微管式固体氧化物燃料电池装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微管式固体氧化物燃料电池装置，包括电池堆结构及围绕所述电池堆结构周围设置的盖板结构；电池堆结构包括多个层叠设置的电池堆单元，每个电池堆单元均包括支撑基板，设于支撑基板上的电池组及与电池组固定连接的第一电路板及第二电路板，电池组包括多个在支撑基板上平行排布的微管式固体氧化物燃料电池，每个微管式固体氧化物燃料电池均设有用于供气体流通的中空部；第一盖板组件与电池堆单元之间的空隙组成第一气流腔，第一气流腔用于供第一气体流通；第二盖板组件与多个微管式固体氧化物燃料电池的中空部组成第二气流腔，第二气流腔用于供第二气体流通。

【技术实现步骤摘要】
微管式固体氧化物燃料电池装置及其制备方法
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池领域，尤其涉及一种微管式固体氧化物燃料电池装置及其制备方法。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)属于新一代燃料电池技术，使用固态离子导体作为电解质，拥有约60％的转化效率，可以使用多种燃料，例如天然气、沼气、煤气、甲烷等，对燃料的适应性强；可用于固定电站、家庭电源、船舶动力、汽车动力、空间宇航和其他许多领域。因采用全固态电池结构，避免了使用液态电解质带来的腐蚀和电解液流失，抗硫性强，是未来比较有前景的一种技术路线。固体氧化物燃料电池堆的发展自1930年以来，出现了多种电池堆的设计方式，主要集中于平板式电池堆和管式电池堆两种结构。平板式SOFC具有功率密度高、制备工艺简单、制备成本低等优点，但热循环和长期稳定性较差，抗氧化还原稳定性和高温密封等一直是制约平板式SOFC产业化发展的难题。管式SOFC目前已在世界上示范运行了多台百千瓦级系统，表现出良好的长期稳定性，将管式SOFC微型化，不仅弥补了传统大管径SOFC的缺点，具有启动快、热循环性能好且体积功率密度大等优点，但由于微管式SOFC强度不够高、管径和长度都较小，使得微管SOFC封装比较困难，限制了微管SOFC的产业化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微管式固体氧化物燃料电池装置及其制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术一实施方式提供一种微管式固体氧化物燃料电池装置，包括电池堆结构及围绕所述电池堆结构周围设置的盖板结构；所述电池堆结构包括多个层叠设置的电池堆单元，每个所述电池堆单元均包括支撑基板，设于所述支撑基板上的电池组及与所述电池组固定连接的第一电路板及第二电路板，所述电池组包括多个在所述支撑基板上平行排布的微管式固体氧化物燃料电池，每个所述微管式固体氧化物燃料电池均设有用于供气体流通的中空部；定义所述微管式固体氧化物燃料电池的长度方向为X方向；所述电池堆单元包括X方向上相对设置的第一端及第二端，所述第一电路板与所述第一端固定连接，所述第二电路板与所述第二端固定连接；所述电池堆结构包括相对设置的顶面及底面，以及靠近所述第一端的第一侧表面及靠近所述第二端的第二侧表面；所述盖板结构包括第一盖板组件及第二盖板组件，所述第一盖板组件覆盖所述顶面及底面，所述第二盖板组件覆盖所述第一侧表面及第二侧表面并包裹所述第一端及第二端；所述第一盖板组件与所述电池堆单元之间的空隙组成第一气流腔，所述第一气流腔用于供第一气体流通；所述第二盖板组件与多个所述微管式固体氧化物燃料电池的中空部组成第二气流腔，所述第二气流腔用于供第二气体流通。作为本专利技术的进一步改进，所述第二盖板组件包括覆盖所述第一侧表面的第一侧盖板以及覆盖所述第二侧表面的第二侧盖板；所述第一侧表面及第二侧表面上分别设有密封部件；所述密封部件将所述电池堆结构沿X方向分隔为靠近所述第一端的第一部分，靠近所述第二端的第二部分及位于所述第一端及第二端之间的第三部分，其中所述第一部分与第三部分气密隔离，所述第二部分与第三部分气密隔离；所述第一侧盖板与第一部分、多个中空部、第二部分及第二侧盖板之间的空隙组成所述第二气流腔。作为本专利技术的进一步改进，所述第一盖板组件包括覆盖所述顶面的上盖板及覆盖所述底面的下盖板；在第三部分内，每个所述支撑基板均沿厚度方向开设至少一个用于使第一气流通过的第一通孔；所述上盖板与第三部分及下盖板之间的空隙组成所述第一气流腔。作为本专利技术的进一步改进，所述支撑基板包括相对设置的第一支撑面及第二支撑面，所述第一支撑面及第二支撑面上分别对应开设多个相互平行的电池凹槽，每个电池凹槽内均设有一个所述微管式固体氧化物燃料电池。作为本专利技术的进一步改进，所述上盖板、下盖板、第一侧盖板及第二侧盖板上靠近所述电池堆结构的表面均设有气流流道。作为本专利技术的进一步改进，所述支撑基板的材质为不锈钢。作为本专利技术的进一步改进，所述上盖板、下盖板、第一侧盖板及第二侧盖板的材质均为不锈钢。作为本专利技术的进一步改进，所述电池凹槽的横截面为圆形或方形。作为本专利技术的进一步改进，所述第一电路板及第二电路板上对应每个所述微管式固体氧化物燃料电池的位置分别开设有电路板通孔，所述第一电路板及第二电路板通过所述电路板通孔套设于所述微管式固体氧化物燃料电池。本专利技术另一方面公开了一种微管式固体氧化物燃料电池装置的制备方法，所述方法包括以下步骤：提供多个第一板材，通过切割技术及冲压技术，将板材切割并冲压而形成具有阵列排布的凹槽的多个支撑基板；提供多个微管式固体氧化物燃料电池，将微管式固体氧化物电池分别固定于支撑基板的电池凹槽内；提供两个电路板，根据微管式固体氧化物燃料电池的直径及数量分别在两个电路板上打孔，将两个电路板分别套设并固定于微管式固体氧化物燃料电池的长度方向的两端；提供多个第二板材，通过切割技术及冲压技术，将板材切割并冲压而形成多个具有进气口、出气口及气流通道的第一盖板组件及第二盖板组件；将第一盖板组件、第二盖板组件及多个基板装配固定在一起，得到微管式固体氧化物燃料电池装置。与现有技术相比，本专利技术公开的微管式固体氧化物燃料电池装置及其制备方法，使微管式固体氧化物燃料电池在支撑基板上阵列排布从而形成电池堆单元，再将电池堆单元层叠设置从而形成阵列式的电池堆结构，再利用电池堆结构及盖板结构的组合，使得整体电池堆结构的体积功率密度更高，在单位体积内封装的微管式固体氧化物燃料电池越大，整个微管式固体氧化物燃料电池装置的体积功率密度越高，后续可优化改进的空间巨大。附图说明图1是本专利技术一实施方式中微管式固体氧化物燃料电池装置的结构示意图；图2是本专利技术一实施方式中电池堆结构的俯视图；图3是本专利技术一实施方式中微管式固体氧化物燃料电池装置的侧视图；图4是本专利技术一实施方式中电池堆单元的结构示意图；图5a是本专利技术一实施方式中上盖板的结构示意图；图5b是本专利技术一实施方式中下盖板的结构示意图；图5c是本专利技术一实施方式中第一侧盖板的结构示意图；图5d是本专利技术一实施方式中第二侧盖板的结构示意图；图6a到图6c是本专利技术一实施方式中气流凹槽的结构示意图；图7a是本专利技术一实施方式中第一电路板(或第二电路板)与微管式固体氧化物燃料电池连接的结构示意图；图7b是本专利技术一实施方式中微管式固体氧化物燃料电池的串并联示意图；图8是本专利技术一实施方式中微管式固体氧化物燃料电池装置的制备方法流程示意图。具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施方式对本专利技术进行详细描述。但这些实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。如图1-7所示，本专利技术一实施方式公开了一种微管式固体氧化物燃料电池装置。图1为微管式固体氧化物燃料电池装置的结构示意图。图2为电池堆结构的俯视图，俯视图仅能看到最上层的一个电池堆单元10，可以知道，在其下方还层叠设置着多个电池单元10。图3为微管式固体氧化物燃料电池装置的侧视图。图4为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微管式固体氧化物燃料电池装置，其特征在于，包括电池堆结构及围绕所述电池堆结构周围设置的盖板结构；所述电池堆结构包括多个层叠设置的电池堆单元，每个所述电池堆单元均包括支撑基板，设于所述支撑基板上的电池组及与所述电池组固定连接的第一电路板及第二电路板，所述电池组包括多个在所述支撑基板上平行排布的微管式固体氧化物燃料电池，每个所述微管式固体氧化物燃料电池均设有用于供气体流通的中空部；定义所述微管式固体氧化物燃料电池的长度方向为X方向；所述电池堆单元包括X方向上相对设置的第一端及第二端，所述第一电路板与所述第一端固定连接，所述第二电路板与所述第二端固定连接；所述电池堆结构包括相对设置的顶面及底面，以及靠近所述第一端的第一侧表面及靠近所述第二端的第二侧表面；所述盖板结构包括第一盖板组件及第二盖板组件，所述第一盖板组件覆盖所述顶面及底面，所述第二盖板组件覆盖所述第一侧表面及第二侧表面并包裹所述第一端及第二端；所述第一盖板组件与所述电池堆单元之间的空隙组成第一气流腔，所述第一气流腔用于供第一气体流通；所述第二盖板组件与多个所述微管式固体氧化物燃料电池的中空部组成第二气流腔，所述第二气流腔用于供第二气体流通。...

【技术特征摘要】
1.一种微管式固体氧化物燃料电池装置，其特征在于，包括电池堆结构及围绕所述电池堆结构周围设置的盖板结构；所述电池堆结构包括多个层叠设置的电池堆单元，每个所述电池堆单元均包括支撑基板，设于所述支撑基板上的电池组及与所述电池组固定连接的第一电路板及第二电路板，所述电池组包括多个在所述支撑基板上平行排布的微管式固体氧化物燃料电池，每个所述微管式固体氧化物燃料电池均设有用于供气体流通的中空部；定义所述微管式固体氧化物燃料电池的长度方向为X方向；所述电池堆单元包括X方向上相对设置的第一端及第二端，所述第一电路板与所述第一端固定连接，所述第二电路板与所述第二端固定连接；所述电池堆结构包括相对设置的顶面及底面，以及靠近所述第一端的第一侧表面及靠近所述第二端的第二侧表面；所述盖板结构包括第一盖板组件及第二盖板组件，所述第一盖板组件覆盖所述顶面及底面，所述第二盖板组件覆盖所述第一侧表面及第二侧表面并包裹所述第一端及第二端；所述第一盖板组件与所述电池堆单元之间的空隙组成第一气流腔，所述第一气流腔用于供第一气体流通；所述第二盖板组件与多个所述微管式固体氧化物燃料电池的中空部组成第二气流腔，所述第二气流腔用于供第二气体流通。2.根据权利要求1所述的微管式固体氧化物燃料电池装置，其特征在于，所述第二盖板组件包括覆盖所述第一侧表面的第一侧盖板以及覆盖所述第二侧表面的第二侧盖板；所述第一侧表面及第二侧表面上分别设有密封部件；所述密封部件将所述电池堆结构沿X方向分隔为靠近所述第一端的第一部分，靠近所述第二端的第二部分及位于所述第一端及第二端之间的第三部分，其中所述第一部分与第三部分气密隔离，所述第二部分与第三部分气密隔离；所述第一侧盖板与第一部分、多个中空部、第二部分及第二侧盖板之间的空隙组成所述第二气流腔。3.根据权利要求2所述的微管式固体氧化物燃料电池装置，其特征在于，所述第一盖板组件包括覆盖所述顶面的上盖板及覆盖所述底面的下盖板；在第三部分内，每个所述支撑基板均沿厚度方向开设至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克栋，刘福星，崔铮，常晓远，余飞，陈晓越，李亚邦，
申请(专利权)人：张克栋，
类型：发明
国别省市：江苏,32