專利名稱：一種平板式中溫固體氧化物燃料電池堆的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種固體氧化物燃料電池(SOFC)。尤其涉及一種工作溫度為中溫(600～800℃)的平板式電池堆。
二背景技術(shù)：
目前關(guān)于SOFC電池堆的結(jié)構(gòu)主要有四種管式、鐘帶式、平板式、疊片波紋板式。按工作溫度可分為高溫堆和中溫堆，高溫堆主要采取管式結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在中溫堆已成為發(fā)展的方向，中溫堆主要采用平板式結(jié)構(gòu)。無論何種堆都必須解決氣體(燃料氣、氧化氣)密封和分隔、電流收集傳導(dǎo)、冷熱循環(huán)、預(yù)熱與保溫等問題。其中系統(tǒng)啟動時的預(yù)熱方式是電池堆設(shè)計的難點之一，因為外部預(yù)熱(電或燃?xì)饧訜?不僅熱效率低，而且由于高溫蠕變會帶來密封和緊固的困難；在外部加熱入口氣時，由加熱的氣體將熱量傳給電池堆內(nèi)各部件，使之達(dá)到反應(yīng)溫度，但氣體傳熱速度太小，趕不上部件的熱損失，不能使反應(yīng)氣體在到達(dá)電池堆內(nèi)保持應(yīng)有的溫度。
用于SOFC的預(yù)熱技術(shù)有外加熱和內(nèi)加熱兩種。外加熱如高溫固體氧化物燃料電池的高溫封接材料及封接技術(shù)(CN 99104482)給出了一種玻璃態(tài)密封材料；一種固體氧化物燃料電池堆的陽極膜-連接板結(jié)構(gòu)(CN 99252052)提出高溫密封仍采用玻璃態(tài)材料，連接板和陽極膜間用多孔鎳過渡；一種固體氧化物燃料電池堆用的復(fù)合連接板及制造方法(CN 01112688)提出一種復(fù)合連接板即靠陰極鉻酸鍶鑭涂層/鉻基耐熱合金/靠陽極金屬鎳涂層的三文治結(jié)構(gòu)；一種固體氧化物燃料電池堆模塊(CN 02229505.4)提出了一種外加熱方式。上述方式的特點是把加熱區(qū)和緊固區(qū)相對分開，一定程度上可以緩解高溫蠕變，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱效率低，且只能用于測試裝置而不能用于成品電池堆。
內(nèi)置加熱的技術(shù)有一種新型的加熱器(CN 00243412.1)、一種電加熱器(CN01241537.5)、帶內(nèi)置加熱器的摩托車把手(CN 95107593.4)等技術(shù)提出了一種內(nèi)置加熱器的方法，但是這些內(nèi)置加熱器都沒有應(yīng)用到600～800℃的工作環(huán)境。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種內(nèi)置加熱、結(jié)構(gòu)簡單、熱效率高、快速啟動、在熱循環(huán)情況下實現(xiàn)有效的壓緊密封又不產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力的平板式中溫SOFC電池堆。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是將加熱器置于堆內(nèi)的電池堆極板的氣體流道內(nèi)，固定或懸掛在電池堆上蓋上，加熱器的導(dǎo)線由堆內(nèi)引出與電源連接，導(dǎo)線與導(dǎo)線出口之間填充密封絕緣隔熱材料；溫度控制儀與加熱器、熱電偶相連。
加熱器由電加熱體、絕緣體組成，電加熱體可以由細(xì)鉑絲密繞而成或用鉑漿絲網(wǎng)印刷；絕緣體采用以Al2O3為主的陶瓷成型后燒結(jié)而成。加熱器的厚度為氣體流道寬度的1/2～1/3，長度與電池堆極板]的高度的和相近。
由細(xì)鉑絲密繞而成的電加熱體的細(xì)鉑絲直徑小于0.2mm，排列間距小于0.2mm，細(xì)鉑絲表面預(yù)涂陶瓷絕緣粉料。由鉑漿絲網(wǎng)印刷而成的電加熱體是在Al2O3陶瓷成型坯體基片上用與細(xì)鉑絲繞制相類似圖案的絲網(wǎng)印制鉑漿高溫?zé)Y(jié)后形成。
由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、熱效率高、快速啟動、在熱循環(huán)情況下實現(xiàn)有效的壓緊密封又不產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力的特點

圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型用的一種溫度控制示意圖；圖3是本實用新型用的一種加熱器示意圖；五、
具體實施方式
圖1是本實用新型的一種內(nèi)置加熱器結(jié)構(gòu)示意圖，將加熱器[2]如圖所示置于堆內(nèi)的電池堆極板[8]的氣體流道[1]內(nèi)，固定在電池堆上蓋[7]上的通氣管道[5]上，通氣管道[5]與導(dǎo)線[3]之間填充密封絕緣隔熱材料[4]，加熱器[2]的導(dǎo)線[3]由通氣管道[5]內(nèi)引出與電源連接。
溫度控制可由堆內(nèi)的熱電偶反饋控制，也可由鉑電熱絲自身的電阻反饋控制。熱電偶反饋控制如圖2所示，溫度控制儀[9]與加熱器[2]、熱電偶[6]相連。
加熱器[2]如圖3所示，由電加熱體[11]、絕緣體[10]組成，電加熱體[11]可以由細(xì)鉑絲密繞而成或用鉑漿絲網(wǎng)印刷，絕緣體[10]采用Al2O3粉成型后燒結(jié)而成。電加熱體[11]的細(xì)鉑絲直徑小于0.2mm，排列間距小于0.2mm，細(xì)鉑絲表面預(yù)涂陶瓷絕緣粉料。由鉑漿絲網(wǎng)印刷而成的電加熱體[11]是在Al2O3陶瓷成型坯體基片上用與細(xì)鉑絲繞制相類似圖案的絲網(wǎng)印制鉑漿高溫?zé)Y(jié)后形成。
本實用新型的加熱器[2]的尺寸要保證置于堆內(nèi)層間氣體流動暢通，內(nèi)置加熱器[2]應(yīng)做的非常小，使其能夠方便可靠地置于堆內(nèi)氣體流道內(nèi)[1]，這樣可以把電池堆加熱到所需的溫度而不明顯影響氣體的流動和分布。因此尺寸越小越好。故實施例的加熱器[2]的厚度為氣體流道[1]寬度的1/3，長度等于與電池堆極板[5]的高度之和。
權(quán)利要求1.一種平板式中溫固體氧化物燃料電池堆，其特征在于將加熱器[2]置于堆內(nèi)的電池堆極板[8]的氣體流道[1]內(nèi)，固定或懸掛在電池堆上蓋[7]上，加熱器[2]的導(dǎo)線[3]由堆內(nèi)引出與電源連接，導(dǎo)線[3]與導(dǎo)線[3]出口之間填充密封絕緣隔熱材料[4]，溫度控制儀[9]與加熱器[2]、熱電偶[6]相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式中溫固體氧化物燃料電池堆，其特征在于所述的加熱器[2]由電加熱體[11]和絕緣體[10]組成，電加熱體[11]可以由細(xì)鉑絲密繞而成或用鉑漿絲網(wǎng)印刷，絕緣體[10]采用以Al2O3為主的陶瓷粉成型后燒結(jié)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的平板式中溫固體氧化物燃料電池堆，其特征在于所述的加熱器[2]的厚度為氣體流道[1]寬度的1/3～1/2，長度與電池堆極板[8]的高度之和相近。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板式中溫固體氧化物燃料電池堆，其特征在于所述的由細(xì)鉑絲密繞而成的電加熱體[11]的細(xì)鉑絲直徑小于0.2mm，排列間距小于0.2mm，細(xì)鉑絲表面預(yù)涂陶瓷絕緣粉料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板式中溫固體氧化物燃料電池堆，其特征在于所述的由鉑漿絲網(wǎng)印刷而成的電加熱體[11]是在Al2O3陶瓷成型坯體基片上用與細(xì)鉑絲繞制相類似圖案的絲網(wǎng)印制鉑漿高溫?zé)Y(jié)后形成。
專利摘要本實用新型涉及一種工作溫度為中溫(600～800℃)的平板式電池堆。其技術(shù)方案是將加熱器[2]置于堆內(nèi)的電池堆極板[8]的氣體流道[1]內(nèi)，固定或懸掛在電池堆上蓋[7]上，加熱器[2]的導(dǎo)線[3]由堆內(nèi)引出與電源連接，導(dǎo)線[3]與導(dǎo)線[3]出口之間填充密封絕緣隔熱材料[4]，溫度控制儀[9]與加熱器[2]、熱電偶[6]相連。加熱器[2]的電加熱體[11]可以由細(xì)鉑絲密繞而成或用鉑漿絲網(wǎng)印刷，細(xì)鉑絲直徑小于0.2mm，排列間距小于0.2mm，細(xì)鉑絲表面預(yù)涂陶瓷絕緣粉料。絕緣體[10]采用以Al
文檔編號H01M8/10GK2713655SQ200420076000
公開日2005年7月27日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者謝光遠(yuǎn) 申請人:武漢科技大學(xué)