单体燃料电池只能产生1V左右电压,功率有限,为了使得SOFC具有实际应用可能,需要
大大提高SOFC的功率。
可以应用的方式:将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电池组。目
前SOFC组的结构主要为:管状(tubular)、平板型(planar)和整体型(unique)三
种,其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为SOFC的发展趋势。
1、管状SOFC
管状结构SOFC是最早发展的一种形式,也是目前较为成熟的一种形式。单电池由一端封
闭、一端开口的管子构成,如图2a所示。最内层是多孔支撑管,由里向外依次是阴极、
电解质和阳极薄膜。氧气从管芯输入,燃料气通过管子外壁供给。
目前管状结构单电池已经运行了数万小时。单电池通过阴、阳极间连接形成电池堆,如
图2b所示。
资料来源:彭苏萍等,物理 2004 33(2) 90~94:固体氧化物燃料电池
2、平板型SOFC
平板型固体氧化物燃料电池的几何形状简单,其设计形状使得制作工艺大为简化。平板
式SOFC结构组成如图3a所示。阳极、电解质、阴极薄膜组成单体电池,两边带槽的连接
体连接相邻阴极和阳极,并在两侧提供气体通道,同时隔开两种气体。
平板型固体氧化物燃料电池堆结构如图3b所示。
资料来源:彭苏萍等,物理 2004 33(2) 90~94:固体氧化物燃料电池
3、其它形式SOFC
管式SOFC和平板型SOFC是固体氧化物燃料电池的主要形式。此外,还有一些报道较少的
结构形式的SOFC,例如:整体型SOFC,又称为单片型SOFC,代表为日本三菱重工的MOLB
结构;将电池加工成波形并将内连接器粘结在其两面的阿贡国立实验研究所型;将电池
加工成平板形,并将燃料和空气和流路加工成波形、在德国提出的矩形流路方式等。但
这些研究仅有极少量的报道,不是研究主流。这里不多作介绍。
图4:整体型(单片型)SOFC结构
资料来源:野村雅宣等,日本舶用机关学会志 1994 (2) 155~169:燃料电池开发现状
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