專利名稱：制備燃料電池堆的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種燃料電池堆，尤其涉及燃料電池堆的密封工序。
背景技術(shù)：
燃料電池通過在一個(gè)電極(陽極)上氧化燃料并在另一個(gè)電極(陰極)還原氧氣產(chǎn)生電。電極通過離子遷移產(chǎn)生電的電解質(zhì)隔開。在適當(dāng)?shù)臈l件下電極上的還原/氧化反應(yīng)產(chǎn)生電壓，然后電壓被用來產(chǎn)生直流電。在用氫燃料和空氣為氧化劑操作的固體氧化物燃料電池的情況下，氧離子通過電解質(zhì)傳導(dǎo)，在此氧離子與氫氣形成廢棄產(chǎn)物水。另外，電解質(zhì)不能透過燃料和氧化劑并且只能傳導(dǎo)氧離子。這一系列電化學(xué)反應(yīng)是燃料電池中唯一的產(chǎn)生電能的方式。因此期望減少或消除任何發(fā)生不同化合例如不能產(chǎn)生電能的燃燒并因此減少了燃料電池效率的反應(yīng)物的混合。
燃料電池在燃料電池堆中以典型的電串聯(lián)裝配來產(chǎn)生可用電壓的電能。為了制備燃料電池堆，相互連接的元件，稱為互連，用于將相鄰的燃料電池電串聯(lián)在一起形成燃料電池組件。典型地，陽極層與陽極互連連接同時(shí)陰極層與陰極互連連接。當(dāng)在高溫操作燃料電池時(shí)，例如在大約600℃到1000℃之間，燃料電池承受可在燃料電池堆中產(chǎn)生張力和導(dǎo)致應(yīng)力的機(jī)械和熱負(fù)載。
典型地，高溫燃料電池由陶瓷制成，其必須密封到金屬互連結(jié)構(gòu)以便于限定用于反應(yīng)物的密封通道，即燃料和氧化劑流到燃料電池并從燃料電池流出。在燃料電池組件的熱循環(huán)期間，由于構(gòu)成材料的熱膨脹系數(shù)不同，燃料電池堆的各個(gè)元件以不同的方式膨脹和/或收縮。另外，各個(gè)元件可能由于其他現(xiàn)象例如，一個(gè)或多個(gè)元件化學(xué)狀態(tài)的改變而導(dǎo)致膨脹或收縮?？臻g上膨脹和/或收縮的差異可影響分隔氧化劑和燃料路徑的密封及還影響由不同材料制成元件的密封。
常規(guī)地，典型的燃料電池的陽極層由鎳基金屬陶瓷制成，該鎳基金屬陶瓷由與陶瓷的混合物中的氧化鎳化學(xué)還原制得。燃料電池堆設(shè)計(jì)的主要問題是高溫典型地需要由易碎材料例如玻璃和玻璃陶瓷制成的密封件。操作之前，燃料電池陽極中的氧化鎳在高溫下還原成鎳，并且這一化學(xué)還原反應(yīng)導(dǎo)致陽極體積的物理減小。陽極層體積的減小導(dǎo)致在燃料電池與其他元件例如密封件之間的連接上的附加應(yīng)力，并可導(dǎo)致燃料電池組件密封或燃料電池自身的故障。陶瓷和金屬熱膨脹系數(shù)的不同產(chǎn)生的應(yīng)力使其更為嚴(yán)重，因此導(dǎo)致陽極層和與其接觸的互連體積產(chǎn)生不同的物鋰體積減小。燃料電池和互連的熱和化學(xué)膨脹差異的嚴(yán)重后果是陽極層或陰極層與相應(yīng)的互連(陽極互連或陰極互連)之間的機(jī)械接觸的電勢損失。
另外，燃料電池堆中多個(gè)燃料電池的常規(guī)處理包括在單一工序中密封所有或幾個(gè)燃料電池和互連以形成整體的、不可分割的堆疊體。如果，在該組裝和工序之后，故障存在于燃料電池堆的任何密封中，燃料電池堆在不破壞密封的情況下不能拆卸。這意味著燃料電池堆中的任何故障會(huì)使整個(gè)燃料電池堆不能使用。
普通的解決熱應(yīng)力問題的方法是使熱膨脹系數(shù)匹配足夠接近的陶瓷和金屬組合來使應(yīng)力最小化。然而，非常難在整個(gè)溫度范圍使系數(shù)匹配。而且，即使這種匹配也不能避免由于空轉(zhuǎn)中從陶瓷和氧化鎳混合物到鎳基金屬陶瓷的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的陽極層體積減小產(chǎn)生的應(yīng)力。而且，基于接近的熱匹配選擇的材料可能對于燃料電池運(yùn)行可能不是最理想的。
因此，需要涉及一種燃料電池，該燃料電池適應(yīng)包括溫度循環(huán)和化學(xué)狀態(tài)的變化的操作狀態(tài)變化，并且在最后組裝之前允許檢查燃料電池堆中單個(gè)燃料電池的密封。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制備燃料電池組件的方法。該方法提供形成不可分割的多個(gè)燃料電池組件的組件前體，稱其為假性堆(pseudostack)。假性堆中的每個(gè)燃料電池僅在兩個(gè)電極中的一個(gè)電極即陽極層或陰極層上具有永久的電互連和密封連接。例如，陽極互連可以通過用于燃料電池陽極層密封通道的粘接劑和密封劑方式牢固地粘附在陽極層上?？蛇x擇地，密封件和永久電連接可以形成于燃料電池的陰極層，而不再陽極層上。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種方法，該方法包括在密封陽極層之前用還原氣體還原陽極層。其中使用玻璃密封劑來密封陽極層和陽極互連，融化和密封之前或密封過程中陽極層可以被還原。當(dāng)形成燃料電池堆時(shí)，可同時(shí)還原多個(gè)陽極層，例如通過使用許多還原氣體岐管。假性堆的結(jié)構(gòu)允許同時(shí)還原所有的陽極層并完成密封，同時(shí)還允許用于測試的拆卸和任何有故障的燃料電池的替換。


參見附圖當(dāng)下面詳細(xì)描時(shí)，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更易于理解，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的燃料電池組件的功能元件的示例性布置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明方面的圖1中示出的包括多個(gè)燃料電池組件的燃料電池假性堆的功能元件的示例性布置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的組裝的燃料電池堆的示例性示意圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的方面的制備圖2所示燃料電池堆的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在借助附圖并參見圖1，示出了燃料電池組件10的功能元件的示例性布置示意圖。在圖1的布置中包括燃料電池12，該燃料電池12具有第一電極14、第二電極16和插在第一電極14和第二電極16之間的電解質(zhì)18。燃料電池組件10還包括具有多個(gè)流動(dòng)通道22的第一互連20。相似地，燃料電池組件還包括具有多個(gè)流動(dòng)通道30的第二互連26。在燃料電池組件10的實(shí)例中第一電極是陽極層14，第二電極是陰極層16。因此，第一互連20是陽極互連20并與陽極層粘接設(shè)置。同樣，第二互連26是陰極互連并與陰極層粘接設(shè)置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，是相反的設(shè)置，第一電極是陰極層16，第二電極是陽極層14。因此在這一實(shí)施例中，第一互連是陰極互連26，第二互連是陽極互連20?？梢员砻鹘酉聛淼母鱾€(gè)元件的所有描述都將應(yīng)用于上述的兩個(gè)實(shí)施例中。
設(shè)置具有多個(gè)流動(dòng)通道22的陽極互連20以還原氣體24(也稱為燃料氣體)導(dǎo)入到陽極層14。同樣，設(shè)置具有多個(gè)流動(dòng)通道30的陰極互連26將氧化劑導(dǎo)入到陰極層16。如下所述，多個(gè)這樣的燃料電池包括在組件中以形成燃料電池堆。這可以稱為預(yù)密封工序。在預(yù)密封工序可以允許用于測試的燃料電池從另一個(gè)燃拆卸和對任何有故障的燃料電池在最后的組裝、互相連接和密封之前的替換。
在如圖1所示的實(shí)施例實(shí)例中，粘接劑32在陽極層14和陽極互連20之間提供一個(gè)導(dǎo)電介質(zhì)。典型地，用適當(dāng)?shù)拿芊鈩?4將圍繞陽極層的周圍的陽極互連20密封在陽極層14上。在這一執(zhí)行過程中，例如在如下所述的假性堆的形成期間，密封劑34是熔化在陽極層和陽極互連之間的玻璃。由于粘接劑是典型地多孔的和導(dǎo)電的，密封劑34將陽極層14密封到陽極互連20上并同時(shí)密封粘接劑32的周邊。用于制備假性堆和無故障的燃料電池堆的方法將在下面部分解釋說明。作為粘接劑使用的合適的材料包括氧化鎳漿料、鎳漿料和鉑漿料。作為密封劑使用的合適的材料包括玻璃、玻璃-陶瓷，氧化鎳和鎳漿料。當(dāng)然也可以使用其它具有相同功能的材料。
如圖1所述的示例性布置還包括設(shè)置于陰極層16和陰極互連26之間的緩沖層36。緩沖層36是一種柔性的材料，該材料包含于假性堆中允許在預(yù)密封步驟機(jī)械力軸向轉(zhuǎn)移到粘接劑和遍布燃料電池堆的密封劑的周邊。緩沖層36不需要在陰極層16和陰極互連26之間傳導(dǎo)電流。燃料電池組件10中互連(陽極互連20和陰極互連26)的一些功能是提供燃料電池12之間的串聯(lián)或并聯(lián)的電接觸、提供還原氣體24，例如氫氣，以相似地提供氧化劑流動(dòng)通道和提供結(jié)構(gòu)性的支撐。
現(xiàn)在借助圖2，示出了燃料電池假性堆38的功能元件的示例性布置。燃料電池堆38包括多個(gè)上述圖1所討論類型的燃料電池組件10。在圖2所述的示實(shí)例實(shí)例中，陽極互連20和陰極互連26的流動(dòng)通道能在操作期間電池溫度提高時(shí)操作的材料制成。參見上述的圖1，每個(gè)燃料電池12包括陽極層14、陰極層16和插在其間的電解質(zhì)18。每個(gè)燃料電池組件10以陰極層16直接暴露于用于氧化劑流到陰極層16的流動(dòng)通道30、以及陽極層14直接暴露于在流通通道22中流動(dòng)的還原氣體24的方式設(shè)置。
在加工過程中燃料電池堆38還包括基板40。同時(shí)在加工過程中，可以將配重42放置在燃料電池堆38的頂部來給燃料電池堆38提供用于密封的壓力。燃料電池堆38形成之后，基板40和配重42從燃料電池堆38上拆除。當(dāng)然，用于密封和粘接的壓力可以通過其他方式例如擰緊、水壓或氣動(dòng)致動(dòng)器等方式進(jìn)行施加。
如上所述，以及下面的詳細(xì)描述，通過允許拆卸和檢查每個(gè)燃料電池形成燃料電池堆，本發(fā)明有利于顯著地提高生產(chǎn)率、加工和可靠性。特別地，在一個(gè)執(zhí)行過程中，在假性堆初始組裝期間，采用適當(dāng)位置的粘接劑將陽極層密封到陽極互連上，而不是永久連接到陰極側(cè)。隨后可以拆卸燃料電池用于測試。有故障的或性能差的燃料電池可以拋棄或再加工，因此用公知的好的燃料電池制備最后的組件?？蛇x擇地，用于假性堆的互連可以最初僅在每個(gè)燃料電池的陰極側(cè)制備，然后在最后的組裝工序密封和/或粘接陽極層。
在操作燃料電池組件10期間，陰極層16產(chǎn)生的氧離子(O2-)通過插在陽極層14和陰極層16之間的電解質(zhì)18傳輸。還原氣體24例如，氫氣，供應(yīng)給陽極層14。還原氣體24在陽極層14與通過電解質(zhì)18傳遞到陽極14的氧離子(O2-)反應(yīng)。氧離子(O2-)與氫氣合并形成水并將電子釋放到外電路(未示出)。因此，氫氣與氧離子的反應(yīng)速率與電流成正比。在開路的情況下(沒有電流)電極之間沒有反應(yīng)或電壓保持在最大能級(jí)。
陽極層14的最大作用是為導(dǎo)入到燃料電池12的還原氣體24提供電化學(xué)氧化反應(yīng)的反應(yīng)場所。另外，陽極層14材料應(yīng)該在還原環(huán)境的還原氣體24中是穩(wěn)定的，具有足夠的導(dǎo)電性、表面積和催化活性用于燃料電池操作條件下還原氣體的反應(yīng)，并具有充足的孔隙以允許燃料氣體轉(zhuǎn)移到反應(yīng)場所。還原氣體一般通過氣體岐管導(dǎo)入。陽極層14可以由具有這些特性的多種材料制備，包括貴金屬、過渡金屬、金屬陶瓷、陶瓷及其組合物。更特別地陽極層14可以由任何適當(dāng)?shù)慕饘僦瞥?，例如?Ni)、Ni合金、Ag、Cu、鈷、釕、Ni-YSZ金屬陶瓷、Cu-YSZ金屬陶瓷、Ni-二氧化鈰金屬陶瓷或其組合物。
某種陽極材料的制備包括化學(xué)還原反應(yīng)。例如，燃料電池可以由含有在空氣中穩(wěn)定的氧化鎳的陽極層構(gòu)建。在操作燃料電池堆之前，氧化鎳必須還原成鎳。陽極層可以承受還原工序中的尺寸變化和熱膨脹性能的變化。如果在還原工序中燃料電池密封到陽極互連或陰極互連，這些在受力變形的燃料電池中尺寸的變化會(huì)導(dǎo)致燃料電池或密封的故障。因此，通過在密封陽極層和陽極互連之間之前或密封工序期間還原陽極層，本發(fā)明還改善了單個(gè)燃料電池的可靠性，從而改善燃料電池組件和燃料電池堆的可靠性。如下所討論，可同時(shí)還原如假性堆中的多個(gè)陽極層。同樣如下所述，用于還原陽極層的氣體可以包括氫氣或能夠產(chǎn)生預(yù)定還原反應(yīng)的任何合適的氣體。
陰極層16設(shè)置于電解質(zhì)18之上。陰極層16的主要作用是為氧氣產(chǎn)生通過電解質(zhì)運(yùn)載電流的氧離子的電化學(xué)還原反應(yīng)提供反應(yīng)場所。因此，陰極層16在氧化環(huán)境是穩(wěn)定的，具有足夠的電子和離子導(dǎo)電性、表面積和催化活性以用于燃料電池12的操作條件下的氧化反應(yīng)和具有足夠的孔隙以允許氣體傳遞到反應(yīng)場所。陰極層16可以由具有這些性能的很多材料制備，包括導(dǎo)電氧化物、鈣鈦礦、摻雜LaMnO3、摻錫氧化銦(In2O3)、摻鍶PrMnO3、鑭(La)鐵氧體、鑭輝鈷礦、RuO2-YSZ以及其組合物。
陽極互連20可以由任何適合的材料制備，例如導(dǎo)電材料，包括不銹鋼、鎳、鎳合金、Fe-Cr-Al系合金(fecralloy)、鎳鉻鐵合金、金、銀、鉑、鈀、釕或銠或其組合物。同樣，陰極互連26可以由導(dǎo)電材料制成，例如不銹鋼、Fe-Cr-Al系合金(fecralloy)、鎳鉻鐵合金、金、銀、鉑、鈀、釕或銠或其組合物。
在一些實(shí)施例中，陽極互連20和陰極互連26可以組合以充當(dāng)雙電極元件，其中具有與其中一個(gè)燃料電池組件10的陰極層16相鄰的陰極層側(cè)的雙電極元件的陰極層側(cè)作為陰極互連26。雙電極元件的陽極層側(cè)作為陽極互連20，其中該陽極層側(cè)與下一個(gè)燃料電池組件10的陽極層14相鄰。而且，雙電極元件還作為燃料電池組件10中用于陰極層16的氧化劑通道和用于陽極層14的還原氣體24的通道。
更有利地，由于每個(gè)燃料電池組件10部分組裝在可拆卸的假性堆中，可在燃料電池組件最后組裝之前進(jìn)行許多非毀壞性測試和檢查。在本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)例中，測試和檢查包括進(jìn)行泄漏測試、電阻測量測試、阻抗測量測試、機(jī)械整體性測試、超聲波測試、X射線測試、開路電壓測量、阻抗光譜或電化學(xué)性能測試。然而，在生產(chǎn)中，可以進(jìn)行一些或全部測試，以及通過其他需要的測試和檢查來補(bǔ)充。
而且，在一個(gè)實(shí)施例中，用上述限定的一個(gè)或幾個(gè)方法測試或檢查假性堆以確定有缺陷的或有故障的燃料電池組件。依據(jù)對有故障的燃料電池組件的鑒別，可以用多個(gè)沒有故障的燃料電池組件形成燃料電池堆。在另一個(gè)實(shí)施過程中，當(dāng)形成單個(gè)的燃料電池組件時(shí)，在組裝形成燃料電池堆之前可以單個(gè)地測試和檢測它們以判斷是否有故障。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在測試和檢測之前形成假性堆的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)允許使用單個(gè)岐管來將還原氣體提供給假性堆中的多個(gè)陽極層。這里討論的這些實(shí)施例將恰當(dāng)?shù)闹С窒旅嬗懻摰挠^點(diǎn)。
如上述所釋，如圖2所示本發(fā)明的實(shí)施例，陽極層或陰極層的與密封工序在形成假性堆期間進(jìn)行。例如，在現(xiàn)在說明的實(shí)施例中，陽極層14通過陽極層和陽極互連之間的粘接劑和密封劑(玻璃)被固定到陽極互連20上。然而，如上所討論的，應(yīng)注意在本發(fā)明其他實(shí)施例中，可在燃料電池堆38的陽極側(cè)進(jìn)行預(yù)密封過程，在臨時(shí)組裝每個(gè)燃料電池組件10之后形成假性堆。如上所討論，例如如果陰極層16不覆蓋燃料電池12的整個(gè)表面，電解質(zhì)18暴露并且可在陰極互連30和電解質(zhì)18之間進(jìn)行陰極層側(cè)密封。
現(xiàn)在參考圖3，示出了組裝的燃料電池堆44的實(shí)施例。如在先前的上述的解釋，對單個(gè)燃料電池組件10進(jìn)行非毀壞性測試和檢查之后，堆疊多個(gè)燃料電池組件10形成組裝好的燃料電池堆44。在本發(fā)明的某個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示在假性堆拆卸之后形成燃料電池堆44之前去除緩沖層36。在形成組裝的燃料電池堆44期間，在用粘接劑連接假性堆的組件期間，電極(陽極層或陰極層)不是固定連接在其相應(yīng)的互連(陽極互連或陰極互連)上。例如，用陰極粘接劑例如鑭、鍶、錳酸鹽漿料、摻雜鐵酸鑭漿料、摻雜鈷酸鑭漿料、或其他適合高溫氧化環(huán)境的任何導(dǎo)電材料將陰極層16連接到陰極互連30上。在操作燃料電池堆44期間，每個(gè)燃料電池組件的陽極層14不再承受化學(xué)反應(yīng)。
參見圖4，流程圖闡述了制備圖2所述燃料電池堆的代表性制備方法的實(shí)例。該方法包括制備包括如步驟46所示的燃料電池的燃料電池組件，其中燃料電池包括陽極、陰極和插入其間的電解質(zhì)以及陽極互連和/或陰極互連。該方法還包括用在陽極層或陰極層互連的陰極側(cè)的粘接劑將陽極層與陽極互連粘接起來(方框48)。在步驟50中，用密封劑將陽極層和陽極互連密封。在一個(gè)實(shí)施例中，如步驟50所示，用玻璃密封劑將陽極層的外周和陽極互連密封同時(shí)將還原氣體導(dǎo)入到陽極層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用密封劑將至少一個(gè)陰極互連與每個(gè)陰極層密封。在步驟52中，采用以交替的方式設(shè)置的多個(gè)燃料電池組件制備假性堆。如先前部分所述的，一個(gè)燃料電池組件包括一個(gè)燃料電池和陽極互連和/或陰極互連。
應(yīng)該注意在下一個(gè)互連(陽極互連或陰極互連)放置在陰極層表面之前，緩沖層設(shè)置在每個(gè)燃料電池的陰極層表面。如上所述，處理假性堆中的多個(gè)電池將允許用于測試的電池從另一個(gè)電池拆卸和去除有故障的燃料電池。在該假性堆中，每個(gè)燃料電池僅有一個(gè)電極(陽極或陰極)被密封。在現(xiàn)在進(jìn)行的實(shí)施例中，陽極層未被密封，只有在最終組裝中該陽極層將最后密封形成燃料電池堆。在陰極層的周圍到陰極互連進(jìn)行密封?？蛇x擇地，可在假性堆中密封陽極層，而不密封陰極層。
如步驟54所示該方法還包括加熱假性堆用于使密封劑和粘接劑凝固。應(yīng)該注意在溫度為大約900攝氏度持續(xù)加熱假性堆大約60分鐘熔化密封劑(玻璃)進(jìn)行密封。時(shí)間和溫度將依賴所使用的密封劑。而且，在步驟54中，通過氣體岐管將還原氣體供應(yīng)到所有燃料電池組件的陽極層的流動(dòng)通道中用來還原陽極層。
還原氣體(例如，氫氣)的循環(huán)和假性堆的加熱可以同時(shí)進(jìn)行。還原氣體可以使還原氣體和陽極層之間發(fā)生還原反應(yīng)。如上述提及的，還原反應(yīng)可以減小陽極層的體積，和某種性質(zhì)的變化，例如熱膨脹系數(shù)。而且，陽極層的還原可以發(fā)生在密封劑熔化時(shí)或陽極層和陽極互連密封之前。在假性堆中還原陽極層時(shí)，用于整個(gè)假性堆的入口岐管參與這一工序中并通過允許還原氣體導(dǎo)入到假性堆中的所有燃料電池以一次還原所有陽極層。
如步驟56所示，可以測試和檢查假性堆中的每個(gè)燃料電池組件的故障。在步驟58中，從單獨(dú)的燃料電池組件中選擇刪除有故障的燃料電池組件形成可操作的燃料電池堆。最后的組裝過程包括完成任何沒有在假性堆的形成中產(chǎn)生的連接和密封。
在可選擇的實(shí)施方式中，如上所述，可以在用密封劑密封陽極層和陽極連接件之前將還原氣體導(dǎo)入到陽極層。還原氣體導(dǎo)致再次還原陽極層。然后，在隨后的階段，將陽極層密封到陽極互連上。然后，可以檢測由此產(chǎn)生的假性堆并除去有故障的電池，以及以與之前描述相同的方式組裝好和最后密封電池堆以獲得沒有故障的燃料電池堆。
在某些其他實(shí)施的實(shí)例中，不用形成假性堆可以獲得沒有故障的燃料電池堆。在這一實(shí)施中，如之前的解釋形成燃料電池組件。然而，每個(gè)燃料電池組件可以通過還原氣體通道還原以形成用于測試和檢查的還原的燃料電池組件。堆疊兩個(gè)或多個(gè)沒有故障的還原的燃料電池組件形成沒有故障的燃料電池堆。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明提供的所有系統(tǒng)能夠使常規(guī)的燃料電池及其構(gòu)建方法的優(yōu)點(diǎn)變化。在這一實(shí)施過程中，燃料電池10的陽極層14在最后的組裝和燃料電池12的操作及同時(shí)發(fā)生的密封劑34的固化之前體積減小。這防止了在通過固化密封34使燃料電池12機(jī)械固定的同時(shí)，燃料電池12或密封劑34由于陽極層14體積的減小導(dǎo)致的故障。另外，本發(fā)明還有助于在燃料電池堆38的最后組裝之前進(jìn)行某種燃料電池組件10的測試和檢測。這一過程幫助在最后組裝成燃料電池堆38之前去除有故障的燃料電池組件10，而不是如果發(fā)現(xiàn)任一燃料電池組件是有故障的就去除整個(gè)燃料電池堆。
在此僅解釋和描述的本發(fā)明的某些特征時(shí)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以產(chǎn)生許多修改和變形。因此，可以理解所附的技術(shù)方案旨在覆蓋所有的這種修改和變形以使其落入本發(fā)明的精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備燃料電池組件(10)的方法，包括以下步驟將至少一個(gè)陰極互連(26)和燃料電池(12)的陰極層(16)密封，其中燃料電池(12)包括陰極層(16)、電解質(zhì)(18)和陽極層(14)；用還原氣體(24)還原陽極層(14)；以及用密封劑(34)將陽極層(14)和陰極互連(20)粘接在一起以形成燃料電池組件(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將陽極層(14)和陽極互連(20)粘接在一起之前加熱燃料電池組件(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用還原氣體(24)還原陽極層(14)發(fā)生將陽極層(14)和陽極互連(20)粘接在一起之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用還原氣體(24)還原陽極層(14)并將陽極層(14)與陽極互連(20)連接在一起基本同時(shí)進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括測試和檢查燃料電池組件(10)中的故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中測試和檢查燃料電池組件(10)包括進(jìn)行泄漏測試、電阻測量測試、阻抗測量測試、機(jī)械整體性測試、超聲波測試、X射線測試、紅外影像測試、開路電壓測量、阻抗光譜或電化學(xué)性能測試或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在還原陽極層之前(14)堆疊多個(gè)燃料電池組件(10)以形成假性堆(38)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括用還原氣體(24)還原假性堆(38)中每個(gè)燃料電池組件(10)的陽極層(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括將假性堆(38)中的每個(gè)燃料電池(12)密封到陽極互連(20)或陰極互連(26)中的任一個(gè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括測試和檢查假性堆(38)中各個(gè)燃料電池(12)的故障。
全文摘要
一種燃料電池堆(44)包括多個(gè)燃料電池組件(10)，其中每個(gè)燃料電池組件(10)包括燃料電池(12)，其中燃料電池(12)包括陽極層(14)、陰極層(16)和插在陽極層(14)和陰極層(16)之間的電解質(zhì)(18)。燃料電池組件(10)還包括陽極互連(20)和陰極互連(26)，其中陽極互連(20)可以通過粘接劑(32)固定連接在陽極層(14)并且用密封劑(34)密封每個(gè)燃料電池(12)的陽極層(14)的通道。
文檔編號(hào)H01M8/24GK1855592SQ20061008207
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者R·S·布爾格奧伊斯, R·L·哈特, S·古德拉瓦萊蒂, 郭書敬, A·P·夏皮羅, 樊蓉, 翁達(dá)聰, 祁喜旺 申請人:通用電氣公司