JP2001236980A - 液体燃料用燃料電池バッテリー - Google Patents
液体燃料用燃料電池バッテリーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動装置に使用でき、燃料ガスを処理するた
めに水を必要としない液体燃料用燃料電池バッテリーの
提供。 【解決手段】 液体燃料用燃料電池バッテリー１は軸線
２ａに沿って外周２ｂの内側に配置された電池スタック
２と、改質された燃料ガスをスタック２の電池単位体２
０に供給できるスタック軸線２ａ上の分配通路２１と、
スタック外周２ｂに配置された再燃焼室２２と、始動用
補助バーナー３とを含む。部分酸化による改質により液
体燃料を処理してＣＯ、Ｈ2 を含む燃料ガスを作るため
に、電池スタックと連結して反応装置３が配設される。
熱交換装置４が反応装置に一体化され、熱交換装置によ
ってバッテリーの電流放出動作時（再燃焼室からの高温
排ガスを使用）に、液体燃料が蒸発せしめられ、酸素搬
送ガスが加熱される。熱交換装置の一部である送り込み
位置６を経て、蒸発した燃料が加熱された酸素搬送ガス
と接触して改質燃料ガスが形成される。燃料ガスは反応
装置から電池スタックの分配通路に供給される。
めに水を必要としない液体燃料用燃料電池バッテリーの
提供。 【解決手段】 液体燃料用燃料電池バッテリー１は軸線
２ａに沿って外周２ｂの内側に配置された電池スタック
２と、改質された燃料ガスをスタック２の電池単位体２
０に供給できるスタック軸線２ａ上の分配通路２１と、
スタック外周２ｂに配置された再燃焼室２２と、始動用
補助バーナー３とを含む。部分酸化による改質により液
体燃料を処理してＣＯ、Ｈ2 を含む燃料ガスを作るため
に、電池スタックと連結して反応装置３が配設される。
熱交換装置４が反応装置に一体化され、熱交換装置によ
ってバッテリーの電流放出動作時（再燃焼室からの高温
排ガスを使用）に、液体燃料が蒸発せしめられ、酸素搬
送ガスが加熱される。熱交換装置の一部である送り込み
位置６を経て、蒸発した燃料が加熱された酸素搬送ガス
と接触して改質燃料ガスが形成される。燃料ガスは反応
装置から電池スタックの分配通路に供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前段に
記載された液体燃料用の燃料電池バッテリー、その作動
方法、および燃料電池バッテリーの使用に関するもので
ある。
記載された液体燃料用の燃料電池バッテリー、その作動
方法、および燃料電池バッテリーの使用に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】例えばＥＰ−Ａ−０６５４８３８（＝
Ｐ．６６１２）で公知の、高温となる燃料電池を備えた
装置では、メタンを含む燃料ガスおよび空気から電気エ
ネルギーが作られる。第１段階として、燃料ガスが水蒸
気Ｈ2Ｏ とともに約８００゜Ｃの熱を加えられて触媒で
処理（改質）され、一酸化炭素ＣＯおよび水素Ｈ2 を含
む燃料ガスが形成される。第２段階で改質された燃料ガ
スを使用し、燃料電池において、８５０〜９００゜Ｃの
作動温度で電流供給プロセスが実行される。電流供給プ
ロセスおよび再燃焼で発生した放出熱が処理プロセス、
すなわち改質において使用される。例えば、ｎ＞５、ｍ
＝２ｎ＋２の炭化水素ＣnＨm、またはその炭化水素混合
物である液体燃料を改質して、ＣＯおよびＨ2 を含む燃
料ガスを作り、これを公知の燃料電池を作動させるため
に使用することもできる。燃料は改質される前に蒸発せ
しめられ、これにも先に述べた放出熱が有利に使用され
る。燃料電池バッテリーを作動させるために液体燃料を
使用することは定置装置で可能であり、また燃料をタン
クに詰めて運ぶことのできる例えば自動車のような可動
装置では特に有利である。自動車で使用するには経済的
な理由から、公知の装置において無機物を除去した水と
して使用しなければならない改質用のＨ2Ｏ が不要でな
ければならない。
Ｐ．６６１２）で公知の、高温となる燃料電池を備えた
装置では、メタンを含む燃料ガスおよび空気から電気エ
ネルギーが作られる。第１段階として、燃料ガスが水蒸
気Ｈ2Ｏ とともに約８００゜Ｃの熱を加えられて触媒で
処理（改質）され、一酸化炭素ＣＯおよび水素Ｈ2 を含
む燃料ガスが形成される。第２段階で改質された燃料ガ
スを使用し、燃料電池において、８５０〜９００゜Ｃの
作動温度で電流供給プロセスが実行される。電流供給プ
ロセスおよび再燃焼で発生した放出熱が処理プロセス、
すなわち改質において使用される。例えば、ｎ＞５、ｍ
＝２ｎ＋２の炭化水素ＣnＨm、またはその炭化水素混合
物である液体燃料を改質して、ＣＯおよびＨ2 を含む燃
料ガスを作り、これを公知の燃料電池を作動させるため
に使用することもできる。燃料は改質される前に蒸発せ
しめられ、これにも先に述べた放出熱が有利に使用され
る。燃料電池バッテリーを作動させるために液体燃料を
使用することは定置装置で可能であり、また燃料をタン
クに詰めて運ぶことのできる例えば自動車のような可動
装置では特に有利である。自動車で使用するには経済的
な理由から、公知の装置において無機物を除去した水と
して使用しなければならない改質用のＨ2Ｏ が不要でな
ければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可動
装置で使用でき、燃料ガスを処理するために水を必要と
しない液体燃料用燃料電池バッテリーを作ることであ
る。この目的は、請求項１に記載されたバッテリーによ
って達成される。
装置で使用でき、燃料ガスを処理するために水を必要と
しない液体燃料用燃料電池バッテリーを作ることであ
る。この目的は、請求項１に記載されたバッテリーによ
って達成される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この燃料電池バッテリー
は以下の構成要素、すなわち軸線に沿って外周の内側に
配置された電池スタックと、改質された燃料ガスを電池
スタックの電池（電池単位体すなわちセル）に供給でき
るスタック軸線上の分配通路と、スタック外周に配置さ
れた再燃焼室と、さらに始動のための補助バーナーとを
含む。液体燃料を部分酸化によって改質処理してＣＯお
よびＨ2 を含む燃料ガスを形成するために、反応装置
が、電池スタックと連結または連通状態で配設される。
熱交換装置を反応装置と一体的に設け、この熱交換装置
によって、バッテリーの電流供給時（再燃焼室からの高
温排ガスを使用する）に、液体燃料が蒸発せしめられ、
酸素搬送ガスが加熱される。熱交換装置の一部である送
り込み位置を経て、蒸発した燃料が加熱された酸素搬送
ガスと接触して改質された燃料ガスを作ることができ
る。この燃料ガスは反応装置から電池スタックの分配通
路に供給される。
は以下の構成要素、すなわち軸線に沿って外周の内側に
配置された電池スタックと、改質された燃料ガスを電池
スタックの電池（電池単位体すなわちセル）に供給でき
るスタック軸線上の分配通路と、スタック外周に配置さ
れた再燃焼室と、さらに始動のための補助バーナーとを
含む。液体燃料を部分酸化によって改質処理してＣＯお
よびＨ2 を含む燃料ガスを形成するために、反応装置
が、電池スタックと連結または連通状態で配設される。
熱交換装置を反応装置と一体的に設け、この熱交換装置
によって、バッテリーの電流供給時（再燃焼室からの高
温排ガスを使用する）に、液体燃料が蒸発せしめられ、
酸素搬送ガスが加熱される。熱交換装置の一部である送
り込み位置を経て、蒸発した燃料が加熱された酸素搬送
ガスと接触して改質された燃料ガスを作ることができ
る。この燃料ガスは反応装置から電池スタックの分配通
路に供給される。
【０００５】従属請求項２から請求項９までは、本発明
による燃料電池バッテリーの有利な態様である。本発明
によるバッテリーの使用法およびその可能性が、それぞ
れ請求項１０および請求項１１の主題である。
による燃料電池バッテリーの有利な態様である。本発明
によるバッテリーの使用法およびその可能性が、それぞ
れ請求項１０および請求項１１の主題である。
【０００６】以下、図面を参照しながら本発明の説明を
行う。
行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】液体燃料によって電流を発生させ
るのに使用できる本発明による燃料電池バッテリー（電
池集合体）１の第１の代表例が図１に示されている。こ
のバッテリー１の平面図が図２に示されている。バッテ
リー１は燃料電池２０（電池単位体すなわちセル）を含
み、燃料電池２０は軸線２ａに沿って外周２ｂの内側に
スタック（積み重ね体）２を形成する。改質された燃料
ガスを燃料電池２０に供給できる分配通路２１はスタッ
ク軸線２ａに沿って存在している。スリーブ１５は、燃
料電池２０へ酸素搬送ガスを給送できる図示されない空
気供給手段を含む。電流放出動作過程で完全には使用さ
れなかった燃料は、スタック外周２ｂに配置された１つ
以上の再燃焼室２２内で、電池２０を通過した酸素搬送
ガスによって完全燃焼せしめられる。
るのに使用できる本発明による燃料電池バッテリー（電
池集合体）１の第１の代表例が図１に示されている。こ
のバッテリー１の平面図が図２に示されている。バッテ
リー１は燃料電池２０（電池単位体すなわちセル）を含
み、燃料電池２０は軸線２ａに沿って外周２ｂの内側に
スタック（積み重ね体）２を形成する。改質された燃料
ガスを燃料電池２０に供給できる分配通路２１はスタッ
ク軸線２ａに沿って存在している。スリーブ１５は、燃
料電池２０へ酸素搬送ガスを給送できる図示されない空
気供給手段を含む。電流放出動作過程で完全には使用さ
れなかった燃料は、スタック外周２ｂに配置された１つ
以上の再燃焼室２２内で、電池２０を通過した酸素搬送
ガスによって完全燃焼せしめられる。
【０００８】電池スタック２は、バッテリー１の電極と
して形成することのできるプレート（板体）１１，１２
の間に配置される。互いに重ねられた電池２０の要素間
に要求される押圧力は、連結棒１３とばね１４によって
与えられる。連結棒１３は、温度が比較的低いバッテリ
ー１の縁部領域に配置される。断熱材１６がプレート１
１の上を覆っている。
して形成することのできるプレート（板体）１１，１２
の間に配置される。互いに重ねられた電池２０の要素間
に要求される押圧力は、連結棒１３とばね１４によって
与えられる。連結棒１３は、温度が比較的低いバッテリ
ー１の縁部領域に配置される。断熱材１６がプレート１
１の上を覆っている。
【０００９】反応装置３が、スタック軸線２ａと整合
し、電池スタック２と接触して配置されている。この反
応装置３では、液体燃料の処理として、部分酸化による
改質が遂行される。この場合、改質のために水の供給を
必要とすることなく、ＣＯおよびＨ2 を含む燃料ガスが
生じる。
し、電池スタック２と接触して配置されている。この反
応装置３では、液体燃料の処理として、部分酸化による
改質が遂行される。この場合、改質のために水の供給を
必要とすることなく、ＣＯおよびＨ2 を含む燃料ガスが
生じる。
【００１０】断熱スリーブ３５の内側に配置された熱交
換装置４が反応装置３内に組み込まれている。バッテリ
ーの電流放出動作時に、一方では液体燃料の蒸発に、ま
た他方では気体の酸素搬送ガスを加熱するために、再燃
焼室２２からの熱い排ガスを使用できる。蒸発した燃料
は、熱交換装置４の一部である送り込み位置６を通り、
加熱された酸素搬送ガスと接触せしめられて部分酸化に
よる改質が行われる。改質燃料ガスが形成された後、そ
の燃料ガスは反応装置３から電池スタック２の分配通路
２１に供給される。
換装置４が反応装置３内に組み込まれている。バッテリ
ーの電流放出動作時に、一方では液体燃料の蒸発に、ま
た他方では気体の酸素搬送ガスを加熱するために、再燃
焼室２２からの熱い排ガスを使用できる。蒸発した燃料
は、熱交換装置４の一部である送り込み位置６を通り、
加熱された酸素搬送ガスと接触せしめられて部分酸化に
よる改質が行われる。改質燃料ガスが形成された後、そ
の燃料ガスは反応装置３から電池スタック２の分配通路
２１に供給される。
【００１１】排ガスと酸素搬送ガスとの間の間接的な熱
交換が熱交換装置４で行われ、これら２種類の媒体は、
２つの環状間隙副チャンバ（室）４１，４２を通して向
流状態で導かれる。副チャンバ４１，４２は、大部分
が、スタック外周２ｂの延長部内に配置される。酸素搬
送ガスは、入口スタブ（切り株形状体）を経て熱交換装
置４内に入り、そこから副チャンバ４１に入り、そこか
ら共通の通路４１０へ進み、そこから連結ライン４１１
を経て送り込み位置６へ進む。排ガスは、再燃焼室２２
から出てプレート１２の穴２２３を通って副チャンバ４
２へ進み、出口スタブ３２を経て熱交換装置４から出て
ゆく。
交換が熱交換装置４で行われ、これら２種類の媒体は、
２つの環状間隙副チャンバ（室）４１，４２を通して向
流状態で導かれる。副チャンバ４１，４２は、大部分
が、スタック外周２ｂの延長部内に配置される。酸素搬
送ガスは、入口スタブ（切り株形状体）を経て熱交換装
置４内に入り、そこから副チャンバ４１に入り、そこか
ら共通の通路４１０へ進み、そこから連結ライン４１１
を経て送り込み位置６へ進む。排ガスは、再燃焼室２２
から出てプレート１２の穴２２３を通って副チャンバ４
２へ進み、出口スタブ３２を経て熱交換装置４から出て
ゆく。
【００１２】反応装置３の中央領域には、燃料と送り込
み位置６からの予熱された酸素搬送ガスとのための同軸
送り込みチューブが配置されており、これらの送り込み
チューブは燃料中央チューブ３３と、酸素搬送ガス用外
側チューブ４６である。これら送り込みチューブ３３，
４６は、電流放出動作時に予熱された酸素搬送ガスから
十分な量の熱が燃料へ伝わって燃料が蒸発するように、
設計されている。
み位置６からの予熱された酸素搬送ガスとのための同軸
送り込みチューブが配置されており、これらの送り込み
チューブは燃料中央チューブ３３と、酸素搬送ガス用外
側チューブ４６である。これら送り込みチューブ３３，
４６は、電流放出動作時に予熱された酸素搬送ガスから
十分な量の熱が燃料へ伝わって燃料が蒸発するように、
設計されている。
【００１３】反応装置３は、組込み部材５を具備すると
ともに、十分大きな容積を有し、燃料に含まれる炭素の
大部分が反応してＣＯまたはＣＯ2 になるように、部分
酸化を遂行させるための滞留（停止）時間が生じるよう
にされている。組込み部材５の目的は、均一な反応密度
が展開されるように、反応剤を良好に混合することおよ
び強く再循環させることである。これにより、温度分布
も同様に均一になり、煤の発生が極小化される。
ともに、十分大きな容積を有し、燃料に含まれる炭素の
大部分が反応してＣＯまたはＣＯ2 になるように、部分
酸化を遂行させるための滞留（停止）時間が生じるよう
にされている。組込み部材５の目的は、均一な反応密度
が展開されるように、反応剤を良好に混合することおよ
び強く再循環させることである。これにより、温度分布
も同様に均一になり、煤の発生が極小化される。
【００１４】バッテリーの作動開始時に燃料を蒸発させ
るために使用できる電気ヒーター７を、液体燃料のため
の供給ラインすなわち中央チューブ３３に設けることが
好ましい。燃料を完全燃焼させるために酸素搬送ガスを
過剰供給することにより、始動時に、反応装置３を補助
バーナーとして使用できる。熱い燃焼ガスは、その後の
電池２０の加熱に使用できる。
るために使用できる電気ヒーター７を、液体燃料のため
の供給ラインすなわち中央チューブ３３に設けることが
好ましい。燃料を完全燃焼させるために酸素搬送ガスを
過剰供給することにより、始動時に、反応装置３を補助
バーナーとして使用できる。熱い燃焼ガスは、その後の
電池２０の加熱に使用できる。
【００１５】図３は第２の代表例を示しており、この例
は第１の代表例と実質的に同じ組込み部材５を有する。
これらの組込み部材５は、送り込み位置６のまわりに配
置された２つの同軸円筒体５１，５２で形成されてい
る。外側円筒体５１はジャケット面（筒面）５１ａおよ
び端面５１ｂを有し、これらの面は閉じており、送り込
み位置６から出たガス流を偏向させる。第１の円筒体５
１の内側に配置された他方の円筒体５２は、穴５２０を
有するジャケット面から成る。先に述べたガス流は、第
１の円筒体５１内でループ状に循環する流れをもたらす
モーメントを有する。
は第１の代表例と実質的に同じ組込み部材５を有する。
これらの組込み部材５は、送り込み位置６のまわりに配
置された２つの同軸円筒体５１，５２で形成されてい
る。外側円筒体５１はジャケット面（筒面）５１ａおよ
び端面５１ｂを有し、これらの面は閉じており、送り込
み位置６から出たガス流を偏向させる。第１の円筒体５
１の内側に配置された他方の円筒体５２は、穴５２０を
有するジャケット面から成る。先に述べたガス流は、第
１の円筒体５１内でループ状に循環する流れをもたらす
モーメントを有する。
【００１６】点火電極８０を有する点火装置８が送り込
み位置６に配置されている。これによりバッテリーの始
動時に点火されて燃焼するか、部分酸化の開始時に反応
が点火開始される（火炎３０参照）。
み位置６に配置されている。これによりバッテリーの始
動時に点火されて燃焼するか、部分酸化の開始時に反応
が点火開始される（火炎３０参照）。
【００１７】熱交換装置４は第１の代表例と相違する。
すなわち、再燃焼室２２から出た熱い排ガスの流れが外
側の環状間隙である副チャンバ４２へ導かれる。反応装
置３から出る排ガスを導くチューブすなわち出口スタブ
３２と同軸的に、酸素搬送ガスが、チューブ３１を通っ
て熱交換装置４に入り、排ガスとは逆向きの流れとし
て、内側の環状間隙である副チャンバ４１を通って導か
れる。加熱された酸素搬送ガスは第２の環状間隙である
副チャンバ４１２を経て送り込み位置６のチューブ４６
へ導かれる。チューブ４６の出口端部６０はノズルとし
て形成されており、十分なモーメントが伝達されて反応
チャンバ内に循環流が生じる。
すなわち、再燃焼室２２から出た熱い排ガスの流れが外
側の環状間隙である副チャンバ４２へ導かれる。反応装
置３から出る排ガスを導くチューブすなわち出口スタブ
３２と同軸的に、酸素搬送ガスが、チューブ３１を通っ
て熱交換装置４に入り、排ガスとは逆向きの流れとし
て、内側の環状間隙である副チャンバ４１を通って導か
れる。加熱された酸素搬送ガスは第２の環状間隙である
副チャンバ４１２を経て送り込み位置６のチューブ４６
へ導かれる。チューブ４６の出口端部６０はノズルとし
て形成されており、十分なモーメントが伝達されて反応
チャンバ内に循環流が生じる。
【００１８】図４は第３の代表例に関する細部を示す。
これは、第１の代表例である熱交換装置４の変形に関す
るものである。すなわち、排ガスのための送り込み穴２
２３の位置に、排ガスから酸素搬送ガスへの熱交換が行
われる半径方向の間隙であるチャンバ４５が、環状間隙
であるチャンバ４１（酸素搬送ガス）およびチャンバ４
２（排ガス）に付随して、配置されている。
これは、第１の代表例である熱交換装置４の変形に関す
るものである。すなわち、排ガスのための送り込み穴２
２３の位置に、排ガスから酸素搬送ガスへの熱交換が行
われる半径方向の間隙であるチャンバ４５が、環状間隙
であるチャンバ４１（酸素搬送ガス）およびチャンバ４
２（排ガス）に付随して、配置されている。
【００１９】本発明によるバッテリー１は、１ｋＷを超
え５ｋＷ未満の電力用として提供される。内側円筒体５
２が５ｃｍの直径を有し、外側円筒体５１が１０ｃｍの
直径を有するような大きさで組込み部材５が設計され
る。間隙幅２ｃｍの環状間隙５３が外側円筒体５１のま
わりに設けられ、改質された燃料ガスが間隙５１を通っ
て分配通路２１の入口位置２１０へ流れる。
え５ｋＷ未満の電力用として提供される。内側円筒体５
２が５ｃｍの直径を有し、外側円筒体５１が１０ｃｍの
直径を有するような大きさで組込み部材５が設計され
る。間隙幅２ｃｍの環状間隙５３が外側円筒体５１のま
わりに設けられ、改質された燃料ガスが間隙５１を通っ
て分配通路２１の入口位置２１０へ流れる。
【００２０】部分酸化による改質では、燃料に含まれる
炭素の少なくとも５０％、好ましくは８０〜９０％が酸
化されてＣＯになるように、酸素搬送ガスと燃料の割合
比率が選ばれる。残りは酸化されてＣＯ2 になる。
炭素の少なくとも５０％、好ましくは８０〜９０％が酸
化されてＣＯになるように、酸素搬送ガスと燃料の割合
比率が選ばれる。残りは酸化されてＣＯ2 になる。
【００２１】図５は、容器１０内に配置された本発明に
よる燃料電池バッテリー１を備えた機械装置１’を模式
的に示す。図示しない熱交換装置４で形成された反応装
置３の外周には環状間隙である副チャンバ１０１が設け
られ、副チャンバ１０１を通して反応に必要な空気また
は他の酸素搬送ガスが導かれる。空気は容器１０のスタ
ブ１００を経て供給される。空気は、副チャンバ１０１
を通って流れた後、断熱包囲体１５を経てスタック２の
電池２０内へ至る。この新鮮な空気の供給によって、バ
ッテリー１の表面が低温に保持される。
よる燃料電池バッテリー１を備えた機械装置１’を模式
的に示す。図示しない熱交換装置４で形成された反応装
置３の外周には環状間隙である副チャンバ１０１が設け
られ、副チャンバ１０１を通して反応に必要な空気また
は他の酸素搬送ガスが導かれる。空気は容器１０のスタ
ブ１００を経て供給される。空気は、副チャンバ１０１
を通って流れた後、断熱包囲体１５を経てスタック２の
電池２０内へ至る。この新鮮な空気の供給によって、バ
ッテリー１の表面が低温に保持される。
【００２２】図６に、部分酸化を行うための組込み部材
５に関する別の解決法が示されている。図１〜図３に示
した例の組込み部材５と比較すると、ここでは内側円筒
体５２が存在しない。その代りに、ガス流を偏向させる
ように作用する環状偏向壁５１ｃが矢印で示すようなル
ープ流を形成するように円筒体５１の下端面に配置され
ている。
５に関する別の解決法が示されている。図１〜図３に示
した例の組込み部材５と比較すると、ここでは内側円筒
体５２が存在しない。その代りに、ガス流を偏向させる
ように作用する環状偏向壁５１ｃが矢印で示すようなル
ープ流を形成するように円筒体５１の下端面に配置され
ている。
【００２３】本発明による燃料電池バッテリー１は定置
装置または可動装置で使用できる。
装置または可動装置で使用できる。
【図１】本発明による燃料電池バッテリーの第１の代表
例。
例。
【図２】図１のバッテリーの平面図。
【図３】第２の代表例。
【図４】第３の代表例の細部。
【図５】本発明による燃料電池バッテリーを備えた機械
装置の模式図。
装置の模式図。
【図６】部分酸化を行うための組込み部材に関する別の
解決策を示す。
解決策を示す。
１ 燃料電池バッテリー ２ 電池スタック ３ 反応装置 ４ 熱交換装置 ５ 組込み部材 ６ 送り込み位置 ７ 電気ヒーター ８ 点火装置 １０ 容器 １１，１２ プレート １３ 連結棒 １４ ばね １５ 断熱框体 １６ 断熱材 ２０ 電池 ２１ 分配通路 ２２ 再燃焼室 ３０ 火炎 ３１ チューブ ３２ 出口スタブ ３３ 中央チューブ ３５ スリーブ ４１，４２ 副チャンバ ４５ チャンバ ４６ 外側チューブ ５１，５２ 円筒体 ５１ａ ジャケット面 ５１ｂ 端面 ５１ｃ 偏向壁 ５３ 環状間隙 ６０ 出口端部 ８０ 点火電極 １００ スタブ １０１ 副チャンバ ２１０ 入口位置 ２２３ 穴 ４１０ 通路 ４１１ 連結ライン ４１２ 副チャンバ ５２０ 穴
Claims (11)
- 【請求項１】 軸線（２ａ）に沿って外周（２ｂ）の内
側に配置された電池スタック（２）と、改質された燃料
ガスを電池スタック（２）の電池単位体（２０）に供給
できるスタック軸線（２ａ）上の分配通路（２１）と、
スタック外周（２ｂ）に位置する再燃焼室（２２）と、
始動用補助バーナー（３）とを含む液体燃料用燃料電池
バッテリー（１）において、 部分酸化による改質によって液体燃料を処理してＣＯお
よびＨ2 を含む燃料ガスを作るために電池スタックと連
結して配置された反応装置（３）が設けられ、熱交換装
置（４）が反応装置に一体化されており、その熱交換装
置によって、バッテリーの電流放出動作時に、再燃焼室
からの熱い排ガスを用いて液体燃料が蒸発せしめられる
とともに酸素搬送ガスが加熱され、 送り込み位置（６）が熱交換装置の一部であり、 改質燃料ガスを形成するために、蒸発した燃料が、加熱
された酸素搬送ガスと共に送り込み位置を経てもたらさ
れ、かつこの燃料ガスを反応装置から電池スタックの分
配通路に供給できるようになっていることを特徴とする
燃料電池バッテリー。 - 【請求項２】 反応装置（３）がスタック軸線（２ａ）
と整合し、電池スタック（２）と接して配置され、かつ
前記反応装置が補助バーナーとして使用できることを特
徴とする請求項１に記載された液体燃料用燃料電池バッ
テリー。 - 【請求項３】 電流放出動作時に、熱交換装置（４）で
排ガスと酸素搬送ガスとの間の間接的な熱交換が行わ
れ、かつ排ガスと酸素搬送ガスが少なくとも２つの環状
副チャンバ（４１，４２）を通じて前記熱交換装置に導
かれ、前記環状副チャンバ（４１，４２）が主としてス
タック外周（２ｂ）の延長部内に配置されていることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載された液体燃
料用燃料電池バッテリー。 - 【請求項４】 反応装置（３）の中央領域の同軸供給チ
ューブ（３３，４６）が、燃料と予熱された酸素搬送ガ
スとの送り込み位置（６）を形成し、特に中央供給チュ
ーブ（３３）を通して燃料の供給が可能になっており、
また電流放出動作時に、燃料の蒸発に十分な量の熱を予
熱された酸素搬送ガスから取出せるように、前記同軸供
給チューブが設計されていることを特徴とする請求項１
から請求項３までのいずれか一項に記載された液体燃料
用燃料電池バッテリー。 - 【請求項５】 反応装置（３）が、ループ流を形成する
ための組込み部材（５）を備えるとともに十分大きな容
積を有しており、燃料に含まれる炭素の大部分が反応し
てＣＯまたはＣＯ2 になるように部分酸化を遂行させる
ための滞留時間が生じることを特徴とする請求項１から
請求項４までのいずれか一項に記載された液体燃料用燃
料電池バッテリー。 - 【請求項６】 組込み部材（５）が送り込み位置（６）
のまわりに配置された同軸の円筒体（５１，５２）であ
って、一方の円筒体（５１）がジャケット面および端面
（５１ａ，５１ｂ）を有し、これらの面は閉じていて、
送り込み位置から流入するガス流を偏向させ、かつ第１
の円筒体の内側に配置されている他の円筒体（５２）が
穴（５２０）を有するジャケット面で形成され、その結
果として、いわゆるガス流が第１の円筒体（５１）内で
ループ状の循環流を形成しており、 第１の円筒体のジャケット面（５１ａ）の下縁部で、該
下縁部内側領域に配置された環状壁（５１ｃ）で前記内
側の円筒体（５２）を置き換えることができることを特
徴とする請求項５に記載された液体燃料用燃料電池バッ
テリー。 - 【請求項７】 １ｋＷを超え５ｋＷ未満の電力用として
提供され、前記内側円筒体（５２）が５ｃｍの直径を有
し、前記外側の円筒体（５１）が１０ｃｍの直径を有す
るような大きさで組込み部材が設計され、また分配通路
（２１）の入口位置（２１０）へ向けて改質された燃料
ガスを流すことのできる２ｃｍ幅の間隙が前記外側円筒
体のまわりに設けられていることを特徴とする請求項６
に記載された液体燃料用燃料電池バッテリー。 - 【請求項８】 電気式の加熱装置（７）が液体燃料の供
給ライン（３３）に設けられ、電流放出動作の開始時に
燃料を蒸発させるために使用でき、また点火電極（８，
８０）が送り込み位置（６）に配置され、その電極によ
って補助バーナーにおける燃焼または始動のための部分
酸化を開始できるようになっていることを特徴とする請
求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された液
体燃料用燃料電池バッテリー。 - 【請求項９】 環状の副チャンバ（１０１）が熱交換装
置（４）の外周に設けられ、前記副チャンバを通じて反
応に必要な空気または他の酸素搬送体が導かれることを
特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に
記載された液体燃料用燃料電池バッテリー。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９までのいずれか
一項に記載された燃料電池バッテリー（１）を作動させ
る方法であって、酸素搬送ガスと燃料が反応して、燃料
に含まれる炭素の少なくとも５０％、好ましくは８０〜
９０％が酸化されてＣＯになり、残りがＣＯ2 になるよ
うに、酸素搬送ガスと燃料の比率を設定することを特徴
とする方法。 - 【請求項１１】 ｎ＞５であるとともに例えばｍ＝２ｎ
＋２の炭化水素ＣnＨm、またはその炭化水素混合物が燃
料として使用される、請求項１から請求項９までのいず
れか一項に記載された燃料電池バッテリー（１）の定置
装置または可動装置における使用。
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-
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