DE102019208893B4 - FUEL CELL SYSTEM - Google Patents

FUEL CELL SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
DE102019208893B4
DE102019208893B4 DE102019208893.7A DE102019208893A DE102019208893B4 DE 102019208893 B4 DE102019208893 B4 DE 102019208893B4 DE 102019208893 A DE102019208893 A DE 102019208893A DE 102019208893 B4 DE102019208893 B4 DE 102019208893B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
fuel
oxygen
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102019208893.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102019208893A1 (en
Inventor
Miho Sato
Shigeru Toda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE102019208893A1 publication Critical patent/DE102019208893A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102019208893B4 publication Critical patent/DE102019208893B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/004—Cylindrical, tubular or wound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Brennstoffzellensystem (10), welches aufweist:einen ersten Brennstoffzellenstapel (18, 18a, 18b); undeinen zweiten Brennstoffzellenstapel (20, 20a), der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels mit einem Abstand von dem ersten Brennstoffzellenstapel umgibt,wobei jeder des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels Festoxid-Brennstoffzellen enthält,dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (22), die konfiguriert ist, um den ersten Brennstoffzellenstapel zu erwärmen, in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel und dem zweiten Brennstoffzellenstapel angeordnet ist.A fuel cell system (10) comprising: a first fuel cell stack (18, 18a, 18b); anda second fuel cell stack (20, 20a) arranged to surround an outer periphery of the first fuel cell stack at a distance from the first fuel cell stack, each of the first fuel cell stack and the second fuel cell stack including solid oxide fuel cells, characterized in that a heater (22) configured to heat the first fuel cell stack is disposed in the space between the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der Erfindung:Field of the invention:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, welches Festoxid-Brennstoffzellen aufweist.The present invention relates to a fuel cell system which has solid oxide fuel cells.

Beschreibung der verwandten Technik:Description of the related technology:

Allgemein haben Festoxid-Brennstoffzellen relativ hohe Betriebstemperaturen und daher relativ lange Hochfahr-Zeiten. Um die Hochfahr-Zeit einer solchen Festoxid-Brennstoffzelle zu verkürzen, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2015-207510 A ein Brennstoffzellensystem mit einem Stapelheizer, um die Temperatur eines Brennstoffzellenstapels anzuheben, der aus einer Mehrzahl von Festoxid-Brennstoffzellen zusammengesetzt ist. Der Stapelheizer ist an einer Endplatte befestigt, die an einem Ende der Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist.In general, solid oxide fuel cells have relatively high operating temperatures and therefore relatively long start-up times. In order to shorten the startup time of such a solid oxide fuel cell, Japanese Patent Laid-Open No. JP 2015-207510 A a fuel cell system having a stack heater for raising the temperature of a fuel cell stack composed of a plurality of solid oxide fuel cells. The stack heater is attached to an end plate arranged at one end of the stacking direction of the fuel cell stack.

Die DE 699 10 060 T2 zeigt ein Brennstoffzellensystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The DE 699 10 060 T2 shows a fuel cell system according to the preamble of claim 1.

Die JP 2006-099 992 A beschreibt ein Brennstoffzellensystem, welches aufweist: einen ersten Brennstoffzellenstapel; und einen zweiten Brennstoffzellenstapel, der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels mit einem Abstand von dem ersten Brennstoffzellenstapel umgibt.The JP 2006-099 992 A describes a fuel cell system comprising: a first fuel cell stack; and a second fuel cell stack arranged to surround an outer periphery of the first fuel cell stack at a distance from the first fuel cell stack.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Festoxid-Brennstoffzellen müssen ihre Betriebstemperaturen hoch halten, und daher die Brennstoffzellen-Nutzungsrate verringern, was tendenziell die Stromerzeugungseffizienz im Teillastbetrieb (bei relativ kleinen Lasten) verringert.Solid oxide fuel cells need to keep their operating temperatures high and therefore reduce the fuel cell utilization rate, which tends to reduce power generation efficiency under part load operation (at relatively small loads).

Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung dieses Problems avisiert worden, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem anzugeben, das die Hochfahr-Zeit effizient verkürzen und eine Minderung in der Stromerzeugungseffizienz während eines Teillastbetriebs vermeiden kann.The present invention has been made with this problem in mind, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system which can efficiently shorten the startup time and avoid a decrease in power generation efficiency during a partial load operation.

Zur Lösung des Problems wird ein Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 angegeben.To solve the problem, a fuel cell system according to claim 1 is specified.

Das Brennstoffzellensystem enthält einen ersten Brennstoffzellenstapel und einen zweiten Brennstoffzellenstapel, der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels mit Abstand von dem ersten Brennstoffzellenstapel umgibt. Jeder des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels enthält Festoxid-Brennstoffzellen.The fuel cell system includes a first fuel cell stack and a second fuel cell stack arranged to surround an outer circumference of the first fuel cell stack at a distance from the first fuel cell stack. Each of the first fuel cell stack and the second fuel cell stack includes solid oxide fuel cells.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zuerst nur den ersten Brennstoffzellenstapel zu starten, wenn das Brennstoffzellensystem gestartet wird, und daher kann die Wärmekapazität kleiner sein als im Falle des Startens des gesamten Brennstoffzellenstapels (sowohl des ersten Brennstoffzellenstapels als auch des zweiten Brennstoffzellenstapels). Wenn der erste Brennstoffzellenstapel gestartet wird, ist es auch möglich, die vom ersten Brennstoffzellenstapel abgestrahlte Wärme zu nutzen, um die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels anzuheben. Dies verkürzt effizient die Hochfahr-Zeit des Brennstoffzellensystems. Es ist ferner möglich, im Teillastbetrieb nur einen des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels zu betreiben, was eine Minderung der Brennstoffzellen-Nutzungsrate vermeidet. Dies vermeidet wiederum eine Minderung der Stromerzeugungseffizienz während eines Teillastbetriebs.According to the present invention, it is possible to start only the first fuel cell stack first when the fuel cell system is started, and therefore the heat capacity can be smaller than in the case of starting the entire fuel cell stack (both the first fuel cell stack and the second fuel cell stack). When the first fuel cell stack is started, it is also possible to use the heat radiated from the first fuel cell stack in order to raise the temperature of the second fuel cell stack. This efficiently shortens the start-up time of the fuel cell system. It is also possible to operate only one of the first fuel cell stack and the second fuel cell stack in partial load operation, which avoids a reduction in the fuel cell utilization rate. This in turn avoids a reduction in power generation efficiency during part-load operation.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich, worin eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung als illustratives Beispiel gezeigt ist.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which a preferred embodiment of the present invention is shown as an illustrative example.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 3 is a schematic configuration diagram of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention;
  • 2 ist ein Transversalquerschnitt des Systemkörpers; 2 Figure 3 is a transverse cross section of the system body;
  • 3 ist ein teilweise weggelassener Längsquerschnitt eines ersten Brennstoffzellenstapels; 3 Fig. 13 is a partially omitted longitudinal cross section of a first fuel cell stack;
  • 4 ist ein teilweise weggelassener Längsquerschnitt eines zweiten Brennstoffzellenstapels; 4th Fig. 3 is a partially omitted longitudinal cross section of a second fuel cell stack;
  • 5A ist ein schematisches Diagramm eines ersten Brennstoffzellenstapels gemäß einer Modifikation; 5B ist ein schematisches Diagramm eines ersten Brennstoffzellenstapels gemäß einer anderen Modifikation, und 5C ist ein schematisches Diagramm eines zweiten Brennstoffzellenstapels gemäß einer Modifikation. 5A Fig. 3 is a schematic diagram of a first fuel cell stack according to a modification; 5B FIG. 13 is a schematic diagram of a first fuel cell stack according to another modification, and FIG 5C Fig. 3 is a schematic diagram of a second fuel cell stack according to a modification.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The fuel cell system according to the present invention is now described in connection with FIGS preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.

Ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dient für verschiedene Anwendungen von stationärem Gebrauch bis mobilem Gebrauch. Das Brennstoffzellensystem 10 kann auch als sogenannter tragbarer Stromgenerator verwendet werden.A fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention is used for various applications from stationary use to mobile use. The fuel cell system 10 can also be used as a so-called portable power generator.

Wie in 1 gezeigt, enthält das Brennstoffzellensystem 10 einen Systemkörper 12, eine Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases zu dem Systemkörper 12, eine Brenngas-Zuführvorrichtung 16 zum Zuführen eines Brenngases zu dem Systemkörper 12 sowie eine Steuereinheit 17.As in 1 shown contains the fuel cell system 10 a system body 12 , an oxygen-containing gas supply device 14th for supplying an oxygen-containing gas to the system body 12 , a fuel gas supply device 16 for supplying a fuel gas to the system body 12 as well as a control unit 17th .

Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält das Brennstoffzellensystem 10 einen ersten Brennstoffzellenstapel 18, einen zweiten Brennstoffzellenstapel 20, eine erste Heizvorrichtung 22 (Heizvorrichtung), eine zweite Heizvorrichtung 24 (äußere Heizvorrichtung) sowie ein Gehäuse 26. Der ersten Brennstoffzellenstapel 18 enthält eine Mehrzahl von aneinander gestapelten ersten Einheitszellen 28, sowie einen Satz von ersten Endplatten 30, 32, die an beiden Enden der Richtung angeordnet sind, in der die Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28 gestapelt sind (der in 1 mit Pfeil A gezeigten Richtung).As in the 1 and 2 shown contains the fuel cell system 10 a first fuel cell stack 18th , a second fuel cell stack 20th , a first heater 22nd (Heater), a second heater 24 (external heater) and a housing 26th . The first fuel cell stack 18th contains a plurality of first unit cells stacked on one another 28 , as well as a set of first end plates 30th , 32 arranged at both ends of the direction in which the plurality of first unit cells 28 are stacked (the one in 1 direction shown with arrow A).

Jede erste Einheitszelle 28 ist als Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) konfiguriert, die durch eine elektrochemische Reaktion des Brenngases und des sauerstoffhaltigen Gases Strom erzeugt. Der erste Brennstoffzellenstapel 18 ist, in Draufsicht in der Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28 in einer runden Form ausgebildet (siehe 2). Jedoch kann, in Draufsicht bei Betrachtung in der Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28, der erste Brennstoffzellenstapel 18 auch verschiedene andere Formen haben, einschließlich polygonaler Form, elliptischer Form, halbrunder Form, etc..Every first unit cell 28 is configured as a solid oxide fuel cell (SOFC) that generates electricity through an electrochemical reaction of the fuel gas and the oxygen-containing gas. The first fuel cell stack 18th is, in plan view in the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 formed in a round shape (see 2 ). However, in plan view when viewed in the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 , the first fuel cell stack 18th also have various other shapes including polygonal shape, elliptical shape, semicircular shape, etc.

In 1 ist der Satz von ersten Endplatten 30, 32 mit einem Verbindungselement (nicht gezeigt) versehen, um auf die Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28 in der Stapelrichtung eine Dichtziehkraft auszuüben. Auf einer ersten Endplatte 30 sind ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Einlass 34 und ein erster Brenngas-Einlass 36 ausgebildet.In 1 is the set of first end plates 30th , 32 provided with a connector (not shown) to connect to the plurality of first unit cells 28 exert a sealing pull in the stacking direction. On a first end plate 30th are an oxygen-containing gas inlet 34 and a first fuel gas inlet 36 educated.

In dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 sind ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 und ein erster Brenngas-Zuführkanal 40 ausgebildet. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 erstreckt sich in der Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28, sodass er durch jede erste Einheitszelle 28 hindurch geht. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 geht durch die eine erste Endplatte 30 hindurch, sodass er mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Einlass 34 in Verbindung steht. Der erste Brenngas-Zuführkanal 40 erstreckt sich in der Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28, sodass er durch jede erste Einheitszelle 28 hindurch geht. Der erste Brenngas-Zuführkanal 40 geht durch die eine erste Endplatte 30 hindurch, sodass er mit dem ersten Brenngas-Einlass 36 in Verbindung steht.In the first fuel cell stack 18th are an oxygen-containing gas supply channel 38 and a first fuel gas supply channel 40 educated. The oxygen-containing gas supply channel 38 extends in the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 so that it goes through every first unit cell 28 goes through. The oxygen-containing gas supply channel 38 goes through a first end plate 30th through it so that it connects to the oxygen-containing gas inlet 34 is connected. The first fuel gas supply channel 40 extends in the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 so that it goes through every first unit cell 28 goes through. The first fuel gas supply channel 40 goes through a first end plate 30th through so that it connects to the first fuel gas inlet 36 is connected.

Wie in 3 gezeigt, enthält jede erste Einheitszelle 28 eine erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42, sowie einen ersten Kathoden-Separator 44 und einen ersten Anoden-Separator 46, die die erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 zwischen sich aufnehmen. Der erste Kathoden-Separator 44 und der erste Anoden-Separator 46 können als zweiseitiger Bipolar-Separator strukturiert sein. Die erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 enthält einen schichtartigen ersten Elektrolyten 48, eine Kathode 50, die auf einer Oberfläche des ersten Elektrolyten 48 angeordnet ist, sowie eine erste Anode 52, die auf der anderen Oberfläche des ersten Elektrolyten 48 angeordnet ist. Der erste Elektrolyt 48 ist aus einem Oxidionen-Leiter hergestellt, wie etwa zum Beispiel stabilisiertem Zirkoniumoxid.As in 3 shown contains every first unit cell 28 a first electrolyte-electrode arrangement 42 , and a first cathode separator 44 and a first anode separator 46 who have favourited the first electrolyte-electrode assembly 42 take up between them. The first cathode separator 44 and the first anode separator 46 can be structured as a two-sided bipolar separator. The first electrolyte-electrode arrangement 42 contains a layer-like first electrolyte 48 , a cathode 50 that is on a surface of the first electrolyte 48 is arranged, as well as a first anode 52 that is on the other surface of the first electrolyte 48 is arranged. The first electrolyte 48 is made of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia, for example.

Eine Barriereschicht (nicht gezeigt) ist an einem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 ausgebildet, um einen Eintritt und Austritt des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases zu verhindern. Eine Barriereschicht (nicht gezeigt), um den Eintritt und Austritt des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases zu verhindern, ist an Teilen der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 ausgebildet, die den Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 und den ersten Brenngas-Zuführkanal 40 bilden.A barrier layer (not shown) is on an outer peripheral portion of the first electrolyte-electrode assembly 42 designed to prevent entry and exit of the oxygen-containing gas and the fuel gas. A barrier layer (not shown) to prevent the entry and exit of the oxygen-containing gas and the fuel gas is on parts of the first electrolyte-electrode arrangement 42 formed that the oxygen-containing gas supply channel 38 and the first fuel gas supply channel 40 form.

Der erste Kathoden-Separator 44 und der erste Anoden-Separator 46 sind zum Beispiel aus Stahlblechen, rostfreien Stahlblechen, Aluminiumblechen, galvanisierten Stahlblechen oder Metallblechen hergestellt, die antikorrosiv oberflächenbehandelte Metalloberflächen aufweisen. Der erste Kathoden-Separator 44 und der erste Anoden-Separator 46 sind durch Löten, Diffusionskleben, Laserschweißen oder dergleichen miteinander verbunden.The first cathode separator 44 and the first anode separator 46 are made, for example, of steel sheets, stainless steel sheets, aluminum sheets, galvanized steel sheets or metal sheets that have anti-corrosive surface-treated metal surfaces. The first cathode separator 44 and the first anode separator 46 are connected to one another by soldering, diffusion bonding, laser welding or the like.

Der erste Kathoden-Separator 44 hat im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung. Auf der Oberfläche des ersten Kathodenseparators 44, die zu der ersten Kathode 50 weist, ist eine Mehrzahl von ersten Vorsprüngen 56 ausgebildet, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und zu der ersten Kathode 50 hin vorstehen. In anderen Worten, die Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von ersten Vorsprüngen 56 bilden eines erstes Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 58 auf der Oberfläche des ersten Kathoden-Separators 44, die zu der ersten Kathode 50 weist.The first cathode separator 44 has essentially the same dimensions as the first electrolyte-electrode arrangement. On the surface of the first cathode separator 44 leading to the first cathode 50 is a plurality of first protrusions 56 formed, which are arranged at a distance from each other and to the first cathode 50 to protrude. In other words, the spaces between the plurality of first protrusions 56 form a first oxygen-containing gas Flow field 58 on the surface of the first cathode separator 44 leading to the first cathode 50 shows.

Das erste Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 58 steht mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 in Verbindung. Der erste Kathoden-Separator 44 ist derart strukturiert, dass das erste Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 58 und der erste Brenngas-Zuführkanal 48 nicht miteinander in Verbindung stehen. An einem Außenumfangsabschnitt des ersten Kathoden-Separators 44 ist ein erster Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 60 ausgebildet, der mit einem Zwischenraum (ersten Zwischenraum S1 an der Außenumfangsseite des ersten Brennstoffzellenstapels 18 in Verbindung steht. Der erste Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 60 führt überschüssiges sauerstoffhaltiges Gas, das bei der Stromerzeugung durch die erste Brennstoffzelle 28 nicht verbraucht wurde, als Abgas von dem ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 58 in den ersten Zwischenraum S1 ab.The first oxygen-containing gas flow field 58 stands with the oxygen-containing gas supply channel 38 in connection. The first cathode separator 44 is structured in such a way that the first oxygen-containing gas flow field 58 and the first fuel gas supply channel 48 are not related to each other. On an outer peripheral portion of the first cathode separator 44 is a first oxygen-containing gas discharge duct 60 formed with a gap (first gap S1 on the outer peripheral side of the first fuel cell stack 18th is connected. The first oxygen-containing gas discharge duct 60 carries excess oxygen-containing gas that is generated during power generation by the first fuel cell 28 was not consumed as exhaust gas from the first oxygen-containing gas flow field 58 in the first space S1 from.

Der erste Anoden-Separator 46 hat im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 (im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie der erste Kathoden-Separator 44). Auf der Oberfläche des ersten Anoden-Separators 46, die zu der ersten Anode 52 weist, sind eine Mehrzahl von zweiten Vorsprüngen 62 ausgebildet, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und zu der ersten Anode 52 hin vorstehen. In anderen Worten, die Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von zweiten Vorsprüngen 62 bilden ein erstes Brenngas-Fließfeld 64 auf der Oberfläche des ersten Anoden-Separators 46, die zu der ersten Anode 52 weist.The first anode separator 46 has essentially the same dimensions as the first electrolyte-electrode arrangement 42 (essentially the same dimensions as the first cathode separator 44 ). On the surface of the first anode separator 46 leading to the first anode 52 are a plurality of second protrusions 62 formed, which are arranged at a distance from each other and to the first anode 52 to protrude. In other words, the spaces between the plurality of second protrusions 62 form a first fuel gas flow field 64 on the surface of the first anode separator 46 leading to the first anode 52 shows.

Das erste Brenngas-Fließfeld 64 steht mit dem ersten Brenngas-Zuführkanal 40 in Verbindung. Der erste Anoden-Separator 46 ist derart strukturiert, dass das erste Brenngas-Fließfeld 64 und der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 nicht miteinander in Verbindung stehen. Ein erster Brenngas-Abführkanal 66, der das erste Brenngas-Fließfeld 64 mit dem ersten Zwischenraum S1 verbindet, ist an einem Außenumfangsabschnitt des ersten Anoden-Separators 46 ausgebildet. Der erste Brenngas-Abführkanal 66 führt überschüssiges Brenngas, das bei der Stromerzeugung durch die erste Brennstoffzelle 28 nicht verbraucht wurde, als Abgas von dem ersten Brenngas-Fließfeld 64 in den ersten Zwischenraum S1 ab. Das heißt, der erste Brennstoffzellenstapel 18 entlädt Abgas, das sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas enthält, in den ersten Zwischenraum S1.The first fuel gas flow field 64 stands with the first fuel gas supply channel 40 in connection. The first anode separator 46 is structured in such a way that the first fuel gas flow field 64 and the oxygen-containing gas supply channel 38 are not related to each other. A first fuel gas discharge duct 66 , the first fuel gas flow field 64 with the first gap S1 connects is on an outer peripheral portion of the first anode separator 46 educated. The first fuel gas discharge duct 66 carries excess fuel gas that is generated during power generation by the first fuel cell 28 was not consumed as exhaust gas from the first fuel gas flow field 64 in the first space S1 from. That is, the first fuel cell stack 18th discharges exhaust gas containing oxygen-containing gas and fuel gas into the first space S1 .

Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der zweite Brennstoffzellenstapel 20 so angeordnet, dass er den Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels 18 mit Abstand von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 umgibt. Das heißt, der zweite Brennstoffzellenstapel 20 ist in Form eines runden Rings ausgebildet. Jedoch ist der zweite Brennstoffzellenstapel 20 nicht auf das Beispiel einer runden Ringform beschränkt, sondern kann auch in der Form wie ein polygonaler Ring ausgebildet sein. In anderen Worten, der zweite Brennstoffzellenstapel 20 ist als äußerer Stapel konfiguriert, der mit Abstand von und an der Außenumfangsseite des ersten Brennstoffzellenstapels 18 als innerem Stapel angeordnet ist.As in the 1 and 2 shown is the second fuel cell stack 20th arranged to face the outer periphery of the first fuel cell stack 18th at a distance from the first fuel cell stack 18th surrounds. That is, the second fuel cell stack 20th is designed in the form of a round ring. However, the second is the fuel cell stack 20th not limited to the example of a round ring shape, but may also be formed in the shape of a polygonal ring. In other words, the second fuel cell stack 20th is configured as an outer stack spaced from and on the outer peripheral side of the first fuel cell stack 18th is arranged as an inner stack.

Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 enthält eine Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68, die aufeinander gestapelt sind, sowie einen Satz von zweiten Endplatten 70, 72, die an beiden Enden der Stapelrichtung der Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68 angeordnet sind (der in 1 mit Pfeil A angegebenen Richtung). Die Stapelrichtung der Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68 ist die gleiche wie die Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28. Die zweiten Einheitszellen 68 sind als Festoxid-Brennstoffzellen konfiguriert, die durch eine elektrochemische Reaktion des Brenngases und des sauerstoffhaltigen Gases Strom erzeugen. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt Strom mittels des sauerstoffhaltigen Gases in dem Abgas, das von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 in den ersten Zwischenraum S1 abgegeben wird.The second fuel cell stack 20th includes a plurality of second unit cells 68 stacked on top of one another and a set of second end plates 70 , 72 that are at both ends of the stacking direction of the plurality of second unit cells 68 are arranged (the one in 1 direction indicated by arrow A). The stacking direction of the plurality of second unit cells 68 is the same as the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 . The second unit cells 68 are configured as solid oxide fuel cells that generate electricity through an electrochemical reaction of the fuel gas and the oxygen-containing gas. The second fuel cell stack 20th generates electricity using the oxygen-containing gas in the exhaust gas from the first fuel cell stack 18th in the first space S1 is delivered.

Der Satz von runden ringförmigen Endplatten 70, 72 ist mit einem Verbindungselement (nicht gezeigt) versehen, um auf die Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68 in der Stapelrichtung eine Dichtziehkraft auszuüben. An der einen zweiten Endplatte 70 ist ein zweiter Brenngas-Einlass 74 ausgebildet.The set of round annular end plates 70 , 72 is provided with a connector (not shown) to connect to the plurality of second unit cells 68 exert a sealing pull in the stacking direction. On the one second end plate 70 is a second fuel gas inlet 74 educated.

In dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 ist ein zweiter Brenngas-Zuführkanal 76 ausgebildet. Der zweite Brenngas-Zuführkanal 76 erstreckt sich in der Stapelrichtung der Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68, sodass er durch jede zweite Einheitszelle 68 hindurch geht. Der zweite Brenngas-Zuführkanal 76 geht durch die eine zweite Endplatte 70 hindurch, sodass er mit dem zweiten Brenngas-Einlass 74 in Verbindung steht.In the second fuel cell stack 20th is a second fuel gas supply channel 76 educated. The second fuel gas supply channel 76 extends in the stacking direction of the plurality of second unit cells 68 so that it goes through every other unit cell 68 goes through. The second fuel gas supply channel 76 goes through a second end plate 70 through it so that it connects to the second fuel gas inlet 74 is connected.

Wie in 4 gezeigt, enthält jede zweite Einheitszelle 68 eine zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78, sowie einen zweiten Kathoden-Separator 80 und einen zweiten Anoden-Separator 82, die die zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 zwischen sich aufnehmen. Der zweite Kathoden-Separator 80 und der zweite Anoden-Separator 82 können als zweiseitiger Bipolar-Separator strukturiert sein. Die zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 enthält einen schichtartigen zweiten Elektrolyten 84, eine zweite Elektrode 86, die auf einer Oberfläche des zweiten Elektrolyten 84 angeordnet ist, sowie eine zweite Anode 88, die auf der anderen Oberfläche des zweiten Elektrolyten 84 angeordnet ist.As in 4th shown contains every other unit cell 68 a second electrolyte-electrode arrangement 78 , and a second cathode separator 80 and a second anode separator 82 who have favourited the second electrolyte-electrode assembly 78 take up between them. The second cathode separator 80 and the second anode separator 82 can be structured as a two-sided bipolar separator. The second electrolyte-electrode arrangement 78 contains a layered second electrolyte 84 , a second electrode 86 that are on a surface of the second electrolyte 84 is arranged, and a second anode 88 that is on the other surface of the second electrolyte 84 is arranged.

Der zweite Elektrolyt 84 ist in der gleichen Weise wie der erste Elektrolyt 48 strukturiert. Eine Barriereschicht (nicht gezeigt) ist an einem Außenumfangsabschnitt und einem Innenumfangsabschnitt der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 ausgebildet, um den Eintritt und Austritt des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases zu verhindern. Eine Barriereschicht (nicht gezeigt), um den Eintritt und den Austritt des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases zu verhindern, ist an einem Teil der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 ausgebildet, die den zweiten Brenngas-Zuführkanal 76 bildet.The second electrolyte 84 is in the same way as the first electrolyte 48 structured. A barrier layer (not shown) is on an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the second electrolyte-electrode assembly 78 designed to prevent the entry and exit of the oxygen-containing gas and the fuel gas. A barrier layer (not shown) to prevent the entry and exit of the oxygen-containing gas and the fuel gas is on part of the second electrolyte-electrode arrangement 78 formed which the second fuel gas supply channel 76 forms.

Der zweite Kathoden-Separator 80 und der zweite Anoden-Separator 82 sind zum Beispiel aus Stahlblechen, rostfreien Stahlblechen, Aluminiumstahlblechen, galvanisierten Stahlblechen oder Metallblechen mit antikorrosiv oberflächenbehandelten Metalloberflächen gebildet. Der zweite Kathoden-Separator 80 und der zweite Anoden-Separator 82 sind durch Löten, Diffusionskleben, Laserschweißen oder dergleichen miteinander verbunden.The second cathode separator 80 and the second anode separator 82 are formed from, for example, steel sheets, stainless steel sheets, aluminum steel sheets, galvanized steel sheets or metal sheets with anti-corrosive surface-treated metal surfaces. The second cathode separator 80 and the second anode separator 82 are connected to one another by soldering, diffusion bonding, laser welding or the like.

Der zweite Kathoden-Separator 80 hat im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78. Auf der Oberfläche des zweiten Kathoden-Separators 80, die zu der zweiten Kathode 86 weist, ist eine Mehrzahl von dritten Vorsprüngen 92 ausgebildet, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und zu der zweiten Kathode 86 hin vorstehen. In anderen Worten, die Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von dritten Vorsprüngen 92 bilden ein zweites Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 94 auf der Oberfläche des zweiten Kathoden-Separators 80, die zu der zweiten Kathode 86 weist.The second cathode separator 80 has essentially the same dimensions as the second electrolyte-electrode arrangement 78 . On the surface of the second cathode separator 80 leading to the second cathode 86 is a plurality of third protrusions 92 formed, which are arranged at a distance from each other and to the second cathode 86 to protrude. In other words, the spaces between the plurality of third protrusions 92 form a second oxygen-containing gas flow field 94 on the surface of the second cathode separator 80 leading to the second cathode 86 shows.

Ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Einströmkanal 96 zur Verbindung des ersten Zwischenraums S1 mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld ist an einem Innenumfangsabschnitt des zweiten Kathoden-Separators 80 ausgebildet. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Einströmkanal 96 führt das Abgas (sauerstoffhaltiges Gas), das sich in dem ersten Zwischenraum S1 befindet, in das zweite Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 94. Ein zweiter Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 98, der mit einem Zwischenraum (zweiten Zwischenraum S2) an der Außenumfangsseite des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 in Verbindung steht, ist an einem Außenumfangsabschnitt des zweiten Kathoden-Separators 80 ausgebildet.An oxygen-containing gas inflow channel 96 to connect the first space S1 with the oxygen-containing gas flow field is on an inner peripheral portion of the second cathode separator 80 educated. The oxygen-containing gas inflow channel 96 carries the exhaust gas (oxygen-containing gas) that is in the first interspace S1 is located in the second oxygen-containing gas flow field 94 . A second oxygen-containing gas discharge duct 98 , the one with a space (second space S2 ) on the outer peripheral side of the second fuel cell stack 20th is in communication is on an outer peripheral portion of the second cathode separator 80 educated.

Der zweite Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 98 führt überschüssiges sauerstoffhaltiges Gas, das bei der Stromerzeugung durch die zweite Einheitszelle 78 nicht verbraucht wurde, als Abgas in den zweiten Zwischenraum S2 ab. Der zweite Kathoden-Separator 80 ist derart strukturiert, dass das zweite Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 94 und der zweite Brenngas-Zuführkanal 76 nicht miteinander in Verbindung stehen.The second oxygen-containing gas discharge channel 98 carries excess oxygen-containing gas that is generated during power generation through the second unit cell 78 was not consumed as exhaust gas in the second gap S2 from. The second cathode separator 80 is structured in such a way that the second oxygen-containing gas flow field 94 and the second fuel gas supply channel 76 are not related to each other.

Der zweite Anoden-Separator 82 hat im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 (im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie der zweite Kathoden-Separator 80). Auf der Oberfläche des zweiten Anoden-Separators 82, die zu der zweiten Anode 88 weist, sind eine Mehrzahl von vierten Vorsprüngen 100 ausgebildet, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und zu der zweiten Anode 88 hin vorstehen. In anderen Worten, die Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von vierten Vorsprüngen 100 bilden ein zweites Brenngas-Fließfeld 102 auf der Oberfläche des zweiten Anoden-Separators 82, die zu der zweiten Anode 88 weist.The second anode separator 82 has essentially the same dimensions as the second electrolyte-electrode arrangement 78 (Essentially the same dimensions as the second cathode separator 80 ). On the surface of the second anode separator 82 leading to the second anode 88 is a plurality of fourth protrusions 100 formed, which are arranged at a distance from each other and to the second anode 88 to protrude. In other words, the spaces between the plurality of fourth protrusions 100 form a second fuel gas flow field 102 on the surface of the second anode separator 82 leading to the second anode 88 shows.

Das zweite Brenngas-Fließfeld 102 steht mit dem zweiten Brenngas-Zuführkanal 76 in Verbindung. Der zweite Anoden-Separator 82 ist derart strukturiert, dass das zweite Brenngas-Fließfeld 102 und der erste Zwischenraum S1 nicht miteinander in Verbindung stehen.The second fuel gas flow field 102 stands with the second fuel gas supply channel 76 in connection. The second anode separator 82 is structured in such a way that the second fuel gas flow field 102 and the first space S1 are not related to each other.

An einem Außenumfangs-Abschnitt des zweiten Anoden-Separators 82 ist ein zweiter Brenngas-Abführkanal 104 ausgebildet, der das zweite Brenngas-Fließfeld 102 mit dem zweiten Zwischenraum S2 verbindet. Der zweite Brenngas-Abführkanal 104 führt überschüssiges Brenngas, das bei der Stromerzeugung durch die zweite Einheitszelle 68 nicht verbraucht wurde, als Abgas von dem zweiten Brenngas-Fließfeld 102 in den zweiten Zwischenraum S2 ab. Das heißt, der zweite Brennstoffzellenstapel 20 führt Abgas, das sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas enthält, in den zweiten Zwischenraum S2 ab.On an outer peripheral portion of the second anode separator 82 is a second fuel gas discharge duct 104 formed, the second fuel gas flow field 102 with the second space S2 connects. The second fuel gas discharge channel 104 carries excess fuel gas that is generated during power generation through the second unit cell 68 was not consumed as exhaust gas from the second fuel gas flow field 102 in the second space S2 from. That is, the second fuel cell stack 20th leads exhaust gas containing oxygen-containing gas and fuel gas into the second intermediate space S2 from.

In den 1 und 2 ist die erste Heizvorrichtung 22 in dem ersten Zwischenraum S1 angeordnet, der ein Zwischenraum zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 ist, um den ersten Brennstoffzellenstapel 18 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 20 zu erwärmen. Die erste Heizvorrichtung 22 enthält einen ersten Brenner 106 als Brenner, der das vom ersten Brennstoffzellenstapel 18 in den ersten Zwischenraum S1 abgegebene Abgas (sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas) verbrennt. Der erste Brenner 106 enthält einen runden ringförmigen ersten Brennerkörper 108 und erste Verbrennerabschnitte 110, die in dem ersten Brennerkörper 108 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen sind. Der erste Brennerkörper 108 ist an dem Gehäuse 26 befestigt, sodass er die erste Endplatte 30 umgibt.In the 1 and 2 is the first heating device 22nd in the first gap S1 arranged, the a gap between the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th is to the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th to warm up. The first heater 22nd contains a first burner 106 as a burner, the one from the first fuel cell stack 18th in the first space S1 emitted exhaust gas (oxygen-containing gas and fuel gas) burns. The first burner 106 contains a round, annular first torch body 108 and first combustor sections 110 that are in the first torch body 108 are provided at equal intervals in the circumferential direction. The first torch body 108 is on the housing 26th attached so that he is the first end plate 30th surrounds.

Die zweite Heizvorrichtung 24 ist in dem zweiten Zwischenraum S2 angeordnet, der ein Zwischenraum zwischen dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 und einer Seitenwand des Gehäuses 26 ist, um den zweiten Brennstoffzellenstapel 20 zu erwärmen. Die zweite Heizvorrichtung 24 enthält einen zweiten Brenner 112 als Brenner, der das vom zweiten Brennstoffzellenstapel 20 in den zweiten Zwischenraum S2 abgegebene Abgas (sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas) verbrennt. Der zweite Brenner 112 enthält einen runden ringförmigen zweiten Brennerkörper 114 und zweite Verbrennerabschnitte 116, die in dem zweiten Brennerkörper 114 mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen sind. Der zweite Brennerkörper 114 ist an dem Gehäuse 26 befestigt, sodass er die zweite Endplatte 70 umgibt.The second heater 24 is in the second gap S2 arranged, the a gap between the second fuel cell stack 20th and a side wall of the housing 26th is to the second fuel cell stack 20th to warm up. The second heater 24 contains a second burner 112 as a burner, the one from the second fuel cell stack 20th in the second space S2 emitted exhaust gas (oxygen-containing gas and fuel gas) burns. The second burner 112 contains a round annular second torch body 114 and second combustor sections 116 that are in the second torch body 114 are provided at equal intervals in the circumferential direction. The second torch body 114 is on the housing 26th attached so that he is the second end plate 70 surrounds.

Die erste Heizvorrichtung 22 und die zweite Heizvorrichtung 24 brauchen nicht notwendigerweise als Brenner konfiguriert zu sein. Insbesondere können die erste Heizvorrichtung 22 und die zweite Heizvorrichtung 24 auch einen elektrischen Heizer und/oder eine Induktionsheizwicklung enthalten. Bevorzugt sind der elektrische Heizer und die Induktionsheizwicklung als erste Heizvorrichtung 22 spiralig in dem ersten Zwischenraum S1 angeordnet, sodass die den ersten Brennstoffzellenstapel 18 zum Beispiel über die volle Länge der Stapelrichtung des ersten Brennstoffzellenstapels 18 umgeben. Dies ist so, weil er dann den ersten Brennstoffzellenstapel 18 insgesamt gleichmäßig und effizient erwärmen kann. Bevorzugt sind der elektrische Heizer und die Induktionsheizwicklung als die zweite Heizvorrichtung 24 spiralig in dem zweiten Zwischenraum S2 angeordnet, sodass sie den zweiten Brennstoffzellenstapel 20 zum Beispiel über die volle Länge der Stapelrichtung des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 umgeben. Dies ist so, weil er dann den gesamten zweiten Brennstoffzellenstapel 20 gleichmäßig und effizient erwärmen kann.The first heater 22nd and the second heater 24 do not necessarily need to be configured as a burner. In particular, the first heating device 22nd and the second heater 24 also contain an electric heater and / or an induction heating coil. The electrical heater and the induction heating winding are preferred as the first heating device 22nd spirally in the first space S1 arranged so that the first fuel cell stack 18th for example over the full length of the stacking direction of the first fuel cell stack 18th surround. This is so because he is then the first fuel cell stack 18th can heat evenly and efficiently overall. The electric heater and the induction heating coil are preferred as the second heating device 24 spirally in the second space S2 arranged so that they the second fuel cell stack 20th for example over the full length of the stacking direction of the second fuel cell stack 20th surround. This is so because he then has the entire second fuel cell stack 20th can heat evenly and efficiently.

Das Gehäuse 26 nimmt den ersten Brennstoffzellenstapel 18, den zweiten Brennstoffzellenstapel 20, die erste Heizvorrichtung 22 und die zweite Heizvorrichtung 24 auf. Das Gehäuse hat eine Auslassöffnung (nicht gezeigt), um das Abgas aus dem zweiten Zwischenraum S2 abzuführen.The case 26th takes the first fuel cell stack 18th , the second fuel cell stack 20th , the first heater 22nd and the second heater 24 on. The housing has an outlet opening (not shown) to allow the exhaust gas from the second space S2 discharge.

Wie in 1 gezeigt, enthält die Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 einen Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführweg 118 zum Zuführen des sauerstoffhaltigen Gases zu dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Einlass 34. Zum Beispiel wird Luft als das sauerstoffhaltige Gas verwendet. Die Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 enthält eine Luftpumpe (nicht gezeigt) zum Zuführen des sauerstoffhaltigen Gases (der Luft) zu dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführweg 118. Die Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 enthält ferner einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) zum Erwärmen des dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Einlass 34 zugeführten sauerstoffhaltigen Gases mittels des von dem System körper 12 abgegebenen Abgases.As in 1 shown includes the oxygen-containing gas supply device 14th an oxygen-containing gas supply path 118 for supplying the oxygen-containing gas to the oxygen-containing gas inlet 34 . For example, air is used as the oxygen-containing gas. The oxygen-containing gas supply device 14th includes an air pump (not shown) for supplying the oxygen-containing gas (air) to the oxygen-containing gas supply path 118 . The oxygen-containing gas supply device 14th further includes a heat exchanger (not shown) for heating the oxygen-containing gas inlet 34 supplied oxygen-containing gas by means of the exhaust gas emitted by the system body 12.

Die Brenngas-Zuführvorrichtung 16 enthält einen ersten Brenngas-Zuführweg 120, ein erstes Öffnungs-/Schließventil 122, einen zweiten Brenngas-Zuführweg 124 sowie ein zweites Öffnungs-/Schließventil 126. Der erste Brenngas-Zuführweg führt Brenngas dem ersten Brenngas-Einlass 36 zu. Das erste Öffnungs-/Schließventil 122 ist auf dem ersten Brenngas-Zuführweg 120 angeordnet, um den ersten Brenngas-Zuführweg 120 zu öffnen und zu schließen. Der zweite Brenngas-Zuführweg 124 führt das Brenngas dem zweiten Brenngas-Einlass 74 zu. Der zweite Brenngas-Zuführweg 124 zweigt von dem ersten Brenngas-Zuführweg 120 ab. Das zweite Öffnungs-/Schließventil 126 ist auf dem zweiten Brenngas-Zuführweg 124 angeordnet, um den zweiten Brenngas-Zuführweg 124 zu öffnen und zu schließen.The fuel gas supply device 16 includes a first fuel gas supply path 120 , a first opening / closing valve 122 , a second fuel gas supply path 124 and a second opening / closing valve 126 . The first fuel gas supply path guides fuel gas to the first fuel gas inlet 36 to. The first open / close valve 122 is on the first fuel gas supply path 120 arranged to the first fuel gas supply path 120 to open and close. The second fuel gas supply path 124 leads the fuel gas to the second fuel gas inlet 74 to. The second fuel gas supply path 124 branches from the first fuel gas supply path 120 from. The second opening / closing valve 126 is on the second fuel gas supply path 124 arranged to the second fuel gas supply path 124 to open and close.

Die Brenngas-Zuführvorrichtung 16 enthält einen Teiloxidationsreformer (nicht gezeigt), der konfiguriert ist, um durch Reformieren von hauptsächlich Kohlenwasserstoff (zum Beispiel Stadtgas) enthaltendem Rohbrennstoff durch eine Teiloxidationsreaktion mit dem Rohbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas ein Brenngas (zum Beispiel Wasserstoffgas) zu erzeugen, das dem Systemkörper 12 zugeführt wird. Die Brenngas-Zuführvorrichtung 16 kann ferner einen Dampfreformer (nicht gezeigt) enthalten, der konfiguriert ist, um durch Reformieren eines Mischgases von Rohbrennstoff und Dampf Brenngas zu erzeugen, das dem Systemkörper 12 zugeführt wird. In diesem Fall sind der Dampfreformer und der Teiloxidationsreformer seriell verbunden. Die Brenngas-Zuführvorrichtung 16 enthält ferner eine Rohbrennstoffpumpe (nicht gezeigt) zum Zuführen des Rohbrennstoffs.The fuel gas supply device 16 includes a partial oxidation reformer (not shown) configured to generate a fuel gas (e.g., hydrogen gas) by reforming raw fuel mainly containing hydrocarbon (e.g., town gas) through a partial oxidation reaction with the raw fuel and the oxygen-containing gas, which the system body 12 is fed. The fuel gas supply device 16 may further include a steam reformer (not shown) configured to generate fuel gas by reforming a mixed gas of raw fuel and steam supplied to the system body 12 is fed. In this case, the steam reformer and the partial oxidation reformer are connected in series. The fuel gas supply device 16 further includes a raw fuel pump (not shown) for supplying the raw fuel.

Die Steuereinheit 17 steuert die Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 (Luftpumpe) und die Brenngas-Zuführvorrichtung 16 (Rohbrennstoffpumpe). Die Steuereinheit 17 steuert ferner den Antrieb des ersten Öffnungs-/Schließventils 122 und des zweiten Öffnungs-/Schließventils 126. Die Steuereinheit 17 sorgt für eine derartige Steuerung, dass der erste Brennstoffzellenstapel 18 vor dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 gestartet wird.The control unit 17th controls the oxygen-containing gas supply device 14th (Air pump) and the fuel gas supply device 16 (Raw fuel pump). The control unit 17th also controls the drive of the first opening / closing valve 122 and the second opening / closing valve 126 . The control unit 17th provides such control that the first fuel cell stack 18th in front of the second fuel cell stack 20th is started.

Nachfolgend wird der Betrieb des auf diese Weise konfigurierten Brennstoffzellensystems 10 beschrieben.The operation of the fuel cell system configured in this way will now be described 10 described.

Beim Hochfahren des Brennstoffzellensystems 10 wird in diesem zuerst nur der erste Brennstoffzellenstapel 18 gestartet. Das heißt, wie in 1 gezeigt, die Steuereinheit 17 treibt die Luftpumpe (nicht gezeigt) der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14 an, um das sauerstoffhaltige Gas von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführweg 118 den ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeldern 58 durch den Sauerstoffhaltiges-Gas-Einlass 34 zuzuführen. Das in die ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfelder 58 eingeführte sauerstoffhaltige Gas bewegt sich entlang den ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeldern 58, sodass es den ersten Kathoden 50 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnungen 42 zugeführt wird.When starting up the fuel cell system 10 in this first only the first fuel cell stack becomes 18th started. That is, as in 1 shown the control unit 17th drives the air pump (not shown) of the oxygen-containing gas supply device 14th to remove the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply path 118 the first oxygen-containing gas flow fields 58 through the oxygen-containing gas inlet 34 feed. The into the first oxygen-containing gas flow fields 58 introduced oxygen-containing gas moves along the first oxygen-containing gas flow fields 58 so it's the first cathode 50 of the first electrolyte-electrode assemblies 42 is fed.

Beim Hochfahren des Brennstoffzellensystems öffnet, in der Brenngas-Zuführvorrichtung 16, die Steuereinheit 17 das erste Öffnungs-/Schließventil 122 und schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 126. Dann treibt die Steuereinheit 16 die Rohbrennstoffpumpe (nicht gezeigt) der Brenngas-Zuführvorrichtung 16 an, um das Brenngas von dem ersten Brenngas-Zuführweg 120 den ersten Brenngas-Fließfeldern 64 durch den ersten Brenngas-Einlass 36 zuzuführen. Das in die ersten Brenngas-Fließfelder 64 eingeführte Brenngas bewegt sich entlang den ersten Brenngas-Fließfeldern 64, sodass es den ersten Anoden 52 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnungen 42 zugeführt wird.When the fuel cell system starts up, the fuel gas supply device opens 16 , the control unit 17th the first opening / closing valve 122 and closes the second opening / closing valve 126 . Then the control unit drives 16 the raw fuel pump (not shown) of the fuel gas supply device 16 to take the fuel gas from the first fuel gas supply path 120 the first fuel gas flow fields 64 through the first fuel gas inlet 36 feed. That in the first fuel gas flow fields 64 introduced fuel gas moves along the first fuel gas flow fields 64 so it's the first anode 52 of the first electrolyte-electrode assemblies 42 is fed.

Dementsprechend werden in jeder ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 das der ersten Anode 52 zugeführte Brenngas und das der ersten Kathode 50 zugeführte sauerstoffhaltige Gas durch elektrochemische Reaktionen verbraucht, um Strom zu erzeugen. Die Mengen des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases, die dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 zugeführt werden, sind größer als die Mengen des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases, die bei der Stromerzeugung in dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 verbraucht werden. Auch wird dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 mehr überschüssiges sauerstoffhaltiges Gas als das Brenngas zugeführt.Accordingly, in every first electrolyte electrode arrangement 42 that of the first anode 52 supplied fuel gas and that of the first cathode 50 supplied oxygen-containing gas consumed by electrochemical reactions to generate electricity. The amounts of the oxygen-containing gas and the fuel gas that the first fuel cell stack 18th are supplied are greater than the amounts of the oxygen-containing gas and the fuel gas that are used in the generation of electricity in the first fuel cell stack 18th are consumed. Also is the first fuel cell stack 18th more excess oxygen-containing gas than the fuel gas supplied.

Überschüssiges sauerstoffhaltiges Gas in dem ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 58 wird als Abgas von dem ersten Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 60 in den ersten Zwischenraum S1 abgeführt. Überschüssiges Brenngas in dem ersten Brenngas-Fließfeld 64 wird als Abgas von dem ersten Brenngas-Abführkanal 66 in den ersten Zwischenraum S1 abgeführt.Excess oxygen-containing gas in the first oxygen-containing gas flow field 58 is as exhaust gas from the first oxygen-containing gas discharge duct 60 in the first space S1 discharged. Excess fuel gas in the first fuel gas flow field 64 is used as exhaust gas from the first fuel gas discharge duct 66 in the first space S1 discharged.

Das Abgas (Abgas, das sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas enthält), das von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 in den ersten Zwischenraum S1 abgeführt wird, wird als Brennstoff für den ersten Brenner 106 genutzt. Das heißt, der erste Brenner 106 verbrennt das sauerstoffhaltige Gas und das Brenngas in dem Abgas, das von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 in den ersten Zwischenraum S1 abgegeben wird. Der erste Brennstoffzellenstapel 18 und der zweite Brennstoffzellenstapel 20 werden somit erwärmt. Der erste Brennstoffzellenstapel 18 wird somit rasch gestartet.The exhaust gas (exhaust gas containing oxygen-containing gas and fuel gas) generated from the first fuel cell stack 18th in the first space S1 is discharged is used as fuel for the first burner 106 used. That is, the first burner 106 burns the oxygen-containing gas and the fuel gas in the exhaust gas from the first fuel cell stack 18th in the first space S1 is delivered. The first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th are thus heated. The first fuel cell stack 18th is thus started quickly.

Wenn die Last des Brennstoffzellenstapels 10 relativ gering ist, wird nur der erste Brennstoffzellenstapel 18 betrieben und wird der zweite Brennstoffzellenstapel 20 nicht betrieben. Wenn andererseits die Last des Brennstoffzellensystems 10 zunimmt, werden sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 18 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 20 betrieben.When the load of the fuel cell stack 10 is relatively small, only the first fuel cell stack will 18th operated and the second fuel cell stack 20th not operated. On the other hand, when the load on the fuel cell system 10 increases, both the first fuel cell stack become 18th as well as the second fuel cell stack 20th operated.

In diesem Fall öffnet die Steuereinheit 17 das zweite Öffnungs-/Schließventil 126, während es das erste Öffnungs-/Schließventil 122 offen hält. Das Brenngas wird dann von dem zweiten Brenngas-Zuführweg 124 den zweiten Brenngas-Fließfeldern 102 durch den zweiten Brenngas-Einlass 74 zugeführt. In dem Brennstoffzellensystem 10 wird dem zweiten Brenngas-Einlass 74 eine größere Brenngasmenge als die in dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 verbrauchte Brenngasmenge zugeführt. Das in die zweiten Brenngas-Fließfelder 102 eingeführte Brenngas bewegt sich entlang den zweiten Brenngas-Fließfeldern 102, sodass es den zweiten Anoden 88 der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 zugeführt wird.In this case the control unit opens 17th the second opening / closing valve 126 while it is the first open / close valve 122 keeps open. The fuel gas is then supplied from the second fuel gas supply path 124 the second fuel gas flow fields 102 through the second fuel gas inlet 74 fed. In the fuel cell system 10 becomes the second fuel gas inlet 74 a larger amount of fuel gas than that in the second fuel cell stack 20th Used amount of fuel gas supplied. That in the second fuel gas flow fields 102 introduced fuel gas moves along the second fuel gas flow fields 102 so it's the second anode 88 the second electrolyte-electrode arrangement 78 is fed.

Andererseits wird das in dem ersten Brenner 106 teilweise verbrauchte Abgas zu dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 geführt. Insbesondere wird das überschüssige sauerstoffhaltiges Gas enthaltende Abgas in die zweiten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfelder 94 durch die Sauerstoffhaltiges-Gas-Einströmkanäle 96 des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 eingeführt und bewegt sich entlang den zweiten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeldern 94, sodass es den zweiten Kathoden 86 der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnungen 78 zugeführt wird.On the other hand it will be in the first burner 106 partially used exhaust gas to the second fuel cell stack 20th guided. In particular, the exhaust gas containing excess oxygen-containing gas is discharged into the second oxygen-containing gas flow fields 94 through the oxygen-containing gas inflow channels 96 of the second fuel cell stack 20th is introduced and moves along the second oxygen-containing gas flow fields 94 so it's the second cathode 86 of the second electrolyte-electrode assemblies 78 is fed.

Somit werden in jeder zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 das der zweiten Anode 88 zugeführte Brenngas und das der zweiten Kathode 86 zugeführte sauerstoffhaltige Gas durch elektrochemische Reaktionen verbraucht, um Strom zu erzeugen. Dann wird das überschüssige sauerstoffhaltige Gas in dem zweiten Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 94 als Abgas von dem zweiten Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 98 in den zweiten Zwischenraum S2 abgeführt. Überschüssiges Brenngas in dem zweiten Brenngas-Fließfeld 102 wird als Abgas von dem zweiten Brenngas-Abführkanal 104 in den zweiten Zwischenraum S2 abgeführt.Thus, in every second electrolyte electrode arrangement 78 that of the second anode 88 supplied fuel gas and that of the second cathode 86 supplied oxygen-containing gas consumed by electrochemical reactions to generate electricity. Then the excess oxygen-containing gas becomes in the second oxygen-containing gas flow field 94 as exhaust gas from the second oxygen-containing gas discharge passage 98 in the second space S2 discharged. Excess fuel gas in the second fuel gas flow field 102 is used as exhaust gas from the second fuel gas discharge duct 104 in the second space S2 discharged.

Das Abgas (Abgas, das sauerstoffhaltiges Gas und Brenngas enthält), das von dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 in den zweiten Zwischenraum S2 abgeführt wird, wird als Brennstoff für den zweiten Brenner 112 genutzt. Das heißt, der zweite Brenner 112 verbrennt das sauerstoffhaltige Gas und das Brenngas in dem Abgas, das von dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 ab in den zweiten Zwischenraum S2 abgegeben wird. Somit wird der zweite Brennstoffzellenstapel 20 rasch gestartet.The exhaust gas (exhaust gas containing oxygen-containing gas and fuel gas) generated from the second fuel cell stack 20th in the second space S2 is discharged, is used as fuel for the second burner 112 used. That is, the second burner 112 burns the oxygen-containing gas and the fuel gas in the exhaust gas emitted from the second fuel cell stack 20th off in the second Space S2 is delivered. Thus becomes the second fuel cell stack 20th started quickly.

In diesem Fall bietet das Brennstoffzellensystem 10 gemäß dieser Ausführung die folgenden Effekte:

  • Ein Brennstoffzellensystem 10 enthält einen ersten Brennstoffzellenstapel 18; und einen zweiten Brennstoffzellenstapel 20, der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels 18 mit einem Zwischenraum von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 umgibt. Jeder des ersten Brennstoffzellenstapels 18 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 enthält Festoxid-Brennstoffzellen.
In this case, the fuel cell system offers 10 according to this embodiment, the following effects:
  • A fuel cell system 10 includes a first fuel cell stack 18th ; and a second fuel cell stack 20th arranged to have an outer periphery of the first fuel cell stack 18th with a gap from the first fuel cell stack 18th surrounds. Each of the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th contains solid oxide fuel cells.

Somit ist es möglich, nur den ersten Brennstoffzellenstapel 18 zu starten, wenn das Brennstoffzellensystem 10 gestartet wird, und daher kann die Wärmekapazität kleiner gemacht werden als im Falle des Startens des gesamten Brennstoffzellenstapels (sowohl des ersten Brennstoffzellenstapels 18 als auch des zweiten Brennstoffzellenstapels 20). Wenn der erste Brennstoffzellenstapel 18 gestartet wird, ist es auch möglich, die von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 abgestrahlte Wärme zu nutzen, um die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 anzuheben. Dies verkürzt effizient die Hochfahrzeit des Brennstoffzellensystems 10. Es ist weiter möglich, im Teillastbetrieb nur einen des ersten Brennstoffzellenstapels 18 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 zu betreiben, was eine Minderung der Brennstoff-Nutzungsrate vermeidet. Dies wiederum vermeidet eine Minderung der Stromerzeugungseffizienz während Teillastbetrieb.It is thus possible to use only the first fuel cell stack 18th to start when the fuel cell system 10 is started, and therefore the heat capacity can be made smaller than in the case of starting the entire fuel cell stack (both of the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th ). When the first fuel cell stack 18th is started, it is also possible that from the first fuel cell stack 18th use radiated heat to raise the temperature of the second fuel cell stack 20th to raise. This efficiently shortens the start-up time of the fuel cell system 10 . It is also possible to use only one of the first fuel cell stack in partial load operation 18th and the second fuel cell stack 20th to operate, which avoids a decrease in the fuel utilization rate. This in turn avoids a reduction in power generation efficiency during partial load operation.

Der erste Brennstoffzellenstapel 18 entlädt Abgas in einen Zwischenraum (ersten Zwischenraum S1) zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20. Das von dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 abgeführte Abgas kann dann dazu genutzt werden, die Temperatur des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 anzuheben. Das heißt, der zweite Brennstoffzellenstapel 20 kann in einem warmen Zustand gehalten werden, sodass der zweite Brennstoffzellenstapel 20 rasch in Betrieb genommen werden kann, wenn die Last des Brennstoffzellensystems 10 zugenommen hat.The first fuel cell stack 18th discharges exhaust gas into a space (first space S1 ) between the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th . The one from the first fuel cell stack 18th discharged exhaust gas can then be used to determine the temperature of the second fuel cell stack 20th to raise. That is, the second fuel cell stack 20th can be kept in a warm state, so that the second fuel cell stack 20th Can be put into operation quickly when the load on the fuel cell system 10 has increased.

Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt Strom mittels des vom ersten Brennstoffzellenstapel 18 abgegebenen Abgases. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 kann somit effizient betrieben werden.The second fuel cell stack 20th generates electricity using the from the first fuel cell stack 18th discharged exhaust gas. The second fuel cell stack 20th can thus be operated efficiently.

Eine Heizvorrichtung (erste Heizvorrichtung 22), die konfiguriert ist, um den ersten Brennstoffzellenstapel 18 zu erwärmen, ist in dem Zwischenraum (ersten Zwischenraum S1) zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 angeordnet. Die Heizvorrichtung (erste Heizvorrichtung 22) kann somit die Temperatur des ersten Brennstoffzellenstapels 18 effizient anheben.A heater (first heater 22nd ) that is configured to the first fuel cell stack 18th to be heated is in the space (first space S1 ) between the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th arranged. The heater (first heater 22nd ) can thus determine the temperature of the first fuel cell stack 18th raise efficiently.

Die Heizvorrichtung (erste Heizvorrichtung 22) enthält einen Brenner (ersten Brenner 106), der das vom ersten Brennstoffzellenstapel 18 abgegebene Abgas verbrennt. Dies verkürzt effizient die Hochfahrzeit des ersten Brennstoffzellenstapels 18.The heater (first heater 22nd ) contains a burner (first burner 106 ), the one from the first fuel cell stack 18th emitted exhaust gas burns. This efficiently shortens the start-up time of the first fuel cell stack 18th .

Der Brenner (erste Brenner 106) enthält eine Mehrzahl von Brennerabschnitten (ersten Brennerabschnitten 110), die in Umfangsrichtung des ersten Brennstoffzellenstapels 18 mit Abstand voneinander angeordnet sind. Dies macht es möglich, die Temperatur des gesamten ersten Brennstoffzellenstapels 18 gleichmäßig anzuheben.The burner (first burner 106 ) includes a plurality of burner sections (first burner sections 110 ) in the circumferential direction of the first fuel cell stack 18th are spaced apart. This makes it possible to control the temperature of the entire first fuel cell stack 18th to lift evenly.

Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 ist in einer ringartigen Form konfiguriert. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 unterdrückt somit effizient eine Wärmeabstrahlung des ersten Brennstoffzellenstapels 18.The second fuel cell stack 20th is configured in a ring-like shape. The second fuel cell stack 20th thus efficiently suppresses heat radiation from the first fuel cell stack 18th .

Das Brennstoffzellensystem 10 enthält ferner eine Steuereinheit 17, die konfiguriert ist, um für eine solche Steuerung zu sorgen, dass der erste Brennstoffzellenstapel 18 vor dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 gestartet wird. Die Steuereinheit 17 braucht somit zuerst nur den ersten Brennstoffzellenstapel 18 starten.The fuel cell system 10 also includes a control unit 17th configured to provide control that the first fuel cell stack 18th in front of the second fuel cell stack 20th is started. The control unit 17th therefore only needs the first fuel cell stack at first 18th start.

Das Brennstoffzellensystem 10 enthält ferner: eine Brenngas-Zuführvorrichtung 16, die konfiguriert ist, um ein Brenngas dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20 zuzuführen; sowie eine Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung 14, die konfiguriert ist, um ein sauerstoffhaltiges Gas dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 zuzuführen. Der zweite Brennstoffzellenstapel erzeugt Strom mittels des Abgases, das das vom ersten Brennstoffzellenstapel 18 abgegebene sauerstoffhaltige Gas und das von der Brenngas-Zuführvorrichtung 16 zugeführte Brenngas enthält. Es ist dann möglich, nur einen des ersten Brennstoffzellenstapels 18 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 zu betreiben, wenn das Brennstoffzellensystem 10 bei Teillast oder niedriger Last Strom erzeugt. Dies vermeidet eine Verminderung der Stromerzeugungseffizienz.The fuel cell system 10 further includes: a fuel gas supply device 16 that is configured to supply a fuel gas to the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th to feed; and an oxygen-containing gas supply device 14th that is configured to supply an oxygen-containing gas to the first fuel cell stack 18th feed. The second fuel cell stack generates electricity using the exhaust gas that is from the first fuel cell stack 18th discharged oxygen-containing gas and that from the fuel gas supply device 16 Contains supplied fuel gas. It is then possible to use only one of the first fuel cell stack 18th and the second fuel cell stack 20th to operate when the fuel cell system 10 Generates electricity at part load or low load. This avoids a decrease in power generation efficiency.

Eine äußere Heizvorrichtung (zweite Heizvorrichtung 24), die konfiguriert ist, um den zweiten Brennstoffzellenstapel 20 zu erwärmen, ist an einer Außenumfangsseite des zweiten Brennstoffzellenstapels 20 angeordnet. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 kann somit von der äußeren Heizvorrichtung (zweiten Heizvorrichtung 24) erwärmt werden. Dies verkürzt effizient die Hochfahrzeit des zweiten Brennstoffzellenstapels 20.An external heater (second heater 24 ) that is configured to the second fuel cell stack 20th to be heated is on an outer peripheral side of the second fuel cell stack 20th arranged. The second fuel cell stack 20th can thus from the external heating device (second heating device 24 ) are heated. This efficiently shortens the startup time of the second fuel cell stack 20th .

Der erste Brennstoffzellenstapel 18 ist aus einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten ersten Einheitszellen 28 gebildet. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 ist aus einer Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68 gebildet, die in der gleichen Richtung wie die Mehrzahl der ersten Einheitszellen 28 aufeinander gestapelt sind. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20 ist in Richtung orthogonal zur Stapelrichtung der Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28 angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 10 kann somit kompakt gemacht werden.The first fuel cell stack 18th is made up of a plurality of first unit cells stacked one on top of the other 28 educated. The second fuel cell stack 20th is made up of a plurality of second unit cells 68 formed in the same direction as the plurality of the first unit cells 28 are stacked on top of each other. The second fuel cell stack 20th is in the direction orthogonal to the stacking direction of the plurality of first unit cells 28 arranged. The fuel cell system 10 can thus be made compact.

Nun wird ein erster Brennstoffzellenstapel 18 gemäß einer Modifikation in Bezug auf 5A beschrieben. Für den ersten Brennstoffzellenstapel 18a dieser Modifikation sind gleiche Bauelemente wie jene des oben beschriebenen ersten Brennstoffzellenstapels 18 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen davon werden nicht wiederholt. Das gleiche gilt für einen ersten Brennstoffzellenstapel 18b gemäß einer später beschriebenen anderen Modifikation.Now is a first fuel cell stack 18th according to a modification relating to 5A described. For the first fuel cell stack 18a of this modification are the same components as those of the first fuel cell stack described above 18th denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are not repeated. The same applies to a first fuel cell stack 18b according to another modification described later.

Wie in 5A gezeigt, enthält eine erste Brennstoffzelle 28a des ersten Brennstoffzellenstapels 18 einen Zellkörper 130, einen Gaseinführabschnitt 132 sowie einen Verbindungsabschnitt 134. Der Zellkörper 130 enthält eine erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42. In dem rund geformten Zellkörper 130 ist ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 ausgebildet. In dem rund geformten Gaseinfuhrabschnitt 132 ist ein erster Brenngas-Zuführkanal 140 ausgebildet, der sich entlang der Richtung erstreckt, in der eine Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28 gestapelt sind (der Richtung senkrecht zum Blatt von 5A). Der Verbindungsabschnitt 134 verbindet den Gaseinführabschnitt 132 mit den Zellkörper 130. In dem Verbindungsabschnitt 134 ist ein Gaseinführweg 136 ausgebildet, um das Brenngas in dem ersten Brenngas-Zuführkanal 140 in die erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 des Zellkörpers 130 zu führen.As in 5A shown includes a first fuel cell 28a of the first fuel cell stack 18th a cell body 130 , a gas introduction section 132 and a connecting section 134 . The cell body 130 contains a first electrolyte-electrode arrangement 42 . In the round shaped cell body 130 is an oxygen-containing gas supply channel 38 educated. In the round shaped gas inlet section 132 is a first fuel gas supply channel 140 which extends along the direction in which a plurality of first unit cells 28 are stacked (the direction perpendicular to the sheet of 5A) . The connecting section 134 connects the gas introduction section 132 with the cell body 130 . In the connection section 134 is a gas introduction route 136 formed to the fuel gas in the first fuel gas supply channel 140 into the first electrolyte-electrode arrangement 42 of the cell body 130 respectively.

Gemäß dem ersten Brennstoffzellenstapel 18 wird das Brenngas von dem ersten Brenngas-Zuführkanal 40 der ersten Anode 52 durch den Gaseinführweg 136 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 zugeführt. Der auf diese Weise konfigurierte erste Brennstoffzellenstapel 18a bietet die gleichen Effekte wie der oben beschriebenen erste Brennstoffzellenstapel 18.According to the first fuel cell stack 18th the fuel gas is from the first fuel gas supply passage 40 the first anode 52 through the gas introduction path 136 the first electrolyte-electrode arrangement 42 fed. The first fuel cell stack configured in this way 18a offers the same effects as the first fuel cell stack described above 18th .

In dem ersten Brennstoffzellenstapel 18a kann der erste Brenngas-Zuführkanal 40 in dem Zellkörper 130 ausgebildet werden, und kann der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 in dem Gaseinführabschnitt 132 ausgebildet werden.In the first fuel cell stack 18a can be the first fuel gas supply channel 40 in the cell body 130 can be formed, and the oxygen-containing gas supply channel 38 in the gas introducing section 132 be formed.

Nun wird ein erster Brennstoffzellenstapel 18b gemäß einer anderen Modifikation in Bezug auf 5B beschrieben. Wie in 5B gezeigt, enthält eine erste Einheitszelle 28b des ersten Brennstoffzellenstapels 18b einen Zellkörper 140, einen ersten Gaseinführabschnitt 142, einen ersten Verbindungsabschnitt 144, einen zweiten Gaseinführabschnitt 146 sowie einen zweiten Verbindungsabschnitt 148.Now is a first fuel cell stack 18b according to another modification relating to 5B described. As in 5B shown contains a first unit cell 28b of the first fuel cell stack 18b a cell body 140 , a first gas introduction section 142 , a first connection section 144 , a second gas introducing section 146 and a second connection section 148 .

Der rund geformte Zellkörper 140 enthält eine erste Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42. In dem rund geformten ersten Gaseinführabschnitt 142 ist ein erster Brenngas-Zuführkanal 140 ausgebildet, der sich entlang der Stapelrichtung einer Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28b erstreckt (der Richtung senkrecht zum Blatt von 5B). Der erste Verbindungsabschnitt 144 verbindet den ersten Gaseinführabschnitt 142 mit dem Zellkörper 140. In dem ersten Verbindungsabschnitt 144 ist ein erster Gaseinführweg 150 ausgebildet, um das Brenngas in dem ersten Brenngas-Zuführkanal 140 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 des Zellkörpers 140 zu leiten.The round shaped cell body 140 contains a first electrolyte-electrode arrangement 42 . In the round shaped first gas introduction section 142 is a first fuel gas supply channel 140 formed extending along the stacking direction of a plurality of first unit cells 28b extends (the direction perpendicular to the sheet of 5B) . The first connection section 144 connects the first gas introduction section 142 with the cell body 140 . In the first connection section 144 is a first gas introduction path 150 formed to the fuel gas in the first fuel gas supply channel 140 the first electrolyte-electrode arrangement 42 of the cell body 140 to direct.

In dem rund geformten zweiten Gaseinführabschnitt 146 ist ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 ausgebildet, der sich in der Stapelrichtung einer Mehrzahl von ersten Einheitszellen 28b erstreckt (der Richtung senkrecht zum Blatt von 5B). Der zweite Verbindungsabschnitt 148 verbindet den zweiten Gaseinführabschnitt 146 mit dem Zellkörper 140. In dem zweiten Verbindungsabschnitt 148 ist ein zweiter Gaseinführweg 152 ausgebildet, um das sauerstoffhaltige Gas in dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 zur ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 des Zellkörpers 140 zu leiten. Der erste Gaseinführabschnitt 142 und der zweite Gaseinführabschnitt 146 sind an entgegengesetzten Seiten, mit dem dazwischen angeordneten Zellkörper 140, angeordnet. Jedoch können der erste Gaseinführabschnitt 142 und der zweite Gaseinführabschnitt 146 auch an beliebigen Positionen angeordnet werden.In the round-shaped second gas introduction section 146 is an oxygen-containing gas supply channel 38 which extends in the stacking direction of a plurality of first unit cells 28b extends (the direction perpendicular to the sheet of 5B) . The second connection section 148 connects the second gas introduction section 146 with the cell body 140 . In the second connecting section 148 is a second gas introduction route 152 formed to the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas supply channel 38 to the first electrolyte-electrode arrangement 42 of the cell body 140 to direct. The first gas introduction section 142 and the second gas introducing portion 146 are on opposite sides, with the cell body in between 140 , arranged. However, the first gas introducing portion 142 and the second gas introducing portion 146 can also be arranged at any position.

Gemäß dem ersten Brennstoffzellenstapel 18b wird das Brenngas der ersten Anode 52 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 von dem ersten Brenngas-Zuführkanal 40 durch den ersten Gaseinführweg 150 zugeführt. Das sauerstoffhaltige Gas wird der ersten Kathode 50 der ersten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 42 von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 38 durch den zweiten Gaseinführweg 152 zugeführt. Der erste Brennstoffzellenstapel 18b bietet auch die gleichen Effekte wie der oben beschriebene erste Brennstoffzellenstapel 18.According to the first fuel cell stack 18b becomes the fuel gas of the first anode 52 the first electrolyte-electrode arrangement 42 from the first fuel gas supply channel 40 through the first gas introduction path 150 fed. The oxygen-containing gas becomes the first cathode 50 the first electrolyte-electrode arrangement 42 from the oxygen-containing gas supply channel 38 through the second gas introduction path 152 fed. The first fuel cell stack 18b also offers the same effects as the first fuel cell stack described above 18th .

Nun wird ein zweiter Brennstoffzellenstapel 20a gemäß einer Modifikation in Bezug auf 5C beschrieben. Für den zweiten Brennstoffzellenstapel 20a dieser Modifikation werden die gleichen Bauelemente wie jene des oben beschriebenen zweiten Brennstoffzellenstapels 20 mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.Now a second fuel cell stack is made 20a according to a modification relating to 5C described. For the second fuel cell stack 20a of this modification become the same components as those of the second fuel cell stack described above 20th denoted by like reference numerals, and detailed descriptions thereof are not repeated.

Wie in 5C gezeigt, enthält eine zweite Einheitszelle 68a des zweiten Brennstoffzellenstapels 20a einen Zellkörper 160, einen Gaseinführabschnitt 162 sowie einen Verbindungsabschnitt 164. Der runde ringförmige Zellkörper 160 enthält eine zweite Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78. In dem rund geformten Gaseinführabschnitt 162 ist ein zweiter Brenngas-Zuführkanal 76 ausgebildet, der sich in der Stapelrichtung einer Mehrzahl von zweiten Einheitszellen 68a erstreckt (der Richtung senkrecht zum Blatt von 5C). Der Verbindungsabschnitt 164 verbindet den Gaseinführabschnitt 162 mit dem Zellkörper 160. In dem Verbindungsabschnitt 164 ist ein Gaseinführweg 166 ausgebildet, um das Brenngas in dem zweiten Brenngas-Zuführkanal 76 zum Zellkörper 160 zu leiten.As in 5C shown contains a second unit cell 68a of the second fuel cell stack 20a a cell body 160 , a gas introduction section 162 and a connecting section 164 . The round, ring-shaped cell body 160 contains a second electrolyte-electrode assembly 78 . In the round shaped gas introducing section 162 is a second fuel gas supply channel 76 which extends in the stacking direction of a plurality of second unit cells 68a extends (the direction perpendicular to the sheet of 5C ). The connecting section 164 connects the gas introduction section 162 with the cell body 160 . In the connection section 164 is a gas introduction route 166 formed to the fuel gas in the second fuel gas supply channel 76 to the cell body 160 to direct.

Gemäß dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20a wird Brenngas der zweiten Anode 88 der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 von dem zweiten Brenngas-Zuführkanal 67 durch den Gaseinführweg 166 zugeführt. Das sauerstoffhaltige Gas, das in dem Abgas des ersten Brennstoffzellenstapels 18 enthalten ist, wird von dem ersten Zwischenraum S1 der zweiten Kathode 86 der zweiten Elektrolyt-Elektroden-Anordnung 78 des Zellkörpers 160 zugeführt. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20a bietet die gleichen Effekte wie der oben beschriebene Brennstoffzellenstapel 20. Der zweite Brennstoffzellenstapel 20a kann mit dem oben beschriebenen ersten Brennstoffzellenstapeln 18, 18a, 18b geeignet kombiniert werden.According to the second fuel cell stack 20a becomes fuel gas of the second anode 88 the second electrolyte-electrode arrangement 78 from the second fuel gas supply channel 67 through the gas introduction path 166 fed. The oxygen-containing gas that is in the exhaust gas of the first fuel cell stack 18th is contained is from the first space S1 the second cathode 86 the second electrolyte-electrode arrangement 78 of the cell body 160 fed. The second fuel cell stack 20a offers the same effects as the fuel cell stack described above 20th . The second fuel cell stack 20a can stack with the first fuel cell described above 18th , 18a , 18b can be combined appropriately.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben gezeigten Konfigurationen beschränkt. In dem Brennstoffzellensystem 10 kann ein oder können mehrere ringförmige Brennstoffzellen in radialer Richtung an der Außenumfangsseite des zweiten Brennstoffzellenstapels 20, 20a nebeneinander angeordnet werden. Das heißt, in dem Brennstoffzellensystem 10 können drei oder mehr Brennstoffzellen in der radialen Richtung nebeneinander vorgesehen sein.The present invention is not limited to the configurations shown above. In the fuel cell system 10 can one or more annular fuel cells in the radial direction on the outer circumferential side of the second fuel cell stack 20th , 20a be arranged side by side. That is, in the fuel cell system 10 For example, three or more fuel cells may be provided side by side in the radial direction.

Zwei oder mehr erste Brennstoffzellenstapel 18, 18a, 18b können innerhalb des zweiten Brennstoffzellenstapels 20, 20a (in dem ersten Zwischenraum S1) vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Stromerzeugungsmenge leicht geändert werden, indem die Anzahl des oder der zu betreibenden ersten Brennstoffzellenstapel 18, 18a, 18b geändert wird.Two or more first fuel cell stacks 18th , 18a , 18b can within the second fuel cell stack 20th , 20a (in the first space S1 ) be provided. In this case, the amount of electricity generation can be easily changed by changing the number of the first fuel cell stack (s) to be operated 18th , 18a , 18b will be changed.

Der zweite Brennstoffzellenstapel kann sich, in Draufsicht von der Stapelrichtung einer Mehrzahl zweiter Einheitszellen, in einer bogenartigen Form erstrecken. In diesem Fall können eine Mehrzahl solcher zweiten Brennstoffzellenstapel in einer runden ringartigen Form vorgesehen und angeordnet werden. Eine überschüssige Menge von Brenngas, im Vergleich zum sauerstoffhaltigen Gas, kann dem ersten Brennstoffzellenstapel 18, 18a, 18b zugeführt werden, und das überschüssige Brenngas kann von dem ersten Zwischenraum S1 dem zweiten Brennstoffzellenstapel 20, 20a zugeführt werden. In diesem Fall ist der zweite Brennstoffzellenstapel 20, 20a mit einem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal zum Zuführen von sauerstoffhaltigem Gas versehen, anstelle des zweiten Brenngas-Zuführkanals 76.The second fuel cell stack may extend in an arc-like shape when viewed from the stacking direction of a plurality of second unit cells. In this case, a plurality of such second fuel cell stacks can be provided and arranged in a round ring-like shape. An excess amount of fuel gas compared to the oxygen-containing gas can be supplied to the first fuel cell stack 18th , 18a , 18b be supplied, and the excess fuel gas can be from the first gap S1 the second fuel cell stack 20th , 20a are fed. In this case, the second is the fuel cell stack 20th , 20a provided with an oxygen-containing gas supply channel for supplying oxygen-containing gas, instead of the second fuel gas supply channel 76 .

Ein Brennstoffzellensystem (10) enthält: einen ersten Brennstoffzellenstapel (18); und einen zweiten Brennstoffzellenstapel (20), der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels (18) mit einem Abstand von einem ersten Brennstoffzellenstapel (18) umgibt. Jeder des ersten Brennstoffzellenstapels (18) und des zweiten Brennstoffzellenstapels (20) enthält Festoxid-Brennstoffzellen. Der erste Brennstoffzellenstapel (18) gibt Abgas in einen ersten Zwischenraum (S1) ab.A fuel cell system ( 10 ) contains: a first fuel cell stack ( 18th ); and a second fuel cell stack ( 20th ), which is arranged so that it has an outer periphery of the first fuel cell stack ( 18th ) at a distance from a first fuel cell stack ( 18th ) surrounds. Each of the first fuel cell stack ( 18th ) and the second fuel cell stack ( 20th ) contains solid oxide fuel cells. The first fuel cell stack ( 18th ) releases exhaust gas into a first space ( S1 ) from.

Claims (9)

Brennstoffzellensystem (10), welches aufweist: einen ersten Brennstoffzellenstapel (18, 18a, 18b); und einen zweiten Brennstoffzellenstapel (20, 20a), der so angeordnet ist, dass er einen Außenumfang des ersten Brennstoffzellenstapels mit einem Abstand von dem ersten Brennstoffzellenstapel umgibt, wobei jeder des ersten Brennstoffzellenstapels und des zweiten Brennstoffzellenstapels Festoxid-Brennstoffzellen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (22), die konfiguriert ist, um den ersten Brennstoffzellenstapel zu erwärmen, in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel und dem zweiten Brennstoffzellenstapel angeordnet ist.A fuel cell system (10) comprising: a first fuel cell stack (18, 18a, 18b); and a second fuel cell stack (20, 20a) arranged to surround an outer periphery of the first fuel cell stack at a distance from the first fuel cell stack, each of the first fuel cell stack and the second fuel cell stack including solid oxide fuel cells, characterized in that a Heater (22) configured to heat the first fuel cell stack is disposed in the space between the first fuel cell stack and the second fuel cell stack. Das Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der erste Brennstoffzellenstapel Abgas in einen Zwischenraum (S1) zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel und dem zweiten Brennstoffzellenstapel abführt.The fuel cell system according to Claim 1 , wherein the first fuel cell stack discharges exhaust gas into an interspace (S1) between the first fuel cell stack and the second fuel cell stack. Das Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei der zweite Brennstoffzellenstapel unter Verwendung des von dem ersten Brennstoffzellenstapel abgegebenen Abgases Strom erzeugt.The fuel cell system according to Claim 2 wherein the second fuel cell stack generates electricity using the exhaust gas discharged from the first fuel cell stack. Das Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung einen Brenner (106) enthält, der zur Verbrennung das Abgas nutzt.The fuel cell system according to Claim 1 wherein the heater includes a burner (106) that uses the exhaust gas for combustion. Das Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, wobei der Brenner eine Mehrzahl von Brennerabschnitten (110) enthält, die in Umfangsrichtung des ersten Brennstoffzellenstapels mit Abstand voneinander angeordnet sind.The fuel cell system according to Claim 4 wherein the burner includes a plurality of burner sections (110) which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction of the first fuel cell stack. Das Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der zweite Brennstoffzellenstapel in einer ringartigen Form konfiguriert ist.The fuel cell system according to one of the Claims 1 - 5 wherein the second fuel cell stack is configured in a ring-like shape. Das Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-6, das ferner eine Steuereinheit (17) aufweist, die konfiguriert ist, um den ersten Brennstoffzellenstapel so zu steuern, dass er vor dem zweiten Brennstoffzellenstapel startet.The fuel cell system according to one of the Claims 1 - 6th further comprising a control unit (17) configured to control the first fuel cell stack to start before the second fuel cell stack. Das Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-7, das ferner aufweist: eine Brenngas-Zuführvorrichtung (16), die konfiguriert ist, um dem ersten Brennstoffzellenstapel und dem zweiten Brennstoffzellenstapel ein Brenngas zuzuführen; und eine Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführvorrichtung (14), die konfiguriert ist, um dem ersten Brennstoffzellenstapel ein sauerstoffhaltiges Gas zuzuführen, wobei der zweite Brennstoffzellenstapel unter Verwendung des Abgases, das das vom ersten Brennstoffzellenstapel abgegebene sauerstoffhaltige Gas enthält, und des von der Brenngas-Zuführvorrichtung zugeführten Brenngases Strom erzeugt.The fuel cell system according to one of the Claims 1 - 7th further comprising: a fuel gas supply device (16) configured to supply a fuel gas to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack; and an oxygen-containing gas supply device (14) configured to supply an oxygen-containing gas to the first fuel cell stack, the second fuel cell stack using the exhaust gas containing the oxygen-containing gas discharged from the first fuel cell stack and that from the fuel gas supply device supplied fuel gas generates electricity. Das Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1-8, wobei eine äußere Heizvorrichtung (24), die konfiguriert ist, um den zweiten Brennstoffzellenstapel zu erwärmen, an einer Außenumfangsseite des zweiten Brennstoffzellenstapels angeordnet ist.The fuel cell system according to one of the Claims 1 - 8th wherein an outer heater (24) configured to heat the second fuel cell stack is disposed on an outer peripheral side of the second fuel cell stack.
DE102019208893.7A 2018-06-21 2019-06-19 FUEL CELL SYSTEM Active DE102019208893B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-117516 2018-06-21
JP2018117516A JP7103861B2 (en) 2018-06-21 2018-06-21 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019208893A1 DE102019208893A1 (en) 2019-12-24
DE102019208893B4 true DE102019208893B4 (en) 2020-10-08

Family

ID=68806094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019208893.7A Active DE102019208893B4 (en) 2018-06-21 2019-06-19 FUEL CELL SYSTEM

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7103861B2 (en)
DE (1) DE102019208893B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023155996A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-24 Wattanywhere A method and system to produce electrical power in an autonomous stationary situation using a chemical fuel obtained from organic source
CN114709460B (en) * 2022-03-16 2023-12-19 东风汽车集团股份有限公司 Dual system for fuel cell and start control method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69910060T2 (en) * 1998-11-02 2004-04-15 Ztek Corp., Waltham FUEL CELL STACK FOR ULTRA-HIGH-EFFICIENT POWER SUPPLY SYSTEMS
JP2006099992A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its control method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4394865B2 (en) * 2002-06-28 2010-01-06 本田技研工業株式会社 Fuel cell
CA2457609A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-13 Alberta Research Council Inc. Heating solid oxide fuel cell stack
JP2006086019A (en) * 2004-09-16 2006-03-30 Mitsubishi Materials Corp Solid oxide fuel cell and preheating method at the time of start up
WO2008095076A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Modine Manufacturing Company Fuel cell and method of operating the same
JP6280431B2 (en) * 2014-04-23 2018-02-14 本田技研工業株式会社 Fuel cell module
JP6283269B2 (en) * 2014-06-11 2018-02-21 本田技研工業株式会社 Fuel cell module
JP6415962B2 (en) * 2014-12-16 2018-10-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Fuel cell cartridge and fuel cell module
JP6522359B2 (en) * 2015-02-16 2019-05-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Fuel cell module and fuel cell system having the same
JP6550814B2 (en) * 2015-03-18 2019-07-31 富士電機株式会社 Air preheater and power generator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69910060T2 (en) * 1998-11-02 2004-04-15 Ztek Corp., Waltham FUEL CELL STACK FOR ULTRA-HIGH-EFFICIENT POWER SUPPLY SYSTEMS
JP2006099992A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP7103861B2 (en) 2022-07-20
DE102019208893A1 (en) 2019-12-24
JP2019220364A (en) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2927655C2 (en) Method for operating an electrochemical fuel cell and a fuel cell suitable therefor
EP0876686B1 (en) Fluid-cooled fuel cell with distribution ducts
DE69910060T2 (en) FUEL CELL STACK FOR ULTRA-HIGH-EFFICIENT POWER SUPPLY SYSTEMS
DE60009542T2 (en) Radial plate-shaped fuel cell stack for solid electrolytes
EP1075033B1 (en) Planar fuel cell stack
DE10211354B4 (en) fuel reformer
DE102005038928B4 (en) Packet type fuel cell
EP1897161B1 (en) Bipolar plate, method for producing a bipolar plate and a fuel cell block arrangement
DE102019208893B4 (en) FUEL CELL SYSTEM
EP2526344B1 (en) Method for operating a cogeneration plant
WO2010054744A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell arrangement, particularly for disposing between two adjacent membrane electrode arrangements in a fuel cell stack
DE102016203792A1 (en) fuel cell module
DE112005001725B4 (en) The fuel cell system
DE112004002358B4 (en) Solid oxide fuel cell
DE19706584C2 (en) High temperature fuel cells with heating of the reaction gas
AT519834B1 (en) Fuel cell unit with stacked auxiliary devices
EP1371104A2 (en) Fuel cell with integrated heat exchanger
DE102019208896B4 (en) Fuel cell module
DE102016200443A1 (en) fuel cell module
DE4308780C1 (en) Arrangement for connecting stacks of high-temperature fuel cells
DE112013006536B4 (en) Fuel cell module
WO2019141427A1 (en) Fuel cell system having improved gas diffusion layers and motor vehicle having a fuel cell system
EP3035431B1 (en) Fuel cell module and method for operating a fuel cell module
DE112006002270B4 (en) fuel cell
DE102021126708B3 (en) Method of starting a solid oxide fuel cell device and fuel cell vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R163 Identified publications notified
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R084 Declaration of willingness to licence