一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的制作方法

1.本实用新型属于电池测试技术领域，具体涉及一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装。


背景技术：

2.氢气是高热值的二次能源，其利用不产生污染和温室气体。目前，氢气的主要生产技术是天然气重整，会产生二氧化碳，存在环境污染和温室效应问题。电解水制氢是氢与氧反应生成水的逆过程。如果利用可再生风、光电和废热，固体氧化物电解池(solid oxide electrolyse cells，soec)电解水所生成的氢气为绿氢，不伴随任何污染和温室气体排放。与其他低温电解水技术相比，如碱性水电解槽和质子交换膜电解池，soec是一种高温电解水技术，具有更高的转化效率，甚至接近100％。
3.固体氧化物电解池具有全固态结构，运行寿命更长，它不需要使用贵金属电极，制备成本更低。固体氧化物电解池一般在600℃～800℃高温下运行，可用于电解水蒸气制取氢气、电解二氧化碳制取一氧化碳、供电解水蒸气/二氧化碳制取合成气等，具有广阔的应用前景。
4.固体氧化物电解池电堆最常见的结构是多组电池片集成到一起，组成一个完整的电堆实现应用；而电堆的一个问题是在这多组电池片中若有一个电池片出现破损将导致整个电堆失败，从而无法实现功率输出，为此，需要对单电池的性能进行性能测试。
5.目前现有的测试装置多数针对小型圆片电池或薄膜电极设计。通过设置卡槽、压紧件或利用高温陶瓷胶保证电池位置和密封有效性，但此类测试装置仅适用于微型的圆形单电池测试。电池测试可重复性不高。
6.现有的单电池测试工装主要是同向流向，即气流沿着固定的气槽由一端导通至另一端。这种测试工装主要的问题是单向流道使气流并不能完全覆盖电池片的阴阳极，阴极气体和阳极气体从流道中快速的通过电池的阴阳极，使参与反应的气量降低，从而导致燃料利用率低，影响电池功率测试准确性。现有的单电池测试工装结构复杂，不便于拆装和电池的重复测试，容易因操作偏差导致密封性差、电池短路、气体分布不均匀等问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装，以提高单电池测试的准确性和密封性，更加方便人员操作。
8.一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装，包括气体分布组件、电流集中组件、密封组件、紧固组件；
9.所述气体分布组件设置有阳极极板、阴极极板；所述电流集中组件设置有阳极集电网、阴极集电网；所述密封组件设置有阳极密封垫、阴极密封垫；所述紧固组件包括上端板、下端板、上端板垫片、下端板垫片、螺母、螺栓；
10.所述阳极极板包括：阳极流道板、阳极导电柱、空气进气管、空气排气管；所述阳极
导电柱连接外电源正极；
11.所述阴极极板包括：阴极流道板、阴极导电柱、燃气进气管、燃气排气管；所述阴极导电柱连接外电源负极。
12.具体的，所述阳极集电网具有耐高温金属网涂覆抗氧化材料，一侧与单电池阳极接触，另一侧与阳极流道板接触；所述阴极集电网具有耐高温抗腐蚀材料，一侧与单电池阴极接触，另一侧与阴极流道板接触。
13.具体的，所述阳极密封垫、阴极密封垫具有耐高温弹性绝缘材料，阳极密封垫和阴极密封垫分别密封阳极侧空气和阴极侧燃气。
14.具体的，所述上端板、下端板具有耐高温不锈钢材质，所述螺母和螺杆设置有m8螺纹，所述上端板垫片、下端板垫片具有耐高温云母材质。
15.具体的，所述阴极流道板、阴极流道板具有缓冲沟槽，所述空气进气管和燃气进气管的长度设置大于300mm。
16.具体的，所述阴极极板、下端板垫片和下端板用m6内六角螺钉固定在一起设置成电池下组件；所述阳极极板、上端板垫片和上端板用m6内六角螺钉固定在一起设置成电池上组件。
17.本实用新型的优势在于：
18.(1)结构简单，便于拆装。本实用新型提供的一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装由电流集中组件、气体分布组件、密封组件和紧固组件构成，其中各部件均可拆卸、可重装，大大提高了测试电池测试的效率。
19.(2)密封效果好。该测试工装气体分布组件与电流收集组件直接密封连接，除此以外，仅在电池与电流收集组件之间需要密封，封接界面较小，能够保证测试装置良好的气密性，从而可降低由于气体泄漏和串气导致的误差，提高了测试的准确性和可靠性。
20.(3)气体分布均匀。本实用新型通过在电流收集体内部设置气体均布通道，该通道连接气体进出气口和气体均布口，气体均布口设置在流场端部，气体经过气体均布通道和均布口后进入流场，能够保证气体在电池表面的均匀性和一致性，因此能够提高了燃料气体的燃料利用率。
附图说明
21.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
22.图1为本实用新型实施例一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的外观示意图。
23.图2为本实用新型实施例一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的正面组成部件单元结构图。
24.图3为本实用新型实施例一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的阳极极板结构图。
25.图4为本实用新型实施例一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的阴极极板结构图。
26.图5为本实用新型实施例一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装的电池下组件结构图。
27.附图标记：1-螺母、2-上端板、3-上端板垫片、4-阳极极板、5-阳极密封垫、6-阳极集电网、7-电池、8-阴极集电网、9-阴极密封垫、10-阴极极板、11-下端板垫片、12-下端板、13-螺栓、14-阳极流道板、15-阳极导电柱、16-空气进气管、17-空气排气管、18-阴极流道板、19-燃气排气管、20-燃气进气管、21-阴极导电柱、22-m6内六角螺钉。
具体实施方式
28.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
29.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“连接”、“连通”表示直接或通过其他组件间接的连接或连通。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象，但并不直接表示先后顺序或重要程度的不同。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
30.如图1-图5所示，本实用新型提供了一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装。
31.一种固体氧化物电解池平板型单电池测试工装，包括气体分布组件、电流集中组件、密封组件、紧固组件。
32.所述气体分布组件分为阳极极板4和阴极极板10；阳极极板4内通空气，阴极极板10内通燃气(氢气和水蒸气混合气)。
33.所述电流集中组件分为阳极集电网6和阴极集电网8；阳极集电网6由耐高温金属网涂覆抗氧化材料制成，一侧与单电池阳极接触，另一侧与阳极流道板14接触。阴极集电网8由耐高温抗腐蚀材料制成，一侧与单电池阴极接触，另一侧与阴极流道板18接触。
34.所述密封组件分为阳极密封垫5和阴极密封垫9；密封垫采用耐高温弹性绝缘材料制成，阳极密封垫5和阴极密封垫9分别密封阳极侧空气和阴极侧燃气。
35.所述紧固组件包括上端板2、下端板12、上端板垫片3、下端板垫片11、螺母1和螺栓13；上下端板采用耐高温不锈钢材质制成，螺母和螺杆为m8螺纹，上下端板垫片为耐高温云母材质。
36.进一步的，阳极极板4包括：阳极流道板14、阳极导电柱15、空气进气管16、空气排气管17。阳极导电柱15连接外电源正极，电池7测试过程中，空气自空气进气管16进入阳极流道板14，在流道与电池7阳极形成空气腔，反应后从空气排气管17排出。
37.进一步的，阴极极板10包括：阴极流道板18、阴极导电柱21、燃气进气管20、燃气排气管19。阴极导电柱21连接外电源负极，电池7测试过程中，燃气自燃气进气管20进入阴极流道板18，在流道与电池阴极形成燃气腔，反应后从燃气排气管19排出。
38.进一步的，阴极流道板、阳极流道板通过缓冲沟槽的设计，达到减小压损，气流均匀分布的目的。同时，阴阳极气管进出管的合理布置，空气和燃气以交叉方向与电池充分接
触，提高燃气利用率。空气管和燃气管的长度需大于300mm。以保证空气和燃气在与电池接触前得到充分预热，提高电解池效率。
39.进一步的，紧固组件中两组螺母和螺栓提供压紧力，在上下端板的作用下均匀给施加阴极极板和阳极极板。两个极板与电池之间的密封垫受压紧力作用实现空气腔密封和燃气腔密封。上下端板垫片为耐高温云母材质，具有良好的绝缘性，防止端板与极板接触导致电池短路。
40.进一步的，为便于操作人员装配，阴极极板10、下端板垫片11和下端板12用m6内六角螺钉22固定在一起形成电池下组件。同理将阳极极板4、上端板垫片3和上端板2用m6内六角螺钉22固定在一起形成电池上组件。在单电池测试工装完成装配，即在螺栓13预紧后拆下这两个m6内六角螺钉22。单电池测试完成后，先将m6内六角螺钉22拧入上下组件后再松螺栓13。由此测试夹具实现循环装配，便于人员操作，减少电池重复装配的时间。
41.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。