CN111416134A - 金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构 - Google Patents

金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构。其中，所述金属扁管支撑体结构包括：封闭端、多孔结构、燃料气体流道、开口端；所述封闭端与所述开口端分别位于所述多孔结构的两端；所述燃料气体流道，设于所述多孔结构内部，用于燃料气体流通；所述封闭端为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第一端。通过本发明提供的结构中封闭端和开口端，分别与电解质层接触，达到自密封的目的，有效解决了金属支撑型固体氧化物燃料电池中存在的密封问题。

Description

金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构
技术领域
本发明涉及能源技术领域，特别是涉及金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell缩写为SOFC)是一种固态发电装置，其发电效率高，工作时无噪音，无污染，不经过燃烧而是直接将燃料的化学能转化为电能。固体氧化物燃料电池功能层主要包括阳极，电解质，阴极三个功能层。
目前研制开发的SOFC结构中,主要有管式和平板式两种基本结构。两者最大的区别在于收集电流传导方向是垂直于电解质薄膜方向还是平行于电解质薄膜方向。平板式燃料电池的优点在于，电流路径小，功率密度大，易于设计串并联结构。但其缺点在于高温下密封较难，其典型的工作温度在600-800℃之间，为了隔离阳极侧的燃料气体与阴极侧的氧化气体，需要选择耐高温的密封方式或材料。
管式SOFC优点有无需高温密封(可以在冷端进行密封)、性能稳定、运行数万小时无明显衰减等。由于其优异的密封性能，可以使得电池工作温度有较大提升，获得更大的功率输出。管式电池的缺点在于其电流路径较长，阴极侧电流收集较为困难。
扁管固体氧化物燃料电池结合了平板与管式固体氧化物燃料电池的设计，既保留了管式一定的密封性能，又改善了电流收集路径，是一种应用于小型化设备的设计。然而现有的扁管式固体氧化物燃料电池的支撑采用的是阳极支撑，通常为镍基金属陶瓷，成本较高且脆性较大，电导率不及金属，不利于电池的长期稳定运行，且现有的扁管式电池功能层只覆盖扁管一面，体积功率密度不高。
金属支撑固体氧化物燃料电池是一种新型结构，采用多孔金属作为支撑体，在其上制备阳极、电解质和阴极，由于支撑体为金属，电极与电解质部件可以制备成薄膜形式，大大降低了电池内阻与电极极化，提升了电池性能。由于金属的强度与热导率，金属支撑型固体氧化物燃料电池具有成本低，强度高，且抗热震能力高的特点，金属支撑体与连接体之间的密封也可采用成熟的焊接技术。
但是，金属支撑型固体氧化物燃料电池以平板式为主，更需要解决密封问题，若采用成熟的焊接技术进行连接，则存在高温下导致的密封性能差的问题。
发明内容
本发明提供一种金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构，以解决金属支撑型固体氧化物燃料电池中存在的密封问题。
第一方面，本发明提供了一种金属扁管支撑体结构，所述结构具有第一端、第二端以及支撑主体；
所述第一端为封闭端，所述第二端为开口端，所述第一端与所述第二端相对，所述第一端与所述第二端位于所述支撑主体的两侧；
所述支撑主体为多孔结构，所述支撑主体的内部设置有燃料气体流道，用于燃料气体流通；
所述封闭端为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第一端；
所述开口端为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第二端，该致密结构上开设有燃料气体进口和燃料气体出口；所述燃料气体进口用于通入燃料气体；所述燃料气体出口用于燃料气体流出。
优选地，所述金属扁管支撑体结构具有上平面和下平面，上平面与下平面的间距为3mm～20mm；所述金属扁管支撑体结构的宽度大于所述间距的2倍以上。
优选地，所述支撑主体的长度占所述金属扁管支撑体结构的长度的50％～90％。
优选地，所述支撑主体的孔隙率为15～60％。
优选地，所述金属扁管支撑体结构的制备方法至少包括粉末冶金。
优选地，制备所述金属扁管支撑体结构的材料至少包括铁铬合金，铁镍合金和纯铬中的一种。
第二方面，本发明提供了一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构，所述电池/电解池包括：上述第一方面所述的金属扁管支撑体结构、阳极、电解质以及阴极；
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体，其中，所述电池阳极或电解池阴极的长度大于等于所述支撑主体的长度，且小于所述金属扁管支撑体结构的长度；
所述电解质覆盖所述电池阳极或电解池阴极，其中，所述电解质的长度大于所述电池阳极或电解池阴极的长度，且小于等于所述金属扁管支撑体结构的长度，且与所述金属扁管支撑体结构的封闭端和开口端分别接触；
所述电池阴极或电解池阳极覆盖所述电解质，且所述电池阴极或电解池阳极的面积大于等于所述电池阳极或电解池阴极的面积。
优选地，
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的上平面和下平面；或
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的上表面和下表面；或
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的整个外表面。
优选地，所述阳极、所述电解质层和所述阴极的覆盖方法均采用喷涂或烧结。
第三方面，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池堆结构，所述固体氧化物燃料电池堆结构为包括：两个或两个以上的上述第二方面所述的固体氧化物燃料电池结构的固体氧化物燃料电池堆结构。
本发明提供了一种金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构。其中，金属扁管支撑体结构包括：封闭端、多孔结构、燃料气体流道、开口端，并且开口端包括：燃料气体进口、燃料气体出口和致密结构；电池/电解池结构包括：本申请提供的金属扁管支撑体、阳极、电解质以及阴极，并且，在该电池/电解池结构中，电池阳极或电解池阴极覆盖金属扁管支撑体的多孔结构的上平面与下平面，电解质覆盖电池阳极或电解池阴极且电解质的两端分别与金属扁管支撑体的封闭端和开口端接触；电池堆结构包括两个或两个以上本申请提供的电池结构。通过采用本申请提供的结构的电池，不需要采用高温额外密封材料，有效的简化了电池堆的制造工艺，有利于固体氧化物燃料电池的商业化推广。
并且，本发明提供的各个结构还包括以下优点：
1、本发明提供的金属扁管支撑体，按孔隙率分为三个部分，依次为中间的多孔结构，两端的致密结构(即开口端的致密结构和封闭端的致密结构)，通过两端的致密结构与致密的电解质接触，防止气体漏气，对电池形成了良好的密封，无需采用焊接等技术进行密封，具有自密封特点，解决焊接等技术存在的密封性能差的问题。
2、本发明提供的金属扁管支撑体，由于具有一端封闭、一端开口的特点，解决了相关技术中采用两端开口的支撑体存在的密封困难的问题。其中，一端封闭是指，采用与多孔结构一体化制成的致密结构对多孔结构进行自密封，防止漏气，不需额外的密封连接操作；一端开口(即开口端)是指，该开口端中设有燃料气体进口和出口，而燃料气体进口和出口设置于致密结构中，该致密结构具有对燃料气体进口和出口，以及多孔结构的密封作用，且该致密结构也与多孔结构、燃料气体进口和出口一体化制备的，一次制备完成，达到自密封的目的。
3、本发明将平板金属支撑与扁管设计相结合，且采用一次制备的操作，得到具有一体化结构特点的金属扁管支撑体，显著改善固体氧化物燃料电池的密封难度，降低制造成本，使得电池体积功率密度有较大提升。
4、本发明提供的金属扁管支撑体中多孔结构的上平面与下平面均可被电池阳极或电解池阴极包裹，然后依次在两平面分别包裹电解质和电池阴极或电解池阳极，从而得到的电池/电解池及电池堆，通过利用上平面和下平面增加电池/电解池有效面积，从而提升了电池的体积功率密度。
5、本发明提供的金属扁管支撑体的开口端，由于致密结构包裹气体的出口与进口，因此，当电池进入使用过程时，只需将致密结构与底座进行简单的焊接，就能达到密封的目的，且底座的连接处温度较低，不会对焊接处造成密封失效的问题。
6、本发明提供的金属扁管支撑体，相较于阳极扁管，强度提升，热导率提升，可以快速启动，成本降低。
此外，本发明提供的一端自密封的金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池结构，采用全新设计的扁管结构，可以将燃料气体的出口和入口在较低温度下密封。电池功能层包围整个扁管，极大地提升了电池的有效面积，从而提升了电池的体积功率密度。采用金属支撑扁管，降低了材料成本，提升了电池力学性能与导电性，可将电极做薄，降低了电极的极化阻抗。具有金属支撑与扁管电池的共同优点。该结构的电池不需要采用高温额外密封材料，有效的简化了电池堆的制造工艺，有利于固体氧化物燃料电池的商业化推广。本申请中的电解池至少具有与电池相同的优点，在此不做赘述。
附图说明
图1示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑体结构的剖面示意图；
图2示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池结构的侧面剖面示意图；
图3示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电解池结构的剖面示意图；
图4示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构中部的纵向剖面示意图；
图5示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构中部的纵向剖面示意图；
图6示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构的结构图；
图7示出了相关技术中提供的扁管型燃料电池的纵向剖面示意图；
图8示出了空隙依据孔隙率进行分类的示意图(图a)以及本发明实施例制备的致密结构的扫描电子显微镜示意图(图b)。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
金属支撑固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell缩写为SOFC)，将固体氧化物燃料电池制备在多孔金属上，多孔金属与金属连接体连接。为了防止燃料气体泄漏，需要对多孔金属支撑体与金属连接体进行连接与密封处理。传统的连接密封方法，通常是在多孔金属支撑体与金属连接体接触区域采用焊接技术进行连接密封。但是，SOFC的工作温度在600-800℃之间，在如此高的温度之下，焊接连接处的应力不均匀，成分不均匀，导致密封性变差，焊缝的密封性与抗氧化能力等均可能影响电池的长期稳定性，造成电池性能衰减。相应的电解池也存在相同问题。
现有的固体氧化物燃电池扁管型燃料电池如图7所示，采用扁管形状的阳极，一侧固定连接体，其余区域覆盖致密电解质，另一侧覆盖阴极。该结构结合了平板电池与管式电池的优点。但陶瓷阳极较为脆弱，而且只利用了扁管的一面，电池的体积功率密度不高。
本发明提供了一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池，由于该结构基于金属扁管支撑体，因此解决了上述问题，免去了多孔金属支撑体与金属连接体的密封与连接，提高了电池的体积功率密度。
为了进一步理解本发明，下面结合具体实例对于本发明进一步进行阐述，由于电解池与燃料电池是一对结构型式相同、工作过程相逆的能量转化装置，因此，本申请的实施例以燃料电池为例进行阐述。
请参阅图1所示，本发明一实施例提供了一种金属扁管支撑体结构，包括开口端(1-1)、多孔结构(1-2)、封闭端(1-3)、燃料气体流道(1-4)；
其中，开口端(1-1)与封闭端(1-3)分别位于多孔结构(1-2)的两端；燃料气体流道(1-4)，设于多孔结构(1-2)内部，用于燃料气体流通；封闭端(1-3)由金属粉末制备，为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第一端；
并且开口端(1-1)包括：燃料气体进口(1-5)、致密结构(1-6)和燃料气体出口(1-6)；其中，燃料气体进口(1-5)用于通入燃料气体；燃料气体出口(1-6)用于燃料气体流出；致密结构(1-6)用于密封所述燃料气体流道的第二端。
本发明实施例提供的一种金属扁管支撑体结构的上平面与下平面的间距为3mm～20mm，宽度值要大于间距值的2倍；并且多孔结构的长度占金属扁管支撑体的总长度的占比范围为50％～90％。其中，长度是指封闭端(1-3)的边沿与开口端(1-1)的边沿之间的距离，相应的宽度，如图1所示。
本发明实施例提供的一种金属扁管支撑体结构的多孔结构(1-2)的孔隙率为15～60％。孔隙率的取值依据为：孔隙率太小时，气体不能正常流动，影响电池性能；孔隙率太大时，多孔金属强度和表面粗糙度无法保证，无法使电池的使用寿命和性能达到较优)，致密处孔隙率小于7％(该范围的取值依据为：小于这个数值时，达到了封闭孔状态，即气体不能流动，达到无泄露的效果，起到密封作用。
本发明实施例中采用金属材料制备扁管支撑体，由于金属材料的强度远高于陶瓷材料(即现有技术中的阳极支撑体，如图7所示)，即本发明的金属扁管支撑体具有高强度的优点，并且陶瓷材料在电池使用过程中易裂，而金属材料在电池使用过程中不易裂。因此，采用本发明的金属扁管支撑体制备电池/电解池，有效提高了电池/电解池的力学性能。
本发明实施例中采用金属材料制备扁管支撑体，由于金属热导率高，升温速度即使很快，电池内部温度也很容易均匀，加上金属强度高，内有应力,也不容易产生裂纹。因此，采用本发明的金属扁管支撑体制备电池/电解池可以快速启动。而采用阳极支撑体(采用的是陶瓷材料)，由于陶瓷导热较差，升温速度如果过快，将使得局部温度不均匀，进而产生应力导致开裂的问题。并且，本申请中采用的金属材料制备金属扁管支撑体，由于制备工艺简单(一次焙烧，即得到一体化的金属扁管支撑体结构)，因此采用本发明的金属扁管支撑体制备电池/电解池，具有降低成本的优点。
本发明实施例中采用金属材料制备扁管支撑体，由于金属的导电率优于作为阳极支撑体的陶瓷，并且金属的强度较高，所以本申请中电池/电解池的阳极、阴极以及电解质的层厚度都可以尽可能的小(即很薄的结构层)，当电解质的层厚度较低时，可有效降低电池内阻，提高电流传导效率(阳极支撑体由于阳极的电导率低于金属，因而电流传导时损耗较大)，当电极的层厚度较低时，降低了电极的极化阻抗，更有利于气体扩散进去反应，提高电池性能的同时达到节约能源的目的。其中，极化阻抗是指电极对电池反应的阻力。因此，采用本发明的金属扁管支撑体制备电池/电解池，具有提升电池/电解池导电性的优点。
图2示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池结构的侧面剖面示意图。如图2所示，2-1为开口端，2-3为封闭端，2-4为燃料气体流道，2-5为燃料气体进口，2-6为致密结构，2-7为燃料气体出口，2-8为致密结构，2-9为阳极，2-10为电解质，2-11为阴极，其中被阳极包裹的多孔结构2-2未示出。
说明，本发明实施例中，在金属扁管支撑体外表面由内到外依次覆盖阳极、电解质以及阴极时，金属扁管支撑体、阳极、电解质以及阴极之间的位置关系可以为：阳极的长度大于等于多孔结构的长度，以确保充分利用从多孔结构流出的气体的目的；阳极的长度小于金属扁管支撑体的长度，以确保致密电解质能全面覆盖阳极，并与金属扁管支撑体两端的致密结构接触，达到自密封的目的。
本发明实施例中，电解质的长度大于阳极的长度，以使电解质能全面覆盖阳极；电解质的长度小于等于金属扁管支撑体的长度，当小于金属扁管支撑体的长度时，得到如图2、图3和图6所示的位置关系，当等于金属扁管支撑体的长度时，只需在制备过程中将电解质的长度与金属扁管支撑体的长度对齐即可，制备方法相同，在本实施例中不作赘述。
本发明实施例中，阴极的长度与阳极的长度相等。需要说明的是阴极长度也可大于阳极长度，但有效长度以较短长度为准。
图3示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电解池结构的剖面示意图；
如图3所示，3-1为开口端，3-3为封闭端，2-4为燃料气体流道，3-5为燃料气体进口，3-6为致密结构，3-7为燃料气体出口，3-8为致密结构，3-9为阳极，3-10为电解质，3-11为阴极，其中被阳极包裹的多孔结构3-2未示出。由于电池与电解池的结构相同，因此相关描述与图2相同，在此不作赘述。
图4示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构中部的纵向剖面示意图；
如图4所示，4-1为金属扁管支撑体，4-2为阳极，4-3为电解质，4-4为阴极，4-5为燃料气体流道。
本实施例提供的金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池中，电池阳极或电解池阴极覆盖金属扁管支撑体的多孔结构的整个外表面，即包括多孔结构的两侧弧形曲面，以提高电池/电解池的有效面积，并且，电池阴极或电解池阳极也相应覆盖电解池外表面，且电池阴极或电解池阳极的长度可大于或等于电池阳极或电解池阴极的长度。
图5示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构中部的纵向剖面示意图；
如图5所示，5-1为金属扁管支撑体，5-2为阳极，5-3为电解质，5-4为阴极，5-5为燃料气体流道。
本实施例提供的金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池中，电池阳极或电解池阴极覆盖金属扁管支撑体的多孔结构的上平面和下平面，即不包括多孔结构的两侧弧形曲面，相应的电解质在覆盖电池阳极或电解池阴极的同时，还需覆盖剩余的多孔结构部分，达到密封的目的。
本实施例中，电池阴极或电解池阳极覆盖了整个电解质，而在实际操作中，电池阴极或电解池阳极也可以只覆盖阳极区域，即与阳极的长、宽相等，相应的阴极面积与阳极面积相等。
图6示出了本发明一实施例制备的一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构的结构图；
本发明实施例提供的金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构，如图6所示，一端盲孔的金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池结构，包括金属支撑体、阳极、电解质和阴极。金属支撑体内开有燃料气体流道，燃料气体从入口流入，出口流出，金属扁管支撑体上下平面均包裹有阳极，电解质层和阴极。
本发明实施例中，孔隙率为15～60％的金属扁管支撑体的多孔结构中的孔隙属于通孔(如图8中的图a所示)，通孔可以实现气体的正常流通；本发明实施例中，孔隙率小于7％的金属扁管支撑体的致密结构和致密结构中的孔隙属于闭孔(如图8中的图a所示)，而气体在闭孔中不能流通，从而达到防止气体漏气的目的，即本发明中金属扁管支撑体的致密结构和致密结构都属于致密结构(如图8中的图b)，该致密结构中的孔隙属于闭孔，各孔隙之间不相互贯通，无法形成气体通道，进而达到密封的目的。因此，本发明提供的金属扁管支撑体两端的致密结构和致密结构对中部的多孔结构进行包裹，达到自密封的目的。
并且本发明提供的金属扁管支撑体中的致密结构、致密结构以及多孔结构的金属粉末材料为同一种金属粉末材料，所述金属材料至少包括铁铬合金、镍铬合金以及纯铬中的一种，具体实施时，还可选择其他符合制备条件的金属材料。因此，本发明提供的金属扁管支撑体可以通过粉末冶金的方式，进行一次制备，即可得到内部设有燃料气体流道的具有一体化结构特点的金属扁管支撑体，且该支撑体无连接界面，不需采用焊接等连接技术。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过多个具体的实施例来说明本发明的一种金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构。
实施例1
请参阅图1所示，本实施例中以铁镍合金作为金属扁管支撑体材料，采用粉末冶金烧结成型金属扁管支撑体，扁管厚度(即上下两个平面间距)0.8cm，上下平面区域长宽为：15cm×5cm，扁管中间段多孔，孔隙率为30％，两端致密，内部带有蛇形气体流道，其中，扁管盲孔端(即本发明中的封闭端)1cm为致密区域，开孔端2cm为致密区域，中间12cm为多孔结构。在金属支撑体多孔结构采用大气等离子喷涂方法制备Ni/GDC阳极，覆盖多孔结构，采用大气等离子喷涂制备ScSZ电解质，完全包裹阳极，采用大气等离子喷涂在电解质上制备LSCF阴极，完成单电池制备。
实施例2
本实施例中以纯铬作为金属扁管支撑体材料，采用粉末冶金制备金属扁管支撑体，扁管厚度1.2cm，上下平面区域长宽分别为6cm和24cm，扁管中间段多孔，孔隙率为15％，两端致密，扁管内部带有气体流道，其中，扁管盲孔端1cm为致密区域，开孔段3cm为致密区域中间20cm为多孔结构，喷涂Ni/GDC阴极包裹中段多孔支撑体，喷涂BZCY电解质包裹阴极与所有外露的多孔金属支撑体，在扁管的两个平面分别丝网印刷LSM阳极，烧结后制备出电解池，制备的电解池表现出较高的产氢速率。
实施例3
本实施例中以铁镍合金作为金属扁管支撑体材料，采用粉末冶金烧结成型金属扁管支撑体，扁管厚度1.5cm，上下平面区域长宽分别为8cm和30cm，两端致密的带流道的扁管金属支撑体，其中，两端1cm为致密区域，中间28cm为多孔结构，孔隙率为40％。在金属支撑体多孔结构采用大气等离子喷涂方法制备Ni/GDC阳极，覆盖多孔结构，采用真空等离子喷涂制备ScSZ电解质，完全包裹阳极，采用大气等离子喷涂在电解质上制备LSCF阴极，将两片多孔金属薄板通过弹力与扁管两面的阴极接触，导出阴极侧电流，完成单电池制备。单电池表现力良好的电压和功率输出。
实施例4
采用粉末冶金烧结成型含Cr为95％的FeCr金属扁管支撑体，扁管厚度0.8cm，上下平面区域长宽为：25cm×6cm，扁管中间段多孔，孔隙率为60％，两端致密，内部带有气体流道，其中，扁管盲孔端1cm为致密区域，开孔段3cm为致密区域，中间21cm为多孔结构。在金属扁管支撑体采用流延的方法制备Ni/GDC阳极，覆盖多孔结构，再采用流延制备ScSZ电解质，完全包裹阳极，采用丝网印刷方法在电解质上制备LSM和LSCF复合阴极，在1250℃的Ar保护气氛下烧结，完成单电池制备。
实施例5
采用粉末冶金烧结成型含Cr为25％的FeCr金属扁管支撑体，扁管厚度1.2cm，上下平面区域长宽为：50cm×6cm，扁管中间段多孔，孔隙率为30％，两端致密，内部带有气体流道，其中，扁管盲孔端1cm为致密区域，开孔段3cm为致密区域，中间46cm为多孔结构。在金属扁管支撑体采用流延的方法制备Ni/GDC阳极，覆盖多孔结构，然后在1000℃进行烧结。再流延制备Co2O3掺杂的GDC和ScSZ复合电解质，完全包裹阳极，采用丝网印刷方法在电解质上制备LSM和LSCF复合阴极，在1050℃的Ar保护气氛下烧结，完成单电池制备。
然后，可以进一步制备包括两个或两个以上制备的固体氧化物燃料单电池，得到电池堆。
上述各实施例中，Ni为镍，Cr为铬，YSZ为氧化钇稳定氧化锆，LSCF为镧锶钴铁，LSM为锰酸锶镧，ScSZ为氧化锆基，Co2O3三氧化二钴，GDC为钆掺杂氧化铈，BZCY为钡锆铈钇。需要说明的是，本发明中所选用的阴极、阳极以及电解质材料可选用常用的材料，在本发明中对此不作限定，并且，在实际制备过程中，具体的阳极、电解质、阴极的铺盖面积可根据实际要求进行调整，在本发明中不做限定。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
以上对本发明所提供的一种金属扁管支撑体、电池/电解池、电池堆结构进行了详细介绍，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种金属扁管支撑体结构，其特征在于，所述结构具有第一端、第二端以及支撑主体；
所述第一端为封闭端，所述第二端为开口端，所述第一端与所述第二端相对，所述第一端与所述第二端位于所述支撑主体的两侧；
所述支撑主体为多孔结构，所述支撑主体的内部设置有燃料气体流道，用于燃料气体流通；
所述封闭端为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第一端；
所述开口端为致密结构，用于密封所述燃料气体流道的第二端，该致密结构上开设有燃料气体进口和燃料气体出口；所述燃料气体进口用于通入燃料气体；所述燃料气体出口用于燃料气体流出。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述金属扁管支撑体结构具有上平面和下平面，上平面与下平面的间距为3mm～20mm；所述金属扁管支撑体结构的宽度大于所述间距的2倍以上。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述支撑主体的长度占所述金属扁管支撑体结构的长度的50％～90％。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述支撑主体的孔隙率为15～60％。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述金属扁管支撑体结构的制备方法至少包括粉末冶金。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，制备所述金属扁管支撑体结构的材料至少包括铁铬合金，铁镍合金和纯铬中的一种。
7.一种金属扁管支撑型固体氧化物燃料电池/电解池结构，其特征在于，所述电池/电解池包括：上述权利要求1-6任一项所述的金属扁管支撑体结构、阳极、电解质以及阴极；
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体，其中，所述电池阳极或电解池阴极的长度大于等于所述支撑主体的长度，且小于所述金属扁管支撑体结构的长度；
所述电解质覆盖所述电池阳极或电解池阴极，其中，所述电解质的长度大于所述电池阳极或电解池阴极的长度，且小于等于所述金属扁管支撑体结构的长度，且与所述金属扁管支撑体结构的封闭端和开口端分别接触；
所述电池阴极或电解池阳极覆盖所述电解质，且所述电池阴极或电解池阳极的面积大于等于所述电池阳极或电解池阴极的面积。
8.根据权利要求7所述的电池/电解池结构，其特征在于，
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的上平面和下平面；或
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的上表面和下表面；或
所述电池阳极或电解池阴极覆盖所述金属扁管支撑体结构的支撑主体的整个外表面。
9.根据权利要求7所述的电池/电解池结构，其特征在于，所述阳极、所述电解质层和所述阴极的覆盖方法均采用喷涂或烧结。
10.一种固体氧化物燃料电池堆结构，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池堆结构为包括：两个或两个以上的上述权利要求7-9任一项所述的固体氧化物燃料电池结构的固体氧化物燃料电池堆结构。
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