本發(fā)明涉及能源生產技術領域，特別涉及一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構。

背景技術：

燃料電池是把反應物的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，由陽極、電解質和陰極組成。其可以分為五類：堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池。作為新一代燃料電池的固體氧化物燃料電池，被認為是一種很有應用前景的能量轉化設備。固體氧化物燃料電池具有以下優(yōu)勢：單位體積能效和單位體積能量密度都比較高，可以實現大功率高效發(fā)電，若熱電聯供，其能量轉化效率可達80％以上；氣體污染物排放量幾乎為零，發(fā)電噪音低，對環(huán)境有利；也可直接使用天然氣、石油液化氣、煤氣等碳氫化合物燃料氣，能源適應性好；其所有組件全為固態(tài)，結構簡單、安全可靠性高。

目前，固體氧化物燃料電池主要有管式和平板式兩種結構。對于平板式固體氧化物燃料電池，在投入商業(yè)運行前，解決其電池堆的排列是一個關鍵問題。

傳統的平板式固體氧化物燃料電池堆如圖1所示，包括多組固體氧化物燃料單電池02和放置于相鄰兩個固體氧化物燃料單電池02之間的電池連接極01固體氧化物燃料單電池02包括陰極層021、電解質層022和陽極層023。固體氧化物燃料電池堆一般按照這種方式堆疊到一定層數，最終將這些堆起來的電池進行串并聯組合。由于各個固體氧化物燃料單電池都需要密封處理，故常采用單電池水平放置，然后逐層疊加的方式。使用類似的方法進行電池堆的排列會帶來，如：電池受壓不均、電池約束應力較大、電池堆維修困難等等一系列問題。

因此，如何設計新的平板式固體氧化物燃料電池堆的結構是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，以更好地實現平板式固體氧化物燃料堆的布置。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，包括保溫保壓外殼、單電池集成單元、燃料氣體分配單元、氧化氣體分配單元、導電單元和電池緊固裝置；單電池集成單元由至少兩個單電池和金屬網過緊固單元串聯集成；單電池依次疊加放置，彼此之間僅通過金屬網進行物理接觸；單電池集成單元設置于保溫保壓外殼內；單電池集成單元的正負極通過導電單元引出保溫保壓外殼；燃料氣體分配單元和氧化氣體分配單元用于向單電池集成單元提供燃料氣體和氧化氣體。

進一步的，單電池包括連接極、多孔金屬支撐層、陽極、電解質層和陰極；連接極上開有氣體通路；連接極一側上開有凹槽，多孔金屬支撐層安裝于凹槽中，多孔金屬支撐層與連接極接觸的邊緣和支撐面之間通過焊接或者粘結密封固定。

進一步的，多孔金屬支撐層與連接極的上表面修整出一個供噴涂的表面；陽極、電解質層和陰極依次設置于該表面上。

進一步的，陽極覆蓋多孔金屬支撐層且陽極的面積大于多孔金屬支撐層的面積；電解質層覆蓋陽極且電解質層的面積不小于陽極面積；陽極位于多孔金屬支撐層與連接極成的整體與電解質層之間。

進一步的，保溫保壓外殼中設有托架，單電池通過通氣管道或小凸臺固定于托架上。

進一步的，導電單元包括單電池之間的金屬網和導電漿料以及單電池集成單元兩端的導線，單電池之間的金屬網為銀網或者鎳網，接觸漿料為銀漿的，導線為銀線。

本發(fā)明提供了一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，所述的電池堆結構是以具有自密封功能單電池為基礎的。

進一步的，該單電池的連接極、陽極、電解質和陰極設計為一個無需外在密封的整體結構。

進一步的，保溫保壓外殼不僅提供保溫作用，同時也可以在不大于5Mpa下提供保壓的作用。

進一步的，燃料氣體分配單元為每個單電池提供燃料氣體。

進一步的，燃料氣體分配單元與每個單電池管道末端采用柔性連接過渡。

進一步的，電池緊固裝置采用螺栓、彈簧或者氣壓的方式予以施壓，保證單電池直接良好的接觸。

進一步的，單電池通過通氣管道或小凸臺固定于所述托架上。

在上述技術方案中，本發(fā)明提供的固體氧化物燃料電池的制造方法，在電池制備完成后可以實現自密封的功能。

相對于現有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，有效地解決了單電池受壓不均、電池約束應力較大、電池堆維修困難等問題；電池在電池堆內部為獨立體，單電池的數量可以自由增加或者減少；電池運行過程中如果某個單電池發(fā)生損壞，也以通過檢修時將該電池予以更換或者移除，而不影響電池堆的性能；單電池集成單元在保溫保壓外殼中直接處于一定壓力的氧化性氣體氛圍中；本發(fā)明兼顧了單電池的可拆卸性能和密封性能。

附圖說明

圖1為傳統固體氧化物燃料電池堆的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的電池堆結構示意圖；

圖3為單電池結構示意圖；

其中：01-電池連接極、02-固體氧化物燃料單電池、021-陰極層、022-電解質層、023-陽極層；1-1保溫保壓外殼、1-2單電池集成單元、1-3燃料氣體分配單元、1-4氧化氣體分配單元、1-5導電單元、1-6電池緊固裝置、1-7托架；1-2-1單電池、1-2-2金屬網；1-2-1-1連接極、1-2-1-2多孔金屬支撐層、1-2-1-3陽極、1-2-1-4電解質層、1-2-1-5陰極。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，使得電池堆的排列結構得到優(yōu)化。為了使本領域的技術人員更好的理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參閱圖2所示，本發(fā)明一種可拆換式板狀電池串聯電池堆結構，包括保溫保壓外殼1-1、單電池集成單元1-2、燃料氣體分配單元1-3、氧化氣體分配單元1-4、導電單元1-5和電池緊固裝置1-6。

單電池集成單元1-2由至少兩個單電池1-2-1和金屬網1-2-2過緊固單元1-6串聯集成；單電池1-2-1依次疊加放置，彼此之間僅通過金屬網1-2-2進行物理接觸。單電池集成單元1-2設置于保溫保壓外殼1-1內；單電池集成單元1-2的正負極通過導電單元1-5引出。

單電池1-2-1包括連接極1-2-1-1、多孔金屬支撐層1-2-1-2、陽極1-2-1-3、電解質層1-2-1-4和陰極1-2-1-5。連接極兩側開有氣體通路；連接極一側上開有凹槽，多孔金屬支撐層1-2-1-2安裝于凹槽中，多孔金屬支撐層1-2-1-2與連接極接觸的邊緣和支撐面之間通過焊接或者粘結密封固定。多孔金屬支撐層1-2-1-2與連接極的上表面修整出一個可供噴涂的表面；陽極1-2-1-3、電解質層1-2-1-4和陰極1-2-1-5依次設置于該表面上。陰極1-2-1-5上設有一層金屬網1-2-2。

請參閱圖3所述，陽極覆蓋多孔金屬支撐層；電解質層覆蓋陽極且電解質層的面積大于陽極面積；電解質層的邊緣和陽極的邊緣均接觸連接極；陽極位于多孔金屬支撐層與連接極1-1成的整體與電解質層之間。致密電解質層與連接極的邊緣接觸，保障連接極與多孔金屬內部的氣體不沿著連接極四周的界面發(fā)生泄漏。

保溫保壓外殼1-1中設有托架，燃料氣體分配單元1-3與每個單電池陽極一側氣體通路采用柔性連接過渡；單電池通過通氣管道或小凸臺固定于托架1-7上。電池緊固裝置1-6包括電池堆支架和緊固裝置，緊固裝置可以采用螺栓、彈簧或者氣壓的方式予以施壓，保證單電池之間良好的接觸。

氧化氣體分配單元1-4直接將氧化氣體通入保溫保壓外殼1-1。

實施例1：

將單電池片豎直依次放置在箱體內，而后通過緊固件或者氣壓裝置進行固定，使得單電池之間能夠有效地接觸。測試電池堆表現出良好的電壓和功率輸出性能。

實施例2：

將單電池片水平依次疊加放置在箱體內，而后通過緊固件或者氣壓裝置進行固定，使得單電池之間能夠有效地接觸。測試電池堆表現出良好的電壓和功率輸出性能。

本說明書中的各個實施例具有相互關聯性，為遞進說，但每個實施例中又有所不同側重，各個實施例之間相似的部分可相互參考。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。本發(fā)明所述的基本原理可以在稍作修改后在其他實施例中實現，因此，本發(fā)明將不被限制于本文中所示的實施例中，而是要在符合本文公開的原理和新穎特點的最寬的范圍內。