PILA DE COMBUSTIBLE DE OXIDO SOLIDO.

Pila de combustible de oxido sólido que comprende al menos una celda de combustible de óxido sólido tubular y al menos un interconector asociado a la celda de combustible de óxido sólido,

comprendiendo la celda de combustible de óxido sólido un primer electrodo, un electrolito depositado sobre el primer electrodo, un segundo electrodo depositado sobre el electrolito, y un soporte metálico dispuesto sobre el segundo electrodo. El interconector comprende unos medios de soporte, y unos medios de contacto para el contacto eléctrico con el soporte metálico, disponiéndose dichos medios de contacto fijados a los medios de soporte y flexibles con respecto a dichos medios de soporte, disponiéndose el interconector precargado con respecto al soporte metálico.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930826.

Solicitante: IKERLAN, S. COOP..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: REMENTERIA LARESGOITI,ANDER, OLAVE IRIZAR,MIREIA, GABILONDO MANZANEDO,JAIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01M8/02 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 8/00 Pilas de combustible; Su fabricación. › Detalles (de partes no activas H01M 2/00, de electrodos H01M 4/00).
  • H01M8/12 H01M 8/00 […] › que funcionan a alta temperatura, p. ej. con electrolito de ZrO 2 estabilizado.
  • H01M8/24 H01M 8/00 […] › Agrupación de pilas de combustible en baterías, p. ej. módulos.
PILA DE COMBUSTIBLE DE OXIDO SOLIDO.

Fragmento de la descripción:

nector y el soporte metálico se obtiene mediante la Pila combustible de óxido sólido.

Sector de la técnica La presente invención se refiere a pilas de combustible de óxido sólido que comprenden al menos una celda tubular de soporte metálico y al menos un interconector asociado. Estado anterior de la técnica En el estado de la técnica son conocidas pilas de combustible de óxido sólido que comprenden una pluralidad de celdas tubulares de combustible de óxido sólido, las cuales operan a altas temperaturas en un rango aproximado de 600 a 1000ºC, y las cuales dependiendo del tipo de soporte utilizado pueden clasificarse como celdas de combustible de óxido sólido de geometría tubular de soporte catódico, soporte anódico, soporte electrolito o bien soporte metálico.

Las celdas tubulares de combustible de óxido sólido comprenden una estructura formada por un electrodo interior, un electrolito depositado sobre el electrodo interior, un electrodo exterior depositado sobre el electrolito, y en el caso de las cedas tubulares de soporte metálico, un soporte metálico que se deposita, principalmente sobre el electrodo exterior.

Uno de los problemas a resolver en este tipo de pilas de combustible es la dificultad de conexión eléctrica entre las celdas respectivas, dado que este tipo de celdas trabaja a altas temperaturas, y los interconectores deben estar diseñados de forma que tengan una buena flexibilidad para mantener un buen contacto eléctrico, y por otro lado, deben soportar ciclos térmicos importantes. Además, los interconectores deben tener una superficie de contacto óptima con el fin de no disminuir la densidad de potencia de las celdas.

Son conocidas diferentes soluciones, descritas por ejemplo en los documentos WO2006/017777A2, US5258240 ó US7157172B2, en donde se describen pilas de combustible que comprenden celdas tubulares de soporte anódico y/o catódico, en los cuales cada ceda tubular comprende un interconector integrado que contacta con el electrodo interior. La conexión eléctrica entre el interconector integrado de una celda tubular y el electrodo exterior de otra celda tubular contigua se realiza a través de unos interconectores individuales de níquel que se posicionan entre las celdas contiguas, o bien a través de unas mallas o soportes metálicos que se posicionan entre las celdas tubulares. Exposición de la invención

El objeto de la invención es el de proporcionar una pila de combustible de óxido sólido que comprende al menos una celda tubular combustible de óxido sólido y al menos un interconector asociado a la celda de combustible de óxido sólido según las reivindicaciones.

La celda tubular combustible de óxido sólido comprende un primer electrodo, un electrolito depositado sobre el primer electrodo, un segundo electrodo depositado sobre el electrolito, y un soporte metálico dispuesto sobre el segundo electrodo.

Por otro lado, el interconector comprende unos medios de soporte, y unos medios de contacto adaptados para el contacto eléctrico con el soporte metálico, disponiéndose los medios de contacto fijados a los medios de soporte, y flexibles con respecto a dichos medios de soporte. El interconector se dispone además precargado con respecto al soporte metálico, precarga, asegurando dicho contacto incluso a altas temperaturas durante periodos largos de tiempo.

La flexibilidad de los medios de contacto frente a los medios de soporte, permite al interconector mantener en todo momento el contacto con el soporte metálico independientemente de las irregularidades de forma que pueda presentar tanto longitudinalmente como transversalmente, la célula tubular combustible de óxido sólido.

Por otro lado, el interconector tiene un diseño compacto y sencillo, que facilita el montaje de la pila de combustible de óxido sólido.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de la figura y de la descripción detallada de la invención. Descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista frontal de una primera realización de una pila de combustible de óxido sólido según la invención.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la pila de combustible de óxido sólido mostrada en la figura 1.

La Fig. 3 es una vista frontal de una segunda realización de la pila de combustible de óxido sólido según la invención.

La Fig. 4 es una vista frontal de una tercera realización de la pila de combustible de óxido sólido según la invención.

La Fig. 5 es una vista en perspectiva de una cuarta realización de la pila de combustible de óxido sólido según la invención.

La Fig. 6 es una vista frontal de una quinta realización de la pila de combustible de óxido sólido según la invención.

La Fig. 7 es una vista en perspectiva de la pila de combustible de óxido sólido mostrada en la figura 6. Exposición detallada de la invención

Según se muestra en las figuras 1 a 7, una pila de combustible de óxido sólido 20 comprende al menos una celda de combustible de óxido sólido 1 tubular y unos interconectores 6 asociados a la celda de combustible de óxido sólido 1.

Cada celda de combustible de óxido sólido 1 tubular, mostrada en detalle en la figura 1, comprende un primer electrodo 2, un electrolito 3 depositado sobre el primer electrodo 2, un segundo electrodo 4 depositado sobre el electrolito 3, y un soporte metálico 5 dispuesto fijo sobre el segundo electrodo 4. El primer electrodo 2 es el ánodo y el segundo electrodo 4 es el cátodo, siendo los materiales del primer electrodo 2, del segundo electrodo 4 y del electrolito 3 conocidos en el estado de la técnica.

En las figuras 1 a 7, cada celda de combustible de óxido sólido 1 tiene asociados dos interconectores 6 dispuestos sustancialmente paralelos, y enfrentados entre sí.

Cada interconector 6 comprende unos medios de soporte 7, que incluyen una placa soporte 11 sustancialmente rectangular y rígida, y unos medios de contacto 8 a través de los cuales se consigue el contacto eléctrico del interconector 6 con el soporte metálico 5 de la celda de combustible de óxido sólido 1. Los medios de contacto 8 se disponen fijados a la placa soporte 11 mediante soldadura o cualquier otro medio conocido, y flexibles con respecto a dicha placa soporte 11.

La placa soporte 11 tiene, preferentemente, un es

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pesor entre aproximadamente 0, 5 y 1 mm, y puede incluir, tal y como se muestra en las figuras 2 y 5, unos orificios 12, dispuestos equidistantes a lo largo de la placa soporte 11, con el objetivo de mejorar la circulación de aire hacia la celda de combustible 1.

En las figuras1a7, las placas soporte 11, y por lo tanto, los interconectores 6, se disponen sustancialmente horizontales. En otros ejemplos, no representados, dichas placas soporte 11 pueden ser posicionados sustancialmente verticales.

Por otro lado, el interconector 6 correspondiente se dispone precargado con respecto al soporte metálico 5 con el fin de asegurar un buen contacto eléctrico en todo momento con la celda de combustible 1 tubular. Para ello, la pila de combustible de óxido sólido 20 comprende unos medios de precarga 15, mostrados en las figuras 1 y 2. Los medios de precarga 15 comprenden unos tornillos 18, cada uno de los cuales atraviesa las dos placas soporte 11 dispuestas enfrentadas, y unas tuercas 17 a través de las cuales se fijan los tornillos 18 a las placas soporte 11 correspondientes, manteniendo los interconectores 6 a una presión prefijada contra la celda de combustible de óxido sólido 1, gracias a la precarga en los tornillos 18.

En otros ejemplos de realización no representados, los medios de precarga 15 pueden incluir un peso exterior sobre al menos una de las placa soporte 11

o unos muelles precargados dispuestos entre las dos placas soporte 11 de dos interconectores 6 enfrentados entre sí, asegurándose de este modo, el contacto permanente entre el interconector 6 correspondiente y la celda de combustible de óxido sólido 1.

Por otro lado, los medios de contacto 8 comprenden una placa de contacto 10, 16 que incluye al menos una superficie de fijación 10b, 16b, sustancialmente plana, a través de la cual se fija la placa de contacto 10, 16 a la placa soporte 11, y al menos una superficie de contacto 10c, 16c flexible con respecto a la superficie de fijación 10b, 16b, de modo que se adapta a las...

 


Reivindicaciones:

1. Pila de combustible de óxido sólido que comprende al menos una celda de combustible de óxido sólido (1) tubular y al menos un interconector (6) asociado a la celda de combustible de óxido sólido (1) , comprendiendo la celda de combustible de óxido sólido (1) un primer electrodo (2) , un electrolito (3) depositado sobre el primer electrodo (2) , un segundo electrodo (4) depositado sobre el electrolito (3) , y un soporte metálico (5) dispuesto sobre el segundo electrodo (4) , caracterizado porque el interconector (6) comprende unos medios de soporte (7) y unos medios de contacto (8) para el contacto eléctrico con el soporte metálico (5) , disponiéndose los medios de contacto (8) fijados a los medios de soporte (7) y flexibles con respecto a dichos medios de soporte (7) , y disponiéndose el interconector (6) precargado con respecto al soporte metálico (5) .

2. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 1, en donde los medios de soporte (7) comprenden al menos una placa soporte (11) sobre la cual se fijan los medios de contacto (8) .

3. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 2, en donde la placa soporte (11) incluye unos orificios (12) que mejoran el paso de aire hacia la celda de combustible (1) .

4. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de contacto (8) comprenden al menos una placa de contacto (10, 16) que tiene al menos una superficie de contacto (10c, 16c) flexible con respecto a los medios de soporte (7) , disponiéndose la superficie de contacto (10c, 16c) en contacto eléctrico con el soporte metálico (5) .

5. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 4, en donde la placa de contacto (10) tiene al menos dos superficies de contacto (10c) , continúas e inclinadas entre sí, las cuales se disponen en contacto eléctrico con el soporte metálico (5) .

6. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, en donde la placa de contacto (10) tiene una sección transversal sustancialmente en forma W.

7. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 4, en donde la superficie de contacto (16c) es una superficie sustancialmente curva, adaptada a la geometría exterior de la celda de combustible (1) .

8. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, que comprende al menos una fila de celdas de combustibles (1) dispuestas contiguas entre sí, en donde las placas de contacto (10, 16) de los interconectores (6) dispuestos contiguos forman una única placa de contacto (10, 16) .

9. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones2a8, que comprende al menos una fila de celdas de combustible (1) dispuestas contiguas entre sí, y en donde las placas soporte

(11) de los interconectores (6) dispuestos contiguos, forman una única placa soporte (11) .

10. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones4a9, en donde los medios de contacto (8) comprenden una pluralidad de placas de contacto (10, 16) dispuestas transversales a lo largo del soporte metálico (5) .

11. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 10, en donde la pluralidad de placas de contacto (10) se disponen equidistantes entre sí.

12. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada celda tubular (1) dispone de dos interconectores (6) .

13. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 12, en donde los interconectores (6) se disponen enfrentados entre sí.

14. Pila de combustible de óxido sólido según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, que comprende unos medios de precarga (15) que fijan los dos interconectores (6) entre sí, transmitiendo la precarga a la celda de combustible (1) correspondiente.

15. Pila de combustible de óxido sólido según la reivindicación 14, en donde los medios de precarga

(15) comprenden unos tornillos (18) y unas tuercas (17) .


 

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