CN102934271B - 发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种发电装置，包括：管状的燃料电池（2），其利用接受燃料气体的供给的内外电极（5、6）夹入电解质层（7），内部作为所述燃料气体的内侧流通路（3）而形成；罩管（9），其在所述燃料电池（2）的外侧与所述外电极（6）隔开间隔配置；连接部件（13），其将所述燃料电池（2）和所述罩管（9）连接，在所述燃料电池（2）外侧利用所述间隔确保所述燃料气体的外侧流通路（4）；燃料气体管（12），其与所述罩管（9）的两端部连接，与所述罩管（9）一同形成所述燃料气体的流通路径。

Description

发电装置
技术领域
本发明涉及用于将燃料气体供给燃料电池的燃料极进行发电的发电装置。
背景技术
燃料电池由夹着电解质的燃料极以及空气极构成。对其供给燃料气体等来进行发电。特别是，固体氧化物型燃料电池（SOFC）在由固体氧化物构成的电解质上接合有燃料极（氢极）和空气极（氧极）等。通过对燃料极供给燃料气体，对空气极供给空气等，能够产生高输出的电力。另外，固体氧化物型燃料电池不仅使用氢气作为燃料气体，也能够使用含有大量的一氧化碳的气体（例如由汽车等内燃机驱动的车辆的排气）作为燃料气体。
在专利文献1中记载有将这样的固体氧化物型燃料电池形成为圆筒型。专利文献1的燃料电池将管接头直接拧合于燃料电池，与气体罐连接。
但是，在燃料电池的电极中，无论是燃料极还是空气极，都使用有多孔质体，故而使该电极直接与其他接触时，在强度上存在问题。即，长时间使用时电极发生破损。
专利文献1：（日本）特开2003－282128号公报
发明内容
本发明提供一种发电装置，即使在将管状（筒型）的燃料电池与其他部件连接而使用的情况下，也能够实现安装强度的提高或耐久性的提高，另外，也能够对外侧的电极以规定的流速供给燃料或空气。
本发明第一方面的发电装置，包括：管状的燃料电池，其利用接受燃料气体的供给的内外电极夹入电解质层，内部作为所述燃料气体的内侧流通路而形成；罩管，其在所述燃料电池的外侧与所述外电极隔开间隔配置；连接部件，其将所述燃料电池和所述罩管连接，在所述燃料电池的外侧利用所述间隔来确保所述燃料气体的外侧流通路；燃料气体管，其与所述罩管的两端部连接，与所述罩管一同形成所述燃料气体的流通路径。
理想的是，所述间隔比所述燃料电池的内径小。
理想的是，所述连接部件以应堵住所述外侧流通路的上游端及下游端的方式分别配置，具有用于确保在所述外侧流通路通过的所述燃料气体的流通的贯通孔。
根据本发明，由于罩管与燃料气体管连接，故而燃料电池和燃料气体管不直接接触而连接。因此，通过适当改变罩管的材质，能够对应于应安装的燃料气体管的构造、材质来确保其安装强度以及耐久性。另外，由于利用燃料电池和罩管形成双重管构造，故而也能够对位于燃料电池外侧的电极（阳极或阴极）以规定的流速供给燃料气体。
另外，根据本发明，能够使在燃料电池与罩管之间的间隔流动的燃料气体的流速进一步提高，能够使对位于燃料电池外侧的电极供给燃料气体的供给量增加。
另外，根据本发明，由于在外侧流通路的上游端以及下游端配置连接部件，故而燃料电池或罩管、或者其双方在其两端相互连接。因此，能够使相互的连接稳定。由于在连接部件设有贯通孔，故而不阻碍在外侧流通路通过的燃料气体的流通。
附图说明
图1是本发明的发电装置的示意剖面图；
图2是表示斯塔库的例子的示意剖面图；
图3是表示斯塔库的另一例的示意正面图。
标记说明
1：发电装置
2：燃料电池
3：内侧流通路
4：外侧流通路
5：燃料极
6：空气极
7：电解质
8：斯塔库
9：罩管
10：流入孔
11：流出孔
12：燃料气体管
13：连接部件
14：发电装置
15：取入口
具体实施方式
如图1所示，本发明的发电装置1具有燃料电池2、罩管9、连接部件13以及燃料气体管12。燃料电池2形成为管状。这样形成为管状的燃料电池2也被称为管型。在图示例中，在内侧，作为内电极配置有燃料极（阳极）5，在外侧，作为外电极配置有空气极（阴极）6。利用燃料极5及空气极6将由固体氧化物构成的电解质层7夹入。即，燃料电池2为SOFC。罩管9在燃料电池2的外侧隔开间隔配置。由于该罩管9也为管状，故而同样地与管状的燃料电池2协同动作而形成双重管构造。在图示例中，燃料电池2和罩管9的长度大致相同，在各自的两端部利用连接部件13连接。这样，通过将燃料电池2和罩管9在两端部连接，能够相互稳定地连接。另外，能够适当变更连接部件13的位置。
燃料气体从燃料气体管12的上游侧向箭头B方向流通。在通过燃料电池2时，通过形成于燃料电池内侧的内侧流通路3、和形成于燃料电池外侧的外侧流通路4。从上游侧的燃料气体管12通过贯通连接部件13的流入孔（贯通孔）10而流入外侧流通路4。燃料气体直接向箭头A方向流通，从贯通连接部件13的流出孔（贯通孔）11向下游侧的燃料气体管12流出。在图示例中，连接部件13将外侧流通路4的上游端以及下游端堵住，但由于设有连接部件13的流入孔10以及流出孔11，故而不阻碍燃料气体的流通。另外，如图所示，如果利用连接部件13堵住外侧流通路4的下游端，则在流出孔11内由在内侧流通路3通过的燃料气体的流速产生负压，能够在外侧流通路4内形成燃料气体的流动。
在燃料气体中混入有氢和氧。在燃料气体为排气的情况下，排气中的甲烷气体等及一氧化碳等中含有的氢及氧成为与电极的反应物质。由此，空气极6将氧还原，被还原后的氧离子通过电解质7，利用燃料极5与燃料气体中的氢反应而生成水。此时，由燃料极5生成的电子在电路（未图示）移动，由空气极6再次将氧离子化并且使电流在电路流动而进行发电。
燃料气体管12和燃料电池2经由罩管9（以及连接部件13）连接。罩管9与燃料气体管12直接接触并气密地连接。燃料电池2如上所述经由该罩管9与燃料气体管12连接，故而燃料电池2和燃料气体管12不直接接触而连接。因此，通过适当改变罩管9的材质，能够对应于应安装的燃料气体管12的构造、材质来确保其安装强度以及耐久性。由此，在燃料气体管12为车辆的排气管的情况下，对车辆移动产生的振动也能够长期承受。另外，由于由燃料电池2和罩管9形成双重管构造，故而对位于燃料电池2外侧的空气极6也能够以规定的流速供给燃料气体。此时，通过缩窄外侧流通路4的宽度，能够加快气体的流速并增加向空气极6的燃料气体的供给量。若进一步缩窄该宽度（燃料电池2与罩管9的间隔）使其比内侧流通路的半径还小，则能够一定程度地较宽地确保内侧流通路3，并且也能够提高外侧流通路4的流速，因此是理想的。在燃料气体为排气的情况下，由于与电极反应的成分的浓度低，故而这样提高流速是极其重要的。在使用排气的情况下，在上游侧设有燃料改性材料（未图示）为好。该燃料改性材料用于将排气中的碳化氢、水等转换成氢，使氢浓度提高。
若使用多个这样的发电装置1，则成为图2或图3所示那样的斯塔库8。在图2的例中，纵向排列四个发电装置，但位于中间的两个使用有本发明的发电装置1。在图3的例中，表示了使用了6×5共计30个发电装置的斯塔库8。该情况下，位于中间的4×3共计12个发电装置使用有本发明的发电装置1。通过使用燃料电池2和罩管9形成双重管构造，实现安装强度的提高和流速的高速化，由此，作为这样的配置在形成为斯塔库8时的内侧的发电装置特别理想，能够适用。配置于外侧的发电装置14可以使用以往使用的管型燃料电池。在图2中，外侧的发电装置14也形成为燃料电池2和罩管9的双重构造，将外侧流通路的取入口15设于罩管9，取入外部的空气。这样，关于配置于外侧的发电装置14，作为供给空气极6的气体，使用外界气体为好。

Claims (3)

1.一种发电装置，其特征在于，包括：
管状的燃料电池，其利用接受燃料气体的供给的内外电极夹入电解质层，内部作为所述燃料气体的内侧流通路而形成；
罩管，其在所述燃料电池的外侧与所述外电极隔开间隔配置；
连接部件，其将所述燃料电池和所述罩管连接，在所述燃料电池的外侧利用所述间隔来确保所述燃料气体的外侧流通路；
燃料气体管，其与所述罩管的两端部连接且与所述燃料电池非接触，与所述罩管一同形成所述燃料气体的流通路径。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，
所述间隔比所述燃料电池的内径小。
3.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，
所述连接部件以应堵住所述外侧流通路的上游端及下游端的方式分别配置，具有用于确保在所述外侧流通路通过的所述燃料气体的流通的贯通孔。
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