一种SOFC电堆的阴极气体均分系统的制作方法

一种sofc电堆的阴极气体均分系统
技术领域
1.本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种sofc电堆的阴极气体均分系统。


背景技术：

2.固体氧化物燃料电池，简称sofc，是一种在中高温条件下将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化成电能的发电装置，固体氧化物燃料电池通常由多个电池单元构成，每个电池单元包括两个电极，即阳极和阴极，该两个电极被电解质元件隔开，并且彼此串联地组装，形成固体氧化物燃料电池电堆，其中阴极开放式结构是一种新型的高效的电堆结构，即每层电池片的阴极气体流道贯穿整个电堆，从而让阴极气体能够从电堆外部流通至另一侧，现有的开放式阴极结构的sofc电堆，阴极气体流动方向缺乏约束，流入sofc电堆的阴极气体较集中，阴极气体在各层电池片之间分配不均匀，导致影响sofc电堆的寿命和输出功率。


技术实现要素：

3.本发明的目的是设计一种sofc电堆的阴极气体均分系统，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种sofc电堆的阴极气体均分系统，包括系统外壳、若干sofc电堆单元，所述sofc电堆单元设置在所述系统外壳的内部，所述系统外壳的一端设有阴极气体进口，所述系统外壳的另一端设有阴极气体出口，所述阴极气体进口和所述阴极气体出口连通，所述系统外壳上还设有阳极气体进口和阳极气体出口，所述阳极气体进口和所述阳极气体出口连通，所述阴极气体进口处设有导流板和扩散器，所述导流板上设有若干通孔，所述导流板和所述扩散器连接，所述扩散器由圆筒和喇叭状的结构一体成型，所述系统外壳一端为平面，所述系统外壳的另一端的端面为圆弧。
5.进一步的，所述阳极气体进口和所述阳极气体出口在同一端面。
6.进一步的，所述sofc电堆单元包括sofc电堆、阳极气流分配板和密封条，所述阳极气流分配板安装在所述sofc电堆的底部，所述密封条与sofc电堆适配。
7.进一步的，所述sofc电堆由若干电池片堆叠而成，且相邻所述电池片之间的间隙形成阴极气体流道。
8.进一步的，所述sofc电堆的阴极气体均分系统可适用于由多个sofc电堆单元竖直方向排列组成的电堆模组。
9.进一步的，所述sofc电堆的阴极气体均分系统还可适用于由多个sofc电堆单元水平方向排列组成的电堆模组。
10.进一步的，还包括阴极气体进气总管，所述阴极气体进气总管均与每个所述阴极气体进口连通。
11.进一步的，还包括阳极气体进气总管和阳极气体出气总管，所述阳极气体进气总
管均与每个所述阳极气体进口连通，所述阳极气体出气总管均与所述阳极气体出口连通。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果：一种sofc电堆的阴极气体均分系统，包括系统外壳、若干sofc电堆单元，sofc电堆单元设置在系统外壳的内部，系统外壳的一端设有阴极气体进口，系统外壳的另一端设有阴极气体出口，阴极气体进口和阴极气体出口连通，系统外壳上还设有阳极气体进口和阳极气体出口，阳极气体进口和阳极气体出口连通，阴极气体进口处设有导流板和扩散器，导流板上设有若干通孔，导流板和扩散器连接，导流板可以使气流得到均匀分散，导流板扩散器由圆筒和喇叭状的结构一体成型，阴极气体从导流板流入sofc电堆，通过扩散器使阴极气体在系统外壳的内部有效扩散，阴极气体均匀地流入电池片，从而提高电堆的寿命和输出功率导流板流入sofc电堆，系统外壳一端为平面，系统外壳的另一端的端面为圆弧，阴极气体从平面一端流入，从圆弧一端流出，有利于阴极气体在sofc电堆内均匀流通，从而提高sofc电堆的寿命和输出功率。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明实施例一提供的整体示意图；
15.图2为本发明的实施例一提供的剖视图；
16.图3为本发明的实施例一提供的正视图；
17.图4为本发明的实施例一提供的仰视视图；
18.图5为本发明实施例二提供的整体示意图；
19.图6为本发明的实施例二提供的剖视图；
20.图7为本发明的实施例二提供的正视图；
21.图8为本发明的实施例二提供的仰视视图；
22.图9为本发明的实施例三提供的整体示意图；
23.图10为本发明的实施例三提供的正视图；
24.图11为本发明的实施例三提供的仰视视图。
25.图中所标各部件的名称如下：1、系统外壳；2、sofc电堆；3、阴极气体进口；4、阴极气体出口；5、阳极气体进口；6、阳极气体出口；7、导流板；8、扩散器；9、阳极气流分配板；10、密封条；11、阴极气体进气总管；12、阳极气体进气总管；13、阳极气体出气总管；14、阴极气体出气总管。
具体实施方式
26.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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的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。
27.实施例一：请参考图1-4，一种sofc电堆的阴极气体均分系统，包括系统外壳1、
sofc电堆单元，sofc电堆单元设置在系统外壳1的内部，系统外壳1的一端设有阴极气体进口3，系统外壳1的另一端设有阴极气体出口4，阴极气体进口3和阴极气体出口4连通，系统外壳1上还设有阳极气体进口5和阳极气体出口6，阳极气体进口5和阳极气体出口6连通，阴极气体进口3处设有导流板7和扩散器8，导流板7上设有若干通孔，导流板7和扩散器8连接，扩散器8由圆筒和喇叭状的结构一体成型，为更好地让阴极气体分配更均匀，扩散器8的末端应尽量覆盖整个sofc电堆2阴极进口截面，且扩散器8中心与电堆阴极气体进口3截面中心位置相同；为减小阴极气体流动阻力，系统外壳1一端为平面，系统外壳1的另一端的端面为圆弧，且圆弧靠近电堆阴极气体出口4一侧，有利于诱导气流流至阴极气体出口处；sofc电堆单元包括sofc电堆2、阳极气流分配板9和密封条，阳极气流分配板9安装在sofc电堆2的底部，阳极气流分配板9可以使阳极气体均匀流入sofc电堆2；sofc电堆2由若干电池片堆叠而成，且相邻电池片之间的间隙形成阴极气体流道，阴极气体在阴极气体流道内与电池片充分接触；密封条10形状为倒u形，系统外壳1与相邻电池片之间的间隙设置有密封条10，以达到密封的作用，为使密封条达到更好的密封效果，密封条10需要在sofc电堆2的顶部和垂直于阴极气体进口方向的两侧实现阴极进、出口气体的隔绝，使阴极气体从相邻电池片之间的阴极气体流道流入；由于sofc电堆2在高温条件下工作，该密封条为耐高温材料，且该密封条需要一定的弹性，使其从常温到高温条件下，与sofc电堆2和系统外壳1的表面均有良好的接触，实现较好的密封效果，避免反应后的sofc电堆2的阴极气体出口6气体流回sofc电堆2的阴极气体进口3处，从而避免阴极气体进、出口气体出现混合；阳极气体进口5和阳极气体出口6在同一端面，阳极气体从阳极气体进口5流入sofc电堆2，从阳极气体出口6流出，防止阴极气体和阳极气体混合。
28.阳极气体进气总管12均与每个阳极气体进口5连通，阳极气体出气总管13均与阳极气体出口6连通；对于竖直方向排列和水平方向排列的sofc电堆2，阳极气体先流入阳极气体进气总管12，随后从各阳极气体进口5流入对应的sofc电堆单元，阳极气体充分作用后，从各sofc电堆单元的阳极气体出口6流出，最后从阳极气体出气总管13排出；而阴极气体先从流入阴极气体进气总管11，随后从各阴极气体进口5流入对应的sofc电堆单元，最后从阴极气体出口4流到阴极气体出气总管14后排出。
29.实施例二：请参考图5-8，根据实施例一所述的sofc电堆的阴极气体均分系统，sofc电堆2的阴极气体均分系统可由多个sofc电堆单元竖直方向排列组成，且电池片之间的阴极气体流道始终与阴极气体进口3平行，该实施例还包括阴极气体进气总管11、阳极气体进气总管12和阳极气体出气总管13，阴极气体进气总管11均与每个阴极气体进口3连通，密封条与sofc电堆2和系统外壳1配合，以达到密封条与sofc电堆2以及系统外壳1紧密接触的目的，从而起到良好的密封作用。
30.实施例三：请参考图9-11，根据实施例二所述的sofc电堆的阴极气体均分系统，sofc电堆2的阴极气体均分系统可由多个sofc电堆单元水平方向排列组成，且电池片之间的阴极气体流道始终与阴极气体进口3平行，该实施例还包括阴极气体出气总管14，阴极气体出气总管14均与每个阴极气体出口4连通，密封条与sofc电堆2和系统外壳1配合，以达到密封条与sofc电堆2以及系统外壳1紧密接触的目的，从而起到良好的密封作用。
31.本发明工作原理：本发明可以由单个sofc电堆单元组成，也可由竖直方向排列的若干sofc电堆单元组成，还可以由水平方向排列的若干sofc电堆单元组成；首先阴极气体
流入阴极气体进口3，通过导流板7和扩散器8，使阴极气体均匀的流入sofc电堆2，阳极气体从阳极气体进口流入sofc电堆2，同时经阳极气流分配板9使阳极气体均匀的流入sofc电堆2，阴极气体和阳极气体与sofc电堆2充分反应后，分别从阴极气体出口4和阳极气体出口6流出，实现了阴极气体均匀流经阴极气体流道，从而提高sofc电堆2的寿命和输出功率。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的。