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专利名称：一种u型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化学电源固体氧化物燃料电池领域，涉及一种电池检测装置，具体涉及一种U型固体氧化物燃料电池的测试装置。
背景技术：
固体氧化物燃料电池(简称S0FC)是一种新型的发电装置，它能将化学能直接转化成电能，具有能量效率高、功率密度大、结构简单、燃料适用性广等多方面的优点，在中小型发电站，便携式电源以及军事、航空航天等领域有广泛的应用，是世界各国竞相发展的一种新型绿色能源。近些年来，人们对中空纤维SOFC的关注越来越多，由于其密封容易、薄壁导致的高传输速率、易组装成大规模电池堆等优势，使得中空纤维SOFC被认为是未来工业应用中最具潜力和前景的一种SOFC形态。目前研究的都是直管状中空纤维S0FC，然而，在测试温度变化过程中，直型中空纤 维SOFC存在一些问题。因为直型中空纤维SOFC的两端同时被固定在外管上，在升温或降温的过程中，中空纤维的伸缩变化将增大其所受机械应力，甚至导致中空纤维电池的破裂。所以，将直型中空纤维电池应用于大规模的工业使用仍有一段距离。U型中空纤维SOFC的出现很好地解决了以上难题。因为U型中空纤维SOFC的双脚端可以通过高温密封胶固定在双孔装置上，其U型端则可以在温度升降的过程中自由伸缩，不受任何物理限制。所以，U型中空纤维SOFC在根本上解决了高温密封问题，并可以避免在温度变化中电池伸缩引起的破损。但是目前并没有配套的用于检测U型中空纤维SOFC性能的测试装置，大大限制了 U型中空纤维SOFC的进一步发展应用。
发明内容本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，用于检测U型固体氧化物燃料电池性能。为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，包括U型电池工作区I、电池检测装置2、加热装置3、燃料气装置4、空气装置5、温度监控装置6 ;所述U型电池工作区I位于加热装置3内；所述U型电池工作区I的一端与燃料气装置4相连接，另一端分别与空气装置5和温度监控装置6相连；所述U型电池工作区I内还有集流装置，所述集流装置包括阳极集流银线7和阴极集流银线8，各自与电池检测装置2相连，其中，阳极集流银线7与电池检测装置2的负极连接，阴极集流银线8与电池检测装置2的正极连接。本实用新型所述U型电池工作区I主要包括石英管9和双孔刚玉管10 ;所述空气装置5包括空气供给装置11和空气流量计12，所述燃料气装置包括燃料气供给装置13和燃料气流量计14 ;所述温度监控装置6包括热电偶15和温度监控设备16，用于在线检测监控U型电池工作区的温度；所述加热装置3为管式炉。本实用新型所述石英管9的两端分别设有可拆卸的封闭结构；一端的封闭结构上固定有双孔刚玉管10，另一端的封闭结构分别与热电偶15和两根阴极集流银线8相连接，所述热电偶15穿过封闭结构伸入石英管9内。本实用新型所述石英管与热电偶和阴极集流银线相连接的一端的封闭结构上设有空气进口 17，另一端的封闭结构上设有空气出口 18 ;所述空气进口 17依次与空气流量计12和空气供给装置11连接。本实用新型所述双孔刚玉管10固定在石英管一端的封闭结构上，并且穿过封闭结构伸入石英管内，与石英管呈同心结构；所述双孔刚玉管的另一端伸出石英管外，两个孔分别与两根阳极集流银线7相连接，并且，其中一个孔作为燃料气进口 19，另一个孔作为尾气出口 20，所述燃料气进口 19依次与燃料气流量计14和燃料气供给装置13连接。本实用新型所述双孔刚玉管位于石英管内的一端上的两个孔分别固定 有U型电池的双脚，所述固定的方式为通过高温陶瓷密封胶固定。本实用新型所述阳极集流银线的数目为两根，所述阴极集流银线的数目为两根，阳极集流银线和阴极集流银线与U型电池的阳、阴极利用银浆粘接固定。本实用新型所述石英管内径为18 35mm,长度为30(T600mm ;所述双孔刚玉管外径为6 15mm，长度为20(T500mm ;所述双孔刚玉管的两孔外径为I 5mm，两孔的孔心间距为3 IOmm0燃料气通过燃料气流量计14进入双孔刚玉管中，在电池内发生电化学反应，通过尾气出口 20流出，空气从空气进口 17进入石英管，经过石英管从空气出口 18流出。本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果(I)本实用新型的测试装置用于测试U型中空纤维SOFC的电池性能，可以很好地解决目前传统测试装置的高温密封问题，将U型中空纤维SOFC的双脚端用高温密封胶直接固定在刚玉管上，不需使用软接头，从而避免了软接头处的气体泄露；(2)本实用新型装置可以很好地避免因温度变化引起的U型电池伸缩而导致的电池破损，由于U型中空纤维SOFC仅双脚端固定，U型端可以随温度变化自由伸缩，因此避免了两端固定时产生的机械应力，以保证电池在温度变化时能够完好无破损。

图I为本实用新型的U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置示意图。图2为本实用新型的U型中空纤维固体氧化物燃料电池的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。如图I所示，一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，包括U型电池工作区I、电池检测装置2、加热装置3、燃料气装置4、空气装置5、温度监控装置6 ；U型电池工作区I位于加热装置3内；U型电池工作区I的一端与燃料气装置4相连接，另一端分别与空气装置5和温度监控装置6相连；U型电池工作区I内还有集流装置，集流装置包括阳极集流银线7和阴极集流银线8，各自与电池检测装置2相连，其中，阳极集流银线7与电池检测装置2的负极连接，阴极集流银线8与电池检测装置2的正极连接。U型电池工作区I主要包括石英管9和双孔刚玉管10 ;空气装置5包括空气供给装置11和空气流量计12，燃料气装置包括燃料气供给装置13和燃料气流量计14 ;温度监控装置6包括热电偶15和温度监控设备16，用于在线检测监控U型电池工作区的温度；力口热装置3为管式炉。采用内径为25mm,长度为400mm的石英管；采用外径为IOmm,长度为250mm的双孔刚玉管，双孔刚玉管的两孔外径为2. 5mm,两孔的孔心间距为6mm ;采用内径为30mm,恒温段长度为80mm的管式炉。石英管9的两端分别设有可拆卸的封闭结构；一端的封闭结构上固定有双孔刚玉管10，另一端的封闭结构分别与热电偶15和两根阴极集流银线8相连接，热电偶15穿过封闭结构伸入石英管9内。石英管与热电偶和阴极集流银线相连接的一端的封闭结构上设有空气进口 17，另一端的封闭结构上设有空气出口 18 ;空气进口 17依次与空气流量计12和空气供给装置11连接。双孔刚玉管10固定在石英管一端的封闭结构上，并且穿过封闭结构伸入石英管内，与石英管呈同心结构；双孔刚玉管的另一端伸出石英管外，两个孔分别与两根阳极集流银线7相连接，并且，其中一个孔作为燃料气进口 19，另一个孔作为尾气出口 20，燃料气进口 19依次与燃料气流量计14和燃料气供给装置13连接。双孔刚玉管位于石英管内的一端上的两个孔分别通过高温陶瓷密封胶固定U型电池的双脚，解决了高温密封问题。阳极集流银线的数目为两根，阴极集流银线的数目为两根，阳极集流银线和阴极集流银线与U型电池的阳、阴极利用银浆粘接固定。本实用新型的工作过程如下使用时，将U型电池的双脚分别与双孔刚玉管位于石英管内的一端的两个孔相连接，燃料气通过燃料气流量计14进入双孔刚玉管中，在电池内发生电化学反应，通过尾气出口 20流出，空气从空气进口 17进入石英管，经过石英管从空气出口 18流出。电化学反应产生的电流，用四探针双终端接法集流，阳极的集流银丝与检测装置的负极连接，阴极的集流银丝与检测装置的正极连接。图2为U型中空纤维固体氧化物燃料电池的示意图，其中，21为最外层的多孔阴极层，22为电解质层，23为多孔的阳极支撑体，上端的两根为正极集流银线，下端的两根为负极集流银线。
权利要求1.一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，其特征在于，包括U型电池工作区(I)、电池检测装置(2)、加热装置(3)、燃料气装置(4)、空气装置(5)、温度监控装置(6);所述U型电池工作区(I)位于加热装置(3)内；所述U型电池工作区(I)的一端与燃料气装置(4)相连接，另一端分别与空气装置(5)和温度监控装置(6)相连；所述U型电池工作区(I)内还有集流装置，所述集流装置包括阳极集流银线(7)和阴极集流银线(8)，各自与电池检测装置(2 )相连，其中，阳极集流银线(7 )与电池检测装置(2 )的负极连接，阴极集流银线(8)与电池检测装置(2)的正极连接。
2.根据权利要求I所述的测试装置，其特征在于，所述U型电池工作区(I)主要包括石英管(9)和双孔刚玉管(10);所述空气装置(5)包括空气供给装置(11)和空气流量计(12)，所述燃料气装置包括燃料气供给装置(13)和燃料气流量计(14);所述温度监控装置(6)包括热电偶(15)和温度监控设备(16)，用于在线检测监控U型电池工作区的温度；所述加热装置(3)为管式炉。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述石英管(9)的两端分别设有可拆卸的封闭结构；一端的封闭结构上固定有双孔刚玉管(10)，另一端的封闭结构分别与热电偶(15)和两根阴极集流银线(8)相连接，所述热电偶(15)穿过封闭结构伸入石英管(9)内。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述石英管与热电偶和阴极集流银线相连接的一端的封闭结构上设有空气进口(17)，另一端的封闭结构上设有空气出口(18);所述空气进口(17)依次与空气流量计(12)和空气供给装置(11)连接。
5.根据权利要求广4之一所述的测试装置，其特征在于，所述双孔刚玉管(10)固定在石英管一端的封闭结构上，并且穿过封闭结构伸入石英管内，与石英管呈同心结构；所述双孔刚玉管的另一端伸出石英管外，两个孔分别与两根阳极集流银线(7)相连接，并且，其中一个孔作为燃料气进口(19)，另一个孔作为尾气出口(20)，所述燃料气进口(19)依次与燃料气流量计(14)和燃料气供给装置(13)连接。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，燃料气通过燃料气流量计(14)进入双孔刚玉管中，在电池内发生电化学反应，通过尾气出口(20)流出，空气从空气进口(17)进入石英管，经过石英管从空气出口( 18)流出。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述双孔刚玉管位于石英管内的一端上的两个孔分别用于固定U型电池的双脚，所述固定的方式为通过高温陶瓷密封胶固定。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述阳极集流银线的数目为两根，所述阴极集流银线的数目为两根，阳极集流银线和阴极集流银线分别与U型电池的阳、阴极利用银浆粘接固定。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述石英管内径为18 35_，长度为30(T600mm ;所述双孔刚玉管外径为6 15mm，长度为20(T500mm ;所述双孔刚玉管的两孔外径为1 5臟，两孔的孔心间距为3 10mm。
专利摘要本实用新型公开了一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，包括U型电池工作区、电池检测装置、加热装置、燃料气装置、空气装置、温度监控装置；U型电池工作区位于加热装置内，其中一端与燃料气装置相连接，另一端分别与温度监控装置和空气装置相连；U型电池工作区内还有集流装置，集流装置包括阴极集流银线和阳极集流银线，分别与电池检测装置的正、负极相连，采用四探针双终端接法集流；U型电池工作区主要包括石英管和双孔刚玉管。本实用新型用于检测U型中空纤维固体氧化物燃料电池，具有结构简单、操作方便、性能可靠等优点。
文档编号G01R31/36GK202513236SQ20112028746
公开日2012年10月31日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者周笛雄, 彭舒军, 王海辉, 魏嫣莹 申请人:华南理工大学