JP2011165666A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気化学反応を実行するための電池スタック2であって、酸化剤5及び燃料ガス6のための入口3a、3bと、排気ガス7a、7bのための出口4a、4bとを備えた電池スタック2を有する燃料電池システム1。燃料電池システム1には、さらに、ガス状クロム種と反応する物質を含むガス透過性構造体を有する装置10が含まれる。この装置は、排気ガスを導き、排気ガスによって運ばれるクロム種を分離するために、少なくとも一方の出口と連通している。
【選択図】図1
Description
Cr2O3(s)+3/2O2(g)←→2CrO3(g) (I)
Cr2O3(s)+3/2O2(g)+2H2O(g)←→2CrO2(OH)2(g) (II)
の反応により、酸素及び/又は水蒸気を含んだ大気中でガス状クロム種(chromium species)が固体酸化クロム層上に形成され得ることも分かっている。
Claims (15)
- 酸化剤(5)及び/又はキャリア・ガス(5’)のための、並びに燃料ガス(6)及び/又は水蒸気(6’)のための入口(3a、3b)と、
排気ガス(7a、7b)のための出口(4a、4b)と
を備えた、電気化学反応を実行するための電池スタック(2)を有する燃料電池システム(1)において、
前記燃料電池システム(1)が、ガス透過性構造体、とりわけ、ガス状クロム種と反応する物質を含む、或いはガス状クロム種と反応する物質を備えた多孔性構造体又はハニカム構造体(10a)を有する少なくとも1つの装置(10、10.1、10.2)を含み、
前記装置が、前記装置を介して排気ガス(7、7a、7b)を導き、且つ、前記排気ガスによって運ばれるクロム種を分離するために、前記出口(4a、4b)のうちの少なくとも一つと連通していることを特徴とする燃料電池システム(1)。 - 前記ガス透過性構造体(10a)は、前記物質がコーティングされた金属表面から形成されているか、又は前記物質を含有した若しくは前記物質がコーティングされた不活性セラミック材料でできたセラミック発泡体から製造されている、請求項1に記載された燃料電池システム。
- 前記燃料電池システムが、前記排気ガス(7b)に含まれる、前記電池スタック(2)の中で変換されなかった燃料ガスを燃焼させるためのアフタバーナ(11)をさらに含み、前記装置(10、10.1、10.2)が前記アフタバーナの後ろに配置される、請求項1又は請求項2に記載された燃料電池システム。
- 変換されなかった燃料ガスを含む排気ガス(7b)のための前記出口(4b)が、水蒸気及び変換されなかった燃料ガスを再循環させるために、分岐および追加装置(10.2)を介して前記電池スタック(2)の燃料ガス供給部に接続され、
前記追加装置(10.2)が、ガス透過性構造体、とりわけ、ガス状クロム種と反応する物質を含む、又はガス状クロム種と反応する物質を備えた多孔性構造体又はハニカム構造体(10a)を含む、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載された燃料電池システム。 - 前記装置(10、10.1、10.2)が、コネクタを除いて閉構造体内に設けられ、及び/又は前記装置(10、10.1、10.2)が前記電池スタック(2)の外側に配置される、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載された燃料電池システム。
- 前記燃料電池システムが、前記電池スタック(2)を取り囲む熱絶縁体(12)をさらに含み、単一又は複数の前記装置(10、10.1、10.2)が前記熱絶縁体(12)の中に配置される、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載された燃料電池システム。
- 酸化剤(5)及び/又はキャリア・ガス(5’)のため、並びに燃料ガス(6)及び/又は水蒸気(6’)のための入口(3a、3b)と、
排気ガス(7a、7b)のための出口(4a、4b)と
を備えた、電気化学反応を実行するための電池スタック(2)を含む燃料電池システムのための装置(10、10.1、10.2)において、
前記装置(10、10.1、10.2)が、ガス透過性構造体、とりわけ、ガス状クロム種と反応する物質を含む、又はガス状クロム種と反応する物質を備えた多孔性構造体或いはハニカム構造体(10a)を含み、
前記装置を介して排気ガス(7a、7b)を導き、前記排気ガスによって運ばれるクロム種を分離するために、前記装置を前記電池スタックの前記出口の少なくとも一つ、又は前記燃料電池システムのアフタバーナ(11)に結合することができることを特徴とする装置。 - 前記ガス透過性構造体(10a)は、前記物質がコーティングされた金属表面から形成されるか、又は前記物質を含有した若しくは前記物質がコーティングされた不活性セラミック材料でできたセラミック・フォームから製造されている、請求項7に記載された装置。
- 前記ガス透過性構造体(10a)が多孔性であり、2.54cm当たり10〜20個の細孔を有する細孔分布を有する、請求項7又は請求項8に記載された装置。
- 前記物質が、元素Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La及びランタノイドのうちの1つの炭酸塩若しくは酸化物であるか、又は元素Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La及びランタノイドのうちの少なくとも2つの混合酸化物であるか、又は灰チタン石構造を有する酸化物セラミックである、請求項7から請求項9までのいずれか一項に記載された装置。
- 前記装置(10、10.1、10.2)が、コネクタを除いて閉構造体の中に設けられる、請求項7から請求項10までのいずれか一項に記載された装置。
- 酸化剤(5)及び/又はキャリア・ガス(5’)のための並びに燃料ガス(6)及び/又は水蒸気(6’)のための入口(3a、3b)と、
排気ガス(7a、7b)のための出口(4a、4b)と
を備えた、電気化学反応を実行するための電池スタック(2)を含む燃料電池システムのための方法であって、前記電池スタックで電気化学反応が実行されて排気ガスが生成される、前記方法において、
前記電池スタック(2)からの排気ガス(7a、7b)が、装置(10、10.1、10.2)を介して、とりわけ、ガス透過性構造体、とりわけガス状クロム種と反応する物質を含む或いはガス状クロム種と反応する物質を備えた多孔性構造体又はハニカム構造体(10a)を含む請求項7から請求項11までのいずれか一項に記載されている装置を介して導かれること、および
前記排気ガスによって運ばれるクロム種が前記装置の中で分離されることを特徴とする方法。 - 前記分離されるクロム種が六価クロム化合物を含む、請求項12に記載された方法。
- 前記電気化学反応が電流生成反応であり、燃料ガス(6)及び酸化剤(5)が前記電池スタック(2)に供給され、前記電池スタックからの前記排気ガス(7a、7b)が、直接又はアフタバーナ(11)を介して、前記装置(10、10.1、10.2)に供給される、請求項12又は請求項13に記載された方法。
- 前記電気化学反応が加水分解反応であり、水蒸気(6’)及びキャリア・ガス(5’)並びに電流が前記電池スタック(2)に供給される、請求項12又は請求項13に記載された方法。
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