燃料电池用堆结构物的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池用堆结构物，尤其涉及一种为增大电量而层积多个燃料电池的堆结构物。
【背景技术】
[0002]通常，燃料电池是一种电解质层的两面分别形成有空气极层及燃料极层，当分别向该空气极层及燃料极层供应含氧气的空气和含氢气的燃料气体时，氢气和氧气在所述电解质层通过离子导电现象进行电化学反应生成电的发电装置。
[0003]这种燃料电池的能源转换过程简单，原理为通过氧化氢气产生能量，是高效、无公害的发电机，由于具有这种环保特性，因此有关这方面的研宄极为普遍。
[0004]特别地，所述燃料电池中固体氧化物燃料电池(SOFC)是以陶瓷为电解质，在约600至1000C左右的高温工作的燃料电池，其相比于其他熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、高分子型燃料电池(PEFC)等多种形态的燃料电池效率最高、公害低，而且不需要燃料改质器、可以复合发电等，具有如上诸多优点。
[0005]通常将电解质层、空气极层及燃料极层构成一套的这种燃料电池称为单电池(single cell)，由于这种单电池生成的电的电压不足IV，没有实用性，因此将多个层积成堆结构物形态以提高所生成的电压的技术受到关注。
[0006]这种堆结构物需要一种在所述单电池之间起到电连接作用，形成有在与所述单电池的空气极层及燃料极层接触的位置供应所述空气或燃料气体的通道的多个连接器。并且，所述连接器还需要边缘区域，所述边缘区域设置有由陶瓷材料中的一种玻璃材料形成且通过密封防止所述空气或燃料气体相互混合的密封部，为了供应所述空气或燃料气体而对应于从所述单电池的端部延长的面。
[0007]在此，所述堆结构物还包括设置于所述边缘区域的框架，当为了降低所述堆结构物的体积而将所述单电池及所述连接器制作成极薄厚度的情况下，可能因工作时产生的热和负荷而发生弯曲或下沉等，因此所述框架在所述连接器之间提高强度，以防止发生弯曲或下沉等。在此，所述框架为提高强度而包含金属物质。
[0008]这种情况下，所述燃料电池在所述高温工作的过程中，金属物质从所述框架挥发或从其界面扩散流入到与所述空气接触的空气极层，此时金属挥发物或扩散物与所述空气极层中的物质反应生成复合氧化物。这种情况下，所述复合氧化物降低所述单电池的通电性，从而降低其发电性。
[0009]另外，所述框架与所述连接器之间也设置有所述密封部，这种情况下由于含所述金属物质的框架与由所述陶瓷材料形成的密封部由不同特性的材料形成，因此所述燃料电池工作温度急剧变化的过程因物质间特性差异而彼此分析，破坏气密性。
[0010]另外，由于从用于供应所述空气或燃料气体的管道或其他路径上的金属材料产生的其他金属挥发物、或者由于从所述连接器或所述框架的端部挥发的金属物质而形成于所述密封部的外侧的反应床、或者由于所述密封部的外侧中形成于所述连接器与所述框架相对的部位的氧化皮(scale)、或者由于存在于所述密封部的外侧空间的断热材料碎片或灰尘等可能产生非纯净物，这种情况下该非纯净物沿所述密封部、所述连接器或所述框架的外廓生成反应床，可能造成整体通电的漏电(shunt)现象。
【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]本发明的目的为提供一种在构成固体氧化物燃料电池的堆方面，能够防止框架中用于提高强度的金属物质挥发或扩散，提高所述框架与密封部的附着力，防止非纯净物造成漏电(shunt)的燃料电池用堆结构物。
[0013]技术方案
[0014]为达成上述目的，本发明的堆结构物包括连接器及框架，所述堆结构物由多个包括电解质层、分别位于电解质层的两面的空气极层及燃料极层且用于生成电的燃料电池层积形成。
[0015]所述连接器划分为在多个所述燃料电池之间支撑各燃料电池的同时电连接的中心区域与对应于从所述燃料电池的端部延长的面的边缘区域。所述框架设置成在所述连接器的边缘区域支撑所述燃料电池的侧部，具有涂布于其整个面的复合功能层。
[0016]根据一个实施例，所述复合功能层可以由绝缘性陶瓷材料形成。在此，所述复合功能层可以含氧化物或玻璃。
[0017]根据一个实施例的所述堆结构物还可以包括:间隔保持部，其在所述边缘区域位于所述连接器与所述框架的复合功能层之间，使得所述连接器与所述框架的复合功能层之间保持预定间隔。
[0018]根据一个实施例的所述堆结构物还可以包括:密封部，其在所述边缘区域使所述连接器与所述框架的复合功能层之间密封，其由绝缘性陶瓷材料、云母(MICA)材料或金属衬垫(metal gasket)形成。
[0019]根据一个实施例的所述框架可以由含铬的金属混合物形成。
[0020]技术效果
[0021]根据所述燃料电池用堆结构物，为了在多个连接器之间提高所述堆结构物的强度且为了能够承受固体氧化物燃料电池(SOFC)约为600至1000°C高温的工作温度而含金属物质的框架的整个面涂布有用于防止所述金属物质挥发或扩散的复合功能层，因此能够防止所述金属挥发物或扩散物与有空气供应的空气极层的物质反应生成复合氧化物。通过如上防止所述复合氧化物造成通电性、通气性及空气极层催化活性下降，能够防止所述燃料电池的发电性能下降。
[0022]另外，所述框架的复合功能层由特性类似于在所述连接器与所述框架之间密封该空间的密封部的特性的绝缘性陶瓷材料形成，因此能够提高所述复合功能层与所述密封部之间的附着力。
[0023]并且，所述框架的复合功能层形成于所述框架的整个面，因此能够防止从用于供应所述空气或燃料气体的管道或其他路径上的金属材料产生的其他金属挥发物、或者由于从所述连接器或所述框架的端部挥发的金属物质而形成于所述密封部的外侧的反应床、或者由于所述密封部的外侧中形成于所述连接器与所述框架相对的部位的氧化皮(scale)、或者由于可能存在于所述密封部的外侧空间的断热材料碎片或灰尘等多种非纯净物流入形成的反应床造成漏电(shunt)的现象。从而能够防止向非指定路径通电，进一步防止所述燃料电池的发电性能下降。
[0024]如上所述，本发明只需通过在所述框架的整个面涂布所述复合功能层的结构即可确保燃料电池用堆结构物这种发电装置最为重要的长期稳定性。
【附图说明】
[0025]图1为显示根据本发明一个实施例的燃料电池用堆结构物的分解立体图；
[0026]图2为沿图1所示1-V线切断后的局部的示意图；
[0027]图3为图2中A部分的放大图；
[0028]图4为沿图1所不I1-1I'线切断后的局部的不意图；
[0029]图5为显示图1所示堆结构物的在框架上涂布复合功能层的实施例与仅在框架的上面涂布所述复合功能层的比较例的实验结果的曲线图。
[0030]附图标记说明
[0031]10:燃料电池12:电解质层
[0032]14:空气极层16:燃料极层
[0033]100:连接器200:框架
[0034]210:复合功能层300:第一密封部
[0035]400:第二密封部500:间隔保持部
[0036]600:支撑部700:第一端板
[0037]800:第二端板1000:堆结构物
【具体实施方式】
[0038]以下参照附图详细说明根据本发明实施例的燃料电池用堆结构物。本发明可以进行多种变更，可以具有多种形态，本文参照显示特定实施例的附图进行详细说明。但本发明并不限定于特定的公开形态，而是应该理解为包括本发明的思想及技术范围内的所有变更、均等物乃至替代物。在说明各附图时对类似的构成要素采用类似的附图标记。为确保本发明的明确性而比实际放大显示了附图中构造物的尺寸。
[0039]第一、第二等术语可用于说明多个构成要素，但所述构成要素并不限定于所述术语。所述术语仅仅用于使一个构成要素区别于另一构成要素。例如，在不超出本发明技术方案的范围的情况下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。
[0040]本申请中所使用的术语仅仅是为了说明特定的实施例，而并非限定本发明。若本申请句子中未特别言及，单数型也包括复数型。