管式和板式燃料電池的結(jié)構(gòu)

與其他燃料電池一樣，SOFC也需要做成電池堆以增加電壓和功率輸出。由于沒有液態(tài)元件.SOFC可做成多種構(gòu)型。目前SOFC的構(gòu)型主要有兩種，即管式和板式。

板式SOFC出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初期，這種構(gòu)型的缺點是氣體密封難度大.受當(dāng)時技術(shù)條件限制，難以制造面積大、厚度小的電他，而管式設(shè)計則很好的解決了密封和薄層結(jié)構(gòu)問題。

1、管式SOFC

1.1單電池

SOFC管式設(shè)計最顯著的優(yōu)點是消除了高溫氣密性問題。管式設(shè)計的缺點是，電流的路徑較長，SOFC的性能受到一定限制。日本的三菱重工(MitsubishiHeavyIndustries)、英國的Keele大學(xué)等擁有先進(jìn)的管式SOFC設(shè)計。

1.2電池堆

AES型SOFC設(shè)計優(yōu)點是單電池可以做得較大，后續(xù)層與前一層之間沒有化學(xué)及材料干擾，支撐管一端封死，各電池之間不需密封。燃料氣體與氧化氣體流向一致。陽極和陰極尾氣中都含有未反應(yīng)的反應(yīng)物.經(jīng)混合，燃燒發(fā)熱，用于氧化氣流預(yù)熱和驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。

2、板式SOFC

在管式結(jié)構(gòu)SOFC發(fā)展的同時，板式結(jié)構(gòu)和單片設(shè)計也得到了發(fā)展。板式結(jié)構(gòu)，也稱雙極結(jié)構(gòu)，是與PAFC和MCFC通用的構(gòu)型，這種結(jié)構(gòu)可在電池之間形成簡單的電連接.因而比管式設(shè)計的歐姆損失少，具有優(yōu)越的電池堆性能和較高的功率密度。與其他構(gòu)型SOFC相比，板式SOFC的元件制造和裝配比較簡單，在平板設(shè)計中可以使用篩網(wǎng)印刷和帶鑄等低成本的制備方法，電池堆成型方法與其他燃料電池一樣。

板式設(shè)計的缺點是需要氣體密封，這需要克服不同材料的界面熱應(yīng)力。在高壓電池堆中，易發(fā)生應(yīng)力分布不均的現(xiàn)象，因此，高壓密封的難度是很大的，在不同的電池和堆片材料界面間的熱應(yīng)力會使其機(jī)械性能降低，所以熱固性是很重要的性質(zhì)與管式設(shè)計相比，板式設(shè)計在功率密度和效率上占優(yōu)，但是許多研究機(jī)構(gòu)還是因為其內(nèi)部的技術(shù)問題而放棄了板式設(shè)計的開發(fā)。