密封端组成，其中，所述开口端与所述密封端相对，所述主体区域位于所述开口端与所述密封端之间；

所述电池组由多个单电池通过连接体串联，所述电池组分布于所述主体区域两个相互平行的第一平面和第二平面，形成第一平面电池组和第二平面电池组；所述第一平面电池组与所述第二平面电池组以所述导电扁管支撑体的轴呈轴对称排布，或，所述第一平面电池组与所述第二平面电池组以所述导电扁管支撑体的轴呈中心对称排布；

所述导电扁管支撑体用于传输所述一端密封的导电扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池中产生的电流；

所述多孔绝缘层位于所述导电扁管支撑体与所述电池组之间。

可选地，所述第一平面电池组与所述第二平面电池组以所述导电扁管支撑体的轴呈轴对称排布时，所述第一平面电池组与所述第二平面电池组并联，所述第一平面电池组中最后一个单电池的阴极层通过所述连接体与所述导电扁管支撑体连接，所述第二平面电池组中最后一个单电池的阴极层通过所述连接体与所述导电扁管支撑体连接。

可选地，所述第一平面电池组与所述第二平面电池组以所述导电扁管支撑体的轴呈中心对称排布时，所述第一平面电池组与所述第二平面电池组串联，所述第一平面电池组中最后一个单电池的阴极层通过所述连接体与所述导电扁管支撑体连接，所述第二平面电池组中最后一个电池的阳极层通过所述连接体与所述导电扁管支撑体连接。