一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體氧化物電解池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫固體氧化物電解池是一種高效、低污染的能量轉(zhuǎn)換裝置，利用其電解水蒸汽制氫是目前能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，具有廣闊的發(fā)展前景。高溫固體氧化物電解池堆技術(shù)的發(fā)展是其實(shí)用化的關(guān)鍵。高溫固體氧化物電解池的操作條件為高溫環(huán)境，高溫下長期運(yùn)行穩(wěn)定性問題是該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。
[0003]平板式高溫固體氧化物電解池堆一般由若干個(gè)電解池單元串聯(lián)疊加而成，各單元之間采用玻璃或玻璃-陶瓷復(fù)合材料封接，封接材料在高溫下一般為軟化狀態(tài)，需要施加一定的機(jī)械壓力使電堆保持穩(wěn)定。授權(quán)公告號:CN102134726B的專利公開了一種新型密封結(jié)構(gòu)的平板式高溫固體氧化物電解池堆。專利對電堆的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但涉及電堆定位方面并未涉及。而多片電堆的定位和固定對于平板式多片電堆的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。隨著電解池堆片數(shù)的增加，電堆各層承受的壓力增加，而各層之間密封介質(zhì)為高溫下軟化的玻璃或玻璃陶瓷，因此每個(gè)單元之間容易發(fā)生位置的錯位和偏移，從而導(dǎo)致電堆性能下降甚至密封失效，因此必須設(shè)計(jì)電堆各單元之間的定位裝置。
[0004]目前一般的平板式高溫固體氧化物電解池堆，會在電堆雙極板邊緣增加一個(gè)定位孔，采用金屬或陶瓷柱從上至下貫穿，從而保證電堆各單元之間位置的固定。但是該設(shè)計(jì)也存在顯著的缺陷:當(dāng)電堆升溫密封時(shí)，由于作為密封層的玻璃或玻璃-陶瓷材料復(fù)合材料變軟，電堆層間會發(fā)生壓縮，而且各層間上下和左右偏移的程度不同；由于金屬材料和陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)存在差異，在進(jìn)行熱循環(huán)操作時(shí)，會產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力，如果不能夠很好的釋放這部分應(yīng)力，會導(dǎo)致電堆及電池片產(chǎn)生裂痕。一般的貫通式定位設(shè)計(jì)，位置固定之后，無法對電堆內(nèi)部應(yīng)力起到釋放作用。良好的電堆定位設(shè)計(jì)應(yīng)該可以有效減少電堆在高溫下運(yùn)行時(shí)，以及電堆溫度升降時(shí)熱應(yīng)力對電堆及電解池片穩(wěn)定性的影響?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)思路，需要設(shè)計(jì)一種新型平板式高溫固體氧化物電解池堆定位裝置，提升電堆運(yùn)行和熱循環(huán)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決【背景技術(shù)】中所述的問題，提出一種平板式高溫固體氧化物電解池堆定位方法，其技術(shù)方案為:
[0006]第一步，在平板式高溫固體氧化物電解池堆的電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4上設(shè)置圓形定位槽6和圓形定位孔7，其中電堆雙極板II 4是在平板式高溫固體氧化物電解池堆中與電堆雙極板I 3相鄰的電堆雙極板，制作陶瓷定位栓8 ；
[0007]將電堆雙極板I 3制成正方形極板，在電堆雙極板I 3上表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對稱設(shè)置在正方形極板的一條對角線上，2個(gè)圓形定位孔7對稱設(shè)置在正方形極板的另一條對角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離和圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離相等，圓形定位槽6和圓形定位孔7內(nèi)徑相同，圓形定位孔7為通孔，圓形定位槽6為深度為正方形極板厚度的50%?80% ；
[0008]將電堆雙極板II 4制成和電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆雙極板II 4上表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對稱設(shè)置在正方形極板的一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板I 3上設(shè)置2個(gè)圓形定位孔7的對角線上下對應(yīng)，2個(gè)圓形定位孔7對稱設(shè)置在正方形極板的另一條對角線上，該對角線與相鄰的電堆雙極板I 3上設(shè)置2個(gè)圓形定位槽6的對角線上下對應(yīng)，圓形定位孔7為通孔，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位槽6內(nèi)徑、圓形定位孔7內(nèi)徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板I 3中所對應(yīng)的參數(shù)相同；
[0009]在組裝成的平板式高溫固體氧化物電解池堆中，相鄰的電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4中，在正方形極板同一個(gè)角上的圓形定位槽6和圓形定位孔7為上下交錯的關(guān)系；
[0010]將電堆底板I制成與電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆底板I上表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位槽6對稱設(shè)置在正方形極板的一條對角線上，另2個(gè)圓形定位槽6對稱設(shè)置在正方形極板的另一條對角線上，并且圓形定位槽6圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離、圓形定位槽6的內(nèi)徑以及圓形定位槽6的深度都分別與電堆雙極板I 3中所對應(yīng)的參數(shù)相同；
[0011]將電堆頂板2制成與電堆雙極板I 3外形尺寸相同的正方形極板，在電堆頂板2下表面的電堆的密封區(qū)域5之外，以正方形極板的中心點(diǎn)為對稱原點(diǎn)，2個(gè)圓形定位孔7對稱設(shè)置在正方形極板的一條對角線上，另2個(gè)圓形定位孔7對稱設(shè)置在正方形極板的另一條對角線上，圓形定位孔7為通孔，并且圓形定位孔7圓心至正方形極板的中心點(diǎn)的距離以及圓形定位孔7內(nèi)徑都分別與電堆雙極板I 3中所對應(yīng)的參數(shù)相同；
[0012]制作陶瓷定位栓8，陶瓷定位栓8為圓柱體，陶瓷定位栓8的外徑比圓形定位槽6的內(nèi)徑小0.5?1_，陶瓷定位栓8的高度大于圓形定位槽6的深度，并且小于或等于圓形定位槽6的深度與圓形定位孔7的長度之和；
[0013]所述電堆的密封區(qū)域5為電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4上設(shè)置氫氣流道、氧氣流道、氣體進(jìn)出孔道、氣孔和密封裝置以及放置固體氧化物電解池片和其它元件的區(qū)域；
[0014]所述其它元件包括密封元件、陰極集流網(wǎng)和陽極集流網(wǎng)；
[0015]所述電堆底板1、電堆頂板2、電堆雙極板I 3和電堆雙極板II 4的材料都為不銹鋼；
[0016]第二步，組裝具有定位裝置的平板式高溫固體氧化物電解池堆；
[0017]步驟1，按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設(shè)計(jì)要求，電堆底板I上的電堆的密封區(qū)域5向上，在電堆底板I的一條對角線上的2個(gè)圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8，該兩個(gè)圓形定位槽6是電堆底板I上的第一塊電堆雙極板I 3的兩個(gè)圓形定位孔7所對應(yīng)的圓形定位槽6 ；
[0018]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設(shè)計(jì)要求，在電堆底板I的電堆的密封區(qū)域5內(nèi)置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0019]步驟2，將第一塊電堆雙極板I 3置放在電堆底板I上，并且圓形定位槽6向上，電堆底板I上的兩個(gè)陶瓷定位栓8分上的2個(gè)圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0020]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設(shè)計(jì)要求，在第一塊電堆雙極板I 3的電堆的密封區(qū)域5內(nèi)置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0021]步驟3，將第一塊電堆雙極板II 4置放在第一塊電堆雙極板I 3上，并且圓形定位槽6向上，第一塊電堆雙極板I 3上的兩個(gè)陶瓷定位栓8分別插入第一塊電堆雙極板II 4的兩個(gè)圓形定位孔7中，在第一塊電堆雙極板II 4上的2個(gè)圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0022]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設(shè)計(jì)要求，在第一塊電堆雙極板II 4的電堆的密封區(qū)域5內(nèi)置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0023]步驟4，將第二塊電堆雙極板I 3置放在第一塊電堆雙極板II 4上，并且圓形定位槽6向上，第一塊電堆雙極板II 4上的兩個(gè)陶瓷定位栓8分別插入第二塊電堆雙極板I 3的兩個(gè)圓形定位孔7中，在第二塊電堆雙極板I 3上的2個(gè)圓形定位槽6中置放陶瓷定位栓8 ;
[0024]按平板式高溫固體氧化物電解池堆的設(shè)計(jì)要求，在第二塊電堆雙極板I 3的電堆的密封區(qū)域5內(nèi)置放固體氧化物電解池片9和其它元件；
[0025]步驟5，將第二塊電堆雙極板II 4置放在