固体氧化物燃料电池堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体氧化物燃料电池堆，尤其涉及通过电化学反应将原料的化学能直接转换为电能的固体氧化物燃料电池堆。
【背景技术】
[0002]燃料电池是一种通过电化学反应将原料的化学能直接转换为电能的装置，其优点是能量效率明显高于一般的热机，几乎无污染物的排放。
[0003]燃料电池中的固体氧化物燃料电池是在600至1000°C的高温工作，因此无需通过改质器对氢气、碳氢类燃料进行改质，可通过内部改质自由利用，固体氧化物燃料电池自身的燃料变化效率达到45至65%，当采用利用废热的热电联合系统(cogenerat1n system)的情况下系统效率可达到85%以上，因此被视为新一代环保发电方式。
[0004]固体氧化物燃料电池根据单电池的形态，可大致分为平板型固体氧化物燃料电池及圆筒形固体氧化物燃料电池。圆筒型具有长期稳定性，但是平板型固体氧化物燃料电池具有比圆筒型固体氧化物燃料电池更高的功率密度。现在在研宄一种汇集了圆筒型和平板型固体氧化物燃料电池的优点的平管型固体氧化物燃料电池。
[0005]当固体氧化物燃料电池的堆由连接构件、密封构件构成时，所构建系统的容量能够达到数W至数MW级以上，因此现在有关固体氧化物燃料电池堆的研宄非常普遍。
[0006]尤其，平板型或平管型固体氧化物燃料电池堆具有很多优点，但有关密封的热机械特性差、当长时间在高温工作时热稳定性低，现在在积极研宄如何克服这些缺点。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明提供一种能够提高热稳定性及电稳定性的高稳定性固体氧化物燃料电池堆。
[0009]技术方案
[0010]根据本发明实施例的固体氧化物燃料电池堆包括单电池、支撑所述单电池的边缘部分的电池框架、配置在所述电池框架的下部且与所述单电池电接触的连接构件、配置在所述电池框架与所述连接构件之间的密封构件以及使所述电池框架与所述连接构件之间的间隔保持均匀的衬垫构件。所述衬垫构件配置在所述电池框架与所述连接构件之间的区域中未被所述密封构件密封的区域，由云母(Mica)或绝缘陶瓷形成。
[0011]根据一个实施例，固体氧化物燃料电池堆还包括:结合构件，其贯通所述电池框架及所述连接构件，所述衬垫构件可以包括用于所述结合构件插入的结合孔。例如，所述电池框架及所述连接构件具有多个角，所述衬垫构件包括分别与所述角相邻配置的多个角衬垫，所述结合构件可以包括分别贯通所述多个角衬垫的多个螺栓。
[0012]例如，所述角衬垫可分别包括形成于所述电池框架的表面及所述连接构件的表面中的一个表面的涂膜。
[0013]根据一个实施例，固体氧化物燃料电池堆还包括:结合构件，其贯通所述电池框架及所述连接构件，所述衬垫构件可以包括与所述结合构件相邻配置的多个衬垫图案。此时，所述电池框架及所述连接构件中至少一者的表面形成有用于所述衬垫图案插入的插入槽。
[0014]根据本发明实施例的固体氧化物燃料电池堆包括:上部板；下部板，其与所述上部板相隔；单电池叠层结构体，其配置在所述上部板与所述下部板之间；以及结合构件，其用于结合所述上部板、所述下部板以及所述单电池叠层结构体。所述结合构件可以包括贯通所述上部板、所述单电池叠层结构体及所述下部板的螺栓、结合于所述螺栓的一个端部的螺母及配置在所述螺母与所述上部板之间或所述螺母与所述下部板之间且由热膨胀系数大于所述螺栓的物质形成的垫圈。
[0015]根据一个实施例，所述螺栓可以包括:绝缘膜，其形成于位于所述单电池叠层结构体的内部的部分的表面，由绝缘陶瓷或玻璃(glass)材料形成。
[0016]根据一个实施例，所述结合构件还可以包括:管型绝缘构件，其配置在所述上部板、所述单电池叠层结构体及所述下部板构成的叠层堆的内部，具有用于所述螺栓贯通的贯通孔，由绝缘材料形成。
[0017]技术效果
[0018]根据本发明，在电池框架与连接构件之间配置密封构件及衬垫构件，从而能够提高电池框架与连接构件之间的间隔均匀性。
[0019]并且，用由热膨胀系数大于螺栓的物质形成的垫圈来结合固体氧化物燃料电池堆，从而能够提高固体氧化物燃料电池堆的密封能力及长期稳定性。
[0020]并且，利用表面形成有绝缘膜的螺栓或被管型绝缘构件包围的螺栓来结合固体氧化物燃料电池堆，从而能够提高固体氧化物燃料电池堆的电稳定性。
【附图说明】
[0021]图1为说明根据本发明实施例的固体氧化物燃料电池堆的立体图；
[0022]图2为按图1所示切割线A-A’切割的剖面图；
[0023]图3为图2所示单电池的分解立体图；
[0024]图4为说明图2所示电池框架的平面图；
[0025]图5为说明衬垫构件的一个实施例的部分平面图；
[0026]图6a为说明衬垫构件的另一实施例的部分平面图；
[0027]图6b为按图6a所不切割线B_B’切割的部分剖面图；
[0028]图7a为说明结合构件的一个实施例的立体图；
[0029]图7b为说明结合构件的另一实施例的立体图。
【具体实施方式】
[0030]以下参照附图详细说明根据本发明的实施例。本发明可做多种变更，可具有多种形态，以下在附图中显示特定实施例并在说明书中进行详细说明。但是，这并非将本发明限定于特定的公开形态，本领域的普通技术人员应当理解还可以包括不脱离本发明技术主题及技术方案范围的所有变更、等同物及替代物。另外，在说明附图时对类似的构成要素采用了类似的附图标记。为了本发明的明确性，比实际放大或缩小显示附图中构成要素的尺寸。
[0031]本申请中所使用的用语只是为了说明特定的实施例，而并非限定本发明。若无另行定义，则单数的表现形式应理解为还包括复数的表现形式。本申请中“包括”或“具有”等用语用于说明存在所记载的特征、数、步骤、工作、构成要素、构件或其组合，而并非预先排除一个或一个以上的其他特征、数、步骤、工作、构成要素、构件或其组合的存在或附加可能性。
[0032]另外，除非另有定义，包括技术用语或科学用语在内的所有用语均表示与本领域普通技术人员的通常理解相同的意思。通常使用的事先定义过的用语，应解释为与相关技术的文章脉络相一致的意思，除非本申请中明确定义，不得解释为怪异或过于形式性的意思。
[0033]图1为说明根据本发明实施例的固体氧化物燃料电池堆的立体图，图2为按图1所示切割线A-A’切割的剖面图，图3为图2所示单电池的分解立体图，图4为说明图2所示电池框架的平面图。
[0034]参照图1至图4，根据本发明实施例的固体氧化物燃料电池堆1000包括单电池叠层结构体1100、上部板1200、下部板1300及结合构件1400。
[0035]单电池叠层结构体1100可包括多个单电池1110、支撑单电池1110的边缘的多个电池框架1120、电连接单电池1110的多个连接构件1130、防止供应给单电池1110的燃料与空气混合或漏到外部的密封构件1140及用于提高电池框架1120与连接构件1130之间的间隔均匀性的衬垫构件1150。上述单电池叠层结构体1100可以是支撑多个单电池1110的电池框架1120与连接构件1130交替层叠，密封构件1140及衬垫构件1150配置在电池框架1120与连接构件1130之间的结构。
[0036]各单电池1110可以是图3所示的