一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构的制作方法

本发明涉及一种燃料电池的电堆堆心结构，具体为一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构，属于电池应用技术领域。

背景技术：

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

固体氧化物燃料电池(sofc)的电堆结构受制于不同电堆材料热膨胀系数不一致，带来的电堆开裂失效及密封失效等系列问题，严重制约sofc电堆的使用寿命及功率的提升，因此，针对上述问题提出一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构，包括主外壳体，其特征在于：所述主外壳体的一端固定有固定端外壳体，所述固定端外壳体与所述主外壳体之间通过第二壳体连接螺栓进行连接，且所述固定端外壳体上设有燃料进气法兰；所述主外壳体的同一端对称设有空气进气法兰和空气出气法兰；所述主外壳体背离所述固定端外壳体的一端设有浮头端外壳体，所述浮头端外壳体与所述主外壳体之间通过第一壳体连接螺栓进行连接；所述浮头端外壳体的内部设有固定于堆芯主体的浮头；所述浮头与所述堆芯主体之间通过所述浮头连接螺栓进行连接；所述浮头上设有波纹连接管，且所述波纹连接管的端部设有燃料出气法兰。

优选的，所述空气进气法兰和空气出气法兰设于主外壳体的同一条直线上。

优选的，所述浮头端外壳体与所述浮头均为中空半球形结构。

优选的，所述浮头端外壳体与所述浮头之间存有间隙，且所述浮头位于浮头端外壳体的内部。

优选的，所述浮头与波纹连接管之间连通，且所述波纹连接管贯穿浮头端外壳体。

本发明的有益效果是：本发明的浮头式sofc电堆，两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体移动，浮头由浮动管板和浮头端盖组成，电池管束与电堆壳体互不约束，电池管束受热时，管束连同浮头可以沿轴线自由伸缩，完全消除了温差应力。电堆管束根据长度的大小，可以按一定的间距设置中间扰流板，起到支撑管束与导流的作用，浮头端开设阳极气体导流波纹管，起到导流与不约束电堆热伸缩的功能。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的a-a处剖视图；

图3为本发明的整体结构左视图。

图中：1、浮头端外壳体，2、浮头，3、燃料出气法兰，4、波纹连接管，5、堆芯主体，6、第一壳体连接螺栓，7、浮头连接螺栓，8、主外壳体，9、固定端外壳体，10、燃料进气法兰，11、第二壳体连接螺栓，12、空气出气法兰，13、空气进气法兰。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构，包括主外壳体8，所述主外壳体8的一端固定有固定端外壳体9，所述固定端外壳体9与所述主外壳体8之间通过第二壳体连接螺栓11进行连接，且所述固定端外壳体9上设有燃料进气法兰10；所述主外壳体8的同一端对称设有空气进气法兰13和空气出气法兰12；所述主外壳体8背离所述固定端外壳体9的一端设有浮头端外壳体1，所述浮头端外壳体1与所述主外壳体8之间通过第一壳体连接螺栓6进行连接；所述浮头端外壳体1的内部设有固定于堆芯主体5的浮头2；所述浮头2与所述堆芯主体5之间通过所述浮头连接螺栓7进行连接；所述浮头2上设有波纹连接管4，且所述波纹连接管4的端部设有燃料出气法兰3。

作为本发明的一种技术优化方案，所述空气进气法兰13和空气出气法兰12设于主外壳体8的同一条直线上。

作为本发明的一种技术优化方案，所述浮头端外壳体1与所述浮头2均为中空半球形结构。

作为本发明的一种技术优化方案，所述浮头端外壳体1与所述浮头2之间存有间隙，且所述浮头2位于浮头端外壳体1的内部。

作为本发明的一种技术优化方案，所述浮头2与波纹连接管4之间连通，且所述波纹连接管4贯穿浮头端外壳体1。

本发明在使用时，首先，氢气和一氧化碳从左边的燃料进气法兰10的内部进入到堆芯主体5的管束的内部，然后，位于所述主外壳体8顶部的空气进气法兰13吸入空氧气，在堆芯主体5的内部进行反应，氧气从左边的空气进气法兰13进入，从空气出气法兰12排出，从而为内部的反应提供充足的氧气，反应之后产生的水和二氧化碳，剩余未反应的燃料进入到浮头2的内部，水和二氧化碳、剩余未反应的燃料通过浮头2从燃料出气法兰3的内部排出，从而实现整个内部的反应，两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体移动，浮头2由浮动管板和浮头端盖组成，电池管束与电堆壳体互不约束，电池管束受热时，管束连同浮头可以沿轴线自由伸缩，完全消除了温差应力。电堆管束根据长度的大小，可以按一定的间距设置中间扰流板，起到支撑管束与导流的作用，浮头端开设阳极气体导流波纹管，起到导流与不约束电堆热伸缩的功能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种浮头式固体氧化物燃料电池的电堆堆心结构，包括浮头端外壳体、浮头、燃料出气法兰、波纹连接管、堆芯主体、第一壳体连接螺栓、浮头连接螺栓、主外壳体、固定端外壳体、燃料进气法兰、第二壳体连接螺栓、空气出气法兰和空气进气法兰。本发明的浮头式SOFC电堆，两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体移动，浮头由浮动管板和浮头端盖组成，电池管束与电堆壳体互不约束，电池管束受热时，管束连同浮头可以沿轴线自由伸缩，完全消除了温差应力。电堆管束根据长度的大小，可以按一定的间距设置中间扰流板，起到支撑管束与导流的作用，浮头端开设阳极气体导流波纹管，起到导流与不约束电堆热伸缩的功能。

技术研发人员：雷运清;彭琛
受保护的技术使用者：武汉福赛尔新能源科技有限公司
技术研发日：2019.04.10
技术公布日：2019.06.25