一种高温燃料电池集流端板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种高温燃料电池集流端板。
【背景技术】
[0002]燃料电池是一种清洁高效的发电技术，它能够将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能。由于燃料电池不受卡诺循环的限制，发电效率可达40%?60%。而且电池中不含转动部件，具有噪音低的优点。燃料电池发电容量易于调整，在移动电源、固定式发电、分布式供能等领域均具有广阔的应用前景，是21世纪清洁发电技术的一个重要方向。根据电解质的类型，可以分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)以及固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池工作温度一般高于600°C，被称之为高温燃料电池。高温燃料电池由于工作温度高，能够提高电化学反应的反应活性，降低对催化剂活性的要求，可用Ni等非贵金属催化剂；同时，高温燃料电池所产生的高温余热能够用于热电联产，提高能量利用率。但是，工作在高温下也给燃料电池带来了许多挑战，例如燃料电池密封材料、系统启动时间，而且也限制了电池集流方式和材料的选择。
[0003]目前在高温燃料电池中，多采用Fe-Cr合金、Fe-N1-Cr合金等不锈钢作为集流材料，加工成电池端板，覆盖在电池堆两端，实现电池集流。电池端板再与电流导线连接，向外输出电流。电池端板与导线连接处通过置于常温的空气中自然冷却。但是由于电池系统工作在高温条件下，在电池端板与导线的连接处温度较高，易于发生腐蚀，从而增大集流接触电阻。因此限制了导线材料的选择，不易选择银、铜等高导电率导线。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种高温燃料电池集流端板，降低电池端板与导线连接处的腐蚀，提高导线材料的选取范围，进一步提高电池性能和稳定性。
[0005]为了实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0006]一种高温燃料电池集流端板，包括集流端板1，所述集流端板I包括相连接的电池端和引出端，电池端的形状和面积与燃料电池堆电极的形状和面积相同，引出端上开有冷却管连接孔和导线连接孔，其中导线连接孔位置在远离电池端的一侧，冷却管连接孔在靠近电池端的一侧，冷却管2插入冷却管连接孔与集流端板I连接，还包括导线4，通过导线连接件3插入导线连接孔将导线4与集流端板I连接。
[0007]所述集流端板I的引出端通过焊接或者一体化连接集流端板I的电池端。
[0008]所述集流端板I由Fe-Cr合金或Fe-N1-Cr合金材料加工支撑。
[0009]所述冷却管2通过焊接的方式与集流端板I连接。
[0010]所述冷却管2中通入的冷却气体为全部或部分燃料电池堆的燃料气或氧化剂。
[0011]所述导线连接件3采用与集流端板I相同的材料，通过铆接、焊接或螺母方式导线4与集流端板I进行连接。
[0012]所述燃料电池堆由一个或多个燃料电池单元组成。
[0013]所述燃料电池单元由阳极、电解质、阴极、阳极集流板以及阴极集流板组成。
[0014]本实用新型和现有技术相比，具有如下优点:
[0015]本实用新型通过利用燃料电池阳极和阴极进气的冷却作用，能够实现高温燃料电池集流端板与导线连接处温度低于50°C，改善电池堆集流方式，降低欧姆电阻；拓展导线材料的选择范围，降低集流端板和导线的腐蚀，提高集流端板和导线的寿命，是一种新型的高温燃料电池集流端板。
【附图说明】
[0016]图1a是本实用新型结构主视图。
[0017]图1b是本实用新型结构俯视图。
[0018]图2是本实用新型实施例1示意图。
[0019]图3是本实用新型实施例2示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。
[0021]如图1a和图1b所示，本实用新型一种高温燃料电池集流端板，包括集流端板1，所述集流端板I包括相连接的电池端和引出端，电池端的形状和面积与燃料电池堆电极的形状和面积相同，引出端上开有冷却管连接孔和导线连接孔，其中导线连接孔位置在远离电池端的一侧，冷却管连接孔在靠近电池端的一侧，冷却管2插入冷却管连接孔与集流端板I连接，还包括导线4，通过导线连接件3插入导线连接孔将导线4与集流端板I连接。所述燃料电池堆由一个或多个燃料电池单元组成。所述燃料电池单元由阳极、电解质、阴极、阳极集流板以及阴极集流板组成。燃料和氧化剂分别通入到阳极和阴极中，发生电化学反应产生电能。所述燃料包括H2、CO和CH4,所述氧化剂包括氧气和空气。
[0022]作为本实用新型的优选实施方式，所述集流端板I的引出端通过焊接或者一体化连接集流端板I的电池端。
[0023]作为本实用新型的优选实施方式，所述集流端板I由Fe-Cr合金或Fe-N1-Cr合金材料加工支撑。
[0024]作为本实用新型的优选实施方式，所述冷却管2通过焊接的方式与集流端板I连接。
[0025]作为本实用新型的优选实施方式，所述冷却管2中通入的冷却气体为全部或部分燃料电池堆的燃料气或氧化剂。
[0026]作为本实用新型的优选实施方式，所述导线连接件3采用与集流端板I相同的材料，通过铆接、焊接或螺母方式导线4与集流端板I进行连接。
[0027]作为本实用新型的优选实施方式，所述导线4采用银、铜或者二者的合金材料，通过导线连接件3与集流端板I连接。
[0028]本实用新型所采用的集流方案中与电池堆的连接方式:两块集流端板I的电池端分别与燃料电池堆的阳极集流板、阴极集流板直接物理压紧。与阳极集流板接触的集流端板I称为阳极集流端板，与阴极集流板接触的集流端板I称为阴极集流端板。阳极集流端板的冷却管中通入燃料气，而后燃料气再通入到燃料电池堆的阳极入口 ；阴极集流端板的冷却管中通入氧化剂，而后氧化剂再通入到燃料电池堆的阴极入口。从而实现对集流端板I的引出端的冷却。阳阴极集流端板的引出端通过导线连接孔与导线进行连接。
[0029]本实用新型的工作原理为:在工作时，燃料气的部分或全部通入到阳极集流端板的冷却管中，对阳极集流端板的引出端进行冷却，然后通入到燃料电池堆的阳极中。氧化剂的部分或全部通入到阴极集流端板的冷却管中，对阴极集流端板的引出端进行冷却，然后通入到燃料电池堆的阴极中。燃料和氧化剂在燃料电池堆中发生电化学反应产生电能，再通过阴阳极的集流端板收集电流，最后通过与集流端板连接的导线向外输出电能。
[0030]实施例1
[0031]如图2所示，阳极集流端板的电池端与电池堆的阳极侧直接物理接触，阴极集流端板的电池端与电池堆的阴极侧直接物理接触。全部阳极进气(燃料气)首先通过集流端板的冷却管后通入电池堆阳极；全部阴极进气(氧化剂)首先通过集流端板的冷却管后通入电池堆阴极。燃料气和氧化剂在电池堆内发生电化学反应产生电能，电能通过集流端板引出至导线。导线与集流端板的连接方式是螺母连接。
[0032]实施例2
[0033]如图3所示，阳极集流端板的电池端与电池堆的阳极侧直接物理接触，阴极集流端板的电池端与电池堆的阴极侧直接物理接触。部分阳极进气(燃料气)首先通过集流端板的冷却管后通入电池堆阳极，其余部分燃料气直接通入到电池堆阳极中；部分阴极进气(氧化剂)首先通过集流端板的冷却管后通入电池堆阴极，其余部分氧化剂直接通入到电池堆阴极中。燃料气和氧化剂在电池堆内发生电化学反应产生电能，电能通过集流端板引出至导线。导线与集流端板的连接方式是铆钉连接。
【主权项】
1.一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:包括集流端板(I)，所述集流端板(I)包括相连接的电池端和引出端，电池端的形状和面积与燃料电池堆电极的形状和面积相同，引出端上开有冷却管连接孔和导线连接孔，其中导线连接孔位置在远离电池端的一侧，冷却管连接孔在靠近电池端的一侧，冷却管(2)插入冷却管连接孔与集流端板(I)连接，还包括导线(4)，通过导线连接件(3)插入导线连接孔将导线(4)与集流端板(I)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述集流端板(I)的引出端通过焊接或者一体化连接集流端板(I)的电池端。
3.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述集流端板(I)由Fe-Cr合金或Fe-N1-Cr合金材料加工支撑。
4.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述冷却管(2)通过焊接的方式与集流端板(I)连接。
5.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述冷却管(2)中通入的冷却气体为全部或部分燃料电池堆的燃料气或氧化剂。
6.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述导线连接件(3)采用与集流端板(I)相同的材料，通过铆接、焊接或螺母方式导线(4)与集流端板(I)进行连接。
7.根据权利要求1所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述燃料电池堆由一个或多个燃料电池单元组成。
8.根据权利要求7所述的一种高温燃料电池集流端板，其特征在于:所述燃料电池单元由阳极、电解质、阴极、阳极集流板以及阴极集流板组成。
【专利摘要】一种高温燃料电池集流端板，包括集流端板，所述集流端板包括相连接的电池端和引出端，电池端的形状和面积与燃料电池堆电极的形状和面积相同，引出端上开有冷却管连接孔和导线连接孔，其中导线连接孔位置在远离电池端的一侧，冷却管连接孔在靠近电池端的一侧，冷却管插入冷却管连接孔与集流端板连接，还包括导线，通过导线连接件插入导线连接孔将导线与集流端板连接；本实用新型通过利用燃料电池阳极和阴极进气的冷却作用，能够实现高温燃料电池集流端板与导线连接处温度低于50℃，改善电池堆集流方式，降低欧姆电阻；拓展导线材料的选择范围，降低集流端板和导线的腐蚀，提高集流端板和导线的寿命。
【IPC分类】H01M8-02
【公开号】CN204348817
【申请号】CN201420786120
【发明人】许世森, 王洪建, 程健, 王鹏杰, 张瑞云, 任永强
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月11日