固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺。
【背景技术】
[0002]燃料电池是一种把储存在燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置，由于没有燃烧和机械运行过程，因此不受卡诺循环限制，可以达到很高的发电效率，大约为40°/『60%。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高温燃料电池，工作温度为600 0C -800 °C。在各类燃料电池中，它的体积能量密度最高，能够实现高效率的大功率输出，若以热电联供计，能量转化效率可达80%以上。与此同时，它的SOjP NOx排放几乎为零，发电噪音非常低，是环境友好的发电方式。SOFC可直接使用天然气、石油液化气、煤气等碳氢化合物作为燃料气，能源适应性好。因此，SOFC可应用于从数瓦至兆瓦级的电力需求部门，适合作为分散、移动电源或中大型电站使用，在电力、运输及军事方面均具有广阔的应用前景。SOFC单电池的功率是有限的，为了获得更大功率的电堆，必须使用连接体以实现大功率电堆组装，因此连接体是电堆中一个极为关键的部件。它连接电堆中相邻单电池的阴极和阳极，收集电流，分配气体，阻隔燃料和空气。随着SOFC运行温度的下降，使一些特殊的金属材料作为连接体成为可能，这些金属材料需要同时满足热膨胀系数与单电池匹配、具有高温抗氧化性能、以及较强的高温导电能力等技术要求。金属连接体材料以及连接体的结构与电堆的性能之间密切相关，合理的连接体设计能够在电堆内部实现流场均匀分布、降低层与层之间的界面接触电阻、改善电堆组件之间的应力分布、提高连接体收集电流的能力。现有的连接体可分为陶瓷和金属两大类:陶瓷连接体以LaCrO3为代表，加工成本极高，占整个电堆成本的70% ;现有的金属连接体基本以机械加工为主，精密机械加工方式也存在成本偏高，浪费材料等问题，特别是作为连接体的铁素体不锈钢在机械加工中易于发生形变，从而影响连接体的尺寸精度。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的固体氧化物燃料电池的金属连接体加工成本高，易变形，精度差的不足，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，金属连接体由阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板组成，包括以下步骤:组件制造一支撑板密封一支撑板塑形一组件拼接。
[0005]根据本发明的另一个实施例，进一步包括组件制造步骤包括，支撑板采用轧制钢板的线切割成型，阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板通过模具冲压钢板成型。
[0006]根据本发明的另一个实施例，进一步包括支撑板密封步骤包括，通过夹具对支撑板进行固定，在支撑板的正面两侧焊接不锈钢条作为阳极密封面，而在支撑板的背面，旋转90度在两侧焊接不锈钢条作为阴极密封面。
[0007]根据本发明的另一个实施例，进一步包括支撑板塑形步骤包括，利用循环水将激光焊接产生的热量快速导出，避免因此而造成的热变形，最终得到一个加工完成的支撑板。
[0008]根据本发明的另一个实施例，进一步包括组件拼接步骤包括，将阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板分别点焊在支撑板的正反两面，并排布成交叉的气体流道，即位于阳极的燃料气流向与位于阴极的空气流向构成垂直的方位关系，分别通入燃料气和空气。
[0009]本发明的有益效果是，将金属连接体设计成采用都具有高度的柔性的阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板三个独立部件的组合结构，简单易行，适合于批量化制备，能最大程度地保证产品质量和一致性、实现加工成本的大幅下降，推动SOFC技术的商业化进程，降低了生产成本和难度，提高了加工精度，非常有利于电堆的密封和界面接触，实现电堆流场的均匀化和应力场的均衡，可以保证电堆的高性能和长寿命。并且，采用交叉流道设计，即位于阳极的燃料气流向与位于阴极的空气流向是垂直的方位关系，这有利于单电池反应过程中阴极、阳极两侧的气体供给均衡，均匀分布到单电池的整个活性反应区，提尚了效率。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]图1是本发明的正面示意图；
图2是本发明的背面示意图。
[0012]图中1.阳极密封面，2.阴极密封面，3.支撑板，4.阳极燃料气体分配板，5.阴极空气分配板。
【具体实施方式】
[0013]如图1是本发明的正面示意图，图2是本发明的背面示意图，一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，金属连接体由阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板组成，包括以下步骤:组件制造一支撑板密封一支撑板塑形一组件拼接。
[0014]组件制造步骤包括，支撑板采用轧制钢板的线切割成型，阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板通过模具冲压钢板成型。
[0015]支撑板密封步骤包括，通过夹具对支撑板进行固定，在支撑板的正面两侧焊接不锈钢条作为阳极密封面，而在支撑板的背面，旋转90度在两侧焊接不锈钢条作为阴极密封面。
[0016]支撑板塑形步骤包括，利用循环水将激光焊接产生的热量快速导出，避免因此而造成的热变形，最终得到一个加工完成的支撑板。
[0017]组件拼接步骤包括，将阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板分别点焊在支撑板的正反两面，并排布成交叉的气体流道，即位于阳极的燃料气流向与位于阴极的空气流向构成垂直的方位关系，分别通入燃料气和空气。
[0018]将金属连接体设计成采用都具有高度的柔性的阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板三个独立部件的组合结构，简单易行，适合于批量化制备，能最大程度地保证产品质量和一致性、实现加工成本的大幅下降，推动SOFC技术的商业化进程，降低了生产成本和难度，提高了加工精度，非常有利于电堆的密封和界面接触，实现电堆流场的均匀化和应力场的均衡，可以保证电堆的高性能和长寿命。并且，采用交叉流道设计，即位于阳极的燃料气流向与位于阴极的空气流向是垂直的方位关系，这有利于单电池反应过程中阴极、阳极两侧的气体供给均衡，均匀分布到单电池的整个活性反应区，提高了效率。
【主权项】
1.一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，其特征是，金属连接体由阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板组成，包括以下步骤:组件制造一支撑板密封一支撑板塑形一组件拼接。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，其特征是，组件制造步骤包括，支撑板采用轧制钢板的线切割成型，阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板通过模具冲压钢板成型。
3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，其特征是，支撑板密封步骤包括，通过夹具对支撑板进行固定，在支撑板的正面两侧焊接不锈钢条作为阳极密封面，而在支撑板的背面，旋转90度在两侧焊接不锈钢条作为阴极密封面。
4.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，其特征是，支撑板塑形步骤包括，利用循环水将激光焊接产生的热量快速导出，避免因此而造成的热变形，最终得到一个加工完成的支撑板。
5.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺，其特征是，组件拼接步骤包括，将阳极燃料气体分配板和阴极空气分配板分别点焊在支撑板的正反两面，并排布成交叉的气体流道，即位于阳极的燃料气流向与位于阴极的空气流向构成垂直的方位关系，分别通入燃料气和空气。
【专利摘要】本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是一种固体氧化物燃料电池的金属连接体成型工艺。其包括金属连接体由阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板组成，包括以下步骤：组件制造→支撑板密封→支撑板塑形→组件拼接。将金属连接体设计成采用都具有高度的柔性的阳极燃料气体分配板、支撑板和阴极空气分配板三个独立部件的组合结构，简单易行，适合于批量化制备，能最大程度地保证产品质量和一致性、实现加工成本的大幅下降，推动SOFC技术的商业化进程，降低了生产成本和难度，提高了加工精度，非常有利于电堆的密封和界面接触，实现电堆流场的均匀化和应力场的均衡，可以保证电堆的高性能和长寿命。
【IPC分类】H01M8-02, H01M8-10
【公开号】CN104779406
【申请号】CN201510195230
【发明人】蒲健, 李箭, 池波, 颜冬, 李凯, 冯江涛
【申请人】常州联德电子有限公司, 华中科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月23日