Устройство батареи топливных элементов - заявка 2016139354 на патент на изобретение в РФ

1. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов, включающая в себя:
(i) базовую пластину;
(ii) по меньшей мере одну батарею среднетемпературных твердооксидных топливных элементов, смонтированную на базовой пластине;
(iii) концевую пластину; и
(iv) зажимы, выполненные с возможностью оказания сжимающей нагрузки на указанную по меньшей мере одну батарею топливных элементов между базовой пластиной и концевой пластиной,
причем каждая батарея топливных элементов имеет первый и второй концы, причем каждая батарея топливных элементов расположена между базовой пластиной и концевой пластиной и включает в себя по меньшей мере один электрохимически активный повторяющийся слой батареи топливных элементов и по меньшей мере один из следующих признаков:
(a) по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов, расположенный между базовой пластиной и указанным по меньшей мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов; и
(b) по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов, расположенный между концевой пластиной и указанным по меньшей мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов;
при этом каждый электрохимически активный повторяющийся слой батареи топливных элементов включает в себя металлическую подложку, слои анода, электролита и катода, выполненные на металлической подложке, и металлическую соединительную пластину, причем между металлической подложкой и металлической соединительной пластиной расположен металлический разделитель, и определяет путь потока окислителя от входа для окислителя до выхода для отработанного окислителя и путь потока топлива от входа для топлива до выхода для отработанного топлива,
при этом каждый электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов выполнен так, что он неспособен осуществлять электрохимическую функцию, включает в себя металлическую подложку и металлическую соединительную пластину, причем между металлической подложкой и металлической соединительной пластиной расположен металлический разделитель, и определяет путь потока окислителя от входа для окислителя до выхода для отработанного окислителя.
2. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.1, в котором каждая батарея топливных элементов включает в себя по меньшей мере один электрохимически активный повторяющийся слой батареи топливных элементов и оба признака:
(a) по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов, расположенный между базовой пластиной и указанным по меньшей мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов; и
(b) по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов, расположенный между концевой пластиной и указанным по меньшей мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов.
3. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.2, в котором каждая батарея топливных элементов содержит в направлении от базовой пластины до концевой пластины:
(A) первый по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов;
(B) указанный по меньшей мере один электрохимически активный повторяющийся слой батареи топливных элементов; и
(C) второй по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов.
4. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, в котором металлическая подложка сформирована из листа или фольги.
5. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.4, в котором по меньшей мере один электрохимически неактивный повторяющийся слой батареи топливных элементов включает в себя металлический разделитель, выполненный с возможностью блокировки потока топлива от входа для топлива до выхода для отработанного топлива.
6. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере один повторяющийся слой батареи топливных элементов имеет смежный повторяющийся слой батареи топливных элементов, причем указанный про меньшей мере один повторяющийся слой батареи топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере одну электроизолирующую прокладку между ним и указанным смежным повторяющимся слоем батареи топливных элементов.
7. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.6, в котором каждый повторяющийся слой батареи топливных элементов имеет по меньшей мере один смежный повторяющийся слой батареи топливных элементов, дополнительно включающий в себя по меньшей мере одну электроизолирующую прокладку между каждым повторяющимся слоем батареи топливных элементов и указанным по меньшей мере одним смежным повторяющимся слоем батареи топливных элементов.
8. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий в себя по меньшей мере один из следующего:
(a) концевой полюс, расположенный между указанным первым по меньшем мере одним электрохимически неактивным повторяющимся слоем батареи топливных элементов и указанным по меньшем мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов; и
(b) концевой полюс, расположенный между указанным вторым по меньшем мере одним электрохимически неактивным повторяющимся слоем батареи топливных элементов и указанным по меньшем мере одним электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов.
9. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная по меньшей мере одна батарея среднетемпературных твердооксидных топливных элементов является планарной батареей топливных элементов.
10. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий колпак, определяющий объем системы отвода газов, включающей указанную по меньшей мере одну батарею среднетемпературных твердооксидных топливных элементов.
11. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п. 10, в котором колпак герметично закреплен на базовой пластине и задает объем системы отвода газа между базовой пластиной и колпаком.
12. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п. 11, в котором колпак дополнительно герметично закреплен на концевой пластине и задает объем системы отвода газа между базовой пластиной, концевой пластиной и колпаком.
13. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий теплоизолирующую и электроизолирующую прокладку, смонтированную по меньшей мере на одном из следующего:
(a) базовой пластине и указанной по меньшей мере одной батарее топливных элементов; и
(b) концевой пластине и указанной по меньшей мере одной батарее топливных элементов.
14. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, в котором базовая пластина и концевая пластина электрически изолированы от указанного по меньшей мере одного электрохимически активного повторяющегося слоя батареи топливных элементов.
15. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий в себя первый и второй концевые полюса, находящиеся в электрическом контакте с указанным по меньшей мере одним электрохимически активным повторяющимся слое батареи топливных элементов, причем базовая пластина и концевая пластина электрически изолированы от указанного по меньшей мере одного электрохимически активного повторяющегося слоя батареи топливных элементов.
16. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.15, в котором первая концевая пластина является частью электрохимически активного повторяющегося слоя батареи топливных элементов, ближайшего к базовой пластине.
17. Батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по п.15 или 16, в котором второй концевой полюс является частью электрохимически неактивного повторяющегося слоя батареи топливных элементов, смежного с электрохимически активным повторяющимся слоем батареи топливных элементов, ближайшему к концевой пластине.
18. Способ эксплуатации батарейного узла среднетемпературных твердооксидных топливных элементов по любому из предыдущих пунктов, причем способ включает следующие стадии:
(a) подают топливо и окислитель на соответствующие входы для топлива и окислителя в батарейный узел среднетемпературных твердооксидных топливных элементов; и
(b) обеспечивают работу батарейного узла среднетемпературных твердооксидных топливных элементов для окисления топлива окислителем и генерирования электричества.
Наверх