本申請(qǐng)涉及固體氧化物電解池，更具體地說，涉及一種平管式固體氧化物電解堆。

背景技術(shù)：

1、soec(固體氧化物電解池)是一種高效、低成本、低污染、全固態(tài)結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換裝置，可高效地將剩余電力轉(zhuǎn)換為化學(xué)能從而大量存儲(chǔ)起來，達(dá)到節(jié)約電能、提高可再生能源利用率的目的。

2、目前，通常將soec串聯(lián)堆疊方式進(jìn)行集成而形成電堆，以提高電池有效反應(yīng)面積?，F(xiàn)有平管式固體氧化物電堆沿用sofc(固體氧化物燃料電池)電堆的設(shè)計(jì)：同時(shí)保證燃料極和空氣極的密封，也即對(duì)燃料極和空氣極分別設(shè)置相應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)和氣體流道。且，現(xiàn)有平管式固體氧化物電堆是對(duì)每個(gè)單電池均單獨(dú)進(jìn)行燃料極密封后，再將各燃料極密封后的單電池堆疊在一起。上述平管式固體氧化物電堆結(jié)構(gòu)復(fù)雜且松散。

3、綜上所述，如何降低平管式固體氧化物電解堆的復(fù)雜度，提高平管式固體氧化物電解堆的緊湊性，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)的目的是提供一種平管式固體氧化物電解堆，用于降低平管式固體氧化物電解堆的復(fù)雜度，提高平管式固體氧化物電解堆的緊湊性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、一種平管式固體氧化物電解堆，包括：

4、電解電堆；所述電解電堆包括層疊設(shè)置的對(duì)稱平管式固體氧化物電解池，所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池包括帶有燃料通道的支撐層、在所述支撐層上下表面對(duì)稱分布的電解質(zhì)層和空氣極層、設(shè)置在所述空氣極層表面且連通所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池兩面的空氣極層的透氣導(dǎo)電網(wǎng)；

5、設(shè)置在所述電解電堆的兩端、與所述支撐層相連且包含與所述燃料通道密封連接的氣腔的燃料極蓋板；

6、與所述燃料極蓋板的氣腔相連通的輸氣管路；

7、設(shè)置在所述電解電堆上表面和下表面，并固定連接的空氣極蓋板。

8、優(yōu)選的，所述燃料極蓋板與所述電解電堆相接觸的一面設(shè)置有容納所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池的凹槽；

9、所述凹槽底部設(shè)有與所述氣腔及所述燃料通道相連的氣孔。

10、優(yōu)選的，所述凹槽與所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池之間的空隙設(shè)置有密封劑。

11、優(yōu)選的，所述燃料極蓋板與所述電解電堆間設(shè)置有多孔金屬層或泡沫金屬層。

12、優(yōu)選的，所述燃料極蓋板與所述電解電堆間設(shè)置有多孔鎳層或泡沫鎳層。

13、優(yōu)選的，設(shè)置在所述電解電堆的上表面和下表面的空氣極蓋板通過螺桿固定連接。

14、優(yōu)選的，所述透氣導(dǎo)電網(wǎng)為銀網(wǎng)。

15、優(yōu)選的，所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池還包括在所述支撐層上下表面對(duì)稱分布且位于所述支撐層與所述電解質(zhì)層之間的活性燃料電極層。

16、優(yōu)選的，對(duì)稱平管式固體氧化物電解池還包括在所述支撐層上下表面對(duì)稱分布且位于所述電解質(zhì)層與所述空氣極層之間的阻擋層。

17、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)層完全覆蓋所述支撐層，所述電解質(zhì)層表面靠近所述燃料極蓋板的邊緣區(qū)域未設(shè)置有所述空氣極層，所述電解質(zhì)層表面除靠近所述燃料極蓋板的邊緣區(qū)域之外的區(qū)域設(shè)置有所述空氣極層。

18、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N平管式固體氧化物電解堆，包括：電解電堆；電解電堆可以包括層疊設(shè)置的對(duì)稱平管式固體氧化物電解池，對(duì)稱平管式固體氧化物電解池可以包括帶有燃料通道的支撐層、在支撐層上下表面對(duì)稱分布的電解質(zhì)層和空氣極層、設(shè)置在空氣極層表面且連通對(duì)稱平管式固體氧化物電解池兩面的空氣極層的透氣導(dǎo)電網(wǎng)；設(shè)置在電解電堆的兩端、與支撐層相連且包含與燃料通道密封連接的燃料極蓋板；與燃料極蓋板的氣腔相連通的輸氣管路；設(shè)置在電解電堆上表面和下表面，并固定連接的空氣極蓋板。

19、本申請(qǐng)公開的上述技術(shù)方案，將多個(gè)對(duì)稱平管式固體氧化物電解池層疊形成電解電堆并在電解電堆兩端設(shè)置燃料極蓋板，而無需分別對(duì)每個(gè)電解池單獨(dú)進(jìn)行燃料極密封后再進(jìn)行堆疊形成電堆。對(duì)于空氣極而言，僅在空氣極表面設(shè)置連通對(duì)稱平管式固體氧化物電解池兩面的空氣極層的透氣導(dǎo)電網(wǎng)以及在電解電堆上表面和下表面設(shè)置固定連接的空氣極蓋板，以保證空氣極電解所產(chǎn)生的氣體能夠順利擴(kuò)散出去即可，而并無需設(shè)置空氣極密封裝置和氣體流道。因此，本申請(qǐng)的平管式固體氧化物電解堆結(jié)構(gòu)簡單且緊湊，體積小，所占空間小，便于進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述燃料極蓋板(3)與所述電解電堆相接觸的一面設(shè)置有容納所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池(1)的凹槽(32)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述凹槽(32)與所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池(1)之間的空隙設(shè)置有密封劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述燃料極蓋板(3)與所述電解電堆間設(shè)置有多孔金屬層或泡沫金屬層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述燃料極蓋板(3)與所述電解電堆間設(shè)置有多孔鎳層或泡沫鎳層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，設(shè)置在所述電解電堆的上表面和下表面的空氣極蓋板(5)通過螺桿(6)固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述透氣導(dǎo)電網(wǎng)(2)為銀網(wǎng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述對(duì)稱平管式固體氧化物電解池(1)還包括在所述支撐層(11)上下表面對(duì)稱分布且位于所述支撐層(11)與所述電解質(zhì)層(12)之間的活性燃料電極層(14)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，對(duì)稱平管式固體氧化物電解池(1)還包括在所述支撐層(11)上下表面對(duì)稱分布且位于所述電解質(zhì)層(12)與所述空氣極層(13)之間的阻擋層(15)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平管式固體氧化物電解堆，其特征在于，所述電解質(zhì)層(12)完全覆蓋所述支撐層(11)，所述電解質(zhì)層(12)表面靠近所述燃料極蓋板(3)的邊緣區(qū)域未設(shè)置有所述空氣極層(13)，所述電解質(zhì)層(12)表面除靠近所述燃料極蓋板(3)的邊緣區(qū)域之外的區(qū)域設(shè)置有所述空氣極層(13)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種平管式固體氧化物電解堆，包括：電解電堆；電解電堆包括層疊設(shè)置的對(duì)稱平管式固體氧化物電解池，電解池包括帶有燃料通道的支撐層、在支撐層上下表面對(duì)稱分布的電解質(zhì)層和空氣極層、設(shè)置在空氣極層表面且連通電解池兩面空氣極層的透氣導(dǎo)電網(wǎng)；設(shè)置在電解電堆兩端、與支撐層相連且包含與燃料通道密封連接的氣腔的燃料極蓋板；輸氣管路；設(shè)置在電解電堆上表面和下表面，并固定連接的空氣極蓋板。本申請(qǐng)公開的上述方案，將多個(gè)電解池層疊形成電堆并在電堆兩端設(shè)置燃料極蓋板，對(duì)于空氣極而言僅在空氣極表面設(shè)置透氣導(dǎo)電網(wǎng)及在電堆上下表面設(shè)置固定連接的空氣極蓋板，因此，本申請(qǐng)的平管式固體氧化物電解堆結(jié)構(gòu)簡單且緊湊。

技術(shù)研發(fā)人員：劉曌,王成田,韓貝貝,張旸,劉武,官萬兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30