一种管式固体氧化物燃料电池电池组的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种管式固体氧化物燃料电池电池组。
【背景技术】
[0002]随着经济和社会的发展，人类面临越来越紧迫的环境和能源问题。燃料电池是一种高效的发电装置，它直接将燃料的化学能转化为电能，不经过热机过程，从而其效率不受卡诺循环理想效率限制。燃料电池的研究有上百年的历史，人们发明了多种燃料电池。其中固体氧化物燃料电池(SOFC)得到了极大的重视。目前固体氧化物燃料电池的发电效率可达50%，与汽轮机联合循环发电的发电效率可达70%，进一步合理利用余热，其效率能够达到80%以上。固体氧化物燃料电池的另一个优点是可以减小污染，降低氮氧化物和颗粒物的排放。
[0003]固体氧化物燃料电池包含阴极腔和阳极腔，阴极腔通入氧气，阳极腔通入燃料，通常为可燃性气体。为了产生电能，阴极腔和阳极腔必须分别密封，当阴极气体和阳极气体发生泄漏，造成两种气体混合时，会使发电效率下降，较为严重时会发生爆炸，或者引起火灾。固体氧化物燃料电池需要在较高的温度下运行，通常运行温度超过600°C，因此在高温条件下，固体氧化物燃料电池的密封非常关键。由于固体氧化物燃料电池的阴极、电解质和阳极材料都具有陶瓷性质，陶瓷件之间不容易密封；另外，当这些材料与金属连接时也会出现密封不好，膨胀系数不匹配的问题。
【实用新型内容】
[0004]现有的固体氧化物燃料电池通常由多个部件组装而成，多部件之间需采用各种手段保持高温使用时密封。本发明克服了现有技术中的不足，采用陶瓷密封烧结方式把电池所有部件密封烧结成一体，以解决固体氧化物燃料电池使用过程中存在的高温密封困难的问题。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
[0006]—种管式固体氧化物燃料电池电池组，包括燃料电池阳极气路上接头、阴极进气管、阴极出气管、阴极外壳、阴极接线柱、阳极接线柱、燃料电池发电管体组以及燃料电池阳极气路下接头，在阴极外壳内设置有燃料电池发电管体组，燃料电池发电管体组由燃料电池发电管体组成，燃料电池发电管体的数量大于等于二根，燃料电池发电管体沿阴极外壳圆周均匀设置，燃料电池发电管体的长度小于或者等于或者大于阴极外壳的长度，在阴极外壳与燃料电池发电管体之间设置有阴极进气管和阴极出气管，阴极进气管一端设置在阴极外壳的外部顶端或者阴极外壳的外部底端，阴极进气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端附近，阴极出气管一端设置在阴极外壳的外部顶端或者阴极外壳的外部底端，阴极出气管另一端伸入到阴极外壳的内部顶端附近或者阴极外壳的内部底端附近，在燃料电池发电管体组上端设置有燃料电池阳极气路上接头，在燃料电池发电管体组下端设置有燃料电池阳极气路下接头，在燃料电池发电管体外侧与阴极外壳相接触处设置有阴极接线柱，阴极接线柱一端设置在阴极外壳内部，阴极接线柱另一端设置在阴极外壳外部，在燃料电池发电管体内侧设置有阳极接线柱，阳极接线柱一端设置在燃料电池发电管体内部，阳极接线柱另一端设置在燃料电池发电管体外部且穿出燃料电池阳极气路上接头，燃料电池发电管体由燃料电池阳极集流层、燃料电池阳极层、燃料电池电解质层、燃料电池阴极以及燃料电池阴极集流层组成，燃料电池阳极集流层、燃料电池阳极层、燃料电池电解质层、燃料电池阴极以及燃料电池阴极集流层由内至外以同心圆方式依次设置，燃料电池发电管体整体呈圆筒形状；燃料电池阳极气路上接头采用圆筒形状，横截面呈“凸”形结构，上接头上开口的数量为1，上接头下开口的数量等于燃料电池发电管体的数量或者上接头下开口的数量为1，燃料电池阳极气路下接头采用圆筒形状，横截面呈倒置“凸”形结构，下接头上开口的数量为I或者下接头上开口的数量等于燃料电池发电管体的数量，下接头下开口的数量为I。
[0007]燃料电池阳极气路上接头采用上接头上开口数量为1，上接头下开口数量等于燃料电池发电管体的数量的上接头，与燃料电池阳极气路下接头采用下接头上开口数量等于燃料电池发电管体的数量，下接头下开口数量I的下接头相配合使用；或者燃料电池阳极气路上接头采用上接头上开口数量为1，上接头下开口数量为I的上接头，上接头下开口的直径小于阴极外壳的直径大于燃料电池发电管体组的直径，与燃料电池阳极气路下接头采用下接头上开口数量等于燃料电池发电管体的数量，下接头下开口数量I的下接头相配合使用；或者燃料电池阳极气路上接头采用上接头上开口数量为1，上接头下开口数量等于燃料电池发电管体的数量的上接头，与燃料电池阳极气路下接头采用下接头上开口数量为1，下接头下开口数量I的下接头相配合使用，下接头下开口的直径小于阴极外壳的直径大于燃料电池发电管体组的直径。
[0008]阴极进气管一端设置在阴极外壳的外部顶端，阴极进气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端附近，与阴极出气管一端设置在阴极外壳的外部顶端，阴极出气管另一端伸入到阴极外壳的内部顶端附近相配合使用；或者阴极进气管一端设置在阴极外壳的外部顶端，阴极进气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端附近，与阴极出气管一端设置在阴极外壳的外部底端，阴极出气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端附近相配合使用；或者阴极进气管一端设置在阴极外壳的外部底端，阴极进气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端，与阴极出气管一端设置在阴极外壳的外部顶端，阴极出气管另一端伸入到阴极外壳的内部顶端附近相配合使用；或者阴极进气管一端设置在阴极外壳的外部底端，阴极进气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端，与阴极出气管一端设置在阴极外壳的外部底端，阴极出气管另一端伸入到阴极外壳的内部底端附近相配合使用。
[0009]在燃料电池阳极气路上接头和燃料电池发电管体的接口处、燃料电池阳极气路下接头和燃料电池发电管体的接口处设置凹槽或卡槽。
[0010]在燃料电池阳极气路上接头设置冷却夹套，冷却夹套上设置有冷却介质进口和冷却介质出口 ；或者在燃料电池阳极气路上接头外侧设置冷却盘管，并设置冷却介质进口和冷却介质出口。
[0011]在燃料电池阳极气路下接头设置冷却夹套，冷却夹套上设置有冷却介质进口和冷却介质出口 ；或者在燃料电池阳极气路下接头外侧设置冷却盘管，并设置冷却介质进口和冷却介质出口。
[0012]阴极接线柱以及阳极接线柱采用金属铂。
[0013]阴极外壳、阴极进气管、阴极出气管、燃料电池阳极气路上接头、燃料电池阳极气路下接头采用氧化铝、氧化锆、莫来石或者堇青石。
[0014]燃料电池阳极集流层以及燃料电池阴极集流层采用金属铂。
[0015]一种管式固体氧化物燃料电池电池组的制备方法，燃料电池发电管体用高温陶瓷胶与阴极腔体粘接烧结密封，并引出阴极接线柱和阳极接线柱，燃料电池发电管体下端用高温陶瓷胶与燃料电池阳极气路下接头密封粘接烧结，燃料电池发电管体上端用高温陶瓷胶与燃料电池阳极气路上接头密封粘接烧结，燃料电池阳极气路上接头、燃料电池发电管体和燃料电池阳极气路下接头组成了阳极腔体，并将阳极接线柱引出，燃料电池阳极气路下接头的下开口作为阳极进气口，燃料电池阳极气路上接头的上开口作为阳极出气口，阴极外壳、阴极进气管和阴极出气管用高温陶瓷密封胶密封粘接烧结，得到阴极腔体，燃料电池阴极腔体与阳极腔体密封粘接烧结得到烧结成一体的管式固体氧化物燃料电池电池组。
[0016]本实用新型的有益效果为:燃料电池发电管体两端为陶瓷接口，陶瓷接口可以根据外气路接口的形状进行设计。采用陶瓷烧结密封的方法将该燃料电池电池组的阴极外壳、阴极进气管、阴极出气管、阳极腔体、燃料电池阳极气路上接头、燃料电池阳极气路下接头、发