燃料电池堆单元和包括其的燃料电池堆制造技术

可提供如下的燃料电池堆单元，即，包括：第一气体分离板，形成有空气流入口；第一密封垫圈(first sealing gasket)，层叠于上述第一气体分离板的下侧，形成有空气流入口；金属支撑体(metal support)，层叠于上述第一密封垫圈下侧，用于在中心部收容燃料电池用单体电池，并在上述中心部的外周边形成有空气流入口；第二密封垫圈(s econd sealing gasket)，层叠于上述金属支撑体下侧，并形成有空气流入口；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈的下侧，从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述金属支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口，沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界，从上述单体电池的一侧向另一侧流动，上述第二密封垫圈具有切断(cut‑off)结构，从上述第二密封垫圈的边缘引入到其内侧，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池堆单元和包括其的燃料电池堆
本专利技术涉及燃料电池堆单元和包括其的燃料电池堆，更详细地，涉及使因气体泄漏而导致的燃料电池堆单元的发电效率降低最小化的燃料电池堆单元和包括其的燃料电池堆。
技术介绍
燃料电池是一种将基于燃料与氧的电化学反应的自由能的变化转换为电能的装置。众所周知，使用离子传导性氧化物作为电解质的固体氧化物燃料电池在约600～1000℃的高温下工作，从而产生电能和热能，因而能量转换效率优秀。由于高温工作，因此具有可以使用如天然气、煤气等多种原料作为燃料的优点，并且，由于使用固体电解质与固体电极，因而不存在如材料的腐蚀及受损等问题，具有可长期使用的优点。固体氧化物燃料电池的单体电池形态可根据其形状分为管型(Tubulartype)和平板型(Planartype)，在管型的情况下，具有气体易于分离的优点，但由于单体电池和用于连接单体电池的集流体的形态而导致电阻变高，因此存在能量损失大的缺点。平板型因其可以将整个电极与集流体连接起来的结构上的特性，能量损失小，但存在密封困难的问题。在平板型固体氧化物燃料电池的情况下，为了增加所产生的电能，以串联的方式连接多个单体电池来使用。其被称为堆(stack)，堆由气体分离板及密封件等构成，以向单体电池与单体电池的正极和负极不混合的方式供给各自的气体。密封件呈通过施加压力来阻止气体混合的密封圈的形态、以及使用玻璃来密封的形态，并且通过使用这两种形态的等的方法来阻止气体混合。但是，当长时间运行时，会发生因密封件的劣化而导致微细的气体泄漏。气体的泄漏导致用作负极的金属催化剂再次氧化，从而减少微细的裂纹和降低催化剂特性，并且在正极中，可因水分的增加而导致氧化物催化剂的微细结构发生变化，从而降低催化剂特性。因此，本专利技术人专利技术了一种可以解决因泄漏的气体而导致的固体氧化物燃料电池不合格及发电效率下降的问题的方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术所要解决的一技术问题在于，提供一种减少因泄漏气体而导致的燃料电池不合格的问题的燃料电池堆单元及包括其的燃料电池堆。本专利技术所要解决的再一技术问题在于，提供一种发电效率得到提高的燃料电池堆单元及包括其的燃料电池堆。本专利技术所要解决的另一技术问题在于，提供一种可靠性得到提高的燃料电池堆单元及包括其的燃料电池堆本专利技术所要解决的还一技术问题在于，提供一种寿命特性得到提高的燃料电池堆单元及包括其的燃料电池堆。本专利技术所要解决的技术问题不局限于上述内容。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供燃料电池堆单元。根据一实施例，上述燃料电池堆单元包括：第一气体分离板，形成有空气流入口；第一密封垫圈，层叠于上述第一气体分离板的下侧，形成有空气流入口；支撑体(support)，层叠于上述第一密封垫圈的下侧，在中心部收容燃料电池用单体电池，在上述中心部的外周边形成有空气流入口；第二密封垫圈，层叠于上述支撑体的下侧，形成有空气流入口；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈的下侧，从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口，并沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界从上述单体电池的一侧向另一侧流动，上述第二密封垫圈可具有切断(cut-off)结构，从上述第二密封垫圈的边缘引入到其内侧，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。根据一实施例，在上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所形成的空气流入口可沿着上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈的层叠方向相连通。根据一实施例，上述燃料电池堆单元通过上述切断结构将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部，来在上述单体电池周边流动的空气的压力可低于在上述单体电池周边流动的燃料的压力。根据一实施例，上述切断结构可包括将与上述单体电池的另一侧相邻的上述第二密封垫圈边缘的至少一部分引入到其内侧的结构。根据一实施例，上述切断结构可包括将与上述单体电池的另一侧相邻的上述第二密封垫圈的一边全部引入到其内侧的结构。根据一实施例，上述第二密封垫圈的上述切断结构包括上述第二密封垫圈的空气流出口，上述第一气体分离板和上述支撑体可与上述第二密封垫圈的空气流出口沿着层叠方向相连通。根据一实施例，上述第一密封垫圈和上述支撑体中的至少一个可具有与上述第二密封垫圈的上述切断结构形状相同的上述切断结构，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。根据一实施例，上述第一密封垫圈、上述支撑体、上述第二密封垫圈及上述第二气体分离板可包括：燃料流入口，沿着层叠方向相连通，以向上述单体电池上侧与上述第一气体分离板下侧的层叠边界供给燃料；以及燃料流出口，沿着层叠方向相连通，以将在上述单体电池上侧与上述第一气体分离板下侧的层叠边界流动的燃料排出。根据一实施例，上述单体电池以电解质为中心沿着上述第一气体分离板方向形成空气电极，并可将沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界流动的空气供给到上述空气电极。根据一实施例，上述燃料电池用单体电池的空气电极可包含镧锶钴铁氧体(Lanthanumstrontiumcobaltferrite，LSCF)。根据一实施例，上述第二气体分离板在与上述第一气体分离板相向的第一面上可包括：与上述单体电池的一侧相邻的第一通道，以将从上述第二密封垫圈的空气流入口流入的空气从上述单体电池的一侧引导至另一侧；以及第二通道，与上述第一通道相隔，与上述单体电池的另一侧相邻。为解决上述技术问题，本专利技术提供另一燃料电池堆单元。根据一实施例，上述另一燃料电池堆单元包括：第一气体分离板，包括用于提供燃料流路的第二面；第一密封垫圈，层叠于上述第一气体分离板的下侧；支撑体，层叠于上述第一密封垫圈下侧，用于在中心部收容燃料电池用单体电池；第二密封垫圈，层叠于上述支撑体下侧；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈下侧，并包括用于提供空气流路的第一面，上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述第二密封垫圈以及上述支撑体沿着上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述第二密封垫圈以及上述支撑体的层叠方向包括：空气流入口及空气排出口，用于提供空气流路；以及燃料流入口及燃料排出口，用于提供燃料流路，上述空气流路内部的空气压力可设置为低于上述燃料流路内部的燃料压力。根据一实施例，从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口，沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界，从上述单体电池的一侧向另一侧流动，上述第二密封垫圈可包括切断结构，将与上述单体电池的另一侧相邻的上述第二密封垫圈边缘的至少一部分引入到其内侧，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。根据一实施例，上述单体电池以电解质为中心沿着上述第一气体分离板方向形成燃料极，沿着上述第二气体分离板方向形成空气电极，上述空气电极可包含镧锶钴铁氧体(Lanthanumstrontiumcobaltferrite，LSCF)。本专利技术再一实施例的燃料电池堆单元可包括：第一密封垫圈，用于在中心部收容单体电池；第二密封垫圈，层叠于上述第一密封垫圈上，覆盖上述单体电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池堆单元，其特征在于，包括：第一气体分离板，形成有空气流入口；第一密封垫圈，层叠于上述第一气体分离板的下侧，形成有空气流入口；支撑体，层叠于上述第一密封垫圈的下侧，用于在中心部收容燃料电池用单体电池，并在上述中心部的外周边形成有空气流入口；第二密封垫圈，层叠于上述支撑体的下侧，形成有空气流入口；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈的下侧，从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口，沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界，从上述单体电池的一侧向另一侧流动，上述第二密封垫圈具有从上述第二密封垫圈的边缘引入到其内侧的切断结构，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.27 KR 10-2016-01409331.一种燃料电池堆单元，其特征在于，包括：第一气体分离板，形成有空气流入口；第一密封垫圈，层叠于上述第一气体分离板的下侧，形成有空气流入口；支撑体，层叠于上述第一密封垫圈的下侧，用于在中心部收容燃料电池用单体电池，并在上述中心部的外周边形成有空气流入口；第二密封垫圈，层叠于上述支撑体的下侧，形成有空气流入口；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈的下侧，从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口，沿着上述单体电池下侧与上述第二气体分离板上侧的层叠边界，从上述单体电池的一侧向另一侧流动，上述第二密封垫圈具有从上述第二密封垫圈的边缘引入到其内侧的切断结构，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。2.根据权利要求1所述的燃料电池堆单元，其特征在于：通过上述切断结构将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部，从而使在上述单体电池周边流动的空气的压力比在上述单体电池周边流动的燃料的压力低。3.根据权利要求2所述的燃料电池堆单元，其特征在于：上述切断结构包括将与上述单体电池的另一侧相邻的上述第二密封垫圈边缘的至少一部分引入到其内侧的结构。4.根据权利要求3所述的燃料电池堆单元，其特征在于：上述切断结构包括将与上述单体电池的另一侧相邻的上述第二密封垫圈的一边全部引入到其内侧的结构。5.根据权利要求4所述的燃料电池堆单元，其特征在于：上述第二密封垫圈的上述切断结构包括上述第二密封垫圈的空气流出口，上述第一气体分离板和上述支撑体与上述第二密封垫圈的空气流出口沿着层叠方向相连通。6.根据权利要求2所述的燃料电池堆单元，其特征在于：上述第一气体分离板和上述支撑体中的至少一个具有与上述第二密封垫圈的上述切断结构形状相同的上述切断结构，以将向上述单体电池的另一侧流动的空气排出至外部。7.一种燃料电池堆单元，其特征在于，包括：第一气体分离板，包括用于提供燃料流路的第二面；第一密封垫圈，层叠于上述第一气体分离板的下侧；支撑体，层叠于上述第一密封垫圈下侧，用于在中心部收容燃料电池用单体电池；第二密封垫圈，层叠于上述支撑体下侧；以及第二气体分离板，层叠于上述第二密封垫圈下侧，并包括用于提供空气流路的第一面，上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述第二密封垫圈以及上述支撑体沿着上述第一气体分离板、上述第一密封垫圈、上述第二密封垫圈以及上述支撑体的层叠方向包括：空气流入口及空气排出口，用于提供空气流路；以及燃料流入口及燃料排出口，用于提供燃料流路，上述空气流路内部的空气压力设置为低于上述燃料流路内部的燃料压力。8.根据权利要求7所述的燃料电池堆单元，其特征在于：从上述第一气体分离板的空气流入口流入的空气依次经由在上述第一密封垫圈、上述支撑体及上述第二密封垫圈所分别形成的空气流入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙星，白云揆，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR