CN110800147A - 燃料电池堆组件 - Google Patents

燃料电池堆组件 Download PDF

Info

Publication number
CN110800147A
CN110800147A CN201880042840.0A CN201880042840A CN110800147A CN 110800147 A CN110800147 A CN 110800147A CN 201880042840 A CN201880042840 A CN 201880042840A CN 110800147 A CN110800147 A CN 110800147A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
skirt
metal
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880042840.0A
Other languages
English (en)
Inventor
利·里斯
斯蒂芬·菲利普
优恩·费曼
安德鲁·比拉德
托马兹·多曼斯基
依芮恩·尔塔克
艾伦·罗伯特森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ceres Intellectual Property Co Ltd
Original Assignee
Ceres Intellectual Property Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceres Intellectual Property Co Ltd filed Critical Ceres Intellectual Property Co Ltd
Publication of CN110800147A publication Critical patent/CN110800147A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
    • H01M8/0278—O-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明有关一种改良燃料电池堆组件，其包括至少一燃料电池堆装在其上的金属底板与金属端板，每个堆包括含有至少一燃料电池及至少一电绝缘压缩垫片的至少一燃料电池堆层，其中，裙件附接至包围所述堆的底板及端板且于其间是在张力下以便维持通过所述堆的压缩力，借此免除系杆的需要。

Description

燃料电池堆组件
技术领域
本发明涉及改良式燃料电池堆组件配置，更特别的是，有关一种燃料电池堆压缩配置及其形成方法。
背景技术
燃料电池、燃料电池堆、燃料电池堆组件和热交换器***、配置及方法的教导为本领域普通技术人员众所周知的，特别是包括世界专利第WO02/35628号、第WO03/07582号、第WO2004/089848号、第WO2005/078843号、第WO2006/079800号、第WO2006/106334号、第WO2007/085863号、第WO2007/110587号、第WO2008/001119号、第WO2008/003976号、第WO2008/015461号、第WO2008/053213号、第WO2008/104760号、第WO2008/132493号、第WO2009/090419号、第WO2010/020797号、第WO2010/061190号、第WO2015/004419号、第WO2015/136295号、第WO2016/124929号、第WO2016/124928号、第WO2016/128721及第WO2016/083780号中的教导。本文所引用的所有出版物及其引文全部并入本文作为参考资料。必要时，在以上出版物中可找到使用于本文的用语定义。特别是，本发明旨在改善揭露于世界专利第WO2015/136295号的***及方法。
在设计SOFC(固态氧化物燃料电池)堆时会遭遇机械、电气及热设计的重大挑战，因为为了电气连接、气体密封且在组装、运动及运作中经历重大热循环时维持结构整体性，这些堆需要处于压缩状态，且需要在运作使用寿命期间维持整体性。
金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件通常包括金属底板，装在底板上的至少一固态氧化物燃料电池堆，金属端板，每个至少一燃料电池堆经配置成可装在所述底板与所述端板之间，且(每个至少一燃料电池堆)包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片。
每个至少一燃料电池通常包括支撑在金属基板上的阳极、电解质与阴极层。
金属支撑固态氧化物燃料电池(SOFC)堆组件的此类固态氧化物燃料电池组件常利用从底板延伸，穿过至少一燃料电池堆之导孔且穿过端板而在此用锁定螺帽固定的多支系杆(tie-bar)保持处于压缩状态。
由于系杆邻近导孔的边缘(即，邻近界定至少一燃料电池堆之导孔的金属组件的边缘)，需要小心的设计方案，因为当组件在包括蒸气、已反应及未反应碳氢化合物及空气的潜在混合气氛中高温膨胀时，系杆、堆之间有短路风险。
在燃料电池堆组件的制造期间，组装杆(assembly bar，其直径大于系杆)插穿至少一燃料电池堆的导孔以在第一次组装堆时达成燃料电池的对齐。组装杆随后被移除且换成直径小于组装杆的系杆。然后，在至少一燃料电池堆的顶端添加端板，且压缩装置用来压缩燃料电池堆组件。在燃料电池堆组件被压缩下，接着添加锁定螺帽。然后，移除堆的压缩负荷，留下系杆以维持堆压缩。压缩负荷在燃料电池堆工作温度范围内的维持可能是个挑战，这取决于必要的压缩负荷，燃料电池堆层的个数，从而系杆长度，以及制成系杆的适当材料。让系杆有的不同设计以用于不同的堆设计可能会增加复杂度及成本。
本发明旨在改善现有技术及/或针对、克服或减轻现有技术缺点中的至少一者。
发明内容
根据本发明，提供一种形成金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件之方法其包括下列步骤：
(a)组装：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成可装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
(b)使用压缩装置施加通过所述至少一燃料电池堆的压缩力；
(c)使裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述堆；与
(d)移除所述压缩装置，借此通过所述裙件中的张力来维持在所述至少一燃料电池堆上的所述压缩负荷。
借由通过所述裙件中的张力来维持在所述至少一燃料电池堆上的压缩负荷，存在系杆的需要被移除。系杆的移除导致燃料电池堆组件的热质量减少，接着这可提高燃料电池堆组件的效能，特别是，可减少使所述至少一燃料电池直到工作温度所需的能量，即，可减少到达操作温度所花费的时间。接着，这可提供燃料电池堆组件的工作效率。这也导致简化制程，简化组件，且减少最终产品发生短路的风险。
优选地，所述压缩力施加至所述底板及所述端板。优选地，所述压缩力通过所述底板及所述端板施加。
优选地，在所述压缩装置被移除时，所述裙件对于所述底板及所述端板且于其间是在张力下以维持在所述至少一燃料电池堆上的压缩负荷。
借由所述至少一燃料电池堆中没有用于系杆的导孔，可增加阳极、电解质及阴极层可放在其上之金属基板的可用表面积，即，所述至少一燃料电池可具有较大的表面积且因此可增加电力输出。
优选地，所述裙件为金属裙件。如下述，所述(金属)裙件可用焊接法附接至所述底板及所述端板。
优选地，所述裙件有大于所述至少一燃料电池堆之热膨胀系数的热膨胀系数，所述固态氧化物燃料电池堆组件另外包括位在所述底板与所述端板之间的至少一膨胀板(expansion plate)，所述至少一膨胀板有大于所述裙件的热膨胀系数。
在某些具体实施例中，所述燃料电池堆组件包括多个膨胀板。
优选地，所述热膨胀系数为(即，经测量或界定为)线性热膨胀系数(而不是面积膨胀或容积膨胀)。
在常规金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件中，所述金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件在高温下运作会造成组件部件膨胀。系杆通常为金属构造且有比所述至少一燃料电池堆之其他组件大的热膨胀系数(CTE)，特别是电绝缘压缩垫片。在此类组件中，CTE有差异的结果是，在工作条件下(通常为450至800℃，约450至650℃更常见)，所述燃料电池堆组件发生膨胀，导致所述至少一燃料电池堆上的压缩力由于系杆相对于所述燃料电池堆组件之其他组件有较大膨胀而减少，特别是所述至少一固态氧化物燃料电池堆。即使压缩力小量减少，也可能造成损失气体密封以及燃料电池堆组件之间的导电性降低，特别是燃料电池堆层与相邻组件(例如，其他燃料电池堆层，或取电头(power take-off))。接着，这可减少所述至少一燃料电池堆的工作效率，且最终可能导致所述至少一燃料电池堆失效。
所述裙件附接至所述底板及端板，从而所述底板及端板的热膨胀也影响作用于所述至少一燃料电池堆的压缩力。优选地，所述至少一膨胀板的热膨胀系数大于所述底板的热膨胀系数及所述端板的热膨胀系数。优选地，所述裙件的CTE大于所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板的总CTE(也被称为它们的“总CTE”或“所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板的CTE”)。更加优选地，在引用所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板的总CTE时，合成CTE为所述底板、所述端板及所述至少一燃料电池堆之长度(或相对长度)的函数。此外，优选地，在所述底板及端板的长度(或相对长度)用来判定所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板的总CTE时，所述底板及所述端板的长度确定为所述底板及端板从所述底板或端板接近所述至少一燃料电池堆的一端到所述裙件与所述底板或端板之附接点的长度。
优选地，膨胀板位在所述端板与相邻燃料电池堆层之间。在某些具体实施例中，只有一个膨胀板。在其他具体实施例中，有多个膨胀板，例如位在所述底板与相邻燃料电池堆层之间的第一膨胀板，与位在所述端板与相邻燃料电池堆层之间的第二膨胀板。在某些具体实施例中，所述燃料电池堆组件包括(按次序)端板、压缩板、电绝缘压缩垫片、与所述至少一燃料电池堆。
在某些具体实施例中，至少一膨胀板位在燃料电池堆层之间，例如在所述燃料电池堆组件的中心、中央或中间区。
优选地，所述热膨胀系数为沿着界定于所述底板与所述端板之间之轴线且垂直于所述底板的一般平面与所述端板的一般平面的线性热膨胀系数。
优选地，所述裙件沿着界定于所述底板与所述端板之间之纵向(膨胀的纵向)且垂直于所述底板的一般平面及所述端板的一般平面膨胀。优选地，此膨胀界定所述裙件沿着膨胀纵向的放大长度。优选地，所述至少一膨胀板界定沿着膨胀纵向的放大长度。优选地，所述至少一膨胀板沿着放大方向的放大长度补偿所述裙件沿着所述放大方向的放大长度。优选地，所述补偿是在450至650℃的温度。相较于所述至少一燃料电池堆的放大长度(或所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板的放大长度)，所述补偿是所述裙件之放大长度的至少50％为较佳。所述补偿至少为60、70、80、90或95％更佳。
优选地，至少一膨胀板位在第一及第二相邻固态氧化物燃料电池堆层之间。
优选地，至少一膨胀板经定位成可附接至所述金属端板。
因此，所述裙件的膨胀用所述至少一膨胀板的膨胀补偿，接着，这确保压缩负荷在所述至少一燃料电池堆上可维持，接着有助于维持气体密封与燃料电池堆组件之间的导电性，特别是相邻燃料电池堆层之间的。
在常规组件中，使用系杆来维持堆压缩负荷(从而燃料电池堆对准)对于有许多层的堆或较大的主动区燃料电池变得更加明显，在此堆的压缩负荷或高度(即，堆从底板量到端板的长度)意谓系杆的直径及长度变得在堆组件及压缩负荷应用基础上难以管理。
因此，借由(a)移除燃料电池堆组件的系杆与(b)包括至少一膨胀板，燃料电池堆组件的总效能及使用寿命会增加。
优选地，至少一燃料电池堆用所述裙件中之张力来维持的压缩负荷是垫片密封负荷，即，足以维持每个至少一电绝缘压缩垫片与相邻组件之间的气密，即，电流燃料电池堆层与相邻组件，例如另一燃料电池堆层，或取电板(power take off plate，也被称为“集电器”或“端极柱”)。
优选地，每个燃料电池堆层包括有至少一燃料电池、金属间隔件层、与金属互连板装在其上的金属基板。优选地，每个至少一燃料电池包括阳极、电解质与阴极层。优选地，界定从氧化剂入口到排出氧化剂出口的氧化剂流径(即，流体流径)，且界定从燃料入口到排出燃料出口的燃料流径(即，流体流径)。优选地，每个燃料电池包括(按次序)金属互连板、金属间隔件层、金属基板，与装在所述金属基板上的阳极、电解质及阴极层。
优选地，从燃料入口到排出燃料出口的燃料流径被内部歧管化，即，歧管化于至少一燃料电池堆内。优选地，从氧化剂入口到排出氧化剂出口的氧化剂流径被外部歧管化，即，歧管化于至少一燃料电池堆外。对至少一燃料电池堆而言为外部歧管且对燃料电池堆组件而言为内部歧管更佳。在底板、端板、裙件及至少一燃料电池堆之间界定一个容积为更佳。这样的容积可视为氧化剂歧管化容积(oxidant manifolding volume)。
如下文所详述的，在包括多个此类燃料电池堆层的燃料电池堆中，第一层的至少一电绝缘压缩垫片夹在第一层的金属基板与相邻第二燃料电池堆层的金属互连板之间。
优选地，所述至少一燃料电池堆的压缩负荷至少有0.5kN。
优选地，每个至少一电绝缘压缩垫片上的压缩负荷在室温及室压(RTP)至少有15MPa/平方厘米(即，15MPa*cm^-2)。更加优选地，在RTP的压缩负荷至少有25kN，至少30kN为更佳，在30至40kN之间更佳，在30至35kN之间更佳。
在步骤(a)(组装步骤)，使用例如按照如世界专利第WO2015/136295号之现有技术出版物的常规方法来组装燃料电池堆，但是没有系杆。
优选地，步骤(a)进一步包括：***位在所述至少一燃料电池堆的外表面与所述裙件的相邻内表面之间的至少一电绝缘垫片(例如，云母垫片)。这是特别可取的具体实施例，其中从氧化剂入口到排出氧化剂出口的氧化剂流径被外部歧管化。
较佳的电绝缘压缩垫片材料是蛭石(vermiculite)，Thermiculite更佳，Thermiculite 866更佳。较佳的电绝缘垫片材料是云母。
优选地，在步骤(b)，使用压缩装置施加通过底板、端板及至少一燃料电池堆的压缩力。因此，当在步骤(a)组装底板、至少一燃料电池堆及端板之后，接着可施加压缩力。
优选地，所述裙件包括多个裙件区段。更加优选地，所述裙件包括第一及第二裙件区段。每个裙件区段最好有大体U形的横截面且是与所述大体U形横截面垂直的长形，即，呈拱形或圆顶形，更特别的是，筒形拱顶状。最好所述大体U形横截面的形状经制作成可收容组成金属底板、至少一燃料电池堆及金属端板的一部份，即，与其互补，即，金属底板、至少一燃料电池堆及金属端板中的每一者的一部份。
因此，就纵向界定于所述底板及所述端板之间来说，每个至少一燃料电池堆层与所述纵向垂直地延伸，且各裙件区段的U形横截面垂直于所述纵向。
因此，所述第一裙件区段附接至所述底板及所述端板(且于其间)，同样所述第二裙件区段附接至所述底板及所述端板(且于其间)。
因此，在所述底板、所述端板及所述裙件(它是有单一裙件区段或多个裙件区段的裙件)之间界定所述至少一燃料电池堆包括在其中的一个容积。因此，所述裙件包围所述至少一燃料电池堆。
所述裙件最好用焊接法附接至所述底板及所述端板。优选地，所述焊接为填角焊接(fillet welding)，更特别的是，钨极惰气焊接法(TIG welding)。也可执行其他类型的焊接，例如雷射搭迭焊接(laser lap welding)及铜焊(brazing)。
在所述裙件包括多个裙件区段时，所述等裙件区段最好焊在一起。再说，最好所述焊接为填角焊接。使用钨极惰气焊接法执行所述焊接(例如，填角焊接)为更佳。也可执行其他类型的焊接，例如雷射搭迭焊接及铜焊。所述裙件(或每个裙件区段)可由在纵向(即，垂直于各裙件区段之U形横截面)的不同区段及材料构成。可针对成本及/或CTE设计理由来选择此类区段及材料。
在某些具体实施例中，组装步骤(a)包括：组装至少两个燃料电池堆。背对背成对地组装有适当定位之取电头(端极柱)的燃料电池堆为较佳。
因此，例如，在一具体实施例中提供第一及第二燃料电池堆，其中，每个燃料电池堆层包括单一燃料电池，所述等燃料电池堆背对背地配置。因此，所述燃料电池堆组件包括(按次序)底板、第一燃料电池堆、第二燃料电池堆(取向与第一燃料电池堆相反)、与端板。借由以背对背的方式配置第一及第二燃料电池堆，在第一及第二燃料电池堆之间可提供单一正取电板，以及在第一燃料电池堆相邻底板的末端可提供第一负取电板，且在第二燃料电池堆相邻端板的末端可提供第二负取电板。
燃料电池堆组件包括许多个别燃料电池堆的这种背对背组态(参考，例如具体实施例3)致能所述等燃料电池堆中之每一个以小于包括相同燃料电池堆层总个数之单一燃料电池堆之电压及/或电力输出的确定电压(及/或电力输出)运作。特别是，这在提供并联电气配置且约束(即，限制)电压(相较于串联配置)和提高电力输出(相较于串联配置)很有用。以此方式，有可能有效地将每个以等于或小于例如60V运作的许多燃料电池堆封装成单一燃料电池堆组件。例如，这在法规及设计准则对超过60V之电压位准提出附加要求的汽车应用特别有用。例如，这种燃料电池堆组件可具有48V的输出电压。
在另一具体实施例中提供单一燃料电池堆，每个燃料电池堆层包括第一及第二燃料电池。
在另一具体实施例中提供第一及第二燃料电池堆，每个燃料电池堆层包括第一及第二燃料电池。
在另一具体实施例中，提供第一、第二、第三及第四燃料电池堆。更加优选地，这种配置中的每个燃料电池堆层包括第一及第二燃料电池。
优选地，这种配置包括两对燃料电池堆，第一及第二燃料电池堆形成第一对，且第三及第四燃料电池堆形成第二对。正取电板设在第一及第二燃料电池堆之间，且附加正取电板设在第三及第四燃料电池堆之间。负取电板设在第一及第二对燃料电池堆之间，即，在第二及第三燃料电池堆之间。
所述底板及所述端板与所述至少一燃料电池堆电气隔离或绝缘为较佳。优选地，电绝缘压缩垫片(例如，Thermiculite 866)位在所述底板与所述至少一燃料电池堆之间，且电绝缘压缩垫片位在所述端板与所述至少一燃料电池堆之间。
根据本发明，进一步提供一种形成金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件的方法，其包括下列步骤：
(a)组装：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成可装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
(b)施加通过所述至少一燃料电池堆的第一压缩力；
(c)使裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述至少一燃料电池堆；与
(d)移除所述第一压缩力，借此通过所述裙件中的张力来维持在所述至少一燃料电池堆上的压缩负荷(例如，第二压缩力)。
根据本发明，也提供一种根据本发明方法制成的燃料电池堆组件。
根据本发明，也提供一种金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其包括：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成可装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
其特征在于：裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述至少一燃料电池堆以及对于所述底板及所述端板且于其间是在张力下以维持通过所述至少一燃料电池堆的压缩力。
除非上下文另有所指，本发明方法的方面及特征同样应用于所述产品，反之亦然。
关于借由用本发明方法形成/制造金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件来维持的压缩力，压缩力在制程期间施加，且在最终产品中，裙件(附接至底板及端板且于其间)维持通过至少一燃料电池堆的所述压缩力。
因此，优选地，所述裙件有大于所述至少一燃料电池堆之热膨胀系数的热膨胀系数，所述固态氧化物燃料电池堆组件另外包括位在所述底板与所述端板之间的至少一膨胀板，所述至少一膨胀板有大于所述裙件的热膨胀系数。优选地，所述裙件有大于所述底板及所述端板的CTE。优选地，所述裙件有大于所述底板、所述至少一燃料电池堆及所述端板之总CTE的CTE。
优选地，至少一膨胀板与所述底板或所述端板接触或与其附接。优选地，膨胀板与所述端板接触或与其附接。
因此，优选地，所述金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件进一步包括：位在所述至少一燃料电池堆的外表面与所述裙件的相邻内表面之间的至少一电绝缘垫片。
优选地，每个至少一燃料电池堆与端极柱(取电头)电气接触，且其中，所述底板及所述端板与所述至少一燃料电池堆电隔离。因此，例如，在第一具体实施例中提供第一及第二燃料电池堆，其中，每个燃料电池堆层包括单一燃料电池，所述等燃料电池堆背对背地配置。因此，所述燃料电池堆组件包括(按次序)底板、第一燃料电池堆、第二燃料电池堆(取向与第一燃料电池堆相反)、与端板。借由以背对背的方式配置第一及第二燃料电池堆，在第一及第二燃料电池堆之间可提供单一正取电板，以及在第一燃料电池堆相邻底板的末端可提供第一负取电板，且在第二燃料电池堆相邻端板的末端可提供第二负取电板。优选地，位在底板、至少一燃料电池堆之间和位在端板、至少一燃料电池堆之间的电绝缘压缩垫片提供底板及端板与至少一燃料电池堆的电气隔离。
除非上下文另有所指，用语“包括”及类似者应被解释为意指包容性，而非意指穷举性，即，意指“包括但不限于”。所述等用语包括不存在其他组件的具体实施例。
“排出氧化剂出口”及流经它的氧化剂也可称为“阴极废气”。同样，“排出燃料出口”及流经它的排出燃料可称为“阳极废气”。
在随附独立权利要求中提出本发明的特别及优选方面。来自从属权利要求的特征的组合按需要且适当时可与独立权利要求的特征组合，而不仅仅是权利要求中明确提出的。
以下各图图示处于垂直取向的燃料电池堆组件。同样可应用例如水平取向的其他取向。
附图说明
在此提供给本领域普通技术人员的本发明揭示内容。现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在下面阐述。通过举例说明本发明而不是限制本发明来提供每个实施例。附图中：
图1示出了穿过具体实施例1之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图2示出了穿过图1之燃料电池堆层的剖面图；
图3示出了穿过具体实施例2之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图4示出了穿过具体实施例3之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图5示出了穿过具体实施例4之燃料电池堆层的剖面图；
图6示出了穿过具体实施例4之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图7示出了与图6剖面垂直地穿过具体实施例4之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图8示出了穿过具体实施例5之固态氧化物燃料电池堆组件的剖面图；
图9示出了具有燃料及氧化剂(空气)在其中流动的燃料电池堆层的分解透视图；
图10示出了图9的燃料电池堆层的分解透视图；
图11示出了燃料电池堆组件的制造步骤；
图12示出了燃料电池堆组件的制造步骤；
图13示出了燃料电池堆组件的制造步骤；
图14示出了燃料电池堆组件的制造步骤；以及
图15示出了完成燃料电池堆组件的透视图。
在特定具体实施例的末尾给出组件符号表。重复使用于本专利说明书及附图的组件符号旨在表示相同或类似的特征或组件。
具体实施例
具体实施例1
在此具体实施例中，如图1所示，固态氧化物燃料电池堆组件10包括燃料电池堆30装在其上的金属底板20，与金属端板40。燃料电池堆30包括多个燃料电池堆层50。
负取电板140位在底板20、燃料电池堆30之间，且正取电板150位在燃料电池堆30、端板40之间。
Thermiculite垫片160(由Thermiculite 866制成；电绝缘压缩垫片)位在负取电板140、底板20之间。附加Thermiculite垫片160位在正取电板150、端板40之间。
如图2所示，每个燃料电池堆层50包括金属互连板60与金属基板80，金属互连板60上装有金属间隔件70。
金属基板80有雷射钻成的穿孔(多孔)区91、92，与各自沉积于多孔区91、92上面的第一及第二燃料电池101、102。
每个燃料电池101、102包括(各自)沉积于多孔区91、92上面的阳极层，沉积于阳极层上面的电解质层，与沉积于电解质层上面的阴极层。
如图9及图10所示，金属互连板60的形状经制作成可界定燃料流动孔口61、62。金属间隔件70的形状经制作成可界定燃料流动孔口71、72。金属基板80的形状经制作成可界定燃料流动孔口81、82。金属间隔件70的形状经进一步制作成可界定燃料流动空间73，且在燃料流动孔口71、72、燃料流动空间73之间界定开孔71a及72a。
用夹在金属互连板60与金属基板80之间的金属间隔件70，因而在金属互连板60的第一(内)表面63，金属基板80的第一(内)表面83及金属间隔件70之间界定对应至燃料流动空间73的燃料流动空隙74。金属互连板60的第一(内)表面63有朝向金属基板80之第一(内)表面83延伸的波纹(dimples)。这些波纹用来辅助流体在燃料流动空隙74内的流动且在燃料电池堆30在压缩负荷下时维持燃料流动空隙74。
燃料电池101、102沉积于金属基板80的第二(外)表面84上。
Thermiculite垫片(电绝缘压缩垫片)110位在金属基板80在燃料流动孔口81、82四周的第二(外)表面84上。
每个燃料电池堆层50因此界定燃料流径(流体流径)于燃料流动孔口61、71、81、开孔71a、燃料流动空间73、开孔72a及燃料流动孔口62、72、82之间。
孔口61、71、71a及81为燃料入口孔口/开孔，且界定燃料电池堆层50的燃料入口与燃料电池堆层50的燃料入口侧(或末端)。孔口62、72、72a及82为排出燃料出口孔口/开孔，且界定燃料电池堆层50的排出燃料出口与燃料电池堆层50的排出燃料出口侧(或末端)。
图9中的细虚线箭头700图示燃料流体流径。图9中的粗虚线710图示氧化剂(空气)流体流径。
金属互连板60的第二(外)表面64包括复数条向外延伸波纹65。在燃料电池堆层50堆在一起时，第一燃料电池堆层的金属互连板60接触Thermiculite垫片110以及(经由向外延伸波纹65)接触第一燃料电池101及第二燃料电池102的阴极层。Thermiculite垫片110及向外延伸波纹65的配置产生界定在第一燃料电池堆层50的金属互连板60与相邻第二燃料电池堆层50的金属基板80之间的氧化剂流径。此氧化剂流径被外部歧管化。因此，每个燃料电池堆层50有外部歧管化的氧化剂入口及出口。
在燃料电池堆30经配置成可装在金属底板20与金属端板40之间时，压缩装置600(图12)用来施加压缩力于在金属底板20、金属端板40之间的燃料电池堆30上，即，它们被压缩装置600压缩。然后，放置云母垫片120(电绝缘垫片)于燃料电池堆20的侧面。然后，放置第一裙件半部131与第二裙件半部132于底板20(图13)、燃料电池堆组件30、端板40及云母垫片120四周。然后，第一裙件半部131与第二裙件半部132使用钨极惰气焊接法在焊接点190填角焊接至金属底板20及金属端板40。然后，第一裙件半部131与第二裙件半部132填角焊接在一起以界定裙件130。因此，在底板20、端板40及裙件130之间界定包括燃料电池堆30于其内的一容积。
压缩装置600经配置成它可在金属底板20及金属端板40的边缘四周(即，在周边四周)施加压缩力以便减少或最小化燃料电池堆层50的弯曲(bowing)。在第一裙件半部131及第二裙件半部132焊接至金属底板20及金属端板40(即，焊接于金属底板20及金属端板40四周)下，边缘四周的压缩在压缩装置600移除时可维持。
压缩装置600随后被移除(图14)，且通过裙件130中的张力来维持燃料电池堆30上的压缩负荷。因此，不需要使用系杆实现燃料电池堆组件10的压缩。相较于包括系杆的对应燃料电池堆组件，这减少热质量且改善燃料电池堆组件10的效能。由于没有系杆，金属基板80可用来沉积燃料电池于其上的表面积会增加，从而相较于包括系杆的对应燃料电池堆组件，这允许进一步提高效能。
使用时，燃料电池堆组件10可轻易组配为可以顺流(co-flow，图9)或倒流(counter-flow)的方式运作。
具体实施例2
在此具体实施例(参考图3)中，固态氧化物燃料电池堆组件200的构造及组装大体根据第一具体实施例。不过，固态氧化物燃料电池堆组件10另外包括膨胀板181、182。第一膨胀板181位在底板20、Thermiculite垫片160之间，且第二膨胀板182位在端板40、Thermiculite垫片160之间。
使用于详述于本文之各种具体实施例的材料列于表1：
表1
Figure BDA0002337004140000171
Figure BDA0002337004140000181
由表1可见，各种组件的CTE(热膨胀系数)明显不同。由于每个燃料电池堆层50中有至少一电绝缘压缩垫片(Thermiculite垫片110)，裙件130的CTE值大于燃料电池堆层50的。最终结果是，随着燃料电池堆组件的温度增加，裙件130(在底板20与端板40之间)的膨胀大于燃料电池堆30和组装于底板20及端板40之间的其他组件(特别是，Thermiculite垫片160与Thermiculite垫片110)的膨胀，即，热膨胀有差别。这导致作用于燃料电池堆30的压缩力随着燃料电池堆组件10的温度增加而减少。
在此具体实施例中，膨胀板181、182降低压缩力的减少量，从而增进燃料电池堆组件200的效能。
膨胀板181、182有大于裙件130(且大于底板20及端板40)的CTE，且大小经制作成可补偿差别热膨胀。根据燃料电池堆层50在燃料电池堆组件200中的个数来制作膨胀板181、182的大小。膨胀板的这种定大小/定尺寸办法大体可应用于本发明的所有具体实施例。
具体实施例3
在此具体实施例(参考图4)中，固态氧化物燃料电池堆组件300包括第一及第二燃料电池堆171、172的背对背配置。构造及组装大体根据第二具体实施例。不过，在第一具体实施例中，正取电板150接触Thermiculite垫片160，即，夹在以下两者之间：
(a)燃料电池堆层50的第一燃料电池101、第二燃料电池102及Thermiculite垫片110，与
(b)Thermiculite垫片160。
反而，在此第二具体实施例中，正取电板150夹在以下两者之间：
(a)第一燃料电池堆171，与
(b)第二燃料电池堆172。
因此，正取电板150夹在以下两者之间：
(a)第一燃料电池堆171之燃料电池堆层50的第一燃料电池101、第二燃料电池102及Thermiculite垫片110，与
(b)第二燃料电池堆172之燃料电池堆层50的第一燃料电池101、第二燃料电池102及Thermiculite垫片110。
此配置在相同的组件设计及压缩过程内提供有较大电力输出的优点。
具体实施例4
在此具体实施例(参考图5至图7)中，固态氧化物燃料电池堆组件400的构造及组装大体按照具体实施例2。不过，每个燃料电池堆层50a包括单一燃料电池410，而不是包括第一及第二燃料电池(在具体实施例2各自为101、102)的每个燃料电池堆层50a。
图7(图标此具体实施例)图示在本发明之各种具体实施例中用来使燃料电池堆(30、171、172)之侧面与裙件130之相邻内表面电气隔离的云母垫片120。云母垫片120因而夹在裙件130、燃料电池堆(30、171、172)之间且限制(或阻挡/防止)流体在其间流动。这有助于氧化剂(空气)流动在燃料电池堆组件内的外部歧管化，且有助于界定燃料电池堆组件对至少一燃料电池堆(30、171、172等等)而言为外部歧管且对燃料电池堆组件(10、200、300、40、500)而言为内部歧管的氧化剂入口端。同样，它有助于界定燃料电池堆组件对至少一燃料电池堆(30、171、172等等)而言为外部歧管且对燃料电池堆组件(10、200、300、400、500)而言为内部歧管的排出氧化剂出口端。
具体实施例5
在此具体实施例(参考图8)中，固态氧化物燃料电池堆组件500的构造及组装大体按照具体实施例3。不过，按照具体实施例4，每个燃料电池堆层50a包括单一燃料电池410。此外，只提供单一膨胀板183。此膨胀板183附接至金属端板40。
所有具体实施例
图9及图10提供燃料电池堆层50及50a的展开透视图且图示在其内和在彼等之堆内的流体流径。
进入燃料电池堆层50、50a的燃料流体流径700系经由金属基板80的燃料流动孔口81，金属间隔件70的燃料流动孔口71及开孔71a(即，在燃料电池堆层50、50a的燃料入口侧)，以及进入界定于在金属基板80、金属间隔件70及金属互连板60之间的燃料流动空间73的燃料流动空隙74，横穿金属基板80的第一(内)表面83及金属互连板60的第一(内)表面63。燃料电池或数个101、102、410(取决于所述具体实施例)位在金属基板80的第二(外)表面84上且燃料流到所述(等)燃料电池(且从所述(等)燃料电池回来的排出燃料)系经由雷射钻成穿孔的多孔区91、92、93(取决于所述具体实施例)。
排出燃料经由金属间隔件70的开孔72a及燃料流动孔口72与金属基板80的燃料流动孔口82(即，在燃料电池堆层50、50a的排出燃料出口侧)流出燃料电池堆层50、50a。
金属互连板60及Thermiculite垫片110的孔口61、62使流体流径进一步延伸到相邻燃料电池堆层50、50a。
燃料流体流径700被内部歧管化。
氧化剂流径710对燃料电池堆层50、50a而言为外部歧管且对燃料电池堆组件10、200、300、400、500而言为内部歧管。在金属底板20、金属端板40、裙件130及燃料电池堆(s)30、171、172之间界定一容积(取决于所述具体实施例)。从燃料电池堆层50、50a相邻燃料流动孔口81、71、61(即，相邻燃料入口侧)之氧化剂入口端到燃料电池堆层50、50a相邻燃料流动孔口82、72、62(即，相邻排出燃料出口侧)之排出氧化剂出口端的氧化剂流动是在相邻燃料电池堆层50、50a之间，即，在第一燃料电池堆层50、50a的金属互连板60与相邻第二燃料电池堆层50、50a的金属基板80之间。
用从氧化剂入口端到排出氧化剂出口端夹在裙件130与燃料电池堆30、171、172之间的云母垫片120防止在燃料电池堆30、171、172(即，不在燃料电池堆层50、50a之间)外从氧化剂入口端绕到排出氧化剂出口端的氧化剂流动。
图9图示燃料及氧化剂流动的顺流运作。倒流运作同样有可能，即，氧化剂流动与燃料流动相反，从燃料电池堆层50、50a相邻燃料流动孔口82、72、62(即，相邻排出燃料出口侧)之氧化剂入口端到燃料电池堆层50、50a相邻燃料流动孔口81、71、61(即，相邻燃料入口侧)之排出氧化剂出口端。
堆组装方法
燃料电池堆30的形成(图11)系借由组装燃料电池堆层50于金属端板40上。然后，将金属底板20放在燃料电池堆30上面。
然后，可移除压缩装置600(图12)用来施加通过端板40、燃料电池堆30及底板20的压缩力610。
在通过燃料电池堆30(图13)的压缩力610仍有作用下，接着安置环绕端板40、燃料电池堆30及底板20的裙件第一半部131及裙件第二半部132。
裙件第一半部131及裙件第二半部132随后用钨极惰气焊接法附接至底板20、端板40。裙件第一半部131与裙件第二半部也互相钨极惰气焊接以形成有填角焊接133的裙件130。因此，燃料电池堆30被包围在由底板20、端板40及裙件130界定的容积内。所述钨极惰气焊接在裙件第一半部131、裙件第二半部132、底板20及端板40之间形成气密密封。
压缩装置600随后被移除(图14)且通过裙件130中的张力620来维持在燃料电池堆30上的压缩负荷610，即，燃料电池堆30对于底板20及端板40且于其间是在张力下以维持通过燃料电池堆30的压缩力。
加入权利要求中的参考符号只是为了便于了解，而不是限制权利要求的范畴。本发明单独不受限于上述具体实施例，本领域普通技术人员明白仍有其他具体实施例而不脱离随附权利要求的范畴。
参考符号
10-固态氧化物燃料电池堆组件
20-金属底板
30-燃料电池堆
40-金属端板
50-燃料电池堆层
50a-燃料电池堆层
60-金属互连板
61-燃料流动孔口
62-燃料流动孔口
63-金属互连板60的第一(内)表面
64-金属互连板60的第二(外)表面
65-向外延伸波纹
70-金属间隔件
71-燃料流动孔口
71a-开孔
72-燃料流动孔口
72a-开孔
73-燃料流动空间
74-燃料流动空隙
80-金属基板
81-燃料流动孔口
82-燃料流动孔口
83-金属基板80的第一(内)表面
84-金属基板80的第二(外)表面
91-雷射钻成穿孔(多孔)区
92-雷射钻成穿孔(多孔)区
93-雷射钻成穿孔(多孔)区
101-第一燃料电池
102-第二燃料电池
110-Thermiculite垫圈
120-云母垫圈
130-裙件
131-裙件第一半部
132-裙件第二半部
133-填角焊接
140-负取电板
150-正取电板
160-Thermiculite垫圈
171-第一燃料电池堆
172-第二燃料电池堆
181-第一膨胀板
182-第二膨胀板
183-膨胀板
190-焊接点
200-固态氧化物燃料电池堆组件
300-固态氧化物燃料电池堆组件
400-固态氧化物燃料电池堆组件
410-燃料电池
500-固态氧化物燃料电池堆组件
600-压缩装置
610-压缩力
620-张力
700-燃料流体流径
710-氧化剂流体流径
720-燃料入口侧
730-排出燃料出口侧
740-氧化剂入口侧
750-排出氧化剂出口侧

Claims (14)

1.一种金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其包括：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
其特征在于：裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述至少一燃料电池堆，以及相对于所述底板及所述端板于其间受有张力以维持通过所述至少一燃料电池堆的压缩力。
2.如权利要求1所述的金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其中，所述裙件具有大于所述至少一燃料电池堆之热膨胀系数的热膨胀系数，所述固态氧化物燃料电池堆组件还包括位在所述底板与所述端板之间的至少一膨胀板，所述至少一膨胀板具有大于所述裙件的热膨胀系数。
3.如权利要求1或2所述的金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其还包括位在所述至少一燃料电池堆之外表面与所述裙件的相邻内表面之间的至少一电绝缘垫片。
4.如权利要求1至3中任一项所述的金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其还包括与所述至少一燃料电池堆电气接触的第一及第二端极柱，并且其中，所述底板及所述端板与所述至少一燃料电池堆电隔离。
5.如权利要求1至4中任一项所述的金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其中，所述裙件为金属裙件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件，其中，所述裙件用焊接法附接至所述底板及所述端板且于其间。
7.一种形成金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件之方法，其包括下列步骤：
(a)组装：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
(b)使用压缩装置来施加通过所述至少一燃料电池堆的压缩力；
(c)使裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述至少一燃料电池堆；与
(d)移除所述压缩装置，借此透过所述裙件中的张力来维持在所述至少一燃料电池堆上的所述压缩负荷。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述裙件具有大于所述至少一燃料电池堆之热膨胀系数的热膨胀系数，所述固态氧化物燃料电池堆组件另外包括位在所述底板与所述端板之间的至少一膨胀板，所述至少一膨胀板具有大于所述裙件的热膨胀系数。
9.如权利要求7或8中所述的方法，其中，步骤(a)进一步包括：***位在所述至少一燃料电池堆的外表面与所述裙件的相邻内表面之间的至少一电绝缘垫片。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述裙件包括多个裙件区段。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述裙件包括第一及第二裙件区段。
12.如权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，所述裙件为金属裙件。
13.如权利要求7至12中任一项所述的方法，其中，所述裙件用焊接法附接至所述底板及所述端板且于其间。
14.一种形成金属支撑固态氧化物燃料电池堆组件之方法，其包括下列步骤：
(a)组装：
(i)金属底板；
(ii)装在所述底板上的至少一燃料电池堆；与
(iii)金属端板；
每个至少一燃料电池堆经配置成装在所述底板与所述端板之间，且包括至少一燃料电池堆层，每个至少一燃料电池堆层包括至少一燃料电池与至少一电绝缘压缩垫片，
(b)施加通过所述至少一燃料电池堆的第一压缩力；
(c)使裙件附接至所述底板及所述端板且于其间以包围所述至少一燃料电池堆；与
(d)移除所述第一压缩力，借此透过所述裙件中的张力来维持在所述至少一燃料电池堆上的压缩负荷。
CN201880042840.0A 2017-06-26 2018-06-22 燃料电池堆组件 Pending CN110800147A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1710187.4A GB2563848B (en) 2017-06-26 2017-06-26 Fuel cell stack assembly
GB1710187.4 2017-06-26
PCT/GB2018/051756 WO2019002829A1 (en) 2017-06-26 2018-06-22 FUEL CELL STACK ASSEMBLY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110800147A true CN110800147A (zh) 2020-02-14

Family

ID=59523578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880042840.0A Pending CN110800147A (zh) 2017-06-26 2018-06-22 燃料电池堆组件

Country Status (13)

Country Link
US (2) US11777129B2 (zh)
EP (2) EP3646404B1 (zh)
JP (2) JP7053684B2 (zh)
KR (2) KR102526858B1 (zh)
CN (1) CN110800147A (zh)
CA (1) CA3067956A1 (zh)
DK (1) DK3646404T3 (zh)
ES (2) ES2972100T3 (zh)
GB (1) GB2563848B (zh)
HU (1) HUE055915T2 (zh)
RU (1) RU2757415C2 (zh)
TW (1) TWI781187B (zh)
WO (1) WO2019002829A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201915294D0 (en) 2019-10-22 2019-12-04 Ceres Ip Co Ltd Alignment apparatus and methods of alignment
US20210143448A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-13 Bryan M. Blackburn Solid-state electrochemical devices having coated components
WO2022043087A1 (en) 2020-08-26 2022-03-03 Ceres Intellectual Property Company Limited Electrochemical cell stack
WO2023193879A1 (en) * 2022-04-04 2023-10-12 Ceres Intellectual Property Company Limited Electrochemical cell assembly with insert
WO2023193878A1 (en) * 2022-04-04 2023-10-12 Ceres Intellectual Property Company Limited Electrochemical cell assembly with sealing plate assembly
WO2023193873A1 (en) * 2022-04-04 2023-10-12 Ceres Intellectual Property Company Limited Electrochemical cell assembly with recessed plate

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057053A (en) * 1997-11-25 2000-05-02 Ballard Power Systems Inc. Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack
JP4447133B2 (ja) 2000-08-03 2010-04-07 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
GB2368450B (en) 2000-10-25 2004-05-19 Imperial College Fuel cells
JP4560992B2 (ja) * 2001-05-21 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のマニホールド
US6931125B2 (en) 2001-07-10 2005-08-16 Gregory N. Smallwood Telephone equipment compatible, twelve button alphanumeric keypad
US6862801B2 (en) * 2001-11-30 2005-03-08 Ballard Power Systems Inc. Systems, apparatus and methods for isolating, compressing and/or retaining the structure of a fuel cell stack
US7344797B2 (en) * 2002-04-30 2008-03-18 General Motors Corporation Compact fuel cell stack structure
GB2400486B (en) 2003-04-09 2006-05-10 Ceres Power Ltd Densification of ceria based electrolytes
GB2411043B (en) 2004-02-10 2007-09-19 Ceres Power Ltd A method and apparatus for operating an intermediate-temperature solid-oxide fuel cell stack
JP2006049221A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池締結構造および締結方法
WO2006060247A2 (en) 2004-11-30 2006-06-08 Corning Incorporated Fuell cell stack assembly
GB0501590D0 (en) 2005-01-25 2005-03-02 Ceres Power Ltd Processing of enhanced performance LSCF fuel cell cathode microstructure and a fuel cell cathode
GB2424878B (en) 2005-04-08 2010-09-15 Ceres Power Ltd High performance SOFC Cathode material in the 450 C 650 C range
JP4943037B2 (ja) 2005-07-27 2012-05-30 京セラ株式会社 燃料電池モジュール
GB0601813D0 (en) 2006-01-30 2006-03-08 Ceres Power Ltd Fuel cell
WO2007110587A2 (en) 2006-03-24 2007-10-04 Ceres Intellectual Property Company Limited Sofc stack system assembly with thermal enclosure
EP2044644B1 (en) 2006-06-29 2012-11-07 Ceres Intellectual Property Company Limited Steam reforming method for fuel cells
GB2440038B (en) 2006-07-07 2009-04-15 Ceres Ip Co Ltd Metal substrate for fuel cells
GB0615562D0 (en) 2006-08-04 2006-09-13 Ceres Power Ltd Power supply control for power
GB0621784D0 (en) 2006-11-01 2006-12-13 Ceres Power Ltd Fuel cell heat exchange systems and methods
ATE502409T1 (de) * 2007-01-09 2011-04-15 Univ Denmark Tech Dtu Herstellungsverfahren für eine mehrlagige sperrschichtstruktur für eine festoxidbrennstoffzelle
AU2008220596B8 (en) 2007-02-27 2013-04-04 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell stack flow hood
GB2448890B (en) 2007-05-01 2013-03-13 Ceres Ip Co Ltd A method of disposing a water gas shift catalyst on a metal substrate
JP2008078148A (ja) 2007-10-24 2008-04-03 Toyota Motor Corp 燃料電池
KR100986349B1 (ko) * 2007-11-05 2010-10-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택용 엔드플레이트 및 그 제조 방법
US20090162726A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Kemal Ozgur Compression apparatus for fuel cell stack
EP2318328B1 (en) 2008-06-13 2018-10-31 Ceres Intellectual Property Company Limited Method for deposition of ceramic films
CN102132451B (zh) 2008-08-21 2013-10-30 塞瑞斯知识产权有限公司 使用空气分布装置的改进的燃料电池堆流动罩气流
GB2465767B (en) 2008-11-27 2011-01-05 Ceres Ip Co Ltd A boiler unit
US8785074B2 (en) * 2009-09-30 2014-07-22 Bloom Energy Corporation Fuel cell stack compression devices and methods
US9577284B2 (en) * 2010-02-26 2017-02-21 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack enclosure
JP5684664B2 (ja) * 2011-07-13 2015-03-18 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
CN103875111B (zh) 2011-10-14 2016-10-19 托普索公司 堆叠组件
US9379408B2 (en) 2013-03-05 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Hemmed fuel cell stack enclosure
WO2014137601A2 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 Nuvera Fuel Cells, Inc. Electrochemical stack compression system
KR101479836B1 (ko) * 2013-04-08 2015-01-06 현대하이스코 주식회사 우수한 체결력을 갖는 연료전지
GB201312329D0 (en) 2013-07-09 2013-08-21 Ceres Ip Co Ltd Improved fuel cell systems and methods
JP5740562B2 (ja) * 2013-10-25 2015-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池スタック
US10270119B2 (en) 2014-03-12 2019-04-23 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell stack arrangement
JP6216283B2 (ja) * 2014-04-23 2017-10-18 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
RU147533U1 (ru) * 2014-04-25 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Батарея топливных элементов
GB2522522B (en) 2014-11-27 2018-01-24 Ceres Ip Co Ltd Structure
GB2535338B (en) 2015-02-06 2017-01-25 Ceres Ip Co Ltd Electrolyte forming process
GB2524638B (en) 2015-02-06 2016-04-06 Ceres Ip Co Ltd Electrolyte forming process
GB2524643B (en) 2015-02-10 2017-03-29 Ceres Ip Co Ltd Interconnect for Low Temperature Solid Oxide Fuel Cell
RU2597873C1 (ru) * 2015-06-24 2016-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" (ООО "ЗЭП") Батарея твердооксидных топливных элементов
EP3375035A4 (en) 2015-11-13 2019-06-19 Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc. INSULATION AND COMPRESSION OF A HIGH-TEMPERATURE DEVICE
DE102015225351A1 (de) 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungseinheit
DE102015225350A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gehäuse zur Aufnahme eines Brennstoffzellen-, Batterie- oder Kondensatorstapels
JP6684021B2 (ja) 2016-03-31 2020-04-22 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Also Published As

Publication number Publication date
HUE055915T2 (hu) 2022-01-28
JP2020525979A (ja) 2020-08-27
KR20200021994A (ko) 2020-03-02
WO2019002829A1 (en) 2019-01-03
KR102526858B1 (ko) 2023-04-28
US20240047726A1 (en) 2024-02-08
EP3872911A1 (en) 2021-09-01
JP7229407B2 (ja) 2023-02-27
EP3646404A1 (en) 2020-05-06
EP3872911B1 (en) 2024-02-07
ES2972100T3 (es) 2024-06-11
CA3067956A1 (en) 2019-01-03
RU2757415C2 (ru) 2021-10-15
TW201906219A (zh) 2019-02-01
JP2022087157A (ja) 2022-06-09
JP7053684B2 (ja) 2022-04-12
GB201710187D0 (en) 2017-08-09
US20200161690A1 (en) 2020-05-21
KR20230058549A (ko) 2023-05-03
RU2020102869A3 (zh) 2021-08-27
US11777129B2 (en) 2023-10-03
GB2563848A (en) 2019-01-02
EP3646404B1 (en) 2021-05-26
ES2877104T3 (es) 2021-11-16
GB2563848B (en) 2022-01-12
DK3646404T3 (da) 2021-06-14
TWI781187B (zh) 2022-10-21
RU2020102869A (ru) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110800147A (zh) 燃料电池堆组件
US6296963B1 (en) Solid oxide electrolyte fuel cell
EP3276729B1 (en) Cell stack device, module, and module housing device
US10115976B2 (en) Terminal plate for fuel cell, manufacturing method of terminal plate for fuel cell, and fuel cell
WO2013008655A1 (en) Sofc stack with temperature adapted compression force means
JP6924278B2 (ja) コンパクトな高温電気化学セルスタックアーキテクチャ
US10020517B2 (en) Solid oxide fuel cell bundles with flexible power transmission system
CA2917773C (en) Fuel cell single cell
US9023547B2 (en) Fuel cell comprising separator with protrusions in zigzag-pattern
JP6749051B2 (ja) セルスタック装置、燃料電池モジュール及び燃料電池装置
KR101171605B1 (ko) 고체산화물 연료전지 스택의 수리방법
JP2012516525A (ja) 燃料電池スタック用相互接続器構成
JP2007317525A (ja) Ｓｏｆｃセルスタック
JP2009054414A (ja) 燃料電池スタック
JP2006221955A (ja) 燃料電池のセパレータ
JP2007042442A (ja) 燃料電池スタック
JP2008226721A (ja) 燃料電池
JP2004319455A (ja) 平面積層型燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination