JP2008235286A - 燃料電池およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時間を大幅に短縮できる燃料電池を提供する。
【解決手段】収納容器１内に、長手方向にガス流通路１７を有する燃料電池セル２を所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタック３を収納してなる燃料電池であって、収納容器１は燃料電池セル２を収納するための発電室９と、燃料電池セル２より排出される余剰の燃料ガスと発電室９より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室１１とを具備するとともに、発電室９内に、燃料電池セル２をその側方から加熱する加熱体２３を、燃料電池セル２の側面と所定間隔をおいて設けることにより、燃料電池の起動時間を大幅に短縮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池およびその運転方法に関し、特に起動を迅速に行うことができる燃料電池およびその運転方法に関するものである。

次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。

固体電解質型燃料電池は、複数の固体電解質型燃料電池セルからなるセルスタックを収納容器内に収容して構成されている。

固体電解質型燃料電池は作動温度が６００〜１０００℃と高いため、この温度まで燃料電池セルを加熱する必要があり、実質的に発電するまでの時間が長いという問題があった。

また、燃料電池セルを加熱するために長い時間を要するために、起動時間が長いという問題とともに、効率のよい加熱方法でなければエネルギーのロスも生じるため、総合的な発電効率が低下するという問題もある。

このような問題を解決するため、従来、円筒型燃料電池セルを用いた燃料電池においては、発電に関与しない余剰燃料を燃焼させる燃焼室を設け、導入ガスとの熱交換器の機能を持たせ、この燃焼熱により間接的に燃料電池セルを加熱する手段とし、熱効率を高めることが行われている。

また、この手法では燃料電池セル自体が熱伝導体となり、燃焼室で発生する燃焼熱を、燃料電池セルの一端部から燃料電池セル全体に熱伝導させ、燃料電池セルが加熱されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−２３７９６３号公報

しかしながら、上記した燃料電池セルを一端部から加熱する方法を採用する場合には、燃料電池セルの一端部の加熱部から、加熱すべき燃料電池セルの他端部までの距離が大きいため、燃料電池セルを発電可能な温度まで加熱するのに時間がかかり、発電開始までの時間が未だ長いという問題がある。

また、燃料電池セルの一端部の加熱部と他端部までの距離が大きいため、燃料電池セルの一端部の加熱部を急激に加熱すると燃料電池セルの他端部との間に大きな温度差が発生し、熱応力により破損しやすいという問題もある。

さらに、燃料電池セルの一端部を加熱する場合は、燃料電池セルの被加熱部は、燃料電池セル全体に対して非常に小さく、短時間で十分な熱量を燃料電池セル全体に伝えることが困難であるという問題もある。

すなわち、従来手法では起動時間の短縮を十分に達成できず、未だ起動に時間がかかるという問題があった。

本発明は、起動時間を大幅に短縮できる燃料電池およびその運転方法を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池は、収納容器内に、長手方向にガス流通路を有する燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池であって、前記収納容器は前記燃料電池セルを収納するための発電室と、前記燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと前記発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室とを具備するとともに、前記発電室内に、前記燃料電池セルをその側方から加熱する加熱体を、前記燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けたことを特徴とする。

本発明によれば、長手方向にガス流通路を有する燃料電池セルを側方から加熱する加熱体を、燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けることで、加熱部とこの加熱部から最も遠い燃料電池セルの部分との距離を小さくできるため、燃料電池セル全体を加熱するために要する時間を大幅に短縮することができる。

さらに、同様の理由で燃料電池セル内の温度差を小さくできるために、急速加熱をした場合でも燃料電池セルに発生する熱応力を小さくすることができ、その結果、急速加熱と信頼性の向上を同時に達成することができる。

また、燃料電池セル端部と比較して被加熱面積の大きい燃料電池セルの側面から加熱することにより、短時間でより多くの熱を燃料電池セルに加えることができるようになり、加熱時間を大幅に短縮できる。

さらに燃料電池セルと加熱体の距離が十分に小さい場合には直接加熱も可能となり、さらに起動時間の短縮と効率の向上が可能となる。

また、収納容器内に、燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室を具備することから、加熱体での加熱のほか、燃焼室での余剰の燃料ガスと酸素含有ガスとの燃焼熱との両方にて燃料電池セルを加熱することができ、加熱時間を大幅に短縮できる。

以上、説明を行った効果が相乗して作用するために、本発明によれば燃料電池の起動時間を大幅に短縮することができる。

また、本発明の燃料電池では前記加熱体が平板状の加熱体であることが好ましい。棒状加熱体であっても密に配置すれば、同様の効果は得られるが、平板状の加熱体を用いることで、燃料電池セルのより均一な加熱が可能となり、急速加熱時の熱応力などによる破壊を防止することができる。

また、棒状加熱体と比較して部品点数を少なくできることから組み立て性が向上し、ひいては製品のコストも下げることができる。

また本発明の燃料電池では、前記平板状の加熱体の長さが、前記燃料電池セルの配列方向における前記燃料電池セルスタックの長さと同じ長さであることが好ましい。それにより、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルのより均一な加熱が可能となる。

また、本発明の燃料電池では、前記平板状の加熱体は表裏面に加熱部を有することが好ましい。

平板状の加熱体の表裏面に加熱部を有することで、複数の方向にある燃料電池セルを同時に加熱することが可能になる。また、同様の理由で、燃料電池セルと、断熱材、熱交換器、熱媒体、その他の部材等を同時に加熱することが可能となり、加熱時間の短縮と、部品数の削減による空間の節約を同時に達成することが可能となる。

また、本発明の燃料電池では、前記加熱体は面燃焼型バーナーであることが好ましい。

電気式のヒーターを用いても同様の効果は得られるが、高温加熱という目的においては電気による加熱よりも燃焼による加熱の方が高い効率が得られる。

また、面燃焼型バーナーを用いることにより、より均一な加熱を実現でき、高効率で、均一な燃料電池セルの加熱が可能となる。

また、本発明の燃料電池では、前記加熱体は燃料電池セル側に燃焼プレートを有する面燃焼型バーナーであり、前記燃焼プレートがセラミックスよりなることが好ましい。

面燃焼型バーナーの燃焼プレートをセラミックスとすることで耐熱性や耐久性が向上する。また、元素の揮散などによる燃料電池セルへの悪影響も抑制できる。

また、本発明の燃料電池では、前記燃料電池セルが燃料側電極を有し、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなるとともに、前記加熱体には、燃焼用ガスが供給される燃焼用ガス供給路が形成されており、発電時に前記加熱体の燃焼用ガス供給路を介して前記燃料電池セル間に酸素含有ガスが供給されることが好ましい。

燃焼用ガスは加熱体で燃焼に関与するガスを指し、プロパン等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスの混合ガスとされている。

本発明によれば、加熱体に酸素含有ガス導入の機能を付与することで、別途燃料電池セル間に酸素含有ガスを供給する供給管を設ける必要がない。

また、本発明の加熱体はそれ自体が熱を発生するため、容易に酸素含有ガスを必要な温度まで加熱することができる。

さらに、熱の発生源が燃料電池セルの近傍にあるため酸素含有ガスを複雑に取り回す必要がなく、セル間に供給でき、熱エネルギーのロスを最小限にでき、熱効率も必然的に高くなる。

また、本発明の燃料電池の運転方法は、収納容器内に、燃料側電極を有するとともに、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなり、かつ長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納するための発電室と、前記燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと前記発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室とを具備する燃料電池の運転方法であって、起動時には、前記燃料電池セルと所定間隔をおいて設けられた加熱体の燃焼用ガス供給路に燃料ガスと酸素含有ガスとを供給して、前記加熱体の加熱部において燃焼させ、前記燃料電池セルの側面を側方から加熱し、発電時には、前記加熱体の燃焼用ガス供給路を介して酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給することを特徴とする。

停止状態から、定常運転に移行する間の前半では燃料電池セルは発電する能力がないために発電に要する酸素は必要ない。

燃料電池に導入され排出されるガスは、加熱あるいは発電に関与しない限りには、燃料電池を冷却する媒体として機能する。従って、加熱あるいは発電に関与しないガスの総量が多ければ、多いほど系外に排出される熱が増え、効率が低下する。そのため、この温度領域においては酸素含有ガスの導入量は不具合が生じない程度に少なくてもかまわない。

従って、発電前の温度領域では加熱体はもっぱら加熱の機能を優先させればよく、加熱に必要な燃料ガスと、燃料ガスを完全燃焼させるに足る酸素含有ガスを加熱体の加熱部に供給し燃焼させ、燃料電池セルの側面を側方から加熱する。

燃料電池セルが発電できる温度領域では、加熱体の加熱部における燃料ガスの燃焼に要する酸素と燃料電池セルの発電に要する酸素とが必要となるため、温度の上昇に伴い、燃料電池セルが発電を開始した時点で、徐々に酸素含有ガスの導入量を増加させる必要があり、少なくとも、加熱体の加熱部における燃料ガスの燃焼に要する酸素と燃料電池セルの発電に要する酸素の合量の酸素含有ガスと、燃料ガスとを加熱体の加熱部に供給し、燃料ガスの燃焼に関与しない加熱体により加熱された酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給する。

このように、燃料電池の運転状況に応じて、加熱体を通じて供給される酸素含有ガスの量および燃料ガスの量を適宜、調整することで発電効率を向上させることができる。

本発明の燃料電池によれば、収納容器内に、長手方向にガス流通路を有する燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池であって、前記収納容器は前記燃料電池セルを収納するための発電室と、前記燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと前記発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室とを具備するとともに、前記発電室内に、前記燃料電池セルをその側方から加熱する加熱体を、前記燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けることで、加熱部とこの加熱部から最も遠い燃料電池セルの部分との距離を小さくできるため、燃料電池セル全体を加熱するために要する時間を大幅に短縮することができ、起動時間を大幅に短縮できる。

図１は、本発明の燃料電池の一形態を示すもので、符号１は断熱構造を有する収納容器を示している。

収納容器１は耐熱性金属からなる枠体（図示せず）と、この枠体の内面に設けられた断熱材（図示せず）とから構成されている。

この収納容器１の内部には複数の燃料電池セル２が集合した燃料電池セルスタック３が複数収納され、燃料電池セルスタック３を構成する燃料電池セル２の下端部は燃料電池セル２の支持体を兼ねた燃料ガスタンク５の上蓋６に支持固定され、上端部は仕切り板７に支持固定されている。

この仕切り板７により、収納容器１内に発電室９と燃焼室１１が形成されている。また、この仕切り板７には酸素含有ガスを発電室９から燃焼室１１に導入する酸素含有ガス排出孔１３が形成されている。

燃料電池セルスタック３は、例えば、図２に示すように、複数の燃料電池セル２を２列に整列させ、隣設した２列の最外部の燃料電池セル２の電極同士が導電部材１５で接続され、これにより２列に整列した複数の燃料電池セル２が電気的に直列に接続している。

なお、図２では燃料電池セル２の詳細な構造は省略した。

図３は燃料電池セル２および燃料電池セルスタック３の構造を具体的に説明するもので、燃料電池セル２は、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状であり、その内部には長手方向に複数の燃料ガス通路１７が形成されている。この燃料電池セル２は燃料ガス通路１７方向に長い形状であり、長手方向の長さは、長手方向と直交する幅方向長さよりも長く形成されている。

この燃料電池セル２は、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状の多孔質な金属を主成分とする燃料側電極２ａの外面に、緻密質な固体電解質２ｂ、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極２ｃを順次積層し、酸素側電極２ｃと反対側の燃料側電極２ａの外面にインターコネクタ２ｄを形成して構成されており、燃料側電極２ａが支持体となっている。

一方の燃料電池セル２と他方の燃料電池セル２との間には、金属フェルト及び／又は金属板からなる集電部材１９を介在させ、一方の燃料電池セル２の燃料側電極２ａを、該燃料側電極２ａに設けられたインターコネクタ２ｄ、集電部材１９を介して他方の燃料電池セル２の酸素側電極２ｃに電気的に接続して、燃料電池セルスタック３が構成されている。

燃料電池セルスタック３において燃料側電極２ａ、固体電解質２ｂ、酸素側電極２ｃが重畳した部分が発電する部分である。

燃料電池セル２の長手方向において、燃料側電極２ａ、固体電解質２ｂ、酸素側電極２ｃが重畳した部分は、発電室９の中央部に存在し、燃料電池セル２の長手方向における両端部は、固体電解質２ｂの上面に酸素側電極２ｃが形成されていない領域が形成されており、燃料電池セル２の両端部は発電に寄与していない。この酸素側電極２ｃが形成されていない燃料電池セル２の両端部が燃料タンク５の上蓋６、仕切り板７に支持されている。また、緻密な固体電解質２ｂにより、発電室９内における固体電解質２ｂの内外のガス混合を防止している。

燃料ガスタンク５は上蓋６と底板並びに側板とで構成されており、その内部には燃料ガ
スタンク室２１が形成され、この燃料ガスタンク室２１には燃料電池セル２の発電に要する燃料ガスを導入する燃料ガス導入管２２が接合されている。

燃料電池セル２と燃料ガスタンク５の上蓋６にはガス通路が形成され（図示せず）、このガス通路は燃料電池セル２の燃料ガス通路１７に連通しており、燃料ガスは、燃料ガス導入管２２、燃料ガスタンク室２１を介し、ガス通路、燃料電池セル２の燃料ガス通路１７を通過し、燃料電池セル２の上端から、燃焼室１１へと導入される。

そして、本発明の燃料電池では、燃料電池セル２の側方、すなわち、燃料電池セル２の側面と所定間隔をおいて燃料電池セルの側面を加熱する加熱体２３が配置されている。

図４に加熱手段として燃料ガスの燃焼を利用した加熱体２３の断面構造を示す。

加熱体２３は対向して設けられた燃焼プレート２３ａと、これらの燃焼プレート２３ａを保持する外枠２５と、この外枠２５に接続され燃料プレート２３ａ間の燃焼用ガス供給路２３ｃ内に燃料ガスと酸素含有ガスを供給する配管２７とから構成されている。

この配管２７は収納容器１外部からの燃焼用ガス導入管２８に接続されている。

燃焼用ガスはプロパン等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスの混合ガスとされている。燃焼プレート２３ａは通気性を有する多孔質のセラミックスであり、燃焼プレート２３ａの外面である燃焼面（加熱部）２３ｄにおいて、燃料ガスを燃焼させることにより加熱体としての機能を発現するものである。この燃焼プレート２３ａは、発電室９内における燃料電池セル２の側面のほぼ全体に対向するように形成されている。

このとき、配管２７を通じて燃焼用ガス供給路２３ｃへ導入された燃料ガスと酸素含有ガスは、燃焼プレート２３ａの細孔を通過し、燃焼面２３ｄで燃焼する。この燃焼により加熱体２３、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル２、収納容器１が同時に加熱されることになる。

燃焼に寄与しなかった酸素含有ガスは燃料ガスの燃焼により加熱され、燃料電池セル２間へと供給される。

このとき、燃焼面２３ｄに到達した燃料ガスに、着火装置（図示せず）を用いて着火し、燃焼面２３ｄの全面を燃焼領域としている。

なお、図４の例で用いる燃焼プレート２３ａの細孔径は燃料ガスおよび酸素含有ガスを通過させうるものであればよい。また、燃焼プレートの補強のため、耐熱金属による網などを複合化させたものなどを用いてもよい。

以上のように構成された燃料電池は、例えば以下のようにして運転される。
燃料電池が停止している状態から、燃料電池が発電を開始するまでの状態、すなわち、燃料電池セル２が発電を開始しない温度領域では、加熱体２３に燃料ガスと、燃料電池セル２を加熱するために利用される燃料ガスを燃焼させるために必要な量の酸素を含む酸素含有ガスを導入する。

加熱体２３の燃焼プレート２３ａの燃焼面２３ｄで、燃焼用ガスを燃焼させ、発生した燃焼熱で加熱体２３、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル２、収納容器１を加熱する。
燃料電池セル２が加熱され、発電を開始する温度に達すると、燃料ガスを完全燃焼させるために必要な酸素に加え、燃料電池セル２が発電のために消費する酸素を導入しなければならないため、この温度領域では起動直後に比べ、酸素含有ガスの導入量を増加させる。

さらに燃料電池セル２の温度が上昇し、定常運転状態になった場合には加熱に要する燃料ガスの量は減少する。もしくは不要となる。従って、この温度領域では保温に要する燃料ガスのみを導入する。あるいは加熱が不要な場合には燃料ガスの供給を停止する。

燃料ガスを燃焼させるために必要な酸素含有ガスの量も同時に減少するが、燃料電池セルが発電で消費する酸素含有ガスは増加する。そのため、定常運転時には保温に要する燃料ガスを燃焼させるために必要な酸素含有ガスの量と、燃料電池セルが発電で消費する酸素含有ガスの量との合量を導入する。

燃料電池セル２における発電は、燃料ガス導入管２２、燃料ガスタンク室２１を介して、燃料電池セル２の燃料ガス通路１７に導入される燃料ガスと、加熱体２３を介して発電室９に導入される酸素含有ガスにより行われる。

発電に関与しなかった余剰の燃料ガス、例えば水素は燃料電池セル２の上端から燃焼室１１へ排出される。

また、発電に関与しなかった余剰の酸素含有ガス、例えば空気は発電室９と燃焼室１１を仕切る仕切り板７に設けられた酸素含有ガス排出孔１３より、燃焼室１１へ排出される。

余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスは燃焼室１１で燃焼させられ、排気ガス排出管２９より外部へ排出される。

なお、燃焼室１１においても、余剰燃料に着火するための着火装置（図示せず）が設けられている。

以上のように構成された燃料電池では、加熱体２３により燃料電池セル２をその側方から側面全体をほぼ均一に急速に加熱することができるとともに、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスとの燃焼熱を用いて燃料電池セル２を加熱することができ、加熱時間を大幅に短縮できる。

また、平板状の加熱体２３を用い、燃料電池セル２の側面を加熱することから燃料電池セル２の被加熱部の面積を大きくすることができるため、単位時間あたりに燃料電池セルに与えられる熱量を大きくすることができ、起動時間を短くすることができる。

また、酸素含有ガスを加熱体２３を通して燃料電池セル２に供給するため、酸素含有ガスの加熱が容易に行える。さらに、酸素含有ガスの加熱のための熱交換器や余熱器を設ける必要がなく、構造を簡単にできる。

また、本発明の燃料電池の運転方法では、加熱あるいは発熱に関与しない場合には冷却媒体として機能する酸素含有ガスや燃料ガスの導入量を運転状況に応じて変化させる、すなわち、加熱体２３に導入する燃料電池の起動に必要な燃料ガスと、燃料ガスの燃焼に必要な酸素含有ガス、燃料電池セル２が発電で消費する酸素含有ガスの量を変化させることで、起動時間の短縮と発電効率の向上を同時に達成できる。

ここで、さらに本発明の燃料電池の他の形態を図５を用いて説明する。この図５の例では燃料電池スタック３と収納容器１間に、２つの燃焼用ガス導入管２８のそれぞれに接続された２つの加熱体２３が配置された形態となっており、複数の燃料電池セルスタック３を取り囲むように加熱体２３が設けられている。

図２、５いずれの場合も加熱体２３は配管２７を通して燃焼用ガス導入管２８と接合されており、酸素含有ガスが加熱体２３より燃料電池セル２に供給される。この様な燃料電池では、上記形態よりも燃料電池セル２を均一に、かつ、迅速に加熱できるとともに、燃料電池セル２間に酸素含有ガスを十分に供給できる。本発明の燃料電池に用いられる加熱体の他の形態を図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

図６（ａ）の加熱体は図４と同様に燃料ガスの燃焼を利用した例である。この図６（ａ）の加熱体５３は、燃焼プレート５３ｂと、燃焼プレート５３ｂを保持する外枠５５と、外枠５５に接続された配管２７から構成され、燃焼プレート５３ｂ間には燃焼用ガス供給路５３ｃが形成されている。燃焼プレート５３ｂにはガス導出孔５３ｅが形成されている。

この様な加熱体５３では配管２７を通じて燃料ガスと酸素含有ガスを燃焼用ガス供給路５３ｃへ導入し、燃焼プレート５３ｂのガス導出孔５３ｅを経路として、燃焼面５３ｄへと導く。燃焼面５３ｄに到達した燃料ガスに、着火装置（図示せず）を用いて着火し、燃焼面５３ｄの全面を燃焼領域とする。

この燃焼により加熱体５３、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル２、収納容器１が同時に加熱されることになる。

この構造の場合も図４の場合と同様に、燃料ガスの燃焼に寄与しなかった酸素含有ガスは燃料ガスの燃焼熱により加熱され、燃料電池セル２へと供給される。

図４との差異は燃焼プレートとして通気性を有する多孔質体ではなく、緻密な板にガス導出孔５３ｅを設けた燃焼プレート５３ｂを用いることである。

ここで表記したガス導出孔５３ｅは燃料ガスを排出し、燃焼することから、一般的な呼称としては炎口とも言い換えられる。

図６（ａ）の加熱体では緻密体を用いることで燃焼プレート５３ｂの強度が向上し、加熱体５３を小さくすることができる。

また、燃焼プレート５３ｂの材質は耐熱性等の点から、セラミック製であることが望ましいが、耐熱金属で作製してもよい。ガス導出孔５３ｅの孔形状や配置については燃焼プレート５３ｂの全面に燃焼領域が形成されるものであればよく、何ら限定されるものではない。

なお、本発明において加熱の手段として燃料ガスの燃焼を用いる場合には、収納容器外、あるいは収納容器内に燃料ガスと酸素含有ガスの混合室を設ける必要がある。あるいは、加熱体５３中の燃焼用ガス供給路５３ｃを燃料ガスと酸素含有ガスの混合室として用いてもよい。

図６（ｂ）は加熱体６３の他の形態を示すもので、電気式のヒーター２３ｆを用いたものである。

この図６（ｂ）の加熱体６３は、加熱プレート６３ｂと、これらの加熱プレート６３ｂを保持する外枠６５とから構成され、加熱プレート６３ｂ間には酸素含有ガス供給路６３ｃが形成されている。

加熱プレート６３ｂには酸素含有ガス導出孔６３ｇが形成されるとともに、ヒーター６３ｆが形成されている。加熱体６３には配管２７が接続されている。この様な加熱体６３ではヒーター６３ｆに電流を流し加熱しながら、配管２７を通じて酸素含有ガス供給路６３ｃへ酸素含有ガスを導入し、酸素含有ガス導出孔６３ｇから酸素含有ガスを燃料電池セル２へと供給する。

この際、加熱面６３ｉが燃料電池セル２の側面や収納容器１を加熱し、同時に酸素含有ガスも加熱できる。

なお、本発明の加熱体２３、５３、６３の構造は上記の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、変形可能である。

また、上記形態では、図３に示したような楕円柱状で複数の燃料ガス通路１７を有する燃料電池セル２を用いてセルスタックを構成した例について説明したが、燃料電池セルは円筒状で、燃料ガス通路が一つであっても良く、燃料電池セルの形状は特に限定されるものではない。

また、熱交換器については図示していないが熱効率や総合効率を向上させるために種々の熱交換器を用いても良いことは勿論である。

本発明の燃料電池の一形態を示す概略断面図である。 図１で示す燃料電池の概略横断面図である。 図１の燃料電池セルスタックを説明するための断面図である。 本発明の燃料電池で用いられる加熱体の例を示すもので、燃焼プレートが通気性を有するセラミックスで形成された加熱体を示す断面図である。 本発明の燃料電池の他の形態を示す概略横断面図である。 本発明の燃料電池で用いられる加熱体の他の形態を示すもので、（ａ）は燃焼プレートが炎口を有するセラミックスで形成された加熱体を示す断面図、（ｂ）は電気式ヒーター内蔵型の加熱体を示す断面図である。

符号の説明

１・・・収納容器
２・・・燃料電池セル
２ｂ・・・固体電解質
２ｃ・・・酸素側電極
２２・・・燃料ガス導入管
２３、５３，６３・・・加熱体
２３ｃ、５３ｃ・・・燃焼用ガス供給路
２３ｄ、５３ｄ、６３ｉ・・・加熱部

Claims (8)

1. 収納容器内に、長手方向にガス流通路を有する燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池であって、前記収納容器は前記燃料電池セルを収納するための発電室と、前記燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと前記発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室とを具備するとともに、前記発電室内に、前記燃料電池セルをその側方から加熱する加熱体を、前記燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けたことを特徴とする燃料電池。
2. 前記加熱体は平板状の加熱体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記平板状の加熱体の長さが、前記燃料電池セルの配列方向における前記燃料電池セルスタックの長さと同じ長さであることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記平板状の加熱体は表裏面に加熱部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料電池。
5. 前記加熱体は面燃焼型バーナーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の燃料電池。
6. 前記加熱体は、燃料電池セル側に燃焼プレートを有する面燃焼型バーナーであり、前記燃焼プレートがセラミックスよりなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の燃料電池。
7. 前記燃料電池セルが燃料側電極を有し、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなるとともに、前記加熱体には、燃焼用ガスが供給される燃焼用ガス供給路が形成されており、発電時に前記加熱体の燃焼用ガス供給路を介して前記燃料電池セル間に酸素含有ガスが供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれかに記載の燃料電池。
8. 収納容器内に、燃料側電極を有するとともに、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなり、かつ長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納するための発電室と、前記燃料電池セルより排出される余剰の燃料ガスと前記発電室より排出される酸素含有ガスとを燃焼させるための燃焼室とを具備する燃料電池の運転方法であって、起動時には、前記燃料電池セルと所定間隔をおいて設けられた加熱体の燃焼用ガス供給路に燃料ガスと酸素含有ガスとを供給して、前記加熱体の加熱部において燃焼させ、前記燃料電池セルの側面を側方から加熱し、発電時には、前記加熱体の燃焼用ガス供給路を介して酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給することを特徴とする燃料電池の運転方法。
   
   
   

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