一种用于便携式功率供应系统中的固体氧化物燃料电池模块。所述固体氧化物燃料电池模块包括壳体，所述壳体具有带壁部的结构，所述带壁部的结构限定出大体上封闭的内部腔体，其中所述壳体包括外壁表面和内壁表面。所述固体氧化物燃料电池模块还包括从所述外壁表面延伸通过所述带壁部的结构到达所述壳体的所述内壁表面的孔，所述孔与所述内部腔体流体连通。三层固体氧化物燃料电池可被安装到所述壳体上且被对齐以便大体上覆盖所述孔。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种固体氧化物燃料电池堆，且更特别地，本专利技术 涉及一种包括表面安装式中等温度的固体氧化物燃料电池的固体氧化 物燃料电池堆构造。
技术实现思路
一种用于便携式功率供应系统中的固体氧化物燃料电池模块。所述 固体氧化物燃料电池模块包括壳体，所述壳体具有带壁部的结构，所迷 带壁部的结构限定出大体上封闭的内部腔体，其中所述壳体包括外壁表 面和内壁表面。所迷固体氧化物燃料电池模块还包括从所述外壁表面延 伸通过所述带壁部的结构到达所述壳体的所述内壁表面的孔，所述孔与 所述内部腔体流体连通。三层固体氧化物燃料电池可被安装到所述壳体 上且被对齐以便大体上覆盖所述孔.
技术介绍
固体氧化物燃料电池(S0FCs)并未作为针对提供lkw以下功率范 围的便携式功率供应装置的可行性解决方案来被追求.固体氧化物燃料 电池在高温下运行且通常被i^为适合于固定式的功率发生应用，固体氧化物燃料电池并未被用于便携式功率供应应用中的一个原因在于使固 体氧化物燃料电池系统达到运行温度通常要花费的时间长度，所述运行 温度可在650。C-900。C的范围内，测出的该时间长度可达几十分钟。这 种较长的启动时间与由于重复的热循环导致在固体氧化物燃料电池中 可能出现的劣化相结合使得固体氧化物燃料电池更适用于可以接受緩 慢加热至稳态运行状态的那些应用，例如固定式功率发生应用.为了将固体氧化物燃料电池用于便携式应用中，需要开发出一种对 热循环劣化具有高耐受性的紧凑的燃料电池堆构造.基于由陶瓷电极支 承的设计的典型的固体氧化物燃料电池可能需要并不适于紧凑的燃料 电池堆构造的几何形状，以便获得所需的热循环持久性。由金属支承的中等温度的固体氧化物燃料电池的出现(N. Brandon等,"Development of metal supported solid oxide fuel cells for operation at 500-600。C"， ^W)l/"er/a/y iSWw〃oi7 C0/2/ere/7ce， Oct 13-15 (2003)， Pittsburgh, PA)使得能够获得既紧凑且对于热循环劣 化又有耐受性的燃料电池堆构造，适用于lkw以下的应用的燃料电池堆 构造将在本文中进行描述.附图说明结合附图可易于理解本专利技术，其中图1是根据本专利技术的一个实施例的固体氧化物燃料电池堆内的重 复单元的平面图1A是沿图1的线A-A截取的部分剖视图，图中示出了图l的重复单元；图1B是沿图1的线B-B截取的剖视图，图中示出了图l的重复单元；图IC是沿本专利技术的另一实施例的线B-B截取的剖视图1D是沿图1的线A-A截取的剖视图，图中示出了图l的重复单元；图2是根据本专利技术的一个实施例的沉积在金属基板上的固体氧化 物燃料电池的自顶向下的平面图3是被构造成支承根据本专利技术的一个实施例的固体氧化物燃料 电池的金属基板的自底向上的平面图4是被构造成支承根据本专利技术的一个实施例的表面安装式固体 氧化物燃料电池的壳体的平面图4A是沿线A-A的图4所示壳体的剖切正视图4B是图4A所示壳体的部分B的放大剖视图5是根据本专利技术的燃料电池堆的重复单元的一个实施例的平面图5A是沿图5的线A-A的剖视图6是包括如图5所示的重复单元的被悬挂的燃料电池堆的透视 图；和图7是利用了与图6所示构型相似的被悬挂的固体氧化物燃料电池 堆构型的便携式功率发生系统的示意图。具体实施例方式参见图l，图中示出了根据本专利技术的一个实施例的燃料电池堆重复单元IO.燃料电池堆重复单元10构成了正如本文中将要描述的被构造成产生高比功率并承受迅速的热循环的表面安装式中等温度的固体氧化物燃料电池堆构造的基础。燃料电池堆重复单元10还可被称作固体氧化物燃料电池模块。燃料电池堆重复单元10可包括被构造成支承多个固体氧化物燃料 电池(SOFC)组件14的壳体12,和电互连装置16，所述电互连装置与 相邻的固体氧化物燃料电池组件14联结且使所述相邻的固体氧化物燃 料电池组件电连接.每个固体氧化物燃料电池组件14包括集电器18， 所述集电器被附接至该固体氧化物燃料电池组件且被联结以便与电互 连装置16进行电连接，如图1和1A所示.每个固体氧化物燃料电池组 件14包括集电器22,所述集电器还可以是用于固体氧化物燃料电池的 金属支承体，壳体12可包括带壁部的结构.壳体12的带壁部的结构可限定出内 部腔体26。壳体12的带壁部的结构可包括内表面13和外表面15.在图1中，壳体12可被构造成通过燃料入口 20将反应剂气体引至 壳体12的内部且通过排出出口 22排出废弃的反应剂气体.如图1A所 示，壳体12可包括多个孔24和至少一个内部腔体26.固体氧化物燃料 电池組件14被制成一定尺寸以便覆盖孔24且与壳体12的外表面的一 部分交叠.这种交叠可适用于将固体氧化物燃料电池组件14连结至壳 体12,正如本文中下面将要描述地那样.如图1B所示，壳体12可包括 位于其相对侧上的孔24.固体氧化物燃料电池组件14可被放置成大体 上覆盖每个孔24.壳体12可由金属合金制成，该金属合金在受到了本领域中众所周 知的在升高的温度下进行的氧化处理之后会形成介电性氧化皮或者具 有在其上沉积的介电性氧化皮.例如，Fe-Cr-Al,或者在商业上可获得 的例如商标为Aluchrom Y、 AluchromYHf、 Kanthal合金、18SR不锈钢 的Fe-Cr合金，以及可通过氧化来形成氧化铝氧化皮的其它含铝合金可 用于壳体12,相似地，可形成氧化铝或其它一些介电性材料或者涂覆有 氧化铝或其它一些介电性材料的金属合金，如铁素体不锈钢和具有适当的热膨胀系数的镍基合金可用来形成壳体12.当壳体由金属合金制成 时，壳体12可由薄板或箔片形成。壳体12的介电性氧化皮可防止在固 体氧化物燃料电池组件14之间产生短路.本领域的技术人员应该理解 壳体12可由任何数量的适当材料制成，壳体12可由陶瓷材料制成。例如，氧化钇稳定的氧化锆材料可用 来形成壳体12.掺杂了锶的钛酸钡陶瓷也可用来形成壳体12.可利用料电池组件14的热膨胀系数相匹配:壳体12还可由玻^陶瓷、具有^ 不具有介电性屏障或氧化皮的金属陶瓷复合材料制成，在壳体12的陶 瓷材料实施例中，可利用至少一个内部腔体26或者通过反应剂气体通 路(未示出)相连的多个内部腔体以便借助于与孔24连通来将反应剂 气体供应至固体氧化物燃料电池组件14.壳体12的陶乾实施例可提供 电绝缘从而从本质上防止了在相邻的固体氧化物燃料电池组件14之间 产生短接。固体氧化物燃料电池组件14可被连结至壳体12以形成如图1A和 图1B所示的密封件28。壳体12与固体氧化物燃料电池组件14之间的的交叠处.密封件28防止了腔体26内部的反应剂气体与壳体12外部 的反应剂气体进行反应。通常情况下，在运行过程中，舍氢的燃料气体 流动通过燃料入口 20进入腔体26内。氧化气体如空气围绕壳体12的 外表面进行流动，固体氧化物燃料电池组件14由于其具有的离子传导 性和电子传导性而使得能够发生受控的电化学反应且由该受控反应产 生电功率。反应剂气体的直接混合可能导致产生燃烧反应，该燃烧反应 会使系统受损。图1A示出了燃料电池堆重复单元10的剖视图'结合图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体氧化物燃料电池模块，所述固体氧化物燃料电池模块包括：壳体，所述壳体包括带壁部的结构，所述带壁部的结构限定出大体上封闭的内部腔体，其中所述壳体包括外壁表面和内壁表面；从所述外壁表面延伸通过所述带壁部的结构到达所述壳体的所述内壁表面的孔，所述孔与所述内部腔体流体连通；和被安装到所述壳体上而与所述壳体形成了气密密封件且被对齐以便大体上覆盖所述孔的三层固体氧化物燃料电池。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：J亚马尼斯，
申请(专利权)人：UTC电力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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