JP2006332027A - Reformer-integrated fuel cell - Google Patents

Reformer-integrated fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2006332027A
JP2006332027A JP2006075714A JP2006075714A JP2006332027A JP 2006332027 A JP2006332027 A JP 2006332027A JP 2006075714 A JP2006075714 A JP 2006075714A JP 2006075714 A JP2006075714 A JP 2006075714A JP 2006332027 A JP2006332027 A JP 2006332027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
fuel cell
reformer
integrated
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006075714A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isamu Yasuda
勇 安田
Yoshinori Shirasaki
義則 白崎
Tatsuya Tsuneki
達也 常木
Toru Shimamori
融 島森
Hiroya Ishikawa
浩也 石川
Hideaki Hikosaka
英昭 彦坂
Hiroyuki Tanaka
裕之 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd, Tokyo Gas Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2006075714A priority Critical patent/JP2006332027A/en
Publication of JP2006332027A publication Critical patent/JP2006332027A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a reformer-integrated fuel cell which, by constructing a conventional steam reformer, a hydrogen purifier, and a fuel cell integrally in one body, is made remarkably compact in device structure and capable of cost reduction with high practicality and capable of improving power generating efficiency and durability. <P>SOLUTION: This is a reformer-integrated fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation plus anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer are formed in order on a porous reforming catalyst layer. This reformer-integrated fuel cell is constructed as a reformer-integrated fuel cell having various shapes such as a cross-section circular shape, a cross-section rectangular shape, a cross-section polygonal shape, and a flat plate shape. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質器一体型燃料電池に関し、より具体的には、燃料改質器と燃料電池を一体化した改質器一体型燃料電池に関する。   The present invention relates to a reformer-integrated fuel cell, and more specifically to a reformer-integrated fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated.

燃料電池には、イオン伝導体すなわち電解質に利用される物質の違いにより、固体高分子形燃料電池(PEFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)など各種あるが、これらは原理的に同じである。その電解質として、PEFCでは固体高分子が用いられ、MCFCでは溶融炭酸塩が用いられ、PAFCではリン酸が用いられる。   Fuel cells include solid polymer fuel cells (PEFCs), phosphoric acid fuel cells (PAFCs), molten carbonate fuel cells (MCFCs), solid oxides, depending on the material used for the ionic conductor, or electrolyte. There are various types such as a physical fuel cell (SOFC), but these are the same in principle. As the electrolyte, solid polymer is used in PEFC, molten carbonate is used in MCFC, and phosphoric acid is used in PAFC.

PEFC、PAFCの燃料は水素である。MCFCの燃料は水素であるが、一酸化炭素はMCFCのアノードでのシフト反応により水素を発生するので、MCFCでは一酸化炭素も燃料として用いられる。SOFCの燃料は水素、一酸化炭素及びメタンであり、メタンはSOFCのアノードの金属(Ni等)で水素、一酸化炭素に改質されて燃料となる。   The fuel of PEFC and PAFC is hydrogen. Although the fuel of MCFC is hydrogen, since carbon monoxide generates hydrogen by the shift reaction at the anode of MCFC, carbon monoxide is also used as fuel in MCFC. The fuel of SOFC is hydrogen, carbon monoxide and methane, and methane is reformed to hydrogen and carbon monoxide by the metal (Ni etc.) of the anode of SOFC to become fuel.

以下、適宜、主としてSOFCを例に説明するが、他の燃料電池についても同様である。SOFCは作動温度が800〜1000℃の範囲、通常1000℃と高いが、支持膜式SOFCのように650〜800℃程度、例えば750℃程度の作動温度のものも開発されつつある。SOFCは固体酸化物電解質を挟んでアノード及びカソードの3層ユニットで構成される。   The following description will be given mainly using SOFC as an example, but the same applies to other fuel cells. The operating temperature of SOFC is in the range of 800 to 1000 ° C., usually as high as 1000 ° C., but a supporting membrane type SOFC having an operating temperature of about 650 to 800 ° C., for example, about 750 ° C. is being developed. The SOFC is composed of a three-layer unit of an anode and a cathode with a solid oxide electrolyte in between.

カソードに導入される空気中の酸素はカソードで酸化物イオン(O2-)となり、固体酸化物電解質を通ってアノードに至る。ここで、アノードに導入される燃料と反応して電子を放出し、電気と水等の反応生成物を生成する。カソードでの利用済み空気はカソードオフガスとして排出され、アノードでの利用済み燃料はアノードオフガスとして排出されるが、アノードオフガスにはアノードでの未利用の燃料、水蒸気、二酸化炭素等の反応生成物が含まれている。 Oxygen in the air introduced into the cathode becomes oxide ions (O 2− ) at the cathode, and reaches the anode through the solid oxide electrolyte. Here, it reacts with the fuel introduced into the anode and emits electrons to produce a reaction product such as electricity and water. Used air at the cathode is discharged as cathode offgas, and spent fuel at the anode is discharged as anode offgas. The anode offgas contains reaction products such as unused fuel, water vapor, and carbon dioxide at the anode. include.

SOFCの燃料である水素、一酸化炭素は、炭化水素の水蒸気改質法や部分酸化による改質により得られる。図18は水蒸気改質器を模式的に示す図である。概略バーナあるいは燃焼触媒を配置した燃焼部と改質触媒を配置した改質部とにより構成される。改質部では炭化水素が水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。改質部で起こる反応は大きな吸熱を伴うので、反応の進行のためには、外部からの熱の供給が必要である。このため、燃焼部での燃料ガスの空気による燃焼により発生した燃焼熱(ΔH)が改質部に供給される。   Hydrogen and carbon monoxide, which are SOFC fuels, can be obtained by steam reforming of hydrocarbons or reforming by partial oxidation. FIG. 18 is a diagram schematically showing a steam reformer. It is generally composed of a combustion section in which a burner or a combustion catalyst is arranged and a reforming section in which a reforming catalyst is arranged. In the reforming section, the hydrocarbon reacts with the steam to generate a hydrogen-rich reformed gas. Since the reaction occurring in the reforming part involves a large endotherm, it is necessary to supply heat from the outside in order for the reaction to proceed. For this reason, the combustion heat (ΔH) generated by the combustion of the fuel gas by the air in the combustion section is supplied to the reforming section.

一般に、炭化水素の改質により得られた改質ガスを燃料電池に純水素として供給する場合、図19に示すように改質器の後段に水素精製器を設置する必要があり、また、改質ガスは水素精製器を経ても、尚高温であるので、例えばPEFCの燃料とするには熱交換器で100℃以下に冷却して供給する必要がある。そのように改質器と水素精製器を別個に設置するのではなく、改質器による改質ガスの生成と該改質ガスの精製とを一つの装置で行えるように一体化した装置としてメンブレンリアクタがある。図20はメンブレンリアクタを模式的に示す図である。   In general, when the reformed gas obtained by reforming hydrocarbons is supplied to the fuel cell as pure hydrogen, it is necessary to install a hydrogen purifier after the reformer as shown in FIG. Even if the gas passes through the hydrogen purifier, it is still at a high temperature. For example, in order to use it as a fuel for PEFC, it is necessary to cool it to 100 ° C. or less with a heat exchanger. Instead of installing the reformer and the hydrogen purifier separately as described above, the membrane is formed as an integrated device so that the reformer can generate the reformed gas and purify the reformed gas with a single device. There is a reactor. FIG. 20 schematically shows a membrane reactor.

炭化水素は、バーナでの発生熱を加熱源とし、水蒸気による改質反応により改質触媒層で改質されて改質ガスとなる。改質ガス中の水素はPd膜などの水素透過膜により選択的に分離され取り出される。こうして得られる水素は高純度であるので、図20に示すようにそのまま燃料電池の燃料として利用される。   Hydrocarbons are reformed in the reforming catalyst layer by the reforming reaction with steam using the heat generated in the burner as a heating source to become reformed gas. Hydrogen in the reformed gas is selectively separated and extracted by a hydrogen permeable membrane such as a Pd membrane. Since the hydrogen thus obtained has high purity, it is used as it is as fuel for the fuel cell as shown in FIG.

しかし、メンブレンリアクタの場合にも、高純度水素を燃料電池の燃料として用いるのは、その後段に燃料電池を別途設置する必要があることに変わりはない。また、メンブレンリアクタからの高純度水素は高温であるので、水蒸気改質器の場合と同様、例えばPEFCの燃料とするには熱交換器で100℃以下に冷却して供給する必要がある。   However, in the case of a membrane reactor, the use of high-purity hydrogen as a fuel for a fuel cell still requires that a fuel cell be separately installed at the subsequent stage. Further, since the high purity hydrogen from the membrane reactor is at a high temperature, it is necessary to supply it after cooling it to 100 ° C. or less with a heat exchanger, for example, as a fuel for PEFC as in the case of the steam reformer.

ところで、特開2004−146337号公報には、改質ガスの水素精製機能を備えた燃料電池が開示されている。図21は同公報に示された断面図である。酸素極10、水素極30で電解質膜40を挟んだ構造で、電解質膜40はバナジウム(V)で形成された緻密な基材43を中心とする5層構造で構成される。基材43の両面に固体酸化物からなる電解質層42、44の薄膜が成膜され、電解質層42、44の外面にパラジウム(Pd)被膜41、45が設けられている。   By the way, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-146337 discloses a fuel cell having a hydrogen purification function of reformed gas. FIG. 21 is a cross-sectional view disclosed in the publication. The electrolyte membrane 40 is sandwiched between the oxygen electrode 10 and the hydrogen electrode 30, and the electrolyte membrane 40 has a five-layer structure centered on a dense substrate 43 formed of vanadium (V). Thin films of electrolyte layers 42 and 44 made of solid oxide are formed on both surfaces of the substrate 43, and palladium (Pd) coatings 41 and 45 are provided on the outer surfaces of the electrolyte layers 42 and 44.

そしてパラジウム被膜41、45が水素透過性材料に相当するが、水素極30へは水素リッチな燃料ガスが供給されることから、同公報中明示の記載はないが、燃料としては炭化水素を別途燃料改質器等で改質した燃料が用いられる。また、基材43は、Pd被膜とともに電解質層42、44の支持体としての役割を兼ねており、基材43が緻密であるため、電解質層42、44はかなりの薄膜化(1μm程度以下)が可能とされている。   The palladium coatings 41 and 45 correspond to hydrogen permeable materials, but since hydrogen-rich fuel gas is supplied to the hydrogen electrode 30, there is no explicit description in the publication, but hydrocarbons are separately used as fuel. Fuel reformed by a fuel reformer or the like is used. The base material 43 also serves as a support for the electrolyte layers 42 and 44 together with the Pd coating. Since the base material 43 is dense, the electrolyte layers 42 and 44 are considerably thinned (about 1 μm or less). Is possible.

また、特開2005−19041号公報には、固体電解質層をアノード及びカソードにより挟持してなる電池において、アノードが多孔性基板上に水素透過性金属膜を接着した水素透過性電極によって形成され、且つ、固体電解質層がプロトン導電性酸化物薄膜からなることを特徴とする電池が記載されている。しかし、この電池の場合も、特開2004−146337号公報の燃料電池と同じく、多孔性基板側から供給される燃料としては炭化水素を別途燃料改質器等で改質した燃料が用いられる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-19041 discloses a battery in which a solid electrolyte layer is sandwiched between an anode and a cathode. The anode is formed by a hydrogen permeable electrode in which a hydrogen permeable metal film is bonded to a porous substrate. In addition, a battery is described in which the solid electrolyte layer is made of a proton conductive oxide thin film. However, in the case of this battery as well, as in the fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-146337, a fuel obtained by reforming hydrocarbons separately using a fuel reformer or the like is used as the fuel supplied from the porous substrate side.

特開2004−146337号公報JP 2004-146337 A 特開2005−19041号公報JP-A-2005-19041

本発明は、上述従来のように燃料改質器と燃料電池を別個に配置するのではなく、また燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを別個に配置するのではなく、燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを一体に構成することにより、装置構成を著しくコンパクト化し、コスト低減が可能な改質器一体型燃料電池を提供することを目的とするものである。   In the present invention, the fuel reformer and the fuel cell are not separately disposed as in the conventional case, and the fuel reformer is not disposed separately from the fuel reformer, the hydrogen purifier, and the fuel cell. It is an object of the present invention to provide a reformer-integrated fuel cell in which the device configuration is remarkably compact and the cost can be reduced by integrally configuring the reactor, the hydrogen purifier, and the fuel cell.

本発明は、(1)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (1) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer are sequentially formed on the porous reforming catalyst layer. A reformer-integrated fuel cell characterized by being arranged is provided.

本発明は、(2)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (2) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a circular cross section having a fuel flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(3)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (3) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, wherein a barrier layer, a hydrogen layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having an elliptical cross section having a fuel flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(4)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (4) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, wherein a barrier layer, a hydrogen layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a rectangular cross section having a fuel flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(5)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (5) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a polygonal cross section having a fuel flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(6)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (6) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer is sequentially formed on an inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having a circular cross section having an air flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(7)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (7) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer is sequentially formed on the inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having an elliptical cross section having an air flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(8)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (8) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer is sequentially formed on the inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having a rectangular cross section having an air flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(9)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (9) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer is sequentially formed on an inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having a polygonal cross section having an air flow path therein. A reformer-integrated fuel cell comprising a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer is provided.

本発明は、(10)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、平板状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (10) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and an electrolyte layer are sequentially formed on a flat porous reforming catalyst layer. Provided is a reformer-integrated fuel cell comprising a cathode layer.

本発明は、(11)燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備えた電気絶縁性多孔質基体管の上に、多孔質改質触媒層、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも1つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention is (11) a fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, wherein a porous reforming catalyst layer is formed on an electrically insulating porous substrate tube having a fuel flow path therein, A plurality of power generation element portions having a layer structure in which a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte, and a cathode layer are sequentially stacked are formed adjacent to each other, and at least one adjacent power generation element portion is electrically connected by an interconnector. A reformer-integrated fuel cell is provided which is connected in series.

本発明は、(12)前記電気絶縁性多孔質基体管が、中空の板状形状であることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention provides (12) a reformer-integrated fuel cell, wherein the electrically insulating porous substrate tube has a hollow plate shape.

本発明は、(13)前記電気絶縁性多孔質基体管が、中空の円筒形状であることを特徴とする請求項11に記載の改質器一体型燃料電池を提供する。   The present invention provides (13) the reformer-integrated fuel cell according to claim 11, wherein the electrically insulating porous substrate tube has a hollow cylindrical shape.

前述のとおり、従来技術では燃料改質器と燃料電池を別個に配置するほかなかったが、本発明によれば、燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを一体化したので燃料電池を格段にコンパクト化できる。これにより、起動時間を短縮することができ、また、自動車や船舶などの移動体用の発電装置や家庭や工場などに設置される発電装置、あるいは持ち運び容易な発電装置として使用することが可能であるなど、実用上も非常に有用である。また、本発明の改質器一体型燃料電池は、炭化水素を改質し、水素を燃料とするので燃料電池としての発電効率や耐久性を向上させることができる。   As described above, in the prior art, the fuel reformer and the fuel cell were arranged separately. However, according to the present invention, the fuel reformer, the hydrogen purifier, and the fuel cell are integrated, so that the fuel cell is formed. It can be made much more compact. As a result, the startup time can be shortened, and it can be used as a power generator for mobile objects such as automobiles and ships, a power generator installed in a home or factory, or a power generator that is easy to carry. For example, it is very useful in practice. In addition, the reformer-integrated fuel cell of the present invention can improve the power generation efficiency and durability of the fuel cell because it reforms hydrocarbons and uses hydrogen as fuel.

本発明は、燃料改質器と水素精製器と燃料電池を一体化した燃料電池である。そして、多孔質の改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする。改質触媒層は、円筒状すなわち断面円形状であってもよく、断面楕円形状であってもよく、断面長方形状であってもよく、断面多角形状であってもよく、平板状であってもよい。これらいずれの形状の改質触媒層の場合にも、その改質触媒層上に、順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が層状に配置されるので、本改質器一体型燃料電池は改質触媒層に対応した形状に構成される。   The present invention is a fuel cell in which a fuel reformer, a hydrogen purifier, and a fuel cell are integrated. A barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer are sequentially disposed on the porous reforming catalyst layer. The reforming catalyst layer may have a cylindrical shape, that is, a circular cross section, an elliptical cross section, a rectangular cross section, a polygonal cross section, or a flat plate shape. Also good. In any case of the reforming catalyst layer in any shape, the barrier layer, the hydrogen separation / anode layer, the electrolyte layer, and the cathode layer are sequentially arranged on the reforming catalyst layer. The integrated fuel cell is configured in a shape corresponding to the reforming catalyst layer.

改質触媒層が断面円形状、断面楕円形状、断面長方形状、断面多角形状の場合には内部に燃料流路を備える。改質触媒層が平板状の場合には、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が配置された側と相対する側が燃料流路となる。本発明の改質器一体型燃料電池は400〜700℃、好ましくは550〜650℃の温度で運転することができる。この温度は多孔質改質触媒層での炭化水素系燃料の水蒸気改質温度と同等の温度である。   When the reforming catalyst layer has a circular cross section, an elliptical cross section, a rectangular cross section, or a polygonal cross section, a fuel flow path is provided inside. When the reforming catalyst layer is a flat plate, the side opposite to the side where the barrier layer, the hydrogen separation / anode layer, the electrolyte layer, and the cathode layer are disposed is the fuel flow path. The reformer-integrated fuel cell of the present invention can be operated at a temperature of 400 to 700 ° C, preferably 550 to 650 ° C. This temperature is equivalent to the steam reforming temperature of the hydrocarbon fuel in the porous reforming catalyst layer.

以下、適宜図面を用いて本発明の改質器一体型燃料電池を順次説明する。図1は本発明の基本的構成を説明する図である。図1中、1は多孔質改質触媒層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第1の層である。2はバリア層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第2の層である。3は水素分離兼アノード層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第3の層である。4は電解質層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第4の層である。5はカソード層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第5の層である。   Hereinafter, the reformer-integrated fuel cell of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a diagram for explaining the basic configuration of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a porous reforming catalyst layer, which is a first layer constituting a reformer-integrated fuel cell. Reference numeral 2 denotes a barrier layer, which is a second layer constituting the reformer-integrated fuel cell. Reference numeral 3 denotes a hydrogen separation / anode layer, which is a third layer constituting the reformer-integrated fuel cell. Reference numeral 4 denotes an electrolyte layer, which is a fourth layer constituting the reformer-integrated fuel cell. Reference numeral 5 denotes a cathode layer, which is a fifth layer constituting the reformer-integrated fuel cell.

〈第1の層である多孔質触媒層〉
第1の層である多孔質触媒層は、改質触媒としての機能、役割に加え、燃料電池の支持基体としての機能、役割も果たす層である。また、第2の層に後述(Ln1-xxyMO3±δが含まれる場合には、第3の層で発生した電流を第2の層を通して電流を取り出す役割も兼ねる。多孔質改質触媒層は、連通孔を有し、気孔率は10〜85%、平均気孔径は0.05〜10μmであるのが好ましい。その厚さは、支持基体として必要とされる強度に依存するが、100μm以上であるのが好ましい。多孔質改質触媒層においては、炭化水素系燃料の水蒸気改質により改質ガスを生成する。
<Porous catalyst layer as first layer>
The porous catalyst layer, which is the first layer, is a layer that functions not only as a reforming catalyst but also as a support base for a fuel cell. Further, when (Ln 1−x A x ) y MO 3 ± δ described later is included in the second layer, the current generated in the third layer also serves as a current extraction through the second layer. The porous reforming catalyst layer preferably has communication holes, a porosity of 10 to 85%, and an average pore diameter of 0.05 to 10 μm. The thickness depends on the strength required for the support substrate, but is preferably 100 μm or more. In the porous reforming catalyst layer, reformed gas is generated by steam reforming of the hydrocarbon fuel.

改質ガスはH2、CO、CO2を含むが、H2のみが後述水素分離兼アノード層を通って電解質層に流れ、発電に寄与する。なお、改質触媒層は、改質器一体型燃料電池が使用される時に改質触媒機能を有すればよく、必ずしも改質触媒層の形成時に改質触媒機能を有する必要はない。そのようにH2のみが水素分離兼アノード層を通って電解質層に流れ、発電に寄与する点は、本発明の改質器一体型燃料電池において重要な特徴点であり、炭化水素系原料の改質ガスを燃料とする際にCOをも燃料とするSOFCとは異なる。 The reformed gas contains H 2 , CO, and CO 2 , but only H 2 flows to the electrolyte layer through the hydrogen separation / anode layer, which will be described later, and contributes to power generation. The reforming catalyst layer only needs to have a reforming catalyst function when the reformer-integrated fuel cell is used, and does not necessarily have to have a reforming catalyst function when the reforming catalyst layer is formed. The fact that only H 2 flows through the hydrogen separation / anode layer to the electrolyte layer and contributes to power generation is an important feature in the reformer-integrated fuel cell of the present invention. When using reformed gas as fuel, it is different from SOFC which also uses CO as fuel.

多孔質改質触媒層の構成材料としては、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の焼結体やニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物を主体とする焼結体(Ni−YSZサーメット等)、その他、支持基体としての機能と改質触媒としての機能の両機能を合わせ有する多孔質セラミックス、多孔質サーメットなどが挙げられる。Ni−YSZサーメットの場合、例えばNi粒子、NiO粒子及びYSZ(=イットリア安定化ジルコニア)粒子を混合し、混合物を押出成形、加圧成形等により成形し、焼結することにより作製される。これを還元雰囲気中で還元することにより、焼結体の還元品を得る。一例として、材料組成NiO:8YSZ=60:40(重量比)の焼結体を800℃で3時間、水素中で還元した還元品(気孔率40%、ガス透過率100cc/min/cm2/atm、4点曲げ強度85MPa)を用いた場合、改質温度=600℃、S/C比=3.0、改質圧力0.8MPaで、触媒単体として39%程度のメタン転化率を示し、従来の粒状改質触媒とほぼ同等の改質性能を有している。 As a constituent material of the porous reforming catalyst layer, a sintered body of a mixture of nickel and yttria stabilized zirconia, a sintered body mainly composed of a mixture of nickel and yttria stabilized zirconia (Ni-YSZ cermet, etc.), etc. Examples thereof include porous ceramics and porous cermets that have both a function as a supporting substrate and a function as a reforming catalyst. In the case of Ni-YSZ cermet, for example, Ni particles, NiO particles and YSZ (= yttria-stabilized zirconia) particles are mixed, the mixture is formed by extrusion molding, pressure molding or the like and sintered. By reducing this in a reducing atmosphere, a reduced product of the sintered body is obtained. As an example, a reduced product obtained by reducing a sintered body having a material composition of NiO: 8YSZ = 60: 40 (weight ratio) in hydrogen at 800 ° C. for 3 hours (porosity 40%, gas permeability 100 cc / min / cm 2 / atm, 4-point bending strength 85 MPa), reforming temperature = 600 ° C., S / C ratio = 3.0, reforming pressure 0.8 MPa, and a methane conversion rate of about 39% as a single catalyst, The reforming performance is almost the same as that of a conventional granular reforming catalyst.

〈第2の層であるバリア層〉
第2の層であるバリア層は、改質触媒層のNiと、水素分離膜成分のPdの相互拡散を防止するための層である。その構成材料としては、使用温度である400〜700℃の水素雰囲気において還元により金属にまで分解されないことが必要である。還元により、分解し金属を生ずると、第3の層である、Pd膜またはPd合金膜より構成される水素分離兼アノード層と反応し、水素分離兼アノード層に穴が開く、水素分離性が低下する等が起こり好ましくない。また、使用温度における二酸化炭素雰囲気において分解しないことも必要である。改質触媒層にて、炭化水素系燃料の改質を行う際に、副生成物として二酸化炭素を生ずる。二酸化炭素により、分解してしまうとバリア層が強度低下を引き起こす恐れがあるため、好ましくない。
<Barrier layer as the second layer>
The barrier layer, which is the second layer, is a layer for preventing mutual diffusion of Ni of the reforming catalyst layer and Pd of the hydrogen separation membrane component. The constituent material must not be decomposed into metal by reduction in a hydrogen atmosphere of 400 to 700 ° C., which is the use temperature. When the metal is decomposed by reduction, it reacts with the third layer, the hydrogen separation / anode layer composed of the Pd film or Pd alloy film, and a hole is formed in the hydrogen separation / anode layer. Decrease occurs, which is not preferable. It is also necessary not to decompose in a carbon dioxide atmosphere at the use temperature. Carbon dioxide is generated as a by-product when the hydrocarbon-based fuel is reformed in the reforming catalyst layer. Decomposing with carbon dioxide is not preferable because the barrier layer may cause a decrease in strength.

その材料としては、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、(Ln1-xxyMO3±δ(式中、Lnは希土類元素、AはBa、SrまたはCa、MはCrまたはTiであり、xの範囲は0≦x≦1、yの範囲は0.9≦y≦1.1である。)、もしくはそれらの材料の混合物、もしくはそれらの材料の化合物が挙げられる。これらの材料は、還元及び二酸化炭素雰囲気においても耐久性を有する。また、バリア層はガスが通過するために多孔質であることが必要であり、その気孔率は5〜85%、平均気孔径は0.05〜10μmであるのが好ましい。厚さは5〜100μmであるのが好ましい。なお、それら式中、O成分について“±δ”としているのは、それらの材料については倍数比例の法則からずれることがあるからである。この点以下の式での“±δ”についても同様である。 The materials include stabilized zirconia, partially stabilized zirconia, zirconia, alumina, magnesia, (Ln 1 -x A x ) y MO 3 ± δ (where Ln is a rare earth element, A is Ba, Sr or Ca, M is Cr or Ti, the range of x is 0 ≦ x ≦ 1, and the range of y is 0.9 ≦ y ≦ 1.1.), Or a mixture of these materials, or a compound of these materials Can be mentioned. These materials are durable in reducing and carbon dioxide atmospheres. Further, the barrier layer needs to be porous in order for gas to pass through, and the porosity is preferably 5 to 85% and the average pore diameter is preferably 0.05 to 10 μm. The thickness is preferably 5 to 100 μm. The reason why “± δ” is used for the O component in these equations is that these materials may deviate from the law of multiple proportionality. The same applies to “± δ” in the following expression.

ここで、本発明者らは、水素透過膜の支持体として“改質触媒兼支持体”を用いる水素製造装置を先に開発し(特開2004−149332号公報、以下“332号公報”という。)、その改質触媒兼支持体をさらに改良した水素製造装置用の反応筒及び反応板を開発している(特願2004−133906号、以下“906号出願”という。)。図2は332号公報に開示の“改質触媒兼支持体”を円筒状に構成した外膜式円筒型反応管を示す図である。図2のとおり、改質触媒兼支持体層の面と水素透過膜を一体化させて構成しており、これにより炭化水素ガスを有効に改質し、高純度水素を製造することができる。   Here, the present inventors have previously developed a hydrogen production apparatus using a “reforming catalyst / support” as a support for the hydrogen permeable membrane (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-149332, hereinafter referred to as “332”). )), A reaction cylinder and a reaction plate for a hydrogen production apparatus in which the reforming catalyst / support is further improved (Japanese Patent Application No. 2004-133906, hereinafter referred to as “No. 906 application”). FIG. 2 is a view showing an outer membrane type cylindrical reaction tube in which the “reforming catalyst / support” disclosed in Japanese Patent No. 332 is formed in a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, the surface of the reforming catalyst / support layer and the hydrogen permeable membrane are integrated with each other, whereby the hydrocarbon gas can be effectively reformed and high-purity hydrogen can be produced.

特開2004−149332号公報JP 2004-149332 A 特願2004−133906号Japanese Patent Application No. 2004-133906

しかし、そのように構成した“改質触媒兼支持体”を組み込んだ水素製造用反応筒についても、さらに改良の余地があることが分かった。すなわち、未使用の水素製造用反応筒では、改質触媒兼支持体層と水素透過膜層間の明確な境界部分を有していたが、長時間(例えば1000時間)使用後の水素製造反応筒では、改質触媒兼支持体の金属(Ni)成分と水素透過膜のPdとが入り組んで、すなわち拡散が水素透過膜の水素透過性能を損なう原因であることが分かった。なお、当該改質触媒兼支持体層は前述〈第1の層である多孔質触媒層〉に対応し、当該水素透過膜層は後述〈第3の層である水素分離兼アノード層〉に対応している。   However, it has been found that there is room for further improvement in the hydrogen production reactor incorporating the “reforming catalyst / support” constructed as described above. That is, the unused hydrogen production reaction cylinder had a clear boundary between the reforming catalyst / support layer and the hydrogen permeable membrane layer, but the hydrogen production reaction cylinder after a long period of use (for example, 1000 hours). Then, it was found that the metal (Ni) component of the reforming catalyst / support and the Pd of the hydrogen permeable membrane are complicated, that is, diffusion is a cause of impairing the hydrogen permeable performance of the hydrogen permeable membrane. The reforming catalyst / support layer corresponds to the aforementioned <first porous catalyst layer>, and the hydrogen permeable membrane layer corresponds to the <third hydrogen separation / anode layer> described later. is doing.

そこで、906号出願においては、そのような拡散を阻止するため、改質触媒兼支持体と水素透過膜との間にバリア層を設けることにより、改質触媒兼支持体と水素透過膜との間の成分の相互拡散に起因する水素透過性能の劣化の問題を解決している。すなわち、図3に示すように、基材すなわち改質触媒兼支持体の面にバリア層を設け、その上に水素透過膜を配置する。これにより、改質触媒兼支持体の成分と水素透過膜の成分との相互拡散を阻止できる。   Therefore, in the 906 application, in order to prevent such diffusion, by providing a barrier layer between the reforming catalyst / support and the hydrogen permeable membrane, the reforming catalyst / support and the hydrogen permeable membrane are separated. It solves the problem of degradation of hydrogen permeation performance due to interdiffusion of components between them. That is, as shown in FIG. 3, a barrier layer is provided on the surface of the substrate, that is, the reforming catalyst / support, and a hydrogen permeable membrane is disposed thereon. Thereby, mutual diffusion between the component of the reforming catalyst / support and the component of the hydrogen permeable membrane can be prevented.

本発明においては、第2の層であるバリア層として、906号出願における当該バリア層の概念を応用するものである。バリア層は、多孔質である必要があるが、その形成時に多孔質になるものでもよく、燃料電池としての使用時に多孔質となるものであってもよい。また、そのようにバリア層を設けるに際して、図3に示すように、第3の層である水素分離兼アノード層の成分をバリア層に食い込ませることで、いわゆるフック効果により、第1の層である多孔質改質触媒に対して、水素分離兼アノード層をより強固の保持することができる。加えて、バリア層は、燃料ガス相からアノード相への水素の固溶サイトを三次元的に拡大する効果があり、これにより、本発明による燃料電池のアノード分極を小さくすることができる。   In this invention, the concept of the said barrier layer in 906 application is applied as a barrier layer which is a 2nd layer. The barrier layer needs to be porous, but may be porous when formed, or may be porous when used as a fuel cell. Further, when the barrier layer is provided in such a manner, as shown in FIG. 3, the hydrogen separation and anode layer, which is the third layer, is caused to penetrate into the barrier layer, so that the first layer has a so-called hook effect. With respect to a certain porous reforming catalyst, the hydrogen separation and anode layer can be kept stronger. In addition, the barrier layer has an effect of three-dimensionally expanding the hydrogen-dissolved sites from the fuel gas phase to the anode phase, whereby the anode polarization of the fuel cell according to the present invention can be reduced.

バリア層に前述(Ln1-xxyMO3±δが含まれる場合には、当該(Ln1-xxyMO3±δが電気伝導性を有するため、アノードで発生した電流を、改質触媒兼支持体層へと取り出すことができ、アノードで起こる反応を速やかに進行させることができる。 When (Ln 1−x A x ) y MO 3 ± δ is included in the barrier layer, the (Ln 1−x A x ) y MO 3 ± δ has electric conductivity, and thus is generated at the anode. The electric current can be taken out to the reforming catalyst / support layer, and the reaction occurring at the anode can be rapidly advanced.

バリア層の形成の仕方としては、多孔質改質触媒層に対してディップコート法、スプレー吹き付け法、印刷法、あるいは触媒金属の溶解除去法などによって行うことができる。このうち印刷法は、多孔質改質触媒層が平板型である場合に特に有用である。   The barrier layer can be formed by a dip coating method, a spray spraying method, a printing method, or a catalyst metal dissolution and removal method on the porous reforming catalyst layer. Among these, the printing method is particularly useful when the porous reforming catalyst layer is a flat plate type.

〈第3の層である水素分離兼アノード層〉
第3の層である水素分離兼アノード層は、多孔質改質触媒層に形成したバリア層の面に形成する。水素分離兼アノード層は、水素分離膜としての機能、役割に加えて、アノードとしての機能、役割も兼ねる。水素分離兼アノード層の構成材料としては、改質ガスから水素を選択的に透過する機能を有し、且つ燃料電池のアノードとしての機能を有する材料であればいずれも用いられる。その好ましい例として、Pd膜、Pd合金膜、5族金属(V、NbまたはTa)膜、5族金属合金膜、あるいは、5族金属膜または5族金属合金膜とPd膜またはPd合金膜との多層膜が挙げられる。Pdと合金化する金属としては、Au、Ag、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir、Ce、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Y、Gdが挙げられる。それら金属を二種類以上組み合わせてもよい。
<Third layer, hydrogen separation and anode layer>
The third hydrogen separation / anode layer is formed on the surface of the barrier layer formed on the porous reforming catalyst layer. The hydrogen separation / anode layer has a function and a role as an anode in addition to a function and a role as a hydrogen separation membrane. As a constituent material of the hydrogen separation / anode layer, any material can be used as long as it has a function of selectively permeating hydrogen from the reformed gas and a function as an anode of the fuel cell. Preferred examples thereof include a Pd film, a Pd alloy film, a Group 5 metal (V, Nb or Ta) film, a Group 5 metal alloy film, a Group 5 metal film or a Group 5 metal alloy film and a Pd film or a Pd alloy film. The multilayer film is mentioned. Examples of the metal alloyed with Pd include Au, Ag, Cu, Pt, Rh, Ru, Ir, Ce, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Y, and Gd. Two or more of these metals may be combined.

これら金属膜、合金膜は多孔質改質触媒層に対し、バリア層を介して、メッキ法や蒸着法、その他適宜の方法により支持される。水素分離膜兼アノード層は穴のない緻密な膜であることが必要であり、その厚さは好ましくは30μm以下である。それらの金属膜はバリア層の面に対して、メッキ法や蒸着法、その他適宜の方法により支持される。前述のとおり、バリア層を介しているので、水素分離兼アノード層自体を薄膜化できる。PdやPd合金は高価であるが、薄膜化によりコスト低減が可能であり、また水素透過速度の向上が可能となる。   These metal films and alloy films are supported on the porous reforming catalyst layer by a plating method, a vapor deposition method, and other appropriate methods through a barrier layer. The hydrogen separation membrane / anode layer needs to be a dense membrane without holes, and the thickness is preferably 30 μm or less. These metal films are supported on the surface of the barrier layer by a plating method, a vapor deposition method, or other appropriate methods. As described above, since the barrier layer is interposed, the hydrogen separation / anode layer itself can be thinned. Pd and Pd alloys are expensive, but the cost can be reduced by reducing the thickness, and the hydrogen permeation rate can be improved.

〈第4の層である電解質層〉
第4の層である電解質層は、燃料である水素がアノードでイオン化した水素イオン(プロトン)を伝導し通過させる役割をする。その構成材料としては、そのようにプロトンを伝導しうる材料であればいずれも用いられる。その例としては、式:ABO3で表されるペロブスカイト化合物が挙げられる。同式中、AはBa、SrまたはCa、BはCeまたはZrであり、このうち、BサイトのCe、Zrは一部Y、Ybなどの希土類元素で置換できる。電解質層すなわちプロトン伝導性電解質の厚さは好ましくは10μm以下である。電解質層は、プロトン伝導しうる材料が主成分として構成されていればよく、プロトン伝導性を有する範囲内で、他の材料との混合物としても差し支えない。これらの電解質材料の一部、特にBサイトにCeを含む化合物は、燃料ガス中のCO2に対する化学的安定性が乏しいことが知られているが、第3の層である水素分離兼アノード層が緻密に形成されていれば、電解質材料と燃料ガス層との直接接触が遮断されるために、そのような問題を回避することができる。
<The electrolyte layer which is the 4th layer>
The electrolyte layer, which is the fourth layer, plays a role of conducting and passing hydrogen ions (protons) ionized at the anode by hydrogen as the fuel. As the constituent material, any material can be used as long as it can conduct protons. Examples thereof include perovskite compounds represented by the formula: ABO 3 . In the formula, A is Ba, Sr or Ca, and B is Ce or Zr. Among these, Ce and Zr at the B site can be partially substituted with rare earth elements such as Y and Yb. The thickness of the electrolyte layer, that is, the proton conductive electrolyte is preferably 10 μm or less. The electrolyte layer only needs to be composed of a material capable of conducting protons as a main component, and may be a mixture with other materials within a range having proton conductivity. It is known that some of these electrolyte materials, particularly compounds containing Ce at the B site, have poor chemical stability against CO 2 in the fuel gas, but the third layer is a hydrogen separation and anode layer. If is formed densely, the direct contact between the electrolyte material and the fuel gas layer is interrupted, so that such a problem can be avoided.

〈第5の層であるカソード層〉
第5の層すなわち第5番目の層であるカソード層の構成材料はLa0.6Sr0.4CoO3±δ、Sm0.5Sr0.5CoO3±δ、Pr0.5Ba0.5CoO3±δなどのLn1-xxCoO3±δやLn1-xxFeO3±δ、Ln1-xxMnO3±δ(これらの式中、Lnは希土類元素、AはBa、SrまたはCaである。)などのセラミックスや、Ag、Pt、Phなどの金属が挙げられる。その厚さは好ましくは30μm以下である。
<Cathode layer as the fifth layer>
The material of the fifth layer or the cathode layer is a fifth layer La 0. 6 Sr 0. 4 CoO 3 ± δ, Sm 0. 5 Sr 0. 5 CoO 3 ± δ, Pr 0. 5 Ba 0 . 5 CoO 3 in ± Ln 1-x, such as δ a x CoO 3 ± δ or Ln 1-x a x FeO 3 ± δ, Ln 1-x a x MnO 3 ± δ ( these formulas, Ln represents a rare earth element , A is Ba, Sr, or Ca) and metals such as Ag, Pt, and Ph. The thickness is preferably 30 μm or less.

前述のとおり、本発明の改質器一体型燃料電池は、断面円形状、断面楕円形状、断面長方形状、断面多角形状、平板形状など各種形状に構成される。これらいずれの形状の改質触媒層の場合にも、その改質触媒層上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が層状に配置されるので、改質器一体型燃料電池は改質触媒層に対応した形状または電気絶縁性多孔質基体管の形状に構成される。   As described above, the reformer integrated fuel cell of the present invention is configured in various shapes such as a circular cross section, an elliptical cross section, a rectangular cross section, a polygonal cross section, and a flat plate shape. In any case of the reforming catalyst layer of any shape, the barrier layer, the hydrogen separation / anode layer, the electrolyte layer, and the cathode layer are sequentially arranged on the reforming catalyst layer. The fuel cell is configured in a shape corresponding to the reforming catalyst layer or in the shape of an electrically insulating porous substrate tube.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉
図4は、円筒形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図4(a)は長手方向断面図である。図4(b)は図4(a)を左側から見た図〔図4(a)は断面図であるが、全体として左側から見た図〕である。図4(c)は図4(a)中A−A線断面図〔図4(a)は断面図であるが、全体としての断面図〕である。図4(b)〜(c)は図4(a)より拡大して示している。図4の各層1〜5は図1の各層1〜5に対応し、この点、以下に述べる改質器一体型燃料電池についても同様である。
<Cylindrical fuel cell with integrated fuel reformer and fuel cell>
FIG. 4 is a diagram illustrating a cylindrical reformer-integrated fuel cell. FIG. 4A is a longitudinal sectional view. 4B is a view of FIG. 4A viewed from the left side (FIG. 4A is a cross-sectional view, but is a view viewed from the left side as a whole). 4C is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A [FIG. 4A is a cross-sectional view, but is a cross-sectional view as a whole]. 4B to 4C are enlarged from FIG. 4A. Each of the layers 1 to 5 in FIG. 4 corresponds to each of the layers 1 to 5 in FIG. 1, and this also applies to the reformer-integrated fuel cell described below.

多孔質改質触媒層1は、一端から他端に連通する内空(内腔)Sを有する円筒状(断面円形状)に形成される。その内空Sが燃料及び水蒸気の流路、すなわち燃料流路である。多孔質改質触媒層1の構成材料がNi−YSZサーメットの場合、例えばNi粒子、NiO粒子及びYSZ粒子を混合し、混合物を円筒状に押出成形することで成形し、焼結することにより作製される。なお、焼結は、多孔質焼結層(=多孔質改質触媒層)1に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4を塗布した後、共焼結することで焼結してもよい。   The porous reforming catalyst layer 1 is formed in a cylindrical shape (circular cross section) having an inner space (lumen) S communicating from one end to the other end. The inner space S is a flow path for fuel and water vapor, that is, a fuel flow path. When the constituent material of the porous reforming catalyst layer 1 is Ni-YSZ cermet, for example, Ni particles, NiO particles and YSZ particles are mixed, formed by extruding the mixture into a cylindrical shape, and prepared by sintering. Is done. In the sintering, the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, and the electrolyte layer 4 are sequentially applied to the porous sintered layer (= porous reforming catalyst layer) 1 and then sintered together. You may tie it.

バリア層2は、例えばジルコニア粉末を水あるいは有機溶媒に分散してスラリーとし、多孔質改質触媒層1の外面に対してスプレー吹き付け法、印刷法などにより塗布し、熱処理することで形成することができる。水素分離兼アノード層3は、バリア層2の面に前述Pd膜、Pd合金膜、5族金属膜、5族金属合金膜、あるいは、5族金属膜または5族金属合金膜とPd膜またはPd合金膜との多層膜をメッキ法や蒸着法により形成することでバリア層2に支持される。   The barrier layer 2 is formed, for example, by dispersing zirconia powder in water or an organic solvent to form a slurry, coating the outer surface of the porous reforming catalyst layer 1 by a spraying method, a printing method, or the like, and performing a heat treatment. Can do. The hydrogen separation and anode layer 3 is formed on the surface of the barrier layer 2 by the aforementioned Pd film, Pd alloy film, Group 5 metal film, Group 5 metal alloy film, Group 5 metal film or Group 5 metal alloy film and Pd film or Pd. The barrier film 2 is supported by forming a multilayer film with the alloy film by plating or vapor deposition.

ここで、水素分離兼アノード層3について、その片側端部の層を図4中3′として示すように厚くし、電流取出し端子とすることができる。層厚部3′の部分は水素分離兼アノード層3と同じ材料で一体に形成してもよく、水素分離兼アノード層3と同じ材料または導電性材料により別個に形成してもよい。また、水素分離兼アノード層3の片側端部を3′のように厚くすることにより、透過水素が選択的に電解質層4へと送られるので、電流端子部位からの水素漏れを防止することができる。   Here, the hydrogen separation / anode layer 3 can be formed as a current extraction terminal by thickening the layer at one end thereof as indicated by 3 'in FIG. The layer thickness portion 3 ′ may be integrally formed of the same material as the hydrogen separation / anode layer 3, or may be separately formed of the same material or a conductive material as the hydrogen separation / anode layer 3. Further, by increasing the thickness of one end of the hydrogen separation / anode layer 3 as 3 ', the permeated hydrogen is selectively sent to the electrolyte layer 4, thereby preventing hydrogen leakage from the current terminal portion. it can.

また、例えばバリア層2にLa0.8Ca0.2CrO3±δを用いた場合には、La0.8Ca0.2CrO3±δが電気伝導性であり、且つ多孔質改質触媒層1もニッケルが含有されており電気伝導性を有するため、水素分離兼アノード層3で発生した電気が、バリア層2を通って、多孔質改質触媒層1に流れる。多孔質改質触媒層1に集電体を接触させる等により、電気を取り出すことができる。これらの点は、以下で述べる態様についても同様である。 For example, when La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 ± δ is used for the barrier layer 2, La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 ± δ is electrically conductive, and the porous reforming catalyst layer 1 also contains nickel. Therefore, electricity generated in the hydrogen separation / anode layer 3 flows to the porous reforming catalyst layer 1 through the barrier layer 2. Electricity can be taken out by bringing a current collector into contact with the porous reforming catalyst layer 1. These points are the same for the embodiments described below.

電解質層4は、プロトン伝導性を有するABO3で表されるペロブスカイト化合物(式中、AはBa、SrまたはCa、BはCeまたはZrであり、このうちBサイトのCe、Zrは一部をY、Ybなどの希土類元素で置換できる。)、例えば、BaCe0.80.23±δなどを水あるいは有機溶媒、バインダー、分散剤を添加、混合してスラリーとし、スクリーン印刷等により水素分離兼アノード層3の面に塗布した後、熱処理することで形成することができる。また、BaCe0.80.23±δの各金属イオンを含有するアルコキシド溶液を用いる、所謂ゾルゲル法や、物理蒸着や化学蒸着法により形成してもよい。 The electrolyte layer 4 is a perovskite compound represented by ABO 3 having proton conductivity (wherein, A is Ba, Sr or Ca, B is Ce or Zr, of which Ce and Zr at the B site are partly Y, can be replaced by a rare earth element such as Yb.), for example, BaCe 0. 8 Y 0. 2 O 3 ± δ water or organic solvents such as, a binder, adding a dispersing agent and mixed to form a slurry, screen printing It can be formed by applying heat treatment to the surface of the hydrogen separation / anode layer 3 by heat treatment. Alternatively, it may be formed by a so-called sol-gel method, physical vapor deposition, or chemical vapor deposition using an alkoxide solution containing each metal ion of BaCe 0.8 Y 0.2 O 3 ± δ .

カソード層5は電解質層4の面にLa0.6Sr0.4CoO3±δ、Sm0.5Sr0.5CoO3±δ、Pr0.5Ba0.5CoO3±δなどのLn1-xAExCoO3±δやLn1-xAExFeO3±δ、Ln1-xAExMnO3±δ(これら式中、Lnは希土類元素、AEはアルカリ土類金属を表す。)などのセラミックスや、Ag、Pt、Phなどの金属のスラリー、あるいはペーストを用いてスクリーン印刷等により塗布した後、熱処理することで形成される。 The cathode layer 5 has Ln 1-x AE x CoO 3 ± δ or Ln such as La 0.6 Sr 0.4 CoO 3 ± δ , Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 ± δ , Pr 0.5 Ba 0.5 CoO 3 ± δ on the surface of the electrolyte layer 4. Ceramics such as 1-x AE x FeO 3 ± δ , Ln 1-x AE x MnO 3 ± δ (where Ln represents a rare earth element and AE represents an alkaline earth metal), Ag, Pt, Ph It is formed by applying a heat treatment after applying it by screen printing or the like using a metal slurry or paste.

図5(a)〜(b)は、以上のようにして構成される円筒状燃料電池を斜視図として示す図である。図5(b)は、図5(a)より拡大し、点線により内部の各層の位置関係を示している。図5(a)のとおり、燃料電池としての使用時には、燃料と水蒸気を多孔質改質触媒層1内の燃料流路Sの一端から他端に向けて流すとともに、カソード層5側に酸化剤ガス、例えば空気を流通させる。水素分離兼アノード層3とカソード層5間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。バリア層2にランタンクロマイトを用いた場合には、多孔質改質触媒層1とカソード層5間に閉回路を構成することもできる。   FIGS. 5A and 5B are perspective views of the cylindrical fuel cell configured as described above. FIG. 5B is an enlarged view of FIG. 5A and shows the positional relationship between the internal layers by dotted lines. As shown in FIG. 5A, when used as a fuel cell, fuel and water vapor flow from one end of the fuel flow path S in the porous reforming catalyst layer 1 toward the other end, and an oxidant is provided on the cathode layer 5 side. A gas, for example air, is circulated. A closed circuit is formed between the hydrogen separation / anode layer 3 and the cathode layer 5, and power is taken out by applying a load. When lanthanum chromite is used for the barrier layer 2, a closed circuit can be formed between the porous reforming catalyst layer 1 and the cathode layer 5.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面楕円状燃料電池の態様〉
図6は、断面楕円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図6のとおり、内部に燃料流路Sを有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層1の外面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置する。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。
<Aspects of an elliptical cross section fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>
FIG. 6 is a diagram illustrating a reformer-integrated fuel cell having an elliptical cross section. As shown in FIG. 6, a barrier layer 2, a hydrogen separation / anode layer 3, an electrolyte layer 4, and a cathode layer 5 are sequentially arranged on the outer surface of a porous reforming catalyst layer 1 having an elliptical cross section having a fuel flow path S therein. . The other points are the same as those in the above-described <cylindrical fuel cell embodiment in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面長方形状燃料電池の態様〉
図7は、断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図7(a)のとおり、内部に燃料流路Sを有する断面長方形状の多孔質改質触媒層1の外面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置した様態である。図7(b)は、断面長方形状の多孔質改質触媒層1の上下の二面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置した様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。これらの態様で、燃料流路Sは図7(c)のように複数個設けてもよい。
<Aspects of a fuel cell having a rectangular cross section in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>
FIG. 7 is a diagram illustrating a reformer-integrated fuel cell having a rectangular cross section. As shown in FIG. 7A, the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially formed on the outer surface of the porous reforming catalyst layer 1 having a rectangular cross section having the fuel flow path S therein. It is the state that arranged. FIG. 7B shows a state in which the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially disposed on the upper and lower surfaces of the porous reforming catalyst layer 1 having a rectangular cross section. . The other points are the same as those in the above-described <cylindrical fuel cell embodiment in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>. In these embodiments, a plurality of fuel flow paths S may be provided as shown in FIG.

図8は、以上のようにして構成される断面長方形状の改質器一体型燃料電池のうち、図7(b)に対応する改質器一体型燃料電池を斜視図として示す図である。図8のとおり、燃料電池として使用時には、燃料と水蒸気を多孔質改質触媒層1の内の燃料流路Sの一端から他端に向けて流すとともに、カソード層5側に酸化剤ガス、例えば空気を流通させる。多孔質改質触媒層1または水素分離兼アノード層3とカソード層5との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。   FIG. 8 is a perspective view showing a reformer-integrated fuel cell corresponding to FIG. 7B among the reformer-integrated fuel cells having a rectangular cross section configured as described above. As shown in FIG. 8, when used as a fuel cell, fuel and water vapor flow from one end to the other end of the fuel flow path S in the porous reforming catalyst layer 1, and an oxidant gas, for example, on the cathode layer 5 side, for example. Allow air to circulate. A closed circuit is formed between the porous reforming catalyst layer 1 or the hydrogen separation / anode layer 3 and the cathode layer 5, and electric power is taken out by applying a load.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面四角形状燃料電池の態様〉
図9は、断面四角形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図9(a)のとおり、内部に燃料流路Sを有する断面四角形状の多孔質改質触媒層1の外面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置した様態である。図9(b)は、断面長方形状の多孔質改質触媒層1の上下左右の四面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置した様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。断面四角形状の改質器一体型燃料電池以外の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。
<Aspects of a fuel cell having a square cross section in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>
FIG. 9 is a diagram illustrating a reformer-integrated fuel cell having a square cross section. As shown in FIG. 9 (a), the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially formed on the outer surface of the porous reforming catalyst layer 1 having a square cross section having the fuel flow path S therein. It is the state that arranged. FIG. 9B shows a state in which the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially arranged on the upper, lower, left, and right surfaces of the porous reforming catalyst layer 1 having a rectangular cross section. . The other points are the same as those in the above-described <cylindrical fuel cell embodiment in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>. A reformer-integrated fuel cell having a polygonal cross-section other than the reformer-integrated fuel cell having a quadrangular cross-section is similarly configured.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した内膜形円筒形状燃料電池の態様〉
図10は、内部に空気流路SAを有する断面円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図10のとおり、断面円形状の多孔質改質触媒層1の内周面に順次、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を配置し、カソード層5の内部に空気流路SAを有する様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。内膜形断面円形状の燃料電池以外の内膜形断面楕円形状燃料電池、内膜形断面長方形状燃料電池、内膜形断面多角形状燃料電池についても同様に構成される。
<Inner membrane cylindrical fuel cell with integrated fuel reformer and fuel cell>
FIG. 10 is a view for explaining a reformer-integrated fuel cell having a circular cross section having an air passage SA therein. As shown in FIG. 10, a barrier layer 2, a hydrogen separation / anode layer 3, an electrolyte layer 4, and a cathode layer 5 are sequentially arranged on the inner peripheral surface of the porous reforming catalyst layer 1 having a circular cross section. The air channel SA is provided in the state. The other points are the same as those in the above-described <cylindrical fuel cell embodiment in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>. The inner membrane cross section elliptical fuel cell other than the inner membrane cross section fuel cell, the inner membrane cross section rectangular fuel cell, and the inner membrane cross section fuel cell are configured in the same manner.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の態様〉
本発明に係る改質器一体型燃料電池は平板状改質器一体型燃料電池としても構成することができる。図11は平板状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図11(a)は平面図、図11(b)は図11(a)中A−A線断面図、図11(c)は図10(a)中B−B線断面図である。各層の構成材料、形成過程は前述〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。平板状改質器一体型燃料電池においても、多孔質改質触媒層1または水素分離兼アノード層3とカソード層5との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
<Mode of a flat plate fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>
The reformer-integrated fuel cell according to the present invention can also be configured as a planar reformer-integrated fuel cell. FIG. 11 is a diagram illustrating a flat reformer-integrated fuel cell. 11A is a plan view, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 11A, and FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The constituent materials of each layer and the formation process are the same as those in the above-described <cylindrical fuel cell embodiment in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated>. Also in the planar reformer-integrated fuel cell, a closed circuit is formed between the porous reforming catalyst layer 1 or the hydrogen separation / anode layer 3 and the cathode layer 5, and electric power is taken out by applying a load.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の積層態様1〉
本発明に係る平板状改質器一体型燃料電池は、その複数個を併置してスタック化することができる、図12はその態様を説明する図である。図12のとおり、複数の平板状燃料電池を交互にアノード層及びカソード層を向き合わせ、間隔を置いて配置する。これにより、隣り合う平板状改質器一体型燃料電池のアノード層は同じ空隙に向き、隣り合う平板状改質器一体型燃料電池のカソード層は同じ空隙に向くので、平板状改質器一体型燃料電池スタックをコンパクト化することができる。燃料電池としての使用時には、隣り合うアノード層間の空隙には燃料と水蒸気を流し、隣り合うカソード層間には酸化剤ガス、例えば空気を流通させることで、多孔質改質触媒層1または水素分離兼アノード層3とカソード層5との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
<Lamination Mode 1 of Flat Fuel Cell Integrated with Fuel Reformer and Fuel Cell>
The planar reformer-integrated fuel cell according to the present invention can be stacked by arranging a plurality of them, and FIG. 12 is a diagram for explaining the mode. As shown in FIG. 12, a plurality of planar fuel cells are alternately arranged with their anode layers and cathode layers facing each other and spaced apart. As a result, the anode layer of adjacent flat reformer-integrated fuel cells faces the same gap, and the cathode layer of adjacent flat reformer-integrated fuel cells faces the same gap. The body fuel cell stack can be made compact. When used as a fuel cell, fuel and water vapor flow in the gap between adjacent anode layers, and an oxidant gas, for example, air, flows between adjacent cathode layers, so that the porous reforming catalyst layer 1 or the hydrogen separation / cumulative layer is used. A closed circuit is formed between the anode layer 3 and the cathode layer 5, and electric power is taken out by applying a load.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の積層態様2〉
また、第2の層に前述(Ln1-xxyMO3±δが含まれる場合には、平板状の改質器一体型燃料電池は、セパレータSEを用いて積層し、スタック化することもできる。図13はその態様を示す図である。図13のとおり、複数個の平板状の改質器一体型燃料電池を、カソード層5を同じ方向に向け、上下に位置する隣り合う多孔質改質触媒層1とカソード層5の間に、セパレータSEを挟持して積層させる。平板状改質器一体型燃料電池を積層することによりコンパクト化できる。
<Lamination mode 2 of flat plate fuel cell in which fuel reformer and fuel cell are integrated>
When the second layer includes (Ln 1−x A x ) y MO 3 ± δ , the flat plate reformer-integrated fuel cell is stacked using the separator SE and stacked. You can also FIG. 13 is a diagram showing this aspect. As shown in FIG. 13, a plurality of planar reformer integrated fuel cells are arranged between the adjacent porous reforming catalyst layer 1 and the cathode layer 5 positioned vertically with the cathode layer 5 facing in the same direction. The separator SE is sandwiched and laminated. It can be made compact by stacking the flat reformer integrated fuel cells.

多孔質改質触媒層中の孔は連通孔であるので、燃料と水蒸気を横方向に流通する。セパレータの構成材料としてはステンレス鋼等の耐熱合金を用いることができる。燃料電池としての使用時には、積層されたスタックの横方向より、アノード側には燃料と水蒸気、カソード側には空気を導入することで、図13における最外層の多孔質改質触媒層1aと最外層のカソード層5aとの間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。   Since the holes in the porous reforming catalyst layer are communication holes, fuel and water vapor are circulated in the lateral direction. As a constituent material of the separator, a heat resistant alloy such as stainless steel can be used. When used as a fuel cell, fuel and water vapor are introduced into the anode side and air is introduced into the cathode side from the lateral direction of the stacked stack, so that the outermost porous reforming catalyst layer 1a and the outermost layer in FIG. A closed circuit is formed between the outer cathode layer 5a and power is taken out by applying a load.

〈燃料改質器と燃料電池を一体化した横縞形断面板状燃料電池の態様〉
図14は、横縞形板状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図14(a)は平面図、図14(b)〜(c)は図14(a)中A−A線断面図である。図14のとおり、板状の電気絶縁性多孔質基体SU上に多孔質改質触媒層1、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を順次配置した様態である。隣り合うセル、つまり発電素子の多孔質触媒層1とカソード層5がインターコネクタINによって電気的に直列に接続されている。図14では、インターコネクタINは、図14(a)のように幅方向中央部に配しているが、それとは限らず、幅方向の幅のうちの片側部、あるいは幅方向の全幅に配してもよい。
<Aspects of horizontally striped cross-section plate fuel cell in which fuel reformer and fuel cell are integrated>
FIG. 14 is a diagram for explaining a horizontally striped plate-shaped reformer-integrated fuel cell. 14A is a plan view, and FIGS. 14B to 14C are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 14A. As shown in FIG. 14, the porous reforming catalyst layer 1, the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially arranged on the plate-like electrically insulating porous substrate SU. . Adjacent cells, that is, the porous catalyst layer 1 and the cathode layer 5 of the power generation element are electrically connected in series by the interconnector IN. In FIG. 14, the interconnector IN is arranged at the center in the width direction as shown in FIG. 14 (a). However, the present invention is not limited to this, and it is arranged at one side of the width in the width direction or at the entire width in the width direction. May be.

燃料電池としての使用時、すなわち発電時には、図14(c)に示すように、電気絶縁性多孔質基体SU側に燃料と水蒸気を流通させ、カソード層5側には空気を流通させる。燃料と水蒸気は、多孔質基体SUの孔を通して多孔質改質触媒層1に至り、ここで燃料が水蒸気改質され、改質ガス中のH2のみが水素分離兼アノード層3を通って電解質層4に流れ、発電に寄与する。なお、図14(c)中、発電時の電流の流れを示している。 When used as a fuel cell, that is, during power generation, as shown in FIG. 14C, fuel and water vapor are circulated on the electrically insulating porous substrate SU side, and air is circulated on the cathode layer 5 side. The fuel and water vapor reach the porous reforming catalyst layer 1 through the pores of the porous substrate SU, where the fuel is steam reformed, and only H 2 in the reformed gas passes through the hydrogen separation / anode layer 3 and the electrolyte. It flows to the layer 4 and contributes to power generation. In addition, in FIG.14 (c), the flow of the electric current at the time of electric power generation is shown.

横縞形の断面円形状、横縞形の断面楕円形状、横縞形の断面長方形状、横縞形の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。図15は、そのうち横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図15(a)は長手方向断面図、図15(b)は図15(a)を右側から見た図、つまり側面図である。図15のとおり、断面長方形状の電気絶縁性多孔質基体SUの面上に多孔質改質触媒層1、バリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を順次配置した様態である。隣り合うセル、つまり発電素子の多孔質触媒層1とカソード層5がインターコネクタINによって直列に接続されている。   A reformer-integrated fuel cell having a horizontal stripe-shaped cross-sectional shape, a horizontal-stripe-shaped cross-sectional elliptical shape, a horizontal-stripe-shaped cross-sectional rectangular shape, and a horizontal-stripe-shaped cross-sectional polygonal shape is similarly configured. FIG. 15 is a diagram for explaining a reformer-integrated fuel cell having a horizontally striped rectangular cross section. 15A is a longitudinal sectional view, and FIG. 15B is a side view of FIG. 15A viewed from the right side, that is, a side view. As shown in FIG. 15, the porous reforming catalyst layer 1, the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially arranged on the surface of the electrically insulating porous substrate SU having a rectangular cross section. It is a mode. Adjacent cells, that is, the porous catalyst layer 1 and the cathode layer 5 of the power generation element are connected in series by an interconnector IN.

ここで、電気絶縁性多孔質基体が断面円形状の態様については 内部が中空で、円筒状であることから“中空の円筒形状”とも言える。また、電気絶縁性多孔質基体が、断面長方形状、断面多角形状の態様については内部が中空で、各面が板状であることから“中空の板状形状”とも言える。   Here, the embodiment in which the electrically insulating porous substrate is circular in cross section can be said to be “hollow cylindrical shape” because the inside is hollow and cylindrical. Further, regarding the aspect of the electrically insulating porous substrate having a rectangular cross section and a polygonal cross section, it can be said to be a “hollow plate shape” because the inside is hollow and each surface is plate shaped.

図16は、第2の層に前述(Ln1-xxyMO3±δが含まれない場合の他の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図16のとおり、内部に燃料流路Sを有する断面長方形状の多孔質改質触媒基体1上にバリア層2、水素分離兼アノード層3、電解質層4、カソード層5を順次配置した様態である。隣り合う発電素子の水素分離兼アノード層3とカソード層5がインターコネクタINによって直列に接続されている。この態様は、前述図7(a)に示すような断面長方形状の改質器一体型燃料電池を横縞形にしたものに相当している。横縞形の断面円形状、横縞形の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。 FIG. 16 is a diagram for explaining another reformer-integrated fuel cell having a horizontal stripe shape and a rectangular cross section when the second layer does not contain the aforementioned (Ln 1−x A x ) y MO 3 ± δ . is there. As shown in FIG. 16, the barrier layer 2, the hydrogen separation / anode layer 3, the electrolyte layer 4, and the cathode layer 5 are sequentially disposed on the porous reforming catalyst base 1 having a rectangular cross section having the fuel flow path S therein. is there. Hydrogen separation / anode layer 3 and cathode layer 5 of adjacent power generation elements are connected in series by interconnector IN. This embodiment corresponds to a reformer integrated fuel cell having a rectangular cross section as shown in FIG. A reformer-integrated fuel cell having a horizontal stripe-shaped circular cross section and a horizontal stripe-shaped polygonal cross-section is configured in the same manner.

本発明の改質器一体型燃料電池は、適宜断熱容器等に収容して使用する。その際、多孔質改質触媒層側への燃料、水蒸気の供給機構、アノードオフガスの導出機構、カソード層側への酸化剤ガスの供給機構、カソードオフガスの導出機構が配置される。多孔質改質触媒層側へ供給する燃料としては、都市ガス、LPガス、天然ガス、ガソリン、あるいは灯油、その他の多様な炭化水素系燃料を用いることができる。なお、都市ガスなどのように硫黄化合物を含む燃料の場合には脱硫して改質触媒層側に供給される。カソード層側へは酸化剤ガスを供給するが、酸化剤ガスとしては、空気のほか、酸素富化空気、酸素などが用いられる。   The reformer-integrated fuel cell of the present invention is used by being appropriately accommodated in a heat insulating container or the like. At that time, a fuel and water vapor supply mechanism to the porous reforming catalyst layer side, an anode off gas derivation mechanism, an oxidant gas supply mechanism to the cathode layer side, and a cathode off gas derivation mechanism are arranged. As the fuel to be supplied to the porous reforming catalyst layer, city gas, LP gas, natural gas, gasoline, kerosene, and other various hydrocarbon fuels can be used. In the case of a fuel containing a sulfur compound such as city gas, it is desulfurized and supplied to the reforming catalyst layer side. An oxidant gas is supplied to the cathode layer side. As the oxidant gas, oxygen-enriched air, oxygen, and the like are used in addition to air.

〈本発明の改質器一体型燃料電池の具体的作製例〉
本発明の改質器一体型燃料電池は以上のような構造を備え、以上のようにして作製される。以下はその具体的作製例である。図17(a)〜(f)の工程に従い平板状の改質器一体型燃料電池を作製した。多孔質改質触媒層としてNiO−YSZを用いた。図17(a)のとおり、多孔質改質触媒層1の上に、バリア層2としてLa0.8Ca0.2CrO3±δペーストを印刷法により形成し、1400℃に加熱して焼き付けを行った。その後、水素分離兼アノード層3として、バリア層2上にメッキ法によりPd膜を形成した。図17(b)はこの段階を示している。
<Specific Example of Reformer-Integrated Fuel Cell of the Present Invention>
The reformer-integrated fuel cell of the present invention has the above structure and is manufactured as described above. The following is a specific example of its production. A planar reformer-integrated fuel cell was produced according to the steps of FIGS. NiO-YSZ was used as the porous reforming catalyst layer. As shown in FIG. 17A, a La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 ± δ paste was formed as a barrier layer 2 on the porous reforming catalyst layer 1 by a printing method, and baked by heating to 1400 ° C. Thereafter, a Pd film was formed as a hydrogen separation / anode layer 3 on the barrier layer 2 by plating. FIG. 17B shows this stage.

次いで、水素分離兼アノード層3上に電解質層4として、BaCe0.80.23±δを、Ba/Ce/Yが1/0.8/0.2の比で含有されるアルコキシド溶液を塗布し仮焼する工程を数回繰り返すことにより形成した後、最終的に1100℃に加熱して焼結させた。図17(c)はこの段階を示している。さらにカソードとしてLa0.6Sr0.4CoO3±δのペーストを印刷法により形成し、1000℃で焼き付けを行った。 Next, an alkoxide solution containing BaCe 0.8 Y 0.2 O 3 ± δ and Ba / Ce / Y in the ratio of 0.8 / 0.2 is applied as the electrolyte layer 4 on the hydrogen separation / anode layer 3. After forming by repeating the calcination step several times, it was finally heated to 1100 ° C. and sintered. FIG. 17C shows this stage. Further, a paste of La 0.6 Sr 0.4 CoO 3 ± δ was formed by a printing method as a cathode and baked at 1000 ° C.

本発明の基本的構成を説明する図The figure explaining the basic composition of the present invention “改質触媒兼支持体”を円筒状に構成した外膜式円筒型反応管を示す図Diagram showing an outer membrane cylindrical reaction tube with a "reforming catalyst and support" configured in a cylindrical shape 本発明で応用する“改質触媒兼支持体”の面にバリア層を設ける態様を示す図The figure which shows the aspect which provides a barrier layer in the surface of the "reforming catalyst and support body" applied by this invention 本発明に係る円筒状燃料電池を説明する図The figure explaining the cylindrical fuel cell which concerns on this invention 本発明に係る円筒状燃料電池を斜視図として示す図The figure which shows the cylindrical fuel cell which concerns on this invention as a perspective view 本発明に係る断面楕円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the reformer integrated fuel cell of an elliptical cross section according to the present invention 本発明に係る断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the reformer integrated fuel cell of the cross-sectional rectangular shape which concerns on this invention 図7(b)のように構成される断面長方形状燃料電池を斜視図として示す図The figure which shows a cross-sectional rectangular fuel cell comprised like FIG.7 (b) as a perspective view. 本発明に係る断面四角形状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the reformer integrated fuel cell of the cross section square shape concerning the present invention 内部に空気流路SAを有する断面円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図FIG. 2 is a diagram for explaining a reformer-integrated fuel cell having a circular cross section having an air passage SA inside. 本発明に係る平板状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the flat reformer integrated fuel cell concerning the present invention 平板状燃料電池の複数個を併置して積層してスタック化する態様を示す図The figure which shows the aspect which laminates | stacks by laminating | stacking several flat fuel cells side by side 平板状燃料電池の複数個を積層してスタック化する態様を示す図The figure which shows the aspect which laminates | stacks several flat fuel cells, and is made into a stack 本発明の横縞形板状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the horizontal striped plate-shaped reformer integrated fuel cell of the present invention 本発明の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the reformer integrated fuel cell of the horizontal stripe-shaped cross section of the present invention 本発明の他の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図The figure explaining the reformer integrated fuel cell of the other horizontal stripe-shaped cross-sectional rectangular shape of this invention 本発明の改質器一体型燃料電池の具体的作製例を示す図The figure which shows the specific example of preparation of the reformer integrated fuel cell of this invention 水蒸気改質器を模式的に示す図Diagram showing a steam reformer 従来における改質器の後段に水素精製器を設置する例を示す図The figure which shows the example which installs the hydrogen purifier after the former reformer メンブレンリアクタを模式的に示す図Diagram showing membrane reactor 供給燃料ガスの水素精製機能を備えた燃料電池の断面図(先行技術)Cross section of a fuel cell with hydrogen purification function for the supplied fuel gas (prior art)

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の層である多孔質改質触媒層
2 第2の層であるバリア層
3 第3の層である水素分離兼アノード層
3′ 水素分離兼アノード層3の層厚部(電流取出し端子)
4 第4の層である電解質層
5 第5の層であるカソード層
S 多孔質改質触媒層1の内空流路(燃料流路)
SA 空気流路
SE セパレータ
SU 電気絶縁性多孔質基体
IN インターコネクタ
10 酸素極
30 水素極
40 電解質膜
42、44 固体酸化物からなる電解質層
41、45 パラジウム被膜
43 緻密な基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Porous reforming catalyst layer which is 1st layer 2 Barrier layer which is 2nd layer 3 Hydrogen separation and anode layer which is 3rd layer 3 'Layer thickness part (current extraction terminal) of hydrogen separation and anode layer 3 )
4 Electrolyte layer as fourth layer 5 Cathode layer as fifth layer S Inner air flow path (fuel flow path) of porous reforming catalyst layer 1
SA air flow path SE separator SU electrically insulating porous substrate IN interconnector 10 oxygen electrode 30 hydrogen electrode 40 electrolyte membrane 42, 44 electrolyte layer 41, 45 palladium coating 43 dense substrate 43

Claims (18)

燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, wherein a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer are sequentially disposed on a porous reforming catalyst layer. A reformer integrated fuel cell. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, and an electrolyte layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a circular cross section having a fuel flow path therein. And a reformer-integrated fuel cell comprising a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, and an electrolyte layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having an elliptical cross section having a fuel flow path therein. And a reformer-integrated fuel cell comprising a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, and an electrolyte layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a rectangular cross section having a fuel flow path therein. And a reformer-integrated fuel cell comprising a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, and an electrolyte layer are sequentially formed on a porous reforming catalyst layer having a polygonal cross section having a fuel flow path therein. And a reformer-integrated fuel cell comprising a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation and anode layer are sequentially formed on an inner circumferential surface of a porous reforming catalyst layer having a circular cross section having an air channel inside, A reformer-integrated fuel cell comprising an electrolyte layer and a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, in order, on the inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having an elliptical cross section having an air channel inside, A reformer-integrated fuel cell comprising an electrolyte layer and a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer are sequentially formed on the inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having a rectangular cross section having an air flow path therein, A reformer-integrated fuel cell comprising an electrolyte layer and a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation and anode layer are sequentially formed on an inner peripheral surface of a porous reforming catalyst layer having a polygonal cross section having an air channel inside, A reformer-integrated fuel cell comprising an electrolyte layer and a cathode layer. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、平板状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a barrier layer, a hydrogen separation / anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer are sequentially disposed on a flat porous reforming catalyst layer. A reformer-integrated fuel cell. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備えた電気絶縁性多孔質基体管の上に、多孔質改質触媒層、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも1つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, and a porous reforming catalyst layer, a barrier layer, and a hydrogen separation / anode on an electrically insulating porous substrate tube having a fuel flow path therein A plurality of power generating element portions having a layer structure in which a layer, an electrolyte, and a cathode layer are sequentially stacked are formed adjacent to each other, and at least one adjacent power generating element portion is electrically connected in series by an interconnector. A reformer-integrated fuel cell. 燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備え、表面にバリア層を備えた改質触媒多孔質基体管の上に、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも1つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池。   A fuel cell in which a fuel reformer and a fuel cell are integrated, each having a fuel flow path inside and a reforming catalyst porous substrate tube having a barrier layer on the surface, a hydrogen separation and anode layer, an electrolyte And a plurality of power generation element portions having a layer structure in which a cathode layer is sequentially laminated, and at least one adjacent power generation element portion is electrically connected in series by an interconnector. A reformer integrated fuel cell. 前記多孔質基体管が、中空の板状形状であることを特徴とする請求項11乃至12のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。   The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 11 to 12, wherein the porous substrate tube has a hollow plate shape. 前記多孔質基体管が、中空の円筒形状であることを特徴とする請求項11乃至12のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。   The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 11 to 12, wherein the porous substrate tube has a hollow cylindrical shape. 前記多孔質改質触媒層の構成材料が、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の焼結体、ニッケルと安定化ジルコニアの混合物を主体とする焼結体、多孔質セラミックスまたは多孔質サーメットであることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。   The constituent material of the porous reforming catalyst layer is a sintered body of a mixture of nickel and yttria stabilized zirconia, a sintered body mainly composed of a mixture of nickel and stabilized zirconia, porous ceramics or porous cermet. The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 1 to 14, wherein: 前記バリア層の構成材料が、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、(Ln1-xxyMO3±δ(式中、Lnは希土類元素、AはBa、SrまたはCa、MはCrまたはTiであり、xの範囲は0≦x≦1、yの範囲は0.9≦y≦1.1である。)、もしくはそれらの材料の混合物、もしくはそれらの材料の化合物であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。 The constituent material of the barrier layer is stabilized zirconia, partially stabilized zirconia, zirconia, alumina, magnesia, (Ln 1 -x A x ) y MO 3 ± δ (where Ln is a rare earth element, A is Ba, Sr) Or Ca and M are Cr or Ti, the range of x is 0 ≦ x ≦ 1, and the range of y is 0.9 ≦ y ≦ 1.1), or a mixture of these materials, or those materials The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 1 to 15, wherein 前記水素分離兼アノード層の構成材料が、Pd膜、Pd合金膜、5族金属(V、NbまたはTa)膜、5族合金膜、あるいは、5族金属膜または5族合金膜とPd膜またはPd合金膜との多層膜であることを特徴する請求項1乃至16のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。   The constituent material of the hydrogen separation / anode layer is a Pd film, a Pd alloy film, a Group 5 metal (V, Nb or Ta) film, a Group 5 alloy film, a Group 5 metal film or a Group 5 alloy film and a Pd film, or The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 1 to 16, wherein the fuel cell is a multilayer film with a Pd alloy film. 前記電解質層の構成材料が、式:ABO3で表されるペロブスカイト化合物(式中、AはBa、SrまたはCa、BはCeまたはZrである。BサイトのCe、Zrは一部Y、Ybなどの希土類元素で置換されてもよい。)が主成分であることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の改質器一体型燃料電池。
The constituent material of the electrolyte layer is a perovskite compound represented by the formula: ABO 3 (wherein A is Ba, Sr or Ca, B is Ce or Zr. Ce and Zr of B site are partly Y, Yb 18) The reformer-integrated fuel cell according to any one of claims 1 to 17, wherein the main component is a rare earth element such as
JP2006075714A 2005-04-27 2006-03-17 Reformer-integrated fuel cell Pending JP2006332027A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006075714A JP2006332027A (en) 2005-04-27 2006-03-17 Reformer-integrated fuel cell

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005129011 2005-04-27
JP2006075714A JP2006332027A (en) 2005-04-27 2006-03-17 Reformer-integrated fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006332027A true JP2006332027A (en) 2006-12-07

Family

ID=37553475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006075714A Pending JP2006332027A (en) 2005-04-27 2006-03-17 Reformer-integrated fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006332027A (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008108647A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Tokyo Gas Co Ltd Reformer-integrated fuel cell
JP2009021195A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Toyota Motor Corp Fuel cell
WO2009082032A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-02 Tokyo Gas Company Limited Lateral-striped solid-oxide fuel cell
JP2010526402A (en) * 2007-05-01 2010-07-29 セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド Improvement of fuel cell
JP2010534400A (en) * 2007-07-25 2010-11-04 ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア Interlocking structures for high temperature electrochemical devices and their preparation and use.
JP2011029153A (en) * 2009-06-30 2011-02-10 Ngk Insulators Ltd Solid oxide fuel cell
JP2011527820A (en) * 2008-07-08 2011-11-04 シーメンス エナジー インコーポレイテッド Solid oxide fuel cell with transition cross section for improved anode gas management at open end
JP2012043780A (en) * 2010-07-23 2012-03-01 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2012054224A (en) * 2010-09-02 2012-03-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Solid oxide fuel cell
CN102646838A (en) * 2012-04-23 2012-08-22 清华大学 Method used for improving electrochemical performance of oxygen electrode of solid-oxide battery
JP2013093178A (en) * 2011-10-25 2013-05-16 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2013533585A (en) * 2010-06-14 2013-08-22 ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション Internal reforming tubular solid oxide fuel cell stack and manufacturing method thereof
JP2016100137A (en) * 2014-11-19 2016-05-30 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system
JP2017071830A (en) * 2015-10-07 2017-04-13 株式会社日本触媒 Cell for water vapor electrolysis and manufacturing method therefor
JP2018037329A (en) * 2016-09-01 2018-03-08 日産自動車株式会社 Solid oxide fuel battery single cell
CN108134097A (en) * 2017-12-28 2018-06-08 成都新柯力化工科技有限公司 A kind of preparation method of perovskite type cathode for low-temperature solid fuel cell

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283266A (en) * 1990-03-29 1991-12-13 Nkk Corp Solid electrolyte fuel cell of inside reformed type
JPH04345762A (en) * 1991-05-24 1992-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Gas separating film type fuel cell
JP2004179071A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Kyocera Corp Cell for fuel cell, and fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03283266A (en) * 1990-03-29 1991-12-13 Nkk Corp Solid electrolyte fuel cell of inside reformed type
JPH04345762A (en) * 1991-05-24 1992-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Gas separating film type fuel cell
JP2004179071A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Kyocera Corp Cell for fuel cell, and fuel cell

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008108647A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Tokyo Gas Co Ltd Reformer-integrated fuel cell
JP2010526402A (en) * 2007-05-01 2010-07-29 セレス インテレクチュアル プラパティ コンパニー リミテッド Improvement of fuel cell
JP2009021195A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2010534400A (en) * 2007-07-25 2010-11-04 ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア Interlocking structures for high temperature electrochemical devices and their preparation and use.
WO2009082032A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-02 Tokyo Gas Company Limited Lateral-striped solid-oxide fuel cell
JP2011527820A (en) * 2008-07-08 2011-11-04 シーメンス エナジー インコーポレイテッド Solid oxide fuel cell with transition cross section for improved anode gas management at open end
JP2011029153A (en) * 2009-06-30 2011-02-10 Ngk Insulators Ltd Solid oxide fuel cell
JP2013533585A (en) * 2010-06-14 2013-08-22 ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション Internal reforming tubular solid oxide fuel cell stack and manufacturing method thereof
JP2012043780A (en) * 2010-07-23 2012-03-01 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2012054224A (en) * 2010-09-02 2012-03-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2013093178A (en) * 2011-10-25 2013-05-16 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
CN102646838A (en) * 2012-04-23 2012-08-22 清华大学 Method used for improving electrochemical performance of oxygen electrode of solid-oxide battery
JP2016100137A (en) * 2014-11-19 2016-05-30 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system
JP2017071830A (en) * 2015-10-07 2017-04-13 株式会社日本触媒 Cell for water vapor electrolysis and manufacturing method therefor
JP2018037329A (en) * 2016-09-01 2018-03-08 日産自動車株式会社 Solid oxide fuel battery single cell
CN108134097A (en) * 2017-12-28 2018-06-08 成都新柯力化工科技有限公司 A kind of preparation method of perovskite type cathode for low-temperature solid fuel cell
CN108134097B (en) * 2017-12-28 2020-03-31 成都新柯力化工科技有限公司 Preparation method of perovskite type cathode for low-temperature solid fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006332027A (en) Reformer-integrated fuel cell
US11233262B2 (en) Electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell and manufacturing method for electrochemical element
JP7444683B2 (en) Metal support, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, solid oxide electrolytic cell, and method for producing metal support
US11670779B2 (en) Metal support for electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, solid oxide electrolytic cell, and method for manufacturing metal support
JP7470037B2 (en) METAL SUPPORT FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENT, ... MODULE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, ENERGY SYSTEM, SOLID OXIDE FUEL CELL, SOLID OXIDE ELECTROLYSIS CELL, AND METHOD FOR PRODUCING METAL SUPPORT
US20230392249A1 (en) Manufacturing Method for Alloy Material, Alloy Material, Electrochemical Element, Electrochemical Module, Electrochemical Device, Energy System and Solid Oxide Fuel Cell
JP2008108647A (en) Reformer-integrated fuel cell
US20210119224A1 (en) Metal Plate, Electrochemical Element, Electrochemical Module, Electrochemical Device, Energy System, Solid Oxide Fuel Cell, and Method for Manufacturing Metal Plate
JP2021158026A (en) Metal support for electrochemical element, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and solid oxide electrolytic cell
CN110402514B (en) Substrate with electrode layer for metal-supported electrochemical device, and method for manufacturing the same
JP2021163764A (en) Electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and solid oxide electrolytic cell
WO2019189914A1 (en) Method for producing metal plate, metal plate, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical apparatus, energy system, solid oxide fuel cell, and solid oxide electrolysis cell
JP7202060B2 (en) Electrochemical elements, electrochemical modules, electrochemical devices, energy systems, and solid oxide fuel cells
US11677080B2 (en) Electrochemical element, electrochemical module, solid oxide fuel cell and manufacturing method
US11749824B2 (en) Metal plate, electrochemical element, electrochemical module, electrochemical device, energy system, solid oxide fuel cell, and method for manufacturing metal plate
US20210119235A1 (en) Electrochemical Element, Electrochemical Module, Electrochemical Device, and Energy System
JP2023148149A (en) Electrode layer formation method, electrode layer, electrochemical element, electrochemical module, solid oxide fuel cell, solid oxide electrolytic cell, electrochemical device, and energy system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120330

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120717