JP2001507853A

JP2001507853A - 加圧一体型電気化学的変換器エネルギシステム

Info

Publication number: JP2001507853A
Application number: JP53027298A
Authority: JP
Inventors: マイケルエス．スー
Original assignee: ジーテックコーポレーション
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2001-06-12
Also published as: AU5904298A; WO1998029918A1; US5948221A; EP0956606A1; CN1249069A; US6024859A; BR9714125A; RU2180978C2; NO993239D0; IL130682A0; NO993239L; CN1204644C; TW355852B; ID19341A; CA2276205C; CA2276205A1; NZ336604A; AU733516B2

Abstract

(57)【要約】電気化学的変換器は、変換器が生成した高温の排気を回収してガスタービンなどの同時発生ボトミング装置に送り込む圧力容器内に配置される。ボトミング装置は変換器、例えば発電用の燃料電池、の生成した余熱からエネルギを抽出して、効率の高いエネルギシステムを提供する。ボトミング装置には、例えば、ガスタービンシステム又は加熱、換気又は冷却（ＨＶＡＣ）システムを含めることができる。圧力容器には、圧力容器を冷却する、及び／又は、電気化学的変換器に対する投入反応体を、この反応体を変換器に導入する前に予熱する、冷却ジャケットなどの熱交換器を含めてもよい。ある一つの実施例では、ガスタービンシステムアセンブリのコンプレッサは投入反応体を圧力容器の熱交換器を通じて吸引し、この反応体に加圧してそこに封包された燃料電池に送り込む。加圧され加熱された燃料電池の排気は圧力容器で回収されてタービンシステム・エキスパンダに送られる。燃料電池及び圧力容器はガスタービンアセンブリの燃焼装置として機能する。エキスパンダは機械的作業を行なってもよく、又は発電器に接続して燃料電池の提供するものに加えて電気エネルギを提供してもよい。さらに、排気又は投入反応体などの流体を圧力容器の外側から圧力容器の内部に移動させる貫通路が開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】加圧一体型電気化学的変換器エネルギシステム関連出願の照会本出願は、その内容を参考文献としてここに編入することとする１９９６年１２月３１日出願の同時係属米国暫定出願No.60/034,836号、名称「加圧一体型電気化学的変換器システム」に対して米国特許法第１１９条(e)に基づく優先権を主張するものであり、やはりその内容を参考文献としてここに編入することとする１９９４年１０月１９日出願の同時係属米国出願No.08/325,486号、名称「超高効率のタービン及び燃料電池のコンビネーション」の一部継続出願である。米国出願No.08/325,486号は、やはり参考文献として編入される１９９４年８月８日出願の、そして米国特許第5,501,781号として１９９６年３月２６日に発行された米国特許出願No.08/287,093号、名称「内部を熱的に一体化させた電気化学的変換器」の−部継続出願である。背景本発明は、燃料電池などの高温電気化学的変換器、特に電気化学的変換器を利用した高性能のエネルギシステム又は電力システムに関するものである。燃料電池などの電気化学的変換器は、燃料ストックから得た化学的エネルギを直接電気エネルギに変換するものである。燃料電池の種類のうちの一つは、その上に燃料電極及び酸化剤電極が取り付けられた一連の電解装置と、電解装置同士の間に配置されて電気的接続を提供する同様の一連のインターコネクタとが含まれるものである。電気は、燃料、例えば水素が燃料電極上に導入され、酸化剤、例えば空気が酸化剤電極上に導入されたときに引き起こされる電気化学的反応により、電極と電解質とを通じて発生する。あるいはその代わりに、電気化学的変換器を電解槽モードで運転させることができ、この場合には電気化学的変換器は電気及び投入反応体を消費して燃料を生じる。燃料電池などの電気化学的変換器が燃料電池モードで燃料から電気へという変換を行なう場合には余熱が発生するが、電気化学的変換器の稼働温度を適正に維持し、電力システムの全体的効率を上げるためにはこの余熱を適切に処理する必要がある。反対に、変換器が電解槽モードで電気から燃料へという変換を行なう場合には、電解質に熱を提供することでその反応を維持しなければならない。さらに燃料電池でよく用いられる燃料の改質処理には熱エネルギの導入が必要である場合がある。このように、電気化学的変換器システムの熱管理が、適正な稼働及び効率にとって重要である。熱管理技術には、電気化学的変換器をその他のエネルギ装置と組み合わせて変換器の排気の余熱からエネルギを抽出しようとする試みを含めることができる。例えば、Hsu氏に発行された米国特許第5,462,817号は、変換器から熱を抽出してボトミング装置による利用に向ける、電気化学的変換器とボトミング装置とのいくつかのコンビネーションを説いている。例えば石炭又は石油による発電所など、燃焼を基にした従来のエネルギシステムに伴う環境上かつ政治的な懸念から、電気化学的変換器などを利用したエネルギシステムなど、代替エネルギシステムへの関心が高まっている。しかしながら、従来のエネルギシステムに比べて著しい長所を有するにもかかわらず、電気化学的変換器はまだ幅広い利用をみていない。例えば従来のエネルギシステムに比較すると、燃料電池などの電気化学的変換器は相対的に効率が高く、また汚染物質を出さない。従来のエネルギシステムに対して巨額の資本投資がなされてきたことから、これに競合するエネルギシステムの利用が増えるには、このようなシステムの持つ長所がすべて活かされなければならない。従って、従来のエネルギシステムと比較したときの長所を最大限にし、またそれらの幅広い利用可能性を高めようとする開発がさらになされることは、電気化学的変換器によるエネルギシステムにとって有利な結果がもたらされよう。このように、本発明の目的は、電気化学的変換器を利用したエネルギシステムの効率を高めることである。本発明のさらに別の目的は、電気化学的変換器を利用したエネルギシステムを簡略化することである。本発明のさらにもう一つの目的は、電気化学的変換器の生じた余熱からエネルギを抽出する、簡略化され、かつ向上した電気化学的変換器エネルギシステムを提供することである。電気化学的変換器は従来のエネルギシステムに比較した著しい長所があるが、例えば、それらは相対的に効率的であり、いまだ幅広い利用の見つかっていない汚染物質を生じない。発明の概要本発明は前述の、そしてその他の目的を、電気化学的変換器を利用したエネルギシステムをより効率的に稼働させる方法及び装置を提供することにより達成するものである。本発明によれば、燃料電池などの電気化学的変換器は、この燃料電池の生じた余熱からエネルギを抽出する同時発生装置又はボトミング装置と組み合わされる。この電気化学的変換器及びボトミング装置は、燃料を有用な形の電気的、機械的、又は熱的エネルギに変換する向上したエネルギシステムを形成する。燃料電池と組み合わせることのできる装置には、ガスタービン、蒸気タービン、熱流体ボイラ、及び熱作動式チラーがある。後者の二つの装置はしばしば加熱換気冷却（ＨＶＡＣ）システムに組み込まれている。本発明のある一つの態様によれば、電気化学的変換器は、電気化学的変換器が生じた加熱された排気を回収するよう適合された正圧容器内に配される。電気化学的変換器の生じた排気の少なくとも一部分はこの圧力容器内部に排気されてこの容器により回収されるが、この圧力容器には回収された気体をボトミング装置に向かわせる排気要素が含まれる。この正圧容器があることで、電気化学的変換器の生じた排気を、ボトミング装置によるエネルギ抽出にとって適した温度及び圧力で回収することが可能となっている。このような装置には、ガスタービン、熱流体ボイラ、蒸気ボイラ、及び熱作動式チラーが含まれるが、これらに限定されるものではない。このように、本発明は、燃料電池アレイなどの電気化学的変換器をボトミング装置に一体化することを容易とするものである。「正圧容器」という術語は、１又は２雰囲気圧力で稼働するよう設計された容器、又は、最大1000psiまでの、よりずっと高い圧力に耐えるよう設計された容器を含むものとして意図されている。電気化学的変換器と連関させて用いられるボトミング装置が、例えば、熱作動式チラー又はボイラを組み込んだＨＶＡＣシステムである場合は、より低い圧力容器が有用である。例えばガスタービンには、より高い圧力容器が有用である。本発明の別の態様によれば、ポンプ機構が、投入反応体のうちの少なくとも一つを電気化学的変換器に向かってポンピングすることで、加圧された排気が変換器を出て圧力容器内部を加圧する。本発明の一態様では、このポンプはガスタービンのコンプレッサでもよく、圧力容器と、その内部に封入された電気化学的変換器がこのタービンのための燃焼装置として働くものでもよい。圧力容器の回収した排気はタービンに送られてこれを駆動する。このタービンを、電気エネルギを、電気化学的変換器により直接生じたものに加えさらに発生させる発電器に接続してもよい。あるいはその代わりに、本発明の別の態様では、蒸気のポンプは、ＨＶＡＣシステムの例えば熱流体又は蒸気ボイラなどの加熱要素か、又は、熱作動式チラーなどの冷却要素に排気が最適な状態で送り込まれるようにする、圧力容器内部を加圧する送風機であってもよい。本発明のさらに別の態様では、本発明のエネルギシステムに、圧力容器と熱連絡した、例えば冷却ジャケットなどの再生熱交換要素を含めることで、容器外部を所定温度に維持する。熱交換流体は、典型的にはポンプにより、この冷却ジャケットを循環する。本発明のこの特徴に基づくと、再生熱交換器は圧力容器の外部を冷却する。本発明のまた別の特徴に基づくと、燃料電池アレイ又は反応体処理子に供給されるものなどの反応体は、圧力容器の冷却ジャケットに通されてから、電気化学的変換器に導入される。これらの反応体は、燃料電池又は反応体処理子への導入に先駆けて熱交換器で予熱される。別の態様では、反応体は熱交換要素を通じて吸引ポンプにより吸い出され、ポンプの吐き出し口により、この反応体が燃料電池又は反応体処理子に供給される。注目すべきことに、この吸引ポンプは、やはり変換器の余熱からエネルギを抽出するガスタービンのコンプレッサでもよい。コンプレッサの吸入口は熱交換要素と流体連絡して空気などの反応体を熱交換要素を通じて吸引する。コンプレッサの吐き出し口は燃料電池アレイ又は反応体処理子と流体連絡して、加熱された反応体をその内部に供給する。加圧された排気は圧力容器により回収されたガスタービンに供給される。本発明の別の態様では、投入反応体は熱交換要素を通じ、送風機により吹き込まれるか、又は別の実施例では吸引される。送風機により容器が僅かに加圧されるため、電気化学的変換器の排気の回収が容易となり、また熱作動式チラー及び／又はボイラなどを含めることのできる例えばＨＶＡＣシステムなどのボトミング装置への送達が容易となる。タービンと併用されることの多いコンプレッサと送風機の両方が、電気化学的変換器に対し、投入体を押し込み、ひいては排出物を容器内部へと排出する同変換器から排出させることで、容器を加圧する。送風機が反応体を大きく加熱することはないため、投入反応体を含む熱交換流体、又は反応体を、熱交換要素を通じ、吸引するのではなく吹き込むことで容器を冷却するようにこれを構成することができる。本発明は、排気を回収する圧力容器を提供すると共に、圧力容器の外部を冷却するための独立した冷却システムの必要性を減じることにより、効率の高い、簡略化された電気化学的変換器電力システムを提供するものである。このような独立したシステムには典型的には、ポンプ、冷却流体、及び、圧力容器熱交換器から熱を取り除く専用のラジエータが含まれていることであろう。本発明は投入反応体を冷却流体として利用することで、専用の冷却流体を不要とした。加えて、余熱を投入反応体流に導入することにより別の熱交換器を不要とし、また余熱を変換器アセンブリに再導入する必要もなくしたことで、効率を高くした。投入反応体は圧力容器熱交換要素を通じ、コンプレッサにより吸引しても、又は送風機により吹き込んでもよく、こうすることで熱交換流体を循環させるための別のポンプが不要となる。本発明のさらに別の態様では、本発明の熱交換器は、圧力容器と熱連絡すると共に内側に管腔を有する管状コイルである。熱交換流体はこの管状コイルの内側の管腔を通過することとなる。本発明の別の変更例では、熱交換器に多孔質構造が含まれ、圧力容器は、熱交換流体がこの壁の孔を流れるときに遷移により熱を交換する。ここで提供した開示に基づき、当業者であれば、圧力容器と熱を交換するのに有用なその他の熱交換器を想到されよう。例えば、ここに参考文献として編入することとする米国特許第5,501,781号に説かれたインターナル・サーマル・インテグレーション（ITI）や、ここに参考文献として編入することとする米国特許第5,462,817 号に説かれたラディアント・サーマル・インテグレーション（RTI）を参照されたい。等温熱交換器を利用した熱制御システムは、さらに、やはり参考文献としてここに編入することとする米国特許第5,338,622号にも説かれている。ここに提供した開示に基づき、圧力容器との熱交換を行なわせるこのような技術の変更例は本発明の範囲内とみなされる。本発明のさらに別の態様では、圧力容器の外側から、圧力容器内部に配された電気化学的燃料電池アレイへ、またその逆へと、反応体を導くための貫通路が設けられている。同様に、電気化学的変換器アレイに電気的接続を行なうため、そして電気化学的変換器アレイの生じた排気を排出するために貫通路が設けられている。反応体を扱うための貫通路は、圧力容器内の高圧、高温環境から、圧力容器外部の環境へという移行を提供すべく適合されている。本発明の上述の、そしてその他の目的、特徴及び長所は、以下の説明から明白となり、また添付の図面から明白となろうが、同図面において、異なる図面を通じて同様の参照記号は同じ部品を指すものである。図面は本発明の原理の実例を、実寸ではないが、挙げたものであり、相対的寸法を示したものである。図面の簡単な説明図１は、本発明に基づく電気化学的変換器及びガスタービンを利用したエネルギシステムの一実施例の概略的ブロック図である。図２は、ＨＶＡＣシステムの加熱又は冷却構成要素に熱的に接続する、燃料電池などの電気化学的変換器を利用したエネルギシステムの別の実施例の概略的ブロック図である。図３は、本発明にとって有用な電気化学的変換器の基本的電池部の斜視図である。図４は、本発明の電気化学的変換器の基本的電池部の別の実施例の斜視図である。図５は、図３の電池部の横断面図である。図６は、一連の本発明による電気化学的変換器を封入した圧力容器の、一部切り欠いた平面図である。図７は、図６の圧力容器に用いる貫通路の横断面である。図８は、圧力用機内に配置された電気化学的変換器、圧力容器の熱交換器、及び変換器の生じた排気からエネルギを抽出するガスタービンシステムを組み込んだエネルギシステムの概略図である。図示の実施例の説明図１は、本発明に基づく電気化学的変換器及びガスタービンを組み込んだエネルギシステムを示す。図示のエネルギシステム７０は電気化学的変換器７２及びガスタービンアセンブリ７１を含む。ガスタービンアセンブリ７１は、コンプレッサ７６、タービンエキスパンダ８０、及び発電器８４を含む。空気源７３からの空気はコンプレッサ７６に適した導管を介して導入され、ここで圧縮され、空気予熱装置６９で加熱され、排気されて電気化学的変換器７２に導入される。燃料７４は改質装置６８に導入されてそこで、当業において公知のように改質され、その後電気化学的変換器７２に向けられる。加熱された空気及び燃料は投入反応体として働き、電気化学的変換器７２を駆動する。変換器７２はコンプレッサ７６により導入された圧縮空気と、燃料７４とを受け取り、これを改質装置６８内で熱により解離して構成要素である非錯体反応種、典型的にはＨ₂及びＣＯ、にしてから、この燃料及び空気を用いて電力及び高温の排気を発生させる。排気は圧力容器７７の内部に導入されるが、この圧力容器７７はこの排気７９を回収し、かつガスタービンエキスパンダ８０に向かわせ、このガスタービンエキスパンダ８０がこの熱エネルギを回転エネルギに変換し、その後発電器８４に移行させる。発電器８４は電気を発生させるが、この電気は工業用及び住居用目的の両方に用いることができる。変換器７２は付加的な発電器として機能し、図示の電気的接線８８Ａ及び８８Ｂから、電気は発電器８４及び変換器７２の両方から抽出可能であることが分かる。ガスタービンアセンブリ７１の構成部品及び発電器８４は公知であり、市販のものが入手可能である。当業者であれば、本明細書の説明及び図面を参考にしながら、電気化学的変換器７２及びガスタービンアセンブリ７１の一体化を容易に理解されることであろう。図２は、電気化学的変換器及び加熱換気冷却（ＨＶＡＣ）システムを組み込んだ統一型エネルギシステム９０を示す。この統一型エネルギシステム９０は、発電に加え、所定の流体を、例えば加熱する又は冷却するなど、調整する。図示の統一型エネルギシステム９０は、ＨＶＡＣシステム９２に熱的に接続された電気化学的変換器７２を含む。電気化学的変換器７２は、発電に加え、余熱を生じるが、この余熱は放射、対流、又は伝導のいずれかによりＨＶＡＣシステム９２に移動させられる。図２に示された電気化学的変換器７２は対流によりＨＶＡＣシステム９２に接続されている。図示のＨＶＡＣシステム９２などのＨＶＡＣシステムは通常、建物又は工業施設内全体に伝熱流体を移動させる際に閉鎖ループシステムを利用している。このような閉鎖ループシステムでは、例えば蒸気ボイラ又は熱流体ボイラなどの加熱構成要素、又は熱作動式チラー又はその他の空調構成要素などの冷却構成要素が伝熱流体を調整するが、この伝熱流体は典型的には施設内全体にわたって流体導管を介して運ばれる。ＨＶＡＣシステムは通常、一つ又は複数の構造上閉鎖された施設内で温度又は湿度などの周囲環境条件を制御するために用いられている。ある一つの慣例では、複数のＨＶＡＣシステムを単一の施設内に設置すると共に、共通の熱源から提供される適したネットワーク状に接続しており、この熱源は加熱構成要素又は冷却構成要素、あるいはその両方を含む場合がある。加熱構成要素及び冷却構成要素により、施設を加熱又は冷却するのに必要な熱エネルギが提供される。図示の電気化学的変換器７２、例えば燃料電池、は燃料反応体投入口７４及び空気反応体投入口７３を有する。燃料反応体及び酸化剤反応体は図示の電気化学的変換器７２に適したマニホルドを介して導入される。電気化学的変換器はこの燃料反応体及び酸化剤反応体、それぞれ７４及び７３、を処理して、一作用形態において、電気及び余熱を発生させる。図示するように、図示の電気化学的変換器７２は余熱を含んだ排気９９を生じ、この排気は電気化学的変換器７２から、この電気化学的変換器７２の周囲に配置された圧力容器９５の内部に運ばれる。圧力容器９５は排気９９を回収し、これを熱処理要素９６に運んで、変換器７２をＨＶＡＣシステム９２に対流的に一体化している、ＨＶＡＣシステム９２の加熱又は冷却構成要素９４による利用に向ける。熱処理要素９６には、例えば、対流熱交換器を含めることができるが、ただしこの対流熱交換器は、熱作動式チラーの蒸気発生器（図示せず）に幾何学的に整合していることで、この対流熱交換器が排気９９から熱を吸収してこの熱を蒸気発生器に移動させるようなものである。蒸気発生器は環帯の形状でよく、対流熱交換器はこの環帯の中央に配置されていてよい。熱処理要素９６を出ると、排気は次に当該システムから外へ排出される。例えば空気投入反応体７３などの投入反応体を電気化学的変換器７２内に送り込み、圧力容器９５内の排気９９の圧力流をより高くし、こうしてＨＶＡＣシステム９２に送り込むには、送風機９８を用いることができる。その代わりに、吸引ポンプ１００に排気９９を電気化学的変換器７２及び圧力容器９５から吸引させてＨＶＡＣシステム９２に供給させてもよい。図２で示されたエネルギシステムに用いられる圧力容器９５は典型的には、図１に示された圧力容器７７よりも低い圧力で稼働するように設計されたものである。図１及び２に示されたもののようなエネルギシステムは、小型の電気化学的変換器をボトミング・プラント構成要素に直接一体化したことにより高い効率を達成することができる。例えば図１に示された態様で電気化学的変換器をガスタービンに一体化すると、全体の電力効率がほぼ７０％に近い複合電力システムが生まれる。このシステム効率は、従来のガスタービンシステム及び従来技術の電気化学的システムにより達成される効率に比較すると著しく高いものである。電気化学的変換器７２はさらに低ＮＯｘ熱源としても稼働するため、従来のガスタービン発電システムに比較して優れた環境性能を提供することができる。本発明の電気化学的変換器は、好ましくは、例えば固形酸化物燃料電池、溶融カーボネート燃料電池、リン酸燃料電池、アルカリ燃料電池、又は陽子交換膜燃料電池などの燃料電池であるとよい。燃料電池などの電気化学的変換器は当業において公知であり、すべてここに参考文献として編入することとするHsu氏の米国特許第5,462,817号、Hsu氏の米国特許第5,501,781号、及びHsu氏の第4,853,100号に示され、かつ説かれている。上記の議論は、効率のより高いエネルギシステムを実現すべく、排気を回収し、ボトミング装置に送るために圧力用機内に配置された電気化学的変換器を利用したエネルギシステムを描写したものである。図１及び２の上記の描写は限定的なものとして意図されたのではなく、さらに別のエネルギシステムを本発明の教示に基づいて用いることができる。例えば、Hsu氏らの米国特許第5,501,781号及びHsu 氏の米国特許第6,462,817号は、その他のエネルギシステムの中でもとりわけ、電気化学的変換器及び蒸気発生器を利用したエネルギシステムを開示している。上に記載したように、本発明にとって有用な電気化学的変換器には燃料電池が含まれる。燃料電池は、典型的には、水素又は一酸化炭素分子などの所定の燃料種の化学的電位を利用することで、電力に加えて、酸化された分子を生ずる。水素分子又は一酸化炭素分子を供給するコストは伝統的な化石燃料を提供するよりも相対的に高いため、燃料処理又は改質ステップを利用して、石炭及び天然ガスなどの化石燃料を、水素及び一酸化炭素を多く含んだ反応体気体混合物に変換することができる。つまり、専用の、又は燃料電池の内部に配置された燃料処理装置を用いて、蒸気、酸素、又は二酸化炭素（内部熱反応の場合）の利用により、化石燃料を非錯体の反応体気体に改質するのである。図３−５は、一例として、従来のガスタービンに一体化するのに特に適した電気化学的変換器７２の基本的電池部１１０を示す。電池部１１０は電解プレート１２０及びインターコネクタ・プレート１３０を含む。電解プレート１２０は、上に多孔質の酸化剤電極材料１２０Ａ及び多孔質の燃料電極材料１２０Ｂを配置した、例えば安定化ジルコニア材料ZrO₂（Y₂O₃）などのセラミックから形成することができる。酸化剤電極材料のための材料の一例は、LaMnO₃(Sr)などの灰チタン石材料である。燃料電極材料のための材料の一例はZrO₂/Ni及びZrO₂/NiOなどのサーメットである。インターコネクタ・プレート１３０は好ましくは電気的かつ熱的に伝導性のインターコネクト材料から形成されるとよい。このような材料の例にはニッケル合金、プラチナ合金、炭化ケイ素などの非金属伝導物質、La(Mn)CrO₃が含まれるが、好ましくは米国Inco社製造の市販のInconelであるとよい。インターコネクタ・プレート１３０は隣り合う電解プレート同士の間の電気的コネクタとして、及び燃料反応体と酸化剤反応体の間の仕切りとして働く。図４に最も良く見えるように、インターコネクタ・プレート１３０は、中央開口部１３２と、同心円上で半径方向外側に間隔をおいた一組の中間開口部１３４とを有する。三番目の、それより外側の組の開口部１３６はプレート１３０の外側管状部分又は周辺に沿って配置されている。インターコネクタ・プレート１３０はテクスチャ表面１３８を有する。このテクスチャ表面には、好ましくはその上に図４に示すように、一連の反応体流路を成す一連のくぼみ１４０が形成されているとよい。好ましくは、インターコネクタ・プレート１３０の両面にくぼみ表面が形成されているとよい。それぞれ中間の組及び外側の組の開口部１３４及び１３６は選択された数の開口部として示されているが、当業者であれば、システムと反応体流の要件に応じ、いかなる数の開口部又は分布パターンを利用可能であることが認識されよう。同様に、電解プレート１２０は、インターコネクタ・プレート１３０の開口部１３２、１３４及び１３６のそれぞれに対して補完的な位置に形成された中央開口部１２２、及び一組の中間及び外側開口部１２４及び１２６を有する。図４を参照すると、スペーサ・プレート１５０を電解プレート１２０とインターコネクタ・プレート１３０との間に介在させることができる。このスペーサ・プレート１５０は、好ましくは、インターコネクタ・プレート１３０と同様な一連の接続する反応体流路を成す波状表面１５２を有するとよい。このスペーサ・プレート１５０もやはり、図示するように、インターコネクタ及び電解プレートの開口部に対して補完的な位置にある多数の同心円開口部１５４、１５６、及び１５８を有する。さらに、この構成では、インターコネクタ・プレート１３０には反応体流路がない。スペーサ・プレート１５０は好ましくは、例えばニッケルなどの導電材料から形成されるとよい。図示された電解プレート１２０、インターコネクタ・プレート１３０、及びスペーサ・プレート１５０はいかなる所望の幾何学形状を有していてもよい。さらに図示のマニホルドを有するプレートは外側に向かって反復又は非反復パターンで延びていてもよく、従って点線で示されているのである。図５を参照すると、電解プレート１２０及びインターコネクタ・プレート１３０を交互に積層し、それらの各開口部を整列させると、これら開口部は、電池部に投入反応体を供給し、使用済燃料を排出する（積層に対して）軸方向のマニホルドを形成する。具体的には、図３及び４の整列させた中央開口部１２２、１３２、１２２は投入酸化剤反応体マニホルド１１７を形成し、図３及び４の整列させた同心円開口部１２４、１３４、１２４は投入燃料マニホルド１１８を形成し、図３及び４の整列させた外側開口部１２６、１３６、１２６は使用済燃料マニホルド１１９を形成する。インターコネクタ・プレート１３０のくぼみ付表面１３８は、図５の横断面では、両面に形成された概ね波状のパターンを有する。この波状のパターンは、投入反応体をインターコネクタ・プレートの周辺に向かわせる反応体流路を成す。インターコネクタ・プレートは、さらに、各軸方向マニホルド内と、インターコネクタ・プレートの周辺周りに延出する、延出された加熱表面又はリップ構造を有する。具体的には、インターコネクタ・プレート１３０はその外側周辺端部に沿って形成された平らで環状の延長表面１３１Ａを有する。好適な実施例では、この図示された加熱表面１３１Ａは電解プレート１２０の外側周辺端部を越えて延出する。インターコネクタ・プレートは、さらに、軸方向マニホルド内に延びる延長加熱表面、例えば軸方向マニホルド１１９内に延び、かつそこに収容される端部１３１Ｂ、軸方向マニホルド１１８内に延び、かつそこに収容される端部１３１Ｃ、及び、軸方向マニホルド１１７内に延び、かつそこに収容される端部１３１Ｄ、を有する。延長加熱表面はインターコネクタ・プレートに一体に形成されても、又はこれに接続されても、あるいはこれに取り付けられてもよい。加熱表面は必ずしもインターコネクタ・プレートと同じ材料で形成される必要はなく、電気化学的変換器の稼働温度に耐えることのできる、あらゆる適した熱伝導材料を含んでいてもよい。代替的な実施例では、延長加熱表面をスペーサ・プレートに一体に形成、又はスペーサ・プレートに接続することができる。インターコネクタ・プレートの周辺に畝又はその他の高くなった構造がないことで、外部環境と連絡する排出孔が提供される。反応体流路は、投入反応体マニホルドを外側周辺に流体的に接続しているため、反応体を外部環境に、又は、以下に記載するように電気化学的変換器の周囲に配置された熱コンテナ又は圧力容器に、排出することができる。図５を再び参照すると、図示の封止材料１６０をインターコネクタ・プレートのマニホルド接合部の部分に付着させることで、特定の投入反応体が選択的にインターコネクタ表面を横切り、そしてそれに接合する電解プレート１２０表面を横切って流れられるようにすることができる。インターコネクタ・プレートの底面１３０Ｂは電解プレート１２０の燃料電極被膜１２０Ｂに接触する。この構成では、封止材料により、燃料反応体だけが反応体流路に進入して燃料電極に接触することができるようになっていることが望ましい。図示のように、封止材料１６０Ａは投入酸化剤マニホルド１１７の周囲に位置して、酸化剤マニホルド１１７の周囲に反応体流にとっての効果的な障壁を形成している。この封止材料は、電解プレート１２０の燃料電極側１２０Ｂに接触する燃料反応体の一体性が維持され、また使用済燃料マニホルド１１９を通って排出される使用済燃料の一体性が維持されるための一助となっている。インターコネクタ・プレート１３０の上面１３０Ａは、燃料投入マニホルド１１８及び使用済燃料マニホルド１１９の周囲に配置された封止材料１６０Ｂを有する。インターコネクタ・プレートの上面１３０Ａは対向する電解プレート１２０‘の酸化剤被膜１２０Ｂ’に接触する。つまり、投入酸化剤マニホルド１１７での接合面には封止材料がないため、酸化剤反応体は反応体流路に進入することができる。燃料マニホルド１１８を完全に取り囲む封止材料１６０Ｂは過剰な量の燃料反応体が反応体流路に漏れ込むことを妨げ、ひいては燃料反応体と酸化剤反応体との混合を防ぐ。同様に、使用済燃料マニホルド１１９を完全に取り囲む封止材料１６０Ｃは使用済酸化剤反応体が使用済燃料マニホルド１１９に流れ込むのを防ぐ。従ってマニホルド１１９を通過する使用済燃料の純度が保たれる。図５を再び参照すると、酸化剤反応体は、電気化学的変換器に、電解プレート及びインターコネクタ・プレートのそれぞれ開口部１２２、１３２、及び１２２ ‘により形成される軸方向マニホルド１１７を介して導入することができる。酸化剤は、インターコネクタ・プレートの上面１３０Ａと、酸化剤電極表面１２０Ａ’とに、反応体流路により配分される。使用済酸化剤は次に半径方向外側の周辺端部１３１Ａに向かって流れ、最終的には変換器要素の周辺に沿って排出される。封止材料１６０Ｃは酸化剤が使用済燃料マニホルド１１９に流れ込むことを妨げる。軸方向マニホルドを通じた酸化剤の流路は太線矢印１２６Ａで、そして酸化剤電池部を通じた流路は太線矢印１２６Ｂで示されている。燃料反応体は、電気化学的変換器１１０に、プレートの整列させた開口部１２４、１３４、及び１２４‘により形成された燃料マニホルド１１８を介して導入される。燃料は反応体流路に導入されると、インターコネクタ・プレート１３０Ｂの底面と、電解プレート１２０の燃料電極被膜１２０Ｂ上とに配分される。と同時に、封止材料１６０Ａが、投入酸化剤反応体が反応体流路に進入して純粋な燃料／使用済燃料反応体混合物に混合することを妨げる。使用済燃料マニホルド１１９には封止材料がないことにより、使用済燃料はマニホルド１１９に進入することができる。この燃料は次にインターコネクタ・プレート１３０の環状端部１３１Ａに沿って排出される。燃料反応体の流路は太線矢印１２６Ｃで描かれている。インターコネクタ表面のくぼみ１４０は、組立て時に電解プレートに接触してその間での電気的接続を確立する頂点１４０Ａを有する。幅広い導電材料を本発明の薄いインターコネクタ・プレートに利用することが可能である。このような材料は次の要件を満たさねばならない。即ち（１）強度が高いと共に、電気及び熱伝導性を有すること、（２）最大で使用温度までの良好な酸化耐性、（３）投入反応体との化学的適合性及び安定性、及び（４）反応体流路で例示されたテクスチャ付プレート形状に形成した場合の製造上の経済性、である。インターコネクタ・プレートの製造に適した材料には、ニッケル合金、ニッケル−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄合金、鉄−クロム−アルミニウム合金、プラチナ合金、このような合金と、ジルコニア又はアルミナなどの耐火材料、炭化ケイ素及びけい化モリブデンとのサーメットが含まれる。インターコネクタ・プレートの上面及び底面のテクスチャ・パターンは、例えば金属合金シートを一つ又はそれ以上の組の対応するオス型ダイス又はメス型ダイスでスタンプすることで得ることができる。ダイスは好ましくは、インターコネクタ・プレートの所望の形状に基づいて予め形成されたものであるとよく、また圧縮作用の繰返しや大量生産、並びに高温の稼働温度に耐えられるように熱処理で硬化させられるものであるとよい。インターコネクタのためのスタンプ形成工程は、好ましくは、ネットワーク状の気体通路、例えばくぼみを形成したインターコネクタ・プレート表面の幾何学的複雑性を鑑み、複数のステップで行われるとよい。インターコネクタ・プレート内に形成されるマニホルドは最終ステップで穿孔されることが好ましい。連続するステップ同士の間で温度焼きなましを行なうことが、シート材料の過大応力負荷を避けるために推奨される。スタンプ法では、様々な、かつ複雑なジオメトリの製品を作成することができ、と同時に材料の厚さを均一に維持することができる。あるいは代替的に、波状のインターコネクタを、一式の適したマスクを用いてもとは平らな金属プレートに電子析出させることにより形成してもよい。炭化ケイ素のインターコネクタ・プレートは成形済の基板に対し、接着した粉末を焼結させる又は自己接着処理することにより蒸着して形成することができる。酸化剤反応体及び燃料反応体は好ましくは予め適した温度まで加熱してから電気化学的変換器に進入させるとよい。この予熱は、例えば再生熱交換器又は放射熱交換器など、変換器に印加される熱応力量を減じるのに充分な温度まで反応体を加熱するのに適していれば、いかなる加熱構造により行なってもよい。もう一つの大きな特徴は、延長加熱表面１３１Ｄ及び１３１Ｃが、酸化剤及び燃料マニホルド１１７及び１１８内に収容された反応体を、変換器の稼働温度まで加熱する点である。具体的には、酸化剤マニホルド１１７内に突出した延長表面１３ＩＤは酸化剤反応体を加熱し、燃料マニホルド１１８内に突出した延長表面１３１Ｃは燃料反応体を加熱する。熱伝導性の高いインターコネクタ・プレート１３０により投入反応体の加熱が促進され、燃料電池の内部表面、例えば伝導性インターコネクタ・プレートの中間領域から、熱を伝導により延長表面又はリップ部分に移動させることで、反応体流路を通過する前に投入反応体を稼働温度まで加熱する。延長表面はこのように熱フィンとして働く。この反応体加熱構造により、発電システムと一体化することの可能な小型の変換器が可能となると共に、コストが相対的に低い効率の高いシステムが提供される。これらの原理に基づいて構成された、燃料電池構成要素を組み込んだ電気化学的変換器であって、ガスタービン又はＨＶＡＣシステムと連携して利用される電気化学的変換器は、相対的に簡単なシステム形状を有する電力システムとなる。電気化学的変換器の稼働温度は約２０℃から１５００℃の間であると好ましく、本発明で利用するのに好適な燃料電池の種類には固形酸化物燃料電池、溶融カーボネート燃料電池、アルカリ燃料電池、リン酸燃料電池、及び陽子膜燃料電池が含まれる。図３−５は、燃料電池の積層を形成するべく構成することのできる交互配置プレートを示す。しかしながら、本発明は、積層型の燃料電池だけでなく、当業において公知の数多くのその他の種類の燃料電池にも有用である。例えば、燃料電池要素は必ずしも積層でなくともよく、つまりこれは交互配置プレートの積層として構成されていなくともよく、例えば管状の構造を有していてもよい。ここに提供した開示に基づき、本発明において有用であることが当業者に公知のこのような管状の燃料電池要素、又はその他の形状は、本発明の範囲内にあると見なされる。本発明によれば、電気化学的変換器の、例えば図１に示されたようなガスタービン、又は、図２に示されたＨＶＡＣシステムへの一体化は、電気化学的変換器７２を圧力容器内に収容することで支援される。好適な種類の変換器用圧力容器は図６に示されており、この図では、再生熱封包体としても機能するものでよい圧力容器２２０は一連の積層された燃料電池アセンブリ２２２を収容している。圧力容器２２０には、圧力容器２２０の回収した気体をボトミング装置、電気コネクタ２２６及び投入反応体マニホルド２２８及び２３０に向かわせる排気用外側マニホルド２２４が含まれる。好適な実施例では、燃料反応体は燃料電池層２２２に、中央に配置されたマニホルド２３０を通じて導入され、そして酸化剤反応体は、容器２２０の周辺に配置されたマニホルド２２８を通じて導入される。積層された燃料電池アレイ２２２は排気を圧力容器２２０内部に排出することができる。圧力容器と関連させて用いられるボトミング装置にとって適切な排気の圧力は、投入反応体、ひいては排気を電気化学的変換器アレイ２２２に対して選択的に送り込み、及び排出させる、図１のコンプレッサ７６として示したようなポンプや、又は、図２の送風機９８を利用して制御することが可能である。上述したように、当該電気化学的変換器は、当該エネルギシステムがＨＶＡＣシステムをボトミング装置として用いた場合には、高温、かつ周囲圧力又は僅かに高い圧力で、あるいは当該エネルギシステムがガスタービンを利用し、圧力容器及び電気化学的変換器がこのガスタービンシステムの燃焼装置として作用する場合にはより高圧で稼働することができる。電気化学的変換器は好ましくは燃料電池システムであるとよいが、この燃料電池システムにはさらに、ここに参考文献として編入することとする米国特許第4,853,100号に示され、かつ説かれた種類と同様のインターデジテイテッド熱交換器を含めることができる。圧力容器２２０には、内側壁面２３４から間隔をおくことでその間に環帯２３６を形成する外側壁面２３８を含めることができる。環帯２３６には、圧力容器２２０の外側表面２３９を適した温度に維持する断熱材料を充填してよい。その代わりに、この環帯が、圧力容器２２０と熱を交換する熱交換要素を収容又は形成してもよい。熱交換器の一実施例では、環帯２３６及び壁面２３４及び２３８が、その内部に熱交換流体を循環させる熱交換ジャケットを形成することができる。壁面２３４及び２３８並びに環帯２３６により形成される熱交換器は熱を圧力容器と交換することで、圧力容器の外側表面２３９を適した温度に維持するのに役立つ。もちろん、環帯２３６を冷却ジャケットとして利用したからといって、圧力容器２２０内部の熱損失を減少させる、又は、やはり圧力容器の外側表面２３９を適した温度に維持するのに資する、環帯２３６内以外の位置に位置する断熱材料をさらに利用することを除外するものではない。本発明の一実施例では、壁面２３４及び２３８並びに環帯２３６により形成される冷却ジャケットなど、圧力容器熱交換器内で循環する熱交換流体は、マニホルド２３８内を流れる空気投入反応体などの投入反応体である。この実施例では、マニホルド２２８は、基本的には、圧力容器２２０の上面２４０に隣接する環帯２３６部分と流体連絡する投入口である。さらに別のマニホルド（図示せず）が、環帯２３６を燃料電池層２２２に、空気投入反応体が適切にそこへ導入されるように、流体接続している。壁面２３４及び２３８並びに環帯２３６により形成された冷却ジャケットによる空気投入反応体の予熱は複数の目的に資するものであるが、この目的の中には、余熱を再生的に捕獲して空気投入反応体を予熱することで効率を向上させる、及び、圧力容器２２０の外側表面２３９を冷却する、といった目的がある。図７は、排気を圧力容器の内部から導管を通じてボトミング装置に導くための、電気化学的変換器電力システムの圧力容器に用いられる移行又は貫通路を示す。図７に示された貫通路２５０は、高温及び高圧の両方で稼働するよう設計されたものであり、圧力容器２２０に取り付けられる上側部分２５２と、下側部分２５４とを含む。軸方向の孔２５６は上側部分２５２及び下側部分２５４の両方を貫通して、排気などの流体を圧力容器２２０の内部から、ボトミング装置に排気を移動させる適した導管へと導く又は移動させる。貫通路の上側部分２５２は、圧力容器２２０のフランジ（図示せず）と嵌め合うフランジ２６１の取り付けられた外側圧力チューブ、又はジャケット２６０を含む。断熱材料による環帯２６２はチューブ２６０内に配置されている。圧力チューブ２６０の末端には圧力ディスク、又はキャップ２６４が来ている。圧力ディスクは接合部２６３で外側圧力チューブ２６０に溶接されてもよい。圧力ディスクは接合部２６５で内側圧力チューブ２７１の外側壁面に溶接されてもよい。貫通路２５０の下側部分２５４は、導管（図示せず）に取り付けられる下側フランジ２７０を有する内側圧力チューブ２７１を含む。この内側チューブ２７１は、上述したように、圧力キャップ２６４に接合部２６５で取り付けられている。このように圧力キャップ２６４はチューブ２６０と２７１との間の圧力封止接合部を成す。断熱材の環帯２７２はチューブ２７１の周囲に配置される。貫通路２５０の上側部分２５２はこのように、外側チューブ２６０の内部である断熱材の環帯２６２から、内側圧力チューブ２７１の外側を被包する断熱材の環帯２７２に移行する。チューブ２７１は、導管との接続が容易となるよう小径を有する。図８は、エネルギシステム３１０を示すが、この場合は電気化学的変換器３１２は、例えば冷却ジャケット３１６などの熱交換要素３１６を有する圧力容器３１４内に封包されている。図示のエネルギシステム３１０に組み込まれたボトミング装置はガスタービン３２０であり、このガスタービン３２０は、電気化学的変換器３１２の生じた排気３１５中の余熱から機械的エネルギを抽出する。上述したように、その他のボトミング装置も可能である。圧力容器３１４は、酸素などの酸化剤反応体３２８か、又は、図示の冷却ジャケットなどの熱交換要素３１６内、又は、冷却コイル内を流れる水３２４などのその他の投入反応体により、再生冷却することができる。当業者であれば、ここで提供された教示に基づき、この熱交換要素３１６が様々な形状を採ってもよいことは容易に理解されることであろう。例えば、圧力容器３１４はさらに、圧力容器３１４の周囲に配置された多孔質構造（図示せず）を通じた内向きの流れを用い、酸化剤反応体３２８などの伝熱流体により遷移冷却することができる。遷移冷却技術の一例については、その教示をここに参考文献として編入することとする、１９９４年８月１６日に発行された名称「熱制御装置」という、Hsu氏らの米国特許第5,338 ,622号を参照されたい。あるいはその代わりに、熱交換要素３１６に、熱交換流体が流れる内側管腔を有する冷却コイルを含め、このコイルを圧力容器３１４の周囲に配置してもよい。加えて、高温の熱ブランケット又はキャストがこの容器を内部、外部、又は両方から断熱してもよい。典型的には、この圧力容器３１４は、外側の温度が約２５０華氏未満となるように冷却及び／又は断熱される。図Ｂのエネルギシステム３１０は、熱交換要素３１６なしで稼働可能であるが、その結果、典型的には圧力容器の壁面温度がより高くなる。電気はエネルギシステム３１０により少なくとも二つの方法で生成される。電気化学的変換器３１２が、変換器３１２の生成した直流電気エネルギを交流に変換するインバータ３１８に電気的に接続すると、ガスタービンアセンブリ３２０のタービン・エキスパンダ３２６が発電器３２２を駆動する。タービン・エキスパンダ３２６を用いて発電する必要はなく、その出力を発電器３２２以外の装置に接続して、例えば工業用プロセスのシャフトを駆動するなど、機械的作業を行なわせてもよい。電気化学的変換器電力システム３１０に対する投入反応体には、水を含んでいてもよい改質剤３２４、天然ガスなどの燃料反応体投入体３２６、及び、空気などの酸化剤投入反応体３２８を含めることができるが、これらに限定されることはない。投入反応体３２４及び３２６には、予処理装置３３０により当業者に公知の技術に基づいて予処理を行なってもよい。予処理装置には、例えば、電気化学的変換器３１２に害を与えかねない硫黄化合物を投入燃料３２６から取り除く脱硫黄装置や、改質剤３２４を濾過するフィルタを含めてもよい。図示の実施例では、コンプレッサ３３２が酸化剤投入反応体３２８を冷却ジャケットを通じて吸引し、この反応体３２８を加圧して電気化学的変換器アセンブリ３１２に送ってアセンブリ３１２を加圧することで、排気３１５に圧力容器３１４の内部３１３を加圧させる。圧力容器３１４と連携した電気化学的変換器アセンブリ３１２は、このように、ガスタービンアセンブリ３２０のタービン・エキスパンダ３２６のための燃焼装置として働く。コンプレッサ３３２は、タービン・エキスパンダ３２６に接続するシャフト３３４、又はその代わりに、別の動力源（図示せず）で駆動してよい。図８では示されていない代替的実施例では、酸化剤反応体３２８を、冷却ジャケット３１６を通じて送風機又はポンプにより循環させてから、電気化学的変換器アセンブリ３１２に進入させることができる。この場合、変換器アセンブリ３１２の排気３１５は通常、ＨＶＡＣシステムでの利用に向けて熱作動式チラー、又はボイラに向けられる。予熱器３３６を当業において公知であるように用いて、電気化学的変換器３１２に対する投入反応体をアセンブリ３１２に導入する前にこれらを予熱してもよい。図示の実施例では、予熱器３３６は、酸化剤投入反応体３２８をそれがコンプレッサ３３２を出た後で予熱する。予熱器３３６は、排気３１５がガスタービンアセンブリ３２０のタービン・エキスパンダ３２６に導入される前又は後に、排気３１５からエネルギを再生的態様で抽出する。電気化学的変換器アセンブリ３１２には、改質装置などの反応体処理子３４６や、温度制御装置３４８を、燃料電池アレイ３５０に加えて、含めることができる。温度制御装置３４８には、両者ともにここに参考文献として編入することとする米国特許第5,338,622号及び第5,462,817号に開示されたものを含めることができる。燃料電池アレイ３５０及び改質装置３４６もやはり、積層として構成してよい。燃料電池３５０、改質装置３４６及び温度制御装置の層３４８の積層は複数の機能を果たすことができるが、その機能の中には以下のものが含まれる。即ち、起動時の電気化学的変換器を加熱すること、投入反応体３２４、３２６、及び３２８のうちの一つ又はそれ以上を予熱すること、反応体処理子３２６を予熱すること、燃料３２６などの投入反応体を改質すること、電気化学的変換器アセンブリ３１２の安定状態稼働下で加熱及び冷却を行なって温度調節すること、である。電気化学的変換器アセンブリ３１２の温度調節は、加熱モードにした温度調節装置３４８を用い、燃料及び酸化剤を温度調節装置３４８の内部及び／又は外部で燃焼させることにより、達成が可能である。温度調節は、冷却モードでは、酸化剤だけ、又はその他の非反応性気体、例えば窒素、だけが温度調節装置３４８に進入できるようにすることにより、達成が可能である。温度調節装置３４８を加熱装置として用いれば、燃料電池アレイ３５０の所要の稼働温度を維持するための補助的熱を提供したり、又は、起動時の電気化学的変換器装置３１２を加熱することができる。いくつかの場合では、例えば電力定格が１０ｋＷ未満の電気化学的変換器アセンブリ３１２は、１０００℃の適切な稼働温度を維持するのに加熱を必要とすることがある。さらなる調節方法には、外へ出ていく高温の排気を熱一体的に復熱させる方法や、電気化学的変換器３１２又はその一部を断熱する方法がある。反応体処理子３４６は、典型的には燃料及び蒸気をそれぞれ投入反応体３２６及び３２４として受け取り、Ｈ２及びＣＯを生じることで燃料を改質することができ、このＨ２及びＣＯはその後、反応体処理子３４６が流体連絡する燃料電池アレイ３５０に進入する。その他の反応も可能である。例えば、反応体処理子３４６に燃料及び酸化剤を受け取らせてＨ₂及びＣＯを生じさせるか、又は燃料及び蒸気並びにＣＯ₂を受け取らせてＨ₂及びＣＯを生じさせてもよい。反応体処理子３４６を封包して反応体３２４及び３２６の流れをチャンネルしたり、又は反応体とその生成物の混合物を制御したりしてもよい。改質剤は典型的には、蒸気流、Ｏ₂、又は、Ｈ₂Ｏ及びＣＯ₂から成る燃料排気といった作用因子を考慮に入れつつ、燃料流に比例して制御される。反応体処理子３４６は、当業において公知であるように、圧力容器３１４の外側に配置してもよく、又は全く用いられなくともよい。燃料電池アレイ３５０は酸化剤３２８及び改質済の燃料を反応体処理子３４６から受け取って電気化学的反応の進行を可能とすることができる。燃料電池アレイ３５０は、発電を行いつつ、熱を放出するが、この熱は温度調節装置３４８に受け取らせることができる。燃料電池アレイ３５０は典型的には燃料排気３１５を容器３１４の内部３１３に放出するように設計され、この排気３１５は、改質での利用に再循環させるためや、又はその他の商業的供給材料に向けて、回収してもよい。燃料電池アレイ３５０はさらに、逆電解モードで稼働させれば、電気を消費させて燃料種及び酸化種を生じさせることができる。逆電解には、温度調節装置３４８によるものなど、燃料電池アレイの加熱が必要な場合がある。燃料電池アレイ３５０は典型的には、各積層が、熱伝導プレートに交互配置された電解プレート又は電気化学的処理プレートを有するような燃料電池の積層から成る複数の柱が含まれる。反応体処理子３４６もやはり、燃料電池アレイ３５０の積層間にインターデジット的に配置可能である積層を有していてよい。反応体処理子の積層は、典型的には、熱伝導プレートに交互配置された化学的処理プレートを含む。反応体処理子の積層と、燃料電池の積層とを、矩形、六角形、又は八角形パターンにインターデジット的に配置して、熱分布が均一になるようにすることができる。上述の構成により、反応体処理層３４６及び燃料電池層３５０は伝導プレートの平面内でそれらの個々の等温状態に達することができる。反応体処理層３４６及び燃料電池層３５０はさらに、反応体流が均一に分散することに助けられて、積層の軸方向でもそれらの個々の等温状態に達することができる。上記の二つの技術を組み合わせることで、燃料電池層３５０は、半径方向だけでなく、積層の軸方向でも等温状態に達することができる。反応体処理子層、燃料電池層、及び、容器３１４の壁面に近い温度調節層は内側の積層アレイから独立して接続すると同時に、内側アレイと同じ稼働温度に維持することができる。圧力容器３１４は少なくとも燃料電池アレイ３５０を封包するが、電気化学的変換器アセンブリ３１２の稼働のための最大圧力に耐えなければならない。圧力は様々でよいが、典型的な設計の圧力は５０から５００psiである。電気化学的変換器アセンブリ３１２の高温の排気生成物３１５を回収するように設計された管状の容器はポート２９４などの指定されたポートを有する。記載したように、圧力容器３１４を利用することで、排気からエネルギを効率的に抽出すべく、その回収が容易となる。一例としては、容器３１４は、燃料アレイ３５０として２５ｋＷのソリッド・オキシド・フュエル・セル（ＳＯＦＣ）を含む電気化学的変換器アセンブリ３１２を封包し、その内径は約２４“、高さは２４”、及び外径は３４“及び高さは３６”である。反応体用の貫通路２９０及び２９２、排気用の貫通路２９４、及び電気用の貫通路２９６は底面のプレートに配置されるか、又は封包容器３１４の周辺に配置される。このように本発明は、上記の説明から明白となる目的の中でもとりわけ前述の目的を効率的に達成するものであることを理解されよう。いくつかの変更を上記の構成に対し、本発明の範囲を逸脱することなく行なうことができるかも知れないため、上記の説明に含まれた、又は、添付の図面に示された事項はすべて、限定的な意味でなく、実例を挙げたものとして解釈されるよう、意図されている。さらに、以下の請求の範囲はここに説明した本発明の総括的かつ具体的特徴をすべて、及び、言語上の問題としてその範疇に入ると言ってよいであろう本発明の範囲の記載をすべて、網羅しようとしたものであると理解されたい。以上、本発明を説明したところで、新規であると訴え、特許証による保護を求めるところは：

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年１月２９日（１９９９．１．２９）【補正内容】請求の範囲（翻訳文）１．電気を生成する電気化学的変換器のアレイであって、一つ又はそれ以上の投入反応体を受け取るよう適合された、アレイと、前記電気化学的変換器のアレイの周囲に配置された圧力容器であって、前記変換器の稼働中に、前記電気化学的変換器により生成される排気を回収する、圧力容器と、前記回収された排気を、外部におけるその利用に向けて前記圧力容器から排気する手段と、前記電気化学的変換器のうちの少なくとも一つに隣接して配置されると共にこれに熱接続する温度調節手段であって、前記圧力容器に対して相対的に配置されて該反応体のうちの少なくとも一つを受け取ると共に、前記反応体で少なくとも前記電気化学的変換器の温度を調節する、温度調節手段とを含む、電気化学的変換器電力システム。２．前記圧力容器の内部又は外部に配置されると共に、前記電気化学的変換器のアレイに流体連絡した反応体処理子をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３．前記電気化学的変換器アレイが複数の燃料電池要素を含み、前記燃料電池要素の各々が、熱伝導プレートに交互配置された電解プレートを含むか、又は、管状形状を有する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。４．前記反応体処理子が複数の反応体処理要素を含み、前記反応体処理要素の各々が、熱伝導プレートに交互配置されることで柱状の積層を形成する化学的処理プレートを含み、選択に応じて前記反応体処理子層が前記燃料電池要素中にインターデジットに配置される、請求項２、又は、請求項２に従属する場合の請求項３に記載の電気化学的変換器電力システム。５．前記反応体処理要素のうちの少なくとも一つが半径方向の等温状態を得るための手段、及び／又は、軸方向の等温状態に達するための手段、を含み、及び／又は、前記燃料電池要素のうちの少なくとも一つが半径方向の等温状態を得るための手段、及び／又は、軸方向の等温状態に達するための反応体流手段、を含む、請求項４に記載の電気化学的変換器電力システム。６．前記反応体処理要素及び前記燃料電池要素が所定のパターンでインターデジットに構成されることで、前記要素中の熱エネルギを前記パターン状に均一に配分し、前記パターンが、矩形パターン、六角形パターン、又は八角形パターンである、請求項２又は３に記載の電気化学的変換器電力システム。７．前記圧力容器が前記圧力容器の内部を仕切る壁面を含み、前記反応体処理要素が、前記圧力容器の壁面の近位に配置された処理要素と、前記圧力容器の壁面から遠位に配置された要素とを含み、前記燃料電池要素が、該壁面の近位に配置された燃料電池要素と、該壁面の遠位に配置された燃料電池要素とを含み、該壁面の遠位に配置された前記燃料電池要素及び前記反応体処理要素が、前記壁面の近位に配置された前記反応体処理要素及び前記燃料電池要素から独立して稼働し、前記電気化学的変換器電力システムが、前記容器壁面に近位の前記燃料電池要素と、前記容器壁面に近位の前記反応体処理要素とを、前記容器壁面から遠位の前記燃料電池要素、及び、前記容器壁面から遠位の前記反応体処理要素、とほぼ同じ温度で稼働させるための手段を含む、請求項２又は３に記載の電気化学的変換器電力システム。８．前記電気化学的変換器が、少なくとも、該電気化学的変換器を予熱する手段、酸化剤投入反応体を予熱する手段、燃料投入反応体を予熱する手段、蒸気投入反応体を予熱する手段、少なくとも一つの投入反応体を改質してその結果である生成物を生成する反応体処理手段、前記アレイの稼働を安定した状態に維持するために該電気化学的変換器アレイを加熱する手段、前記アレイの安定した状態の稼働を維持するために該電気化学的変換器アレイを冷却する手段、又は、前記電気化学的変換器の温度を調節する手段、をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。９．前記温度調節手段が、燃料反応体及び酸化剤反応体を受け取るよう適合されていると共に、前記電気化学的変換器を燃焼により加熱する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１０．前記温度調節手段が、前記電気化学的変換器を冷却するために非燃焼性投入反応体を受け取るよう適合されている、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１１．前記温度調節手段が、前記電気化学的変換器の温度を調節することで前記電気化学的変換器アレイの所要の稼働温度を維持する手段をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１２．前記反応体処理子が、燃料投入反応体及び蒸気投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する、又は、燃料投入反応体及び酸化剤投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する、あるいは、燃料投入反応体、蒸気投入反応体、及び、二酸化炭素投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する、燃料改質手段を含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。１３．前記反応体処理子が、投入反応体を受け取ってそこから生成物を形成する燃料改質手段を含み、前記反応体処理子が、熱伝導プレートに交互配置された化学的処理プレートを含む少なくとも一つの反応体処理層を含み、前記反応体処理層が、投入反応体の前記反応体処理層への流れと、前記反応体処理層により生成される生成物の流れとを制御する封包体を有する、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。１４．前記温度調節手段が、前記電気化学的変換器の生成した熱を受け取るよう適合された冷却要素をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１５．前記電気化学的変換器が、燃料電池の排気を生成して前記圧力容器の内部に放出する、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１６．例えば改質での利用に向けて前記排気を再循環させること、及び、前記排気を利用してエネルギを同時発生させることなどのさらなる処理に向けて、前記燃料電池の排気を回収する手段をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１７．前記変換器が電気を消費して燃料種及び酸化種を生ずる逆電解モードで前記電気化学的変換器を稼働させる手段をさらに含み、前記温度調節手段が、前記電気化学的変換器に熱を提供するヒータ要素を含み、前記変換器が、前記ヒータ要素から熱を受け取る受取手段を含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１８．前記圧力容器が最大で約1,000psiの内部圧力に耐えることができ、選択に応じて前記圧力容器が管状の圧力容器である、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。１９．前記温度調節手段が、前記圧力容器に対して相対的に配置され、それと熱を交換する熱交換要素であって、前記熱交換器を通じて熱交換流体を流れさせることにより前記圧力容器と熱を交換するよう適合された、熱交換要素をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。２０．前記熱交換流体が、前記投入反応体のうちの少なくとも第一者を含み、前記第一投入反応体が、前記電気化学的変換器に前記第一反応体が導入される前に前記熱交換器を流れる、請求項１９に記載の電気化学的変換器電力システム。２１．前記圧力容器が前記熱交換流体により再生冷却され、前記圧力容器の外壁の温度が約２５０華氏未満に維持されるよう、前記熱交換流体が酸化剤投入反応体を含む、請求項１９に記載の電気化学的変換器電力システム。２２．前記熱交換要素が、前記圧力容器の周囲に配置されると共に多孔質の壁面を有する熱交換ジャケットを含み、前記圧力容器が、前記多孔質の壁面を通じて流れる酸化剤投入反応体を含む前記熱交換流体により遷移冷却される、請求項１９乃至２１に記載の電気化学的変換器電力システム。２３．前記圧力容器が前記熱交換要素内を流れる対流水及び蒸気により再生冷却される、請求項１９に記載の電気化学的変換器電力システム。２４．前記熱交換流体が酸化剤投入反応体を含み、前記熱交換流体が前記熱交換要素を通じてコンプレッサにより吸引される、請求項１９に記載の電気化学的変換器電力システム。２５．前記圧力容器の壁面に隣接して配置された断熱材をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。２６．前記電気化学的変換器アレイに対する燃料投入反応体の流れを調節することで、前記電気化学的変換器の所定の電力出力を生成する、又は、前記電気化学的変換器の所定の稼働温度を維持する、手段をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。２７．前記投入反応体が改質剤及び燃料を含み、前記電力システムが、前記改質剤の流れを前記燃料投入反応体の流れに比例するように調節する手段をさらに含み、選択に応じて前記改質剤が、酸素、又は前記電気化学的変換器アレイにより生成される燃料排気である、前記請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。２８．前記アレイの稼働温度で又は近い温度で、及び前記アレイからの排気の圧力で又は近い圧力で、前記電気化学的変換器アレイにより生成された排気を回収する手段をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。２９．復熱装置と、前記投入反応体を予熱するために前記復熱装置に前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含み、選択に応じて前記復熱装置が、前記電気化学的変換器アレイの生じた前記排気で前記投入反応体を予熱するために用いられる、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的電力システム。３０．熱交換器と、エネルギの同時発生のために前記熱交換器に前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的電力システム。３１．蒸気ボイラ、及び、蒸気の発生のために前記ボイラに前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段、か、又は、ガスタービン、及び、電力の生成のために前記ガスタービンに前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段、をさらに含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。３２．投入反応体を受け取るよう適合された一つ又はそれ以上の電気化学的変換器と、前記電気化学的変換器の周囲に配置された正圧容器と、前記圧力容器と相対的に配置されることでそこと熱を交換する熱交換要素であって、前記電気化学的変換器と流体連絡してそこに投入反応体を送り込む、熱交換要素と、前記熱交換要素と流体連絡して、前記熱交換要素を通じて投入反応体を含む伝熱流体を循環させることで、前記電気化学的変換器に前記投入反応体を送り込む前に前記圧力容器と前記投入反応体との間で熱を移動させる、手段とを含む、ボトミング装置での利用のための電気化学的変換器システム。３３．前記送風機が前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて吸引する又は吹き込む、請求項３２に記載の電気化学的変換器システム。３４．前記電気化学的変換器が、インターコネクタ・プレートに交互に積層された複数の電解プレートを含む、請求項３２又は３３に記載の電気化学的変換器システム。３５．前記電気化学的変換器が、投入反応体を改質する燃料改質子を含む、請求項３２乃至３４に記載の電気化学的変換器システム。３６．前記熱交換要素が、前記圧力容器の周囲に配置された管状のコイル、又は前記圧力容器の周囲に配置されたジャケットを含む、請求項３２乃至３５に記載の電気化学的変換器システム。３７．該ボトミング装置が熱作動式チラー、熱流体ボイラ、蒸気ボイラ、又は、熱流体ボイラ及び熱作動式チラーのうちの少なくとも一方を含む加熱、換気、及び空気調整システムである、請求項３２乃至３６に記載の電気化学的変換器システム。３８．前記熱交換要素が、前記圧力容器に対して相対的に配置されることで、前記電気化学的変換器に前記選択された反応体を導入する前に、選択された投入反応体を含む熱交換流体を前記熱交換器を通じて流すことで少なくとも前記圧力容器と熱を交換し、前記電気化学的変換器により生成された、加熱された排気を受け取るよう構成された同時発生ボトミング手段を含む、請求項３２乃至３６に記載の電気化学的変換器電力システム。３９．前記同時発生ボトミング手段が、ガスタービン、熱流体ボイラ、蒸気ボイラ、蒸気発生器を含む熱作動式チラー、又は、ガスタービンを含む、請求項３８に記載の電気化学的変換器電力システム。４０．前記電気化学的変換器が、固形酸化物燃料電池、溶融カーボネート燃料電池、リン酸燃料電池、アルカリ燃料電池、又は陽子交換膜燃料電池を含む、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。４１．前記熱交換要素を通じて前記熱交換流体を吸引すると共に、前記電気化学的変換器に前記熱交換流体を送り込む吸引ポンプ、又は、前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて送り込む送風機、をさらに含む、請求項３２に記載の電気化学的変換器電力システム。４２．前記ガスタービンの該コンプレッサ部分が、前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて吸引し、かつ前記熱交換流体を前記電気化学的変換器に送り込み、選択に応じて前記ガスタービンに接続された発電機をさらに含む、請求項３９に記載の電気化学的変換器電力システム。４３．第一投入反応体を前記ガスタービンにより生成された排気で、前記第一投入反応体を前記電気化学的変換器に導入する前に予熱する復熱装置をさらに含む、請求項４２に記載の電気化学的変換器電力システム。４４．前記圧力容器の内部からその外部に向かって流体を移動させるための貫通路をさらに含み、前記貫通路が、圧力容器に接続する長手軸方向の第一端部から第二端部に延びる本体を含み、前記本体がさらに、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含み、前記第一及び第二部分が相互に接続された結果、前記孔及び前記内腔が流体連絡して該貫通路の第一端部からその第二端部へと流体を移動させる、上記請求項のいずれかに記載の電気化学的変換器電力システム。４５．前記貫通路が、前記第一部分と前記第二部分との間に配置されると共に前記圧力ジャケット及び前記圧力チューブに接合することでそこで圧力封止を形成する圧力ディスクをさらに含む、請求項４４に記載の電気化学的変換器電力システム。４６．長手軸方向に第一端部から第二端部に延びる本体であって、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含む、本体を含み、前記孔及び前記内腔が流体連絡することで流体を該貫通路の第一端部からその第二端部へと移動させる、圧力容器に用いる貫通路。４７．前記第一部分と前記第二部分との間に配置されると共に前記圧力ジャケット及び前記圧力チューブに接合することでそこで圧力封止を形成する圧力ディスクをさらに含む、請求項４６に記載の貫通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｅ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ【要約の続き】するものに加えて電気エネルギを提供してもよい。さらに、排気又は投入反応体などの流体を圧力容器の外側から圧力容器の内部に移動させる貫通路が開示されている。

Claims

【特許請求の範囲】１．電気を生成する電気化学的変換器のアレイであって、投入反応体を受け取るよう適合された、アレイと、前記電気化学的変換器のアレイの周囲に配置された圧力容器であって、前記変換器の稼働中に、前記電気化学的変換器により生成される排気を回収する、圧力容器と、前記回収された排気を、外部におけるその利用に向けて前記圧力容器から排気する手段とを含む、電気化学的変換器電力システム。２．前記圧力容器内部に配置されると共に、前記電気化学的変換器のアレイに流体連絡した反応体処理子をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３．前記圧力容器の外部に配置されると共に、前記電気化学的変換器のアレイに流体連絡する反応体処理子をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４．前記電気化学的変換器アレイが複数の燃料電池要素を含み、前記燃料電池要素の各々が熱伝導プレートに交互配置された電解プレートを含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。５．前記電気化学的変換器アレイが複数の燃料電池要素を含み、前記燃料電池要素の各々が管状形状を有する、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。６．前記反応体処理子が複数の反応体処理要素を含み、前記反応体処理要素の各々が熱伝導プレートに交互配置された化学的処理プレートを含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。７．前記電気化学的変換器アレイが、熱伝導プレートに交互配置された電解プレートを含む積層形の複数の燃料電池要素を含み、前記反応体処理子が複数の反応体処理要素を含み、積層形の前記反応体処理要素が、熱伝導プレートに交互配置された化学的処理プレートを有する、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。８．前記反応体処理子の積層が柱状であると共に、前記燃料電池の積層中にインターデジットに配置されている、請求項７に記載の電気化学的変換器電力システム。９．前記反応体処理要素のうちの少なくとも一つが半径方向の等温状態を得るための手段を含み、前記燃料電池要素のうちの少なくとも一つが半径方向の等温状態を得るための手段を含む、請求項７に記載の電気化学的変換器電力システム。１０．前記反応体処理要素のうちの少なくとも一つが軸方向の等温状態に達するための反応体流手段を含み、前記燃料電池要素のうちの少なくとも一つが、軸方向の等温状態に達するための反応体流手段を含む、請求項７に記載の電気化学的変換器電力システム。１１．前記燃料電池要素のうちの少なくとも一つが、半径方向の等温状態を得るための手段と、軸方向の等温状態を得るための手段とを含む、請求項７に記載の電気化学的変換器電力システム。１２．前記反応体処理要素が前記燃料電池要素中にインターデジットに配置されている、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。１３．前記反応体処理要素及び前記燃料電池要素が所定のパターンでインターデジットに構成されることで、前記要素中の熱エネルギを前記パターン状に均一に配分し、前記パターンが、矩形パターン、六角形パターン、及び八角形パターンのうちのいずれかから選択される、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。１４．前記圧力容器が前記圧力容器の内部を仕切る壁面を含み、前記反応体処理要素が、前記圧力容器の壁面の近位に配置された処理要素と、前記圧力容器の壁面から遠位に配置された要素とを含み、前記燃料電池要素が、該壁面の近位に配置された燃料電池要素と、該壁面の遠位に配置された燃料電池要素とを含み、該壁面の遠位に配置された前記燃料電池要素及び前記反応体処理要素が、前記壁面の近位に配置された前記反応体処理要素及び前記燃料電池要素から独立して稼働し、前記電気化学的変換器電力システムが、前記容器壁面に近位の前記燃料電池要素と、前記容器壁面に近位の前記反応体処理要素とを、前記容器壁面から遠位の前記燃料電池要素、及び、前記容器壁面から遠位の前記反応体処理要素、とほぼ同じ温度で稼働させるための手段を含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。１５．前記電気化学的変換器が、該電気化学的変換器を予熱する手段、酸化剤投入反応体を予熱する手段、燃料投入反応体を予熱する手段、蒸気投入反応体を予熱する手段、少なくとも一つの投入反応体を改質してその結果である生成物を生成する反応体処理手段、前記アレイの稼働を安定した状態に維持するために該電気化学的変換器アレイを加熱する手段、前記アレイの安定した状態の稼働を維持するために該電気化学的変換器アレイを冷却する手段、及び、前記電気化学的変換器の温度を調節する手段、のうちのいずれかから選択される少なくとも一つの手段を含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。１６．燃料反応体及び酸化剤反応体を含む投入反応体を、前記電気化学的変換器を燃焼により加熱するために受け取る温度調節要素を含む、請求項１５に記載の電気化学的変換器電力システム。１７．前記電気化学的変換器を冷却するために非燃焼性投入反応体を受け取る温度調節要素をさらに含む、請求項１５に記載の電気化学的変換器電力システム。１８．前記電気化学的変換器のうちの一つの温度を調節することで、前記電気化学的変換器アレイの所要の稼働温度を維持する手段をさらに含む、請求項１５に記載の電気化学的変換器電力システム。１９．前記反応体処理子が、燃料投入反応体及び蒸気投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する燃料改質手段を含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。２０．前記反応体処理子が、燃料投入反応体及び酸化剤投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する燃料改質手段を含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。２１．前記反応体処理子が、燃料投入反応体、蒸気投入反応体、二酸化炭素投入反応体を受け取ると共に前記反応体から水素及び一酸化炭素の生成物を形成する燃料改質手段を含む、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。２２．前記反応体処理子が、投入反応体を受け取ってそこから生成物を形成する燃料改質手段を含み、前記反応体処理子が、熱伝導プレートに交互配置された化学的処理プレートを含む少なくとも一つの反応体処理層を含み、前記反応体処理層が、投入反応体の前記反応体処理層への流れと、前記反応体処理層により生成される生成物の流れとを制御する封包体を有する、請求項２に記載の電気化学的変換器電力システム。２３．前記燃料電池要素が、前記燃料反応体を改質することと、前記燃料電池要素内での電力生成とに向けて、燃料反応体及び酸化剤反応体を受け取るよう適合されている、請求項４に記載の電気化学的変換器電力システム。２４．前記燃料電池要素の生成した熱を受け取るよう適合された冷却要素をさらに含む、請求項４に記載の電気化学的変換器電力システム。２５．前記燃料電池要素が、燃料電池の排気を生成して前記圧力容器の内部に放出する、請求項４に記載の電気化学的変換器電力システム。２６．さらなる処理に向けて前記燃料電池の排気を回収する手段をさらに含む請求項２５に記載の電気化学的変換器電力システムであって、前記さらなる処理が、改質での利用に向けて前記排気を再循環させること、及び、前記排気を利用してエネルギを同時発生させること、のうちのいずれかから選択される、電気化学的変換器電力システム。２７．前記燃料電池要素が電気を消費して燃料種及び酸化種を生ずる逆電解モードで前記燃料電池要素を稼働させる手段と、前記燃料電池要素に熱を提供するヒータ要素と、前記ヒータ要素から熱を受け取る受取手段を含む前記燃料電池要素とをさらに含む、請求項４に記載の電気化学的変換器電力システム。２８．前記圧力容器が最大で約1,000psiの内部圧力に耐えることができる、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。２９．前記圧力容器が管状の圧力容器である、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３０．前記圧力容器に配置されてそれと熱を交換する熱交換要素であって、前記熱交換器を通じて熱交換流体を流れさせることにより前記圧力容器と熱を交換するよう適合された、熱交換要素をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３１．前記熱交換流体が、前記投入反応体のうちの少なくとも第一者を含み、前記第一投入反応体が、前記電気化学的変換器に前記第一反応体が導入される前に前記熱交換器を流れる、請求項３０に記載の電気化学的変換器電力システム。３２．前記圧力容器が前記熱交換流体により再生冷却され、前記圧力容器の外壁の温度が約２５０華氏未満に維持されるよう、前記熱交換流体が酸化剤投入反応体を含む、請求項３０に記載の電気化学的変換器電力システム。３３．前記熱交換要素が、前記圧力容器の周囲に配置されると共に多孔質の壁面を有する熱交換ジャケットを含み、前記正圧容器が、前記多孔質の壁面を通じて流れる酸化剤投入反応体を含む前記熱交換流体により遷移冷却される、請求項３０に記載の電気化学的変換器電力システム。３４．前記圧力容器が前記熱交換要素内を流れる対流水及び蒸気により再生冷却される、請求項３０に記載の電気化学的変換器電力システム。３５．前記熱交換流体が酸化剤投入反応体を含み、前記熱交換流体が前記熱交換要素を通じてコンプレッサにより吸引される、請求項３０に記載の電気化学的変換器電力システム。３６．前記圧力容器の壁面近傍に配置された高温の断熱材をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３７．前記投入反応体が燃料、改質剤及び酸化剤を含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３８．前記電気化学的変換器アレイに対する燃料投入反応体の流れを調節することで前記電気化学的変換器の所定の電力出力を生成する手段をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。３９．前記電気化学的変換器に対する燃料投入反応体の流れを調節することで前記電気化学的変換器の所定の稼働温度を維持する手段をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４０．前記投入反応体が改質剤及び燃料を含み、前記電力システムが、前記改質剤の流れを前記燃料投入反応体の流れに比例するように調節する手段をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４１．前記改質剤が酸素である、請求項４０に記載の電気化学的変換器電力システム。４２．前記改質剤が、前記電気化学的変換器アレイにより生成される燃料排気を含む、請求項４０に記載の電気化学的変換器電力システム。４３．前記アレイの稼働温度で又は近い温度で、及び前記アレイからの排気の圧力で又は近い圧力で、前記電気化学的変換器アレイにより生成された排気を回収する手段をさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４４．復熱装置と、前記投入反応体を予熱するために前記復熱装置に前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含む、請求項１に記載の電気化学的電力システム。４５．熱交換器と、エネルギの同時発生のために前記熱交換器に前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含む、請求項１に記載の電気化学的電力システム。４６．蒸気ボイラと、蒸気の発生のために前記ボイラに前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４７．ガスタービンと、電力の生成のために前記ガスタービンに前記電気化学的変換器アレイの生成した排気を導入する手段とをさらに含む、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。４８．前記電気化学的変換器アレイの生成した前記排気で前記投入反応体を予熱する復熱装置を含む、請求項４７に記載の電気化学的変換器電力システム。４９．投入反応体を受け取るよう適合された電気化学的変換器アレイと、前記電気化学的変換器アセンブリの周囲に配置された正圧容器と、前記圧力容器と相対的に配置されることでそこと熱を交換する熱交換要素であって、前記燃料電池アレイと流体連絡してそこに投入反応体を送り込む、熱交換要素と、前記熱交換要素と流体連絡して、前記熱交換要素を通じて投入反応体を含む伝熱流体を循環させることで、前記電気化学的変換器に前記投入反応体を送り込む前に前記圧力容器と前記投入反応体との間で熱を移動させる、送風機とを含む、ボトミング装置での利用のための電気化学的変換器システム。５０．前記送風機が前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて吸引する、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５１．前記送風機が前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて吹き込む、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５２．前記電気化学的変換器アレイが、インターコネクタ・プレートと交互に積層された複数の電解プレートを含む、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５３．前記電気化学的変換器が、投入反応体を改質する燃料改質子を含む、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５４．前記熱交換要素が、前記圧力容器の周囲に配置された管状のコイルを含む、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５５．前記熱交換要素が、前記圧力容器の周囲に配置されたジャケットを含む、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５６．該ボトミング装置が熱作動式チラーである、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５７．該ボトミング装置が熱流体ボイラである、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５８．該ボトミング装置が蒸気ボイラである、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。５９．該ボトミング装置が熱流体ボイラ及び熱作動式チラーのうちの少なくとも一方を含む加熱、換気、及び空気調整システムである、請求項４９に記載の電気化学的変換器システム。６０．投入反応体を受け取るよう適合された電気化学的変換器と、前記変換器の周囲に配置されると共に前記変換器に流体連絡した圧力容器であって、前記電気化学的変換器が、前記圧力容器の内部に使用済投入反応体を含む排気を換気する、圧力容器と、前記圧力容器に配置されることでそこと熱を交換する熱交換要素であって、前記電気化学的変換器に前記選択された反応体を導入する前に、選択された投入反応体を含む熱交換流体を前記熱交換器を通じて流すことで少なくとも前記圧力容器と熱を交換するよう適合された、熱交換要素と、前記電気化学的変換器により生成された、加熱された排気を受け取るよう構成された同時発生ボトミング手段とを含む、電気化学的変換器電力システム。６１．前記同時発生ボトミング手段が、熱流体ボイラ、蒸気ボイラ、蒸気発生器を含む熱作動式チラー、及び、ガスタービンのうちのいずれかから選択される、請求項６０に記栽の電気化学的変換器電力システム。６２．前記電気化学的変換器が、固形酸化物燃料電池、溶融カーボネート燃料電池、リン酸燃料電池、アルカリ燃料電池、及び陽子交換膜燃料電池のうちのいずれかから選択される燃料電池である、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。６３．前記システムが、前記電気化学的変換器の稼働温度に近い温度で、かつ、前記電気化学的変換器内の使用済反応体の圧力に近い圧力で、前記圧力容器により回収された排気を回収する排気手段をさらに含み、前記排気手段が、前記排気を前記同時発生手段に送り込むために前記同時発生手段に流体連絡する、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。６４．前記電気化学的変換器に前記第一投入反応体を導入する前に前記投入反応体のうちの第一者を予熱するために、前記排気から熱を復熱する復熱器をさらに含み、前記復熱器が、前記排気手段から前記排気を受け取ると共に前記同時発生ボトミング手段に前記排気を送り込む、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。６５．前記熱交換要素を通じて前記熱交換流体を吸引すると共に、前記電気化学的変換器に前記熱交換流体を送り込む吸引ポンプをさらに含む、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。６６．前記同時発生手段がガスタービンであり、前記タービンの該コンプレッサ部分が、前記熱交換流体を前記熱交換要素を通じて吸引し、かつ前記熱交換流体を前記電気化学的変換器に送り込む、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。６７．前記ガスタービンに接続された発電器をさらに含む、請求項６６に記載の電気化学的変換器電力システム。６８．第一投入反応体を前記ガスタービンにより生成された排気で、前記第一投入反応体を前記電気化学的変換器に導入する前に予熱する復熱装置をさらに含む、請求項６６に記載の電気化学的変換器電力システム。６９．前記圧力容器の内部からその外部に向かって流体を移動させるための貫通路をさらに含み、前記貫通路が、圧力容器に接続する長手軸方向の第一端部から第二端部に延びる本体を含み、前記本体がさらに、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含み、前記第一及び第二部分が相互に接続された結果、前記孔及び前記内腔が流体連絡して該貫通路の第一端部からその第二端部へと流体を移動させる、請求項１に記載の電気化学的変換器電力システム。７０．前記圧力容器の内部からその外部に向かって流体を移動させるための貫通路をさらに含み、前記貫通路が、圧力容器に接続する長手軸方向の第一端部から第二端部に延びる本体を含み、前記本体がさらに、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含み、前記第一及び第二部分が相互に接続された結果、前記孔及び前記内腔が流体連絡して該貫通路の第一端部からその第二端部へと流体を移動させる、請求項４９に記載の電気化学的変換器電力システム。７１．前記圧力容器の内部からその外部に向かって流体を移動させるための貫通路をさらに含み、前記貫通路が、圧力容器に接続する長手軸方向の第一端部から第二端部に延びる本体を含み、前記本体がさらに、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含み、前記第一及び第二部分が相互に接続された結果、前記孔及び前記内腔が流体連絡して該貫通路の第一端部からその第二端部へと流体を移動させる、請求項６０に記載の電気化学的変換器電力システム。７２．前記貫通路が、前記第一部分と前記第二部分との間に配置されると共に前記圧力ジャケット及び前記圧力チューブに接合することでそこで圧力封止を形成する圧力ディスクをさらに含む、請求項６９に記載の電気化学的変換器電力システム。７３．長手軸方向に第一端部から第二端部に延びる本体であって、内部を貫通した孔を有する断熱材の周囲に配置された外側圧力ジャケットを有する第一部分と、内腔を有する内側圧力チューブの周囲に配置された外側断熱ジャケットを含む第二部分とを含む本体を含み、前記孔及び前記内腔が流体連絡することで流体を該貫通路の第一端部からその第二端部へと移動させる、圧力容器に用いる貫通路。７４．前記第一部分と前記第二部分との間に配置されると共に前記圧力ジャケット及び前記圧力チューブに接合することでそこで圧力封止を形成する圧力ディスクをさらに含む、請求項７３に記載の貫通路。７５．前記燃料電池要素が、燃料反応体及び酸化剤反応体を受け取って前記燃料反応体を改質すると共に、前記燃料電池要素内で電力を発生させるよう適合されている、請求項５に記載の電気化学的変換器電力システム。７６．前記燃料電池要素の生成した熱を受け取るよう適合された冷却要素をさらに含む、請求項５に記載の電気化学的変換器電力システム。７７．前記燃料電池要素が燃料電池排気を生成し、かつ前記圧力容器の内部に放出する、請求項５に記載の電気化学的変換器電力システム。７８．前記燃料電池要素が電気を消費すると共に燃料種及び酸化種を生成する逆電解モードで前記燃料電池要素を稼働させる手段と、前記燃料電池要素に熱を供給するヒータ要素とをさらに含み、前記燃料電池要素が、前記ヒータ要素から熱を受け取る受取手段を含む、請求項５に記載の電気化学的変換器電力システム。