專利名稱：用于進(jìn)行便攜式功率發(fā)生的固體氧化物燃料電池堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種固體氧化物燃料電池堆，且更特別地，本發(fā)明 涉及一種包括表面安裝式中等溫度的固體氧化物燃料電池的固體氧化 物燃料電池堆構(gòu)造。發(fā)明內(nèi)容一種用于便攜式功率供應(yīng)系統(tǒng)中的固體氧化物燃料電池模塊。所述 固體氧化物燃料電池模塊包括殼體，所述殼體具有帶壁部的結(jié)構(gòu)，所迷 帶壁部的結(jié)構(gòu)限定出大體上封閉的內(nèi)部腔體，其中所述殼體包括外壁表 面和內(nèi)壁表面。所迷固體氧化物燃料電池模塊還包括從所述外壁表面延 伸通過(guò)所述帶壁部的結(jié)構(gòu)到達(dá)所述殼體的所述內(nèi)壁表面的孔，所述孔與 所述內(nèi)部腔體流體連通。三層固體氧化物燃料電池可被安裝到所述殼體 上且被對(duì)齊以便大體上覆蓋所述孔.背景技術(shù)固體氧化物燃料電池(S0FCs)并未作為針對(duì)提供lkw以下功率范 圍的便攜式功率供應(yīng)裝置的可行性解決方案來(lái)被追求.固體氧化物燃料 電池在高溫下運(yùn)行且通常被i^為適合于固定式的功率發(fā)生應(yīng)用，固體氧化物燃料電池并未被用于便攜式功率供應(yīng)應(yīng)用中的一個(gè)原因在于使固 體氧化物燃料電池系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行溫度通常要花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)度，所述運(yùn)行 溫度可在650。C-900。C的范圍內(nèi)，測(cè)出的該時(shí)間長(zhǎng)度可達(dá)幾十分鐘。這 種較長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間與由于重復(fù)的熱循環(huán)導(dǎo)致在固體氧化物燃料電池中 可能出現(xiàn)的劣化相結(jié)合使得固體氧化物燃料電池更適用于可以接受緩 慢加熱至穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的那些應(yīng)用，例如固定式功率發(fā)生應(yīng)用.為了將固體氧化物燃料電池用于便攜式應(yīng)用中，需要開發(fā)出一種對(duì) 熱循環(huán)劣化具有高耐受性的緊湊的燃料電池堆構(gòu)造.基于由陶瓷電極支 承的設(shè)計(jì)的典型的固體氧化物燃料電池可能需要并不適于緊湊的燃料 電池堆構(gòu)造的幾何形狀，以便獲得所需的熱循環(huán)持久性。由金屬支承的中等溫度的固體氧化物燃料電池的出現(xiàn)(N. Brandon等,"Development of metal supported solid oxide fuel cells for operation at 500-600。C"， ^W)l/"er/a/y iSWw〃oi7 C0/2/ere/7ce， Oct 13-15 (2003)， Pittsburgh, PA)使得能夠獲得既緊湊且對(duì)于熱循環(huán)劣 化又有耐受性的燃料電池堆構(gòu)造，適用于lkw以下的應(yīng)用的燃料電池堆 構(gòu)造將在本文中進(jìn)行描述.


結(jié)合附圖可易于理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的固體氧化物燃料電池堆內(nèi)的重 復(fù)單元的平面圖1A是沿圖1的線A-A截取的部分剖視圖，圖中示出了圖l的重
復(fù)單元；
圖1B是沿圖1的線B-B截取的剖視圖，圖中示出了圖l的重復(fù)單
元；
圖IC是沿本發(fā)明的另一實(shí)施例的線B-B截取的剖視圖1D是沿圖1的線A-A截取的剖視圖，圖中示出了圖l的重復(fù)單
元；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的沉積在金屬基板上的固體氧化 物燃料電池的自頂向下的平面圖3是被構(gòu)造成支承根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的固體氧化物燃料 電池的金屬基板的自底向上的平面圖4是被構(gòu)造成支承根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的表面安裝式固體 氧化物燃料電池的殼體的平面圖4A是沿線A-A的圖4所示殼體的剖切正視圖4B是圖4A所示殼體的部分B的放大剖視圖5是根據(jù)本發(fā)明的燃料電池堆的重復(fù)單元的一個(gè)實(shí)施例的平面
圖5A是沿圖5的線A-A的剖視圖6是包括如圖5所示的重復(fù)單元的被懸掛的燃料電池堆的透視 圖；和
圖7是利用了與圖6所示構(gòu)型相似的被懸掛的固體氧化物燃料電池 堆構(gòu)型的便攜式功率發(fā)生系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖l，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池堆重復(fù)
單元IO.燃料電池堆重復(fù)單元10構(gòu)成了正如本文中將要描述的被構(gòu)造
成產(chǎn)生高比功率并承受迅速的熱循環(huán)的表面安裝式中等溫度的固體氧
化物燃料電池堆構(gòu)造的基礎(chǔ)。燃料電池堆重復(fù)單元10還可被稱作固體
氧化物燃料電池模塊。
燃料電池堆重復(fù)單元10可包括被構(gòu)造成支承多個(gè)固體氧化物燃料 電池(SOFC)組件14的殼體12,和電互連裝置16，所述電互連裝置與 相鄰的固體氧化物燃料電池組件14聯(lián)結(jié)且使所述相鄰的固體氧化物燃 料電池組件電連接.每個(gè)固體氧化物燃料電池組件14包括集電器18， 所述集電器被附接至該固體氧化物燃料電池組件且被聯(lián)結(jié)以便與電互 連裝置16進(jìn)行電連接，如圖1和1A所示.每個(gè)固體氧化物燃料電池組 件14包括集電器22,所述集電器還可以是用于固體氧化物燃料電池的 金屬支承體，
殼體12可包括帶壁部的結(jié)構(gòu).殼體12的帶壁部的結(jié)構(gòu)可限定出內(nèi) 部腔體26。殼體12的帶壁部的結(jié)構(gòu)可包括內(nèi)表面13和外表面15.
在圖1中，殼體12可被構(gòu)造成通過(guò)燃料入口 20將反應(yīng)劑氣體引至 殼體12的內(nèi)部且通過(guò)排出出口 22排出廢棄的反應(yīng)劑氣體.如圖1A所 示，殼體12可包括多個(gè)孔24和至少一個(gè)內(nèi)部腔體26.固體氧化物燃料 電池組件14被制成一定尺寸以便覆蓋孔24且與殼體12的外表面的一 部分交疊.這種交疊可適用于將固體氧化物燃料電池組件14連結(jié)至殼 體12,正如本文中下面將要描述地那樣.如圖1B所示，殼體12可包括 位于其相對(duì)側(cè)上的孔24.固體氧化物燃料電池組件14可被放置成大體 上覆蓋每個(gè)孔24.
殼體12可由金屬合金制成，該金屬合金在受到了本領(lǐng)域中眾所周 知的在升高的溫度下進(jìn)行的氧化處理之后會(huì)形成介電性氧化皮或者具 有在其上沉積的介電性氧化皮.例如，F(xiàn)e-Cr-Al,或者在商業(yè)上可獲得 的例如商標(biāo)為Aluchrom Y、 AluchromYHf、 Kanthal合金、18SR不銹鋼 的Fe-Cr合金，以及可通過(guò)氧化來(lái)形成氧化鋁氧化皮的其它含鋁合金可 用于殼體12,相似地，可形成氧化鋁或其它一些介電性材料或者涂覆有 氧化鋁或其它一些介電性材料的金屬合金，如鐵素體不銹鋼和具有適當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)的鎳基合金可用來(lái)形成殼體12.當(dāng)殼體由金屬合金制成 時(shí)，殼體12可由薄板或箔片形成。殼體12的介電性氧化皮可防止在固 體氧化物燃料電池組件14之間產(chǎn)生短路.本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解 殼體12可由任何數(shù)量的適當(dāng)材料制成，殼體12可由陶瓷材料制成。例如，氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯材料可用 來(lái)形成殼體12.摻雜了鍶的鈦酸鋇陶瓷也可用來(lái)形成殼體12.可利用料電池組件14的熱膨脹系數(shù)相匹配:殼體12還可由玻^陶瓷、具有^ 不具有介電性屏障或氧化皮的金屬陶瓷復(fù)合材料制成，在殼體12的陶 瓷材料實(shí)施例中，可利用至少一個(gè)內(nèi)部腔體26或者通過(guò)反應(yīng)劑氣體通 路(未示出)相連的多個(gè)內(nèi)部腔體以便借助于與孔24連通來(lái)將反應(yīng)劑 氣體供應(yīng)至固體氧化物燃料電池組件14.殼體12的陶乾實(shí)施例可提供 電絕緣從而從本質(zhì)上防止了在相鄰的固體氧化物燃料電池組件14之間 產(chǎn)生短接。固體氧化物燃料電池組件14可被連結(jié)至殼體12以形成如圖1A和 圖1B所示的密封件28。殼體12與固體氧化物燃料電池組件14之間的的交疊處.密封件28防止了腔體26內(nèi)部的反應(yīng)劑氣體與殼體12外部 的反應(yīng)劑氣體進(jìn)行反應(yīng)。通常情況下，在運(yùn)行過(guò)程中，舍氫的燃料氣體 流動(dòng)通過(guò)燃料入口 20進(jìn)入腔體26內(nèi)。氧化氣體如空氣圍繞殼體12的 外表面進(jìn)行流動(dòng)，固體氧化物燃料電池組件14由于其具有的離子傳導(dǎo) 性和電子傳導(dǎo)性而使得能夠發(fā)生受控的電化學(xué)反應(yīng)且由該受控反應(yīng)產(chǎn) 生電功率。反應(yīng)劑氣體的直接混合可能導(dǎo)致產(chǎn)生燃燒反應(yīng)，該燃燒反應(yīng) 會(huì)使系統(tǒng)受損。圖1A示出了燃料電池堆重復(fù)單元10的剖視圖'結(jié)合圖1A，應(yīng)該 理解固體氧化物燃料電池組件14可包括金屬支承體30，所述金屬支 承體具有無(wú)孔區(qū)域32和多孔區(qū)域34。固體氧化物燃料電池組件14進(jìn)一 步可包括電極層36、電解質(zhì)層38和電極層40。固體氧化物燃料電池組 件14屬于文獻(xiàn)中已公知地被稱作中等溫度的固體氧化物燃料電池的一 類固體氧化物燃料電池系統(tǒng).中等溫度的固體氧化物燃料電池通常在低 于700。C的溫度下運(yùn)行(N. Brandon等，"Development of metal supported solid oxide fuel cells for operation at 500-600oC"， ^fi^"#"er/""o/tf〃o"o/7,ere"ce， Oct 13-15 (2003)， Pittsburgh, PA; A, Weber等，J.Power Sources, vol. 127， 273(2004)),
金屬支承體30可以是被構(gòu)造成使得無(wú)孔區(qū)域32圍繞多孔區(qū)域34 的任何適當(dāng)?shù)暮辖?無(wú)孔區(qū)域32可適于利用密封材料將固體氧化物燃 料電池組件14連結(jié)且密封到殼體12上。密封材料的實(shí)例包括活性金屬 釬焊材料、具有反應(yīng)性氧化物組分的金屬合金、玻璃、玻璃陶瓷、或本 領(lǐng)域中已公知的其它材料?？赏ㄟ^(guò)多種方式制造多孔區(qū)域34，所述多種 方式包括化學(xué)蝕刻、激光鉆孔、電子束鉆孔、金屬絲放電加工(EDM)、 以及本領(lǐng)域中已公知的其它方法，多孔區(qū)域34可允許內(nèi)部腔體26內(nèi)的 反應(yīng)劑氣體與電極層36接觸且可進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng).適當(dāng)?shù)暮辖鸢ǎ?但不應(yīng)限于，鐵素體不銹鋼、400系的不銹鋼、鎳基超合金、奧氏體鋼、 以及形成了傳導(dǎo)電子的保護(hù)性氧化皮如氧化鉻(chromia )的其它合金。 適當(dāng)?shù)碾p金屬材料也可用作金屬支承體30。包括由無(wú)孔區(qū)域32圍繞的 多孔區(qū)域34的金屬支承體30的結(jié)構(gòu)使得允許將固體氧化物燃料電池組 件14表面安裝到殼體12的外表面上，
電極層36可被沉積在金屬支承體30的多孔區(qū)域34上，通常情況 下，電極層36可以是由多孔金屬陶瓷材料制成的陽(yáng)極電解質(zhì).例如， 鎳、銅、釕或其它金屬和電解質(zhì)材料可以是任何的中等溫度的固體氧化 物電解質(zhì)系統(tǒng)，此外，陽(yáng)極系統(tǒng)可由混合的電子/離子傳導(dǎo)材料制成。 例如，可使用摻雜有較少金屬組分的鈦酸鹽.本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理 解電極層36可以是陰極層且腔體26內(nèi)的反應(yīng)劑氣體可以是氧化反應(yīng) 劑.
致密的電解質(zhì)層38可被沉積在電極層36上，從而使得電解質(zhì)大體 上覆蓋電極層36。致密的電解質(zhì)層38可與無(wú)孔區(qū)域32產(chǎn)生一定程度的 交疊以便用來(lái)使封閉反應(yīng)劑氣體擴(kuò)散和泄露至殼體12的外部的任何潛 在路徑?？衫萌魏芜m當(dāng)?shù)奶沾沙练e技術(shù)來(lái)沉積電解質(zhì)層38.通常情況 下，可利用電泳沉積且隨后進(jìn)行固結(jié)和燒結(jié)的方式來(lái)沉積電解質(zhì)層38， 電解質(zhì)層38可以是摻雜了稀土的二氧化鈰，優(yōu)選是摻雜了氧化釓的二 氧化鈰材料.其它電解質(zhì)材料包括，但不應(yīng)限于，摻雜的鎵酸鑭材料族 系，例如摻雜了鎂和鍶的鎵酸鑭，此外，薄膜鈧穩(wěn)定的氧化鋯可被用作 電解質(zhì)層38.通常情況下，中等溫度的固體氧化物電解質(zhì)系統(tǒng)能夠在約 500°C至700°C范圍內(nèi)的溫度下獲得所希望的氧離子傳導(dǎo)率。電極層40可被沉積在電解質(zhì)層38上.通常情況下，在電解質(zhì)層 38和電極層36已被沉積、燒制或燒結(jié)之后來(lái)沉積電極層40.電極層40 可以是多孔陰極電極.可利用多種適當(dāng)?shù)年帢O系統(tǒng)。陰極系統(tǒng)可以是具 有離子傳導(dǎo)相和電子傳導(dǎo)相的復(fù)合陶瓷，且所述離子傳導(dǎo)相和電子傳導(dǎo) 相具有允許離子和電子都進(jìn)行三維濾透的微觀結(jié)構(gòu).例如，陰極電極層 40可具有摻雜了氧化釓的二氧化鈰作為離子傳導(dǎo)相且具有摻雜的鐵酸 鑭作為電子傳導(dǎo)相.通常情況下，可從電解質(zhì)系統(tǒng)中獲得離子傳導(dǎo)相， 且電子傳導(dǎo)相可以是具有良好的電子傳導(dǎo)性和良好的活性以便進(jìn)行氧 還原的任何適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)氧化物。處在固體氧化物燃料電池的運(yùn)行溫度范 圍內(nèi)的良好混合的離子電子傳導(dǎo)體材料可被單獨(dú)地用作電極，因此使得 不需要在該層中利用離子傳導(dǎo)材料.本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解電極 層40可以是陽(yáng)極電極且被供應(yīng)至陽(yáng)極的反應(yīng)劑材料可以是含氫燃料.
集電器18可被附接至電極層40以便提供在固體氧化物燃料電池組 件14在存在反應(yīng)劑燃料且在所需活化溫度下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中 使得電子流至電極層40或從所述電極層流出的低阻路徑，電互連裝置 16可在被安裝到殼體12的外表面上的相鄰的固體氧化物燃料電池組件 14的陽(yáng)極與陰極之間形成電聯(lián)接.由于固體氧化物燃料電池組件14具 有表面安裝構(gòu)型，因此電互連裝置16不必穿過(guò)包含反應(yīng)劑的屏障或殼 體壁來(lái)與一個(gè)或多個(gè)固體氧化物燃料電池組件l4進(jìn)行電連接.
根據(jù)圖1A所示的實(shí)施例，固體氧化物燃料電池組件14被安裝到殼 體12的外表面上。如上所迷，殼體12應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)慕殡娧趸? 以便為每個(gè)固體氧化物燃料電池組件14提供電絕緣。介電氧化皮42使 得固體氧化物燃料電池組件14被絕緣，從而確保了僅有相鄰的固體氧 化物燃料電池組件之間的電流路徑是電互連裝置16。在本發(fā)明的實(shí)施例 中，利用了不導(dǎo)電的殼體，例如陶瓷殼體，使得可省略介電氧化皮42,
在運(yùn)行過(guò)程中，正如結(jié)合圖l和圖1A可以理解地，反應(yīng)劑氣體或 含氫燃料可通過(guò)燃料入口 20進(jìn)入殼體12且可流動(dòng)通過(guò)內(nèi)部腔體26、孔 24和多孔區(qū)域34，以使得氫可在三相點(diǎn)邊界(TPB)區(qū)域處與氧離子進(jìn) 行反應(yīng)，正如本領(lǐng)域中眾所周知地那樣.該三相點(diǎn)邊界區(qū)域位于電極層 36和電極層38的界面附近.通常情況下，含氫氣體是包含氫和一氧化 碳的重整物，氧化劑或空氣氣體中的氧可在獲得了由集電器18傳輸?shù)?電子的情況下在電極層40處被還原成氧離子.氧離子可借助于離子傳導(dǎo)過(guò)程而被輸運(yùn)通過(guò)電極層40和電極層38從而在三相點(diǎn)邊界處與釋放 電子的氫進(jìn)行反應(yīng).被釋放的電子行進(jìn)通過(guò)電極層36到達(dá)金屬支承體 30且隨后通過(guò)電互連裝置16到達(dá)下一固體氧化物燃料電池組件14的集 電器18且繼續(xù)下去以便使與外部負(fù)載的電路閉合，應(yīng)該理解設(shè)置反 向的陽(yáng)極層36和陰極層40可能是所希望的，在所述情況下，存在于殼 體12內(nèi)和存在于所迷殼體外部的反應(yīng)劑氣體需要是反向的，正如本領(lǐng) 域中眾所周知地那樣.
圖1B示出了殼體12的對(duì)稱設(shè)計(jì)，所述對(duì)稱設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致降低制造 成本。然而，其它非對(duì)稱設(shè)計(jì)也處于本發(fā)明的范圍內(nèi).集電器18和回 體氧化物燃料電池14的詳細(xì)的層已被省略以便筒化圖1B的示圖，內(nèi)部
氧化物燃料電池組件14 i體連通:每個(gè)固體氧化物燃料電池組件14可 被連結(jié)至殼體12以便形成密封件28，所述密封件防止了反應(yīng)劑氣體進(jìn) 行混合和反應(yīng)從而可能損傷固體氧化物燃料電池組件14的情況的出現(xiàn). 殼體12所具有的平的細(xì)長(zhǎng)的箱狀構(gòu)型使得一系列回體氧化物燃料電池 組件14能夠被安裝在殼體12的相對(duì)表面上。這使得能夠獲得這樣的燃 料電池堆重復(fù)單元10的構(gòu)造，所述燃料電池堆具有緊湊尺寸且能夠與 其它重復(fù)單元一起被懸掛起來(lái)從而形成成為便攜式功率發(fā)生系統(tǒng)的電 功率發(fā)生部件的堅(jiān)固且輕質(zhì)的燃料電池堆。內(nèi)部腔體26可以是完全空 無(wú)所有的或者其可包括輕質(zhì)結(jié)構(gòu)以便促進(jìn)氣體再分布、更均勻的速度場(chǎng) 并消除氣體停滯區(qū)域。
圖1D示出了沿圖1的線A-A的剖視圖且證實(shí)了重復(fù)單元10的閉合
電路是如何被構(gòu)造出來(lái)的。在該實(shí)施例中，燃料反應(yīng)劑流動(dòng)通過(guò)重復(fù)單 元的內(nèi)部腔體26，而空氣或氧化劑氣體在外部流至重復(fù)單元.固體氧化 物燃料電池組件14中電極的反向安裝將需要?dú)怏w流物質(zhì)流是反向的， 正如本領(lǐng)域中眾所周知地那樣.
圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明的重復(fù)單元110的另一實(shí)施例.重復(fù)單無(wú) 110包括殼體112、固體氧化物燃料電池組件ll4、電互連裝置116、集 電器118、燃料入口 120、排出出口 122、孔124、內(nèi)部腔體126、密封 件128、金屬支承體130、無(wú)孔區(qū)域132和多孔區(qū)域134,應(yīng)該理解多 個(gè)固體氧化物燃料電池組件114、多個(gè)燃料入口 UO和多個(gè)排出出口 I" 位于本發(fā)明的范閨內(nèi)。重復(fù)單元110包括安裝到殼體112的內(nèi)表面上的固體氧化物燃料電 池組件114.密封材料在金屬支承體130的無(wú)孔區(qū)域132與殼體112的 內(nèi)壁115之間形成了氣密密封件128.如上所述，殼體112可包括介電 氧化皮或涂層142以便使固體氧化物燃料電池組件114被電隔離。殼體 112可由電絕緣材料制成，這使得不需要介電氧化皮或涂層，圖2示出了三層中等溫度的回體氧化物燃料電池的頂視圖，所述固 體氧化物燃料電池由金屬支承體30支承且具有可作為三層電池的頂層 被看到的電極40。在圖2中，可清楚地看到陰極電極層40.圖3示出 了圖2所示的三層中等溫度的固體氧化物燃料電池的金屬支承體的底視 圖.如圖3所示，金屬支承體30包括由無(wú)孔區(qū)域32圍繞的多孔區(qū)域34. 三層中等溫度的固體氧化物燃料電池的三個(gè)層是陰極電極層40，如圖 2所示；電解質(zhì)層，未示出；和陽(yáng)極電極層，未示出。三層電池的所有 三個(gè)層都由金屬支承體30支承.三層結(jié)構(gòu)大體上覆蓋了金屬支承體30 的多孔區(qū)域34，由此防止了反應(yīng)劑氣體產(chǎn)生混合.圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的固體氧化物燃料電池堆的另一實(shí)施例的 殼體212.殼體212可由兩塊金屬合金的薄板形成，所述薄板被沖壓成 對(duì)稱的半殼件.對(duì)稱的半殼件可被聯(lián)接在一起以便形成殼體212.殼體 212可包括一定的長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度的尺寸被制成用來(lái)容納至少一個(gè)固體 氧化物燃料電池組.殼體212的長(zhǎng)度的尺寸優(yōu)選被制成用來(lái)容納沿該長(zhǎng) 度被放置成彼此相鄰的多個(gè)固體氧化物燃料電池組件，如圖l和圖5所 示.殼體212可包括一定的寬度，所述寬度的尺寸被制成用來(lái)在該寬度 內(nèi)容納至少一個(gè)固體氧化物燃料電池組件。應(yīng)該理解殼體212可包括 一定的寬度，所述寬度的尺寸被制成用來(lái)容納沿該寬度被并列放置的多 個(gè)固體氧化物燃料電池組件。殼體212可包括一定的厚度，所述厚度與長(zhǎng)度和寬度相比時(shí)相對(duì)較小，由此使得形成了平的箱狀結(jié)構(gòu).殼體212 可具有一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)劑氣體入口 (未示出)、 一個(gè)或多個(gè)排出出口 (未 示出)以便滿足氣體流動(dòng)和分布需求.殼體212可包括被置于其相對(duì)側(cè)上的多個(gè)孔224.殼體212可被構(gòu) 造成具有成對(duì)對(duì)齊的孔224，該成對(duì)孔的笫一孔位于所述殼體的前側(cè)上 且該成對(duì)孔的笫二孔位于所述殼體的相對(duì)的后側(cè)上。該成對(duì)構(gòu)型允許獲 得緊湊的重復(fù)單元，所述緊湊的重復(fù)單元具有由固體氧化物燃料電池組 件覆蓋的相對(duì)較大的表面積。殼體212使得能夠獲得表面安裝式燃料電池堆構(gòu)造，所述構(gòu)造對(duì)于熱循環(huán)而言可以是堅(jiān)固的且可為多種便攜式功 率發(fā)生系統(tǒng)應(yīng)用提供足夠的功率密度。
殼體212包括位于其角部處的支承體250.支承體250包括被構(gòu)造 成將殼體附接到框體上的安裝孔252或一些相似的安裝結(jié)構(gòu)，支承體 250和安裝孔252可被用來(lái)將殼體212附接到框體上，正如下面結(jié)合圖 6所討論地那樣。應(yīng)該理解可利用任何適當(dāng)?shù)陌惭b結(jié)構(gòu)，如夾持附接、 連結(jié)附接或緊固件附接來(lái)使殼體212與框體聯(lián)結(jié)。
如圖4所示，殼體212包括位于每側(cè)上的三個(gè)孔224，且總計(jì)有六 個(gè)孔224.孔的這種構(gòu)型使得能夠?qū)⒅貜?fù)單元高效地封裝在周體氧化物 燃料電池堆構(gòu)造中，正如下面將要結(jié)合圖6所說(shuō)明地那樣。應(yīng)該理解 可在每側(cè)上利用任何數(shù)量的孔，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范閨。
圖4A示出了沿圖4的線A-A截取的殼體212的剖視圖，圖4B示出 了圖4A所示剖視圖的一部分的放大視圖。圖4B示出了殼體212中的為 殼體212提供了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增強(qiáng)彎曲件或加強(qiáng)件213。其它加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可 被沖壓、壓印或附接到殼體212的平的表面上以便使結(jié)構(gòu)的變形或翹曲 最小化.常規(guī)的金屬工藝如焊接、擴(kuò)散結(jié)合、摩擦焊接、釬焊和本領(lǐng)域 已公知的其它方法可用來(lái)聯(lián)接殼體212的半件。圖4B進(jìn)一步示出了交 疊凸緣215，所述交疊凸緣可用來(lái)對(duì)殼體212進(jìn)行焊接、釬焊或以其它 方式密封。殼體212可由兩個(gè)沖壓殼件構(gòu)成。如圖所示，殼體212包括 內(nèi)部腔體226，所述內(nèi)部腔體使得被供應(yīng)至該內(nèi)部腔體的反應(yīng)劑氣體與 孔224流體連通，增強(qiáng)彎曲件或加強(qiáng)件213可被設(shè)計(jì)成在殼體212的內(nèi) 部腔體中提供氣體流的再分布，還可利用其它材料和設(shè)計(jì)來(lái)影響氣體流 分布以使得速度場(chǎng)在重復(fù)單元的寬度上是近似均勻的或大體上不存在 停滯區(qū)域。這種材料和設(shè)計(jì)包括，但不限于，具有極高孔隙率的陶瓷結(jié) 構(gòu)、具有氧化皮的介電涂層的波紋狀膨脹金屬、具有介電涂層或氧化皮 的金屬絲網(wǎng)或金屬絲布或金屬絲絨。
當(dāng)殼體212由形成氧化鋁的合金制成時(shí)，在將殼體的半件聯(lián)接在一 起之后，使殼體在適當(dāng)?shù)臏囟取夥蘸蜁r(shí)間下受到氧化以便形成內(nèi)在的 氧化鋁介電氧化皮，另一種可選方式是，該半件可首先受到氧化以便形 成固有的氧化鋁介電氧化皮且隨后利用被連結(jié)至氧化物表面的活性金 屬釬焊部或金屬釬焊部或者玻璃或玻璃陶瓷材料而通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B結(jié)工 藝被聯(lián)接在一起，當(dāng)殼體212由形成非氧化鋁的合金制成時(shí)，介電涂層可被施加到其外表面上，如圖5所示的結(jié)構(gòu)示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃 料電池堆重復(fù)單元210.圖5示出了殼體212的平面圖，正如結(jié)合圖4 所示出地那樣。固體氧化物燃料電池組件214可被連結(jié)至大體上覆蓋孔 224的殼體212.通過(guò)使固體氧化物燃料電池組件214在孔224中的每 個(gè)孔上被連結(jié)，殼體212可由此被密封從而防止了殼體212內(nèi)的反應(yīng)劑 氣體漏出殼體212.圖5A示出了沿圖5的線A-A的剖視圖，圖中結(jié)構(gòu)與上面結(jié)合圖1B 所示的結(jié)構(gòu)相似，殼體212可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)穆?lián)接工藝如焊接、釬焊、 擴(kuò)散結(jié)合等由兩個(gè)半件被聯(lián)接在一起。殼體212可受到氧化或以其它方 式受到處理以便在表面上形成或沉積介電氧化皮242.固體氧化物燃料 電池組件214可利用密封件228被密封到殼體212上，密封件228可以 是金屬釬焊部、活性金屬釬焊部、玻璃、玻璃陶瓷或本領(lǐng)域已公知的任 何其它密封材料.圖6示出了固體氧化物燃料電池堆270。燃料電池堆270包括被構(gòu) 造成支承多個(gè)燃料電池堆重復(fù)單元210的框體272.框體272可以是任 何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，框體272可以是不銹鋼或任何其它適當(dāng)?shù)慕饘俸?金.可能希望使框體272具有抗沖擊性且被構(gòu)造成防止燃料電池堆重復(fù) 單元210受到由于機(jī)械沖擊、搖動(dòng)或?qū)Ρ銛y式功率發(fā)生系統(tǒng)的其它沖擊 而帶來(lái)的損害。此外，可能希望使框體272是電絕緣的。如圖6所示， 框體272形成了大體上三維的矩形平行四邊形結(jié)構(gòu).多個(gè)重復(fù)單元210 可從框體272上懸掛下來(lái)，正如下面將要描述地那樣。隔板278可以是 金屬或陶瓷的墊國(guó)狀結(jié)構(gòu)，所述金屬或陶瓷的墊圏狀結(jié)構(gòu)被插置在鄰接 的重復(fù)單元210之間以便確保在重復(fù)單元之間存在大體上均勻的間隔 的，這進(jìn)一步提供了流過(guò)固體氧化物燃料電池組件214的大體上均勻的 反應(yīng)劑氣體分布，所述反應(yīng)劑氣體分布使得反應(yīng)劑氣體被供應(yīng)至固體氧 化物燃料電池組件214以便進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)和冷卻.如果有必要，則電 絕緣的高孔隙率材料可被置于相鄰的重復(fù)單元之間以便影響反應(yīng)劑氣 體流分布》框體272包括至少一個(gè)懸掛構(gòu)件274和至少一個(gè)聯(lián)結(jié)器構(gòu)件276。 懸桂構(gòu)件274可被構(gòu)造成將框體272和多個(gè)懸掛的重復(fù)單元210緊固在 便攜式功率發(fā)生系統(tǒng)的熱部段內(nèi).懸掛構(gòu)件274可延伸超出重復(fù)單元210的長(zhǎng)向尺度，由此提供了用于將固體氧化物燃料電池堆270懸掛在 便攜式功率發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)，正如下面結(jié)合圖7將要描述地那樣，如圖6所示，框體272包括四個(gè)懸掛構(gòu)件274。如上所迷，框體272 進(jìn)一步包括被構(gòu)造成將框體272附接到重復(fù)單元210的安裝孔252上的 聯(lián)結(jié)器構(gòu)件276。 一對(duì)聯(lián)結(jié)器構(gòu)件276可采取通過(guò)安裝孔272的桿狀環(huán) 圈結(jié)構(gòu)的形式，所述安裝孔可位于重復(fù)單元210的殼體212的每個(gè)角處， 在所述一對(duì)聯(lián)結(jié)器構(gòu)件中，在重復(fù)單元210的長(zhǎng)向尺度的每端處存在著 一個(gè)聯(lián)結(jié)器構(gòu)件。聯(lián)結(jié)器構(gòu)件276可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)倪B結(jié)或附接機(jī)構(gòu)被 附接到懸掛構(gòu)件272上.應(yīng)該理解聯(lián)結(jié)器構(gòu)件可被構(gòu)造成與殼體212 上相應(yīng)的結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，所述相應(yīng)的結(jié)構(gòu)包括多種緊固件和其它附接部 件，隔板2 7 8可被用在相鄰的重復(fù)單元210之間以便使重復(fù)單元彼此隔 開，從而允許反應(yīng)劑氣體以大體上均勻的方式流過(guò)殼體212.圖7示意性地示出了基于低熱質(zhì)量燃料電池堆構(gòu)造的便攜式功率 發(fā)生器系統(tǒng)300。功率發(fā)生器系統(tǒng)300可能夠迅速啟動(dòng)且可獲得對(duì)于多 種便攜式應(yīng)用而言的足夠的電壓和功率，該系統(tǒng)包括重整器302，所述 重整器可基于催化部分氧化(CPOX)工藝來(lái)將燃料如丁烷或其它烴燃料 轉(zhuǎn)換成重整物氣體流，所述重整物氣體流主要包括H2、 CO、 H20、 C02和 來(lái)自空氣流的氮.功率發(fā)生器系統(tǒng)300包括催化燃燒器304，所述催化功率發(fā)生器系統(tǒng)300包括高溫隔室306或熱隔室和環(huán)境溫度隔室 308.罩在高溫隔室306內(nèi)的是重整器302、固體氧化物燃料電池堆370、 催化燃燒器304和一個(gè)或多個(gè)同流換熱器310,可對(duì)高溫隔室306進(jìn)行 熱絕緣以便既防止從高溫隔室306產(chǎn)生熱損失又防止環(huán)境溫度隔室308 的過(guò)熱，并且使得可進(jìn)行容易和安全的操縱.可利用高效的同流換熱器310來(lái)實(shí)現(xiàn)熱管理以便進(jìn)行空氣預(yù)熱和 能量回收。此外，超低熱導(dǎo)絕緣體如氣凝膠可用來(lái)使高溫隔室306絕緣。 在運(yùn)行過(guò)程中，工藝氣體可在被排出功率發(fā)生器系統(tǒng)300之前被環(huán)境空 氣稀釋以便減輕熱特征(thermal signature)并改進(jìn)安全性，環(huán)境溫度隔室308包括空氣處理子系統(tǒng)314、燃料控制裝置316、 或可選的泵送子系統(tǒng)(未示出)、可再充電的蓄電池320、用于進(jìn)行電 控制和蓄電池充電的DC/DC轉(zhuǎn)換器322、工藝控制器324和功率調(diào)節(jié)子系統(tǒng)326,空氣處理子系統(tǒng)314可包括速度受控的鼓風(fēng)機(jī)328。鼓風(fēng)機(jī)328可 提供稀釋空氣供給物330、陰極空氣供給物332和重整器空氣供給物 334。稀釋空氣供給物330可減輕便攜式功率供應(yīng)系統(tǒng)的熱特征。陰極 空氣供給物332可將反應(yīng)劑空氣供應(yīng)至燃料電池堆370的陰極側(cè)。重整 器空氣供給物334將空氣供給至催化部分氧化重整器302,鼓風(fēng)機(jī)328可位于環(huán)境溫度室308內(nèi)。稀釋空氣供給物可源于環(huán)境 溫度室308且可與排出同流換熱器310的排出物進(jìn)行混合并對(duì)排出物進(jìn) 行稀釋和冷卻，相似地，陰極空氣供給物332可源于環(huán)境溫度室308且 可行進(jìn)通過(guò)同流換熱器310以便在將反應(yīng)劑空氣供應(yīng)至燃料電池堆370 的陰極側(cè)之前受到預(yù)熱。以相似的方式，重整器空氣供給物源于環(huán)境溫 度室308且對(duì)高溫室306中的重整器302進(jìn)行供應(yīng).丁烷燃料罐336可將反應(yīng)劑氣體供應(yīng)至燃料電池堆370的陽(yáng)極側(cè). 丁烷由于其具有的高蒸汽壓力而可能是自加壓的從而將反應(yīng)劑氣體流 供應(yīng)至燃料電池堆370.其它類型的燃料可能需要速度受控的泵(未示 出)以便將燃料供應(yīng)至重整器302.在運(yùn)行狀態(tài)下，被排出燃料電池堆370的任何殘余的燃燒氣體可在 催化燃燒器304中被燃燒，可通過(guò)燃料電池堆加熱速率來(lái)控制功率發(fā)生器系統(tǒng)300的啟動(dòng)時(shí) 間，所迷加熱速率可達(dá)到約100C/min?？赏ㄟ^(guò)催化部分氧化重整器302 或獨(dú)立的燃燒器(未示出)或電加熱器(未示出)來(lái)提供加熱.可利用 可再充電的蓄電池320來(lái)將功率提供給負(fù)載340并且為鼓風(fēng)機(jī)328和系 統(tǒng)控制器324提供初始功率.功率系統(tǒng)300可被設(shè)計(jì)成用于瞬時(shí)功率.在這種設(shè)計(jì)中，可再充電 的蓄電池320的級(jí)別可被制成將初始功率提供給使用者并且提供用于加 熱熱溫室306和驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)328、系統(tǒng)控制器324所需的功率.在啟動(dòng) 之后，由燃料電池堆370獲取的功率可對(duì)蓄電池320進(jìn)行再充電且為鼓 風(fēng)機(jī)328、系統(tǒng)控制器324且如果需要的話為系統(tǒng)300的其它部件來(lái)提 供功率。盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例和應(yīng)用對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施例 進(jìn)行了示出和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解可對(duì)在此所述的本 發(fā)明作出多種變化、變型或替代方式，而它們都不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或范圍。所有這種變化、變型和替代方式應(yīng)該因此被視為位于本發(fā)明的 范圍內(nèi)。
盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例和應(yīng)用來(lái)對(duì)本發(fā)明的前迷描述 做出了示出和說(shuō)明，但該前述描述被示出的目的在于進(jìn)行闡述和說(shuō)明且 不旨在具有窮舉性或者將本發(fā)明限于所披露的特定實(shí)施例和應(yīng)用。本領(lǐng)
域的技術(shù)人員應(yīng)該理解可對(duì)在此所述的本發(fā)明作出多種變化、變型或 替代方式，而它們都不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或范圍。選擇所述特定實(shí)施 例和應(yīng)用并對(duì)它們進(jìn)行描述的目的在于對(duì)本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用 進(jìn)行最好地闡述從而由此使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)⒈景l(fā)明用于各 種實(shí)施例且使各種變型適于預(yù)想的特定使用.所有這種變化、變型、改 型和替代方式應(yīng)該因此被視為位于本發(fā)明的范閨內(nèi)，本發(fā)明的范圍是由 當(dāng)根據(jù)以公平、合法且公正的方式賦予本發(fā)明的廣度對(duì)所附權(quán)利要求書 進(jìn)行解釋時(shí)的所附權(quán)利要求書來(lái)決定的.
權(quán)利要求
1、一種固體氧化物燃料電池模塊，所述固體氧化物燃料電池模塊包括殼體，所述殼體包括帶壁部的結(jié)構(gòu)，所述帶壁部的結(jié)構(gòu)限定出大體上封閉的內(nèi)部腔體，其中所述殼體包括外壁表面和內(nèi)壁表面；從所述外壁表面延伸通過(guò)所述帶壁部的結(jié)構(gòu)到達(dá)所述殼體的所述內(nèi)壁表面的孔，所述孔與所述內(nèi)部腔體流體連通；和被安裝到所述殼體上而與所述殼體形成了氣密密封件且被對(duì)齊以便大體上覆蓋所述孔的三層固體氧化物燃料電池。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述三 層固體氧化物燃料電池包括沉積在金屬支承體上的笫 一 電極層； 沉積在所述第一電極層的頂部上的電解質(zhì)層；和 沉積在所述電解質(zhì)層的頂部上的第二電極層.
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述第 一電極層是陽(yáng)極電極且所述笫二電極層是陰極電極，
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所迷的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述第 一電極層是陰極電極且所述第二電極層是陽(yáng)極.
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述金 屬支承體包括由無(wú)孔區(qū)域限界的多孔區(qū)域。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述第 一電極層、所述電解質(zhì)層和所述第二電極層的尺寸被制成大體上覆蓋所 述金屬支承體的所述多孔區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述三 層固體氧化物燃料電池被安裝到所述殼體的所迷外表面上而形成了氣 密密封件且被對(duì)齊以便大體上覆蓋所述孔.
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述氣 密密封件包括玻璃密封材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述氣 密密封件包括釬焊密封材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述三 層固體氧化物燃料電池被安裝到所述殼體的所述內(nèi)表面上而形成了氣密密封件且被對(duì)齊以便大體上覆蓋所述孔。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述氣密密封件包括玻璃材料。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述 氣密密封件包括釬焊密封材料.
13、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的回體氧化物燃料電池模塊，進(jìn)一步包括 從所述外壁表面延伸通過(guò)所述帶壁部的結(jié)構(gòu)到達(dá)所述殼體的所述內(nèi)壁表面的多個(gè)孔，所述多個(gè)孔與所述內(nèi)部腔體流體連通；和通過(guò)密封材料被聯(lián)接至所述殼體的多個(gè)三層固體氧化物燃料電池， 所述密封材料在所迷金屬支承體的所述無(wú)孔區(qū)域與所述外壁表面之間 形成了大體上氣體不可透過(guò)的密封件，所述多個(gè)三層固體氧化物燃料電 池中的每個(gè)三層固體氧化物燃料電池與所述多個(gè)孔中的每個(gè)孔對(duì)齊，
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體氧化物燃料電池模塊，進(jìn)一步包 括電互連裝置，所述電互連裝置被構(gòu)造成形成了從所述多個(gè)三層固體氧 化物燃料電池的第一三層固體氧化物燃料電池的所述第一電極層至所 述多個(gè)三層回體氧化物燃料電池的第二三層固體氧化物燃料電池的第 二電極層的電子流路徑.
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述 電互連裝置大體上處于所述殼體的外部。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述 電互連裝置連接至所述多個(gè)三層固體氧化物燃料電池的所述第一三層 固體氧化物燃料電池的所述金屬支承體且連接至集電器，所述集電器被 附接至所述多個(gè)三層固體氧化物燃料電池的所述笫二三層固體氧化物 燃料電池。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電,塊，進(jìn)一步包括 從所述外壁表面延伸通過(guò)所述帶壁部的結(jié)構(gòu)到達(dá)所述殼體的所述內(nèi)壁表面的多個(gè)孔，所述多個(gè)孔與所述內(nèi)部腔體流體連通；和通過(guò)密封材料被聯(lián)接至所迷殼體的多個(gè)三層固體氧化物燃料電池， 所述密封材料在所迷金屬支承體的所述無(wú)孔區(qū)域與所述外壁表面之間 形成了大體上氣體不可透過(guò)的密封件，所述多個(gè)三層回體氧化物燃料電池中的每個(gè)三層固體氧化物燃料電池與所迷多個(gè)孔中的每個(gè)孔對(duì)齊.
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述電互連裝置大體上處于所述殼體的外部。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述 電互連裝置連接至所述多個(gè)三層固體氧化物燃料電池的所述第一三層 固體氧化物燃料電池的所述金屬支承體且連接至集電器，所迷集電器被 附接至所述多個(gè)三層固體氧化物燃料電池的所迷第二三層固體氧化物 燃料電池。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的固體氧化物燃料電池模塊，進(jìn)一步包 括電互連裝置，所述電互連裝置被構(gòu)造成形成了介于所述多個(gè)三層固體 氧化物燃料電池的第一三層固體氧化物燃料電池的所述第一電極層與 所迷多個(gè)三層固體氧化物燃料電池的第二三層固體氧化物燃料電池的 第二電極層之間的電子流路徑。
21、 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述殼 體包括細(xì)長(zhǎng)的平箱狀形狀。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的固體氧化物燃料電池模塊，其中所迷 細(xì)長(zhǎng)的平箱狀形狀包括寬度，所述寬度的尺寸被制成用來(lái)容納至少一個(gè)固體氧化物燃料電 池組件；厚度，所述厚度的尺寸被制成用來(lái)允許所述內(nèi)部腔體具有足夠的氣 體可透過(guò)空間以便將反應(yīng)劑氣體供應(yīng)至所迷至少 一個(gè)固體氡化物燃料 電池組件；和長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度的尺寸被制成用來(lái)容納多個(gè)并列的固體氧化物燃料 電池組件.
23、 一種燃料電池堆，所述燃料電池堆包括框體，所述框體被構(gòu)造成與至少一個(gè)固體氧化物燃料電池模塊聯(lián) 結(jié)；和與所述框體聯(lián)結(jié)的固體氧化物燃料電池模塊，其中所述固體氧化物 燃料電池模塊包括形成了反應(yīng)劑氣體腔體且具有外表面和被構(gòu)造成與所述框體聯(lián) 結(jié)的安裝結(jié)構(gòu)的殼體；所述殼體中的至少一個(gè)孔，所述孔與所述反應(yīng)劑氣體腔體和所述 殼體的所述外表面流體連通；和被安裝到所迷殼體的所述表面上且大體上覆蓋所迷孔由此對(duì)所述反應(yīng)劑氣體腔體進(jìn)行密封的至少 一個(gè)燃料電池組件。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的固體氧化物燃料電池堆，其中所述框 體包括被構(gòu)造成將所述框體聯(lián)結(jié)至所述殼體的殼體聯(lián)結(jié)器；和 被附接至所述殼體聯(lián)結(jié)器且被構(gòu)造成將所述固體氧化物燃料電池 堆懸掛在便攜式功率發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)懸掛構(gòu)件，
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的固體氧化物燃料電池堆，所述至少一 個(gè)燃料電池組件包括沉積在金屬支承體上的第 一 電極層； 沉積在所述笫一電極層的頂部上的電解質(zhì)層；和 沉積在所述電解質(zhì)層的頂部上的第二電極層。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的固體氧化物燃料電池堆，其中所述金 屬支承體包括由無(wú)孔區(qū)域限界的多孔區(qū)域。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的固體氧化物燃料電池堆，其中所述第 一電極層、所迷電解質(zhì)層和所迷笫二電極層的尺寸被制成大體上覆蓋所 述金屬支承體的所述多孔區(qū)域.
28、 一種燃料電池堆，所述燃料電池堆包括 具有多孔區(qū)域和無(wú)孔區(qū)域的金屬支承體；沉積在所述金屬支承體上的回體氧化物燃料電池，其中所述固體氧 化物燃料電池的所述陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)大體上覆蓋所述金屬支承體的 所述多孔區(qū)域；被附接至所述固體氧化物燃料電池的所迷陰極的集電器；和 被附接至所述集電器且被構(gòu)造成提供用于電子的電流路徑的電互連裝置；和被構(gòu)造成阻擋電流流動(dòng)的絕緣殼體所述絕緣殼體包括至少一個(gè)開口，所述至少一個(gè)開口的尺寸被制成與所述金屬支承體的所述多孔區(qū)域大約存在相同的邊界范圍； 所述絕緣殼體限定出被構(gòu)造成與氣態(tài)流連通的腔體； 其中所述金屬支承體的所述無(wú)孔區(qū)域被連結(jié)至所述絕緣殼體且所述金屬支承體的所述多孔區(qū)域與所述氣態(tài)流連通。
全文摘要
一種用于便攜式功率供應(yīng)系統(tǒng)中的固體氧化物燃料電池模塊。所述固體氧化物燃料電池模塊包括殼體，所述殼體具有帶壁部的結(jié)構(gòu)，所述帶壁部的結(jié)構(gòu)限定出大體上封閉的內(nèi)部腔體，其中所述殼體包括外壁表面和內(nèi)壁表面。所述固體氧化物燃料電池模塊還包括從所述外壁表面延伸通過(guò)所述帶壁部的結(jié)構(gòu)到達(dá)所述殼體的所述內(nèi)壁表面的孔，所述孔與所述內(nèi)部腔體流體連通。三層固體氧化物燃料電池可被安裝到所述殼體上且被對(duì)齊以便大體上覆蓋所述孔。
文檔編號(hào)H01M2/00GK101292374SQ200580051859
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
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