CN102122722A - 一种固体氧化物燃料电池堆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体氧化物燃料电池堆，包括：上集流板、下集流板和容纳在所述上集流板和下集流板之间的堆叠结构；所述堆叠结构包括至少两个连接件、设置在相邻的两个所述连接件之间的电池片，所述连接件具有阳极侧和阴极侧，在所述连接件的阳极侧设置有氧化气体密封件，在所述连接件的阴极侧设置有燃料气体密封件；在所述堆叠结构上设置有密闭氧化气体进气通道、密闭燃料气体进气通道和密闭燃料气体出气通道，和敞开的氧化气体出气通道。与现有技术相比，由于氧化气体出口敞开，连接件阴极侧内部气体压差更小、流动更加顺畅，有效地解决了燃料与氧化气体互相串气的问题，提高了电堆密封的可靠性，从而进一步提高了电堆制造成品率和性能运行稳定性。

Description

一种固体氧化物燃料电池堆
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池，具体涉及一种固体氧化物燃料电池堆。
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。固体氧化物燃料电池大致分为两种：一种是圆柱型，其中电极和固态电解质均绕着圆柱面覆盖，另一种是平面型，其中固态电解质和电极都做成平面形状。
与圆柱型固体氧化物燃料电池相比，平面型固体氧化物燃料电池在单位体积内具有更高的功率密度，更加适用于在移动装置如汽车上使用，因此具有更加广泛的使用前景。平面型固体氧化物燃料电池***的核心部件是电池堆，电池堆是由多个固体氧化物燃料电池单元形成的堆叠结构。
电池堆的稳定性是决定整个固体氧化物燃料电池***能否正常运行的关键。影响电池堆稳定性的因素包括单电池寿命、电池堆密封性、电池与连接件之间的接触界面的集流效果，其中改善电池堆密封性是当前固体氧化物燃料电池的研究热点之一。
现有技术中，平板型固体氧化物燃料电池的密封结构主要有两种，第一种密封结构是燃料和氧化剂气体都密封，从而形成交叉或对流的封闭式结构；第二种密封结构是氧化剂气体完全敞开，只对燃料气体密封。
第一种密封结构的主要问题是在电池堆的制造过程中，由于燃料气体和氧化剂气体都在密封的环境中，压差较大，因此燃料气体和氧化剂气体容易产生串气的问题，从而造成较多的电池堆废品，提高了电池堆的制造成本。第二种密封结构虽然可以克服燃料气体和氧化剂气体高温互相串气的可能性，但是为了确保氧化剂气态进入电池的阴极，需要额外提供一个氧化剂气腔，氧化剂气体腔容易与电池堆发生短路，导致电池堆不能稳定运行。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种固体氧化物燃料电池堆，与现有技术相比，该电池堆不但避免燃料气体与氧化剂气体发生串气，并且有效的防止电池产生短路的问题，从而保证电池堆的运行稳定性。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种固体氧化物燃料电池堆，包括：
上集流板、下集流板和容纳在所述上集流板和下集流板之间的堆叠结构；
所述堆叠结构包括至少两个连接件、设置在相邻的两个所述连接件之间的电池片，所述连接件具有阳极侧和阴极侧，在所述连接件的阳极侧设置有氧化气体密封件，在所述连接件的阴极侧设置有燃料气体密封件；
在所述堆叠结构上设置有密闭氧化气体进气通道、密闭燃料气体进气通道和密闭燃料气体出气通道，和敞开的氧化气体出气通道。
优选的，所述连接件的两侧均设置有点阵排列的凸点和设置在所述凸点周围的密封边。
优选的，所述连接件阴极侧的密封边具有开口部，所述开口部与所述燃料气体密封件形成所述敞开的氧化气体出气通道。
优选的，所述密闭氧化气体进气通道由设置在所述氧化气体密封件上的氧化气体进气孔、设置在所述电池片上的氧化气体进气孔、设置在所述连接件上的氧化气体进气孔连通形成。
优选的，所述密闭燃料气体流道由设置在所述燃料气体密封件上的燃料气体进气孔、设置在所述电池片上的燃料气体进气孔、设置在所述连接件上的燃料气体进气孔连通形成。
优选的，所述燃料气体出气通道由设置在所述氧化气体密封件上的燃料气体出气孔、设置在所述电池片上的燃料气体出气孔、设置在所述连接件上的燃料气体出气孔连通形成。
优选的，所述呈点阵排列的凸点的高度为0.3～1.0mm。
优选的，所述间隔件上点阵排列的凸点与间隔件该侧的元件接触的有效接触面积占所述间隔件侧面面积的比例为10％～50％。
优选的，所述密封边的宽度为2mm～15mm。
优选的，所述上集流板、堆叠结构和下集流板通过螺栓组件连接。
本发明的提供了一种固体氧化物燃料电池堆，该电池堆包括密闭氧化气体进气通道、密闭燃料气体进气通道、密闭燃料气体出气通道和敞开的氧化气体出气通道。本发明提供电池堆中的氧化气体进口封闭，出口敞开。与现有技术中的氧化气体进出口完全封闭相比，由于氧化气体出口敞开，内部气体压差更小、流动更加顺畅，有效地解决了燃料与氧化气体互相串气的可能，进一步提高了电堆运行的稳定性和输出性能。与现有技术中的氧化气体完全敞开式的结构相比，本发明无需额外设计氧化气体进口腔，从而可以避免引起电堆短路等问题。
附图说明
图1为本发明提供的固体氧化物燃料电池堆组装后的第一种实施方式结构示意图；
图2为本发明提供的固体氧化物燃料电池堆组装后的第二种实施方式结构示意图；
图3为图1所示的固体氧化物燃料电池堆的拆分示意图；
图4为图3所示的固体氧化物燃料电池堆中的连接件阴极侧示意图；
图5为图3中的连接件阴极侧的燃料气体密封件示意图；
图6为图3中的连接件阳极侧示意图；
图7为图3中连接件阳极侧的氧化气体密封件示意图；
图8为泡沫镍示意图；
图9为单电池阳极面示意图；
图10为图9所示的单电池阴极面示意图；
图11为本发明实施例2中的电池堆测试的I-V曲线；
图12为本发明实施例3中的电池堆的衰减曲线图；
图13为本发明实施例3中的电池堆中单电池衰减曲线图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
请参见图1，为本发明提供的固体氧化物燃料电池堆一种实施方式示意图，包括上集流板1与下集流板2和容纳在所述上集流板与下集流板之间的堆叠结构3，上集流板1和下集流板2通过螺杆组件加压固定，螺杆组件优选为金属材质的螺杆组件。本实施方式中，螺杆组件4包括螺杆41和两个螺栓42，在上集流板的四个边上预加工有定位螺杆的螺杆支撑1a，在下集流板的四个边上也预加工有与所述上集流板的螺杆支撑1a位置对应的螺杆支撑。将螺杆定位在螺杆支撑1a上以后，分别从上集流板外侧和下集流板外侧在螺杆的两个外端旋入螺栓，然后通过旋紧螺栓将上集流板、堆叠结构、下集流板进行加压固定。本发明采用螺杆组件将上集流板、下集流板和堆叠结构在常温下加压固定，该种结构便于拆卸，有利于批量化组装生产。
请参见图2，为本发明提供的固体氧化物燃料电池堆第二种实施方式的示意图。与第一种实施方式的区别在于，本实施方式的电池堆对上集流板、下集流板和堆叠结构的固定加压方式进行了进一步的改进。
本实施方式中，螺杆组件包括螺杆42、连接在所述螺杆两端的第一螺杆固定件41和第二螺杆固定件42，所述第一螺杆固定件41和第二螺杆固定件42设置在上集流板和下集流板的内侧，将所述上集流板1、堆叠结构3、下集流板3进行加压固定。所述两个螺杆固定件41、42具有相同的结构，以下以第一螺杆固定件41为例进行说明。第一螺杆固定件具有一个螺杆端41a和与所述螺杆端对应的螺纹孔端41b，所述螺杆42的两端分别与所述两个螺杆固定件的螺纹孔端配合。所述两个螺杆固定件的螺杆端分别从上集流板和下集流板的内侧旋转固定；在所述上集流板和下流版上分别加工有与所述两个螺杆固定件的螺杆端相配合的螺纹孔，这样通过旋转两个螺杆固定件与螺杆可以实现对上集流板、下集流板以及堆叠结构的加压固定。与第一种实施方式相比，第二种实施方式的优点是上集流板和下集流板的外侧没有螺栓凸出，因此更容易实现电池堆的串联或并联。
第二种实施方式中，螺杆组件可以为金属材质，也可以为非金属材质，如工程塑料或复合材料。当螺杆组件为金属材质时，对电池堆进行高温测试前，需要卸掉螺杆组件；当螺杆组件为非金属材质如复合材料时，高温测试前，不需要卸掉螺杆组件，因此操作更加方便。请参见图3，为图1所述的固体氧化物燃料电池堆的拆分示意图，所述的堆叠结构包括多个连接件11，图3中示出了三个连接件，连接件的作用是用来隔开燃料气体和氧化气体，在本实施方式中燃料气体为氢气，氧化气体为空气。
连接件的材质可以由本领域技术人员熟知的不锈钢制成，不锈钢的具体例子可以为Fe-16Cr、Fe-22Cr等材质的连接件，具体型号如SUS430，但不限于此。对于连接件的数量，至少应该为两个，也可以为两个或两个以上，可以根据设计的单电池的数量来决定连接件的数量。通常，连接件的数量比单电池的数量大于1，单电池设置在相邻的两个连接件之间；堆叠结构的顶端和底端均为连接件，顶端连接件与上集流板接触，底端连接件与下集流层接触。所述连接件的厚度优选为0.8mm～4mm，更优选为1.0mm～3mm，更优选为1.2mm～2.8mm，更优选为1.5mm～2.5mm。
请继续参见图3，在相邻的两个连接件之间设置有单电池12；连接件11具有两个主表面，为描述方便，将连接件面对单电池阴极侧的一个主表面称为连接件的阴极侧，将与阴极侧相对应的另一个主表面称为连接件的阳极侧；在连接件的阳极侧设置有氧化气体密封件13，在连接件的阴极侧设置有燃料气体密封件14。
所述氧化气体密封件和燃料气体密封件为同样的材质，具有不同的结构(以下详述)，可以使用本领域技术人员熟知的封接玻璃，如本领域中常用的通式为A2O3-SiO2-BO体系的封接玻璃，通式中的A表示Al、B、La或Te元素，通式中的B表示Mg、Zn、Sr、Ca或F元素。
在连接件的阳极侧和阴极侧的两个主表面上均加工出了点阵排列的凸点，凸点的截面形状可以为圆柱形，也可以为三角形、长圆形、矩形以及任意的多边形，对此本发明并无特别的限制。
上述连接件凸点的作用在螺杆组件的加压下与电池阴极、泡沫镍、上集流板/下集流板等元件接触，产生集流效应。点阵排列的凸点可以采用本领域技术人员熟知的蚀刻或冲压的方法来实现，凸点之间的孔隙作为燃料气体或氧化性气体的通道，凸点的高度优选为0.3～1.0mm，更优选为0.4～0.9mm。凸点在加压时与电池阴极、泡沫镍、上集流板/下集流板等元件接触的有效面积占连接件面积的10％～50％，优选为15％～45％。本发明设计的凸点结构易于进入电池阴极集流层内部，从而增加了集流效果，提高电堆输出性能。
在连接件的两个主表面的点阵排列的凸点的周围加工有密封边，密封边的作用是与密封件接触达到密封的目的。本发明中，连接件的阳极侧的密封边与阴极侧的密封边具有不同的结构，以下详细说明。
如图4所示，为连接件阴极侧的结构示意图，连接件的阴极侧上采用蚀刻的方法加工出点阵排列的凸点11a，在点阵排列的凸点周围预加工出阴极侧密封边101；所述阴极侧密封边101包括与连接件的一个侧面对应的第一部分101a、与所述第一部分两端连接的第二部分101b和第三部分101c，在与第一部分101a相对应的部分是敞开的，具有一个开口部，即阴极密封边是一个敞开的密封边。凸点与密封边的高度优选持平，这样可以在达到更好的密封效果情况下使凸点有效的与其它元件保持充分的接触。
在凸点与所述密封边的第一部分101a之间为通气沟槽111，通气沟槽的宽度与通气孔直径之比优选为1/5～1，通气沟槽的深度与凸点高度相对应，优选为0.3～1.0mm，通气沟槽的作用是作为气体总通道，向凸点之间的空气供入气体；所述通气孔是指从另一侧密封边加工出来的通气孔，在阴极侧为氧化气体通气孔。
在所述第二部分101b和第三部分101c上分别预留有用于加工燃料气体进气孔和燃料气体出气孔的位置，这样，可以在第二部分101b上加工出燃料气体进气孔101d，在第三部分101b上加工出燃料气体出气孔101e。请同时参见图5，为燃料气体密封件14的示意图，在燃料气体密封件上分别加工有与所述间隔件上的燃料气体进气孔101d和燃料气体出气孔101e的位置对应的燃料气体进气孔14a和燃料气体出气孔14b，这样将燃料气体密封件贴合在阴极侧密封边101上后，可以将燃料气体密封在阴极侧以外，防止燃料气体混入该区域。此外，由于阴极侧密封边101是敞开的，因此贴合燃料气体密封件101以后，该敞开的部分也不会被密封，这样可以作为敞开的氧化性气体的出口通道。
如图6所示，为连接件阳极侧的结构示意图，与阴极侧一样，采用蚀刻或冲压的方法加工出点阵排列的凸点11b，在点阵排列的凸点周围预加工出阳极侧密封边102，阳极侧密封边102包括与第一部分101a相对应的第四部分102a、与所述第四部分两端连接的第五部分102b和第六部分102c、连接所述第五部分102b和第六部分102c的第七部分102d，与阴极密封边不同，阳极密封边是一个封闭的密封边，凸点与密封边的高度持平。
在凸点与所述密封边的第五部分102b和第六部分之间为通气沟槽112，该通气沟槽与阴极侧的通气沟槽结构相同，在此不再赘述。通气沟槽112的作用是作为燃料气体总通道，将燃料气体进气孔进入的燃料气体供入凸点之间的缝隙内，或者将凸点之间的缝隙的燃料气体送出燃料气体出气孔。
在所述第四部分102a上预留有用于加工氧化性气体进气孔的位置，在该位置可以加工出氧化性气体进气孔102e；请同时参见图7，为氧化气体密封件13的示意图，氧化气体密封件上加工有氧化性气体进入孔13a，当将该氧化气体密封件贴合在阳极侧密封边上后，可以将氧化性气体密封在阳极侧以外，防止氧化性气体混入该区域。此外，燃料气体可以从燃料气体进气孔101d进入后，经过该区域的凸点之间的孔隙，然后可以从燃料气体出气孔101e排出，即燃料气体通道都是密封的。
对于上述阳极侧密封边或阴极侧密封边的宽度，优选为2mm～15mm，更优选为3mm～10mm，更优选为4mm～9mm。
本实施方式的堆叠结构中，堆叠结构的顶端连接件的阴极侧上的凸点与上集流板接触，该阴极侧的密封边与上集流板之间通过燃料气体密封件进行封接；堆叠结构的底端连接件的阳极侧上的凸点与下集流板接触，该阳极侧的密封边与下集流板之间通过氧化气体密封件进行封接。
按照本发明，在堆叠结构内，连接件的阴极侧通过燃料气体密封件与电池的阴极进行封接，连接件的阳极侧通过氧化气体密封件与电池的阳极进行封接，在连接件的阳极侧与电池的阳极之间还设置有泡沫镍，如图8所示，为泡沫镍的结构示意图，在泡沫镍上还需加工出氧化性气体进气豁口。
另外，为了组装上述结构的堆叠结构，需要在单电池上也加工出与连接件上的氧化性气体进气孔、燃料气体进气孔、燃料气体出气孔相对应的孔，以便形成气体通道。对于单电池，可以使用阳极支撑平板固体氧化物燃料单电池，也可以使用电介质支撑固体氧化物燃料单电池，单电池的形状不限，优选为方形。
本发明提供的固体氧化物燃料电池堆可以按照如下方法制备：
在单电池上优选使用激光切割的方式加工出3个孔，分别作为氧化气体进气孔、燃料气体进气孔和燃料气体出气孔，如图9所示，为单电池阳极面示意图，图10为单电池阴极面示意图；
取蚀刻或冲压好凸点的连接件，在与所述单电池的3个孔对应的位置上也加工出三个孔，分别作为氧化气体进气孔、燃料气体进气孔和燃料气体出气孔；
取封接玻璃在与所述间隔件的氧化气体进气孔相对应的位置上加工出一个孔，然后作为氧化气体密封件；另取封接玻璃在与所述间隔件的燃料气体进气孔和燃料气体出气孔相对应的位置上加工出两个孔，然后作为燃料气体密封件；
取泡沫镍在与所述连接件的氧化气体进气孔相对应的位置上加工出豁口，作为氧化气体进气通道。
取上述加工好的连接件、单电池、氧化气体密封件、燃料气体密封件、泡沫镍、上集流板、下集流板和螺栓组装成图1所示的固体氧化物燃料电池堆，单电池单元数可以根据设计需要进行选择，对此本发明并无特别限制。然后，可以按照本领域技术人员熟知的方法对电池堆性能进行测试。
以下以具体实施例说明本发明的效果，但本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1：
准备如下元件备用：
单电池：准备规格为10cm×10cm的阳极支撑性单电池片，阳极为，阴极为，采用激光切割的方法在单电池的一个边缘部上加工出氧化气体进气孔、在与所述氧化气体进气孔所在边缘部的相垂直的两个边缘部上加工出燃料气体进气孔和燃料气体出气孔；
连接件：材质为SUS430，厚度为2.5mm，在该间隔件的阳极侧和阴极侧蚀刻出点阵排列(点阵排列)的圆凸点，两个侧面的圆凸点的高度均为0.5mm；按照图4和图6所示，分别加工出宽度均为3.5mm的阳极侧密封边和阴极侧密封边，其中阴极侧密封边具有一个敞开部。
采用激光切割的方式在所述燃料气体进气孔位置、燃料气体出气孔位置、氧化气体进气孔位置分别加工出燃料气体进气孔、燃料气体出气孔、氧化气体进气孔；
氧化气体密封件：取Al2O3-SiO2-MgO(封接玻璃具体型号或组成)封接玻璃在与所述间隔件上氧化气体进气孔相对应的位置上加工出氧化气体进气孔；
燃料气体密封件：取Al2O3-SiO2-MgO(封接玻璃具体型号或组成)封接玻璃在与间隔件上燃料气体进气空、燃料气体出气孔相对应的位置上分别加工出燃料气体进气孔和燃料气体出气孔；
泡沫镍：加工出氧化气体进气孔和燃料气体流道孔；
上集流板，采用SUS430为材质，机械加工的方法在上集流板的三个边上分别预加工出用于加压的螺杆组件；
下集流板，采用SUS430为材质，在下集流板的三个边上分别预加工出用于加压的螺杆组件。
实施例2
取上集流板、下集流板和5片连接件、5片氧化气体密封件、5片燃料气体密封件、4片单电池、4片泡沫镍按照上集流板/燃料气体密封件/(间隔件/氧化气体密封件(泡沫镍)/单电池)×4/间隔件/氧化气体密封件/下集流板的顺序组装成4单元的电池堆组件，然后取螺栓组件将固定上集流板和下集流板。
将组装后的电池堆组件从室温经12小时升温至850℃，保温4小时后加压0～200kg在不同条件下测试性能，得到的I-V曲线如图11所示。
图11中：当将本实施例制备的电池堆在850、200kg压力和H2∶Air＝8∶19sccm·cm-2条件下，还原2小时后，测得电流为32A时的最大功率为79.6W，相应的最大功率密度为0.306W·cm-2。当H2∶Air＝8∶19sccm·cm-2时，测得电流为39A时的最大功率为100.5W，相应的最大功率密度为0.385W·cm-2；根据图11中的曲线拟合得到本实施例制备的电池堆的最大功率密度为0.427W·cm-2，电池堆的开路电压≥4.1V，本实施例制备的电池堆具有较高的功率密度。
保持H2∶Air＝12∶31sccm·cm-2气体流量不变，将电堆温度由850oC经过50min降至800℃，保温1.5小时后，测得当电流为38A时最大功率89W，对应的最大功率密度为0.342W cm-2。
实施例2
取上集流板、下集流板和6片连接件、6片氧化气体密封件、6片燃料气体密封件、5片单电池、5片泡沫镍按照上集流板/燃料气体密封件/(间隔件/氧化气体密封件(泡沫镍)/单电池)×5/间隔件/氧化气体密封件/下集流板的顺序组装成5单元的电池堆组件，然后取螺栓组件将固定上集流板和下集流板。
将组装后的电池堆组件从室温经12小时升温至850℃，保温4小时后加压0～400kg测试I-V曲线。I-V曲线测试完毕后在800℃对其在8A条件下进行衰减测试，结果如图12和图13所示，图12为电池堆整体衰减曲线，图13为电池堆中的单电池的衰减曲线，从图12和图13的结果可以看出，该电池堆及其单体电池堆单元经过75h的测试后没有衰减，停止恒流放电后，电池堆的开路电压达到了5.7V，单体电池的开路电压达均超过了1.1V。
以上对本发明所提供的固体氧化物燃料电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，包括：
上集流板、下集流板和容纳在所述上集流板和下集流板之间的堆叠结构；
所述堆叠结构包括至少两个连接件、设置在相邻的两个所述连接件之间的电池片，所述连接件具有阳极侧和阴极侧，在所述连接件的阳极侧设置有氧化气体密封件，在所述连接件的阴极侧设置有燃料气体密封件；
在所述堆叠结构上设置有密闭氧化气体进气通道、密闭燃料气体进气通道和密闭燃料气体出气通道，和敞开的氧化气体出气通道。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述连接件的两侧均设置有点阵排列的凸点和设置在所述凸点周围的密封边。
3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述连接件阴极侧的密封边具有开口部，所述开口部与所述燃料气体密封件形成所述敞开的氧化气体出气通道。
4.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述密闭氧化气体进气通道由设置在所述氧化气体密封件上的氧化气体进气孔、设置在所述电池片上的氧化气体进气孔、设置在所述连接件上的氧化气体进气孔连通形成。
5.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述密闭燃料气体流道由设置在所述燃料气体密封件上的燃料气体进气孔、设置在所述电池片上的燃料气体进气孔、设置在所述连接件上的燃料气体进气孔连通形成。
6.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述燃料气体出气通道由设置在所述氧化气体密封件上的燃料气体出气孔、设置在所述电池片上的燃料气体出气孔、设置在所述连接件上的燃料气体出气孔连通形成。
7.根据权利要求1至6任一项所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述呈点阵排列的凸点的高度为0.3～1.0mm。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述连接件上点阵排列的凸点与连接件该侧的元件接触的有效接触面积占所述间隔件侧面面积的比例为10％～50％。
9.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述密封边的宽度为2mm～15mm。
10.根据权利要求9所述的固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述上集流板、堆叠结构和下集流板通过螺栓组件连接。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117360A (zh) * 2013-01-21 2013-05-22 西安理工大学 有机氧化镍电阻存储器薄膜的制备及其电学性能测试方法
CN103296301A (zh) * 2012-03-02 2013-09-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆
CN105405993A (zh) * 2015-11-05 2016-03-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种平板型结构的钠镍电池储能模块以及钠镍电池组
CN106784957A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 宁波索福人能源技术有限公司 一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构
CN107248586A (zh) * 2017-06-27 2017-10-13 上海中弗新能源科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池电堆
WO2018113035A1 (zh) * 2016-12-23 2018-06-28 宁波索福人能源技术有限公司 一种固体氧化物燃料电池堆阵列及其发电***
CN108365242A (zh) * 2018-02-09 2018-08-03 东莞深圳清华大学研究院创新中心 一种固体氧化物燃料电池
CN108365243A (zh) * 2018-04-27 2018-08-03 东莞深圳清华大学研究院创新中心 一种固体氧化物燃料电池堆
CN109830732A (zh) * 2019-01-25 2019-05-31 哈尔滨工业大学（深圳） 一种不对称平板型结构高温固态燃料电池的电堆结构
CN111492521A (zh) * 2017-07-24 2020-08-04 努威拉燃料电池有限责任公司 燃料电池堆压缩的***和方法
CN112886043A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 国家能源投资集团有限责任公司 电池堆端板及燃料电池堆及燃料电池堆堆塔
CN113241456A (zh) * 2021-04-27 2021-08-10 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料单电池
CN116885234A (zh) * 2023-07-27 2023-10-13 广东佛燃科技有限公司 一种适用于多sofc电堆模组的气流分配底座
CN117613308A (zh) * 2024-01-22 2024-02-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种燃料电池的公共通道排水结构及燃料电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373843A (zh) * 2007-08-20 2009-02-25 中国科学院过程工程研究所 一种可拆卸的燃料密封平板式固体氧化物燃料电池堆
CN101821873A (zh) * 2007-06-28 2010-09-01 布罗托尼克斯技术公司 燃料电池堆及其制法
CN101872867A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 财团法人工业技术研究院 使用金属分隔板的燃料电池组及其单电池结构、组装方法
WO2010136214A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 Ezelleron Gmbh Oxide-ceramic high-temperature fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101821873A (zh) * 2007-06-28 2010-09-01 布罗托尼克斯技术公司 燃料电池堆及其制法
CN101373843A (zh) * 2007-08-20 2009-02-25 中国科学院过程工程研究所 一种可拆卸的燃料密封平板式固体氧化物燃料电池堆
CN101872867A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 财团法人工业技术研究院 使用金属分隔板的燃料电池组及其单电池结构、组装方法
WO2010136214A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 Ezelleron Gmbh Oxide-ceramic high-temperature fuel cell

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296301A (zh) * 2012-03-02 2013-09-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆
CN103117360B (zh) * 2013-01-21 2015-06-24 西安理工大学 有机氧化镍电阻存储器薄膜的制备及其电学性能测试方法
CN103117360A (zh) * 2013-01-21 2013-05-22 西安理工大学 有机氧化镍电阻存储器薄膜的制备及其电学性能测试方法
CN105405993B (zh) * 2015-11-05 2018-09-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种平板型结构的钠镍电池储能模块以及钠镍电池组
CN105405993A (zh) * 2015-11-05 2016-03-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种平板型结构的钠镍电池储能模块以及钠镍电池组
CN106784957A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 宁波索福人能源技术有限公司 一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构
WO2018113035A1 (zh) * 2016-12-23 2018-06-28 宁波索福人能源技术有限公司 一种固体氧化物燃料电池堆阵列及其发电***
CN106784957B (zh) * 2016-12-23 2019-04-30 宁波索福人能源技术有限公司 一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构
CN107248586A (zh) * 2017-06-27 2017-10-13 上海中弗新能源科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池电堆
CN107248586B (zh) * 2017-06-27 2019-07-19 上海中弗新能源科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池电堆
CN111492521B (zh) * 2017-07-24 2023-08-25 努威拉燃料电池有限责任公司 燃料电池堆压缩的***和方法
CN111492521A (zh) * 2017-07-24 2020-08-04 努威拉燃料电池有限责任公司 燃料电池堆压缩的***和方法
CN108365242A (zh) * 2018-02-09 2018-08-03 东莞深圳清华大学研究院创新中心 一种固体氧化物燃料电池
CN108365243A (zh) * 2018-04-27 2018-08-03 东莞深圳清华大学研究院创新中心 一种固体氧化物燃料电池堆
CN108365243B (zh) * 2018-04-27 2024-04-30 广东清大创新研究院有限公司 一种固体氧化物燃料电池堆
CN109830732A (zh) * 2019-01-25 2019-05-31 哈尔滨工业大学（深圳） 一种不对称平板型结构高温固态燃料电池的电堆结构
CN112886043A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 国家能源投资集团有限责任公司 电池堆端板及燃料电池堆及燃料电池堆堆塔
CN113241456A (zh) * 2021-04-27 2021-08-10 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料单电池
CN113241456B (zh) * 2021-04-27 2022-05-24 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料单电池
CN116885234A (zh) * 2023-07-27 2023-10-13 广东佛燃科技有限公司 一种适用于多sofc电堆模组的气流分配底座
CN116885234B (zh) * 2023-07-27 2024-05-28 广东佛燃科技有限公司 一种适用于多sofc电堆模组的气流分配底座
CN117613308A (zh) * 2024-01-22 2024-02-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种燃料电池的公共通道排水结构及燃料电池
CN117613308B (zh) * 2024-01-22 2024-05-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种燃料电池的公共通道排水结构及燃料电池

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