JP2000188124A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JP2000188124A JP2000188124A JP10365400A JP36540098A JP2000188124A JP 2000188124 A JP2000188124 A JP 2000188124A JP 10365400 A JP10365400 A JP 10365400A JP 36540098 A JP36540098 A JP 36540098A JP 2000188124 A JP2000188124 A JP 2000188124A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】空気極層と固体電解質層の界面に空気を効率よ
く供給できる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】反応容器１内に燃焼室仕切板５を用いて燃
焼室Ｂと反応室Ｃを形成し、複数の有底筒状の固体電解
質型燃料電池セル９を、燃焼室仕切板５に形成された複
数のセル挿入孔６に、開口部１０が燃焼室仕切板５から
燃焼室Ｂ側に突出するようにそれぞれ挿入し固定すると
ともに、固体電解質型燃料電池セル９内に空気導入管１
１をそれぞれ挿入してなる固体電解質型燃料電池であっ
て、空気導入管１１の外径Ｒ1 が、固体電解質型燃料電
池セル９の内径Ｒ2 の８０％以上である。
く供給できる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】反応容器１内に燃焼室仕切板５を用いて燃
焼室Ｂと反応室Ｃを形成し、複数の有底筒状の固体電解
質型燃料電池セル９を、燃焼室仕切板５に形成された複
数のセル挿入孔６に、開口部１０が燃焼室仕切板５から
燃焼室Ｂ側に突出するようにそれぞれ挿入し固定すると
ともに、固体電解質型燃料電池セル９内に空気導入管１
１をそれぞれ挿入してなる固体電解質型燃料電池であっ
て、空気導入管１１の外径Ｒ1 が、固体電解質型燃料電
池セル９の内径Ｒ2 の８０％以上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室および
反応室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室および
反応室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の固体電解質型燃料電池は、図６に示
すように、反応容器５１内に、空気室仕切板５３、燃焼
室仕切板５５、燃料ガス室仕切板５７を用いて空気室
Ａ、燃焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されてい
る。
すように、反応容器５１内に、空気室仕切板５３、燃焼
室仕切板５５、燃料ガス室仕切板５７を用いて空気室
Ａ、燃焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されてい
る。
【０００３】反応容器５１内に収容された複数の有底筒
状の固体電解質型燃料電池セル５９は燃焼室仕切板５５
に形成された複数のセル挿入孔６０にそれぞれ挿入固定
され、その開口部６１は燃焼室仕切板５５から燃焼室Ｂ
内に突出しており、その内部には空気室仕切板５３に固
定された空気導入管６３の一端が挿入されている。
状の固体電解質型燃料電池セル５９は燃焼室仕切板５５
に形成された複数のセル挿入孔６０にそれぞれ挿入固定
され、その開口部６１は燃焼室仕切板５５から燃焼室Ｂ
内に突出しており、その内部には空気室仕切板５３に固
定された空気導入管６３の一端が挿入されている。
【０００４】燃焼室仕切板５５には、余剰の燃料ガスを
燃焼室Ｂに導入するための余剰燃料ガス噴出孔６４が形
成されており、燃料ガス室仕切板５７には、燃料ガスを
反応室Ｃ内に供給するための供給孔が形成されている。
燃焼室Ｂに導入するための余剰燃料ガス噴出孔６４が形
成されており、燃料ガス室仕切板５７には、燃料ガスを
反応室Ｃ内に供給するための供給孔が形成されている。
【０００５】また、反応容器５１には、例えば水素から
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口６５、空気を導
入する空気導入口６７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６９が形成されている。
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口６５、空気を導
入する空気導入口６７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６９が形成されている。
【０００６】固体電解質型燃料電池セル５９は、円筒状
のポーラスな空気極の表面に固体電解質層が形成され、
この固体電解質層の表面に燃料極層が形成され、さら
に、集電体層が空気極層と固体電解質層に接合されて構
成されている。
のポーラスな空気極の表面に固体電解質層が形成され、
この固体電解質層の表面に燃料極層が形成され、さら
に、集電体層が空気極層と固体電解質層に接合されて構
成されている。
【０００７】このような固体電解質型燃料電池は、空気
室Ａからの空気を、空気導入管６３を介して固体電解質
型燃料電池セル５９内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガ
ス室Ｄからの燃料ガスを複数の固体電解質型燃料電池セ
ル５９間に供給し、反応室Ｃにて反応させ、余剰の空気
と余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂにて燃焼させ、燃焼したガ
スが排気口６９から外部に排出される。
室Ａからの空気を、空気導入管６３を介して固体電解質
型燃料電池セル５９内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガ
ス室Ｄからの燃料ガスを複数の固体電解質型燃料電池セ
ル５９間に供給し、反応室Ｃにて反応させ、余剰の空気
と余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂにて燃焼させ、燃焼したガ
スが排気口６９から外部に排出される。
【０００８】反応室Ｃ内の反応は、固体電解質型燃料電
池セル５９内に供給された空気がポーラスな空気極層を
固体電解質層に向けて拡散し、また燃料ガスが固体電解
質型燃料電池セル５９の外側から固体電解質層に向けて
拡散し、この固体電解質にて生じる。
池セル５９内に供給された空気がポーラスな空気極層を
固体電解質層に向けて拡散し、また燃料ガスが固体電解
質型燃料電池セル５９の外側から固体電解質層に向けて
拡散し、この固体電解質にて生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体電解質型燃料電池は、固体電解質型燃料電池セル５
９内に挿入される空気導入管６３の外径が、前記セル５
９の内径の５０％〜６０％と小さかったため、空気が空
気極層内を充分に拡散せず、空気極層と固体電解質層の
界面に空気を効率よく供給できず、空気の多くが空気導
入管６３とセル５９の間の空間を、発電反応に寄与する
ことなく素通りしていた。
固体電解質型燃料電池は、固体電解質型燃料電池セル５
９内に挿入される空気導入管６３の外径が、前記セル５
９の内径の５０％〜６０％と小さかったため、空気が空
気極層内を充分に拡散せず、空気極層と固体電解質層の
界面に空気を効率よく供給できず、空気の多くが空気導
入管６３とセル５９の間の空間を、発電反応に寄与する
ことなく素通りしていた。
【００１０】このため、発電反応に必要とされる空気中
の酸素の供給が、空気極層と固体電解質層の間の発電反
応界面で不足し、これにより分極抵抗が増大し、発電性
能を著しく劣化する虞があった。
の酸素の供給が、空気極層と固体電解質層の間の発電反
応界面で不足し、これにより分極抵抗が増大し、発電性
能を著しく劣化する虞があった。
【００１１】本発明は、空気極層と固体電解質層の界面
に空気を効率よく供給できる固体電解質型燃料電池を提
供することを目的とする。
に空気を効率よく供給できる固体電解質型燃料電池を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
に検討を加えた結果、固体電解質型燃料電池セル内に空
気を供給する空気導入管とセルの間の、空気の流れ抵抗
の小さい、即ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間
を小さくすることにより、空気が空気極層内に効率よく
拡散され、空気極層と固体電解質層の間の反応界面に酸
素を充分に供給できることを見い出し、本発明に至った
のである。
に検討を加えた結果、固体電解質型燃料電池セル内に空
気を供給する空気導入管とセルの間の、空気の流れ抵抗
の小さい、即ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間
を小さくすることにより、空気が空気極層内に効率よく
拡散され、空気極層と固体電解質層の間の反応界面に酸
素を充分に供給できることを見い出し、本発明に至った
のである。
【００１３】即ち、本発明の固体電解質型燃料電池は、
反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応室を形
成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電池セルを、
前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入孔に、開
口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側に突出するよ
うにそれぞれ挿入し固定するとともに、前記固体電解質
型燃料電池セル内に空気導入管をそれぞれ挿入してな
り、空気を前記空気導入管により前記固体電解質型燃料
電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガスを前記反
応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供給して反
応させる固体電解質型燃料電池であって、前記空気導入
管の外径が、前記固体電解質型燃料電池セルの内径の８
０％以上のものである。
反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応室を形
成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電池セルを、
前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入孔に、開
口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側に突出するよ
うにそれぞれ挿入し固定するとともに、前記固体電解質
型燃料電池セル内に空気導入管をそれぞれ挿入してな
り、空気を前記空気導入管により前記固体電解質型燃料
電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガスを前記反
応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供給して反
応させる固体電解質型燃料電池であって、前記空気導入
管の外径が、前記固体電解質型燃料電池セルの内径の８
０％以上のものである。
【００１４】ここで、空気導入管の肉厚は１ｍｍ以下で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
【００１５】
【作用】本発明の固体電解質型燃料電池では、空気導入
管の外径が、固体電解質型燃料電池セルの内径の８０％
以上としたので、空気を供給する空気導入管と固体電解
質型燃料電池セルの間の、空気の流れ抵抗を大きくで
き、即ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間を小さ
くでき、比較的抵抗の大きい多孔質な空気極層内にも効
率よく空気が拡散し、固体電解質層と空気極層の間の発
電反応界面に充分な酸素を供給でき、酸素の供給律速に
起因する濃度過電圧、即ち分極抵抗が低減され、効率的
な発電ができ、発電性能を向上することができる。
管の外径が、固体電解質型燃料電池セルの内径の８０％
以上としたので、空気を供給する空気導入管と固体電解
質型燃料電池セルの間の、空気の流れ抵抗を大きくで
き、即ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間を小さ
くでき、比較的抵抗の大きい多孔質な空気極層内にも効
率よく空気が拡散し、固体電解質層と空気極層の間の発
電反応界面に充分な酸素を供給でき、酸素の供給律速に
起因する濃度過電圧、即ち分極抵抗が低減され、効率的
な発電ができ、発電性能を向上することができる。
【００１６】また、空気導入管の肉厚を１ｍｍ以下とす
ることにより、効率的な熱伝達ができるとともに、空気
導入管の内径が大きくなるため管内の流速が小さくな
り、管内を流れる空気の予熱が充分にできるようにな
る。このため、更に発電性能を向上することができる。
ることにより、効率的な熱伝達ができるとともに、空気
導入管の内径が大きくなるため管内の流速が小さくな
り、管内を流れる空気の予熱が充分にできるようにな
る。このため、更に発電性能を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池
は、図１に示すように、反応容器１内に、空気室仕切板
３、燃焼室仕切板５、燃料ガス室仕切板７を用いて空気
室Ａ、燃焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されて
いる。
は、図１に示すように、反応容器１内に、空気室仕切板
３、燃焼室仕切板５、燃料ガス室仕切板７を用いて空気
室Ａ、燃焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されて
いる。
【００１８】反応容器１内に収容された複数の有底筒状
の固体電解質型燃料電池セル９は、燃焼室仕切板５に形
成された複数のセル挿入孔６にそれぞれ挿入固定され、
その開口部１０は燃焼室仕切板５から燃焼室Ｂ内に突出
しており、その内部には、空気室仕切板３に挿入固定さ
れた空気導入管１１の一端が挿入されている。
の固体電解質型燃料電池セル９は、燃焼室仕切板５に形
成された複数のセル挿入孔６にそれぞれ挿入固定され、
その開口部１０は燃焼室仕切板５から燃焼室Ｂ内に突出
しており、その内部には、空気室仕切板３に挿入固定さ
れた空気導入管１１の一端が挿入されている。
【００１９】燃焼室仕切板５には、図２に示すように、
余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂに導入するための多数の余剰
燃料ガス噴出孔１２が形成されており、図１に示したよ
うに、燃料ガス室仕切板７には、燃料ガスを反応室Ｃ内
に供給するための多数の供給孔１４が形成されている。
余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂに導入するための多数の余剰
燃料ガス噴出孔１２が形成されており、図１に示したよ
うに、燃料ガス室仕切板７には、燃料ガスを反応室Ｃ内
に供給するための多数の供給孔１４が形成されている。
【００２０】また、反応容器１には、例えば水素からな
る燃料ガスを導入する燃料ガス導入口１３、空気を導入
する空気導入口１７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排出
するための排気口１９が形成されている。
る燃料ガスを導入する燃料ガス導入口１３、空気を導入
する空気導入口１７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排出
するための排気口１９が形成されている。
【００２１】セル９は、図３に示すように、例えば、支
持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極層２５と、この空気
極層２５の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 か
らなる固体電解質層２６と、固体電解質層２６の表面に
形成されたＮｉ−ジルコニア系の燃料極層２７と、空気
極層２５と電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなる
インターコネクタ２８とから構成されている。
持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極層２５と、この空気
極層２５の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 か
らなる固体電解質層２６と、固体電解質層２６の表面に
形成されたＮｉ−ジルコニア系の燃料極層２７と、空気
極層２５と電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなる
インターコネクタ２８とから構成されている。
【００２２】そして、図４に示すように、一方のセル９
のインターコネクタ２８を、他方のセル９の燃料極層２
７にＮｉ金属繊維等の接続部材３１を介して、他方のセ
ル９の燃料極層２７に接続して、複数のセル９が電気的
に接続され、スタック３３が構成されており、このよう
なスタック３３が、図１に示したように、反応容器１内
に収容されて固体電解質型燃料電池が構成されている。
反応容器１内には、一つのセル９のインターコネクタ２
８に接続された電極３５と、他方のセル９の燃料極層２
７に接続された電極３７が配置されており、これらの電
極３５、３７を介して電力が取り出される。
のインターコネクタ２８を、他方のセル９の燃料極層２
７にＮｉ金属繊維等の接続部材３１を介して、他方のセ
ル９の燃料極層２７に接続して、複数のセル９が電気的
に接続され、スタック３３が構成されており、このよう
なスタック３３が、図１に示したように、反応容器１内
に収容されて固体電解質型燃料電池が構成されている。
反応容器１内には、一つのセル９のインターコネクタ２
８に接続された電極３５と、他方のセル９の燃料極層２
７に接続された電極３７が配置されており、これらの電
極３５、３７を介して電力が取り出される。
【００２３】このような固体電解質型燃料電池は、空気
を空気導入口１７から空気導入管１１を介してセル９内
に導入するとともに、燃料ガス導入口１３から水素を導
入し、燃料ガス室仕切板７の分散孔で分散してセル９の
外部に導入することにより行われ、余剰の空気と燃料ガ
スは燃焼室Ｂ内で燃焼させられ、排気口１９から外部に
排出される。
を空気導入口１７から空気導入管１１を介してセル９内
に導入するとともに、燃料ガス導入口１３から水素を導
入し、燃料ガス室仕切板７の分散孔で分散してセル９の
外部に導入することにより行われ、余剰の空気と燃料ガ
スは燃焼室Ｂ内で燃焼させられ、排気口１９から外部に
排出される。
【００２４】図５に固体電解質型燃料電池セル一本のガ
スの流れを示す。水素ガス（燃料ガス）はセル下方から
導入され、発電により酸化されながら上方へと進む。一
方空気（酸化ガス）は空気導入管１１を介してセル上方
よりセル内部下方へ導入される。そしてセル内部下方よ
り上部へと流れる。セル上部より排出された空気は発電
で消費されなかった水素ガスと反応し、燃焼室Ｂ内で燃
焼する。
スの流れを示す。水素ガス（燃料ガス）はセル下方から
導入され、発電により酸化されながら上方へと進む。一
方空気（酸化ガス）は空気導入管１１を介してセル上方
よりセル内部下方へ導入される。そしてセル内部下方よ
り上部へと流れる。セル上部より排出された空気は発電
で消費されなかった水素ガスと反応し、燃焼室Ｂ内で燃
焼する。
【００２５】そして、本発明の固体電解質型燃料電池で
は、図２（ｃ）に示すように、空気導入管１１の外径Ｒ
1 がセル９の内径Ｒ2 の８０％以上とされている。ここ
で、空気導入管１１の肉厚ｔは１ｍｍ以下であること
が、空気導入管１１内を流れる空気の予熱を充分にする
という点から望ましい。
は、図２（ｃ）に示すように、空気導入管１１の外径Ｒ
1 がセル９の内径Ｒ2 の８０％以上とされている。ここ
で、空気導入管１１の肉厚ｔは１ｍｍ以下であること
が、空気導入管１１内を流れる空気の予熱を充分にする
という点から望ましい。
【００２６】以上のように構成された固体電解質型燃料
電池では、空気導入管１１の外径Ｒ1 を、セル９の内径
Ｒ2 の８０％以上としたので、空気を供給する空気導入
管１１とセル９の間の空気の流れ抵抗を大きくでき、即
ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間を小さくで
き、比較的抵抗の大きい多孔質な空気極層２５内にも効
率よく空気が拡散し、固体電解質層２６と空気極層２５
の間の発電反応界面に充分な酸素を供給でき、酸素の供
給律速に起因する濃度過電圧、即ち分極抵抗が低減さ
れ、効率的な発電ができ、発電性能を向上することがで
きる。
電池では、空気導入管１１の外径Ｒ1 を、セル９の内径
Ｒ2 の８０％以上としたので、空気を供給する空気導入
管１１とセル９の間の空気の流れ抵抗を大きくでき、即
ち空気が反応に寄与せずに素通りする空間を小さくで
き、比較的抵抗の大きい多孔質な空気極層２５内にも効
率よく空気が拡散し、固体電解質層２６と空気極層２５
の間の発電反応界面に充分な酸素を供給でき、酸素の供
給律速に起因する濃度過電圧、即ち分極抵抗が低減さ
れ、効率的な発電ができ、発電性能を向上することがで
きる。
【００２７】また、空気導入管１１の肉厚ｔを１ｍｍ以
下とすることにより、効率的な熱伝達ができるととも
に、空気導入管１１の内径が大きくなるため、管内の流
速が小さくなり、管内を流れる空気の予熱を充分にで
き、このような予熱された空気をセル９内に導入でき、
このため、さらに発電性能を向上することができる。
下とすることにより、効率的な熱伝達ができるととも
に、空気導入管１１の内径が大きくなるため、管内の流
速が小さくなり、管内を流れる空気の予熱を充分にで
き、このような予熱された空気をセル９内に導入でき、
このため、さらに発電性能を向上することができる。
【００２８】
【実施例】空気極材料として純度９９．９％で平均粒径
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 を、固体電解質材
料として純度が９９．９％の平均粒径が０．７μｍの１
０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 を、インターコネ
クタ材料として純度９９．９％、平均粒径が１μｍのＬ
ａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を、燃料極材料として８０
重量％ＮｉまたはＲｕを含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準
備した。
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 を、固体電解質材
料として純度が９９．９％の平均粒径が０．７μｍの１
０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 を、インターコネ
クタ材料として純度９９．９％、平均粒径が１μｍのＬ
ａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を、燃料極材料として８０
重量％ＮｉまたはＲｕを含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準
備した。
【００２９】Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 粉末を押し出し
成形にて、焼結後、外径が１８ｍｍ、厚みが２．３ｍ
ｍ、長さが３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極
成形体を作製した。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有
したＺｒＯ2 粉末と、Ｌａ0.8Ca0.22ＣｒＯ3 粉末を用
いてドクターブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解
質シートおよびインターコネクタシートを作製した後、
それぞれのシートを上記の空気極成形体に巻き付け、１
５００℃で３時間焼成した。
成形にて、焼結後、外径が１８ｍｍ、厚みが２．３ｍ
ｍ、長さが３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極
成形体を作製した。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有
したＺｒＯ2 粉末と、Ｌａ0.8Ca0.22ＣｒＯ3 粉末を用
いてドクターブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解
質シートおよびインターコネクタシートを作製した後、
それぞれのシートを上記の空気極成形体に巻き付け、１
５００℃で３時間焼成した。
【００３０】さらに、固体電解質層の表面に８０重量％
ＮｉＯまたはＲｕを含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラ
リーを塗布し、１４００℃で２時間焼き付けを行い、図
３に示したような固体電解質型燃料電池セルを作製し
た。固体電解質層の厚みは１００μｍであった。
ＮｉＯまたはＲｕを含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラ
リーを塗布し、１４００℃で２時間焼き付けを行い、図
３に示したような固体電解質型燃料電池セルを作製し
た。固体電解質層の厚みは１００μｍであった。
【００３１】１６本の円筒状固体電解質型燃料電池セル
を４直４並列に接続してスタックを形成し、このスタッ
クを図１に示すような反応容器内に配置した。尚、燃焼
室仕切板からのセルの突出高さは１５ｍｍであった。そ
して、空気導入管の外径をセルの内径の８０％、９０％
とした本発明の固体電解質型燃料電池と、６０％とした
従来の固体電解質型燃料電池を作製した。ここで、空気
導入管の肉厚は全て１ｍｍとした。
を４直４並列に接続してスタックを形成し、このスタッ
クを図１に示すような反応容器内に配置した。尚、燃焼
室仕切板からのセルの突出高さは１５ｍｍであった。そ
して、空気導入管の外径をセルの内径の８０％、９０％
とした本発明の固体電解質型燃料電池と、６０％とした
従来の固体電解質型燃料電池を作製した。ここで、空気
導入管の肉厚は全て１ｍｍとした。
【００３２】そして、空気極内部に４０ＳＬＭの空気
を、燃料極側に６．３ＳＬＭの水素ガスを流して、発電
炉の温度設定を１０００℃として発電した。この発電試
験において、出力密度を測定したところ、従来の固体電
解質型燃料電池では、０．１Ｗ／ｃｍ2 であり、本発明
の固体電解質型燃料電池では、空気導入管の外径とセル
の内径比が８０％のもので０．１３Ｗ／ｃｍ2 、前記比
が９０％のもので０．１４Ｗ／ｃｍ2 であった。このこ
とから、分極抵抗が効果的に低減できたことが判る。
を、燃料極側に６．３ＳＬＭの水素ガスを流して、発電
炉の温度設定を１０００℃として発電した。この発電試
験において、出力密度を測定したところ、従来の固体電
解質型燃料電池では、０．１Ｗ／ｃｍ2 であり、本発明
の固体電解質型燃料電池では、空気導入管の外径とセル
の内径比が８０％のもので０．１３Ｗ／ｃｍ2 、前記比
が９０％のもので０．１４Ｗ／ｃｍ2 であった。このこ
とから、分極抵抗が効果的に低減できたことが判る。
【００３３】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池では、空
気を供給する空気導入管と固体電解質型燃料電池セルの
間の、空気の流れ抵抗を大きくでき、即ち空気が反応に
寄与せずに素通りする空間を小さくでき、比較的抵抗の
大きい多孔質な空気極層内にも効率よく空気が拡散し、
固体電解質層と空気極層の間の発電反応界面に充分な酸
素を供給でき、酸素の供給律速に起因する濃度過電圧、
即ち分極抵抗が低減され、効率的な発電ができ、発電性
能を向上することができる。
気を供給する空気導入管と固体電解質型燃料電池セルの
間の、空気の流れ抵抗を大きくでき、即ち空気が反応に
寄与せずに素通りする空間を小さくでき、比較的抵抗の
大きい多孔質な空気極層内にも効率よく空気が拡散し、
固体電解質層と空気極層の間の発電反応界面に充分な酸
素を供給でき、酸素の供給律速に起因する濃度過電圧、
即ち分極抵抗が低減され、効率的な発電ができ、発電性
能を向上することができる。
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池の模式図であ
る。
る。
【図２】燃焼室仕切板およびその近傍を示すもので、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はセルと空気
導入管との関係を示す平面図である。
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はセルと空気
導入管との関係を示す平面図である。
【図３】固体電解質型燃料電池セルの断面図である。
【図４】スタックを示す平面図である。
【図５】固体電解質型燃料電池セルのガスの流れを説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図６】従来の固体電解質型燃料電池の模式図である。
１・・・反応容器 ５・・・燃焼室仕切板 ６・・・セル挿入孔 ９・・・固体電解質型燃料電池セル １０・・・開口部 １１・・・空気導入管 Ｂ・・・燃焼室 Ｃ・・・反応室
Claims (1)
- 【請求項１】反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室
と反応室を形成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料
電池セルを、前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル
挿入孔に、開口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側
に突出するようにそれぞれ挿入し固定するとともに、前
記固体電解質型燃料電池セル内に空気導入管をそれぞれ
挿入してなり、空気を前記空気導入管により前記固体電
解質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガ
スを前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に
供給して反応させる固体電解質型燃料電池であって、前
記空気導入管の外径が、前記固体電解質型燃料電池セル
の内径の８０％以上であることを特徴とする固体電解質
型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36540098A JP3545958B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36540098A JP3545958B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000188124A true JP2000188124A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3545958B2 JP3545958B2 (ja) | 2004-07-21 |
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ID=18484168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36540098A Expired - Fee Related JP3545958B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3545958B2 (ja) |
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- 1998-12-22 JP JP36540098A patent/JP3545958B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102600788B (zh) * | 2012-03-14 | 2014-07-09 | 江苏揽山环境科技有限公司 | 多级喷雾反应塔 |
| CN102600788A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 江苏揽山环境科技有限公司 | 多级喷雾反应塔 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3545958B2 (ja) | 2004-07-21 |
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