一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，在大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆中部，布置本實(shí)用新型雙極板，該雙極板的厚度為100～200mm，雙極板的陰極側(cè)公用管路和陽(yáng)極側(cè)公用管路的側(cè)面開(kāi)孔，分別焊接有陰極側(cè)進(jìn)氣管和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管，電池堆外部的供氣系統(tǒng)經(jīng)孔路向電池堆中部直接供氣，本實(shí)用新型能夠很好的解決熔融碳酸鹽燃料堆中部供氣不足以及中部熱量疏導(dǎo)困難的難題，使得大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆輸出功率得到有效改進(jìn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及熔融碳酸鹽燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種不經(jīng)過(guò)燃燒而以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，其最大特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程不涉及燃燒，因此能量轉(zhuǎn)化效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，效率高達(dá)50%?60%。燃料電池工作時(shí)，氫氣或其他燃料輸入到陽(yáng)極，并在電極和電解質(zhì)的界面上發(fā)生氫氣或其他燃料氧化與氧氣還原的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流，輸出電能。與火力發(fā)電方式相比，燃料電池的發(fā)電過(guò)程不經(jīng)過(guò)燃料的直接燃燒CO、CO2、SO2、NOx及未燃盡的有害物質(zhì)排放量極低，是公認(rèn)的繼火電、水電和核電之后的第四種發(fā)電方式。因此，燃料電池是集能源、化工、材料與自動(dòng)化控制等新技術(shù)為一體的、具有高效與潔凈特色的新電源。
[0003]到目前為止，燃料電池已經(jīng)出現(xiàn)了很多種技術(shù)和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，但是根據(jù)電解質(zhì)的不同，一般分為堿性燃料電池(Alkaline Fuel Cell，AFC)、磷酸燃料電池(Phosphoric AcidFuel Cell，PAFC)、恪融碳酸鹽燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)、固態(tài)氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，S0FC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton ElectrolyteMembrane Fuel Cell，PEMFC)五大類(lèi)。對(duì)于熔融碳酸鹽燃料電池，由于其優(yōu)點(diǎn)有:(I)工作溫度高，電極反應(yīng)活化能小，不論氫的氧化還是氧的還原，都不需要高效催化劑，節(jié)省了貴金屬的使用，一定程度上降低成本；(2)可以使用CO含量高的燃料氣，如煤制氣；(3)電池排放的余熱溫度高達(dá)673K之多，可用于底循環(huán)或回收使用，使總的效率高達(dá)80%; (4)可以不用水冷卻，而用空氣冷卻，尤其適用于缺水的邊遠(yuǎn)地區(qū)，因此，熔融碳酸鹽燃料電池在分布式電站和移動(dòng)電源等方面的應(yīng)用前景非常美好。
[0004]目前，雙極板是熔融碳酸鹽燃料電池的關(guān)鍵設(shè)備之一，其作用是分隔氧化氣體和燃料氣體，起集電和導(dǎo)電的作用，并構(gòu)成氣體流動(dòng)的通道，同時(shí)還防止氣體向外界泄露。此夕卜，通過(guò)雙極板的連接作用，將單個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成燃料電池堆，進(jìn)行大功率的發(fā)電。
[0005]在大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆發(fā)電中，電池堆供氣系統(tǒng)一般從電池堆的兩端進(jìn)氣，由于電池堆高度的增加，電池堆中部就會(huì)出現(xiàn)氣源不足以及中部熱量疏散困難等問(wèn)題，隨著長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)影響電池堆輸出功率的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，用于解決大功率熔融碳酸鹽燃料堆熱量管理等難題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0008]—種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，所述雙極板I的厚度為100?200mm，雙極板的陰極側(cè)公用管路6和陽(yáng)極側(cè)公用管路7的側(cè)面開(kāi)孔，分別焊接有陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8。
[0009]所述陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別安裝有氣體單向控制閥。
[0010]所述陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別單獨(dú)安裝有氣體流量計(jì)。
[0011]根據(jù)電池堆高度來(lái)確定放置雙極板的數(shù)量，在20?40節(jié)電池堆高度時(shí)安放一個(gè)，在100節(jié)電池堆內(nèi)部放置2?3個(gè)雙極板。
[0012]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]在大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆中部，布置本實(shí)用新型雙極板，該雙極板陽(yáng)極和陰極公用管道側(cè)面開(kāi)孔，電池堆外部的供氣系統(tǒng)經(jīng)孔路向電池堆中部直接供氣，達(dá)到電池堆內(nèi)部熱量調(diào)整的作用;本實(shí)用新型能夠很好的解決熔融碳酸鹽燃料堆中部供氣不足以及中部熱量疏導(dǎo)困難的難題，使得大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆輸出功率得到有效改進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型雙極板示意圖。
[0015]圖2是大功率熔融碳酸鹽燃料電池堆組裝示意圖圖。
[0016]其中I為本實(shí)用新型雙極板，2為電極，3為電解質(zhì)隔膜，4為普通大面積輕型薄雙極板，5為陰極側(cè)進(jìn)氣管，6為陰極側(cè)公用管路，7為陽(yáng)極側(cè)公用管路，8為陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)敘述:
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，所述雙極板I的厚度為100?200mm，其厚度為其它普通雙極板的10?20倍，便于從其側(cè)面開(kāi)孔進(jìn)氣;雙極板的陰極側(cè)公用管路6和陽(yáng)極側(cè)公用管路7的側(cè)面開(kāi)孔，分別焊接有陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8。當(dāng)電池堆中部氣源不足或中部溫度過(guò)高時(shí)，通過(guò)陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8向電池堆內(nèi)部直接供氣，達(dá)到電池堆內(nèi)部熱量調(diào)整的作用。
[0019]所述陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別安裝有氣體單向控制閥，防止電池堆內(nèi)部的氣體外流出電池堆，造成電池堆性能下降。
[0020]所述陰極側(cè)進(jìn)氣管5和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別單獨(dú)安裝有氣體流量計(jì)，用于監(jiān)測(cè)電池堆內(nèi)部通入的氣體流量，用于電池堆發(fā)電效率等的計(jì)算依據(jù)。
[0021]根據(jù)電池堆高度來(lái)確定放置雙極板的數(shù)量，一般在20?40節(jié)電池堆高度時(shí)安放一個(gè)，在100節(jié)電池堆內(nèi)部一般放置2?3個(gè)雙極板。
[0022]如圖2所示，準(zhǔn)備好100節(jié)電池堆組裝所需的大面積輕型薄雙極板4(其厚度一般為1mm)、電極2(其厚度一般為0.8mm)、電解質(zhì)隔膜3(其厚度一般為Imm)，根據(jù)電池堆高度，確定需要三塊本實(shí)用新型雙極板1(其厚度為150mm)，將雙極板I分別放置在電池堆第25層、50層和75層高度，三塊雙極板I的陰極側(cè)進(jìn)氣管5經(jīng)過(guò)聯(lián)箱后混合與帶有單向控制閥的質(zhì)量流量計(jì)連接，三塊雙極板I的陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管8經(jīng)過(guò)聯(lián)箱后混合與帶有單向控制閥的質(zhì)量流量計(jì)連接，在電池堆正常運(yùn)行后，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池堆中部溫度以及中部氣源，當(dāng)中部溫度過(guò)高或氣源不足時(shí)，即可啟用本實(shí)用新型雙極板I向電池堆中部直接供氣冷氣源，達(dá)到大功率電池堆中部熱量疏導(dǎo)左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，其特征在于:所述雙極板(I)的厚度為100?200mm，雙極板的陰極側(cè)公用管路(6)和陽(yáng)極側(cè)公用管路(7)的側(cè)面開(kāi)孔，分別焊接有陰極側(cè)進(jìn)氣管(5)和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，其特征在于:所述陰極側(cè)進(jìn)氣管(5)和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管(8)與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別安裝有氣體單向控制閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，其特征在于:所述陰極側(cè)進(jìn)氣管(5)和陽(yáng)極側(cè)進(jìn)氣管(8)與供氣系統(tǒng)連接時(shí)分別單獨(dú)安裝有氣體流量計(jì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熔融碳酸鹽燃料電池堆熱量管理的雙極板，其特征在于，根據(jù)電池堆高度來(lái)確定放置雙極板的數(shù)量，在20?40節(jié)電池堆高度時(shí)安放I個(gè)雙極板，在100節(jié)電池堆內(nèi)部放置2?3個(gè)雙極板。
【文檔編號(hào)】H01M8/04014GK205583040SQ201620252510
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】張瑞云, 許世森, 程健, 任永強(qiáng), 王鵬杰, 王洪建
【申請(qǐng)人】中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司