包括散热器插件的燃料电池堆组合件制造技术

本申请案涉及一种包括散热器插件的燃料电池堆组合件。一种燃料电池柱包括多个燃料电池堆，经配置以将燃料提供至所述多个燃料电池堆的至少一个燃料歧管，和位于所述多个燃料电池堆的相邻燃料电池之间的至少一个散热器插件。包括位于柱的相邻燃料电池堆之间的至少一个散热器插件的燃料电池柱可降低邻近于所述散热器插件的所述燃料电池堆的峰值温度，且可在所述燃料电池堆和所述整个柱内提供更小的温度分布。温度分布。温度分布。

【技术实现步骤摘要】
包括散热器插件的燃料电池堆组合件


[0001]本公开大体上涉及燃料电池系统，且尤其是涉及具有散热器插件的燃料电池堆组合件。

技术介绍

[0002]燃料电池是可将存储于燃料中的能量以高效率转化成电能的电化学装置。高温燃料电池包括固体氧化物和熔融碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可使用氢气和/或烃类燃料操作。存在各种燃料电池，例如固体氧化物可逆燃料电池，其还允许反转操作，使得水或其它氧化燃料可使用电能作为输入还原成未氧化燃料。
[0003]在高温燃料电池系统(例如固体氧化物燃料电池(SOFC)系统)中，使氧化流通过燃料电池的阴极侧，同时使燃料流通过燃料电池的阳极侧。氧化流通常为空气，而燃料流通常为通过重整烃燃料源产生的富氢气体。在750℃与950℃之间的典型温度下操作的燃料电池能够使带负电的氧离子从阴极流动的物料流中转移到阳极流动的物料流，其中所述离子与游离氢或烃分子中的氢结合而形成水蒸汽和/或与一氧化碳结合而形成二氧化碳。来自带负电离子的过量电子经由阳极与阴极之间完整的电路被引导回至燃料电池的阴极侧，从而产生流经电路的电流。
[0004]燃料电池堆可在内部或外部针对燃料和空气实现歧管化。在内部歧管化堆叠中，利用堆叠内所含的升管将燃料和空气分配给每个电池。换言之，气体流动穿过每个燃料电池的负载层(例如电解质层)中的开口或孔洞和每个电池的气体分隔器。在外部歧管化堆叠中，堆叠在燃料和空气入口侧和出口侧敞开，且燃料和空气独立于堆叠硬件引入和收集。举例来说，入口和出口的燃料和空气在堆叠与其中定位有堆叠的歧管外壳之间的各别通道中流动。
[0005]燃料电池堆通常由呈平坦元件、管或其它几何形式的多个电池构建而成。燃料和空气须提供到可较大的电化学活性表面。燃料电池堆中的一种组件是将堆叠中的个别电池分隔的所谓气流分隔器(称为平坦堆叠中的气流分隔板)。气流分隔板将流到堆叠中的一个电池的燃料电极(即，阳极)的燃料(例如氢气或烃燃料)与流到堆叠中的相邻电池的空气电极(即，阴极)的氧化剂(例如空气)分隔开来。通常，气流分隔板还用作使一个电池的燃料电极与相邻电池的空气电极电连接的互连件。在这种情况下，充当互连件的气流分隔板是由导电材料制成或含有导电材料。

技术实现思路

[0006]根据本公开的各种实施例，燃料电池柱包括多个燃料电池堆，经配置以将燃料提供至所述多个燃料电池堆的至少一个燃料歧管，和位于所述多个燃料电池堆的相邻燃料电池堆之间的至少一个散热器插件。
[0007]在各种实施例中，包括位于柱的相邻燃料电池堆之间的至少一个散热器插件的燃料电池柱可降低邻近于所述散热器插件的所述燃料电池堆的峰值温度，且可在所述燃料电
池堆和所述整个柱内提供更小的温度分布。
附图说明
[0008]图1是现有技术的燃料电池堆组合件的三维视图。
[0009]图2是根据本公开的实施例的包括散热器插件的燃料电池堆组合件的三维截面视图。
[0010]图3是根据本公开的实施例的包括两个燃料电池堆和一个散热器插件的燃料电池堆组合件的一部分的横截面视图。
[0011]图4是根据本公开的一个实施例的用于燃料电池堆柱的散热器插件的俯视图。
[0012]图5是根据本公开的另一实施例的用于燃料电池堆柱的散热器插件的俯视图。
具体实施方式
[0013]应理解，当元件或层被称为安置于另一元件或层“上”或“连接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上或直接连接至另一元件或层，或可存在介入元件或层。相比之下，当元件被称为“直接”安置于另一元件或层“上”或“直接连接至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。应理解，出于本公开的目的，“X、Y和Z中的至少一个”可以被理解为仅X、仅Y、仅Z或项目X、Y和Z中的两个或更多个的任何组合(例如XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
[0014]图1绘示现有技术燃料电池堆组合件100，其描述于美国专利申请公开案第2021/0351420A1号中，其以全文引用的方式并入本文中。参看图1，燃料电池堆组合件100包括燃料电池堆柱140、安置在柱140的相对侧的侧挡板220、下部块53和包括上部块63的压缩组合件60。在图1中所示的实例燃料电池堆组合件100中，柱140包括八个燃料电池堆14、安置于燃料电池堆14之间的燃料歧管204和安置于柱140的相对端的终端板27。燃料电池堆14包括堆叠在彼此上且通过互连件分隔开的多个燃料电池。互连件可提供燃料电池堆之间的电互连，且还可将流到堆叠中的一个电池的燃料电极的燃料(例如，烃燃料)与流到堆叠中的相邻电池的空气电极的氧化剂(例如空气)分隔开。互连件还可包括形成在互连件表面的气流通路或通道，用于提供跨越相应燃料电池堆的电极的燃料和氧化剂流动。在堆叠的任一端处，可以是分别用于将空气或燃料提供至堆叠的末端电极的端板(例如，空气端板和燃料端板)。端板的外表面可以基本上是平坦的，并且可以邻接燃料电池堆组合件100的另一组件，例如，燃料歧管204或柱140的另一燃料电池堆14。多个燃料电池堆组合件100可以附接到底座。
[0015]示例性燃料歧管204描述于美国专利第10,511,047号中，其以全文引用的方式并入本文中。按需要，可以在燃料电池堆14的相邻燃料电池的相邻端板之间提供任何数目的燃料歧管204。
[0016]侧挡板220连接压缩组合件60的上部块63和下部块53。侧挡板220、压缩组合件60和下部块53可共同地被称作“堆叠外壳”。堆叠外壳经配置以将压缩负载施加到柱140。堆叠外壳的配置消除了昂贵的馈通和由此产生的拉杆散热器，且出于两个目的使用相同部件(即，侧挡板220)：将负载放置在堆叠14上且引导阴极进料流(例如，对于堆叠的环形布置，阴极入口流，例如空气或另一种氧化剂可以从环形布置之外的歧管通过堆叠提供并将出口作为阴极排气流到位于环形布置内的歧管)。侧挡板220还可将燃料电池堆14与系统中的金
属组件电隔离。柱140上的负载可由压缩组合件60提供，其由侧挡板220和下部块53固定在适当位置。换句话说，压缩组合件60可使柱140的堆叠14偏向下部块53。
[0017]侧挡板220可为板状而非楔形，且包括挡板202和陶瓷插件46，所述陶瓷插件经配置以将挡板202连接到下部块53和压缩组合件60。特别地，挡板202包括其中安置插件46的大体上圆形切口52。插件46并不完全填充切口52。插件46通常为领结形状，但包括平坦边缘51而非完全圆形边缘。因此，在插件46上方或下方的相应切口52中保留空白空间。
[0018]一般来说，侧挡板220由耐高温材料(例如矾土或其它适合的陶瓷)制成。在各种实施例中，侧挡板220由陶瓷基质复合物(CMC)制成。CMC可包括例如氧化铝(例如矾土)、氧化锆或碳化硅基质。还可选择其它基质材料。纤维可由矾土、碳、碳化硅或任何其它适合材料制成。下部块53和压缩组合件60还可由相同或类似材料制成。
[0019]可使用基质与纤维的任何组合。另外，纤维可涂布有经设计以改进CMC的疲乏特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池柱，其包含：多个燃料电池堆；至少一个燃料歧管，其经配置以将燃料提供至所述多个燃料电池堆；和至少一个散热器插件，其位于所述多个燃料电池堆的相邻燃料电池堆之间。2.根据权利要求1所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件包含导热材料块，所述导热材料块接触所述散热器插件的第一侧的第一燃料电池堆和所述散热器插件的第二侧的第二燃料电池堆。3.根据权利要求2所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件包含铬铁合金。4.根据权利要求3所述的燃料电池柱，其中所述铬铁合金含有至少80重量％的铬、大于零且小于20重量％的铁，和零至小于2重量％的氧化钇或钇中的至少一者。5.根据权利要求2所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件包含不锈钢。6.根据权利要求1所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件具有长度尺寸和宽度尺寸中的至少一个，其与所述柱的所述相邻燃料电池堆的相应长度尺寸和宽度尺寸相同。7.根据权利要求1所述的燃料电池柱，其中所述燃料电池柱包含多个燃料歧管和位于所述多个燃料电池堆之间的多个散热器插件，并且所述多个燃料电池堆的每个燃料电池堆接触所述多个燃料歧管和所述散热器插件中的至少一个。8.根据权利要求7所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件在所述燃料电池堆中的相邻两个燃料电池堆之间的界面处位于所述多个燃料歧管中的两个燃料歧管之间。9.根据权利要求8所述的燃料电池柱，其中所述多个燃料电池堆位于一对终端板之间，且所述多个燃料电池堆的每个燃料电池堆在所述燃料电池堆的一侧接触燃料歧管，且在所述燃料电池堆的相对侧接触散热器插件或终端板。10.根据权利要求1所述的燃料电池柱，其中所述至少一个散热器插件包含散热器惰性件，所述散热器惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼兰亚娜，
申请(专利权)人：博隆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：