JP2002298866A - 固体酸化物形燃料電池モジュール - Google Patents
固体酸化物形燃料電池モジュールInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率であり、かつ安定運転ができる固体酸
化物形燃料電池モジュールを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 筒状セルに内挿されたガス導入管と、複
数の該筒状セルを電気的に接続したセル集合体とを、有
する固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、前記ガ
ス導入管、前記ガス導入管に面する電極面のいずれかに
伝熱効率向上手段を設け、前記伝熱効率向上手段は、突
起、ディンプル、もしくはフィンである。
化物形燃料電池モジュールを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 筒状セルに内挿されたガス導入管と、複
数の該筒状セルを電気的に接続したセル集合体とを、有
する固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、前記ガ
ス導入管、前記ガス導入管に面する電極面のいずれかに
伝熱効率向上手段を設け、前記伝熱効率向上手段は、突
起、ディンプル、もしくはフィンである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は固体酸化物形燃料
電池モジュールに関し、特に燃料電池モジュール内の温
度勾配を解消する固体酸化物形燃料電池モジュールに関
する。
電池モジュールに関し、特に燃料電池モジュール内の温
度勾配を解消する固体酸化物形燃料電池モジュールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の筒状固体酸化物形燃料電池単セル
（以下筒状単セルともいう）の一般的構成を示す縦断面
図を図５に示す。単セル３１は、上端開放・下端閉（有
底筒状）のセラミックチューブである。単セル３１の断
面は多層円筒状をしており、空気極３４、固体電解質３
３、燃料極３２等の各層が積層されている。単セル３１
の内側には、空気を供給するための細長い空気導入管３
５が内挿されている。
（以下筒状単セルともいう）の一般的構成を示す縦断面
図を図５に示す。単セル３１は、上端開放・下端閉（有
底筒状）のセラミックチューブである。単セル３１の断
面は多層円筒状をしており、空気極３４、固体電解質３
３、燃料極３２等の各層が積層されている。単セル３１
の内側には、空気を供給するための細長い空気導入管３
５が内挿されている。
【０００３】この単セル３１の内側に酸化剤ガス（空気
や酸素リッチガス等、以下空気という）を流し、外側に
Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4などの燃料ガスを流すと、この単セル
３１内でＯ2-イオンが移動して電気化学的反応が起こ
り、空気極３４と燃料極３２との間に電位差が生じて発
電が行われる。
や酸素リッチガス等、以下空気という）を流し、外側に
Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4などの燃料ガスを流すと、この単セル
３１内でＯ2-イオンが移動して電気化学的反応が起こ
り、空気極３４と燃料極３２との間に電位差が生じて発
電が行われる。
【０００４】実際の燃料電池システムを構成する場合
は、上述の単セル３１を複数本集合させて、図６に示す
ように燃料電池モジュール４１を構成して使用する。燃
料電池モジュール４１は、複数本の単セル３１を電気的
に接続し配列したセル集合体４２と、セル集合体４２の
周囲に配設した断熱材層４３と、モジュール容器４４と
から構成されている。モジュール容器４４の周囲に更に
断熱材層４３が配設されることもある。
は、上述の単セル３１を複数本集合させて、図６に示す
ように燃料電池モジュール４１を構成して使用する。燃
料電池モジュール４１は、複数本の単セル３１を電気的
に接続し配列したセル集合体４２と、セル集合体４２の
周囲に配設した断熱材層４３と、モジュール容器４４と
から構成されている。モジュール容器４４の周囲に更に
断熱材層４３が配設されることもある。
【０００５】燃料電池モジュール４１における単セル３
１には、それぞれ空気導入管４５が挿入されており、単
セル３１の内側には空気が供給される。一方、単セル３
１の外側の燃料ガス流路４５には、燃料ガスが供給され
る。このような構成で電気化学的反応が起こり発電が行
われ、同時に熱も発生する。
１には、それぞれ空気導入管４５が挿入されており、単
セル３１の内側には空気が供給される。一方、単セル３
１の外側の燃料ガス流路４５には、燃料ガスが供給され
る。このような構成で電気化学的反応が起こり発電が行
われ、同時に熱も発生する。
【０００６】燃料電池モジュール４１の周囲に配設され
た断熱材層４３は、この発生熱の放熱ロスを低減し燃料
電池モジュール４１の内部温度を適正な運転温度に保つ
という役割を持っている。しかし実際には、断熱材層４
３からの放熱ロスを無くすことはできないため、セル集
合体４２の周辺部の温度が低下する。この結果、温度が
低下した周辺部のセルの発電効率が中心部の筒状セルの
発電効率より低くなって、燃料電池モジュール４１全体
として不安定な状態となり、発電出力が低下する。断熱
材層４３を厚くするという方法もあるが、燃料電池モジ
ュール４１全体のサイズが大きくなるという問題が発生
するため実際にはできない。
た断熱材層４３は、この発生熱の放熱ロスを低減し燃料
電池モジュール４１の内部温度を適正な運転温度に保つ
という役割を持っている。しかし実際には、断熱材層４
３からの放熱ロスを無くすことはできないため、セル集
合体４２の周辺部の温度が低下する。この結果、温度が
低下した周辺部のセルの発電効率が中心部の筒状セルの
発電効率より低くなって、燃料電池モジュール４１全体
として不安定な状態となり、発電出力が低下する。断熱
材層４３を厚くするという方法もあるが、燃料電池モジ
ュール４１全体のサイズが大きくなるという問題が発生
するため実際にはできない。
【０００７】図６には単セル６４本から構成される燃料
電池モジュールの例を示したものであるが、実際のシス
テムでは数百本、数千本規模になることもあるため、よ
り温度勾配が発生しやすく、またその温度差も非常に大
きくなる。このような温度勾配を低減するために、特許
第２８７６１２６号公報に、排ガスを電池周辺部の外側
に設けたチャンネルに流す方法が開示されている。
電池モジュールの例を示したものであるが、実際のシス
テムでは数百本、数千本規模になることもあるため、よ
り温度勾配が発生しやすく、またその温度差も非常に大
きくなる。このような温度勾配を低減するために、特許
第２８７６１２６号公報に、排ガスを電池周辺部の外側
に設けたチャンネルに流す方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
２８７６１２６号公報に開示されているように、電池周
辺部の外側に設けたチャンネルに排ガスを流す方法で
は、周辺部の温度が放熱によって低下して運転温度を下
回ってしまうという問題は解決できるが、中心部に発生
熱が蓄積して温度が上昇するという問題を解決すること
はできない。固体酸化物形燃料電池の好適な運転温度は
約９００℃〜１０００℃であるが、この温度よりも大き
く温度が上昇した場合には、電池構成材料の著しい損傷
が起こる。特に、単セルと単セルとを電気的に接続する
接続部材、発生電力を集電する集電部材は金属材料が用
いられるため、融点に達した場合には溶融してしまう。
また、金属材料の溶融などの大きな損傷に至らない場合
であっても、発電反応の不安定化、発電効率の低下など
が起こったり、構成部材の寿命短縮などの要因となる。
２８７６１２６号公報に開示されているように、電池周
辺部の外側に設けたチャンネルに排ガスを流す方法で
は、周辺部の温度が放熱によって低下して運転温度を下
回ってしまうという問題は解決できるが、中心部に発生
熱が蓄積して温度が上昇するという問題を解決すること
はできない。固体酸化物形燃料電池の好適な運転温度は
約９００℃〜１０００℃であるが、この温度よりも大き
く温度が上昇した場合には、電池構成材料の著しい損傷
が起こる。特に、単セルと単セルとを電気的に接続する
接続部材、発生電力を集電する集電部材は金属材料が用
いられるため、融点に達した場合には溶融してしまう。
また、金属材料の溶融などの大きな損傷に至らない場合
であっても、発電反応の不安定化、発電効率の低下など
が起こったり、構成部材の寿命短縮などの要因となる。
【０００９】本願発明は、上記の問題を背景になされた
ものであり、高効率であり、かつ安定運転ができる固体
酸化物形燃料電池モジュールを提供することを目的とす
る。
ものであり、高効率であり、かつ安定運転ができる固体
酸化物形燃料電池モジュールを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願発明は、筒状セルに内挿されたガス導入管
と、複数の該筒状セルを電気的に接続したセル集合体と
を、有する固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、
前記ガス導入管、前記ガス導入管に面する電極面のいず
れかに伝熱効率向上手段を設け、前記伝熱効率向上手段
は、突起、ディンプル、もしくはフィンである構成とす
る。
めに、本願発明は、筒状セルに内挿されたガス導入管
と、複数の該筒状セルを電気的に接続したセル集合体と
を、有する固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、
前記ガス導入管、前記ガス導入管に面する電極面のいず
れかに伝熱効率向上手段を設け、前記伝熱効率向上手段
は、突起、ディンプル、もしくはフィンである構成とす
る。
【００１１】ガス導入管から供給される空気は、一般的
には常温、もしくは予熱されている場合であっても、少
なくとも固体酸化物形燃料電池の好適な運転温度９００
℃〜１０００℃よりはかなり低い温度である。このよう
に、前述の空気は、酸化剤ガスとして消費されるが、冷
媒としての役割も合わせ持っている。ガス導入管に伝熱
効率向上手段を設けたことによって、同じ筒状セル１本
当たり空気流量であっても冷却能力が向上し、その筒状
セルの温度を低下させることができる。
には常温、もしくは予熱されている場合であっても、少
なくとも固体酸化物形燃料電池の好適な運転温度９００
℃〜１０００℃よりはかなり低い温度である。このよう
に、前述の空気は、酸化剤ガスとして消費されるが、冷
媒としての役割も合わせ持っている。ガス導入管に伝熱
効率向上手段を設けたことによって、同じ筒状セル１本
当たり空気流量であっても冷却能力が向上し、その筒状
セルの温度を低下させることができる。
【００１２】また、ガス導入管に面する電極面に前記と
同様の突起、ディンプル、フィン等の伝熱効果向上手段
を設けることによって、対流伝熱又は輻射伝熱に寄与す
る面積が増加するため、同じ筒状セル一本当たりの空気
流量であっても、冷却能力が向上し、筒状セルの温度を
より下げることができる。
同様の突起、ディンプル、フィン等の伝熱効果向上手段
を設けることによって、対流伝熱又は輻射伝熱に寄与す
る面積が増加するため、同じ筒状セル一本当たりの空気
流量であっても、冷却能力が向上し、筒状セルの温度を
より下げることができる。
【００１３】さらに、前記フィンが螺旋状に形成されて
いることによって、ガス導入管の周囲の空気の流れが旋
回流となり、フィンによる伝熱向上効果との相乗効果に
より伝熱効率が飛躍的に向上する。
いることによって、ガス導入管の周囲の空気の流れが旋
回流となり、フィンによる伝熱向上効果との相乗効果に
より伝熱効率が飛躍的に向上する。
【００１４】また、本発明にあっては、筒状セルに内挿
されたガス導入管と、複数の該筒状セルを電気的に接続
したセル集合体とを、有する固体酸化物形燃料電池モジ
ュールにおいて、前記セル集合体の中心部における筒状
セルに内挿される前記ガス導入管の外径が、前記セル集
合体の周辺部における筒状セルに内挿される前記ガス導
入管の外径より大なる構成とすることが好ましい。ま
た、前記セル集合体の中心部における筒状セルに内挿さ
れる前記ガス導入管の内挿深さが、前記セル集合体の周
辺部における筒状セルに内挿される前記ガス導入管の内
挿深さより、大なる構成とすることが好ましい。さら
に、前記セル集合体の中心部における筒状セルに内挿さ
れる前記ガス導入管に供給されるセル一本当たりのガス
流量が、前記セル集合体の周辺部における筒状セルに内
挿される前記ガス導入管に供給されるセル一本当たりの
ガス流量より、大なる構成とすることが好ましい。。
されたガス導入管と、複数の該筒状セルを電気的に接続
したセル集合体とを、有する固体酸化物形燃料電池モジ
ュールにおいて、前記セル集合体の中心部における筒状
セルに内挿される前記ガス導入管の外径が、前記セル集
合体の周辺部における筒状セルに内挿される前記ガス導
入管の外径より大なる構成とすることが好ましい。ま
た、前記セル集合体の中心部における筒状セルに内挿さ
れる前記ガス導入管の内挿深さが、前記セル集合体の周
辺部における筒状セルに内挿される前記ガス導入管の内
挿深さより、大なる構成とすることが好ましい。さら
に、前記セル集合体の中心部における筒状セルに内挿さ
れる前記ガス導入管に供給されるセル一本当たりのガス
流量が、前記セル集合体の周辺部における筒状セルに内
挿される前記ガス導入管に供給されるセル一本当たりの
ガス流量より、大なる構成とすることが好ましい。。
【００１５】従って、燃料電池モジュールの中心部に配
置されているガス導入管は、その周辺部に配置されてい
るガス導入管と、サイズ、長さ、及びガス流量が違うこ
とによって、筒状セルの温度を下げることができること
と同時に、燃料電池モジュールの温度勾配を解消するこ
とができる。
置されているガス導入管は、その周辺部に配置されてい
るガス導入管と、サイズ、長さ、及びガス流量が違うこ
とによって、筒状セルの温度を下げることができること
と同時に、燃料電池モジュールの温度勾配を解消するこ
とができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本願発明における固体酸化
物形燃料電池モジュールの実施例を図を参照して説明す
る。図１に、燃料電池モジュールを構成する筒状単セル
１の縦断面図を示す。筒状単セル１は、固体電解質から
なる有底筒状のセラミックチューブ３と、このセラミッ
クチューブ３の外周面に形成される燃料極２と、セラミ
ックチューブ３の内周面に形成される空気極４とから構
成される。更に、空気極４の内部に空気導入管５が内挿
されている。この空気導入管５の外周面に環状のフィン
７が形成されている。
物形燃料電池モジュールの実施例を図を参照して説明す
る。図１に、燃料電池モジュールを構成する筒状単セル
１の縦断面図を示す。筒状単セル１は、固体電解質から
なる有底筒状のセラミックチューブ３と、このセラミッ
クチューブ３の外周面に形成される燃料極２と、セラミ
ックチューブ３の内周面に形成される空気極４とから構
成される。更に、空気極４の内部に空気導入管５が内挿
されている。この空気導入管５の外周面に環状のフィン
７が形成されている。
【００１７】このように、筒状単セル１の縦断面図は多
層円筒状をしており、空気極４、固体電解質３、燃料極
２等の各層が積層されている。筒状単セル１を構成する
各層の肉厚は数μｍ〜２．５ｍｍであり、それぞれ必要
な機能（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性
等）を有する酸化物を主成分とするセラミックス材や導
電材で形成されている。空気導入管５を通して、酸化剤
ガス（空気や酸素リッチガス等、以下空気という）を流
し、筒状単セル１の外側にＨ2、ＣＯ、ＣＨ4などの燃料
ガスを流すと、この筒状単セル１内でＯ2-イオンが移動
して電気化学的反応が起こり、空気極４と燃料極２との
間に電位差が生じて発電が行われる。それと同時に、熱
も発生する。
層円筒状をしており、空気極４、固体電解質３、燃料極
２等の各層が積層されている。筒状単セル１を構成する
各層の肉厚は数μｍ〜２．５ｍｍであり、それぞれ必要
な機能（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性
等）を有する酸化物を主成分とするセラミックス材や導
電材で形成されている。空気導入管５を通して、酸化剤
ガス（空気や酸素リッチガス等、以下空気という）を流
し、筒状単セル１の外側にＨ2、ＣＯ、ＣＨ4などの燃料
ガスを流すと、この筒状単セル１内でＯ2-イオンが移動
して電気化学的反応が起こり、空気極４と燃料極２との
間に電位差が生じて発電が行われる。それと同時に、熱
も発生する。
【００１８】一方、空気導入管５から供給された空気
が、空気極４と空気導入管５との間隙を流れ、フィン７
によって撹拌されるため、伝熱効率が著しく向上し、筒
状単セル１の中心部の温度がより冷却される。従って、
筒状単セル１の中心部と周辺部との温度勾配の発生を解
消することができる。
が、空気極４と空気導入管５との間隙を流れ、フィン７
によって撹拌されるため、伝熱効率が著しく向上し、筒
状単セル１の中心部の温度がより冷却される。従って、
筒状単セル１の中心部と周辺部との温度勾配の発生を解
消することができる。
【００１９】なお、フィン７の形状は、上記の実施例に
限定されることがなく、縦縞状のフィンであっても良
く、螺旋状のフィンであっても良い。また、フィン７
は、空気導入管５の内周面に形成して良く、空気導入管
５に面する電極面に形成されても良い。
限定されることがなく、縦縞状のフィンであっても良
く、螺旋状のフィンであっても良い。また、フィン７
は、空気導入管５の内周面に形成して良く、空気導入管
５に面する電極面に形成されても良い。
【００２０】図２は、筒状単セル１の別実施例を示す横
断面図である。なお、上記の実施例と同一部分は、同一
符号を使用し、その説明を省略する。図２に示すよう
に、空気導入管５の外周面に複数の突起８が設けられて
いる。突起８は、コラム状の形状をしていて、図２の紙
面に垂直方向に８列配列して形成されている。
断面図である。なお、上記の実施例と同一部分は、同一
符号を使用し、その説明を省略する。図２に示すよう
に、空気導入管５の外周面に複数の突起８が設けられて
いる。突起８は、コラム状の形状をしていて、図２の紙
面に垂直方向に８列配列して形成されている。
【００２１】このように、空気導入管５の外周面に複数
の突起８を設けることによって、筒状単セルの中心に内
挿されている空気導入管外表面の伝熱面積が増加し、し
たがって、伝熱効率がより向上し、供給される空気によ
って中心部の筒状セルの温度がより冷却される。
の突起８を設けることによって、筒状単セルの中心に内
挿されている空気導入管外表面の伝熱面積が増加し、し
たがって、伝熱効率がより向上し、供給される空気によ
って中心部の筒状セルの温度がより冷却される。
【００２２】なお、図示例にあっては、突起８を空気導
入管５の外周面に設けたが、空気導入管５の内周面に設
けても良く、空気導入管５に面する電極面に設けても良
い。
入管５の外周面に設けたが、空気導入管５の内周面に設
けても良く、空気導入管５に面する電極面に設けても良
い。
【００２３】また、図３は固体酸化物形燃料電池モジュ
ール１１を示す横断面図である。燃料電池モジュール１
１は、３列×３列であるセル集合体１２と、セル集合体
１２の周囲に配設した断熱材層１３と、モジュール容器
１４とから構成される。セル集合体１２は、８列×８
列、合計６４本の筒状単セル１を電気的に接続し配列し
た。燃料電池モジュール１１の一部分（例えば、５ａ部
分）の拡大図は図４（ａ）に示す。
ール１１を示す横断面図である。燃料電池モジュール１
１は、３列×３列であるセル集合体１２と、セル集合体
１２の周囲に配設した断熱材層１３と、モジュール容器
１４とから構成される。セル集合体１２は、８列×８
列、合計６４本の筒状単セル１を電気的に接続し配列し
た。燃料電池モジュール１１の一部分（例えば、５ａ部
分）の拡大図は図４（ａ）に示す。
【００２４】また、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、燃料電池モジュール１１の中心部におけるセル集合
体１２の筒状単セルに内挿された空気導入管５ａの外径
は、燃料電池モジュール１１の周辺部におけるセル集合
体１２の筒状単セルに内挿された空気導入管５ｂの外径
より大きくなっていると同時に、空気導入管５ａの内挿
部長さも、空気導入管５ｂの内挿部長さより長くなって
いる。
に、燃料電池モジュール１１の中心部におけるセル集合
体１２の筒状単セルに内挿された空気導入管５ａの外径
は、燃料電池モジュール１１の周辺部におけるセル集合
体１２の筒状単セルに内挿された空気導入管５ｂの外径
より大きくなっていると同時に、空気導入管５ａの内挿
部長さも、空気導入管５ｂの内挿部長さより長くなって
いる。
【００２５】更に、図３に示す燃料電池モジュール１１
を運転する中に、その中心部のセル集合体１２の空気導
入管５ａに供給されるセル一本当たりの空気流量を、そ
の周辺部の空気導入管５ｂに供給されるセル一本当たり
の空気流量より多くする。
を運転する中に、その中心部のセル集合体１２の空気導
入管５ａに供給されるセル一本当たりの空気流量を、そ
の周辺部の空気導入管５ｂに供給されるセル一本当たり
の空気流量より多くする。
【００２６】したがって、空気導入管の伝熱面積は外径
が大きいほど大きくなり、伝熱面積が大きいほど伝熱効
率は向上する。また、空気導入管の内挿部長さは、長い
ほど伝熱面積を大きくして伝熱効率を向上させる。更
に、燃料電池モジュール１１の中心部における空気導入
管５ａに供給されるセル１本当たり空気流量を、その周
辺部における空気導入管５ｂに供給されるセル１本当た
り空気流量より多くすることによっても伝熱効率を向上
させることができる。その結果、燃料電池モジュールの
中心部と周辺部との温度勾配の発生を解消することがで
きる。
が大きいほど大きくなり、伝熱面積が大きいほど伝熱効
率は向上する。また、空気導入管の内挿部長さは、長い
ほど伝熱面積を大きくして伝熱効率を向上させる。更
に、燃料電池モジュール１１の中心部における空気導入
管５ａに供給されるセル１本当たり空気流量を、その周
辺部における空気導入管５ｂに供給されるセル１本当た
り空気流量より多くすることによっても伝熱効率を向上
させることができる。その結果、燃料電池モジュールの
中心部と周辺部との温度勾配の発生を解消することがで
きる。
【００２７】なお、本発明は上記の燃料電池モジュール
の実施例に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱
しない範囲で様々な実施形態を採用することができる。
例えば、モジュール容器１４の外周囲に断熱材層１３を
設けても良い。
の実施例に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱
しない範囲で様々な実施形態を採用することができる。
例えば、モジュール容器１４の外周囲に断熱材層１３を
設けても良い。
【００２８】また、燃料電池モジュールの中心部の筒状
セルとは燃料電池モジュールの略中心部に配列された複
数本の筒状単セルを電気的に接続し配列したセル集合体
と、燃料電池モジュールの略中心部に配列された少なく
とも１本以上の筒状単セルのことを指す。同様に燃料電
池モジュールの周辺部の筒状セルとは燃料電池モジュー
ルの周辺部に配列された少なくとも一本以上の筒状単セ
ルのことを指す。また、前述のように複数のセル集合体
から構成された燃料電池モジュールもあるが、この場合
も同様に、筒状セルとは、燃料電池モジュールの略中心
部および周辺部の少なくとも１本以上の筒状単セルのこ
とを指す。
セルとは燃料電池モジュールの略中心部に配列された複
数本の筒状単セルを電気的に接続し配列したセル集合体
と、燃料電池モジュールの略中心部に配列された少なく
とも１本以上の筒状単セルのことを指す。同様に燃料電
池モジュールの周辺部の筒状セルとは燃料電池モジュー
ルの周辺部に配列された少なくとも一本以上の筒状単セ
ルのことを指す。また、前述のように複数のセル集合体
から構成された燃料電池モジュールもあるが、この場合
も同様に、筒状セルとは、燃料電池モジュールの略中心
部および周辺部の少なくとも１本以上の筒状単セルのこ
とを指す。
【００２９】
【発明の効果】本発明におけるガス導入管に伝熱効率向
上手段を設けたことによって、同じ筒状セル１本当たり
空気流量であっても冷却能力が向上し、その筒状セルの
温度を低下させることができる。
上手段を設けたことによって、同じ筒状セル１本当たり
空気流量であっても冷却能力が向上し、その筒状セルの
温度を低下させることができる。
【００３０】また、ガス導入管に面する電極面に伝熱効
果向上手段を設けることによって、対流伝熱又は輻射伝
熱に寄与する面積が増加するため、同じ筒状セル一本当
たりの空気流量であっても、冷却能力が向上し、筒状セ
ルの温度をより下げることができる。
果向上手段を設けることによって、対流伝熱又は輻射伝
熱に寄与する面積が増加するため、同じ筒状セル一本当
たりの空気流量であっても、冷却能力が向上し、筒状セ
ルの温度をより下げることができる。
【００３１】また、前記フィンが螺旋状に形成されてい
ることによって、ガス導入管の周囲の空気の流れが旋回
流となり、フィンによる伝熱向上効果との相乗効果によ
り伝熱効率が飛躍的に向上する。
ることによって、ガス導入管の周囲の空気の流れが旋回
流となり、フィンによる伝熱向上効果との相乗効果によ
り伝熱効率が飛躍的に向上する。
【００３２】更に、燃料電池モジュールの中心部に配置
されているガス導入管は、その周辺部に配置されている
ガス導入管と、サイズ、長さ、及びガス流量が違うこと
によって、筒状セルの温度を下げることができることと
同時に、燃料電池モジュールの温度勾配を解消すること
ができる。
されているガス導入管は、その周辺部に配置されている
ガス導入管と、サイズ、長さ、及びガス流量が違うこと
によって、筒状セルの温度を下げることができることと
同時に、燃料電池モジュールの温度勾配を解消すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例を示す固体酸化物形燃料電池
筒状単セルの縦断面図
筒状単セルの縦断面図
【図２】本発明の他の一実施例を示す固体酸化物形燃料
電池筒状単セルの横断面図
電池筒状単セルの横断面図
【図３】本発明の一実施例を示す固体酸化物形燃料電池
モジュールの横断面図
モジュールの横断面図
【図４】（ａ）は図３における燃料電池モジュールの横
断面図の部分拡大図（ｂ）及び（ｃ）は図３における燃
料電池モジュールの縦断面図の部分拡大図
断面図の部分拡大図（ｂ）及び（ｃ）は図３における燃
料電池モジュールの縦断面図の部分拡大図
【図５】従来の筒状固体酸化物形燃料電池単セルの一般
的な構成を示す縦断面図
的な構成を示す縦断面図
【図６】従来の固体酸化物形燃料電池モジュールの一般
的な横断面図
的な横断面図
１…固体酸化物形燃料電池筒状単セル、 ２…燃料極、
３…固体電解質、４…空気極、 ５，５ａ，５ｂ…空
気導入管、 ６…インターコネクタ、 ７…環状フィ
ン、 ８…突起、 １１…燃料電池モジュール、 １２
…セル集合体、１３…断熱材層、 １４…モジュール容
器、 １５…燃料ガス流路、 １６…接続部材。
３…固体電解質、４…空気極、 ５，５ａ，５ｂ…空
気導入管、 ６…インターコネクタ、 ７…環状フィ
ン、 ８…突起、 １１…燃料電池モジュール、 １２
…セル集合体、１３…断熱材層、 １４…モジュール容
器、 １５…燃料ガス流路、 １６…接続部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒石 正宏 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 竹内 弘明 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 義若 秀彦 東京都千代田区西大手町２丁目６番３号 新日本製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC06 CV02 CX06 HH00
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の筒状単セルを電気的に接続したセ
ル集合体と、該セル集合体を構成するそれぞれの筒状単
セルに内挿されたガス導入管とを備えた固体酸化物形燃
料電池モジュールにおいて、 該燃料電池モジュールの中心部の筒状単セルに内挿され
た前記ガス導入管に伝熱効率向上手段を設けることを特
徴とする固体酸化物形燃料電池モジュール。 - 【請求項２】 複数の筒状単セルを電気的に接続したセ
ル集合体と、該セル集合体を構成するそれぞれの筒状単
セルに内挿されたガス導入管とを備えた固体酸化物形燃
料電池モジュールにおいて、 前記ガス導入管に面する電極面に前記伝熱効率向上手段
を設けることを特徴とする固体酸化物形燃料電池モジュ
ール。 - 【請求項３】 前記伝熱効率向上手段が、前記ガス導入
管、前記電極面のいずれかに突起を設けることであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃
料電池モジュール。 - 【請求項４】 前記伝熱効率向上手段が、前記ガス導入
管、前記電極面のいずれかにディンプル（凹部）を設け
ることであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
固体酸化物形燃料電池モジュール。 - 【請求項５】 前記伝熱効率向上手段が、前記ガス導入
管、前記電極面のいずれかにフィンを設けることである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物形
燃料電池モジュール。 - 【請求項６】 前記フィンが螺旋状に形成されているこ
とを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池
モジュール。 - 【請求項７】 複数の筒状単セルを電気的に接続したセ
ル集合体と、該セル集合体を構成するそれぞれの筒状単
セルに内挿されたガス導入管とを備えた固体酸化物形燃
料電池モジュールにおいて、 前記燃料電池モジュールの中心部における筒状セルに内
挿される前記ガス導入管の外径が、前記燃料電池モジュ
ールの周辺部における筒状セルに内挿される前記ガス導
入管の外径より、大なることを特徴とする固体酸化物形
燃料電池モジュール。 - 【請求項８】 複数の筒状単セルを電気的に接続したセ
ル集合体と、該セル集合体を構成するそれぞれの筒状単
セルに内挿されたガス導入管とを備えた固体酸化物形燃
料電池モジュールにおいて、 前記燃料電池モジュールの中心部における筒状セルに内
挿される前記ガス導入管の内挿深さが、前記燃料電池モ
ジュールの周辺部における筒状セルに内挿される前記ガ
ス導入管の内挿深さより、大なることを特徴とする固体
酸化物形燃料電池モジュール。 - 【請求項９】 複数の筒状単セルを電気的に接続したセ
ル集合体と、該セル集合体を構成するそれぞれの筒状単
セルに内挿されたガス導入管とを備えた固体酸化物形燃
料電池モジュールにおいて、 前記燃料電池モジュールの中心部における筒状セルに内
挿される前記ガス導入管に供給されるセル一本当たりの
ガス流量が、前記燃料電池モジュールの周辺部における
筒状セルに内挿される前記ガス導入管に供給されるセル
一本当たりのガス流量より、大なることを特徴とする固
体酸化物形燃料電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001101296A JP2002298866A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001101296A JP2002298866A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002298866A true JP2002298866A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18954634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001101296A Withdrawn JP2002298866A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002298866A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006054175A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-23 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| JP2006066387A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-03-09 | Toto Ltd | 燃料電池 |
| JP2009283237A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2012091140A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子、発電装置及びガス分解方法 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001101296A patent/JP2002298866A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006054175A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-23 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| JP2006066387A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-03-09 | Toto Ltd | 燃料電池 |
| JP2009283237A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2012091140A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子、発電装置及びガス分解方法 |
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|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |