4.1　电堆设计

目前，SOFC电堆主要有以下几种设计：外气道电堆［47］、内气道电堆［48］、圆盘状电堆［49］以及信封状电堆等。最常用的是内气道电堆，它的一个特点就是气体通道设置在电堆连接体板的里面，电池连接体的设计相对复杂。

实验室使用的是一种外气道电堆的设计（图4-1）。它与内气道设计是一个相对的概念，它使用与电堆主体相隔开的侧盖来导入和导出气体。因此，它的连接体结构很简单。这会极大降低电堆制作成本。外气道电堆最主要的优点是，气道与电堆主体隔开，没有热耦合效应，电堆气体进出口温差相对很小。

图4-1给出了电堆设计结构示意图。电堆的每一个重复单元包括金属连接体、密封部件、镍网、电池以及波纹板，这与对单电池的描述相一致。电堆的上下端盖比电堆的连接体板厚得多，以用来给电堆提供均匀且足够的压力。在电堆内部，气体通道以及空气通道是交叉的，这也有利于降低电堆内部的温度差异。图中简单给出了氢气进出与空气进的管道示意图。总体而言，这种设计很简单，电堆部件主体材料为不锈钢，生产加工方便，极大地降低了电堆的制作成本。除了密封材料以及一些安装时使用的浆料基本上所有部件都能重复使用。电堆重复性好，对实验的重现与对比也提供了很好的帮助，且实现了各个部件的大量制作。对统一整个电堆的制作标准，对电堆各个阶段问题的发现与改进也有很大的益，对今后自动化制作，流水线生产提供了理论上的可行性。实验室的电堆测试有许多不同大小的夹具，可以满足不同级别下的测试。