ES2649157T3 - Método y disposición de ensamblaje para un sistema de celda - Google Patents

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Abstract

Una disposición de ensamblaje de celdas de óxido sólido para un sistema de celda de combustible o para un sistema de celda de electrolizador, comprendiendo la disposición de ensamblaje las celdas dispuestas al menos en una formación (103) de pila de celda de cuatro ángulos (120), y al menos un lado (121) de unión liso de cada formación (103) de pila 5 de cuatro ángulos, caracterizada por que dicho lado comprende al menos una estructura (122) de superficie de unión que se desvía geométricamente en el lado (121) que de otra manera sería liso entre al menos dos esquinas (120a, 120b) de la formación de pila de al menos cuatro ángulos, siendo la estructura (122) de superficie de unión que se desvía geométricamente introducida a presión o extruida desde al menos un lado (121) de unión para compensar las tensiones mecánicas debidas a expansiones térmicas de materiales y la disposición de ensamblaje comprende además al menos una estructura (124) de restricción de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda que ha de ser montada contra la estructura (122) de superficie de unión que se desvía geométricamente de cada formación (103) de pila para unir al menos una formación de pila de celda en la disposición de ensamblaje, y estando dispuesto un aislamiento eléctrico para la unión de la estructura (124) de restricción de flujo y la formación (103) de pila.

Description

DESCRIPCION
Metodo y disposicion de ensamblaje para un sistema de celda EL CAMPO DE LA INVENCION
La mayor parte de la energfa del mundo es producida por medio del petroleo, el carbon, el gas natural o la energfa 5 nuclear. Todos estos metodos de produccion tienen sus problemas espedficos en lo que respecta, por ejemplo, a disponibilidad y respeto al medio ambiente. En lo que respecta al medio ambiente, especialmente el petroleo y el carbon causan contaminacion cuando son quemados. El problema con la energfa nuclear es, al menos el almacenamiento del combustible utilizado.
Especialmente debido a los problemas medio ambientales, se han desarrollado nuevas fuentes de energfa, mas 10 respetuosas con el medio ambiente y, por ejemplo, que tienen una mejor eficiencia que las fuentes de energfa mencionadas anteriormente. Las celdas de combustible, por medio de las cuales la energfa de combustible, por ejemplo biogas, es convertida directamente en electricidad a traves de una reaccion qmmica en un proceso respetuoso con el medio ambiente, y electrolizadores, en los que la electricidad es convertida en combustible, son dispositivos de conversion de energfa con un futuro prometedor.
15 Los metodos de produccion de energfa renovable tal como fotovoltaica y eolica enfrentan problemas en las variaciones de produccion estacionales ya que su produccion de electricidad esta limitada por los efectos medioambientales. En el caso de sobreproduccion, se sugiere que la produccion de hidrogeno a traves de la electrolisis del agua sea una de las opciones futuras de almacenamiento de energfa. Ademas, tambien se puede utilizar una celda de electrolizador para producir gas metano de alta calidad a partir de almacenes de biogas renovables.
20 La presente invencion se refiere a la disposicion de distribucion de reactivos de entrada en una pila de Celda de Combustible de Oxido Solido (SOFC) o en una pila de Celda de Electrolizador de Oxido Solido (SOEC). Una celda de combustible hace que un gas de combustible reactivo de entrada en un electrodo de anodo y un oxidante gaseoso (oxfgeno) en un electrodo de catodo reaccionen con el fin de producir electricidad. Las reacciones del electrolizador son inversas a la celda de combustible, es decir la electricidad es utilizada para producir combustible y oxfgeno. Las pilas de 25 SOFC y SOEC comprenden elementos de celda apilados y separadores, es decir, placas de campo de flujo, de una manera intercalada en la que cada elemento de celda es constituido intercalando un electrolito, el lado de anodo y el lado de catodo. Los reactivos son guiados mediante placas de campo de flujo a los electrodos porosos.
ESTADO DE LA TECNICA
La celda de combustible, como se ha presentado en la fig. 1, comprende un lado de anodo 100 y un lado de catodo 102 30 y un material electrolftico 104 entre ellos. En celdas de combustible de oxido solido (SOFC) el oxfgeno 106 es alimentado al lado de catodo 102 y es reducido a un ion de oxfgeno negativo al recibir electrones desde el catodo. El ion de oxfgeno negativo pasa a traves del material electrolftico 104 al lado de anodo 100 donde reacciona con el combustible 108 produciendo electrones, agua, y tambien tfpicamente dioxido de carbono (CO2). El anodo 100 y el catodo 102 estan conectados a traves de un circuito electrico externo 111 que comprende una carga 110 para la celda de combustible que 35 extrae energfa electrica junto con calor fuera del sistema. Se muestran a continuacion las reacciones de celda de combustible en el caso de combustible de metano, de monoxido de carbono y de hidrogeno:
Anodo: CH4 + H2O = CO + 3H2
CO + H2O = CO2 + H2
H2 + O2- = H2O + 2e-
40 Catodo: O2 + 4e- = 2O2-
Reacciones netas: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
CO + 1/2O2 = CO2
H2 + 1/2O2 = H2O
En el modo de funcionamiento de electrolisis (celdas de electrolizador de oxido solido (SOEC)) la reaccion es inversa, es 45 decir, el calor, asf como la energfa electrica que procede de una fuente 110, son alimentados a la celda donde agua y a menudo dioxido de carbono son reducidos en el lado de anodo formando iones de oxfgeno, que se mueven a traves del material electrolftico al lado de catodo donde tiene lugar la reaccion de iones de oxfgeno. Es posible utilizar la misma celda de electrolito solido en ambos modos SOFC y SOEC. En tal caso y en el contexto de esta descripcion los electrodos son llamados tfpicamente anodo y catodo basandose en el modo de funcionamiento de celda de combustible, 50 mientras que en aplicaciones puramente SOEC el electrodo de oxfgeno puede ser llamado el anodo, y el electrodo reactivo como el catodo.
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Las celdas de electrolizador de oxido solido funcionan a temperatures que permiten que tenga lugar una reaccion de electrolisis a alta temperatura, estando tfpicamente dichas temperaturas entre 500 - 1000 °C, pero incluso temperaturas por encima de 1000 °C pueden ser utiles.
Estas temperaturas de funcionamientos son similares de las condiciones de las SOFC. La reaccion neta de la celda produce gases de hidrogeno y de oxfgeno. Se han mostrado a continuacion las reacciones de un mol de agua, produciendose la reduccion de agua en el anodo:
Anodo: H2O + 2e- --> 2 H2 + O2-
Catodo: O2- --> I/2O2 + 2e-
Reaccion Neta: H2O --> H2O --> H2 + I/2O2.
En pilas de Celda de Combustible de Oxido Solido (SOFC) y de Electrolizador de Oxido Solido (SOEC) donde la direccion de flujo del gas de catodo con relacion al gas de anodo internamente en cada celda asf como las direcciones de flujo de los gases entre celdas adyacentes, son combinadas a traves de diferentes capas de celda de la pila. Ademas, el gas de catodo o el gas de anodo o ambos pueden pasar a traves de mas de una celda antes de que se agote y una pluralidad de corrientes de gas pueden ser divididas o mezcladas despues de pasar una celda principal y antes de pasar una celda secundaria. Estas combinaciones sirven para aumentar la densidad de corriente y minimizar los gradientes termicos a traves de las celdas y de toda la pila.
Una SOFC entrega en funcionamiento normal una tension de aproximadamente 0,8V. Para aumentar la salida de tension total, las celdas de combustible son ensambladas generalmente en pilas en las que las celdas de combustible estan conectadas electricamente a traves de placas de campo de flujo, es decir placas de interconexion, placas bipolares, separadores. El nivel deseado de tension determina el numero de celdas necesarias.
Las placas bipolares separan los lados de anodo y de catodo de unidades de celda adyacentes y al mismo tiempo habilitan la conduccion de electrones entre el anodo y el catodo. Las placas de interconexion, o bipolares estan normalmente provistas con una pluralidad de canales para el paso de gas combustible en un lado de la placa de interconexion y de gas oxidante en el otro lado. La direccion de flujo del gas combustible es definida como la direccion sustancial desde la parte de entrada de combustible a la parte de salida de combustible de una unidad de celda. De manera similar, la direccion de flujo del gas oxidante, el gas de catodo, es definida como la direccion sustancial desde la parte de entrada de catodo a la parte de salida de catodo de una unidad de celda.
Convencionalmente, las celdas se apilan una encima de la otra con una superposicion completa que da como resultado un apilamiento por ejemplo con un flujo en el mismo sentido que tiene todas las entradas de combustible y de oxidante en un lado de la pila y todas las salidas de combustible y de oxidante en el lado opuesto.
Una caracterfstica que afecta a las temperaturas de la estructura en funcionamiento es la nueva formacion de vapor del combustible que es alimentado a la celda. La nueva formacion de vapor es una reaccion endotermica y enfna el borde de entrada de combustible de la celda.
Debido a las propiedades exotermicas del proceso electroqmmico, los gases de salida salen a una temperatura mas alta que la temperatura de entrada. Cuando las reacciones endotermica y exotermica son combinadas en una pila de SOFC se genera un gradiente de temperatura significativo a traves de la pila. Los gradientes termicos grandes inducen tensiones termicas en la pila que son muy indeseables e implican diferencia en la densidad de corriente y en la resistencia electrica. Por lo tanto existe un problema de la gestion termica de una pila de SOFC: para reducir los gradientes termicos lo bastante para evitar tensiones inaceptables y para maximizar la eficiencia electrica a traves del perfil de densidad de corriente homogeneo.
La celda de combustible o la celda de electrolizador de la tecnica anterior sufren gradientes termicos debido a una distribucion irregular de los gases sobre el elemento de electrolito. Esto causa una relacion de trabajo inferior de la celda y de las tensiones termicas debido a que una carga termica y operativa desiguales tambien deterioran la celda.
El unico dispositivo de consumo de energfa mas grande en un sistema de celda de combustible es la soplante de aire o el compresor que se ha utilizado para alimentar aire al compartimento del catodo de la pila de celda de combustible. El consumo de energfa de los dispositivos de alimentacion de aire es proporcional al nivel de presion que tienen para comprimir el aire. Tambien en el sistema de electrolizador de oxido solido, el aire es alimentado tipicamente al anodo con el fin de controlar el equilibrio termico de la pila de electrolizador y para sostener la presion parcial de oxfgeno bien definida en el compartimento del anodo. Una de las fuentes de perdida de presion principales en el sistema de celda de combustible y de electrolizador es la propia pila.
El problema asociado a un diseno de pila con canales de aire abiertos a los compartimentos de alimentacion y de escape es que el flujo de aire principal ha de ser guiado a traves de los canales de aire y no pasa la pila desde sus bordes. Tfpicamente la pila ha de ser comprimida desde sus bordes con una disposicion de restriccion de flujo. La compresion tiene que ser lo bastante alta para garantizar que no se puede crear un espacio importante entre el borde de la pila y la
estructura de restriccion de flujo. Por otro lado la compresion tiene que ser lo bastante baja con el fin de que la pila pueda expandirse libremente y contraerse en todas la direcciones cuando su temperature es hecha pasar desde la temperatura ambiente a su temperatura de funcionamiento que esta tipicamente entre 500 - 1000 °C. Si la compresion es demasiado baja, el flujo de aire a traves de la pila no es bien conocido y puede dar como resultado por ejemplo un 5 sobrecalentamiento local del dispositivo. Si la compresion es demasiado alta, la estructura de la pila no puede moverse libremente con la expansion termica lo que puede dar como resultado un fallo mecanico del dispositivo.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
El objeto de la invencion es conseguir un ensamblaje mejorado de las pilas de celda de combustible o de las pilas de celda de electrolizador con el fin de minimizar las perdidas de presion y de hacer la construccion de celda tambien 10 geometricamente mas economica. Esto se consigue mediante una disposicion de ensamblaje de celdas de oxido solido para un sistema de celda de combustible o para un sistema de celda de electrolizador, comprendiendo la disposicion de ensamblaje de las celdas dispuestas al menos con cuatro angulos, al menos una formacion de pila de celda, y al menos un lado de union liso de cada formacion de pila de de al menos cuatro angulos, en donde dicho lado comprende al menos una estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado que de otra manera sena liso 15 entre al menos dos esquinas de la formacion de pila de al menos cuatro angulos, siendo la estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente introducida a presion o extruida desde al menos un lado de union liso para compensar las tensiones mecanicas debidas a las expansiones termicas de materiales, y la disposicion de ensamblaje comprende ademas al menos una estructura de restriccion de flujo para restringir los flujos de aire en el sistema de celda que ha de ser montado contra la estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente de cada formacion de 20 pila para unir al menos una formacion de pila de celda en la disposicion de ensamblaje, y habiendo un aislamiento electrico dispuesto para la union de la estructura de restriccion de flujo y la formacion de pila. El foco de la invencion tambien es un metodo de ensamblaje de celdas de oxido solido para un sistema de celda de combustible o para un sistema de celda de electrolizador, en cuyo metodo las celdas estan dispuestas al menos con cuatro angulos, al menos una formacion de pila de celda, la estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente es introducida a 25 presion o extruida desde al menos un lado de union liso para compensar las tensiones mecanicas debidas a las expansiones termicas de materiales, y los flujos de aire son restringidos en el sistema de celda mediante una estructura de restriccion de flujo, que esta montada contra la estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado liso de cada formacion de pila para unir al menos una formacion de pila de celda en la disposicion de ensamblaje, y es aislada electricamente la union de la estructura de restriccion de flujo y la formacion de pila. La invencion esta basada 30 en lograr un ensamblaje, en el que al menos un lado de union sustancialmente liso de cada formacion de pila de celda de al menos cuatro angulos comprende al menos una estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado sustancialmente liso de otro modo entre al menos dos esquinas de la formacion de pila de al menos cuatro angulos, y en una estructura de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda que ha de ser montado contra la estructura de superficie de union que se desvfa geometricamente de cada formacion de pila.
35 El beneficio de la invencion es que las perdidas de presion pueden ser minimizadas y la huella de la pila puede ser reducida en comparacion con una solucion en la que el aire es distribuido internamente en la pila cuando el material es guardado.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La fig. 1 presenta una estructura de una sola celda de combustible.
40 La fig. 2 presenta una disposicion de placas de campo de flujo para una pila de celda de combustible.
La fig. 3 presenta una formacion de pila de celda de acuerdo con la presente invencion.
La fig. 4 presenta una formacion de pila de celda y una estructura de restriccion de flujo de acuerdo con la presente invencion.
La fig. 5 presenta una disposicion de ensamblaje ejemplar de una pila de celda.
45 La fig. 6 presenta una disposicion de ensamblaje ejemplar de varias pilas de celda.
La fig. 7 presenta una realizacion ejemplar de acuerdo con la presente invencion.
La fig. 8 presenta otra realizacion ejemplar de acuerdo con la presente invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
De acuerdo con la presente invencion, la pila de celda de combustible o de electrolizador comprende al menos dos 50 unicas estructuras repetitivas. Una unica estructura repetitiva comprende al menos una estructura de elemento de electrolito electroqmmicamente activa que incluye el lado de electrodo del anodo, el electrolito entre ellos, y el lado de electrodo del catodo, colocado entre al menos dos placas de campo de flujo el otro agente que reduce la distribucion al
lado de electrodo del anodo de la estructura de elemento de electrolito y el otro agente de oxidacion de distribucion al
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lado de electrodo del catodo del elemento de electrolito, y al menos un medio de sellado que sella la atmosfera de gas en su recinto previsto.
Las direcciones de flujo del combustible y del gas rico en oxfgeno en el elemento de electrolito comparadas entre sf pueden estar dispuestas en la denominada disposicion de flujo en el mismo sentido donde ambos flujos de gas tienen esencialmente la misma direccion, en la denominada disposicion de contraflujo donde las direcciones de flujo de gas difieren entre sf esencialmente en 180°, en la denominada disposicion de flujo cruzado donde las direcciones de flujo de gas difieren entre sf esencialmente en 90° o en una combinacion de dos o tres de estas estructuras de disposicion de flujo mencionadas anteriormente.
A continuacion, la invencion se ha explicado principalmente en relacion a una tecnologfa de celda de combustible de oxido solido. La pila de electrolizador de oxido solido solo difiere de la pila de celda de combustible de oxido solido en la manera en la que la electricidad es utilizada para producir combustible con reacciones inversas a las reacciones de celda de combustible como se ha descrito en el estado de la tecnica.
La fig. 2 muestra las placas 121 de campo de flujo de una pila de celda de combustible. Una pila de celda de combustible completa comprende varias placas 121 colocadas sucesivamente entre sf de una manera mostrada. Las placas en esta realizacion son rectangulares y simetricas. Una estructura 104 de elemento de electrolito que comprende una capa de electrolito entre un electrodo de anodo y un electrodo de catodo es colocada entre las placas 121 generalmente en el medio de la placa. La estructura 104 de elemento de electrolito puede ser cualquier estructura de elemento de electrolito adecuada y por lo tanto no se ha descrito en este documento de forma mas detallada. Las placas 121 de campo de flujo y la estructura 104 de elemento de electrolito estan selladas con una estructura 138 de junta, que esta hecha preferiblemente de un material comprimible, que es por ejemplo material ceramico. Las estructuras 138 de junta de acuerdo con la presente invencion son comprimidas cuando las celdas son ensambladas a una formacion de pila. Dos placas 121 de campo de flujo opuestas y la estructura 104 de elemento de electrolito y la estructura 138 de junta forman entre ellas una unica estructura repetitiva.
La disposicion de pila de celda de combustible de la fig. 2 comprende orificios 135, 136 de restriccion de flujo abiertos al area 120 de distribucion de flujo y al area 131 de salida de flujo. El medio 142 puede ser utilizado para guiar el flujo de alimentacion de combustible al area 120 de distribucion de flujo desde los lados 146 de la celda de combustible. La estructura 138 de junta es comprimida sobre los orificios 135, 136 de restriccion de flujo. Los orificios 135, 136 de restriccion de flujo aseguran la distribucion de flujo de combustible homogenea al area activa entera del electrodo de celda de combustible creando un sumidero de presion adicional a la trayectoria de flujo. La estructura 138 de junta tambien crea condiciones de perdida de presion similares entre estructuras repetitivas de la celda de combustible que aseguran caracterfsticas de distribucion de flujo homogeneas para cada estructura repetitiva de una celda de combustible. La distribucion de flujo uniforme en la pila de celda de combustible tambien asegura condiciones de distribucion termica uniformes para la pila de celda de combustible, es decir gradientes termicos similares entre las celdas en la pila. Asf se mejora la relacion de trabajo de la pila de celda de combustible, y se alarga la vida util de la pila de celda de combustible.
El proposito de la estructura 138 de junta es ademas asegurar que el oxidante y el combustible no se mezclen directamente sin las reacciones de celda de combustible dentro del area electroqmmicamente activa, que el combustible y el oxidante no se fuguen fuera de las celdas electroqmmicas, que las celdas electroqmmicas adyacentes no estan en contacto electronico entre sf, y que el oxidante y el combustible se alimenten a los planos de placa 121 de campo de flujo deseados. La placa 121 de campo de flujo es una placa fina plana que esta hecha de aleacion de metal, material ceramico, material de cermet u otro material que puede resistir tensiones qmmicas, termicas y mecanicas que estan presente en una celda de combustible. El gas rico en oxfgeno puede ser cualquier gas o mezcla de gases, que comprende una cantidad mensurable de oxfgeno.
Los metodos de fabricacion preferidos para formar la superficie contorneada de las placas 121 de campo de flujo son metodos que utilizan deformacion plastica tal como estampado, prensado y similar, en los que se cambia la forma del material pero no se anade o retira material, o metodos en los que se anade material tales como soldadura o se retira tales como grabado. Se pueden utilizar otros metodos de fabricacion si el material de campo de flujo es fragil tales como extrusion, fundicion, impresion, moldeo, y similares. Los orificios para gases se pueden hacer generalmente en una misma operacion de fabricacion.
Cada placa 121 de campo de flujo se puede hacer similar en la estructura de ensamblaje de pila, asf solo se necesita un tipo de placa para producir una pila de celda de combustible que tiene una cantidad deseada de estructuras 104 de elemento de electrolito repetitivas. Esto simplifica la estructura y facilita la fabricacion de las celdas de combustible.
El unico dispositivo de consumo de energfa mas grande en un sistema de celda de combustible es la soplante de aire o el compresor que es utilizado para alimentar aire al compartimento del catodo de la pila de celda de combustible. El consumo de energfa de los dispositivos de alimentacion de aire es proporcional al nivel de presion que tienen para comprimir el aire. Tambien en el sistema electrolizador de oxido solido, el aire es alimentado tfpicamente al anodo con el fin de controlar el equilibrio de calor de la pila de electrolizador y de mantener una presion parcial de oxfgeno bien definida en el compartimento del anodo. Una de las principales fuentes de perdida de presion en la celda de combustible
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y en el sistema de electrolizador es la propia pila. Es ventajoso disenar el dispositivo de tal manera que el lado de aire del dispositivo tenga canales abiertos a las atmosferas circundantes. En esta configuracion, las camaras de alimentacion y de escape de aire pueden ser disenadas individualmente a partir del dispositivo de pila de tal manera que se minimicen las perdidas de presion. Tal diseno tambien permite reducciones de coste para el sistema ya que la huella de pila puede ser reducida en comparacion con la solucion en la que el air es distribuido internamente en la pila cuando el material es guardado. Ademas, la colocacion de los canales de distribucion de combustible en los lados 146 de la celda de combustible se coloca a 90° con respecto a los lados de entrada y de salida de aire con el fin de asegurar una distribucion de flujo de aire uniforme a la pila de celda de combustible ya que los canales de distribucion de combustible no restringen entonces el flujo de aire a la pila. En realizaciones de acuerdo con la presente invencion los canales de distribucion de combustible tambien pueden estar ubicados de manera diferente a como se ha presentado anteriormente.
La presente invencion esta basada en una caractenstica de diseno de pila en la que el borde de pila tiene al menos una estructura geometrica en la que esta montada la estructura la estructura de restriccion de flujo. La estructura de restriccion de flujo puede ser lo bastante suelta para permitir que la pila se expanda y se contraiga libremente con la temperatura. Por otro lado el aire nunca puede eludir libremente la estructura 124 de restriccion de flujo cuando ya que esta colocado dentro de una estructura 122 hueca (fig. 3) o tiene una estructura hueca unida a una superficie 122 de extrusion (fig. 8) de un borde de pila. Un aislamiento electrico esta dispuesto para la union de la estructura de restriccion de flujo y la pila.
En la fig. 3 se ha presentado una formacion 103 de pila de celda de acuerdo con la presente invencion. La formacion de pila de celda puede ser utilizada por ejemplo en una disposicion de ensamblaje de celdas de oxido solido en un sistema de celda de combustible o en un sistema de celda de electrolizador. La disposicion de ensamblaje de acuerdo con la presente invencion comprende las celdas dispuestas preferiblemente en una formacion 103 de pila de celda de cuatro angulos 120, y al menos un lado 121 de union sustancialmente liso en la formacion 103 de pila de cuatro angulos. Dicho lado comprende al menos una estructura 122 de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado 121 que de otra manera sena sustancialmente liso entre al menos dos esquinas 120a, 120b de la formacion 103 de pila de cuatro angulos. En el ejemplo de la fig. 3 la estructura 122 de superficie de union que se desvfa geometricamente es introducida a presion en los lados 121 de union sustancialmente lisos de la formacion 103 de pila. En la fig. 4 se ha presentado una formacion 103 de pila de celda de la fig. 3 y una estructura 124 de restriccion de flujo ejemplar de acuerdo con la presente invencion para restringir los flujos de aire en el sistema de celda que ha de ser montada contra la estructura 122 de superficie de union introducida a presion de la formacion 103 de pila de celda. Preferiblemente al menos la superficie 126 de la estructura 124 de restriccion de flujo es electricamente aislante. El aislamiento electrico tambien puede estar dispuesto de otra manera, tal como por ejemplo mediante un aislamiento separado entre la estructura 124 de restriccion de flujo y la formacion 103 de pila y/o mediante un aislamiento en la superficie de la formacion de pila.
En los ejemplos de las figs. 3 y 4 la superficie 122 de union introducida a presion en la formacion 103 de pila es ubicada de forma preferible sustancialmente en el medio entre al menos dos esquinas 120a, 120b de la formacion de pila de cuatro angulos, y la superficie 122 de union introducida a presion comprende formas sustancialmente rectangulares. Por tanto tambien la estructura 124 de restriccion de flujo comprende formas sustancialmente rectangulares en los ejemplos de las figs. 3 y 4
En la fig. 5 se ha presentado una disposicion de ensamblaje ejemplar de una formacion 103 de pila de celda, en la que las estructuras 122 de superficie de union que se desvfan geometricamente son extruidas desde los lados 121 de union sustancialmente lisos de la formacion 103 de pila. Las estructuras 124 de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda estan montadas entre las estructuras 122 de superficie de union de extrusion de la formacion de pila, y el otro extremo de las estructuras 124 de restriccion de flujo esta unido entre las estructuras 122 de superficie de union de extrusion de las estructuras 130 laterales en la disposicion de ensamblaje de la fig. 5.
La fig. 6 presenta una disposicion de ensamblaje ejemplar de varias formaciones 103 de pila de celda, que comprende estructuras 122 de superficie de union que se desvfan geometricamente en dos lados opuestos 121 de cada formacion 103 de pila de celda. Las estructuras 124 de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda estan montadas contra las estructuras 122 de superficie de union introducidas a presion para unir cada formacion 103 de pila de celda a otra formacion de pila de celda. Preferiblemente las formaciones 103 de pila de celda ubicadas en un extremo (no mostradas) estan unidas a la estructura 130 lateral (fig. 5) en la disposicion de ensamblaje mediante la introduccion a presion o la extrusion de las estructuras de union de la estructura lateral.
La fig. 7 presenta una realizacion ejemplar de acuerdo con la presente invencion, en la que la realizacion de la estructura 124 de restriccion de flujo comprende al menos un manguito de guiado para una varilla 132 de fuerza de prensado. Las estructuras 124 de restriccion de flujo comprenden las estructuras de union 134 para unir partes de las estructuras 124 de restriccion para formar la estructura 124 de restriccion de flujo entera entre las formaciones 103 de pila. En otras palabras la estructura 124 de restriccion de flujo puede tener al menos dos partes en las realizaciones de acuerdo con la presente invencion.
La fig. 8 presenta otra realizacion ejemplar de acuerdo con la presente invencion, en cuya realizacion la disposicion de ensamblaje esta dispuesta para ensamblar al menos tres formaciones 103 de pila de celda, que comprende al menos una estructura 122 de superficie de union extruida geometricamente en dos lados opuestos de cada formacion 103 de
pila de celda. Las estructuras 124 y 138 de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda estan montadas entre las estructuras 122 de superfine de union de extrusion para unir cada formacion 103 de pila de celda a otra formacion de pila de celda con el fin de formar una disposicion de ensamblaje circular. Las partes de las estructura 124 de restriccion de flujo unidas a la estructura 122 de superficie pueden ser al menos dos partes que utilizan por 5 ejemplo una placa de union 138 como una parte de la estructura de restriccion de flujo como se ha mostrado en la fig. 8.
En las figuras ejemplares 7 y 8 tambien se ha presentado una tubena 136 de combustible para la alimentacion o escape dependiendo de la realizacion.
Asf, aunque se han mostrado y descrito y apuntado caractensticas novedosas fundamentales de la invencion como aplicadas a una realizacion preferida de la misma, se entendera que se pueden hacer diferentes omisiones y 10 sustituciones y cambios en la forma y los detalles de la invencion por los expertos en la tecnica sin apartarse del esprntu de la invencion. Por ejemplo, se ha previsto expresamente que todas las combinaciones de aquellos elementos que realizan sustancialmente los mismos resultados esten dentro del marco de la invencion. Las sustituciones de elementos de una realizacion descrita a otra tambien estan totalmente previstas y contempladas. Tambien se ha de entender que los dibujos no estan necesariamente dibujados a escala sino que son de naturaleza meramente conceptual. Es la 15 intencion, por lo tanto, estar limitada solo como se ha indicado por el marco de las reivindicaciones adjuntadas a la presente.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una disposicion de ensamblaje de celdas de oxido solido para un sistema de celda de combustible o para un sistema de celda de electrolizador, comprendiendo la disposicion de ensamblaje las celdas dispuestas al menos en una formacion (103) de pila de celda de cuatro angulos (120), y al menos un lado (121) de union liso de cada formacion (103) de pila de cuatro angulos, caracterizada por que dicho lado comprende al menos una estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado (121) que de otra manera sena liso entre al menos dos esquinas (120a, 120b) de la formacion de pila de al menos cuatro angulos, siendo la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente introducida a presion o extruida desde al menos un lado (121) de union para compensar las tensiones mecanicas debidas a expansiones termicas de materiales y la disposicion de ensamblaje comprende ademas al menos una estructura (124) de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda que ha de ser montada contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente de cada formacion (103) de pila para unir al menos una formacion de pila de celda en la disposicion de ensamblaje, y estando dispuesto un aislamiento electrico para la union de la estructura (124) de restriccion de flujo y la formacion (103) de pila.
  2. 2. La disposicion de ensamblaje segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la disposicion de ensamblaje esta dispuesta para ensamblar al menos dos formaciones (103) de pila de celda, que comprenden al menos una estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en dos lados opuestos de cada formacion (103) de pila de celda, y las estructuras (124) de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda que han de ser montadas contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente para unir cada formacion (103) de pila de celda a otra formacion de pila de celda, y para unir cada formacion (103) de pila de celda situada en un extremo tambien a la estructura lateral (130) en la disposicion de ensamblaje.
  3. 3. La disposicion de ensamblaje segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la disposicion de ensamblaje esta dispuesta para ensamblar al menos tres formaciones (103) de pila de celda, que comprenden al menos una estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en dos lados opuestos de cada formacion (103) de pila de celda, y estructuras (124) de restriccion de flujo para restringir flujos de aire en el sistema de celda que han de ser montadas contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente para unir cada formacion (103) de pila de celda a otra formacion de pila de celda con el fin de formar una disposicion de ensamblaje circular.
  4. 4. La disposicion de ensamblaje segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la estructura (124) de restriccion de flujo comprende al menos un manguito de guiado para una varilla (132) de fuerza de prensado.
  5. 5. Un metodo de ensamblaje de celdas de oxido solido para un sistema de celda de combustible o para un sistema de celda de electrolizador, caracterizado por que en el metodo las celdas estan dispuestas al menos en una formacion (103) de pila de celda con al menos cuatro angulos (120), una estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente es introducida a presion o extruida desde al menos un lado (121) de union liso para compensar tensiones mecanicas debidas a expansiones termicas de materiales, y los flujos de aire estan restringidos en el sistema de celda por una estructura (124) de restriccion de flujo, que esta montada contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en el lado liso de cada formacion (103) de pila para unir al menos una formacion de pila de celda en la disposicion de ensamblaje, y es aislada electricamente la union de la estructura de restriccion de flujo (124) y la formacion (103) de pila.
  6. 6. El metodo de ensamblaje segun la reivindicacion 5, caracterizado por que en el metodo son ensambladas al menos dos formaciones (103) de pila de celda montando las estructuras (124) de restriccion de flujo contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en dos lados opuestos de cada formacion (103) de pila de celda para unir cada formacion (103) de pila de celda a otra formacion de pila de celda, y para unir cada formacion (103) de pila de celda ubicada en el extremo tambien a la estructura (130) lateral en el ensamblaje de las formaciones (103) de pila de celda.
  7. 7. El metodo de ensamblaje segun la reivindicacion 5, caracterizado por que en el metodo son ensambladas al menos tres formaciones (103) de pila de celda mediante estructuras (124) de restriccion de flujo, que estan montadas contra la estructura (122) de superficie de union que se desvfa geometricamente en dos lados opuestos de cada formacion (103) de pila de celda para unir cada formacion (103) de pila de celda a otra formacion de pila de celda con el fin de formar un ensamblaje circular de las formaciones (103) de pila de celda.
  8. 8. El metodo de ensamblaje segun la reivindicacion 5, caracterizado por que en el metodo se conduce al menos una varilla (132) de fuerza de prensado a traves de la estructura (124) de restriccion de flujo.
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