一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器的制作方法

本发明属于固体燃料电池领域，更具体地，涉及一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器。

背景技术：

1、可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell，rsoc)是在同一装置内实现高温下制氢/发电可逆循环的技术，将“电解制氢”和“氢气发电”相结合，实现氢循环完美闭环。rsoc因其燃料范围广、高效率无污染等优点受到研究者的广泛关注。rsoc具有固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，sofc)和固体氧化物电解池(solid oxideelectrolysis cell，soec)两种模式，既可以在sofc模式下工作，利用氢气、天然气、乙醇等燃料发电，将存储在燃料中的化学能直接转化为电能。也可以在soec模式下工作，有效地利用间歇能源通过电解h2o和co2分别制成h2和co，将电能转化为化学能储存，减轻温室效应。当rsoc在sofc和soec模式下交替运行时，就可以实现发电和产氢的循环过程，对解决人类社会所面临的能源问题具有重要意义。

2、可逆固体氧化物电池由连接器、阴阳极扩散电极及电解质组成。连接器上的气体通道用于将尽可能多的反应气体输送到电极并快速运送反应产物。合理设计的流场可以确保气体在电池内部的均匀分布，减少不均匀的气体流动引起的温度和压力梯度，降低电池单元中的局部热点温度。此外优化的气体流动路径可以最大限度地提高气体与电极界面之间的接触，促进电池传质过程，同时降低流动阻力，减小电池额外功率的产生，有助于提高反应速率，增大电池功率密度。因此，目前亟需设计一种更加优秀的流场提高固体燃料电池的运行稳定性和效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器，其目的在于确保反应气体在电池内部均匀分布，由此降低电池中局部温度，提高电池内部反应速率。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器，所述连接器的正面和背面分别设有正面流场和背面流场，所述正面流场和背面流场均为蜘蛛网仿生形。

3、优选的，所述正面流场和背面流场的进气口位于径向流道和周向流道的交汇处。

4、优选的，所述正面流场和背面流场的进气口内具有气体导向装置，所述气体导向装置控制进入流场内不同方向气体的流量。

5、优选的，所述气体导向装置将进入流场的气体按流量平均分为三股，三股气体分别进入径向流道和两边的周向流道。

6、优选的，所述气体导向装置将进入流场的气体分为三股，进入两边周向流道的两股气体流量相同，且大于进入径向流道的气体流量。

7、优选的，所述气体导向装置包括第一分流挡板和第二分流挡板，所述第一分流挡板挡住部分径向流道和一边的部分周向流道，所述第二分流挡板挡住部分径向流道和另一边的部分周向流道。

8、优选的，所述正面流场和背面流场各自有且只有一个进气口和一个出气口。

9、优选的，所述正面流场和背面流场的出气口位于对应进气口的最远端。

10、优选的，所述正面流场和背面流场大小形状相同。

11、优选的，所述正面流场进气口和背面流场的进气口方位相同，所述正面流场出气口和背面流场的出气口方位相同。

12、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

13、本发明创造性的将固体氧化物燃料电池双极板连接器的气体流场设计为蜘蛛网仿生形，由此确保气体在电池内部的均匀分布，减少不均匀的气体流动引起的温度和压力梯度，降低电池单元中的局部热点温度，提高电池的运行稳定性和效率。此外提高了气体与电极界面之间的接触，促进电池传质过程，同时降低流动阻力，减小电池额外功率的产生，提高反应速率，增大电池功率密度。

技术特征：

1.一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器，其特征在于，所述连接器的正面和背面分别设有正面流场和背面流场，所述正面流场和背面流场均为蜘蛛网仿生形。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述正面流场和背面流场的进气口位于径向流道和周向流道的交汇处。

3.根据权利要求2所述的连接器，其特征在于，所述正面流场和背面流场的进气口内具有气体导向装置，所述气体导向装置控制进入流场内不同方向的气体流量。

4.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述气体导向装置将进入流场的气体按流量平均分为三股，三股气体分别进入径向流道和两边的周向流道。

5.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述气体导向装置将进入流场的气体分为三股，进入两边周向流道的两股气体流量相同，且大于进入径向流道的气体流量。

6.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述气体导向装置包括第一分流挡板和第二分流挡板，所述第一分流挡板挡住部分径向流道和一边的部分周向流道，所述第二分流挡板挡住部分径向流道和另一边的部分周向流道。

7.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述正面流场和背面流场各自有且只有一个进气口和一个出气口。

8.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述正面流场和背面流场的出气口位于对应进气口的最远端。

9.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述正面流场和背面流场大小形状相同。

10.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述正面流场进气口和背面流场的进气口方位相同，所述正面流场出气口和背面流场的出气口方位相同。

技术总结
本发明公开了一种可逆固体氧化物燃料电池双极板连接器，属于固体燃料电池领域。本发明连接器的正面和背面分别设有正面流场和背面流场，所述正面流场和背面流场均为蜘蛛网仿生形；反应气体经由进气口进入径向流道和周向流道，在气体导向装置以及气压的作用下均匀的通过所有径向流道和周向流道后从出气口流出。本发明连接器内部气体流道设计合理，使气体在流道内部均匀分布，且提高了反应气体和电极的接触面积，电池内部温度分布更均匀，由此有效提高电池的反应效率和稳定性。

技术研发人员：黄旭锐,雷金勇,杨怡萍,潘军,杨瑛,于丰源,廖梓豪,唐渊,区定容,涂正凯
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15