4.1　電堆設計

目前，SOFC電堆主要有以下幾種設計：外氣道電堆［47］、內氣道電堆［48］、圓盤狀電堆［49］以及信封狀電堆等。最常用的是內氣道電堆，它的一個特點就是氣體通道設置在電堆連接體板的里面，電池連接體的設計相對復雜。

實驗室使用的是一種外氣道電堆的設計（圖4-1）。它與內氣道設計是一個相對的概念，它使用與電堆主體相隔開的側蓋來導入和導出氣體。因此，它的連接體結構很簡單。這會極大降低電堆制作成本。外氣道電堆最主要的優點是，氣道與電堆主體隔開，沒有熱耦合效應，電堆氣體進出口溫差相對很小。

圖4-1　外氣道電堆結構示意圖

圖4-1給出了電堆設計結構示意圖。電堆的每一個重復單元包括金屬連接體、密封部件、鎳網、電池以及波紋板，這與對單電池的描述相一致。電堆的上下端蓋比電堆的連接體板厚得多，以用來給電堆提供均勻且足夠的壓力。在電堆內部，氣體通道以及空氣通道是交叉的，這也有利于降低電堆內部的溫度差異。圖中簡單給出了氫氣進出與空氣進的管道示意圖。總體而言，這種設計很簡單，電堆部件主體材料為不銹鋼，生產加工方便，極大地降低了電堆的制作成本。除了密封材料以及一些安裝時使用的漿料基本上所有部件都能重復使用。電堆重復性好，對實驗的重現與對比也提供了很好的幫助，且實現了各個部件的大量制作。對統一整個電堆的制作標準，對電堆各個階段問題的發現與改進也有很大的益，對今后自動化制作，流水線生產提供了理論上的可行性。實驗室的電堆測試有許多不同大小的夾具，可以滿足不同級別下的測試。