JP2007080646A - Series fuel cell - Google Patents

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治夫 岸本
Harumi Yokogawa
晴美 横川
Natsuko Sakai
夏子 酒井
Teruhisa Hotta
照久 堀田
Katsuhiko Yamaji
克彦 山地
E Brito M
M.E.Brito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a series fuel cell in which fuel can be supplied to each fuel cell effectively in order to solve problems against increase in fuel utilization factor, improvement in load responding property, and the internal reforming power generation of hydrocarbon fuel. <P>SOLUTION: In the series fuel cell in which cells composed by laminating fuel electrodes 11..., electrolyte 12..., and air electrodes 13..., are electrically connected in series via a plurality of numbers of inter-connectors 14..., to form these individual cells and inter-connectors on a porous base tube 6, this is provided with a multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism 70 in order to distribute the fuel into the base tube 6, and constituted so that fuel discharge ports 71..., installed at respective steps of the multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism 70 will be positioned immediately in front of respective fuel electrodes 11.... <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、通称、円筒横縞、箱型横縞型燃料電池といわれる直列型燃料電池(Segment in series type fuel cell)に関する。   The present invention relates to a series type fuel cell called a so-called cylindrical horizontal stripe or box type horizontal stripe fuel cell.

通常、燃料電池は、電解質板の片側に酸化剤となる空気を供給し、電解質板の他の片側に燃料が供給されるように構成されている。燃料電池では、空気と燃料を有効に利用できるように、発電部分に空気及び燃料を適正に供給しなければならない。
本発明は、空気と燃料に挟まれた発電部位において、複数の燃料電池(個々の燃料電池をセルと称する)が1つの基体管または基体板上に直列に接続された燃料電池の燃料導入に関るものである。
Usually, the fuel cell is configured such that air serving as an oxidant is supplied to one side of the electrolyte plate and fuel is supplied to the other side of the electrolyte plate. In a fuel cell, air and fuel must be properly supplied to a power generation part so that air and fuel can be used effectively.
The present invention is for fuel introduction of a fuel cell in which a plurality of fuel cells (individual fuel cells are called cells) are connected in series on one substrate tube or substrate plate in a power generation part sandwiched between air and fuel. It is related.

図1及び図2は、従来技術に係る直列型燃料電池の構成を示す図であり、直列に接続された燃料電池での導電経路は、基体6上に、燃料極11/電解質12/空気極13/インターコネクト14/燃料極21/電解質22/空気極23/インターコネクト24/燃料極31/・・・・というように構成される。なお、図2において、(a)は各セル1,2,・・・において加算される電位の様子を示す図、(b)は電流密度(電解質を透過する酸素量)を示す図、(c)は各セル1,2,・・・で発生する電位を示す図、(d)は空気極13,23・・・における酸素量の推移を示す図、(e)は燃料極11、21・・・での酸素分圧の推移を示す図、(f)は燃料極11,21・・・での燃料濃度の推移を示す図である。
特開2002−56858号公報
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the configuration of a series fuel cell according to the prior art, and the conductive path in the fuel cells connected in series is on the base 6, the fuel electrode 11 / electrolyte 12 / air electrode. 13 / interconnect 14 / fuel electrode 21 / electrolyte 22 / air electrode 23 / interconnect 24 / fuel electrode 31 /... 2, (a) is a diagram showing the state of the potential added in each cell 1, 2,..., (B) is a diagram showing the current density (the amount of oxygen that permeates the electrolyte), (c ) Is a diagram showing potentials generated in the respective cells 1, 2,..., (D) is a diagram showing transition of oxygen amount in the air electrodes 13, 23. .., (F) is a diagram showing the change in the fuel concentration at the fuel electrodes 11, 21...
JP 2002-56858 A

図1及び図2に示すような直列型燃料電池の場合は、各電解質12,22・・・を流れる電流はすべて等しく、電解質を流れる電流と電解質を空気極から燃料極まで透過する酸化物イオン(O2−)の量は等価なため、直列に接続されたすべてのセルにおいて同じ量の酸化物イオンが電解質を透過する。他方、燃料を直列接続した方向に対して同方向に導入した場合、セル1で燃料の一部が電極反応により消費され、その後セル2、セル3・・・でも同じ量の燃料が消費される。このため、燃料導入部から下流に行くに従って燃料濃度は減少する。各セルで発生する電位は、燃料濃度の低下と共に小さくなることから、後段のセルになるに従って発生電位も小さくなる。1つのセルの両端での電位差は、発生する電位から材料内部の抵抗や電極反応に起因する電圧降下分を差し引いたものである。直列にセルをつないだこの方式では、一連の直列につながれたセルの集合体で発生する電位は各セルで発生する電位差の和となる。従って、この方式では、1平面内に1セルを配置し、各セルを積層させる方式に比べ、高い電位差が容易に得られるという長所がある。反面、後段のセルでは燃料濃度が低いにもかかわらず他のセルと同量の酸化物イオンが供給されつづけることから、後段における電位差の減少及び電極の劣化(例えば、固体酸化物形燃料電池における燃料極として利用されるニッケル電極のニッケル金属の酸化)が起こる可能性が高くなる。この方式の燃料電池では、その構成の特徴から、1つのセルの破損が即、燃料電池の発電停止につながるため、燃料極の破壊は必ず避けなければならない。そのため、直列型燃料電池では、燃料利用率を高くできない、負荷応答性が悪くなる、といった欠点が発生する。 In the case of the series-type fuel cell as shown in FIGS. 1 and 2, the currents flowing through the electrolytes 12, 22... Are all equal, and the oxide ions that pass through the electrolyte and the electrolyte from the air electrode to the fuel electrode. Since the amount of (O 2− ) is equivalent, the same amount of oxide ions permeate the electrolyte in all cells connected in series. On the other hand, when the fuel is introduced in the same direction with respect to the direction in which the fuel cells are connected in series, a part of the fuel is consumed by the electrode reaction in the cell 1, and then the same amount of fuel is consumed in the cells 2, 3 ... . For this reason, the fuel concentration decreases as going downstream from the fuel introduction part. Since the potential generated in each cell decreases as the fuel concentration decreases, the generated potential decreases as the subsequent cell is reached. The potential difference between both ends of one cell is obtained by subtracting the voltage drop caused by the internal resistance or electrode reaction from the generated potential. In this system in which cells are connected in series, the potential generated in a series of cells connected in series is the sum of potential differences generated in each cell. Therefore, this method has an advantage that a high potential difference can be easily obtained as compared with a method in which one cell is arranged in one plane and each cell is stacked. On the other hand, the latter cell continues to be supplied with the same amount of oxide ions as the other cells even though the fuel concentration is low.Therefore, the potential difference is reduced and the electrode deteriorates (for example, in the solid oxide fuel cell). There is a high possibility that oxidation of nickel metal of a nickel electrode used as a fuel electrode will occur. In this type of fuel cell, because of the characteristics of its structure, damage to one cell immediately leads to the stop of power generation of the fuel cell, so destruction of the fuel electrode must be avoided. For this reason, the series fuel cell has disadvantages that the fuel utilization rate cannot be increased and the load responsiveness is deteriorated.

また、固体酸化物形燃料電池では、水素だけでなく、炭化水素燃料も燃料極上で内部改質を行うことで燃料として利用される。炭化水素の内部改質発電では、燃料導入部で炭化水素の熱分解や水蒸気改質反応が起こる。その際、熱分解による炭素の析出及びそれに伴う燃料極の破壊、改質反応が吸熱反応であることによる温度勾配の発生といった問題が発生する。直列型燃料電池では、多段のセルに必要な量の燃料を供給する構成上、これらの燃料処理反応が最上流に位置するセルの燃料極上で集中して起こる。そのため、最上流の燃料極の炭素析出による破壊が起こりやすい、炭素析出による破壊を防止するため水蒸気の添加量が多くなり発電効率が減少する、改質反応による温度低下が最上流セルで集中して起こり急激な温度勾配の発生による燃料電池の効率低下や破壊が起こる、と言った問題点が発生する。そのため、直列型燃料電池での内部改質発電は非常に難しい技術である。   In a solid oxide fuel cell, not only hydrogen but also hydrocarbon fuel is used as fuel by internal reforming on the fuel electrode. In the internal reforming power generation of hydrocarbons, thermal decomposition of hydrocarbons and steam reforming reactions occur at the fuel introduction part. At that time, problems such as precipitation of carbon due to thermal decomposition, destruction of the fuel electrode, and generation of a temperature gradient due to the endothermic reaction of the reforming reaction occur. In the series fuel cell, a fuel supply reaction is concentrated on the fuel electrode of the cell located in the uppermost stream because a necessary amount of fuel is supplied to the multistage cells. For this reason, destruction of the most upstream fuel electrode due to carbon deposition is likely to occur.To prevent destruction due to carbon deposition, the amount of steam added increases and power generation efficiency decreases. As a result, there is a problem that the efficiency of the fuel cell is reduced or destroyed due to a sudden temperature gradient. Therefore, internal reforming power generation with series fuel cells is a very difficult technology.

本発明の目的は、燃料利用率上昇や負荷応答性の向上、炭化水素燃料の内部改質発電に対する問題の解決など、直列型燃料電池に存在する欠点を改善する方法として、各燃料電池へ燃料を有効に供給することを可能にした直列型燃料電池を提供することにある。
具体的には、燃料極側に燃料分配機構を有する燃料仕切板、燃料導入管を採用し、高燃料利用率条件下でも、下流のセルに適切な大きさの電位が発生し、セルの破損が起きない程度の燃料が行き渡るようにするため、燃料分配量を板間隔や管径、孔径を調節することで可能にした直列型燃料電池を提供することにある。
The object of the present invention is to provide each fuel cell with a fuel as a method for improving the drawbacks existing in series fuel cells, such as an increase in fuel utilization rate, an improvement in load responsiveness, and a solution to problems with internal reforming power generation of hydrocarbon fuel. It is an object of the present invention to provide a series fuel cell that can effectively supply the fuel.
Specifically, a fuel divider plate with a fuel distribution mechanism on the fuel electrode side and a fuel introduction pipe are used. Even under high fuel utilization conditions, an appropriate potential is generated in the downstream cell and the cell is damaged. An object of the present invention is to provide a series fuel cell in which the fuel distribution amount can be adjusted by adjusting the plate interval, the tube diameter, and the hole diameter in order to allow the amount of fuel not to occur.

本発明は、上記の課題を解決するために、下記の手段を採用した。
第1の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体上に形成された直列型燃料電池において、前記各燃料極に燃料を分配するための燃料導入機構を備えることを特徴とする直列型燃料電池である。
第2の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための多段の円筒形燃料導入機構を備え、該多段の円筒形燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第3の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための円筒形燃料導入機構を備え、該円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出孔が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第4の手段は、第3の手段において、前記円筒形燃料導入機構は、燃料下流側に行くに従って大きくなっていくテーパー形状に構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第5の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の一端を閉じた基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための多段の円筒形燃料導入機構を備え、該多段の円筒形燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第6の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の一端を閉じた基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための円筒形燃料導入機構を備え、該円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出孔が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第7の手段は、第6の手段において、前記円筒形の燃料導入機構は、燃料下流側に行くに従って小さくなっていくテーパー形状に構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第8の手段は、 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板を備え、該仕切板間の開口部が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第9の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板及び燃料排出側に燃料を排出するための仕切板を備え、前記燃料導入側の仕切板間の開口部は各燃料極の直前にあり、前記燃料排出側の仕切板間の開口部は各燃料極の下流側に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第10の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板の前記燃料極とは反対側に燃料を分配するための多段の板状形の燃料導入機構を備え、該多段の燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第11の手段は、燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板の前記燃料極とは反対側に燃料を分配するための箱状形の燃料導入機構を備え、該箱状形の燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出口が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第12の手段は、第2の手段乃至第7の手段のいずれか1つの手段において、前記基体管を構成する材料が、多孔質セラミックスであることを特徴とする直列型燃料電池である。
第13の手段は、第2の手段乃至第7の手段のいずれか1つの手段において、前記基体管を構成する材料が、熱伝導性の高い多孔質の金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする直列型燃料電池である。
第14の手段は、第2の手段乃至第7の手段のいずれか1つの手段において、前記基体管を構成する材料が、熱伝導性が高く多孔質であって、炭化水素に対する分解活性の高い材料を含まない金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする直列型燃料電池である。
第15の手段は、第8の手段乃至第11の手段のいずれか1つの手段において、前記基体板を構成する材料が、多孔質セラミックスであることを特徴とする直列型燃料電池である。
第16の手段は、第8の手段乃至第11の手段のいずれか1つの手段において、前記基体板を構成する材料が、熱伝導性の高い多孔質の金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする直列型燃料電池である。
第17の手段は、第8の手段乃至第11の手段のいずれか1つの手段において、前記基体板を構成する材料が、熱伝導性が高く多孔質であって、炭化水素に対する分解活性の高い材料を含まない金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする直列型燃料電池である。
第18の手段は、第2の手段乃至第7の手段のいずれか1つの手段において、前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた各燃料排出孔直前の円筒部内に、前記炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒を介在させたことを特徴とする直列型燃料電池である。
第19の手段は、第8の手段または第9の手段において、前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板の直前に、前記炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒を介在させたことを特徴とする直列型燃料電池である。
第20の手段は、第10の手段または第11の手段において、前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記燃料導入機構の各燃料排出口直前に、前記炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒を配備したことを特徴とする直列型燃料電池である。
第21の手段は、第1の手段乃至第20の手段のいずれか1つの手段において、前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記燃料極に至るまでの燃料通過経路において前記炭化水素系燃料と300℃以上の高温で接触する材料として、前記炭化水素系燃料に対する分解活性の高い材料を用いないことを特徴とする直列型燃料電池である。
第22の手段は、第21の手段において、前記炭化水素系燃料に対する分解活性の高い材料が、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、バナジウム、モリブデンのいずれか1つまたは複数を含む材料であることを特徴とする直列型燃料電池である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode via an interconnector, and each of these cells and interconnector is formed on a porous substrate. The series fuel cell further includes a fuel introduction mechanism for distributing fuel to each of the fuel electrodes.
The second means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode via an interconnector, and to form these individual cells and interconnectors on a porous substrate tube. The in-series fuel cell includes a multistage cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a fuel discharge port provided at each stage of the multistage cylindrical fuel introduction mechanism. This is a series fuel cell characterized in that it is positioned immediately before.
The third means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode via an interconnector, and to form these individual cells and interconnectors on a porous substrate tube. The serial fuel cell includes a cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a plurality of fuel discharge holes provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism are provided for each fuel. The series fuel cell is configured to be positioned immediately before the pole.
A fourth means is a series fuel cell according to the third means, wherein the cylindrical fuel introduction mechanism is configured to have a tapered shape that becomes larger toward the downstream side of the fuel.
A fifth means is a substrate in which a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte and an air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and each of the cells and the interconnector has a porous end closed. In a series fuel cell formed on a tube, the fuel cell includes a multistage cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a fuel discharge port provided at each stage of the multistage cylindrical fuel introduction mechanism Is a series-type fuel cell, which is configured to be positioned immediately before each fuel electrode.
A sixth means is a substrate in which a plurality of cells comprising a stack of a fuel electrode, an electrolyte and an air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and each of the cells and the interconnector has a porous end closed. A series fuel cell formed on a tube, comprising a cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a plurality of fuel discharges provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism The series fuel cell is characterized in that the hole is positioned immediately before each fuel electrode.
A seventh means is a serial type fuel cell according to the sixth means, wherein the cylindrical fuel introduction mechanism is configured to have a tapered shape that becomes smaller toward the downstream side of the fuel.
The eighth means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte and an air electrode through an interconnector, and to form these individual cells and interconnectors on a porous base plate. The in-line type fuel cell includes a partition plate for distributing fuel to the fuel introduction side on the base plate, and the opening between the partition plates is positioned immediately before each fuel electrode. This is a featured series fuel cell.
The ninth means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode through an interconnector, and to form these individual cells and interconnector on a porous base plate. And a partition plate for distributing fuel to the fuel introduction side on the base plate, and a partition plate for discharging fuel to the fuel discharge side, and between the partition plates on the fuel introduction side. The series fuel cell is characterized in that an opening is provided immediately before each fuel electrode, and an opening between the partition plates on the fuel discharge side is located on the downstream side of each fuel electrode.
The tenth means is to electrically connect a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte and an air electrode through an interconnector, and to form these individual cells and interconnectors on a porous base plate. The in-line type fuel cell includes a multistage plate-like fuel introduction mechanism for distributing fuel to the opposite side of the base plate from the fuel electrode, and is provided at each stage of the multistage fuel introduction mechanism. The series fuel cell is characterized in that the fuel discharge port is positioned immediately before each fuel electrode.
According to an eleventh means, a plurality of cells comprising a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode are electrically connected in series via interconnectors, and these individual cells and interconnectors are formed on a porous base plate. The series-type fuel cell includes a box-shaped fuel introduction mechanism for distributing fuel to the opposite side of the base plate from the fuel electrode, and follows a fuel supply direction of the box-shaped fuel introduction mechanism. A series type fuel cell is characterized in that a plurality of fuel discharge ports provided in a row are positioned immediately in front of each fuel electrode.
A twelfth means is a serial fuel cell according to any one of the second to seventh means, wherein the material constituting the base tube is porous ceramics.
A thirteenth means is that in any one of the second means to the seventh means, the material constituting the base tube is made of a porous metal material having high thermal conductivity, and the surface thereof is electrically connected. An in-series fuel cell characterized in that an oxide having high insulating properties is formed.
According to a fourteenth means, in any one of the second to seventh means, the material constituting the base tube has a high thermal conductivity and is porous, and has a high decomposition activity for hydrocarbons. It is a series fuel cell characterized in that it is made of a metal material containing no material, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof.
A fifteenth means is a series fuel cell according to any one of the eighth means to the eleventh means, wherein the material constituting the base plate is porous ceramics.
According to a sixteenth means, in any one of the eighth to eleventh means, the material constituting the base plate is made of a porous metal material having high thermal conductivity, and the surface thereof is electrically connected. An in-series fuel cell characterized in that an oxide having high insulating properties is formed.
According to a seventeenth means, in any one of the eighth to eleventh means, the material constituting the base plate has a high thermal conductivity and is porous, and has a high hydrocarbon decomposition activity. It is a series fuel cell characterized in that it is made of a metal material containing no material, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof.
According to an eighteenth means, in any one of the second to seventh means, the fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon fuel, and the fuel supply of the cylindrical fuel introduction mechanism In the series fuel cell, a fuel processing catalyst for reforming the hydrocarbon fuel or the like is interposed in a cylindrical portion immediately before each fuel discharge hole provided along the direction.
According to a nineteenth means, in the eighth means or the ninth means, the fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon fuel, and the fuel is distributed to the fuel introduction side on the base plate. In this series fuel cell, a fuel processing catalyst for reforming the hydrocarbon fuel or the like is interposed immediately before the partition plate.
According to a twentieth means, in the tenth means or the eleventh means, the fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon-based fuel, and the hydrocarbon is provided immediately before each fuel discharge port of the fuel introduction mechanism. This is a series fuel cell characterized in that a fuel processing catalyst for reforming fuel is provided.
The twenty-first means is the fuel passage according to any one of the first to twentieth means, wherein the fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon-based fuel and reaches the fuel electrode. In the series fuel cell, a material having high decomposition activity for the hydrocarbon-based fuel is not used as a material that contacts the hydrocarbon-based fuel at a high temperature of 300 ° C. or higher in the path.
A twenty-second means is the one according to the twenty-first means, wherein the material having high decomposition activity for the hydrocarbon fuel is any one or more of nickel, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, vanadium, and molybdenum. It is a series type fuel cell characterized by being a material containing.

これまでの直列型燃料電池では、下流側セルの破損や効率低下を防ぐため、燃料利用率を低く押さえる必要があったが、本発明によれば、高燃料利用率下でも下流側セルに未使用燃料(供給燃料の一部)を供給することができ、燃料極での酸素分圧を低く保つことができる。従って、燃料電池の破壊を考慮することなく燃料電池を運転することが可能となり、燃料利用率の向上を図ることができる。
また、直列型燃料電池では、導入された燃料が一連のセルすべてにわたり供給されるため、負荷変動の際、各燃料電池での発生電位の制御が困難であるが、本発明によれば、下流側燃料電池にも未使用燃料が供給されるため、各セル間の発生電位の差が小さくなり、負荷応答性の向上を図ることができる。
また、直列型燃料電池を高燃料利用率下で運転した場合、下流側セルでは燃料濃度が極めて低いにもかかわらず、上流側と同じ電流が流れるため、燃料極に用いている金属成分の酸化による燃料極の劣化、最終的には燃料電池の破壊に至り、直列型燃料電池の構成上、1つのセルの破壊は完全な発電性能の停止に直結するため、セルの破損は必ず避けなければならないが、本発明によれば、下流側セルに未使用燃料(供給燃料の一部)が供給され、燃料極は酸化されない雰囲気に保たれるため、上述の燃料利用率の向上効果と共に、燃料電池の長寿命化が可能となる。
また、これまでの直列型燃料電池では下流側セルへの燃料供給に関する制約により、燃料電池の大型化は困難であったが、本発明によれば、燃料供給に関する制約がなくなり、燃料電池の大型化が可能となる。
また、炭化水素燃料を内部改質により利用する場合、従来の燃料導入方法では、燃料導入部直近の燃料極上で熱分解反応及び改質反応が起こるため、この部分への負担が大きくなる。具体的には、最上流の燃料極の炭素析出による破壊が起こりやすい、炭素析出による破壊を防止するため水蒸気の添加量を多くする必要があり発電効率の減少する、改質反応が吸熱反応であるため改質反応による温度低下が最上流セルで集中して起こり急激な温度勾配の発生による燃料電池の破壊が起こる、と言った問題が発生していた。しかし、本発明によれば、炭化水素燃料は各セルに分配されて供給されるため、燃料導入経路内で行う熱分解などの燃料処理と燃料極上で行わせる改質反応などの燃料処理を分離し、別々に制御できるようになり、その結果として、改質反応の進行度、温度管理などの制御性が飛躍的に増大し、各アノード部で平均的に改質反応が進行することで温度勾配や特定アノードへの負担が減少し、効果的かつ効率的に燃料処理を進行することが可能となり、燃料電池での内部改質発電の可能性の増大及び発電の高効率化を図ることができる。
さらに、燃料分配管内に改質などの燃料処理用触媒を配置することで、吸熱反応である改質反応を、燃料電池運転温度と同じ高温で、発電時に発生する排熱を有効に利用しながら行うことも可能となり、これにより燃料極上での炭素析出による燃料極の破壊の心配がなくなり、かつ改質後の生成水素を用いた速やかな発電が可能となる。
また、プロパン以上の高級炭化水素を燃料とした場合、メタンを含む燃料まで改質するより、燃料を改質せずにニッケルアノードまで導入することで高い燃料利用率が得られることが報告されているが、燃料極以前の段階で燃料の分解反応や改質反応が起こらないよう、炭化水素の分解活性の高いニッケルなどの材料を燃料極以前に用いないことにより、高級炭化水素利用時に高い燃料利用率が得られることが期待される。
In conventional series fuel cells, it has been necessary to keep the fuel utilization rate low in order to prevent damage to the downstream cell and decrease in efficiency. However, according to the present invention, the downstream cell is not yet connected even under a high fuel utilization rate. The fuel used (part of the supplied fuel) can be supplied, and the oxygen partial pressure at the fuel electrode can be kept low. Therefore, the fuel cell can be operated without considering the destruction of the fuel cell, and the fuel utilization rate can be improved.
In addition, in the series fuel cell, since the introduced fuel is supplied over all of the series of cells, it is difficult to control the potential generated in each fuel cell when the load fluctuates. Since unused fuel is also supplied to the side fuel cell, the difference in potential generated between the cells is reduced, and load response can be improved.
In addition, when a series fuel cell is operated under a high fuel utilization rate, the same current flows in the downstream cell even though the fuel concentration is extremely low, so the oxidation of the metal component used in the fuel electrode occurs. Deterioration of the fuel electrode due to, eventually leading to the destruction of the fuel cell. Due to the configuration of the series-type fuel cell, the destruction of one cell directly leads to a complete stoppage of power generation performance. However, according to the present invention, unused fuel (a part of the supplied fuel) is supplied to the downstream cell, and the fuel electrode is kept in an atmosphere that is not oxidized. The battery life can be extended.
Further, in conventional series fuel cells, it has been difficult to increase the size of the fuel cell due to restrictions on the fuel supply to the downstream cells. However, according to the present invention, there is no limitation on the fuel supply, and the large size of the fuel cell is eliminated. Can be realized.
Further, when using hydrocarbon fuel by internal reforming, in the conventional fuel introduction method, a thermal decomposition reaction and a reforming reaction occur on the fuel electrode in the immediate vicinity of the fuel introduction portion, so that a burden on this portion increases. Specifically, destruction of the most upstream fuel electrode is likely to occur due to carbon deposition, and it is necessary to increase the amount of steam added to prevent destruction due to carbon deposition, reducing the power generation efficiency, and the reforming reaction is an endothermic reaction. For this reason, there has been a problem that the temperature drop due to the reforming reaction is concentrated in the uppermost cell and the fuel cell is destroyed due to a sudden temperature gradient. However, according to the present invention, since hydrocarbon fuel is distributed and supplied to each cell, fuel processing such as pyrolysis performed in the fuel introduction path and fuel processing such as reforming reaction performed on the fuel electrode are separated. As a result, the controllability such as the progress of reforming reaction and temperature control is dramatically increased, and the reforming reaction progresses on average at each anode part. The burden on the gradient and specific anode is reduced, fuel processing can proceed effectively and efficiently, increasing the possibility of internal reforming power generation in the fuel cell and increasing the efficiency of power generation. it can.
Furthermore, by disposing a catalyst for fuel processing such as reforming in the fuel distribution pipe, the reforming reaction, which is an endothermic reaction, can be used at the same high temperature as the fuel cell operating temperature while effectively utilizing the exhaust heat generated during power generation. Therefore, there is no fear of destruction of the fuel electrode due to carbon deposition on the fuel electrode, and prompt power generation using the reformed hydrogen is possible.
In addition, when higher hydrocarbons than propane are used as fuel, it is reported that higher fuel utilization can be obtained by introducing the fuel to the nickel anode without reforming the fuel than reforming the fuel containing methane. However, in order to prevent the decomposition reaction and reforming reaction of the fuel before the fuel electrode, by using a material such as nickel with high hydrocarbon decomposition activity before the fuel electrode, a high fuel can be used when using higher hydrocarbons. The utilization rate is expected to be obtained.

本発明の第1の実施形態を図3を用いて説明する。
図3は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
同図において、11,21,31・・・は燃料極、12,22,32・・・は電解質、13,23,33・・・は空気極、14,24,34・・・はインターコネクタ、6は多孔質で形成された基体管、70は基体管6内に設けられた円筒状の多段に形成された円筒形燃料導入機構、71,72,73・・・は円筒形燃料導入機構70に設けられた燃料排出口であり、この燃料排出口71,72,73は各燃料極11,21,31・・・の直前に設けられている。
なお、同図において、(a)は電流密度(電解質を透過する酸素量)を示す図、(b)は各セル・・・において発生する電位の様子を示す図、(c)は燃料極11,21・・・における酸素量の推移を示す図、(d)は空気極13、23・・・の酸素分圧の推移を示す図、(e)は空気極13,23・・・燃料濃度の推移を示す図である。
本実施形態の発明によれば、円筒状の多段に設けられた円筒形燃料導入機構7の各燃料排出口71,72,73・・・が各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出口71,72,73・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されるように構成されている。その結果、図3(e)に示すように、各燃料極11,21,31・・・上の燃料濃度が、図2(f)に示す従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分な電位を発生させることができる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the figure, 11, 21, 31 ... are fuel electrodes, 12, 22, 32 ... are electrolytes, 13, 23, 33 ... are air electrodes, 14, 24, 34 ... are interconnectors. , 6 is a porous base tube, 70 is a cylindrical multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism provided in the base tube 6, 71, 72, 73... Are cylindrical fuel introduction mechanisms The fuel discharge ports 71, 72, 73 are provided immediately before the fuel electrodes 11, 21, 31,.
In the figure, (a) shows the current density (the amount of oxygen that permeates the electrolyte), (b) shows the state of the potential generated in each cell, and (c) shows the fuel electrode 11. , 21..., 21..., 21..., 21 (d), the oxygen partial pressures of the air electrodes 13, 23. FIG.
According to the invention of the present embodiment, the fuel discharge ports 71, 72, 73... Of the cylindrical fuel introduction mechanism 7 provided in a cylindrical multistage are immediately in front of the fuel electrodes 51, 41, 31. Are provided so that sufficient fuel is supplied from the fuel discharge ports 71, 72, 73... To the fuel electrodes 51, 41, 31. As a result, as shown in FIG. 3 (e), the fuel concentration on each of the fuel electrodes 11, 21, 31... Is supplied as in the series fuel cell according to the prior art shown in FIG. It can be held without decreasing along the direction, and a sufficient potential can be generated even in the downstream cell.

次に、本発明の第2の実施形態を図4及び図5を用いて説明する。
図4は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図であり、図5は本実施形態の他の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
これらの図において、80は基体管6内に設けられた燃料を分配するための円筒状に形成された円筒形燃料導入機構、81,82,83・・・はそれぞれが円筒形燃料導入機構8の燃料供給方向に沿って各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられた円筒形燃料導入機構80の燃料排出孔である。90は基体管6内に設けられた燃料の下流側に行くに従って円筒形の直径が大きくなっていくテーパー状に構成された、燃料を分配するために形成された円筒型燃料導入機構、91,92,93・・・はそれぞれが燃料導入機構90の燃料供給方向に沿って設けられた燃料排出孔であり、各燃料排出孔91,92,93は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。
なお、その他の構成は図3に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、図4に示す円筒形燃料導入機構80を用いる場合は、各燃料排出孔81,82,83・・・が各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出孔81,82,83・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されることになる。その結果、各燃料極51,41,31・・・上の燃料濃度が、従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分電位を発生させることができる。
また、図5に示す燃料導入機構90を用いる場合は、図4に示す円筒形燃料導入機構80に比べて、下流側ではより燃料が利用しやすくなるので、より一層燃料下流側の燃料濃度の減少を防止することができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a series fuel cell according to the invention of this embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a series fuel cell according to another invention of this embodiment.
In these drawings, reference numeral 80 denotes a cylindrical fuel introduction mechanism formed in a cylindrical shape for distributing the fuel provided in the base tube 6, and 81, 82, 83... Each represents a cylindrical fuel introduction mechanism 8. Are fuel discharge holes of a cylindrical fuel introduction mechanism 80 provided immediately before each of the fuel electrodes 51, 41, 31. 90 is a cylindrical fuel introduction mechanism configured to distribute the fuel, and is configured to have a tapered shape in which the diameter of the cylinder increases toward the downstream side of the fuel provided in the base tube 6; 92, 93... Are fuel discharge holes provided along the fuel supply direction of the fuel introduction mechanism 90. The fuel discharge holes 91, 92, 93 are respectively fuel electrodes 51, 41, 31. It is provided immediately before.
Other configurations correspond to the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of this embodiment, when the cylindrical fuel introduction mechanism 80 shown in FIG. 4 is used, the fuel discharge holes 81, 82, 83... Are located immediately before the fuel electrodes 51, 41, 31. .., And sufficient fuel is supplied from the fuel discharge holes 81, 82, 83... To the fuel electrodes 51, 41, 31. As a result, the fuel concentration on each of the fuel electrodes 51, 41, 31... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction as in the series fuel cell according to the prior art. A sufficient potential can be generated also in the cell.
In addition, when the fuel introduction mechanism 90 shown in FIG. 5 is used, the fuel is more easily used on the downstream side than the cylindrical fuel introduction mechanism 80 shown in FIG. Reduction can be prevented.

次に、本発明の第3の実施形態を図6を用いて説明する。
図6は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
同図において、10は一端が閉じられた多孔質で形成された基体管、110は基体管10内に設けられた円筒状の多段に形成された円筒形燃料導入機構、111,112,113・・・は円筒形燃料導入機構110に設けられた燃料排出口であり、この燃料排出口111,112,113・・・は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。
なお、その他の構成は図3に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、円筒形燃料導入機構110の各燃料排出口111,112,113・・・が各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出口111,112,113・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されることになる。その結果、各燃料極51,41,31・・・上の燃料濃度が、従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分電位を発生させることができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the figure, 10 is a base tube formed of a porous material with one end closed, 110 is a cylindrical multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism provided in the base tube 10, 111, 112, 113. .. is a fuel discharge port provided in the cylindrical fuel introduction mechanism 110, and the fuel discharge ports 111, 112, 113... Are provided immediately before the fuel electrodes 51, 41, 31. .
Other configurations correspond to the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of this embodiment, each fuel discharge port 111, 112, 113... Of the cylindrical fuel introduction mechanism 110 is provided immediately before each fuel electrode 51, 41, 31. A sufficient amount of fuel is supplied to the fuel electrodes 51, 41, 31... From the outlets 111, 112, 113. As a result, the fuel concentration on each of the fuel electrodes 51, 41, 31... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction as in the series fuel cell according to the prior art. A sufficient potential can be generated also in the cell.

次に、本発明の第4の実施形態を図7及び図8を用いて説明する。
図7は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図であり、図8は本実施形態の他の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
これらの図において、120は基体管10内に設けられた燃料を分配するための円筒状の円筒形燃料導入機構、121,122,123・・・はそれぞれが円筒形燃料導入機構120の燃料供給方向に沿って設けられた燃料排出孔であり、燃料排出孔121,122,123は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。130は基体管10内に設けられた燃料の下流側に行くに従って円筒形の直径が小さくなっていくテーパー状に構成された、燃料を分配するための形成された円筒形燃料導入機構、131,132,133・・・はそれぞれが円筒形燃料導入機構130の燃料供給方向に沿って設けられた燃料排出孔であり、各燃料排出孔131,132,133は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。
なお、その他の構成は図6に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、図7に示す円筒形燃料導入機構120を用いる場合は、各燃料排出口121,122,123・・・が各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出口121,122,123・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されることになる。その結果、各燃料極51,41,31・・・上の燃料濃度が、従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分電位を発生させることができる。
また、図8に示す円筒形燃料導入機構130を用いる場合は、図7に示す円筒形燃料導入機構120に比べて、より一層燃料下流側の燃料濃度の減少を防止することができる。
Next, the 4th Embodiment of this invention is described using FIG.7 and FIG.8.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a series fuel cell according to the invention of this embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a series fuel cell according to another invention of this embodiment.
In these drawings, reference numeral 120 denotes a cylindrical cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel provided in the base tube 10, and 121, 122, 123... Each supply fuel from the cylindrical fuel introduction mechanism 120. Is a fuel discharge hole provided along the direction, and the fuel discharge holes 121, 122, 123 are provided immediately before the fuel electrodes 51, 41, 31,. 130 is a cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel, which is formed in a tapered shape in which the diameter of the cylinder becomes smaller toward the downstream side of the fuel provided in the base tube 10; 132, 133... Are fuel discharge holes provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism 130. The fuel discharge holes 131, 132, 133 are respectively connected to the fuel electrodes 51, 41, 31,.・ It is provided just before.
Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of the present embodiment, when the cylindrical fuel introduction mechanism 120 shown in FIG. 7 is used, each fuel discharge port 121, 122, 123... Is immediately before each fuel electrode 51, 41, 31. .., And sufficient fuel is supplied from the fuel discharge ports 121, 122, 123... To the fuel electrodes 51, 41, 31. As a result, the fuel concentration on each of the fuel electrodes 51, 41, 31... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction as in the series fuel cell according to the prior art. A sufficient potential can be generated also in the cell.
Further, when the cylindrical fuel introduction mechanism 130 shown in FIG. 8 is used, the fuel concentration on the downstream side of the fuel can be further prevented from decreasing compared to the cylindrical fuel introduction mechanism 120 shown in FIG.

次に、本発明の第5の実施形態を図9を用いて説明する。
図9は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す斜視図である。
同図において、20は多孔質で形成された大型平板状の基体板、15,16,17・・・は基体板20の裏側から見た燃料極、60,61,62・・・は基体板20上の燃料導入側に配置された燃料を分配するための仕切板、65,66,67・・・は仕切板60,61,62間に設けられ、各燃料極15,16,17・・・の直前に位置するように設けられた開口部である。
本実施形態の発明によれば、仕切板60,61,62・・・間の開口部65,66,67・・・が各燃料極15,16,17・・・の直前に設けられているので、この各開口部65,66,67・・・から各燃料極15,16,17・・・に十分な燃料が供給されることになる。その結果、各燃料極15,16,17・・・上の燃料濃度が、従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分電位を発生させることができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the drawing, 20 is a large flat plate substrate made of porous material, 15, 16, 17... Are fuel electrodes viewed from the back side of the substrate plate 20, 60, 61, 62. The partition plates 65, 66, 67,... For distributing the fuel disposed on the fuel introduction side on 20 are provided between the partition plates 60, 61, 62, and the fuel electrodes 15, 16, 17,. An opening provided so as to be located immediately before
According to the invention of this embodiment, the openings 65, 66, 67... Between the partition plates 60, 61, 62... Are provided immediately before the fuel electrodes 15, 16, 17. Therefore, sufficient fuel is supplied to the fuel electrodes 15, 16, 17... From the openings 65, 66, 67. As a result, the fuel concentration on each fuel electrode 15, 16, 17... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction as in the series fuel cell according to the prior art, and the downstream side A sufficient potential can be generated also in the cell.

次に、本発明の第6の実施形態を図10を用いて説明する。
図10は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す斜視図である。
同図において、100,101,102・・・は基体板20上の燃料排出側に燃料を排出するための仕切板、105,106,107・・・は仕切板100,101,102・・・間に設けられ、各燃料極15,16,17・・・の直後に位置するように設けられた開口部である。
なお、その他の構成は図9に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、仕切板60,61,62・・・間の開口部65,66,67・・・が各燃料極15,16,17・・・の直前に設けられ、仕切板100,101,102・・・間の開口部105,106,107・・・が各燃料極15,16,17・・・の直後に設けられているので、この各開口部65,66,67から各開口部105,106,107・・・を通って燃料が各燃料極15,16,17・・・に十分供給されることになる。その結果、各燃料極15,16,17・・・上の燃料濃度が、従来技術に係る直列型燃料電池のように燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分電位を発生させることができる。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of the present embodiment.
In the figure, reference numerals 100, 101, 102,... Denote partition plates for discharging fuel to the fuel discharge side on the base plate 20, 105, 106, 107,. It is an opening provided so as to be located immediately after each fuel electrode 15, 16, 17.
Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of the present embodiment, the openings 65, 66, 67... Between the partition plates 60, 61, 62... Are provided immediately before the fuel electrodes 15, 16, 17. Since the openings 105, 106, 107 ... between the plates 100, 101, 102 ... are provided immediately after the fuel electrodes 15, 16, 17 ..., the openings 65, 66, 67 is sufficiently supplied to the fuel electrodes 15, 16, 17... Through the openings 105, 106, 107. As a result, the fuel concentration on each fuel electrode 15, 16, 17... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction as in the series fuel cell according to the prior art, and the downstream side A sufficient potential can be generated also in the cell.

次に、本発明の第7の実施形態を図11を用いて説明する。
図11は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
同図において、140は燃料極11,21,31・・・とは反対側の基体板20上に設けられた平板状の多段に形成された平板形燃料導入機構、141,142,143・・・は平板形燃料導入機構140に設けられた燃料排出口であり、この燃料排出口141,142,143・・・は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。
なお、その他の構成は図3及び図9に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、平板状の多段に形成された平板形燃料導入機構140の各燃料排出口141,142,143・・・のそれぞれが各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出口141,142,143・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されるように構成されている。その結果、各燃料極51,41,31・・・上の燃料濃度が燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分な電位を発生させることができる。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the figure, reference numeral 140 denotes a flat plate fuel introduction mechanism formed on a base plate 20 on the opposite side of the fuel electrodes 11, 21, 31,..., 141, 142, 143,. ... Is a fuel discharge port provided in the flat plate fuel introduction mechanism 140. The fuel discharge ports 141, 142, 143... Are provided immediately before the fuel electrodes 51, 41, 31.
Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIGS.
According to the invention of this embodiment, each of the fuel discharge ports 141, 142, 143... Of the flat plate fuel introduction mechanism 140 formed in a flat plate-like multistage is respectively connected to the fuel electrodes 51, 41, 31. Are provided immediately before the fuel discharge ports 141, 142, 143..., And sufficient fuel is supplied to the fuel electrodes 51, 41, 31. As a result, the fuel concentration on each fuel electrode 51, 41, 31... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction, and a sufficient potential can be generated even in the downstream cell. .

次に、本発明の第8の実施形態を図12を用いて説明する。
図12は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
同図において、150は燃料極11,21,31・・・とは反対側の基体板20上に設けられた箱形状に形成された箱形燃料導入機構、151,152,153・・・は箱形燃料導入機構150の燃料供給方向に沿って設けられた燃料排出口であり、この燃料排出口151,152,153・・・は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。
なお、その他の構成は図11に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、箱形燃料導入機構150の各燃料排出口151,152,153・・・のそれぞれが各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられ、この各燃料排出口151,152,153・・・から各燃料極51,41,31・・・に十分な燃料が供給されるように構成されている。その結果、各燃料極51,41,31・・・上の燃料濃度が燃料供給方向に沿って減少することなく保持することができ、下流側のセルにおいても十分な電位を発生させることができる。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the figure, reference numeral 150 denotes a box-shaped fuel introduction mechanism formed on the base plate 20 on the side opposite to the fuel electrodes 11, 21, 31,..., 151, 152, 153. This is a fuel discharge port provided along the fuel supply direction of the box-shaped fuel introduction mechanism 150. The fuel discharge ports 151, 152, 153... Are provided immediately before the fuel electrodes 51, 41, 31. It has been.
Other configurations correspond to the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of this embodiment, each of the fuel discharge ports 151, 152, 153... Of the box-shaped fuel introduction mechanism 150 is provided immediately before each of the fuel electrodes 51, 41, 31. .. Are configured to be supplied from the fuel discharge ports 151, 152, 153... To the fuel electrodes 51, 41, 31. As a result, the fuel concentration on each fuel electrode 51, 41, 31... Can be maintained without decreasing along the fuel supply direction, and a sufficient potential can be generated even in the downstream cell. .

次に、本発明の第9の実施形態を図13を用いて説明する。
図13は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
同図において、160は基体管6内に設けられた燃料を分配するための円筒状に形成された円筒形燃料導入機構、161,162,163・・・はそれぞれが円筒形燃料導入機構160の燃料供給方向に沿って各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられた円筒形燃料導入機構160の燃料排出口、165は円筒形燃料導入機構160の燃料供給方向に沿って、各燃料排出口161,162,163直前の円筒内部に設けられた炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒である。
なお、その他の構成は図4に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、図4に示した第2の実施形態に係る直列型燃料電池の効果に加えて、円筒形燃料導入機構160に燃料処理用触媒165を介在させることにより、吸熱反応である改質反応を燃料電池運転温度と同じ高温で、発電時に発生する排熱を有効に利用しながら行うことが可能となる。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of this embodiment.
In the figure, reference numeral 160 denotes a cylindrical fuel introduction mechanism formed in a cylindrical shape for distributing fuel provided in the base tube 6, 161, 162, 163... Each of the cylindrical fuel introduction mechanism 160. A fuel discharge port of the cylindrical fuel introduction mechanism 160 provided immediately before each fuel electrode 51, 41, 31... Along the fuel supply direction, 165, along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism 160. This is a fuel processing catalyst for reforming a hydrocarbon fuel provided inside a cylinder immediately before each fuel discharge port 161, 162, 163.
The other configurations correspond to the configurations with the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of the present embodiment, in addition to the effects of the series fuel cell according to the second embodiment shown in FIG. 4, the endothermic effect is obtained by interposing the fuel processing catalyst 165 in the cylindrical fuel introduction mechanism 160. The reforming reaction, which is a reaction, can be performed at the same high temperature as the fuel cell operating temperature while effectively utilizing the exhaust heat generated during power generation.

次に、本発明の第10の実施形態を図14を用いて説明する。
図14は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す斜視図である。
166は基体板20上の開口部65,66,67・・・の直前に設けられた炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒である。
なお、その他の構成は図10に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、図10に示した第7の実施形態に係る直列型燃料電池の効果に加えて、基体板20上に燃料処理用触媒166を介在させることにより、吸熱反応である改質反応を燃料電池運転温度と同じ高温で、発電時に発生する排熱を有効に利用しながら行うことが可能となる。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the series fuel cell according to the invention of the present embodiment.
Reference numeral 166 denotes a fuel processing catalyst for reforming a hydrocarbon fuel provided immediately before the openings 65, 66, 67,.
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
According to the invention of the present embodiment, in addition to the effects of the series fuel cell according to the seventh embodiment shown in FIG. 10, the endothermic reaction is achieved by interposing the fuel processing catalyst 166 on the base plate 20. A certain reforming reaction can be performed at the same high temperature as the fuel cell operating temperature while effectively using the exhaust heat generated during power generation.

次に、本発明の第11の実施形態を図15を用いて説明する。
図15は、本実施形態の発明に係る直列型燃料電池の構成を示す断面図である。
170は燃料極11,21,31・・・とは反対側の基体板20上に設けられた箱形状に形成された箱形燃料導入機構、171,172,173・・・は箱形燃料導入機構170の燃料供給方向に沿って設けられた燃料排出口であり、この燃料排出口171,172,173・・・は各燃料極51,41,31・・・の直前に設けられている。167は箱形燃料導入機構170の燃料供給方向に沿って、各燃料排出口171,172,173直前の円筒内部に介在された、炭化水素燃料の改質などを行う燃料処理用触媒である。
なお、その他の構成は図12に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の発明によれば、図12に示した第9の実施形態に係る直列型燃料電池の効果に加えて、箱形燃料導入機構170に燃料処理用触媒167を介在させることにより、吸熱反応である改質反応を燃料電池運転温度と同じ高温で、発電時に発生する排熱を有効に利用しながら行うことが可能となる。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of a series fuel cell according to the invention of this embodiment.
170 is a box-shaped fuel introduction mechanism formed on the base plate 20 on the opposite side of the fuel electrodes 11, 21, 31..., 171, 172, 173. This is a fuel discharge port provided along the fuel supply direction of the mechanism 170, and this fuel discharge port 171, 172, 173... Is provided immediately before each fuel electrode 51, 41, 31. Reference numeral 167 denotes a fuel processing catalyst for reforming hydrocarbon fuel and the like, which is interposed in the cylinder immediately before the fuel discharge ports 171, 172, 173 along the fuel supply direction of the box-shaped fuel introduction mechanism 170.
The other configurations correspond to the configurations with the same reference numerals shown in FIG.
According to the invention of this embodiment, in addition to the effects of the series fuel cell according to the ninth embodiment shown in FIG. 12, the endothermic heat absorption is achieved by interposing the fuel processing catalyst 167 in the box fuel introduction mechanism 170. The reforming reaction, which is a reaction, can be performed at the same high temperature as the fuel cell operating temperature while effectively utilizing the exhaust heat generated during power generation.

従来技術に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。FIG. 6 is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to a conventional technique. 従来技術に係る、発電時、全電位、各セルを透過する酸素量(電流量)、各セルでの発生電位、空気極側での酸素濃度、燃料極上での酸素分圧、燃料極上での燃料濃度を模式的に示した直列型燃料電池の模式図(断面図)である。According to the prior art, during power generation, the total potential, the amount of oxygen permeating each cell (current amount), the potential generated in each cell, the oxygen concentration on the air electrode side, the oxygen partial pressure on the fuel electrode, and on the fuel electrode It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell schematically showing a fuel concentration. 第1の実施形態の発明に係る、発電時、各セルを透過する酸素量(電流量)、各セルでの発生電位、空気極側での酸素濃度、燃料極上での酸素分圧、燃料極上での燃料濃度を模式的に示した直列型燃料電池の模式図(断面図)である。According to the invention of the first embodiment, during power generation, the amount of oxygen that permeates each cell (current amount), the potential generated in each cell, the oxygen concentration on the air electrode side, the oxygen partial pressure on the fuel electrode, and the fuel electrode FIG. 3 is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series type fuel cell schematically showing the fuel concentration in FIG. 第2の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the second embodiment. 第2の実施形態の他の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to another invention of the second embodiment. 第3の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the third embodiment. 第4の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the fourth embodiment. 第4の実施形態の他の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (sectional drawing) of the series type fuel cell which concerns on other invention of 4th Embodiment. 第5の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(斜視図)である。It is a schematic diagram (perspective view) of the series fuel cell according to the invention of the fifth embodiment. 第6の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(斜視図)である。It is a schematic diagram (perspective view) of the series fuel cell according to the invention of the sixth embodiment. 第7の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the seventh embodiment. 第8の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the eighth embodiment. 第9の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of the ninth embodiment. 第10の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(斜視図)である。It is a schematic diagram (perspective view) of a series fuel cell according to the invention of the tenth embodiment. 第11の実施形態の発明に係る直列型燃料電池の模式図(断面図)である。It is a schematic diagram (cross-sectional view) of a series fuel cell according to the invention of an eleventh embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11,21,31・・・ 燃料極
12,22,32・・・ 電解質
13,23,33・・・ 空気極
14,24,34・・・ インターコネクタ
6 基体管、
70 円筒形燃料導入機構
71,72,73・・・ 燃料排出口
80 円筒形燃料導入機構
81,82,83・・・燃料排出孔
90 円筒型燃料導入機構
91,92,93・・・ 燃料排出孔
10 基体管
110 円筒形燃料導入機構
111,112,113・・・ 燃料排出口
120 円筒形燃料導入機構
121,122,123・・・ 燃料排出孔
130 円筒形燃料導入機構
131,132,133・・・ 燃料排出孔
20 基体板
15,16,17・・・ 燃料極
60,61,62・・・ 仕切板
65,66,67・・・ 開口部
100,101,102・・・ 仕切板
105,106,107・・・ 開口部
140 平板形燃料導入機構
141,142,143・・・ 燃料排出口
150 箱形燃料導入機構
151,152,153・・・ 燃料排出口
160 円筒形燃料導入機構
161,162,163・・・ 燃料排出口
165,166,167 燃料処理用触媒
170 箱形燃料導入機構
171,172,173・・・ 燃料排出口

11, 21, 31 ... Fuel electrode 12, 22, 32 ... Electrolyte 13, 23, 33 ... Air electrode 14, 24, 34 ... Interconnector 6 Base tube,
70 Cylindrical fuel introduction mechanism 71, 72, 73 ... Fuel discharge port 80 Cylindrical fuel introduction mechanism 81, 82, 83 ... Fuel discharge hole
90 cylindrical fuel introduction mechanism 91, 92, 93 ... fuel discharge hole 10 base tube 110 cylindrical fuel introduction mechanism 111, 112, 113 ... fuel discharge port 120 cylindrical fuel introduction mechanism 121, 122, 123. Fuel discharge hole 130 Cylindrical fuel introduction mechanism 131, 132, 133 ... Fuel discharge hole 20 Base plate 15, 16, 17 ... Fuel electrode 60, 61, 62 ... Partition plates 65, 66, 67 .. Openings 100, 101, 102 ... Partition plates 105, 106, 107 ... Openings 140 Flat plate fuel introduction mechanisms 141, 142, 143 ... Fuel discharge ports 150 Box-type fuel introduction mechanisms 151, 152 , 153... Fuel discharge port 160 Cylindrical fuel introduction mechanism 161, 162, 163... Fuel discharge port 165, 166, 167 Fuel processing catalyst 170 Box-shaped fuel introduction Structure 171, 172, 173 ... fuel outlet

Claims (22)

燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体上に形成された直列型燃料電池において、前記各燃料極に燃料を分配するための燃料導入機構を備えることを特徴とする直列型燃料電池。   In a series fuel cell in which a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and the individual cells and interconnectors are formed on a porous substrate. A series fuel cell comprising a fuel introduction mechanism for distributing fuel to each fuel electrode. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための多段の円筒形燃料導入機構を備え、該多段の円筒形燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series-type fuel cell in which a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and these individual cells and interconnectors are formed on a porous substrate tube. And a multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a fuel discharge port provided at each stage of the multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism is positioned immediately before each fuel electrode. A series fuel cell characterized in that it is configured as follows. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための円筒形燃料導入機構を備え、該円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出孔が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series-type fuel cell in which a plurality of cells composed of a stack of a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and these individual cells and interconnectors are formed on a porous substrate tube. A cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a plurality of fuel discharge holes provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism are positioned immediately before each fuel electrode, respectively. A series fuel cell, characterized in that it is configured as described above. 前記円筒形燃料導入機構は、燃料下流側に行くに従って大きくなっていくテーパー形状に構成したことを特徴とする請求項3に記載の直列型燃料電池。   4. The series fuel cell according to claim 3, wherein the cylindrical fuel introduction mechanism is configured to have a tapered shape that becomes larger toward a fuel downstream side. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の一端を閉じた基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための多段の円筒形燃料導入機構を備え、該多段の円筒形燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte, and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and these individual cells and interconnectors are formed on a porous base tube with one end closed. The series fuel cell includes a multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a fuel discharge port provided in each stage of the multi-stage cylindrical fuel introduction mechanism is located immediately before each fuel electrode. A series fuel cell, characterized in that it is positioned at 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の一端を閉じた基体管上に形成された直列型燃料電池において、前記基体管内に燃料を分配するための円筒形燃料導入機構を備え、該円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出孔が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A plurality of cells composed of a stack of fuel electrode, electrolyte, and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and these individual cells and interconnectors are formed on a porous base tube with one end closed. The series fuel cell includes a cylindrical fuel introduction mechanism for distributing fuel into the base tube, and a plurality of fuel discharge holes provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism are provided in each fuel electrode. A series fuel cell, characterized in that it is positioned immediately before. 前記円筒形の燃料導入機構は、燃料下流側に行くに従って小さくなっていくテーパー形状に構成したことを特徴とする請求項6に記載の直列型燃料電池。   7. The series fuel cell according to claim 6, wherein the cylindrical fuel introduction mechanism has a tapered shape that becomes smaller toward the downstream side of the fuel. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板を備え、該仕切板間の開口部が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series type fuel cell in which a plurality of cells comprising a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and the individual cells and interconnector are formed on a porous base plate. And a partition plate for distributing fuel on the fuel introduction side on the base plate, and an opening between the partition plates is located immediately before each fuel electrode. battery. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板及び燃料排出側に燃料を排出するための仕切板を備え、前記燃料導入側の仕切板間の開口部は各燃料極の直前にあり、前記燃料排出側の仕切板間の開口部は各燃料極の下流側に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series type fuel cell in which a plurality of cells comprising a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and the individual cells and interconnector are formed on a porous base plate. A partition plate for distributing the fuel to the fuel introduction side on the base plate and a partition plate for discharging the fuel to the fuel discharge side, and an opening between the partition plates on the fuel introduction side is provided for each fuel electrode. An in-line fuel cell characterized in that the opening between the fuel discharge side partition plates is positioned downstream of each fuel electrode. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板の前記燃料極とは反対側に燃料を分配するための多段の板状形の燃料導入機構を備え、該多段の燃料導入機構の各段に設けられた燃料排出口が各燃料極の直前に位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series type fuel cell in which a plurality of cells comprising a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and the individual cells and interconnector are formed on a porous base plate. A multi-stage plate-shaped fuel introduction mechanism for distributing fuel to the opposite side of the base plate from the fuel electrode, and a fuel discharge port provided at each stage of the multi-stage fuel introduction mechanism. A series fuel cell characterized in that it is positioned immediately before the fuel electrode. 燃料極、電解質及び空気極の積層からなるセルを複数個インターコネクタを介して電気的に直列に接続し、これら個々のセル及びインターコネクタが多孔質の基体板上に形成された直列型燃料電池において、前記基体板の前記燃料極とは反対側に燃料を分配するための箱状形の燃料導入機構を備え、該箱状形の燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた複数の燃料排出口が各燃料極の直前にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする直列型燃料電池。   A series type fuel cell in which a plurality of cells comprising a stack of fuel electrode, electrolyte and air electrode are electrically connected in series via an interconnector, and the individual cells and interconnector are formed on a porous base plate. A box-shaped fuel introduction mechanism for distributing fuel on the opposite side of the base plate from the fuel electrode, and a plurality of fuel introduction mechanisms provided along the fuel supply direction of the box-shaped fuel introduction mechanism. A series fuel cell, wherein the fuel discharge port is positioned immediately before each fuel electrode. 前記基体管を構成する材料が、多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The serial fuel cell according to any one of claims 2 to 7, wherein the material constituting the base tube is porous ceramics. 前記基体管を構成する材料が、熱伝導性の高い多孔質の金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   8. The material constituting the base tube is made of a porous metal material having high thermal conductivity, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof. A series fuel cell according to any one of the claims. 前記基体管を構成する材料が、熱伝導性が高く多孔質であって、炭化水素に対する分解活性の高い材料を含まない金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The material that constitutes the base tube is made of a metal material that has high thermal conductivity and is porous and does not contain a material having high decomposition activity on hydrocarbons, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof. The series fuel cell according to any one of claims 2 to 7, wherein the series fuel cell is provided. 前記基体板を構成する材料が、多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The serial fuel cell according to any one of claims 8 to 11, wherein the material constituting the base plate is porous ceramics. 前記基体板を構成する材料が、熱伝導性の高い多孔質の金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   12. The material constituting the base plate is made of a porous metal material having high thermal conductivity, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof. A series fuel cell according to any one of the claims. 前記基体板を構成する材料が、熱伝導性が高く多孔質であって、炭化水素に対する分解活性の高い材料を含まない金属材料からなり、かつその表面に電気絶縁性の高い酸化物が形成されていることを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The material constituting the base plate is made of a metal material that has high thermal conductivity and is porous and does not contain a material having high decomposition activity for hydrocarbons, and an oxide having high electrical insulation is formed on the surface thereof. The series fuel cell according to any one of claims 8 to 11, wherein the fuel cell is a series fuel cell. 前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記円筒形燃料導入機構の燃料供給方向に沿って設けられた各燃料排出孔直前の円筒部内に、前記炭化水素燃料の燃料処理用触媒を介在させたことを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon-based fuel, and the fuel of the hydrocarbon fuel is disposed in a cylindrical portion immediately before each fuel discharge hole provided along the fuel supply direction of the cylindrical fuel introduction mechanism. The series fuel cell according to any one of claims 2 to 7, wherein a processing catalyst is interposed. 前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記基体板上の燃料導入側に燃料を分配するための仕切板の直前に、前記炭化水素燃料の燃料処理用触媒を介在させたことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の直列型燃料電池。   The fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon fuel, and a fuel processing catalyst for the hydrocarbon fuel is interposed immediately before the partition plate for distributing the fuel to the fuel introduction side on the base plate. The serial fuel cell according to claim 8 or 9, characterized by being made. 前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記燃料導入機構の各燃料排出口直前に、前記炭化水素燃料の燃料処理用触媒を配備したことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の直列型燃料電池。   11. The fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon-based fuel, and a fuel processing catalyst for the hydrocarbon fuel is disposed immediately before each fuel discharge port of the fuel introduction mechanism. Alternatively, the series fuel cell according to claim 11. 前記燃料極に供給される燃料が、炭化水素系燃料であって、前記燃料極に至るまでの燃料通過経路において前記炭化水素系燃料と300℃以上の高温で接触する材料として、前記炭化水素系燃料に対する分解活性の高い材料を用いないことを特徴とする請求項1乃至請求項20のいずれか1つの請求項に記載の直列型燃料電池。   The fuel supplied to the fuel electrode is a hydrocarbon-based fuel, and the hydrocarbon-based material is a material that contacts the hydrocarbon-based fuel at a high temperature of 300 ° C. or higher in a fuel passage route to the fuel electrode. 21. The series fuel cell according to claim 1, wherein a material having high decomposition activity for fuel is not used. 前記炭化水素系燃料に対する分解活性の高い材料が、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、バナジウム、モリブデンのいずれか1つまたは複数を含む材料であることを特徴とする請求項21に記載の直列型燃料電池。
The material having high decomposition activity for the hydrocarbon-based fuel is a material containing one or more of nickel, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, vanadium, and molybdenum. A series fuel cell according to 1.
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