压缩组件、固体氧化物燃料电池堆及其压缩方法和应用的制作方法

专利名称：压缩组件、固体氧化物燃料电池堆及其压缩方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池堆的压縮方法以及一种特别是在如固体氧化物燃料电池堆的高^M料电池堆中非常有用的压縮系统。
背景技术：
燃料电池是一种产生电力的电化学装置。燃料，典型的为氢，在燃料阳极 处被氧化，以及氧，典型的为空气，在阴极处被还原，以产生电流并且形成副 产物7jc和热量。在燃料电池中还可以il31烃例如甲烷的内部重整而获得氢。需要一种与阳极和阴极相接触的电解质，所述电解质可以是碱性的或酸性的，可 以是液体或固体。
在固体氧化物燃料电池(SOFC)中，电解质是固体、无 L的金属氧化物材料。 SOFC是在650-100(TC下运行的高Mit料电池。^t于燃料例如甲烷的内部重整 过程而言是特别有用的。
与在内燃机中燃烧例如化石燃料为来源进行发电相比，在发电过程中4顿 SOFC提供了潜在的环境优势。
平板型固体氧化物燃料电池堆由多个在彼此顶部堆叠并且被插置在包括邻 接第一个固体氧化物燃料电池的第一端面板和邻接最后一个固体氧化物燃料电 池的第二端面板的两个平面端面板之间的平板固体氧化物it料电池组合而成。 通过典型地由玻璃或其它脆性材料制成的气封件在固体氧化物^t料电池的:ii^ 进行密封，以防止气体从电池堆的侧边产生泄漏。用于收集电流和气体分布的 互连体定位在每个单独的固体氧化物燃料电池之间。
通过在两个端面板上施加压力而^SOFC电池堆受到机械压縮。例如，端面 板可以由金属制成。压缩端面板需要足够的纟贩以保证在运行期间在SOFC电池 的 处存在的气封件肖,保持气密性，位于SOFC电池堆的不同层之间的电接 触得到保持并且同时强度足够低从而确保SOFC电池堆中的电化学活性部件未 产生过度形变。
SOFC电池ilig行期间可育巨会经受65(rC到100(rC的^^，从而在SOFC电池 堆中产生^^梯度，由此导致SOFC电池堆中的不同部件产生热膨胀。SOFC电
池堆中产生最大膨胀的部分取决于运行条件，并且例如可能位于电池堆的中央
或电池堆的边界处，例如位于角落处。产生的热膨胀可能引起SOFC电池堆中不
同层之间的电接触的降低。热膨胀还可能导致不同层之间的气封件产生裂纹和
泄漏，从而导致SOFC电池堆的功能减弱并降低了输出功率。
由于SOFC电池堆中的部件需要在不同7显叟曲线条件下形成电接触并且同 时具有合理的寿命，因此已经证明通,用具有特定变形性能的材料解决这些 问题是很困难的。
解决这些问题的其它方fe^括不同的提供SOFC电池堆的压缩的方法。应用 机械弹簧是X^; 周知的，例如参见US专禾ONa7001685，其中弹簧用来提供电池 堆 ^面上的压縮并且吸收两个电串联的电池堆的高度差。
然而，为了提供端面板上的压力而使用弹簧贝怀允许燃料电池舰虹作 ^fH吏不同部分产生膨胀。这会弓跑电接触的降低或导致气体fflil气封件而产 生泄漏。
本发明的一个目的在于提供一种用于固体氧化物燃料电池堆的压縮组件， 其中同时在所述电池堆上施加对于固体氧化物燃料电池堆的不同部分的不同压 縮力。
本发明的另一目的在于提供一种压縮组件，其中用于电化学活性区域和固 体氧化物燃料电池的密封区域的压缩力是不等的。
本发明的又一个目的在于提供一禾中固体氧化物燃料电池堆，其中在运行期 间在电池堆内形成并且保持良好的电接触。

发明内容
在下文中使用了许多技术术语。这些术语的使用被认为不与通常使用的术 语相矛盾，但是为了容易理解本发明，以下连同这些用语的意思一起给出了对 一些术语的简短说明。
密封区域在电池堆中的电池之间在氧化剂和燃料间形成密封的区域。
电化学活性区域在固体氧化物燃料电池堆中覆盖一或多个电池的表面并 在其上发生电化学反应的区域。
压縮力正压力，也就是说，比环绕固体氧化物燃料电池堆的压力更大的 压力，因此压缩力是指实际加载压力与环绕固体氧化物燃料电池堆的压力之间 的差。
弹性元件具有在加载时产生变形，然后在卸载时能够重新恢复或几乎重 新咴复到它的原始形状的能力的元件。举例来说，压缩空气可以用作弹性元件， 但如果有泄漏，则压缩空气将不容易重新恢复它的初始形状。另一种弹性元件 可以是不立即对施加到其上面的压缩力作出反应，而是慢慢地作出反应，或不 完全地回复到它的初始状态，的元件。
根据本发明的第一方面，Mil提供一种用于将外部压缩力分配到固体氧化 物燃料电池堆上的压縮组件实现一些所述目的以及其它目的，所述压縮组件包 括压力分配板，和压力分配层，从而使得当所述压縮组件与固体氧化物燃料电 池堆装配在一起时，外部压缩力施加到所述压力分配板上，并且邻接至少一个 端面板的表面设置所述压力分配层，其中所述端面板的表面与面向固体氧化物 燃料电池的表面相沐所述压力分配层具有邻接固体氧化物燃料电池堆的密封 区的区域进行延伸的刚性框架， 一个或多个弹性元件位于由所述刚性框架包围 的空间内部，并且在邻接固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区域^ii行定位， 从而使得当与固体氧化物燃料电池装配在一起的所述压縮组件处于^ffi状态 时，所述压力分配层提供跨越密封区的区域和电化学活性区的区域的不等的压 力分布。
当固体氧化物燃料电池处于使用状态时，通过所述一个或多个弹性元j權
供的压缩组件的压力分布可为大约875PA。举例来说，妇800cn^和21000cm2 之间的面积上，压縮力可妇5kg和200kg之间。
压缩组件可使得所述一个或多个弹性元件允许实现O.l mm和0.2 mm之间的 压縮，例如0.1mm的压缩，更多的是在压力分配层的中间的区域而不是在接近 压力分配层的侧面处。
所ME縮组件中的一个或多个弹性元件可进一步被布置在一个或多个定位 元件中。此外，所述一个或多个弹性元件是从包括压縮空气、纤维陶瓷材料和 纤维金属材料的物质组中选出来的。另一种可选方式是，所述一个或多个弹性 元件可包含一种以云母为基材的材料，樹列来说，使得所述一个或多个弹性元 件中的至少一个是由云母制成的片沐其厚度可在0.8-1.2 mm之间。
另一种可选方式是，所述一个或多个弹性元件包括至少一个金属弹簧。所
述金属弹簧必须是耐热的，从而使得所述金属弹簧即使在85(TC下^ffl皿 20000小时之后也能保持其弹性。所述至少一个金属弹簧可被布置在一个或多个 定位元件中。^j列来说，所述定位元件可以设有一个或多个孔，以使所述至少 一个金属弹簧被布置在所述一个或多个孔中。 1」来说，所述一个或多个定位 元件可以是定位板。
根据本发明的第二方面，固体氧化物燃料电池堆包括端面板、 一个或多个 固体氧化物燃料电池、具有外部压缩力施加在其上的压力分配板的压縮组件和 邻接与面向所述一个或多个固体氧化物燃料电池的表面正相对的所述端面板的 表面设置的分配层，所述压力分配层具有邻接所述固体氧化物'it料电池堆的密 封区的区域进行延伸的刚性框架， 一个或多个弹性元j帷于由所述刚性框架包 围的空间内部，并且在邻接所述固体氧化物^^料电池堆的电化学活性区域 行定位，从而使得当所述固体氧化物燃料电池处于^ffl状态时，所述压力分配 层提供跨越密封区和电化学活性区的区域的不等的压力分布。
在本发明的一个实施例中，固体氧化物燃料电池堆的一个或多个弹性元件 可包含压縮空气。举例来说，压縮空气可具有在100至1000毫巴之间的正压力， 优选为100毫巴。另一种可选方式是，所述压力可以在与电池堆高度无关的250 至1000毫巴之间，例如250毫巴、500毫巴或1000毫巴。由于压縮空气直接地响 应于电化学区的变化，因此^il压縮空气具有优势。相同范围的压缩力可以独 立使用而与电化学区无关。
在本发明的另一个实施例中，给出了一种固体氧化物燃料电池堆，其中所 述一个或多个弹性元件允许在0.1mm在0.2mm之间的压缩量，更多是在压力分配 层的中间的区域中而不是在接近压力分配层的侧面的位置处。举例来说，在压 力分配层中间的压縮量可随固体氧化物燃料电池堆的高度而线性地变化。在压 力分配层中间的压縮量也可以根据固体氧化物燃料电池堆的密封区和电化学区 的^S分布而变化。举例来说，在压力分配层中间的a^可以改变以j妙万述温 度比密封区域中的 鹏高大约10(TC。对于100mm高的固体氧化物燃料电池堆而 言，这将会弓胞在电化学区和密封区高度之间存在0.12mm的差值。
举例来说，所述一个或多个弹性元件允许在中间位置处比在接近所述压力 分配层的侧面处多O.lmm的压縮量。執列来说，对于包括大约75个燃料电池的
固体氧化物燃料电池堆而言，该差值至少是0.2毫米。
在固体氧化物燃料电池堆的另一实施例中，所述一个或多个弹性元件被布 置在一个或多个定位元件中。所述一个或多个弹性元件可以从包括纤维陶瓷材 料和纤维金属材料的物质组中进行选择。另一种可选方式是，所述一个或多个 弹性元件包括以云母为St才的材料，举例来说，其可以填补框架中的空间。所 述一个或多个弹性元件中的至少一个是用云母制成的片材。^i列来说，可以选 择片材数以使其填满框架里的空间，或者云母片可以同一种或多个另一种材料 的片材相结合，举例来说，所述另一种材料未必是弹性的但是可以競性的以 使其能根据电化学区和密封区的中间区域上的高度的差,生弯曲。举例来说，
云母片数可以在l-7之间，其厚度可以在0.8-1.2毫fe间。
在固体氧化物燃料电池堆的另一个实施例中，当固体氧化物燃料电池处于 4OT状态时，所述一个或多个弹性元{ 供压力分布，以使在电化学活性区中 的压縮力大小在0,25巴至2巴之间，举例来说在0.5巴至1巴之间。
在固体氧化物燃料电池的另一实施例中，所述压力传输板具有一定的夹紧 压力，以使经由所述压力传输板的所述刚性框架具有大小为所述压力传输板的 夹紧压力的70%-90%之间，例如85%的夹紧压力。举例来说，压力传输板可能 具有妇05000Pa到818000Pa之间，例如大约409000Pa的夹紧压力。举例来说， 在具有12xl2cW的电化学区和密封区的固体氧化物燃料电池堆上的夹紧压力可 肯旨在300kg和1200kg之间，比如600kg。
根据本发明的第三方面，提供一种用于固体氧化物燃料电池堆在电池堆的 两个端部进行压縮的方法，该方法包括以下步骤电串联堆叠多个固体氧化物 燃料电池，由此提供电化学活性区和密封区的区域，方爐固体氧化物燃料电池 堆的每一端部与端面板表面相邻接，以使至少一个端面板的表面与面向固体氧 化物燃料电池的表面相对，该固体氧化物燃料电池提供一个或多个弹性元件的 压力分配层和固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区和密封区的区域上的刚性 框架，并且在压力分配层上施加外力，由此所产生的压縮力跨越密封区和电化 学活性区的区域不等地分配，施加在密封区的区域上的压縮力比施加于固体氧 化物燃料电池堆的电化学活性区的区域上的压縮力大。
在本发明的第四方面中，使用固体氧化物燃料电池堆进行发电。執iJ来说， 固体氧化物燃料电池堆可以在低于850°C的温度下运行。还可以使用固体氧化物燃料电池堆，以使在1到4併中之间，电池电流密度在0.25到0.5A/cm2之间变化。 特别是，举例来说，当这情形时， 一个或多个弹性元件包含云母。
上述一些目的通过提供将外部压縮力分配到固体氧化物燃料电池堆上的压 缩组件而得以实现，外部压縮力施加在固体氧化物燃料电池堆的两个端部上， 固体氧化物燃料电池堆包括多个电串联的固体氧化物it料电池，设置固体氧化 物燃料电池堆的針端部与端面板表面邻接，其中与面向固体氧化物燃料电池 的表面正相对的至少一个端面板的表面设有包含刚性框架的压力分配层，所述 刚性框架在固体氧化物燃料电池堆的密封区的区域之上延伸，并且一个或多个 弹性元件放置在由框架包围的空间内部，并且位于所述固体氧化物燃料电池堆 的电化学活性区之上，在压力分配层上方夂置压力传输板，在其上施加外部压缩 力。
所述目的进一步ffiil提供在电池堆的两个端部用于压縮固体氧化物燃料电
池堆的方法而得以实现，该方法包括以下步骤电串联堆叠多个固体氧化物燃
料电池，设置固体氧化物燃料电池堆的*端部与端面板表面邻接，提供至少 一个端面板的表面与面向固体氧化物燃料电池的表面相对，并且柔性元件的压 力分配层和刚性框架位于固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区和密封区的区 域上，将外力施加到压力分配层上，由此所产生的压縮力跨越密封区和电化学 活性区的区 等地分配，施加在密封区中的压缩力比施加于固体氧化物燃料 电池堆的电化学活性区上的压缩力大。
根据本发明的另一个方面，提供一种包含压缩组件的固体氧化物燃料电池 堆，并且将该固体氧化物燃料电池堆用于发电。
本发明的另一个实施例是用于将外部压縮力分配到固体氧化物燃料电池堆 上的压缩组件，外部压缩力被施加在固体氧化物燃料电池堆的两个端部上，所 述固体氧化物燃料电池堆包含多个电串联的固体氧化物燃料电池，设置固体氧 化物燃料电池堆的每个端部与端面板表面邻接，其中与面向固体氧化物燃料电 池的表面相对的至少一个端面板的表面设有包含刚性框架的压力分配层，所述 刚性框架在固体氧化物燃料电池堆的密封区的区域上延伸，并且一个或多个弹 性元件放置在由框架包围的空间内部，并且位于所述固体氧化物燃料电池堆的 电化学活性区域上，在压力分配层上放置压力传输板，在其上施加外部压縮力。
优选实施例是一种压縮组件，其中一个或多个弹性元件实际上是柔性的，或者其中一个或多个弹性元件从包括压縮空气、以云母为基材的材料、纤维陶 瓷材料、纤维金属材料和金属弹簧组成的物质组中进行选择。
另一个 实施例是一种压缩组件，其中框架由金属第喊，或者其中使框 架与压力传输板一体成形。
另一个优选实施例是一种压縮组件，其中一个或多个弹性元件被布置在具 有在电化学活性区的区域上的孔的一个或多个定位元件上。
imt也，所述弹性元件是弹簧，所述定位元件是弹簧定位板。
本发明还提供了在电池堆的两个端部用于压缩固体氧化物燃料电池堆的方 法，该方 跑括以下步骤电串联堆叠多个固体氧化物燃料电池，设置固体氧 化物Jt料电池堆的每个端部与端面板表面邻接，提供至少一个端面板的表面与 面向固体氧化物燃料电池的表面相对，并且柔性元件的压力分配层和刚性框架 位于固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区和密封区的区域上，将外力施力倒 压力分配层上，由此所产生的压縮力跨越密封区和电化学活性区的区域不等地 分配，施加在密封区中的压縮力比施加于固体氧化物燃料电池堆的电化学活性 区上的压缩力大。


图l示出了本发明的SOFC电池堆中的不同部件。
图2示出了本发明另一实施例中的SOFC电池堆的垂直剖面。
節示出了穿过本发明的一个实施例中的SOFC电池堆的垂直剖面，其中弹 性元件是空气。
图4示出了本发明的一个实施例，其中弹性元件是弹簧。
節示出了本发明的另一个实施例，其中弹性元件是弹簧。
图6示出了SOFC电池堆中的压力分布。
具体实施例方式
在SOFC中，许多密封材料需要比在电化学活性区域上形成电接触所需要的 压縮力更高的压縮力用以形成气密密封。使电化学活性区域承受的压力过高而 容易导致电化学活性区域产生变形。当使用本发明的压缩组件时，压縮力被分 成若干区域，从而使得可以使用压力，例如比密封区域中存在的压力还小的压
力，压縮电化学活性区域。
这是有禾啲，因为压縮力的分开使得为电化学活性区,择适当的压縮力 成为可能，该压縮力与在密封材料区域需要的压缩力无关。
根据本发明的方法，通过在位于燃料电池堆的^端部的压力传输板上施
加外部压力而提供it料电池堆上的总压缩力。外部压力被传皿过压力传输板
并且在燃料电池堆的一个或者两个端部处被分配给包含在SOFC的密封区域的
附近延伸的框架和设置在框架内部空间并且位于SOFC的电化学活性区域上的 一个或多个弹性元件的压力分配层。在压力分配层和第一固体氧化物燃料电池 之间设置端面板。
框架的外部尺寸，例如，对于单个固体氧化物燃料电池而言，长度和宽度 是同样大小。在一个实施例中，内部尺寸，即选定框架的内部的长度和宽度以 提供与固体氧化物燃料电池的密封区相对应的框架所覆盖的表面面积。
框架由比一个或多个弹性元件刚性更大的材料制成。因为与经由一个或多 个弹性元件施加于电化学活性区域上的压力相比，它允许经由密封区区域的框 架施加更大的压缩力，所以这是有利的。
一个或多个弹性元件比框架更具柔性。由此将施加于压力传输板上的压力 分j^框架和弹性元件上具有不同的压力的多个判虫的区域。 一个或多个弹性 元件的柔性材料可以是比框架更具有柔性的任何元素。例如，以云母或陶瓷纤 维为基材的材料。纤维金属材料也是适合的。压縮空气或例如，金属弹簧也可 以舰。
一个或多个弹性元件必须覆盖与框架的内部尺寸大致相对应的表面。因为 弹性元件实际上 性的，所以可以选择任意的厚度。
按照这种方式分开压縮力是有利的，因为当温度梯度弓l起SOFC电池堆的热 膨胀时，它允许保持压縮力。例如，更大的电流密度的电池堆允许SOFC电池堆 在更大的温度梯度下运行且电池堆可由更多数量的电池制成。更大的电流密度 和电池数量的增加M^了SOFC系统的总成本，并且提高了^h电池堆的功率输 出。因此包含本发明的压缩组件的SOFC电池堆特别i皿合发电。
在本发明的一个实施例中，压力分配层仅仅位于与电池堆中第一固体氧化 物燃料电池邻接的第一端面板上。
在本发明的另一个实施例中，压力分配层位于在SOFC电池堆的两个端面板
上。在本发明的一个实施例中，压力分配层包含框架和呈金属弹簧形式的一个 或多个弹性元件。Mil可以在其中引入金属弹簧的电化学活性区的区域内设有 孔口或孔的一个或多个定位元件支撑金属弹簧。金属弹簧提供与通过一个或多 个弹簧定位元件传送的压力分开和与M框架传送的压力分开的压缩力。例 如，弹簧定位元件可以是一个或多个在用于定位金属弹簧的电化学活性区的区
域内设有的孔口或 L的板。
可以施加在电化学活性区的区域内的适当的压縮力在0.05至U3巴范围之内。
可以施加在电池密封区的区域内的适当的压缩力在0.05至l」40巴范围之内。 这些压力取决于互连体的几何形状、密封材料和燃料电池工作气体压力。 在发明的另一个实施例中，压力分配层包括框架和多个柔性材料制成的弹
性元件。
在本发明的另一个实施例中，压力分配层包括框架和多个弹簧。在该实施 例中，当存舰够数目的弹簧时，不需要弹簧定位元件。弹簧的适当数量是4到 100。
在发明的另一个实施例中，压力分配层包括框架和压縮空气，性材料制 成的弹性元件。
以下附图中示出了本发明的不同实施例。
图1示出了本发明的S0FC电池堆中的不同部件。外部压缩力被施加在压力 传输板1上。因此压力被送到包含框船和设置在由框歡包围的内部空间并定位 在固体氧化物燃料电池5的电化学活性区18上的一个或多个弹性元件3的压力分 配层。压力分配层紧接着平面的端面板6，所述端面板依次连接间隔-互连组件7， 并最后是固体氧化物燃料电池5。框歡与密封区17邻接定位，从而使得当在框 ^2上面施加外部压力时，部分压力转移到密封区，并且另一部分转移到电化学 活性区。固体氧化物燃料电池的数目取决于固体氧化物燃料电池堆所产生的功 率。固体氧化物燃料电池的数目可以在1至75之间，例如在5至75之间。因此， 固体氧化物燃料电池堆的高度取决于固体氧化物燃料电池的数目。举例来说， 包^75个燃料电池的固体燃料电池堆的高度大约是9cm，除*具有大约1厘米 高的針刚性框歡夕卜。執ij来说，电化学区妇000cn^至15000cr^之间，例如 9000cm2 ，并且密封区在800cn^至lj6000cn^之间。
图2示出了本发明另一实施例中的SOFC电池堆的垂直剖面。压力传输板l受
到被传输到包含框歡和弹性元件3的压力分配层的外部压縮力，然后间隔-互连
组件7和燃料电池5电串联设置。每个间隔-互连组件7具有用于分别转移任一氢气
(或如甲烷的另一种燃料)、氧或空气到阳极或者阴极的气体流道。
在本发明的该实施例中，存在两个压力分配层。压力分配层与两个平面的
端面板6的每一个邻接设置。弹性元件3可以由多个柔性材料元件组成。
图3是SOF C电池堆的垂直咅腼，图中示出了包含框架和压縮空气的弹性元 件的压力分配层。在该实施例中，压力传输板和框架己经成为整体，从而形成 一体的框架8。图中示出了一体的框架8包围的空间4中的压縮空气的入口9。例 如，可以使用100-1000毫巴量具计量空气压力。
图4示出了发明的另一个实施例，其中压力分配层包含框架和呈金属弹簧形 式的一个或多个弹性元件。弹簧定位板10在金属弹簧12可以设置在其中的电化 学活性区的区域中设有孔口或 Lll 。金属弹簧12提供与fflil弹簧定位板10传递
的压力隔开并且与iM:框^2传递的压力隔开的压縮力。
图5示出了本发明另一个实施例，其中压力分配层包含框^2且弹性元件是 多个金属弹簧12。在这些实施例中，由于存在许多互相支持的金属弹簧，举例 来说，金属弹簧的数目在4和100之间，因此不需要弹簧定位板。
图6示出了当在压力传输板1上施加外部压力13时在SOFC电池堆中压力 的分布，然后提供对燃料电池堆的压縮载荷。对于固体氧化物燃料电池堆的不 同部分的压缩力同时施加于电池堆上。压縮力用箭头标明，用于固体氧化物燃 料电池的电化学活性区15和密封区14的压缩力是不等的。施加于弹性元件3 上的压力比施加于框架2上的压力小，同时在运行期间在固体氧化物燃料电池 堆内保持良好的电接触，并且同时确保电池堆的气密密封。
权利要求
1.用于将外部压缩力分配到固体氧化物燃料电池堆上的压缩组件，所述压缩组件包括压力分配板，和压力分配层，从而使得当所述压缩组件与固体氧化物燃料电池堆装配在一起时，外部压缩力施加到所述压力分配板上，并且邻接至少一个端面板的表面设置所述压力分配层，所述端面板的表面与面向固体氧化物燃料电池的表面相对，所述压力分配层具有邻接固体氧化物燃料电池堆的密封区的区域进行延伸的刚性框架，一个或多个弹性元件位于由所述刚性框架包围的空间内部，并且在邻接固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区域处进行定位，从而使得当与固体氧化物燃料电池装配在一起的所述压缩组件处于使用状态时，所述压力分配层提供跨越密封区的区域和电化学活性区的区域的不等的压力分布。
2.根据权利要求1所述的压縮组件，其中当固体氧化物燃料电池处于i顿状 态时，通过所述一个或多个弹性元i權供的压力分布为大约875PA。
3. 根据权禾腰求1所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件允许实现 0.1 mm和0.2mm之间的压縮量，更多的是在压力分配层的中间的区域而不是在 接近压力分配层的侧面处。
4. 根据权利要求1所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件被布置在 一个或多个定位元件中。
5. 根据权利要求1所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件是从包括 压縮空气、纤维陶瓷材料和纤维金属材料的物质组中选出来的。
6. 根据权利要求1所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件包含以云 母为基材的材料。
7. 根据权利要求6所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件中的至少 一个是由云母制成的片材。
8. 根据权禾腰求7所述的压縮组件，其中云母片的厚度在0.8-1.2毫粒间。
9. 根据权利要求1所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件包括至少 一个金属弹簧。
10. 根据权禾腰求I所述的压縮组件，其中所述一个或多个弹性元件是至少一 个金属弹簧，其中所述至少一个金属弹簧被布置在一个或多个定位元件中。
11.一种包括根据前述权禾腰求中任一 项所述的压縮组件的固体氧化物燃料 电池堆。
12.—种固体氧化物燃料电池堆，包括端面板、 一个或多个固体氧化物燃 料电池、具有外部压缩力施加在其上的压力分配板的压縮组件和邻接与面向所 述一个或多个固体氧化物燃料电池的表面相对的所述端面板的表面设置的分配 层，所述压力分配层具有邻接所述固体氧化物燃料电池堆的密封区的区域进行 延伸的刚性框架， 一个或多个弹性元件位于由所述刚性框架包围的空间内部， 并且在邻接所述固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区域 纟亍定位，从而使 得当所述固体氧化物燃料电池处于j柳状态时，所述压力分配层提供離密封 区和电化学活性区的区域的不等的压力分布。
13.根据权禾腰求12所述的固体氧化物燃料电池，其中所述压力传输板设有 夹紧压力，从而使得经由所述压力传输板的所述刚性框架具有大小在所述压力传输板的所述夹紧压力的70%-90%之间的夹紧压力。
14.在电池堆的两个端部用于压缩固体氧化物燃料电池堆的方法，该方法包括以下步骤电串联堆叠多个固体氧化物燃料电池，由此提供电化学活性区和密封区的 区域，放置固体氧化物燃料电池堆的每一端部与端面板表面相邻接，以使至少 一个端面板的表面与面向固体氧化物燃料电池的表面相对，提供一个或多个弹性元件的压力分配层和固体氧化物燃料电池堆的电化学 活性区和密封区的区域上的刚性框架，并且在压力分配层上施加外力，由此所 产生的压缩力跨越密封区和电化学活性区的区域不等地分配，施加在密封区的 区域上的压縮力比施加于固体氧化物燃料电池堆的电化学活性区的区域上的压 缩力大。
全文摘要
一种将外部压缩力分配到固体氧化物燃料电池(SOFC)堆上的压缩组件，包括压力分配板，和压力分配层，从而使得当所述压缩组件与SOFC堆装配在一起时，外部压缩力施加到所述压力分配板上，并且邻接至少一个端面板的表面设置所述压力分配层，其中所述端面板的表面与面向SOFC的表面相对，所述压力分配层具有邻接SOFC堆的密封区的区域进行延伸的刚性框架，一个或多个弹性元件位于由所述刚性框架包围的空间内部，并且在邻接SOFC堆的电化学活性区域处进行定位，使得当与SOFC装配在一起的所述压缩组件处于使用状态时，所述压力分配层提供跨越密封区的区域和电化学活性区的区域的不等的压力分布。一种包含压缩组件的SOFC堆，用于压缩SOFC堆的方法，以及SOFC堆的不同应用。
文档编号H01M8/24GK101197453SQ200710307158
公开日2008年6月11日 申请日期2007年7月13日 优先权日2006年7月14日
发明者C·奥尔森, J·U·尼尔森, J·诺斯克, N·埃里克斯特鲁普 申请人:托普索燃料电池股份有限公司