CN1495955A - 燃料电池组和燃料电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池组(10)包括至少一个燃料电池单元(20)和多个互连件，互连件限定至少两个开口并包括至少一个流动反应物的流场(34)。每个开口限定各自的燃料总管(25)，其包括至少一个输入和输出燃料总管(251，252)。燃料电池单元包括阳极(26)、阴极(28)和布置在该阳极和阴极之间的电解质(27)。该阳极靠近一个互连件定位并构造成与该互连件电气连接和流体连通。互连件具有在输入和输出燃料总管之间引导燃料流的流场(34)。阴极靠近另一互连件定位并构造成与该互连件电气连接和流体连通。该互连件具有引导氧化剂流的流场(34)。燃料电池组包括周边绝缘密封件(44)和至少两个内部绝缘密封件(45)以便将电解质密封在各自的互连件上。

Description

燃料电池组和燃料电池模块
技术领域
本发明总体涉及燃料电池组和用于产生电能的模块。本发明尤其涉及具有分开的反应物流的燃料电池组和模块。
背景技术
例如固态氧化物燃料电池(SOFC)的燃料电池是通过在离子传导层上将燃料和氧化剂电化学结合产生电能的电能转换装置。燃料电池的操作温度取决于形成离子传导层的材料。所希望的是，结合高温燃料电池的电能产生***具有更高效率和电能输出的能力。示例性高温燃料电池具有高于大约600℃的操作温度，并且示例性SOFC在大约800到大约1000℃的范围内操作。
典型的燃料电池在小于大约1伏特的电位下操作。为了实现用于电能产生应用的足够电压，多个单独的燃料电池结合成更大的部件。对于通过电能产生***中其他装置对反应物产品的分级和使用，希望氧化剂和燃料流分开。对于例如具有小于大约200℃的操作温度的低温燃料电池，可以使用大量压缩状态下的弹性体密封件将两种反应物分开。弹性体密封件不能抵抗高温燃料电池的操作温度，并且因此例如玻璃陶瓷的其他材料必须用来形成该密封件。但是，对于高温燃料电池，特别是对于电池的边缘或拐角需要密封的结构或者对于在热彭胀和收缩循环期间需要保持一定尺寸的间隙的其他连接结构中，密封件的性能仍然存在问题。
因此希望设计出使用减少数量密封件来保持反应物流分开的燃料电池组。还希望将该燃料电池组结合在具有很多电流通路的燃料电池模块中。
发明内容
简而言之，按照本发明的一个实施例，燃料电池组包括多个互连件。每个互连件限定至少两个开口并包括至少一个流动反应物的流场。每个开口限定各自的燃料总管，其包括至少一个输入燃料总管和至少一个输出燃料总管。燃料电池组还包括至少一个燃料电池单元，该单元包括阳极、阴极和布置在该阳极和阴极之间的电解质。该阳极靠近各自一个互连件定位并构造成与各自的互连件电气连接和流体连通。各自互连件的流场构造成从输入燃料总管引导燃料流到输出燃料总管。该阴极靠近另一各自一个互连件定位并构造成与该互连件电气连接和流体连通。该互连件的流场构造成在该互连件上引导氧化剂流。该燃料电池组还包括围绕阳极附近的各自一个互连件的布置的周边绝缘密封件。该周边绝缘密封件布置在该互连件的面向阳极的一侧上，并构造成将电解质密封在互连件上。该燃料电池组还包括至少两个布置在阴极附近的各自一个互连件上并位于该各自互连件的面向阴极的一侧上的内部绝缘密封件。一个内部绝缘密封件围绕每个开口并构造成将电解质密封在各自互连件上。
同样披露一种燃料电池模块。该燃料电池模块包括的容器，该容器具有分别构造成接收和输出氧化剂的入口和出口。该燃料电池模块在该容器内还包括至少三个布置成环形的燃料电池组。该燃料电池组将容器的内和外容积分开，该容积通过该燃料电池组流体连通。至少一个燃料电池组具有燃料入口，并且至少一个燃料电池组具有燃料出口，该入口和出口分别用于接收和输出燃料流。每个燃料电池组包括至少两个用于接收和输出燃料流的燃料总管和至少一个平面高温燃料电池单元，该单元包括阳极、阴极和布置在该阳极和阴极之间的电解质。每个燃料电池组还包括多个用于将阴极和通过燃料总管的燃料流分开以及将阳极和氧化剂分开的压缩密封件。该燃料电池模块还在该燃料电池组之间包括多个电连接件以便将每个燃料电池组电气连接在至少一个其他燃料电池组上。
附图说明
在参考附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将更好地得以理解，附图中相同的部件在整个附图中表示相同的部件，其中：
图1以分解视图表示平面燃料电池单元；
图2以截面图表示本发明燃料电池组的实施例；
图3表示包括多个布置成矩形构形的燃料电池组的示例性燃料电池模块；
图4是燃料电池模块的六边形实施例的顶视图；
图5表示两个示例性燃料电池组之间的多个电连接件；
图6是图3的燃料电池模块的顶视图；
图7表示包括多个布置成矩形构形的燃料电池组的另一示例性燃料电池模块；
图8表示相邻的燃料电池组上的两个互连件之间的示例性电连接件；以及
图9表示用于图1的燃料电池单元的示例性密封结构。
部件列表
燃料电池组10、顶端板12、底端板14、燃料电池单元20、互连件22、开口24、总管25、阳极26、电解质27、阴极28、流场34、环绕通道42、电池组拐角密封件43、周边绝缘密封件44、内部绝缘密封件45、互连件的上侧46、互连件的下侧47、开口对50、互连件的相对端部52、电连接器54、热交换器56、燃料电池模块60、容器62、容器的内容积64、容器的外容积66、容器入口68、容器出口70、燃料电池组的燃料入口72、燃料电池组的燃料出口74、燃料供应管线76、燃料输出管线78、燃料电池组对80、燃料电池组的第二对82、燃料电池组的第三对84、燃料电池组的第四对86、燃料电池单元平面90、电池组间的电连接器、输入燃料总管251、输出燃料总管252。
具体实施方式
参考图1和2描述本发明的燃料电池组10的实施例。如图2所示，燃料电池组10包括多个互连件22，每个互连件22在互连件22的平面内限定至少两个开口24，其中每个开口24限定各自的燃料总管25。如图1箭头所示，燃料总管25包括至少输入燃料总管251和至少一个输出燃料总管252。尽管在图1表示在相反方向上相互平行，输入和输出总管251、252可以在相同方向上平行或垂直。对于图1所示的特定实施例，每个互连件限定四个对称布置的开口24，该开口继而限定四个燃料总管25，从而对称分配燃料电池组10内的燃料。每个互连件22还包括至少一个在互连件22上流动例如氧化剂或燃料的流场34。示例性流场34由金属制成，其具有所需导电性、抗氧化性，保持机械强度并在该燃料电池的操作条件下在化学上稳定。例如，对于操作温度低于750～800℃，流场34可由基于铁素体不锈钢的金属合成物压制而成。另外，示例性流场34安装在互连件22中的通道内或与互连件22形成一个整体部分。
燃料电池组10还包括至少一个燃料电池单元20，该单元包括阳极26、阴极28和布置在该阳极和阴极之间的电解质27。示例性电解质27相对于燃料和氧化剂两者不可渗透。例如，对于质子交换膜(PEM)或SOFC燃料电池20，示例性电解质27是例如离子传导陶瓷或聚合物薄膜的固态电解质27。一个示例性平面燃料电池单元20是具有传导氧离子的固态电解质的固态氧化物燃料电池20，该电解质例如是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、搀杂二氧化铈的氧化锆或镧锶镓锰酸盐(LSM)。
阳极26靠近各自互连件22定位并构造成与互连件22电气连接和流体连通。对于图1所示的实施例，流场34提供电气连接和流体连通。如图1所示，各自互连件22的流场34构造成在阳极26的表面之上从至少一个输入燃料总管251引导燃料到至少一个输出燃料总管252。
阴极28靠近各自互连件22定位并构造成与互连件22电气连接和流体连通。如图1所示，该各自互连件22的流场34提供到阴极28的电气连接并构造成横过互连件22并在阴极28之上引导氧化剂流。示例性氧化剂是空气。
另外，燃料电池组10包括围绕阳极26附近的互连件22布置的周边绝缘密封件44。对于图1所示的特定实施例，周边绝缘密封件44还在开口24之间向内延伸。如图1所示，周边绝缘密封件44布置在互连件22的面向阳极26的一侧上并构造成将电解质27密封在互连件22上。有利的是，周边绝缘密封件44将阳极26与围绕平面燃料电池单元20的氧化剂分开。为了将阴极28与通过燃料总管25的燃料流分开，燃料电池组10还包括至少两个布置在阴极28附近的互连件22上并位于互连件22的面向阴极28的一侧上的内部绝缘密封件45，如图1所示。如所示，一个内部绝缘密封件45围绕每个开口24并将电解质27密封在互连件22上。有利的是，与典型平面电池组结构(未示出)上的边缘密封件相比，密封件44、45是可压缩的，如图1所示。通过“压缩”，密封件44、45在通过电池组10的重量或例如连接螺栓的机械装置造成的压缩状态下变形以便提供更好的密封。为了在电池组10上产生更大的电压，按照特定实施例，燃料电池组10包括多个以垂直形式布置的平面燃料电池单元20。如本领域技术人员所理解的那样，图2所示的三个平面燃料电池单元20的特定构形只出于说明目的，电池组10包括的平面燃料电池单元20的特定数量将根据电池组10的所需电能变化。对于图2所示的特定实施例，两对相邻平面燃料电池单元20的每个单元共用互连件22，其中互连件22与相邻平面燃料电池单元20之一的阳极26以及相邻平面燃料电池单元20的另一个的阴极28邻近并与其电气连接和流体连通。对于此特定实施例，每个由相邻平面燃料电池单元20共用的互连件22包括位于互连件22每侧上的流场34以便与相邻的平面燃料电池单元20的相邻阳极26和阴极28电气连接和流体连通。
按照特定实施例，每个平面燃料电池单元20是多边形的，如图1所示。有利的是，燃料电池单元20的多边形构形相对容易制造并允许所述最小但牢固的密封结构。例如，如图3和4所示的拐角电池组密封件43不需要完全气密，但必须只对流过电池组10的反应物提供足够阻力以便保持入口和出口氧化剂流的分开。例如，拐角电池组密封件43可以是“泄漏式密封件”，该密封件是设计有比燃料电池之间10的流动阻力更高的流动阻力的非气密密封件，使得燃料和氧化剂流的主要部分流过燃料电池组，而不是流过拐角电池组密封件43。示例性泄漏式密封件由可压缩的织物或质密泡沫制成。另外，可叠置和布置多边形部件以便在***容器62之前形成燃料电池组10。此外，燃料电池组在叠置在一起时由于多边形所提供的角度能够自对齐。对于图3所示的燃料电池组10，每个平面燃料电池单元20是矩形的。对于图1和4所示的燃料电池组10，每个平面燃料电池单元20是六边形的。更特别是，对于图1所示的实施例，每个互连件22限定四个开口24，该开口布置成两对50，该开口对定位在互连件22的两个相对端部52上，每对限定输入燃料总管251和输出燃料总管252，如图1箭头所示。有利的是，开口24的这种构形有助于燃料在平面燃料电池单元20上对称分配。按照更为特定的实施例，图1所示的平面燃料电池单元20是多边形固态氧化物燃料电池20。
为了闭合电池组10并收集来自平面燃料电池单元20的电流，图2所示的燃料电池组10的实施例还包括布置在平面燃料电池单元20的上面一个单元之上的顶端板12和布置在平面燃料电池单元20的下面一个单元之下的底端板14。端板12、14适于收集电流，并且示例性顶端板12和底端板14由铁素体不锈钢制成。另外，端板12、14覆盖燃料电池组10，从而防止燃料和氧化剂绕过燃料电池组10。两个端板12、14之间的电位是燃料电池组10的总电压并等于多个电池20的电压之和。
按照特定实施例，电解质27对于反应物(此后为“大致固态”)是不可渗透的并通过例如等离子喷涂、物理气相沉积或化学气相沉积技术沉积在阳极26上和各自的一个互连件上。对于此特定实施例，周边绝缘密封件44包括电解质27并通过在各自互连件22上沉积电解质27来形成。包括电解质27的示例性周边绝缘密封件44表示在图9中。对于图9的实施例，该电解质在用于密封的非活性区域的厚度大于活性区域的厚度。电解质27例如通过在燃料电池单元20组装之前沉积过程期间进行掩模可制成更厚。有利的是，通过将电解质27直接粘接到各自互连件22上形成的周边绝缘密封件44是大致的平面并因此不需要保持一定的间隙尺寸。大致固态电解质27还可例如通过烧结粘接到阳极26上，其中沉积中间层(未示出)以便提高互连件22和电解质27之间的粘接。另一示例性密封件44、45包括例如使用一种所述的沉积技术沉积在各自互连件22上的玻璃、玻璃陶瓷、金属、金属黄铜及其组合以便将电解质27密封在各自互连件22上。有利的是，这些密封件44、45同样是大致的平面，因此不需要保持一定的间隙尺寸。
参考图3、4、5、7和8说明燃料电池模块60。如图3和7所示，燃料电池模块60包括具有构造成分别接收和输出例如空气的氧化剂的入口68和出口70的容器62。燃料电池模块60还在容器62内包括至少三个布置成环形的燃料电池组10。如图4所示，燃料电池组10将与燃料电池组10流体连通的容器62的内和外容积64、66分开。至少一个燃料电池组10具有燃料入口72，并且至少一个燃料电池组10具有燃料出口74，从而分别接收和输出燃料流，如图6的顶视图所示。每个燃料电池组10包括至少两个燃料总管25以便接收和输出燃料流，并还包括至少一个平面高温燃料电池单元20。如这里所使用的术语“高温”燃料电池指的是具有至少大约600℃的操作温度的燃料电池。如上所述，平面高温燃料电池单元20包括阳极26、阴极28和布置在阳极26和阴极28之间的电解质27。
每个燃料电池组10还包括多个密封件44、45以便将阴极28和流过燃料总管25的燃料流分开并将阳极26和氧化剂分开。有利的是，与典型的平面电池组结构(未示出)上的边缘密封件(未示出)相比，密封件44、45是可压缩的，如图1所示。
燃料电池模块60还包括多个燃料电池组10之间的电连接件54以便将每个燃料电池组10电气连接到至少一个另外的燃料电池组10上。对于图8所示的示例性实施例，通过互连件22设置该电连接件54。跨接线54还可用来在燃料电池组10之间设置电连接件54，如图5所示。燃料电池组10可以许多方式连接在不同电压和冗余上。例如，如果电池组10成对并联，并且两对电池组10在图3的燃料电池模块60中串联，那么燃料电池模块60提供与一对连接的电池组10上的电压之和相等的电压，但由于并联的电流通路，具有两倍的冗余。类似地，如果所有四个电池组10在图3的燃料电池模块60中并联，那么燃料电池模块60供应的电压局限于单个电池组10的电压，但冗余是四倍。
按照特定的实施例，容器62是压力容器62。使用压力容器62是有利的，其中压力容器62构造成迫使氧化剂通过燃料电池组10，使得氧化剂接触多孔的阴极28。随电能产生应用的不同，特定的压力不同。但是，一个示例性压力容器62构造成在大约3～大约10个大气压的范围内操作。有利的是，使用压力容器62提供高压反应物以便实现更高的燃料电池20的电压。对于图3的特定实施例，入口68构造成接收进入容器62的内容积64的氧化剂，出口70构造成从容器62的外容积66中输出氧化剂。对于此实施例，每个平面高温燃料电池单元20构造成将氧化剂从容器61的内容积64输送到容器62的外容积66。图3所示构形的优点在于电池组10之间管道内的燃料通过输出的热氧化剂流来加热。对于图7所示的实施例，入口68构造成接收进入容器62的外容积66的氧化剂，并且出口70构造成从容器62的内容积64输出氧化剂。对于图7的实施例，每个平面高温燃料电池单元20构造成将氧化剂从容器62的外容积66输送到容器62的内容积64。后一实施例用流入的氧化剂流冷却电池组10。有利的是，与现在为了气体涡轮应用而设计的结构类似，两种构形有助于在容器62内封闭电池组10。
示例性平面高温燃料电池单元20参考图1进行描述，并包括限定开口24并包括流场34的互连件22，开口继而限定燃料总管25。如图1所示，对于示例性平面高温燃料电池单元20，可压缩密封件44、45包括周边绝缘密封件44和内部绝缘密封件45。对于此实施例，电连接件54形成在互连件22之间，如图8所示，其中各自燃料电池组10中的至少两个互连件22电气连接。作为选择，各自燃料电池组中的互连件22与例如跨接线54的外部连接器连接。
为了产生更大的电压，在更特定的实施例中，每个燃料电池组10包括多个垂直叠置的平面高温燃料电池单元20。如图5所示，每个平面高温燃料电池单元20布置在各自平面90内。对于此实施例，每个电连接件54构造成在各自平面90内连接靠近至少两个平面高温燃料电池单元20的互连件22，如图5所示。电连接件54通过互连件22设置，如图8所示。按照图2所示的更特定的实施例，每个燃料电池组10内的至少一对相邻的平面高温燃料电池单元20公用各自的互连件22，其中互连件22与相邻的平面高温燃料电池单元20之一的阳极26邻近并与其电气连接和流体连通，以及与相邻的平面高温燃料电池单元20的另一个的阴极28邻近并与其电气连接和流体连通。对于此特定实施例，每个由相邻的平面高温燃料电池单元20公用的互连件22在互连件22的每侧上包括流场34以便与相邻的平面高温电池单元20的相邻阳极26和阴极28电气连接和流体连通。另外，如图2所示，示例性燃料电池组10包括布置在平面高温燃料电池单元20的上面一个单元之上的顶端板12和布置在平面高温燃料电池单元20的下面一个单元之下的底端板14以便闭合电池组10。
如上所述，根据所需电力输出和燃料电池模块60的冗余，电池组10可以多种方式连接。为了提供多个冗余电流通路，在一个实施例中，电连接件54在至少一个平面90内连接所有平面高温燃料电池单元20。例如，对于图3和7的四个电池组10的构形，四个电连接件54在一个平面90内连接四个平面高温燃料电池单元，提供四倍的电流通路冗余，但供应局限于四个电池组10的单个电池组上的电压的电压。为了增加燃料电池模块60的电压输出，同时提供两倍的电流通路冗余，对于另一实施例，电连接件54与燃料电池组10的一对80连接，另一电连接件54与燃料电池组10的第二对82连接，以用于图3和7的四个电池组10的构形。为了保持恒定的输出，当一个燃料电池单元20不能传导，并联通路中与失效电池单元并联的其他电池组中的电流必须相应地增加。例如，对于如此连接的两个电池单元，剩下电池中的电流成倍增加。对于六个电池组的构形，并联通路中每个剩下电池中的电流必须载有附加的百分之二十(20％)的电流。因此如此连接的电池组的最少数量取决于单个燃料电池单元20可以承受的附加电流量，继而部分取决于使用燃料电池的类型。
为了将部分反应的燃料的输出物从一个电池组10输送到另一电池组10，按照另一实施例的燃料电池模块60还包括至少一个与燃料电池组10的一对80连接的热交换器56。对于图3，示例性的该对80包括标号为1和2的一对燃料电池组10和标号为3和4的一对燃料电池组10。示例性热交换器56包括装备有例如翅片(未示出)的增加热交换的部件的管道56和管道56，并且热交换器56构造成将从燃料电池组对之一输出的燃料流供应到燃料电池组对的第二对中。对于图7所示的配置，热交换器56由来自入口68的氧化剂围绕，因此有利地冷却管道56中的输出燃料，并加热进入燃料电池组10的氧化剂。为了调节入口温度和进入下游电池组10(例如一对电池组1和2中的电池组2)的燃料成分，更多的燃料可以在其进入下游电池组10之前添加在燃料流中，如图7所示。对于另一实施例，燃料电池组10设计成使得上游电池组10(例如一对电池组1和2中的电池组1)的燃料利用率相对于下游电池组的燃料利用率进行调节，使得该对电池组中所获得的总体燃料利用率最佳化。燃料利用率(即通过给定燃料电池单元的燃料在燃料电池单元20内实际反应的百分比)使用多个设计参数得以控制，该设计参数例如是燃料电池单元20中反应物的分配和浓度。
对于图3、6和7所示的燃料电池模块60的特定实施例，燃料电池模块60包括四个布置成环形的燃料电池组10和至少两个分别与燃料电池组10的一对80连接以及与燃料电池组10的第二对82连接的热交换器56。对于这些实施例，平面高温燃料电池单元20是矩形的，并且每对燃料电池组包括接收燃料流的各自燃料入口72和输出燃料流的各自出口74。示例性平面高温燃料电池单元20是平面SOFC单元20。另外，燃料电池模块60还包括构造成为燃料入口72供料的燃料供应管线76和构造成从燃料出口74输出的燃料输出管线78。经过预先重整或作为在电池组中重整的碳氢化合物的燃料供应到燃料入口72以便形成氢(H2)和一氧化碳(CO)。例如，燃料在输入燃料总管251内或在阳极26内重整。在另一实施例中，平面高温燃料电池单元20在阳极26之前结合有内部重整装置(未示出)。有利的是，在燃料电池单元20的进行碳氢燃料的重整提高了***的效率。
燃料电池模块60的另一实施例以顶视图的方式表示在图4中。对于此实施例，燃料电池模块60包括六个布置成环形的燃料电池组10和至少四个分别与燃料电池组10的一对80连接以及与燃料电池组10的第二、第三和第四对82、84、86连接的热交换器56，如图4所示。如所示，平面高温燃料电池单元20是六边形的。示例性平面高温燃料电池单元20包括平面SOFC单元20。另外，燃料电池组10的一对80和第二对82两者分别包括接收燃料流的燃料入口72，并且每个燃料电池组10的第三和第四对84、86分别包括输出燃料流的燃料出口74。另外，燃料电池模块60还包括构造成为燃料入口72供料的燃料供应管线76和构造成从燃料出口74输出的燃料输出管线78。经过预先重整或作为在电池组中重整的碳氢化合物的燃料供应到燃料入口72，平面高温燃料电池单元20在阳极26之前结合有内部重整装置(未示出)，以便通过碳氢燃料形成氢(H2)和一氧化碳(CO)。根据所需功率输出和燃料电池模块60的冗余，电池组10可以多种方式连接。对于一个实施例，电连接件54将两个燃料电池组10并联，将另外两个燃料电池组10并联，并将其他两个燃料电池组10并联。对于另一实施例，电连接件54将三个燃料电池组10并联，并将另外三个燃料电池组10并联。在另一实施例中，电连接件54将密封燃料电池组10连接在一起以便提供六倍的电流通路冗余。如上所述，示例性电连接件54形成在各自电池组10的互连件22之间。
尽管只描述和说明来本发明的某些特征，对于本领域技术人员将理解许多变型和改型。例如，可以清楚的是通过适当改变阴极和阳极的位置燃料和空气流路的位置可以颠倒。类似地，燃料电池组和燃料电池模块可进行组装使得氧化剂在内部回合并且燃料围绕电池组。因此可以理解所附权利要求意欲覆盖这些落入本发明真实精神内的变型和改型。

Claims (10)

1.一种燃料电池组(10)，其包括：
多个互连件(22)，每个所述互连件限定至少两个开口(24)并包括至少一个流动反应物的流场(34)，每个所述至少两个开口限定各自燃料总管(25)，所述燃料总管包括至少一个输入燃料总管(251)和至少输出燃料总管(252)；
至少一个燃料电池单元(20)，该单元包括阳极(26)、阴极(28)和布置在所述阳极和所述阴极之间的电解质(27)，其中所述阳极靠近各自一个所述互连件定位并构造成与所述互连件电气连接和流体连通，所述互连件的所述流场构造成从所述至少一个输入燃料总管引导燃料流到所述至少一个输出燃料总管，其中所述阴极靠近另一各自一个所述互连件定位并构造成与所述另一互连件电气连接和流体连通，所述另一互连件的所述流场构造成在所述另一互连件上引导氧化剂流；
围绕所述阳极附近的各自一个所述互连件布置的周边绝缘密封件(44)，所述周边绝缘密封件布置在所述互连件的面向所述阳极的一侧上，并构造成将所述电解质密封在所述互连件上；以及
至少两个布置在所述阴极附近的各自一个所述互连件上并位于所述互连件的面向所述阴极的一侧上的内部绝缘密封件(45)，一个内部绝缘密封件围绕每个所述开口并构造成将所述电解质密封在所述互连件上。
2.如权利要求1所述的燃料电池组(10)，其特征在于，多个平面燃料电池单元(20)以垂直叠置方式布置。
3.如权利要求2所述的燃料电池组(10)，其特征在于，至少一对相邻的平面燃料电池单元(20)共用所述互连件(22)之一，所述互连件靠近所述平面燃料电池单元之一的所述阳极(26)以及所述平面燃料电池单元的另一个单元的所述阴极(28)并与其电气连接和流体连通。
4.一种燃料电池模块(60)，其包括：
具有入口(68)和出口(70)的容器(62)，所述入口和出口构造成分别接收和输出氧化剂；
至少三个在所述容器内布置成环形的燃料电池组(10)，所述燃料电池组将所述容器的内和外容积(64，66)分开，所述内和外容积通过所述燃料电池组流体连通，至少一个所述燃料电池组具有燃料入口(72)，并且至少一个所述燃料电池组具有燃料出口(74)，从而分别接收和输出燃料流；
其中每个燃料电池组包括至少两个用于接收和输出燃料流的燃料总管(25)，并还包括至少一个平面高温燃料电池单元(20)，该单元包括阳极(26)、阴极(28)和布置在所述阳极和所述阴极之间的电解质(27)，每个燃料电池组还包括多个将所述阴极和通过所述燃料总管的燃料流分开以及将所述阳极和氧化剂分开的压缩密封件(44，45)；以及
多个位于所述燃料电池组之间以便将每个燃料电池组电气连接在至少一个另外的所述燃料电池组上的电连接件(54)。
5.如权利要求4所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，所述容器(62)包括压力容器(62)，并且其中所述平面高温燃料电池单元(20)包括平面固态氧化物燃料电池(SOFC)单元(20)。
6.如权利要求4所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，所述入口(68)构造成接收进入所述容器(62)的外容积(66)的氧化剂，并且所述出口(70)构造成从所述容器的内容积(64)输出氧化剂，其中每个所述平面高温燃料电池单元(20)构造成将氧化剂从所述容器的所述外容积输送到所述容器的所述内容积中。
7.如权利要求4所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，所述入口(68)构造成接收进入所述容器(62)的内容积(64)的氧化剂，并且所述出口(70)构造成从所述容器的外容积(66)输出氧化剂，其中每个所述平面高温燃料电池单元(20)构造成将氧化剂从所述容器的所述内容积输送到所述容器的所述外容积中。
8.如权利要求4所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，每个所述燃料电池组(10)包括多个互连件(22)，每个所述互连件限定至少两个开口(24)，每个开口限定各自一个所述燃料总管(25)，所述燃料总管包括至少一个输入燃料总管(251)和至少一个输出燃料总管(252)，并且每个互连件还包括至少一个流动反应物的流场(34)，
其中每个阳极(26)靠近各自一个所述互连件(22)定位并构造成与所述互连件电气连接和流体连通，其中所述互连件的所述流场构造成从所述至少一个输入燃料总管引导燃料流到所述至少一个输出燃料总管，
其中所述阴极(28)靠近另一各自一个所述互连件定位并构造成与所述另一互连件电气连接和流体连通，所述另一互连件的所述流场构造成在所述另一互连件上引导氧化剂流；以及
其中各自燃料电池组中的至少两个所述互连件电气连接，在所述燃料电池组之间通过所述电连接件(54)。
9.如权利要求8所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，所述密封件(44，45)包括：
围绕所述阳极(26)附近的各自一个所述互连件(22)布置的周边绝缘密封件(44)，所述周边绝缘密封件布置在所述互连件的面向所述阳极的一侧上，并构造成将所述电解质(27)密封在所述互连件上；以及
至少两个布置在所述阴极(28)附近的各自一个所述互连件上并位于所述互连件的面向所述阴极的一侧上的内部绝缘密封件(45)，一个内部绝缘密封件围绕每个所述开口(24)并构造成将所述电解质密封在所述互连件上。
10.如权利要求9所述的燃料电池模块(60)，其特征在于，每个所述燃料电池组(10)包括多个垂直叠置的平面高温燃料电池单元(20)，其中每个所述平面高温燃料电池单元布置在各自多个平面(90)之一内，并且各自平面内的至少两个所述平面高温燃料电池单元的所述互连件(22)电气连接。
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