一种固体氧化物燃料电池和电池堆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种固体氧化物燃料电池和电池堆，所述电池呈凹凸结构，所述电池包括底层的阳性支撑层，所述阳性支撑层上依次设有活性阳极层、电解质层、活性阴极层和阴极材料层；所述电池堆包括本实用新型所述的固体氧化物燃料电池和连接体。本实用新型的固体氧化物燃料电池的凹凸结构的设计既可以增加单片电池的有效反应面积，提高电池堆的体积功率密度，降低电池堆的重量；又可以直接将平面的连接板覆在该电池上，凹凸结构的电池和平面的连接板间形成气流通道，只用加工气孔就可以了，不用专门加工气流通道，不用进行占成本较高的机床雕铣加工部分，极大节省连接板的材料和加工成本，减少了电池堆的重量。
【专利说明】一种固体氧化物燃料电池和电池堆
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种固体氧化物燃料电池和电池堆。
【背景技术】
[0002] 固体氧化物燃料电池能把化学能直接转换成电能，能量转化效率高，对环境污染 低，具有技术和经济优势，很有商业前途。
[0003] 现有技术中的固体氧化物燃料电池有管式和平板式，而其中平板式电堆的重复单 元结构为密封材料-集电材料-电池膜片-集电材料-密封材料-连接板方式，需要在连 接板上进行机械或化学类的加工，以设置气流通道，其工艺虽然成熟，但成本很高。在这样 的重复单元中，大部分的空间由连接板的金属的气流通道和集电材料所占据，这部分空间 并不能增大电池的有效反应面积，而且金属的密度远高于陶瓷，这种电池、电池堆的体功率 密度低，连接板加工成本高。
[0004] 因此，需要发明设计一种同样单位体积中，减少连接板材料和加工成本，减轻电池 堆重量，获得更大的输出功率的固体氧化物燃料电池。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有的固体氧化物燃料电池体功率密度低，连接板材料 和加工成本高，电池堆重量大等问题，提供一种固体氧化物燃料电池和电池堆方案，从而能 够有效解决上述问题，进一步降低固体氧化物燃料电池的成本和扩大其应用范围。
[0006] 针对上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
[0007] -方面，本实用新型提供一种固体氧化物燃料电池，所述电池呈凹凸结构，所述凹 凸结构包括成均匀间隔设置的凸起和凹槽，所述电池包括底层的阳性支撑层，所述阳性支 撑层上依次设有活性阳极层、电解质层、活性阴极层和阴极材料层。
[0008] 本实用新型的固体氧化物燃料电池的凹凸结构的设计既可以增加单片电池的有 效反应面积，提高电池堆的体积功率密度，降低电池堆的重量；又可以直接将平面的连接板 覆在该电池上，凹凸结构的电池和平面的连接板间形成气流通道，只用加工气孔就可以了， 不用专门加工气流通道，气流直接经由电池上凹凸结构而成，而不是现有技术中的在连接 体上加工的金属的气槽，不用进行占成本较高的机床雕铣加工部分，极大节省了连接板的 加工成本，进一步减少了电池堆的重量，并进一步扩大其应用范围。
[0009] 在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0010] 作为优选的方案，所述凹凸结构的凸起的宽度为1?5mm。
[0011] 作为优选的方案，所述凹凸结构的凹槽宽度为凸起宽度的1-5倍。
[0012] 作为优选的方案，所述固体氧化物燃料电池的厚度小于等于1mm，该厚度是指固体 氧化物电池从底部到凸起顶部的高度。
[0013] 采用上述优选的方案，连接板材料的厚度可以从1?5mm降到0· 2?0· 5mm左右， 从而减少连接板材料的重量，电池堆的重量又可以进一步降低。
[0014] 另一方面，本实用新型还提供一种固体氧化物燃料电池堆，所述电池堆包括本实 用新型所述的燃料电池和连接体，所述连接体为平面连接体，所述连接体的端部设有多个 气孔，所述气孔与所述凹凸结构的凹槽相对应，所述气孔与连接体，以及所述凹凸结构的凹 槽形成气流通道。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型所述的固体氧化物燃料电池的结构示意图；
[0016] 图中，1为阳极支撑层，2为活性阳极层，3为电解质层，4为活性阴极层，5为阴极材 料层，6为凸起，7为凹槽。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0018] 如图1所示，本实用新型所述的固体氧化物燃料电池，所述电池呈凹凸结构，所述 凹凸结构包括成均匀间隔设置的凸起6和凹槽7,所述电池包括底层的阳性支撑层1，所述 阳性支撑层1上依次设有活性阳极层2、电解质层3、活性阴极层4和阴极材料层5。
[0019] 所述凹凸结构的凸起6的宽度为1?5mm ;所述凹凸结构的凹槽7宽度为凸起6宽 度的1-5倍，所述固体氧化物燃料电池的厚度小于等于1_。
[0020] 在制备时，采用挤出成型的办法可以得到具有凹凸结构的阳极支撑层1，然后采用 浸渍的办法依次在阳极支撑层上浸渍活性阳极层2,电解质层3,烧结一次得到半电池，在 此基础上再浸渍活性阴极层4,阴极材料层5,得到呈凹凸结构的固体氧化物燃料电池。
[0021] 使用前，在平面连接板的端部加工气孔，所述气孔与所述凹凸结构的凹槽相对应， 所述气孔与连接体，以及所述凹凸结构的凹槽形成气流通道，使用时，将本实用新型所述的 固体氧化物燃料电池、平面的连接板，以及密封材料、集电材料按下面的次序：连接板-密 封材料-集电材料-电池膜片-集电材料-密封材料-连接板重复堆叠就可构成本实用新 型所述的固体氧化物燃料电池堆，节约了成本，极大节省连接板的加工成本，减少了电池堆 的重量。
[0022] 以下针对本发明的一种【具体实施方式】为例，在100*100mm单电池上，本实用新 型实施例所述的固体氧化物燃料电池，选择凹槽和凸起的宽度的比例为1，凸起的高度为 0. 8_(此处的高度是指从凹槽所在水平线到凸起顶部的高度），凸起的宽度为2_，电极的 有效面积可以由原来的81cm2,增加到112. 68cm2左右，有效面积提高了 39. 11% ;而相应的 体积功率密度会上升，同样大小的电池堆所需电池片数减少，成功率更高，而连接板的数量 相应减少，并且不用专门加工气孔，材料和加工成本大大降低。
[0023] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【权利要求】
1. 一种固体氧化物燃料电池，所述电池呈凹凸结构，所述凹凸结构包括成均匀间隔设 置的凸起和凹槽，所述电池包括底层的阳性支撑层，所述阳性支撑层上依次设有活性阳极 层、电解质层、活性阴极层和阴极材料层。
2. 根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述凹凸结构的凸起的 宽度为1?5_。
3. 根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述凹凸结构的凹槽宽 度为凸起宽度的1?5倍。
4. 根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述固体氧化物燃料电 池的厚度< 1mm。
5. -种固体氧化物燃料电池堆，所述电池堆包括权利要求1至4中任一项所述的固体 氧化物燃料电池和连接体，所述连接体为平面连接体，所述连接体的端部设有多个气孔，所 述气孔与所述凹凸结构的凹槽相对应，所述气孔与连接体，以及所述凹凸结构的凹槽形成 气流通道。
【文档编号】H01M8/02GK203871425SQ201420297925
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】杨小春 申请人:昆山艾可芬能源科技有限公司