JP2006179284A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタック、熱交換器及び改質器が筐体に収容される燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system in which a fuel cell stack, a heat exchanger, and a reformer are housed in a casing.
通常、固体電解質型燃料電池(SOFC)は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体(単セル)を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持している。この燃料電池は、通常、単セルとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as an electrolyte, and an electrolyte / electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of the electrolyte ( A single cell) is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is usually used as a fuel cell stack in which a predetermined number of single cells and separators are stacked.
上記の燃料電池において、カソード電極に酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されると、前記カソード電極と電解質との界面でこの酸化剤ガス中の酸素がイオン化され、酸化物イオン(O2-)が電解質を通ってアノード電極側に移動する。アノード電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)やCOが供給されているために、このアノード電極において、酸化物イオン及び水素(又はCO)が反応して水(又はCO2)が生成される。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。 In the fuel cell, when an oxidant gas, for example, a gas containing mainly oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode electrode, this oxidation is performed at the interface between the cathode electrode and the electrolyte. Oxygen in the agent gas is ionized, and oxide ions (O 2− ) move to the anode electrode side through the electrolyte. Since the anode electrode is supplied with a fuel gas, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) or CO, in this anode electrode, oxide ions and hydrogen (or CO) Reacts to produce water (or CO 2 ). Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.
この種の燃料電池としては、例えば、小型で設置面積が小さく、且つ放熱ロスが少ない一体型燃料電池発電装置が特許文献1に開示されている。この特許文献1の燃料電池発電装置は、図16に示すように、燃料予熱器1、改質器2、燃料電池3、触媒燃焼器4及びこれらを収納する圧力容器(図示せず)を備えている。
As this type of fuel cell, for example,
燃料電池3の上には、改質器2が同一位置に積層されるとともに、前記燃料電池3の周囲には、燃料予熱器1及び触媒燃焼器4が配設されている。そして、上下の締め付け板5a、5b間に燃料電池3及び改質器2が挟持されるとともに、複数のコンロッド6を介して前記締め付け板5a、5b間を圧縮することにより、前記燃料電池3及び前記改質器2に所定の面圧を付与して一体化している。
A
上記の特許文献1では、流体部である燃料予熱器1と改質器2とは、燃料ガス配管7a及び改質ガス配管7bを介して接続されるとともに、前記燃料予熱器1と燃料電池3とは、改質ガス配管7cを介して接続されている。さらに、燃料電池3と各触媒燃焼器4とは、アノード排ガス配管7d及びカソード排ガス配管7eを介して接続されるとともに、前記触媒燃焼器4と改質器2とは、燃焼ガス配管7fを介して接続されている。
In the above-mentioned
このように、上記の特許文献1では、燃料ガス配管7aを含む多数の配管が設けられているため、前記配管からの放熱によって熱効率が低下するという問題がある。しかも、燃料電池3と改質器2とを平行に配設しているものの、この燃料電池3の側部には、燃料予熱器1及び触媒燃焼器4が配設されている。これにより、燃料電池発電装置全体が大型化するという問題がある。
As described above, in the above-described
本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池スタック及び流体部を狭小なスペースに効率的に収容することができ、システム全体のコンパクト化を容易に図ることが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and can efficiently accommodate the fuel cell stack and the fluid portion in a small space, and can easily achieve a compact system as a whole. The purpose is to provide.
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、酸化剤ガスを前記燃料電池スタックに供給する前に加熱する熱交換器と、燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料電池スタック、前記熱交換器及び前記改質器を収容する筐体とを備えるとともに、前記筐体内では、少なくとも前記熱交換器及び前記改質器を含む流体部が前記燃料電池スタックの一方の側に配置されている。 The present invention provides a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked, a fuel cell stack in which a plurality of the fuel cells are stacked, and an oxidation A heat exchanger that heats the agent gas before supplying it to the fuel cell stack, a reformer that reforms the fuel to generate fuel gas, the fuel cell stack, the heat exchanger, and the reformer. And a fluid part including at least the heat exchanger and the reformer is disposed on one side of the fuel cell stack.
また、流体部は、燃料電池スタックの中心軸に対して軸対称に配設されることが好ましく、さらに、前記流体部は、熱交換器の内側に改質器を配設することが好ましい。 The fluid part is preferably arranged symmetrically with respect to the central axis of the fuel cell stack, and the fluid part is preferably provided with a reformer inside the heat exchanger.
さらにまた、燃料電池スタックの他方の側には、燃料電池に積層方向に締め付け荷重を付与する荷重付与部が配設されることが好ましく、また、前記荷重付与部は、前記燃料電池スタックの中心軸に対して軸対称に配設されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that a load applying portion for applying a tightening load to the fuel cell in the stacking direction is disposed on the other side of the fuel cell stack, and the load applying portion is arranged at the center of the fuel cell stack. It is preferable to arrange it symmetrically with respect to the axis.
本発明によれば、少なくとも熱交換器及び改質器を含む流体部が、燃料電池スタックの一方の側に配置されるため、前記熱交換器と前記改質器とを互いに近接させることができる。従って、筐体内の狭小なスペースに燃料電池スタック及び流路部をコンパクトに収容することができ、燃料電池システム全体のコンパクト化を図ることが可能になる。しかも、配管数及び配管長を有効に削減することができ、熱損失を低減して効率的な発電が遂行可能になる。 According to the present invention, since the fluid part including at least the heat exchanger and the reformer is arranged on one side of the fuel cell stack, the heat exchanger and the reformer can be brought close to each other. . Therefore, the fuel cell stack and the flow path can be compactly accommodated in a narrow space in the casing, and the entire fuel cell system can be made compact. In addition, the number of pipes and the pipe length can be effectively reduced, and heat generation can be reduced and efficient power generation can be performed.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システム10の一部断面説明図であり、図2は、前記燃料電池システム10を構成する燃料電池11が矢印A方向に複数積層された燃料電池スタック12の概略斜視説明図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view of a
燃料電池システム10は、設置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池システム10は、図1に示すように、燃料電池スタック12と、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック12に供給する前に加熱する熱交換器14と、燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器16と、前記燃料電池スタック12、前記熱交換器14及び前記改質器16を収容する筐体18とを備える。
The
筐体18内では、燃料電池スタック12の一方の側に、少なくとも熱交換器14及び改質器16を含む流体部19が配置されるとともに、前記燃料電池スタック12の他方の側に、燃料電池11の積層方向(矢印A方向)に締め付け荷重を付与する荷重付与機構21が配設される。流体部19及び荷重付与機構21は、燃料電池スタック12の中心軸に対して軸対称に配設される。
In the
燃料電池11は、固体電解質型燃料電池であり、この燃料電池11は、図3及び図4に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質(電解質板)20の両面に、カソード電極22及びアノード電極24が設けられた電解質・電極接合体26を備える。電解質・電極接合体26は、円板状に形成されるとともに、少なくとも内側周端部(セパレータ28の中央側)には、酸化剤ガスの進入を阻止するためにバリアー層(図示せず)が設けられている。
The
燃料電池11は、一対のセパレータ28間に複数、例えば、8個の電解質・電極接合体26を挟んで構成される。セパレータ28間には、このセパレータ28の中心部である燃料ガス供給連通孔30と同心円上に8個の電解質・電極接合体26が配列される。
The
セパレータ28は、図3に示すように、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される1枚の金属プレートやカーボンプレート等で構成される。セパレータ28は、中央部に燃料ガス供給連通孔30を形成する第1小径端部32を有する。この第1小径端部32から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する複数の第1橋架部34を介して比較的大径な円板部36が一体的に設けられる。円板部36は、電解質・電極接合体26と略同一寸法に設定されている。図3、図5及び図6に示すように、隣り合う円板部36は、スリット38を介して互いに分離される。
As shown in FIG. 3, the
各円板部36のアノード電極24に接触する面36aには、前記アノード電極24の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路46を形成する第1突起部48が設けられる(図5参照)。各円板部36のカソード電極22に接触する面36bには、前記カソード電極22の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路50を形成する第2突起部52が設けられる(図6参照)。図7に示すように、第1突起部48と第2突起部52は、互いに相反する方向に延在するように突出している。
A
第1突起部48は、リング状突起を構成するとともに、第2突起部52は、山状突起を構成する。山状突起である第2突起部52は、リング状突起である第1突起部48に囲繞されるように配置されている。第2突起部52が突出した面には、第1突起部48が突出することに対応して陥没した凹部53が形成されており、前記第2突起部52は、前記凹部53内に配置されている。
The
図8及び図9に示すように、第1及び第2突起部48、52は、複数形成されており、前記第1突起部48の高さH1と、前記第2突起部52の高さH2とは、H1<H2の関係に設定される。酸化剤ガス通路50の容積を燃料ガス通路46の容積よりも大きくするためである。
As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of first and
なお、第1突起部48を山状突起で構成する一方、第2突起部52をリング状突起で構成してもよい。その際、リング状突起の高さを山状突起の高さよりも大きく設定することが好ましい。
In addition, while the
図3〜図6に示すように、円板部36には、燃料ガス通路46に燃料ガスを供給するための燃料ガス導入口54が形成される。燃料ガス導入口54の位置は、燃料ガスが均一に分布するように決められ、例えば、円板部36の略中心に対応して設定される。
As shown in FIGS. 3 to 6, the
セパレータ28のカソード電極22に対向する面には、通路部材56が、例えば、ろう付けやレーザ溶接等により固着される。通路部材56は、図3及び図10に示すように、中央部に燃料ガス供給連通孔30を形成する第2小径端部58を備える。この第2小径端部58から放射状に8本の第2橋架部60が延在するとともに、各第2橋架部60は、セパレータ28の第1橋架部34から円板部36の燃料ガス導入口54まで固着される。
A
通路部材56の接合面において、第2小径端部58には、燃料ガス供給連通孔30に連通して複数のスリット62が放射状に形成される。このスリット62には、第2小径端部58を周回してろう材の流れを防止し、且つ、燃料ガスの流れを均一にするための凹部64が連通する。第1及び第2橋架部34、60間には、燃料ガス供給連通孔30からスリット62及び凹部64を介して燃料ガス通路46に連通する燃料ガス供給通路66が形成される。
In the joint surface of the
図8及び図9に示すように、酸化剤ガス通路50は、電解質・電極接合体26の内側周端部と円板部36の内側周端部との間から矢印A方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部67に連通する。この酸化剤ガス供給部67は、各円板部36の内方と第1橋架部34との間に位置して積層方向に延在している。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
各セパレータ28間には、図8に示すように、燃料ガス供給連通孔30をシールするための絶縁シール69が設けられる。絶縁シール69は、例えば、マイカ材やセラミック材で形成されている。燃料電池11には、円板部36の外方に位置して排ガス通路68が形成される。
As shown in FIG. 8, an insulating
図1及び図2に示すように、燃料電池スタック12は、複数の燃料電池11の積層方向両端にエンドプレート70a、70bを配置する。エンドプレート70aは、略円板状を有しており、外周部に軸線方向に突出してリング状部72が設けられる。このリング状部72の外周部には、周回溝部74が形成される。リング状部72の中心部に対応して、円柱状凸部76がこのリング状部72と同一方向に膨出形成され、前記凸部76の中央部に孔部78が形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
エンドプレート70aには、凸部76を中心にして同一仮想円周上に孔部80とねじ孔82とが、交互に且つ所定の角度間隔ずつ離間して設けられる。図11に示すように、孔部80及びねじ孔82は、第1及び第2橋架部34、60同士の間に形成される各酸化剤ガス供給部67に対応して設けられる。図1に示すように、エンドプレート70bは、エンドプレート70aよりも大径に構成されるとともに、導電性の薄板で形成される。
The
筐体18は、荷重付与機構21を収容する第1筐体部86aと、燃料電池スタック12を収容する第2筐体部86bとを備える。第1及び第2筐体部86a、86b間は、エンドプレート70b及び前記エンドプレート70bの第2筐体部86b側に絶縁材を介装してねじ88及びナット90により締め付けられる。
The
第2筐体部86bには、流体部19を構成するリング状壁板92の一端部が接合されるとともに、前記壁板92の他端部には、ヘッド板94が固着される。流体部19は、燃料電池スタック12の中心軸に対して軸対称に配設される。具体的には、略リング状の熱交換器14の内側に、略円筒状の改質器16が同軸的に配設される。熱交換器14及び改質器16が固定される壁板96は、エンドプレート70aの周回溝部74に固定され、前記エンドプレート70aと前記壁板96との間にチャンバ98が形成される。
One end portion of a ring-shaped
改質器16には、燃料ガス供給管100と改質ガス供給管102とが設けられ、前記燃料ガス供給管100は、ヘッド板94を介して外部に延在する一方、前記改質ガス供給管102は、エンドプレート70aの孔部78に嵌挿されて燃料ガス供給連通孔30に連通する。
The
ヘッド板94には、空気供給管104と排ガス管106とが接続される。筐体18内には、空気供給管104から熱交換器14を介してチャンバ98に至る通路108と、燃料電池スタック12の排ガス通路68から熱交換器14を介して排ガス管106に至る通路110とが設けられる。
An
荷重付与機構21は、燃料ガス供給連通孔30の近傍に対して第1締め付け荷重T1を付与する第1締め付け部112aと、電解質・電極接合体26に対して前記第1締め付け荷重T1よりも小さな第2締め付け荷重T2を付与する第2締め付け部112bとを備える(T1>T2)。
The
第1締め付け部112aは、図1、図2及び図12に示すように、エンドプレート70aの一方の対角位置に設けられるねじ孔82、82に螺合する短尺な第1締め付けボルト114a、114aを備える。第1締め付けボルト114a、114aは、燃料電池11の積層方向に延在するとともに、第1押圧プレート116aに係合する。第1押圧プレート116aは、幅狭な板状を有しており、燃料ガス供給連通孔30を覆ってセパレータ28の中央部に係合する。
As shown in FIGS. 1, 2, and 12, the
第2締め付け部112bは、長尺な第2締め付けボルト114b、114bを備え、前記第2締め付けボルト114b、114bは、エンドプレート70aの他方の対角位置に設けられるねじ孔82、82に螺合する。第2締め付けボルト114b、114bの端部は、外周湾曲形状の第2押圧プレート116bを貫通し、この端部にナット117が螺合する。前記第2押圧プレート116bの各円弧状部には、燃料電池11の円板部36に配置される各電解質・電極接合体26に対応してスプリング118及び台座119が配設される。スプリング118は、例えば、セラミックススプリングにより構成される。
The
このように構成される燃料電池システム10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
燃料電池システム10を組み付ける際には、先ず、図3に示すように、セパレータ28のカソード電極22に向かう面に通路部材56が接合される。このため、セパレータ28と通路部材56との間には、燃料ガス供給連通孔30に連通する燃料ガス供給通路66が形成されるとともに、前記燃料ガス供給通路66が燃料ガス導入口54から燃料ガス通路46に連通する(図8参照)。セパレータ28には、燃料ガス供給連通孔30を周回してリング状の絶縁シール69が設けられる。
When the
これにより、セパレータ28が構成され、前記セパレータ28間には、8個の電解質・電極接合体26が挟持されて燃料電池11が得られる。図3及び図4に示すように、各セパレータ28には、互いに対向する面36a、36b間に電解質・電極接合体26が配置され、各アノード電極24の略中央部に燃料ガス導入口54が配置される。
Thus, the
上記の燃料電池11が矢印A方向に複数積層され、積層方向両端にエンドプレート70a、70bが配置される。図1及び図12に示すように、エンドプレート70b側には、第1締め付け部112aを構成する第1押圧プレート116aが燃料電池11の中央部側に対応して配置される。
A plurality of the
この状態で、短尺な各第1締め付けボルト114aは、第1押圧プレート116aを貫通してエンドプレート70b側からエンドプレート70a側に挿入される。第1締め付けボルト114aの先端は、エンドプレート70aの一方の対角位置にあるねじ孔82に螺合する。これにより、燃料電池スタック12には、燃料ガス供給連通孔30の近傍に対して第1締め付け荷重T1が付与される。
In this state, each short
次いで、各円板部36に対応して配置される電解質・電極接合体26には、それぞれ軸方向にスプリング118及び台座119が配列されるとともに、一方の台座119には、第2締め付け部112bを構成する第2押圧プレート116bが係合する。
Next, in the electrolyte /
長尺な各第2締め付けボルト114bが、第2押圧プレート116bを貫通してエンドプレート70b側からエンドプレート70a側に挿入される。第2締め付けボルト114bの先端は、エンドプレート70aの他方の対角位置にあるねじ孔82に螺合するとともに、前記第2締め付けボルト114bの端部にナット117が螺合する。このため、各電解質・電極接合体26には、各スプリング118の弾性力を介して第2締め付け荷重T2が付与される。
Each long
燃料電池スタック12は、エンドプレート70bが筐体18を構成する第1及び第2筐体部86a、86b間に挟持された状態で、前記第1及び第2筐体部86a、86bがねじ88及びナット90により固定される。第2筐体部86bには、流体部19が接合されており、この流体部19を構成する壁板96がエンドプレート70aの周回溝部74に装着される。このため、エンドプレート70aと壁板96との間には、チャンバ98が形成される。
In the
そこで、燃料電池システム10では、図1に示すように、燃料ガス供給管100から燃料(メタン、エタン又はプロパン等)及び必要に応じて水が供給されるとともに、空気供給管104から酸化剤ガスである酸素含有ガス(以下、空気ともいう)が供給される。
Therefore, in the
燃料が改質器16を通って改質されることにより燃料ガス(水素含有ガス)が得られ、この燃料ガスは、燃料電池スタック12の燃料ガス供給連通孔30に供給される。この燃料ガスは、積層方向(矢印A方向)に移動しながら各燃料電池11を構成するセパレータ28内のスリット62を介して燃料ガス供給通路66に導入される(図8参照)。
Fuel is reformed through the
燃料ガスは、第1及び第2橋架部34、60間を燃料ガス供給通路66に沿って移動し、円板部36に形成された燃料ガス導入口54から燃料ガス通路46に導入される。燃料ガス導入口54は、各電解質・電極接合体26のアノード電極24の略中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、燃料ガス導入口54からアノード電極24の略中心に供給され、燃料ガス通路46に沿って該アノード電極24の外周部に向かって移動する(図9参照)。
The fuel gas moves between the first and
一方、空気は、図1に示すように、空気供給管104から熱交換器14の通路108を通って一旦チャンバ98に導入される。この空気は、チャンバ98に連通する孔部80を通って各燃料電池11の略中央側に設けられている酸化剤ガス供給部67に供給される。その際、熱交換器14では、後述するように、排ガス通路68に排気される排ガスが通路110を通るため、使用前の空気と熱交換が行われ、この空気が予め所望の燃料電池運転温度に加温されている。
On the other hand, the air is once introduced into the
酸化剤ガス供給部67に供給された空気は、電解質・電極接合体26の内側周端部と円板部36の内側周端部との間から矢印B方向に流入し、酸化剤ガス通路50に送られる。図9に示すように、酸化剤ガス通路50では、電解質・電極接合体26のカソード電極22の内側周端部(セパレータ28の中央部)側から外側周端部(セパレータ28の外側周端部側)に向かって空気が流動する。
The air supplied to the oxidant
従って、電解質・電極接合体26では、アノード電極24の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極22の電極面の一方向(矢印B方向)に向かって空気が供給される(図9参照)。その際、酸化物イオンが電解質20を通ってアノード電極24に移動し、化学反応により発電が行われる。
Accordingly, in the electrolyte /
なお、各電解質・電極接合体26の外周部に排出される排ガスは、排ガス通路68を介して積層方向に移動し、熱交換器14の通路110を通って空気との間で熱交換を行った後、排ガス管106から排出される。
The exhaust gas discharged to the outer periphery of each electrolyte /
この場合、第1の実施形態では、熱交換器14及び改質器16を含む流体部19が、燃料電池スタック12の一方の側に集中して配置されている(図1参照)。このため、熱交換器14と改質器16とを互いに近接させることができ、筐体18内の狭小なスペースに燃料電池スタック12及び流体部19をコンパクトに収容することが可能になる。これにより、燃料電池システム10全体のコンパクト化を容易に図ることができるという効果が得られる。
In this case, in the first embodiment, the
しかも、熱交換器14は、壁板96を介してエンドプレート70aに直接接続されている。従って、燃料電池システム10内の配管数及び配管長を有効に削減することが可能になり、熱損失を低減して効率的な発電が遂行される。
Moreover, the
さらに、第1の実施形態では、流体部19は、燃料電池スタック12の中心軸に対して軸対称に配設されている。これにより、流体部19及び燃料電池スタック12は、周方向に対して温度分布が生じないため、該周方向の温度が均一になる。このため、燃料電池11が熱応力により破損することを阻止して、耐久性の向上が容易に図られるという利点がある。その際、熱交換器14の内側に改質器16が配設されている。従って、改質器16の断熱性を向上させることが可能になり、燃料電池11からの排熱(排ガス)を有効に利用することができ、熱効率を高めることが可能になる。
Furthermore, in the first embodiment, the
さらにまた、燃料電池スタック12の他方の側には、荷重付与機構21が配設されている。このため、荷重付与機構21は、燃料電池スタック12を介装して流体部19から離間しており、この荷重付与機構21が高温に曝されることがなく、安定した荷重付与をし得るとともに、耐久性の向上を図ることが可能になる。ここで、荷重付与機構21は、燃料電池スタック12の中心軸に対して軸対称に配設されている。これにより、燃料電池スタック12に対して均一な荷重を確実に付与し、信頼性の向上を図ることができる。
Furthermore, a
図13は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システムを構成する燃料電池120の分解斜視図であり、図14は、前記燃料電池120が複数積層された燃料電池スタック122の断面図であり、図15は、前記燃料電池120の動作を説明する概略断面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池11と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細の説明は省略する。
13 is an exploded perspective view of a
燃料電池120を構成する各セパレータ28には、アノード電極24に対向する面に通路部材124が固着される。通路部材124は、セパレータ28の第1橋架部34に固着される第2橋架部126を備え、この第1及び第2橋架部34、126間に燃料ガス供給通路66が形成される。各第2橋架部126の先端は、電解質・電極接合体26のアノード電極24の略中心に対応する位置で終端しており、この先端部には、前記アノード電極24に向かって開口する複数の燃料ガス導入口128が形成されている。なお、各セパレータ28の円板部36には、第1の実施形態の燃料ガス導入口54が設けられていない。
In each
このように構成される第2の実施形態では、燃料ガス供給連通孔30に供給された燃料ガスは、各セパレータ28と通路部材124との間に形成される燃料ガス供給通路66に沿って移動した後、通路部材124の先端に形成される複数の燃料ガス導入口128からアノード電極24に向かって供給される。
In the second embodiment configured as described above, the fuel gas supplied to the fuel gas
このため、アノード電極24の中央側から外周側に向かって燃料ガスを一層良好且つ均一に供給することができ、発電反応の効率が高まるという効果が得られる。しかも、各セパレータ28の円板部36には、燃料ガス導入口を設ける必要がなく、前記セパレータ28の構成が簡素化するとともに、製造コストの削減が容易に図られる。
For this reason, fuel gas can be supplied more satisfactorily and uniformly from the center side of the
10…燃料電池システム 11、120…燃料電池
12、122…燃料電池スタック 14…熱交換器
16…改質器 18…筐体
19…流体部 20…電解質
21…荷重付与機構 22…カソード電極
24…アノード電極 26…電解質・電極接合体
28…セパレータ 30…燃料ガス供給連通孔
34、60、126…橋架部 36…円板部
46…燃料ガス通路 48、52…突起部
50…酸化剤ガス通路 54…燃料ガス導入口
56、124…通路部材 66…燃料ガス供給通路
67…酸化剤ガス供給部 68…排ガス通路
69…絶縁シール 70a、70b…エンドプレート
86a、86b…筐体部 92、96…壁板
98…チャンバ 100…燃料ガス供給管
102…改質ガス供給管 104…空気供給管
106…排ガス管 108、110…通路
112a、112b…締め付け部 114a、114b…締め付けボルト
116a、116b…押圧プレート 118…スプリング
DESCRIPTION OF
Claims (5)
酸化剤ガスを前記燃料電池スタックに供給する前に加熱する熱交換器と、
燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料電池スタック、前記熱交換器及び前記改質器を収容する筐体と、
を備えるとともに、
前記筐体内では、少なくとも前記熱交換器及び前記改質器を含む流体部が前記燃料電池スタックの一方の側に配置されることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are provided, and a plurality of the fuel cells are stacked; and
A heat exchanger that heats the oxidant gas before supplying it to the fuel cell stack;
A reformer that reforms the fuel to produce fuel gas; and
A housing for housing the fuel cell stack, the heat exchanger and the reformer;
With
In the casing, a fluid part including at least the heat exchanger and the reformer is disposed on one side of the fuel cell stack.
5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the load applying mechanism is arranged symmetrically with respect to a central axis of the fuel cell stack.
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