燃料电池用堆结构物及其结构的制作方法
【专利摘要】一种包含电解质层和分别位于电解质层两面的空气极层及燃料极层以产生电的多个燃料电池层积而成的堆结构物，其包括至少一个连接器、至少一个框架及至少一个复合功能部。连接器分为在多个燃料电池之间支撑各个燃料电池并电连接的中心区域和从燃料电池的端部延长的边缘区域。为了增强由连接器支撑的燃料电池的强度，框架设置在边缘区域支撑燃料电池的侧部。复合功能部在所述边缘区域的分别向燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中设置在连接器及框架中的任意一个，使得它们之间保持预定间隔。
【专利说明】燃料电池用堆结构物及其结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料电池用堆结构物，尤其涉及为了增加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，当使含氧气的空气和含氢气的燃料气体分别流向该空气极层及燃料极层时，氢气和氧气在上述电解质层通过离子导电现象进行电化学反应以生成电的发电装置。
[0003]这种燃料电池能源转换过程简单，原理上是通过使氢气氧化而产生能量的高效率、无公害发电机，由于这一环保特性，因此有关这方面的研宄极为普遍。
[0004]特别地，上述燃料电池中固体氧化物燃料电池(SOFC)采用陶瓷作为电解质，在约600至1000C左右的高温工作的燃料电池，在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中效率最高、公害低，而且不需要燃料改质器、可以复合发电，具有以上诸多优点。
[0005]通常将这种燃料电池的电解质层、空气极层及燃料极层构成一对的结构称为单电池(single cell)，这种单电池产生的电由于电压不足大约IV，没有实用性，因此通过层积多个来构成堆结构形态以提高生成电压的技术受到关注。
[0006]这种堆结构物需要一种在上述单电池之间起到电连接作用，形成有用于在与上述单电池的空气极层及燃料极层接触的位置使上述空气及燃料气体流过的通道的多个连接器。并且，上述连接器还需要从上述单电池的端部延长的空间，用于以密封状态分别供应上述空气或燃料气体，以防止实际发生混合。
[0007]但是，当为了减小上述堆结构物的体积而将上述单电池及上述连接器的厚度制作成非常薄的结构时由于强度小，因此工作时产生的热和负荷可能会造成弯曲或下沉等不良。
[0008]并且，当发生如上所述的弯曲或下沉时，相邻的连接器有可能在该延长的空间发生短路，因此可能发生无法集电短路处的单电池产生的电的情况。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]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时能够增加强度并防止连接器之间发生短路的燃料电池用堆结构物。
[0011]技术方案
[0012]为了实现上述本发明的目的，根据一特征的包含电解质层和分别位于所述电解质层的两面的空气极层及燃料极层以产生电的多个燃料电池层积而成的堆结构物，包括:至少一个连接器、至少一个框架以及至少一个复合功能部。所述连接器分为在多个所述燃料电池之间支撑各个燃料电池并电连接的中心区域和从所述燃料电池的端部延长的边缘区域。为了增强由所述连接器支撑的燃料电池的强度，所述框架在所述边缘区域支撑所述燃料电池的侧部。所述复合功能部在所述边缘区域的分别向所述燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中设置在所述连接器及所述框架中的任意一个，以使它们之间保持预定间隔。对此，所述复合功能部可以由陶瓷材料构成。
[0013]根据一个实施例，可以分别在多个连接器及多个框架之间设置多个用于防止短路的复合功能部。对此，所述多个复合功能部可以沿所述燃料电池层积的方向设置于一直线上。
[0014]根据一个实施例，其特征可以为所述复合功能部的高度小于或等于所述边缘区域中所述连接器与所述框架之间的间隔。
[0015]根据一个实施例，其特征可以为所述连接器可以包括用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体均匀地流过的多个通道的通道形成部，此时所述复合功能部的高度大于各个通道的深度。
[0016]根据一个实施例，其特征可以为所述复合功能部的宽度大于或等于各个通道形成部的宽度。
[0017]根据一个实施例的所述堆结构物还可以包括形成于所述框架及所述连接器中的任意一个，用于支撑所述复合功能部的侧部的多个支撑部。
[0018]根据一个实施例的所述连接器还可以包括为了向所述通道均匀地分散所述空气或燃料气体而设置在所述边缘区域的多个凸起。对此，所述复合功能部可以设置在所述边缘区域的所述连接器上，使所述凸起支撑其侧部。
[0019]根据另一实施例的所述复合功能部可以具有通过插入部套在所述凸起中的至少一个凸起的结构。
[0020]根据又一实施例的所述复合功能部可以具有在所述空气或燃料气体供应或排出的区域插入到形成于所述连接器及所述框架中任意一个的插入槽的结构。
[0021]为了实现本发明的上述目的，根据另一特征的包含电解质层和分别位于所述电解质层的两面的空气极层及燃料极层以产生电的多个燃料电池层积而成的堆结构物，其包括多个连接器及多个复合功能部。所述多个连接器分为在所述多个燃料电池之间支撑各个燃料电池并电连接的中心区域和从所述燃料电池的端部延长的边缘区域。所述多个复合功能部设置在所述边缘区域的分别向所述燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中彼此相对的所述连接器中的任意一个连接器上，能够使它们之间保持预定间隔。对此，所述复合功能部可以由陶瓷材料构成。
[0022]根据一个实施例的所述复合功能部可以沿所述燃料电池层积的方向设置于一直线上。
[0023]根据一个实施例的所述堆结构物还可以包括形成于各个连接器，用于支撑各个复合功能部的侧部的多个支撑部。
[0024]技术效果
[0025]根据如上所述的燃料电池用堆结构物，通过设置于连接器的边缘区域的框架进一步支撑燃料电池的侧部来增加堆结构物的整体强度，从而能够在不增加所述连接器的厚度的情况下防止工作过程中产生的热和负荷造成所述堆结构物出现弯曲或下沉等不良。
[0026]并且，通过在各个连接器与各个框架之间设置用于使它们之间保持预定间隔的复合功能部，从而能够防止所述连接器与所述框架相互发生短路。至此，通过防止相邻的连接器之间发生短路，避免如【背景技术】中连接器之间出现燃料电池不能集电的情况，确保能够有效集电上述的所有燃料电池产生的电。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为显示根据本发明一个实施例的堆结构物的分解立体图；
[0028]图2为显示沿图1所示的1-1’线截断的剖面图；
[0029]图3为具体显示图2所示的堆结构物的一部分的示意图；
[0030]图4为图3的A部分的放大图；
[0031]图5为从上面观察图2所示的设置于堆结构物的连接器的复合功能部的示意图；
[0032]图6为图5的B部分的放大图；
[0033]图7及图8为显示图6所示的设置于连接器的复合功能部的另一截面形状的示意图；
[0034]图9为显示图5所示的复合功能部的另一实施例的示意图；
[0035]图10为显示图9所示的复合功能部的又一实施例的示意图；
[0036]图11为显示图5所示的复合功能部的又一实施例的示意图；
[0037]图12为显示根据本发明的另一实施例的堆结构物的截面的剖面图。
【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，特定实施例将通过附图例示及本文内容进行详细说明。但本发明并不限定于特定的公开形态，本领域所属技术人员应该理解本发明的技术方案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。在说明各附图时类似的附图标记用于类似的构成要素。在附图中构造物的尺寸比实际放大显示，使得本发明更加明确。
[0039]第一、第二等用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用语。所述用语仅仅用于使一个构成要素区别于另一构成要素。例如:在不超出本发明的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]在本申请所使用的用语仅仅是为了说明特定的实施例，并没有限定本发明的意图。本申请中若句子中未特别言及，单数型也包括复数型。本申请中“包括”或“具有”等用语是为了指定说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合的存在，并非预先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或者其组合的存在或附加可能性。
[0041]另外，本文中所使用的包括技术或科学用语在内的所有用语在没有另外定义的情况下，具有与本发明所属【技术领域】的技术人员通常理解相同的意思。通常使用的与词典定义相同的用语应解释为具有与相关技术文章脉络意思一致的意思，在本申请中没有明确地定义的情况下，不能解释为理想的或过度形式的意思。
[0042]图1为显示根据本发明一个实施例的堆结构物的分解立体图，图2为显示沿图1所示的1-1’线截断的剖面图，图3为具体显示图2所示的堆结构物的一部分的示意图，图4为图3的A部分的放大图。
[0043]参照图1至图4，根据本发明的一个实施例的燃料电池用堆结构物1000包括多个连接器100、多个框架200及多个复合功能部300。
[0044]连接器100设置在具有平板结构的燃料电池10之间。其中，燃料电池10包括电解质层12和分别位于该电解质层12的两面的空气极层14及燃料极层16以产生电。具体地，燃料电池10在含氧气的空气和含氢气的燃料气体分别流至空气极层14及燃料极层16时，使氢气与氧气在电解质层12通过离子导电现象发生电化学反应以产成电。
[0045]电解质层12可以由具有高离子导电性、在氧化还原环境下具有稳定性及优异的机械特性的氧化.乙稳定氧化错(YSZ:Yttria_Stabilized Zirconia)、(La、Sr) (Ga、Mg)03、Ba (Zr、Y) O3、掺杂钆的二氧化铈(O)C-Gd doped CeO2)、掺杂氧化钇的二氧化铈(YDC:Y203doped CeO2)等陶瓷物质形成。包含这种电解质层12的燃料电池10通常称为固体氧化物燃料电池(SOFC)，其特征为在大约600至1000C的高温工作。空气极层14可以是由镧锁亚猛酸盐(LSM:Lanthanum strontium manganite)、镧锁钴铁酸盐(LSCF:Lanthanum strontium cobalt ferrite)形成的多孔质结构，以确保氧气能够移动。镧锁亚猛酸盐(LSM:Lanthanum strontium manganite)是由镧(La)、锁(Sr)及猛(Mn)构成的复合体，镧锁钴铁酸盐(LSCF:Lanthanum strontium cobalt ferrite)是由镧(La)JS(Sr)、钴(Co)及铁(Fe)构成的复合体。燃料极层16可以是由氧化钇稳定氧化锆(YSZ:Yttria-Stabilized Zirconia)与镲(Ni)的混合物形成的多孔质结构，以确保氢气能够移动。
[0046]100具有比燃料电池10宽的面积。并且，连接器100分为支撑燃料电池10的中心区域CA及从燃料电池10的端部延长的边缘区域EA。
[0047]连接器100由导电性材料形成，在中心区域CA与与其接触的燃料电池10的空气极层14或燃料极层16电连接的同时起到支撑作用。例如，连接器100可以由SUS-Cr材料构成，以确保能够适用于在高温下工作的燃料电池10。这时，为了防止连接器100的表面形成所述物质中的毒害物质Cr经过氧化产生的&02膜造成导电性下降，可以在连接器100的表面另外形成涂层膜(未图示)。例如，所述涂层膜可以包括LSM(Lanthanum strontiummanganite)或 LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite)。或者，所述涂层膜可以由猛(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)或钛(Ti)中的至少一种或一种以上混合而成的物质形成。
[0048]因此通过用连接器100串联层积的燃料电池10，能够得到更高电压的电。这时，为了有效地集电所产生的电，可在连接器100与燃料电池10的空气极层14或燃料极层16之间另外设置多孔质集电板(未图示)。
[0049]连接器100上形成有通道形成部120，所述通道形成部120用于在与燃料电池10的空气极层14或燃料极层16相对的面即中心区域CA形成能够使空气或燃料气体均匀地流过的多个通道110。这时，连接器100的上部面及下部面分别与燃料电池10的空气极层14或燃料极层16电连接，因此所述通道110及通道形成部120可以形成于连接器100的上部面及下部面。
[0050]框架200设置于边缘区域EA的连接器100之间。框架200通过进一步支撑燃料电池10的侧部来增加堆结构物1000的强度，以防止燃料电池10及连接器100由于工作时产生的热或负荷而弯曲或下沉。并且，框架200可以精确制作成与燃料电池10的厚度大致相同，以确保在燃料电池10的侧部几乎不影响堆结构物1000的整体厚度。为此，框架200可以由强度及加工性优异的金属材料构成。
[0051]并且，由于框架200增加堆结构物1000的强度，从而连接器100可以制作成小于自身条件下确保不发生弯曲或下沉所需的最小限度厚度3_。至此，通过厚度小于3_的连接器100可以整体缩小堆结构物1000的体积，因此能够使得更加便于使用。特别地，当为了提高堆结构物1000的发电量而增加燃料电池10的层积数量时，能够进一步减小体积，从而可获得更大的效果。
[0052]并且，可在连接器100与框架200的边框部分设置用于密封连接器100与框架200之间的空间的第一密封部400，以防止流向连接器100的上部面及下部面的空气或燃料气体发生混合。第一密封部400可以由密封性优秀的玻璃密封材料形成，这种情况下由于玻璃具有流动性这一特性，因此为了抑制该流动性可通过添加纤维(fiber)控制所述流动性。
[0053]并且，还可在框架200与燃料电池10之间设置第二密封部450，以防止空气或燃料气体发生混合。第二密封部450可以相对非常薄，以确保框架200能够充分支撑燃料电池10的侧部。为了提高密封程度，可以使第二密封部450包围形成于燃料电池10的上部的空气极层14或燃料极层16的一部分。实际上，该第二密封部450可以由与第一密封部400相同的材料构成。
[0054]并且，为了分别向连接器100的上部面及下部面独立地供应空气或燃料气体，可以在连接器100中彼此相对的第一侧及第二侧形成用于供应及排出空气的空气孔130，在与所述第一侧及第二侧垂直并彼此相对的第三侧及第四侧形成用于供应及排出燃料气体的燃料孔140。并且，还可以在框架200上形成为了供应及排出空气及燃料气体而与所述空气孔130及燃料孔140连通的第二空气孔210及第二燃料孔220。通过这种结构，空气和燃料气体实质上向垂直方向供应及排出，因此形成于连接器100的上部面的通道110与形成于下部面的通道110为相互垂直的结构。
[0055]复合功能部300在连接器100与框架200之间的边缘区域EA中设置在连接器100上。复合功能部300通过支撑使得连接器100与框架200之间保持预定间隔。这时，复合功能部300实质上设置于边缘区域EA中形成有空气孔130及燃料孔140的区域，可以对空气或燃料气体均匀流向通道110起到辅助作用。
[0056]并且，复合功能部300在边缘区域EA防止连接器100与框架200相互短路。对此，复合功能部300由绝缘性陶瓷材料构成，尤其可以由与SUS-Cr材料形成的连接器100的热膨胀率相似的氧化纪稳定氧化错(YSZ:Yttria-Stabilized Zirconia)材料形成。对此，复合功能部300可以利用陶瓷粘接剂粘接在连接器100上。并且，复合功能部300中不包含连接器100中包含的如Cr之类的毒害物质，具有稳定的化学特性，因此不需要像连接器100一样另外形成涂层膜。
[0057]如上所述，通过在连接器100与框架200之间设置用于使它们之间保持预定间隔的复合功能部300防止连接器100与框架200相互短路，以防止相邻的连接器100之间短路，从而能够避免如【背景技术】所述的该处燃料电池10不能集电的问题。因此能够集电所有燃料电池10产生的电，防止发电性能降低。本实施例中说明了复合功能部300设置在连接器100的情形，但是设置在框架200也可以充分获得上述的效果。
[0058]为了有效防止连接器100与框架200发生短路，可以使复合功能部300的高度SH小于连接器100与框架200之间的间隔GA。具体地，只有在来自外部的热或负荷造成连接器100与框架200之间的间隔GA即将变窄时，复合功能部300才支撑所述连接器100与所述框架200以防止相互短路，从而能够防止堆结构物1000的构成之间堆彼此的功能产生任何干涉，例如由于复合功能部300的高度SH大于所述间隔GA而造成复合功能部300将框架200或连接器100推开预定程度，以造成该处的密封空间露出，防止发生短路。并且，当复合功能部300的高度SH与所述间隔GA相同时，实质上不会推开框架200或连接器100，因此可以形成相同的高度。
[0059]复合功能部300的高度SH可以大于连接器100的通道110的深度CP即通道形成部120的高度，以确保在连接器100与框架200之间起到有效支撑的作用。其目的在于当中心区域CA的通道形成部120电连接及支撑燃料电池10的空气极层14或燃料极层16的状态受到来自外部的热或负荷时，防止边缘区域EA的连接器100及框架200过度弯曲，以避免相应损伤。
[0060]并且，为了有效支撑具有相互交替层积的结构的各连接器100和框架200，多个复合功能部300可以沿堆结构物1000的层积方向即垂直方向设置在一直线上。其目的在于使在连接器100与框架200之间对它们起到支撑作用的复合功能部300的负荷落在平面上相同位置，以防止复合功能部300交错设置时可能发生的扭曲现象，以实现稳定地支撑的目的。
[0061]如上所述，当多数燃料电池10层积而成的堆结构物1000工作时，通过复合功能部300稳定地支撑金属材质构成的连接器100和框架200，从而能够在防止变形的同时提高整体强度。
[0062]以下再参照图5及图6和图7及图8，对复合功能部300进行更加详细的说明。
[0063]图5为在上方观察图2所示的配置在堆结构物的连接器的复合功能部的示意图，图6为图5的B部分的放大图。
[0064]进一步参照图5及图6，复合功能部300可以与起到通道110的隔板作用的通道形成部120设置在同一线上，以防止空气或燃料气体流向连接器100的通道110时发生干涉。这时，可以设置使得复合功能部300与通道形成部120尽可能地靠近，进一步防止干涉空气或燃料气体的流动。相反地，为了使空气或燃料气体均匀地向通道110分散，复合功能部300可与通道形成部120交错形成。
[0065]复合功能部300的宽度SW可以大于或等于通道形成部120的宽度CW。这是因为随着通道形成部120的宽度CW变薄，实质上很难使复合功能部300形成得比它小。
[0066]相反地，可通过变更边缘区域EA中复合功能部300的位置及大小来控制流过的空气或燃料气体的流动。即，通过变更复合功能部300使得空气或燃料气体均匀地供应到空气极层14和燃料极层16，还能够提高燃料电池10的发电性能。
[0067]为了稳定地支撑连接器100及框架200于平面上，可以在边缘区域EA均匀地分布形成多个复合功能部300。并且，为了更加稳定地支撑，可以以中心区域CA为基准对称地在两侧边缘区域EA均匀分布多个复合功能部300。
[0068]复合功能部300的截面可以为圆形，以使空气或燃料气体自然地导流到通道110。并且，可以在连接器100上形成能够支撑复合功能部300的侧部的多个支撑部150，用于稳定地固定复合功能部300的位置。本实施例中说明的是支撑部150形成于连接器100上，但只要能够起到固定复合功能部300的位置的功能即可，因此也可以形成于框架200上。
[0069]并且，支撑部150可以设置成以复合功能部300的供应空气或燃料气体的前方为顶点向左右展开的三角形结构，以确保支撑圆形的复合功能部300的同时不干涉空气或燃料气体的流动。
[0070]与此不同，参见显示图6所示的设置在连接器100的复合功能部300的另一截面形状的图7及图8，可以将复合功能部300的截面设置成如三角形或四角形等多角形形状。这时，为了固定复合功能部300的位置，支撑部150可以设置得分别贴近复合功能部300的所有边以支撑复合功能部300。
[0071]以下，参照图9至图11进一步详细地说明复合功能部300的另一实施例。
[0072]图9为显示图5所示的复合功能部的另一实施例的示意图。
[0073]本实施例中，除了设置于连接器的复合功能部的结构以外，其余与图3至图5所示的构成相同，因此对相同的构成使用相同的附图标记，省略重复的详细说明。
[0074]并且，本实施例中用于向空气极层及燃料极层供应空气或燃料气体的结构的流动方向相互垂直，除此之外均相同，因此为了说明的便利，以空气流动的结构为代表进行说明。
[0075]参照图9，根据本发明的另一实施例的连接器700的边缘区域EA可以形成多个凸起740，用于向形成于中心区域CA的通道710均匀地分散从空气孔730供应的空气，以提高燃料电池(图3中的10)的发电性能。
[0076]为了均匀地分散空气，这种凸起740可以以锯齿形态相互交错形成，并且可以形成至少两列以上。并且凸起740可以由与连接器700相同的材料形成，可以与连接器700同时制作而成。
[0077]并且，为了通过延长空气滞留在通道710的时间提高燃料电池(图3的10)的发电效率，可以使供应空气的边缘区域EA中相邻于通道形成部720的凸起740与通道形成部720形成于同一直线上，使排出空气的边缘区域EA中相邻于通道形成部720的凸起740在通道形成部720之间相互交叉。
[0078]复合功能部800可以设置在连接器700的边缘区域EA中锯齿形态的凸起740之间使得凸起740支撑其侧部，以防止连接器700与框架(图3的200)发生短路。这时，为了防止当凸起840像连接器700—样由的导电性材料形成的情况下连接器700与框架(图3的200)通过凸起740发生短路，可以使复合功能部800的高度形成得高于凸起740的高度。以下，由于复合功能部800的其它特征与图3至图5所示的构成相同，故省略有关重复的详细说明。
[0079]相反，可以使凸起740与复合功能部800由相同材料形成，使其高度与复合功能部800相同，利用凸起740代替复合功能部800防止连接器700与框架(图3的200)发生短路。这时，可以整体增加所有凸起740的高度，但是增加部分凸起740的高度使得这些凸起740具有均匀的分布，也能够充分实现防止短路的功能。
[0080]图10为显示图9所示的复合功能部的又一实施例的示意图。
[0081]本实施例中，除了设置于连接器的复合功能部的结构以外其余与图9所示的构成相同，因此对相同的构成使用相同的附图标记，并省略有关重复的详细说明。
[0082]参照图10，根据本发明的又一实施例的复合功能部850包括中间为孔形状的插入部852，从而可以套入到凸起740。
[0083]这样，由于凸起740从插入部852的内侧支撑复合功能部850，因此复合功能部850的位置可在连接器700上稳定地固定。这时，在堆结构物(图1的1000)的整体组装过程中，为了防止套入到凸起740的插入部852掉落，可在复合功能部850的内侧涂布粘贴剂后套入到凸起740，或者可以变更其结构使得在内侧与凸起740以卡扣形式结合。
[0084]并且，可以使插入部852的至少一侧面裸露于外部的形态，使得能够从凸起740的一侧部以滑动的方式结合。这种情况下，凸起740与插入部852的内侧可以是随着沿着接近连接器700的方向变窄的楔形，以防止彼此分离。
[0085]图11为显示图5所示的复合功能部的又一实施例的示意图。
[0086]本实施例中，除了设置于连接器的复合功能部的结构以外其余与图3至图5所示的构成相同，因此对相同的构成使用相同的附图标记，并省略有关重复的详细说明。
[0087]参照图11，根据本发明的又一实施例的复合功能部860可以插入设置在形成于连接器750的边缘区域EA的插入槽752。
[0088]这样，复合功能部860被插入槽752的内侧侧面支撑，从而位置能够得到固定。这时，由于连接器750厚度薄，因此无法形成足够深的插入部752，故为了稳定地固定复合功能部860的位置，可以向插入槽752涂布粘贴剂。即，本实施例中的插入槽752实质上可引导复合功能部860的设置位置，粘贴剂可以起到固定其位置的作用。对此，如果复合功能部860在边缘区域EA中的位置为不特定，可以进行选择，则可以去除插入槽752，只用粘贴剂将复合功能部860直接设置在连接器750的一面。另外，为了引导复合功能部860的插入，插入槽752的入口可以具有向外侧倾斜的结构或圆弧结构。
[0089]本实施例中说明了复合功能部860插入到连接器750的插入槽752的结构，但也可以用框架200取而代之连接器750形成所述插入槽以设置复合功能部860。
[0090]再次参照图1至图4，堆结构物1000还可以包括分别设置在层积结构的最上部及最下部，从外部保护燃料电池10、连接器100及框架200的同时提供整体强度的上部壳体500及下部壳体600。
[0091]上部壳体500上可以形成为了分别向燃料电池10的空气极层14及燃料极层16供应空气及燃料气体而连接于外部空气供应装置(未图示)及燃料气体供应装置(未图示)的第一连接套接口 510及第二连接套接口 520。由于这种第一连接套接口 510及第二连接套接口 520分别按垂直的方向对燃料电池10的空气极层14及燃料极层16进行供应，因此可形成于上部壳体500的相互垂直的侧部。本实施例说明了第一连接套接口 510及第二连接套接口 520形成于上部壳体500的情况，但也可以形成于下部壳体600的相同位置充分实现上述的功能。
[0092]图12为显示根据本发明的另一实施例的堆结构物的截面的剖面图。
[0093]本实施例中的堆结构物是图1至图4所示的堆结构物除去框架后的结构，因此省略有关重复的详细说明。
[0094]参照图12，根据本发明的另一实施例的堆结构物1100包括多个连接器900及多个复合功能部950，其中所述连接器900分为在层积的燃料电池20之间与其各个空气极层24或燃料极层26电连接的同时起支撑作用的中心区域CA和从燃料电池20的端部延长的边缘区域EA，所述复合功能部为了使连接器900与连接器900之间保持预定间隔而设置在边缘区域EA。
[0095]连接器900中与燃料电池20的空气极层24或燃料极层26相对的面即中心区域CA上形成有通道形成部920，通道形成部920用于形成使空气或燃料气体均匀地流过的多个通道910。对此，由于在连接器900的上部面及下部面分别与空气极层24或燃料极层26电连接，因此通道形成部920实质上可以形成于连接器900的上部面及下部面。这时，为了防止空气或燃料气体发生混合，可以在连接器900的边缘部分形成用于独立密封这些空间的密封部970。
[0096]复合功能部950为了防止连接器900之间短路，由绝缘性陶瓷材料构成。可以使复合功能部950的高度小于连接器900之间的间隔并大于通道910的深度，使得不影响堆结构物1100的各个构成要素的功能且还能够防止短路。
[0097]复合功能部950为了稳定地支撑连接器900，可以沿堆结构物1100的层积方向即垂直方向设置在一直线上。并且，为了稳定地固定复合功能部950的位置，可以在连接器900上形成能够支撑复合功能部950的侧部的多个支撑部930。以下，关于复合功能部950的具体说明与参照图2至图11说明的部分相同，因此省略有关重复的详细说明。
[0098]如上所述，通过在连接器900之间设置使所述连接器900之间保持预定间隔的复合功能部950来防止相互发生短路，以防止产生由于短路而不能集电的燃料电池20，从而能够提尚发电效率。
[0099]以上说明了本发明的堆结构物1000、1100适用于以陶瓷作为电解质的固体氧化物燃料电池(SOFC)的情况，但是应当理解其还可以适用于为了提高电量而可形成堆结构的其他熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)或高分子型燃料电池(PEFC)。
[0100]以上参照本发明的优选实施例对本发明进行了说明，但本发明所属【技术领域】的技术人员应该理解:在不脱离本发明的技术方案及【技术领域】的范围内，本发明可以进行多种修改及变形。
[0101]工业应用性
[0102]如上所述，向多个燃料电池层积而成的堆结构物增加在中心区域支撑燃料电池的连接器及支撑燃料电池的侧部的框架，从而可应用于能够增加强度的燃料电池用堆结构物中。
[0103]并且，通过在连接器与框架之间设置用于使它们之间保持预定间隔的复合功能部来防止发生短路，根本上防止连接器之间发生短路，从而可应用于能够避免产生不能集电的燃料电池的燃料电池用堆结构物。
【权利要求】
1.一种燃料电池用堆结构物，是包含电解质层和分别位于所述电解质层的两面的空气极层及燃料极层以产生电的多个燃料电池层积而成的堆结构物，其特征在于，包括: 至少一个连接器，其分为在所述多个燃料电池之间支撑各个燃料电池并电连接的中心区域和从所述燃料电池的端部延长的边缘区域；以及 至少一个框架，其设置于所述边缘区域支撑所述燃料电池的侧部，用于增强由所述连接器支撑的燃料电池的强度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 至少一个复合功能部，其在所述边缘区域的分别向所述燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中设置在所述连接器及所述框架中的任意一个，以使它们之间保持预定间隔。
3.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述复合功能部由陶瓷材料构成。
4.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 多个复合功能部分别设置在多个连接器及多个框架之间，所述多个复合功能部沿所述燃料电池层积的方向设置于一直线上。
5.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述复合功能部的高度小于或等于所述边缘区域中所述连接器与所述框架之间的间隔。
6.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述连接器包括用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体均匀地流过的多个通道的通道形成部，所述复合功能部的高度大于各个通道的深度。
7.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述连接器包括用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体均匀地流过的多个通道的通道形成部，所述复合功能部的宽度大于或等于各个通道形成部的宽度。
8.根据权利要求2所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 多个支撑部，其形成于所述框架及所述连接器中的任意一个，用于支撑所述复合功能部的侧部。
9.根据权利要求1所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，所述连接器包括: 通道形成部，其用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体分别流向所述燃料电池的空气极层或燃料极层的多个通道；以及 多个凸起，其设置在所述边缘区域中供应所述空气或燃料气体的区域或排出所述空气或燃料气体的区域，用于向所述通道均匀地分散所述空气或燃料气体。
10.根据权利要求9所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 复合功能部，其以侧部被所述凸起支撑的方式设置于所述连接器上，使得所述连接器与所述框架之间保持预定间隔。
11.根据权利要求9所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 复合功能部，其通过插入部套在所述凸起中的至少一个凸起上，以使所述连接器与所述框架保持预定间隔。
12.根据权利要求1所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 复合功能部，其在分别向所述燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中，插入到形成于所述连接器及所述框架中的任意一个的插入槽，以使所述连接器与所述框架之间保持预定间隔。
13.—种燃料电池用堆结构物，是包含电解质层和分别位于所述电解质层的两面的空气极层及燃料极层以产生电的多个燃料电池层积而成的堆结构物，其特征在于，包括: 多个连接器，其分为在所述多个燃料电池之间支撑各个燃料电池并电连接的中心区域和从所述燃料电池的端部延长的边缘区域；以及 多个复合功能部，其设置在所述边缘区域的分别向所述燃料电池的空气极层或燃料极层供应空气或燃料气体的区域或排出空气或燃料气体的区域中彼此相对的所述连接器中的任意一个连接器上，以使它们之间保持预定间隔。
14.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述复合功能部由陶瓷材料构成。
15.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 所述复合功能部沿所述燃料电池层积的方向设置于一直线上。
16.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个复合功能部小于或等于所述边缘区域中所述连接器之间的间隔。
17.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个连接器包括用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体流过的通道的通道形成部，各个复合功能部的高度大于各个通道的深度。
18.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个连接器包括用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体流过的通道的通道形成部，各个复合功能部的宽度大于或等于各个通道形成部的宽度。
19.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，还包括: 多个支撑部，其形成于各个连接器，用于支撑各个复合功能部的侧部。
20.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于，各个连接器包括: 通道形成部，其用于在所述中心区域形成能够使所述空气或燃料气体流过的多个通道；以及 多个凸起，其设置在所述空气或燃料气体的供应区域或排出区域，用于向所述通道均匀地分散所述空气或燃料气体。
21.根据权利要求20所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个复合功能部设置在所述凸起之间，使得所述凸起支撑其侧部。
22.根据权利要求20所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个复合功能部通过插入部套入设置于所述凸起中的至少一个凸起上。
23.根据权利要求13所述的燃料电池用堆结构物，其特征在于: 各个复合功能部插入设置在形成于彼此相对的所述连接器中的任意一个连接器的插入槽。
【文档编号】H01M8/02GK104508890SQ201380030175
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】崔成皞, 朴商必, 金成旭 申请人:美科股份有限公司