JP2013008455A - Solid oxide fuel cell device - Google Patents

Solid oxide fuel cell device Download PDF

Info

Publication number
JP2013008455A
JP2013008455A JP2011138466A JP2011138466A JP2013008455A JP 2013008455 A JP2013008455 A JP 2013008455A JP 2011138466 A JP2011138466 A JP 2011138466A JP 2011138466 A JP2011138466 A JP 2011138466A JP 2013008455 A JP2013008455 A JP 2013008455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
solid oxide
cells
heat
oxide 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.)
Granted
Application number
JP2011138466A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013008455A5 (en
JP5787143B2 (en
Inventor
Toshiya Abe
俊哉 阿部
Takeshi Saito
健 斎藤
Kosaku Fujinaga
幸作 藤永
Yasuo Hamada
靖夫 濱田
Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Motoyasu Miyao
元泰 宮尾
Yasuo Kakinuma
保夫 柿沼
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.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto 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 Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to JP2011138466A priority Critical patent/JP5787143B2/en
Publication of JP2013008455A publication Critical patent/JP2013008455A/en
Publication of JP2013008455A5 publication Critical patent/JP2013008455A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5787143B2 publication Critical patent/JP5787143B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide fuel cell device that has heat-absorption relaxation means that relaxes local endothermic conditions potentially occurring in a plurality of power generation cells in a module container, in response to an operating condition of a reformed gas utilization device.SOLUTION: A solid oxide fuel cell device includes: a plurality of cells that generate power with fuel gas and oxidant gas; a module container that houses the cells; an external reformer that is arranged on part of an external surface of an external wall of the module container and that uses heat generated during power generation in the cells so as to reform gas to be reformed, by endothermic reaction, into reformed gas for use in a reformed gas utilization device of another system; and heat-absorption relaxation means that spreads and thereby relaxes local endothermic conditions that potentially occur in parts of the cells arranged at positions facing the external reformer through the external wall.

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う固体酸化物形燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell device that generates power using a fuel gas and an oxidant gas.

固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:以下「SOFC」ともいう)は、電解質としてイオン導電性固体酸化物を用い、その両側に電極を取り付けた上で燃料ガスと酸化剤ガス(空気、酸素等)とを供給して、比較的高温で発電反応を生じさせて発電を行う燃料電池装置である。   A solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as “SOFC”) uses an ion conductive solid oxide as an electrolyte, and electrodes are attached to both sides of the fuel cell and an oxidant gas (air, The fuel cell device performs power generation by generating a power generation reaction at a relatively high temperature.

一般に、SOFCは、燃料極層と空気極層との間に酸化物が挟持されてなる燃料電池セルを複数有する燃料電池セル集合体を備えており、燃料ガスと酸化剤ガス(空気、酸素等)とが流れることによって作動する。その際、SOFCの外部からは、被改質ガス(例えばメタンガス等の都市ガス)が供給され、当該被改質ガスを改質触媒が収められた改質器に導入して水素リッチな改質ガスに改質した後に、当該改質ガスが燃料電池セル集合体へ供給されるように構成されている。   In general, the SOFC includes a fuel cell assembly having a plurality of fuel cells in which an oxide is sandwiched between a fuel electrode layer and an air electrode layer, and includes a fuel gas and an oxidant gas (air, oxygen, etc.). ) And flow. At that time, a gas to be reformed (for example, city gas such as methane gas) is supplied from the outside of the SOFC, and the gas to be reformed is introduced into a reformer in which a reforming catalyst is housed to perform hydrogen-rich reforming. After reforming into gas, the reformed gas is supplied to the fuel cell assembly.

SOFCは、電圧降下などが少ないこともあって高い発電効率で動作することが可能である。しかし、一方では、SOFCの起動・停止に要する時間が長時間に亘ることや、発電状態における燃料電池セルにおける動作温度が800℃を超え、場合によっては900℃を超える場合もあることなどから、起動・停止にかかる取り扱いの不便さや排熱方法が技術上の問題となる場合が多い。加えて、SOFCは燃料電池使用者からの使用電力の変化要求に対する負荷追従性が低く、発電量を瞬時に増減させることが困難である。   The SOFC can operate with high power generation efficiency due to a small voltage drop. However, on the other hand, it takes a long time to start and stop the SOFC, the operating temperature of the fuel cell in the power generation state exceeds 800 ° C., and in some cases may exceed 900 ° C. The inconvenience of handling for starting and stopping and the exhaust heat method often become technical problems. In addition, the SOFC has a low load following capability for a change in power consumption from a fuel cell user, and it is difficult to increase or decrease the amount of power generation instantaneously.

それに対して、固体高分子形燃料電池(Polymer Electrolyte
Fuel Cell:以下「PEFC」ともいう)は、SOFCと比較した場合の発電効率は低いもものの、起動に要する時間が短く、燃料電池使用者からの使用電力の変化要求に対する負荷追従性が高いという特徴を有している。また、PEFCも都市ガス等の被改質ガスを水素リッチに改質するために改質器を必要とするところ、改質器内で実行される水素発生反応として吸熱反応が選択されれば、高温動作するSOFCにて生じる排熱を有効利用することも可能である。
In contrast, a polymer electrolyte fuel cell (Polymer Electrolyte)
Fuel Cell (hereinafter also referred to as “PEFC”) has low power generation efficiency compared to SOFC, but has a short start-up time and high load-following capability for changes in power usage from fuel cell users It has characteristics. In addition, PEFC also requires a reformer to reform the gas to be reformed such as city gas to be rich in hydrogen. If an endothermic reaction is selected as a hydrogen generation reaction to be executed in the reformer, It is also possible to effectively use the exhaust heat generated in the SOFC operating at a high temperature.

このような考え方のもと、PEFCをシステムに組み込むことで、高温動作するSOFCからの排熱を無駄に捨てるのではなく、PEFCに用いる改質器において有効利用して、高い発電効率と高い負荷追従性とを両立させたハイブリッド型燃料電池システムが提案されている(特許文献1参照)。   Based on this concept, by incorporating the PEFC into the system, the exhaust heat from the SOFC operating at high temperature is not wasted, but it is effectively used in the reformer used for the PEFC, resulting in high power generation efficiency and high load. There has been proposed a hybrid fuel cell system that achieves both followability (see Patent Document 1).

特開2001−266924号公報JP 2001-266924 A

上述した従来の技術においては、高温動作するSOFCの燃料電池セルよりの排熱を別系統の改質器において再利用することが可能となっている。しかしながら、負荷追従性の低いSOFCと負荷追従性が高いPEFCを組み合わせて用いる場合、利用者による急激な使用電力の変化要求に対応するために、SOFCと協働するPEFCの運転状態を変化させる必要がある。このようにPEFCの運転状態を変化させる場合には、PEFCへの水素供給量を変化させる必要があり、従ってPEFC側の改質器で用いられる被改質ガス量も変化してしまう。   In the conventional technology described above, it is possible to reuse the exhaust heat from the SOFC fuel cell operating at a high temperature in a reformer of another system. However, when using a combination of an SOFC with a low load following capability and a PEFC with a high load following capability, it is necessary to change the operating state of the PEFC in cooperation with the SOFC in order to respond to a sudden change in power consumption by the user. There is. When the operating state of the PEFC is changed in this way, it is necessary to change the amount of hydrogen supplied to the PEFC. Therefore, the amount of gas to be reformed used in the reformer on the PEFC side also changes.

一般的な燃料電池システムに用いられる改質器における水素の発生には種々の反応を用いることが可能であるが、高い負荷追従性を有するPEFCにおいては燃料ガスとして大量の水素を瞬間的に必要とすることが想定される。従って、PEFCにおいては、最も水素の収率が高い改質反応である水蒸気改質反応SRを用いることができる。ここで、水蒸気改質反応SRは吸熱反応である。よって、PEFCの改質器において水蒸気改質反応SRを用いる場合、改質器への被改質ガスの流入量が増加すると、改質器において局所的な吸熱反応、即ち局所的な温度低下が発生し、当該改質器の近辺に配置されているSOFC側の燃料電池セルの一部に局所的な吸熱部が発生し得る。とりわけ高温で動作するSOFCのモジュール内のセルの一部にて、このような局所的低温部ともいうべき吸熱部が発生することは、SOFCのモジュール内の燃料電池セル間に温度ムラを招き、各燃料電池セル間で発電能力の不均一化が生じて、SOFCの耐久性に悪影響を与えることが発明者らによる研究の結果わかった。   Various reactions can be used to generate hydrogen in a reformer used in a general fuel cell system, but a large amount of hydrogen is instantaneously required as a fuel gas in a PEFC with high load following capability. It is assumed that Therefore, in the PEFC, the steam reforming reaction SR, which is the reforming reaction having the highest hydrogen yield, can be used. Here, the steam reforming reaction SR is an endothermic reaction. Therefore, when the steam reforming reaction SR is used in the PEFC reformer, when the amount of gas to be reformed flowing into the reformer increases, a local endothermic reaction, that is, a local temperature drop occurs in the reformer. And a local heat absorption part may be generated in a part of the SOFC-side fuel cell arranged in the vicinity of the reformer. In particular, in some of the cells in the SOFC module operating at a high temperature, the occurrence of such an endothermic part, which is also referred to as a local low temperature part, causes temperature unevenness between the fuel cells in the SOFC module, As a result of research conducted by the inventors, it has been found that non-uniform power generation capacity occurs between the fuel cells, which adversely affects the durability of the SOFC.

さらに、高温動作するSOFCの燃料電池セルよりの排熱を再利用して別系統の改質器において水素を発生させて利用する機器として、水素自動車や水素を燃料とする燃料電池自動車が利用する為の水素ステーション等の改質ガス利用機器も考えられる。このようにSOFCと協働する水素ステーションは、水素ステーション自体の管理・運用にかかる電力を自ら発電するのみならず、水素に加えて電気を供給することも可能である。そして、このような水素ステーションも、使用者からの水素供給要求に応じて瞬時に水素の供給量を増加させる必要に迫られる場合が想定され得り、PEFCの場合と同様にSOFCのモジュール内の燃料電池セル間に温度ムラ生じさせ、SOFCの耐久性に悪影響を与えることが懸念される。   Furthermore, hydrogen vehicles and fuel cell vehicles using hydrogen as fuel are used as equipment that reuses exhaust heat from SOFC fuel cells operating at high temperatures to generate hydrogen in a separate reformer. Equipment for using reformed gas, such as hydrogen stations, is also conceivable. In this way, the hydrogen station cooperating with the SOFC not only generates power itself for management and operation of the hydrogen station itself, but also can supply electricity in addition to hydrogen. Such a hydrogen station can be assumed to be required to instantaneously increase the amount of hydrogen supply in response to a hydrogen supply request from a user. There is a concern that temperature unevenness occurs between the fuel cells, and the durability of the SOFC is adversely affected.

本発明はこのような課題及び知見に鑑みてなされたものであり、その目的は、PEFCに代表される改質ガス利用機器が利用者の要求に応じて所望の状態で稼動可能であり、且つ、当該改質ガス利用機器の稼働状態によって生じ得る、モジュール容器内にて複数の燃料電池セルに生じ得る局所的な吸熱状態を緩和することも可能な固体酸化物形燃料電池装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems and knowledge, and the purpose thereof is that a reformed gas utilization device represented by PEFC can be operated in a desired state according to a user's request, and To provide a solid oxide fuel cell device capable of relieving a local endothermic state that may occur in a plurality of fuel cells in a module container, which may occur depending on the operating state of the reformed gas utilization device. It is in.

上記課題を解決するために、本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置は、固体酸化物形燃料電池装置であって、燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う複数のセルと、前記複数のセルを収容するモジュール容器と、前記モジュール容器の外壁における外面の一部に配置され、前記複数のセルにて発電時に生じる熱を用いて、吸熱反応によって被改質ガスを別系統の改質ガス利用機器で利用するための改質ガスへと改質する外部改質器とを備え、前記外壁を挟んで前記外部改質器と対向する位置に配置されたセルの一部に生じ得る局所的な吸熱状態を分散させることで緩和する吸熱緩和手段を有する。   In order to solve the above-mentioned problem, a solid oxide fuel cell device according to the present invention is a solid oxide fuel cell device, and includes a plurality of cells that generate power by using a fuel gas and an oxidant gas, A module container that accommodates the cell and a part of the outer surface of the outer wall of the module container, and heat generated during power generation in the plurality of cells is used to reform the gas to be reformed by an endothermic reaction. An external reformer that reforms into a reformed gas for use in a gas utilization device, and can be locally generated in a part of a cell that is disposed at a position facing the external reformer across the outer wall An endothermic relaxation means is provided for relaxing by dispersing a typical endothermic state.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置は、固体酸化物形燃料電池からの熱を利用して、固体酸化物形燃料電池とは別系統の固体高分子形燃料電池に代表される改質ガス利用機器にて利用される改質ガス(水素ガス)を生成する外部改質器を動作させることで、固体酸化物形燃料電池の余熱を有効活用することができる。同時に、改質ガス利用機器も、外部改質器に用いる為の加熱手段を別途持つことなく水素の供給を受けることができる。また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置では、外部改質器が、燃料電池セルを収容するモジュール容器の外壁における外面の一部に配置されるので、発熱するセルからの熱を外部改質器へと効率的に伝播させることが可能である。ところで、改質ガス利用機器の負荷追従運転によって、外部改質器において用いられる被改質ガスの量が増減すると、改質反応量が増減し、最終的には外部改質器における吸熱量が増減することが想定される。そうすると、固体酸化物形燃料電池装置内の燃料電池セルに伝わる吸熱状態が局所的に変化して、モジュール容器内の特定のセルに影響を与えることが懸念される。そこで本発明では、外壁を挟んで外部改質器と対向する位置に配置されたセルの一部に生じ得る局所的な吸熱状態を分散させることで緩和する吸熱緩和手段を設けている。この吸熱緩和手段によって、特定のセルから過度に吸熱されることなく温度ムラが解消されるので、モジュール容器内のセル全体での均一な発電反応が可能になり、燃料電池としての耐久性も向上する。さらには、吸熱緩和手段が局所的な吸熱状態を緩和することで、改質反応に用いる熱を複数のセルから外部改質器へと効率的に伝播させることができる。   The solid oxide fuel cell device according to the present invention utilizes the heat from the solid oxide fuel cell, and is reformed by a solid polymer fuel cell of a different system from the solid oxide fuel cell. By operating the external reformer that generates the reformed gas (hydrogen gas) used in the gas utilization device, the residual heat of the solid oxide fuel cell can be effectively utilized. At the same time, the reformed gas utilization device can also receive the supply of hydrogen without having a separate heating means for use in the external reformer. In the solid oxide fuel cell device according to the present invention, the external reformer is disposed on a part of the outer surface of the outer wall of the module container that accommodates the fuel cell, so that heat from the heat-generating cell is externally transmitted. It can be efficiently propagated to the reformer. By the way, when the amount of gas to be reformed used in the external reformer is increased or decreased by the load following operation of the reformed gas utilization device, the reforming reaction amount is increased or decreased, and finally the endothermic amount in the external reformer is increased. It is expected to increase or decrease. If it does so, there exists a concern that the endothermic state transmitted to the fuel cell in a solid oxide fuel cell device may change locally, and it may affect the specific cell in a module container. Therefore, in the present invention, there is provided an endothermic mitigation means for mitigating the local endothermic state that may occur in a part of the cells arranged at positions facing the external reformer with the outer wall interposed therebetween. This endothermic mitigation means eliminates temperature unevenness without excessively absorbing heat from specific cells, enabling uniform power generation reactions across the cells in the module container and improving durability as a fuel cell. To do. Furthermore, since the endothermic relaxation means relaxes the local endothermic state, the heat used for the reforming reaction can be efficiently propagated from the plurality of cells to the external reformer.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置では、前記吸熱緩和手段は、前記外壁を挟んで前記外部改質器と対向する位置に配置されたセルを含む第1の領域と、前記複数のセルから前記第1の領域に含まれるセルを除いた残余のセルを含む第2の領域とを熱的に接続する伝熱手段であることも好ましい。   In the solid oxide fuel cell device according to the present invention, the endothermic relaxation means includes a first region including a cell disposed at a position facing the external reformer across the outer wall, and the plurality of cells. It is also preferable that the heat transfer means thermally connect the second region including the remaining cells excluding the cells included in the first region.

この好ましい態様では、使用電力量の増加要求により外部改質器にて生じる吸熱状態に変化があっても、伝熱手段が、局所的な吸熱状態が発生している第1の領域と、局所的な吸熱状態が発生していない第2の領域との間で熱が伝播することを促進するので、局所的な吸熱状態を緩和することができる。   In this preferable aspect, even if there is a change in the endothermic state that occurs in the external reformer due to a request for increasing the amount of power used, the heat transfer means includes the first region where the local endothermic state is generated, Since heat is promoted to propagate to the second region where no endothermic state has occurred, the local endothermic state can be mitigated.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置では、前記第2の領域は、前記モジュール容器の内部中心寄りに配置され高温状態となるセルを含むことも好ましい。   In the solid oxide fuel cell device according to the present invention, it is preferable that the second region includes a cell that is disposed near the inner center of the module container and is in a high temperature state.

この好ましい態様では、伝熱手段が、モジュール容器の内部中心寄りに配置され最も高温状態となるセルを含む第2の領域と、局所的な吸熱状態が発生している第1の領域とを熱的に繋げているので、より高温のセルからの熱を局所的な吸熱部へと伝播させることができ、局所的な吸熱状態をより効率的に緩和することができる。さらに、この好ましい態様では、固体酸化物形燃料電池装置における全燃料電池セル間の温度的なばらつきを効果的に低減させることで、固体酸化物形燃料電池装置自体の発電能力及び耐久性を一層向上させることができる。   In this preferred embodiment, the heat transfer means heats the second region including the cell disposed near the inner center of the module container and having the highest temperature, and the first region in which the local endothermic state occurs. Therefore, the heat from the higher-temperature cell can be propagated to the local heat absorption part, and the local heat absorption state can be more efficiently relaxed. Furthermore, in this preferred embodiment, the power generation capacity and durability of the solid oxide fuel cell device itself are further improved by effectively reducing temperature variations among all the fuel cells in the solid oxide fuel cell device. Can be improved.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置では、前記吸熱緩和手段は、前記モジュール容器の内部と外部とを断熱する断熱手段であって、前記断熱手段は、前記第1の領域に対応して設けられた第1断熱部と、前記第2の領域に対応して設けられた第2断熱部と、を有し、前記第1断熱部における断熱性能と前記第2断熱部における断熱性能とに差を設け、前記セルへと伝播する吸熱状態を前記第1断熱部と前記第2断熱部との間で等しくする、ことも好ましい。   In the solid oxide fuel cell device according to the present invention, the endothermic relaxation means is a heat insulating means for insulating the inside and the outside of the module container, and the heat insulating means corresponds to the first region. A first heat insulating portion provided and a second heat insulating portion provided corresponding to the second region, the heat insulating performance in the first heat insulating portion and the heat insulating performance in the second heat insulating portion. It is also preferable to provide a difference and make the endothermic state propagating to the cell equal between the first heat insulating part and the second heat insulating part.

この好ましい態様では、第1断熱部における断熱性能と、第2断熱部における断熱性能とに差を設けているので、第1の領域においてモジュール容器内外に伝達される熱量と、第2の領域においてモジュール容器内外に伝達される熱量とに差を設けることができる。従って、第1の領域において局所的な吸熱状態が発生したとしても、第2の領域に比較してセルに与える影響を調整し、セルへと伝播する吸熱状態を均一化することができ、断熱性能に差を設けるという簡便な手段で局所的な吸熱状態を緩和し、セルの温度低下をさらに効果的に防止し得る。   In this preferable aspect, since there is a difference between the heat insulating performance in the first heat insulating portion and the heat insulating performance in the second heat insulating portion, the amount of heat transferred to the inside and outside of the module container in the first region, and in the second region A difference can be provided between the amount of heat transferred to the inside and outside of the module container. Therefore, even if a local endothermic state occurs in the first region, the influence on the cell can be adjusted compared to the second region, and the endothermic state propagating to the cell can be made uniform. A simple means of providing a difference in performance can alleviate the local endothermic state and more effectively prevent the cell temperature from decreasing.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池装置では、前記第1断熱部の断熱性能が、前記第2断熱部の断熱性能よりも高くなるように構成することもできる。   In the solid oxide fuel cell device according to the present invention, the heat insulating performance of the first heat insulating portion may be configured to be higher than the heat insulating performance of the second heat insulating portion.

この好ましい態様では、第1断熱部における断熱性能が、第2断熱部における断熱性能よりも高くなるようにしているので、第1の領域においてモジュール容器内外に伝達される熱量を、第2の領域においてモジュール容器内外に伝達される熱量よりも抑制することができる。従って、第1の領域において局所的な吸熱状態が発生したとしても、それがモジュール容器内部のセルに与える影響を低減し、第1断熱部における断熱性能を高めるという簡便な手段で局所的な吸熱状態を緩和することができる。   In this preferable aspect, since the heat insulation performance in the first heat insulation portion is higher than the heat insulation performance in the second heat insulation portion, the amount of heat transferred to the inside and outside of the module container in the first region is changed to the second region. The amount of heat transmitted to the inside and outside of the module container can be suppressed. Therefore, even if a local endothermic state occurs in the first region, it is possible to reduce the influence of the local endothermic state on the cells inside the module container and to improve the heat insulating performance in the first heat insulating portion by a simple means. The state can be relaxed.

本発明によれば、PEFCに代表される改質ガス利用機器の動作状態に対応して、モジュール容器内の複数の発電用セルに生じ得る局所的な吸熱状態を緩和することが可能な固体酸化物形燃料電池装置を提供することできる。   According to the present invention, solid oxidation that can alleviate a local endothermic state that can occur in a plurality of power generation cells in a module container in response to the operating state of a reformed gas utilization device represented by PEFC. A physical fuel cell device can be provided.

本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置の概略的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置の、図1におけるII―II断面図である。2 is a cross-sectional view of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention taken along the line II-II in FIG. 本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置の、図2におけるIII―III断面図である。3 is a cross-sectional view of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention, taken along the line III-III in FIG. 本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置の外部改質器にて生じる吸熱状態の変化を示す概略図である。It is the schematic which shows the change of the endothermic state which arises in the external reformer of the solid oxide fuel cell apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置の概略的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a solid oxide fuel cell device according to a second embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、可能な限り重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are denoted by the same reference symbols in the drawings, and overlapping descriptions are omitted as much as possible.

本発明の実施形態である燃料電池システムAPについて図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、燃料電池システムAPの概略構成を示す概念図である。図1に示すように、燃料電池システムAPは、固体酸化物形燃料電池装置AP1と、固体高分子形燃料電池装置AP2とによって構成されている。図2は、図1における固体酸化物形燃料電池装置AP1の内部が見えるように、図1におけるII―II断面を簡略的に示す模式的断面図である。   A fuel cell system AP according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system AP. As shown in FIG. 1, the fuel cell system AP includes a solid oxide fuel cell device AP1 and a solid polymer fuel cell device AP2. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing a II-II cross section in FIG. 1 so that the inside of the solid oxide fuel cell apparatus AP1 in FIG. 1 can be seen.

固体酸化物形燃料電池装置AP1は、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aと、一対の外部改質器1,1’とを備えている。固体高分子形燃料電池装置AP2は、固体高分子形燃料電池モジュールAP2aと、水素精製貯蔵部HBとを備えている。   The solid oxide fuel cell apparatus AP1 includes a solid oxide fuel cell module AP1a and a pair of external reformers 1 and 1 '. The polymer electrolyte fuel cell device AP2 includes a polymer electrolyte fuel cell module AP2a and a hydrogen purification storage unit HB.

固体酸化物形燃料電池装置AP1は、燃料ガスと空気(酸化剤ガス)とを電気化学反応させることで発電するための装置として構成されている。固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aは、複数の燃料電池セル7を格納するモジュール容器4と、生成された電流を取り出すための一対の集電ロッド5,5’を備えている。集電ロッド5,5’は、インバータAP1vに繋がれている。外部改質器1,1’は、モジュール容器4の側壁面に配置され固体高分子形燃料電池装置AP2にて用いられる改質ガスを生成するように構成されている。   The solid oxide fuel cell apparatus AP1 is configured as an apparatus for generating electric power by causing an electrochemical reaction between fuel gas and air (oxidant gas). The solid oxide fuel cell module AP1a includes a module container 4 for storing a plurality of fuel cells 7 and a pair of current collecting rods 5 and 5 'for taking out the generated current. The current collecting rods 5 and 5 'are connected to the inverter AP1v. The external reformers 1 and 1 ′ are arranged on the side wall surface of the module container 4 and are configured to generate a reformed gas used in the polymer electrolyte fuel cell device AP <b> 2.

外部改質器1,1’が生成した水素は、固体高分子形燃料電池装置AP2の水素精製貯蔵部HBに送られ、必要に応じて高純度の水素に精製された後にバッファされる。その後、水素精製貯蔵部HBに貯蔵された水素は、固体高分子形燃料電池モジュールAP2aに送られて発電反応に寄与する。固体高分子形燃料電池モジュールAP2aには、インバータAP2vが設けられており、発電された電気を取り出すことが可能なように構成されている。なお上述のとおり、本実施形態における固体高分子形燃料電池装置AP2に代えて、外部改質器1,1’と接続された水素ステーション等の改質ガス利用機器を用いることもできる。   The hydrogen generated by the external reformers 1 and 1 'is sent to the hydrogen purification storage unit HB of the polymer electrolyte fuel cell device AP2, and after being purified to high purity hydrogen as necessary, it is buffered. Thereafter, the hydrogen stored in the hydrogen purification storage unit HB is sent to the polymer electrolyte fuel cell module AP2a to contribute to the power generation reaction. The polymer electrolyte fuel cell module AP2a is provided with an inverter AP2v so that the generated electricity can be taken out. As described above, a reformed gas utilizing device such as a hydrogen station connected to the external reformers 1 and 1 ′ can be used instead of the polymer electrolyte fuel cell device AP <b> 2 in the present embodiment.

続いて、固体酸化物形燃料電池装置AP1について、より詳細に説明する。モジュール容器4は略直方体形状をなし、直方体の正面に相当する部分のモジュール容器4の外壁部材をモジュール壁4a、モジュール壁4aと対向する位置、即ち直方体の背面に相当する部分に設けられた外壁部材をモジュール壁4c、モジュール壁4a及び4cとを接続し、直方体の側面に相当する部分の外壁部材を各々モジュール壁4b及び4dとする。なお、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aは発電時に高温になることから、各モジュール壁を含むモジュール容器4の構成部材は、例えばインコネルやステンレスなどの耐熱性の合金材料により形成され、燃料ガスや空気などの供給気体を外部に漏出させないために密閉構造となっている。モジュール容器4の内側には、燃料電池セル7とモジュール容器4とを絶縁すると共に、モジュール容器4内部を保温するためのアルミナ繊維等で形成された絶縁断熱部材が設けられても良く、動作温度を安定に保つためにモジュール容器4の外側の全体又は一部が絶縁断熱部材で覆われていてもよい。   Subsequently, the solid oxide fuel cell apparatus AP1 will be described in more detail. The module container 4 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the outer wall member of the module container 4 corresponding to the front surface of the rectangular parallelepiped is positioned opposite to the module wall 4a and the module wall 4a, that is, the outer wall provided at the portion corresponding to the rear surface of the rectangular parallelepiped. The members are connected to the module wall 4c and the module walls 4a and 4c, and the outer wall members corresponding to the side surfaces of the rectangular parallelepiped are referred to as module walls 4b and 4d, respectively. Since the solid oxide fuel cell module AP1a is heated at the time of power generation, the constituent members of the module container 4 including the module walls are formed of a heat-resistant alloy material such as Inconel or stainless steel. It has a sealed structure to prevent supply gas such as air from leaking outside. Inside the module container 4, an insulating heat insulating member formed of alumina fiber or the like for insulating the fuel battery cell 7 and the module container 4 and keeping the inside of the module container 4 may be provided. In order to keep it stable, the whole or part of the outside of the module container 4 may be covered with an insulating heat insulating member.

固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4の上方には、モジュール容器4内の燃料電池セル7へと酸化剤ガスOG(空気)を供給可能な酸化剤ガス供給源OSが接続されており、モジュール容器4の下方には、モジュール容器4内の燃料電池セル7へと燃料ガスFGを供給可能な燃料ガス供給源FSが接続されている。なお、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aにおいてモジュール容器4内の燃料電池セル7に供給される酸化剤ガスOGである空気は、モジュール容器4の内部上方に設けた図示してない空気ヘッダを通って制御され、各燃料電池セル7に対して適切に分配・供給されてもよい。この空気ヘッダは、各燃料電池セル7に供給される空気を一時的に貯留して昇温させる役割も果たしている。また、各燃料電池セル7に供給される燃料ガスFGは、各燃料電池セル7の下方から供給される。ここで、酸化剤ガスOG及び燃料ガスFGの流入位置及び流入方向はモジュール容器4内部の燃料電池セル7の形状等に応じて任意に選択可能である。   An oxidant gas supply source OS capable of supplying oxidant gas OG (air) to the fuel cell 7 in the module container 4 is connected above the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a. A fuel gas supply source FS capable of supplying the fuel gas FG to the fuel cells 7 in the module container 4 is connected below the module container 4. In the solid oxide fuel cell module AP1a, the air that is the oxidant gas OG supplied to the fuel cell 7 in the module container 4 passes through an air header (not shown) provided above the inside of the module container 4. And may be appropriately distributed and supplied to each fuel cell 7. The air header also serves to temporarily store air supplied to each fuel cell 7 and raise the temperature. Further, the fuel gas FG supplied to each fuel battery cell 7 is supplied from the lower side of each fuel battery cell 7. Here, the inflow position and the inflow direction of the oxidant gas OG and the fuel gas FG can be arbitrarily selected according to the shape of the fuel cell 7 inside the module container 4 and the like.

一対の集電ロッド5,5’は、モジュール容器4のモジュール壁4cの外面に設けられており、モジュール容器4内の燃料電池セル7にて発電・生成された直流電流をインバータAP1vへと送出している。そして、インバータAP1vは、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aの燃料電池セル7にて生成された直流電流を、交流電流へと変換している。   The pair of current collecting rods 5, 5 ′ is provided on the outer surface of the module wall 4 c of the module container 4, and sends a direct current generated and generated by the fuel cell 7 in the module container 4 to the inverter AP 1 v. is doing. The inverter AP1v converts the direct current generated in the fuel cell 7 of the solid oxide fuel cell module AP1a into an alternating current.

固体酸化物形燃料電池装置AP1における外部改質器1は、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aと協働するPEFCに代表される改質ガス利用機器の動作中に用いる改質ガスを生成するために用いられるガス改質器である。本実施形態に係る外部改質器1は、上方にガス入口2を、下方にガス出口3を有しており、被改質ガスAGを供給可能な被改質ガス供給源ASより、被改質ガスAGと水蒸気のみがガス入口2へと供給され、例えば外部改質器1内部にて以下の化学式に示す水蒸気改質反応SR、
mn+aH2O→bCO+cH2 (1)
が進行する。図2に示す実施形態では、この水蒸気改質反応SRによって生成された改質ガス(水素)は、外部改質器1のガス出口3より固体高分子形燃料電池装置AP2へと供給され、固体高分子形燃料電池モジュールAP2aにおける発電に利用される。なお、外部改質器1内部で進行する改質反応としては、水蒸気改質反応SRやオートサーマル改質反応ATR等の吸熱反応を伴うものが選択されるので、水素生成反応を促進させる際には、別途吸熱用の熱源を必要とする。しかしながら、本実施形態にかかる外部改質器1は、高温で動作する固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4のモジュール壁に直接取付けられており、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4自体が熱源として働くことで、外部改質器1にて水蒸気改質反応SRを進行・促進させる為の熱が外部改質器1,1’へと充分に供給される。
The external reformer 1 in the solid oxide fuel cell apparatus AP1 generates a reformed gas used during operation of a reformed gas utilization device represented by PEFC in cooperation with the solid oxide fuel cell module AP1a. It is a gas reformer used for The external reformer 1 according to the present embodiment has a gas inlet 2 on the upper side and a gas outlet 3 on the lower side. Only the quality gas AG and water vapor are supplied to the gas inlet 2, and for example, the steam reforming reaction SR shown in the following chemical formula inside the external reformer 1,
C m H n + aH 2 O → bCO + cH 2 (1)
Progresses. In the embodiment shown in FIG. 2, the reformed gas (hydrogen) generated by the steam reforming reaction SR is supplied from the gas outlet 3 of the external reformer 1 to the polymer electrolyte fuel cell device AP2 to be solid. It is used for power generation in the polymer fuel cell module AP2a. As the reforming reaction proceeding inside the external reformer 1, a reaction with an endothermic reaction such as a steam reforming reaction SR or an autothermal reforming reaction ATR is selected. Requires a separate heat source for heat absorption. However, the external reformer 1 according to the present embodiment is directly attached to the module wall of the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a operating at a high temperature, and the module of the solid oxide fuel cell module AP1a. Since the container 4 itself acts as a heat source, heat for advancing / promoting the steam reforming reaction SR in the external reformer 1 is sufficiently supplied to the external reformers 1 and 1 ′.

図2を参照すると、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4の内部においては、燃料電池セル7が、6行×2列、12本(燃料電池セル7a乃至7l)ごとに一つの燃料電池セルスタック8として構成された上で、燃料電池セルスタック8a乃至8lの12個のスタックがモジュール容器4内に格納されている。各スタック8内の各燃料電池セル7は、有底筒状であって、セラミックス材料からなり筒の内側から外側に向かって空気極、電解質(固体酸化物)、燃料極の多層構造を形成している。そして、燃料電池セル7の内壁すなわち空気極に空気が、外壁すなわち燃料極に燃料ガスが接触すると、セル内でO2-イオンが移動し、電気化学反応を発生させることで空気極と燃料極との間に電位差が生じ、発電が行われる。このようにして燃料電池セル7が発電した電気は、モジュール容器4内部の図示していない集電部材によって集電され、集電ロッド5,5’を経由してインバータへと送られ、一般家庭等で利用可能な交流電流へと変換される。なお、各スタックに封入される燃料電池セル7の構造、形状及び数、並びにモジュールを構成するスタックの数及び配列等は、所望とする発電容量等に応じて適宜選択可能である。 Referring to FIG. 2, inside the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a, there are one fuel cell 7 in every 6 rows × 2 columns, 12 (fuel cells 7a to 7l). After being configured as a battery cell stack 8, twelve stacks of fuel cell stacks 8 a to 8 l are stored in the module container 4. Each fuel cell 7 in each stack 8 has a bottomed cylindrical shape, and is formed of a ceramic material to form a multilayer structure of an air electrode, an electrolyte (solid oxide), and a fuel electrode from the inside to the outside of the cylinder. ing. When air contacts the inner wall of the fuel cell 7, that is, the air electrode, and fuel gas contacts the outer wall, that is, the fuel electrode, O 2− ions move in the cell to generate an electrochemical reaction, thereby generating an air electrode and a fuel electrode. A potential difference is generated between the two and power generation is performed. The electricity generated by the fuel battery cell 7 in this way is collected by a current collecting member (not shown) inside the module container 4 and sent to the inverter via the current collecting rods 5 and 5 ′. It is converted into an alternating current that can be used for the above. The structure, shape and number of the fuel cells 7 enclosed in each stack, the number and arrangement of the stacks constituting the module, and the like can be appropriately selected according to the desired power generation capacity and the like.

図1及び図2において示すように、モジュール容器4には、正面側のモジュール壁4aの中央部に外部改質器1が設置され、背面側のモジュール壁4cの外部改質器1と概ね対向する位置に外部改質器1と同型の外部改質器1’が設置されている。これら外部改質器1,1’は、各々ガス出口3及び3'を有しており、水蒸気改質反応SRによって生成した改質ガスである水素を固体高分子形燃料電池装置AP2における水素精製貯蔵部HBへ送り出している。外部改質器1,1’よりの水素は、水素精製貯蔵部HB内で、必要に応じて高純度の水素に精製されても良く、その後バッファされる。なお、水素精製貯蔵部HBにバッファされた水素は、利用者からの要求に応じて固体高分子形燃料電池モジュールAP2a等の改質ガス利用機器へと供給され得る。なお、本実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池装置AP1のモジュール容器4に取付けられる外部改質器1は、改質ガス利用機器側にて所望とする水素量等の条件に応じて単一で設けられても複数個設けられても良く、複数の外部改質器1の各々が別個の改質ガス利用機器と接続されても良いし、本実施形態のように一つの固体高分子形燃料電池装置AP2に対して複数の外部改質器1,1’が接続されても良い。また、モジュール容器4の一つの外壁側面に複数の外部改質器1を設けても良い。   As shown in FIGS. 1 and 2, the module container 4 is provided with an external reformer 1 at the center of the module wall 4a on the front side, and generally facing the external reformer 1 on the module wall 4c on the back side. The external reformer 1 'of the same type as the external reformer 1 is installed at the position where These external reformers 1 and 1 ′ have gas outlets 3 and 3 ′, respectively, and purify hydrogen, which is a reformed gas generated by the steam reforming reaction SR, in the polymer electrolyte fuel cell device AP2. It is sent out to the storage unit HB. Hydrogen from the external reformer 1, 1 'may be purified to high-purity hydrogen as necessary in the hydrogen purification storage unit HB, and then buffered. The hydrogen buffered in the hydrogen refining storage unit HB can be supplied to a reformed gas utilizing device such as the polymer electrolyte fuel cell module AP2a according to a request from the user. The external reformer 1 attached to the module container 4 of the solid oxide fuel cell apparatus AP1 according to the present embodiment is a single unit depending on conditions such as the amount of hydrogen desired on the reformed gas utilization device side. Or a plurality of external reformers 1 may be connected to separate reformed gas utilization devices, or one solid polymer type as in this embodiment. A plurality of external reformers 1, 1 ′ may be connected to the fuel cell device AP2. A plurality of external reformers 1 may be provided on one outer wall side surface of the module container 4.

図1及び図2の双方において示されているように、外部改質器1は、モジュール壁4aの外面の略中心部に取り付けられ、モジュール壁4aを挟んで外部改質器1と対向する位置には、燃料電池セルスタック8b乃至8eの4つが存在している。これらスタック内に含まれる燃料電池セル7のうち、モジュール壁4aを挟んで外部改質器1に対応する位置に立設されている6本の燃料電池セル(燃料電池セルスタック8cの燃料電池セル7b、燃料電池セルスタック8dの燃料電池セル7a,7b、燃料電池セルスタック8cの燃料電池セル7a,7b、及び燃料電池セルスタック8dの燃料電池セル7a)のモジュール壁4aの内面側には、外部改質器1のモジュール壁4aへの接続部分を覆う面積を有する吸熱緩和手段11が挟み込まれている。本実施形態で用いられる当該吸熱緩和手段11は、燃料電池セルスタック8b乃至8eとモジュール壁4aとの間の距離と概ね等しい厚さを有する、銅板等の伝熱手段とすることができる。なお、吸熱緩和手段11の面積及び厚さ、並びに材質は、緩和対象となる吸熱状態(位置及び温度変化量等)に応じて適宜選択可能である。   As shown in both FIG. 1 and FIG. 2, the external reformer 1 is attached to a substantially central portion of the outer surface of the module wall 4a and faces the external reformer 1 across the module wall 4a. There are four fuel cell stacks 8b to 8e. Among the fuel cells 7 included in these stacks, six fuel cells that are erected at positions corresponding to the external reformer 1 across the module wall 4a (fuel cells of the fuel cell stack 8c) 7b, fuel cell 7a, 7b of fuel cell stack 8d, fuel cell 7a, 7b of fuel cell stack 8c, and fuel cell 7a of fuel cell stack 8d) on the inner surface side of module wall 4a, An endothermic relaxation means 11 having an area covering the connection portion of the external reformer 1 to the module wall 4a is sandwiched. The endothermic relaxation means 11 used in the present embodiment can be a heat transfer means such as a copper plate having a thickness substantially equal to the distance between the fuel cell stacks 8b to 8e and the module wall 4a. The area, thickness, and material of the endothermic relaxation means 11 can be appropriately selected according to the endothermic state (position, temperature change amount, etc.) to be relaxed.

また、モジュール容器4内部には、燃料電池セルスタック8bと8cとの間に追加伝熱板9bが、燃料電池セルスタック8cと8dとの間に追加伝熱板9cが、燃料電池セルスタック8dと8eとの間に追加伝熱板9dが設けられている。これら追加伝熱板9もまた、銅板等の伝熱材料で形成されており、各々の追加伝熱板9は、吸熱緩和手段11へと接続されており、吸熱緩和手段11を貫通する場合には、モジュール壁4aに対して接触していてもよい。なお、追加伝熱板9の機能については、図3において詳述する。   Further, in the module container 4, an additional heat transfer plate 9b is provided between the fuel cell stacks 8b and 8c, and an additional heat transfer plate 9c is provided between the fuel cell stacks 8c and 8d, and the fuel cell stack 8d. And 8e are provided with an additional heat transfer plate 9d. These additional heat transfer plates 9 are also formed of a heat transfer material such as a copper plate, and each additional heat transfer plate 9 is connected to the heat absorption relaxation means 11 and passes through the heat absorption relaxation means 11. May be in contact with the module wall 4a. The function of the additional heat transfer plate 9 will be described in detail with reference to FIG.

同様に、モジュール壁4cの略中心部に貼り付けられた外部改質器1'のモジュール壁4cを挟んで対向する位置にも、吸熱緩和手段11'が挟み込まれている。また、モジュール容器4内部のスタック間に、燃料電池セルスタック8hと8iとの間に追加伝熱板9hが、燃料電池セルスタック8iと8jとの間に追加伝熱板9iが、燃料電池セルスタック8jと8kとの間に追加伝熱板9jが設けられおり、これら追加伝熱板9が吸熱緩和手段11'と接続されている点も、上述した吸熱緩和手段11と同様である。   Similarly, the endothermic relaxation means 11 ′ is also sandwiched at a position facing the module wall 4 c of the external reformer 1 ′ attached to the substantially central portion of the module wall 4 c. An additional heat transfer plate 9h is provided between the fuel cell stacks 8h and 8i between the stacks inside the module container 4, and an additional heat transfer plate 9i is provided between the fuel cell stacks 8i and 8j. The additional heat transfer plate 9j is provided between the stacks 8j and 8k, and the additional heat transfer plate 9 is connected to the heat absorption mitigation means 11 ′ in the same manner as the heat absorption mitigation means 11 described above.

次に、本発明の実施形態である燃料電池システムAPにおける吸熱緩和手段11を用いた局所的な吸熱状態の緩和の態様を、図3及び図4を参照しながら説明する。図3に示すのは、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置AP1の図2におけるIII―III断面を簡略的に示す断面図である。本図においては、局所的な吸熱状態の緩和の状態をより簡潔に説明する目的で、実際に配置されている燃料電池セルスタック8d及び8jにおいて本断面に示されるべき12本の燃料電池セル7のうち、一部の燃料電池セル7(燃料電池セルスタック8dにおける燃料電池セル7a,7k、及び燃料電池セルスタック8jにおける燃料電池セル7a,7i,7k)のみを表示している。   Next, the mode of local endothermic state relaxation using the endothermic relaxation means 11 in the fuel cell system AP according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a III-III cross section in FIG. 2 of the solid oxide fuel cell device AP1 according to the present embodiment. In this figure, for the purpose of more simply explaining the state of relaxation of the local endothermic state, twelve fuel cells 7 to be shown in this section in the actually disposed fuel cell stacks 8d and 8j. Of these, only some of the fuel cells 7 (the fuel cells 7a, 7k in the fuel cell stack 8d and the fuel cells 7a, 7i, 7k in the fuel cell stack 8j) are displayed.

密閉されたモジュール容器4内部においては、高温で発電動作を行う燃料電池セル7のうち、モジュール容器4のモジュール壁4a乃至4dに近い外側寄りに配置された燃料電池セル7は、モジュール壁4a乃至4dより最も離れた中心部寄りに配置された燃料電池セル7と比較して、モジュール容器4外への放熱による温度低下を生じやすい。また、同様の理由で一の燃料電池セル7において、その中央部と比較して上下端部の温度が低くなる傾向がある。つまり、モジュール容器4内を満たす複数の燃料電池セル7においては、縦方向、横方向、及び高さ方向の何れにおいても、中心部寄りの温度が外側端部の温度と比して高くなる。図3においては、このような高温部HAがモジュール容器4の内部中心寄りに破線で示されている。   In the sealed module container 4, among the fuel cells 7 that perform a power generation operation at a high temperature, the fuel cells 7 arranged on the outer side close to the module walls 4 a to 4 d of the module container 4 have the module walls 4 a to 4. Compared to the fuel battery cell 7 disposed closer to the center part farthest than 4d, a temperature drop is likely to occur due to heat radiation to the outside of the module container 4. For the same reason, the temperature of the upper and lower end portions of one fuel battery cell 7 tends to be lower than that of the central portion. That is, in the plurality of fuel cells 7 filling the module container 4, the temperature near the center is higher than the temperature at the outer end in any of the vertical direction, the horizontal direction, and the height direction. In FIG. 3, such a high-temperature portion HA is indicated by a broken line near the inner center of the module container 4.

図2において説明した追加伝熱板9i及び9jは、図3に示すように3枚の短冊状の銅板に分割されて上下に間隔を設けて配置され、モジュール容器4内部の中心部に存在する高温部HAを通過してモジュール容器4のモジュール壁4aと4cとの間に延在している。また、追加伝熱板9i及び9jは、その端部にて、吸熱緩和手段11及び11'を貫通してモジュール壁4aと4cに接触し、モジュール容器4内部に保持されている。このように配置された追加伝熱板9は、モジュール容器4内部中心に存在するセルの高温部HAを含む燃料電池セル7と、モジュール壁4a及び4c寄りに配置された温度低下を生じやすい燃料電池セル7との間の熱の移動を促進させ、モジュール容器4内部の燃料電池セル7における温度分布を均一化することに寄与する。このように全燃料電池セル7間の温度的なばらつきを効果的に低減させることで、固体酸化物形燃料電池装置の発電能力及び耐久性を一層向上させることができる。   The additional heat transfer plates 9i and 9j described in FIG. 2 are divided into three strip-shaped copper plates as shown in FIG. It passes between the module walls 4a and 4c of the module container 4 through the high temperature part HA. Further, the additional heat transfer plates 9i and 9j pass through the endothermic relaxation means 11 and 11 ′ at their ends and come into contact with the module walls 4a and 4c and are held inside the module container 4. The additional heat transfer plate 9 arranged in this way is the fuel cell 7 including the high temperature part HA of the cell existing in the center of the module container 4 and the fuel which is likely to cause a temperature drop arranged near the module walls 4a and 4c. The heat transfer between the battery cells 7 is promoted, and the temperature distribution in the fuel cell 7 inside the module container 4 is made uniform. Thus, by effectively reducing the temperature variation among all the fuel cells 7, the power generation capability and durability of the solid oxide fuel cell device can be further improved.

ここで、上述の通り固体酸化物形燃料電池装置AP1に接続された固体高分子形燃料電池装置AP2は、固体酸化物形燃料電池装置AP1とは別個に制御されている。基本的には、負荷追従性に乏しい固体酸化物形燃料電池装置AP1が概ね一定の電力量で継続的に発電し続けるのに対して、負荷追従性に富む固体高分子形燃料電池装置AP2は利用者の要求に応じて必要とされる電力量を瞬間的に供給する役割を果たしている。例えば利用者より使用する電力量を増加させるという要求が送られてきた場合、第1に固体高分子形燃料電池装置AP2における水素精製貯蔵部HBにおいて精製された後バッファされた水素の固体高分子形燃料電池モジュールAP2aへの流量が増加する。しかしながら、利用者よりの使用電力量の増加要求が継続的なものである場合や、短時間でも大量の電力量が要求される場合等には、水素精製貯蔵部HBにてバッファした水素だけでは当該発電要求に応えることは不可能であり、固体高分子形燃料電池装置AP2における発電量を大きく増加させなければならない。よって、固体高分子形燃料電池装置AP2における発電量自体を継続的又は大幅に増加させる必要がある場合には、外部改質器1における水素供給量を増加させる必要がある。この場合、外部改質器1における水蒸気改質反応SRを促進させる目的で、外部改質器1への被改質ガスAGの供給量を増加させる必要が生じる。   Here, as described above, the polymer electrolyte fuel cell device AP2 connected to the solid oxide fuel cell device AP1 is controlled separately from the solid oxide fuel cell device AP1. Basically, the solid oxide fuel cell device AP1 with poor load followability continues to generate power continuously with a substantially constant amount of power, whereas the solid polymer fuel cell device AP2 with high load followability It plays the role of instantaneously supplying the required amount of power according to the user's request. For example, when a request for increasing the amount of electric power used by a user is sent, first, a solid polymer of hydrogen that has been purified after being purified in the hydrogen purification storage unit HB in the polymer electrolyte fuel cell device AP2 The flow rate to the fuel cell module AP2a increases. However, when the demand for increasing the amount of power used by the user is continuous, or when a large amount of power is required even for a short time, only the hydrogen buffered in the hydrogen purification storage unit HB is used. It is impossible to meet the power generation requirement, and the power generation amount in the polymer electrolyte fuel cell device AP2 must be greatly increased. Therefore, when it is necessary to continuously or significantly increase the power generation amount itself in the polymer electrolyte fuel cell device AP2, it is necessary to increase the hydrogen supply amount in the external reformer 1. In this case, for the purpose of promoting the steam reforming reaction SR in the external reformer 1, it is necessary to increase the supply amount of the reformed gas AG to the external reformer 1.

図4に示すのは、外部改質器1への被改質ガスAGの供給量を増加させた場合に外部改質器1とモジュール容器4との間で生じ得る吸熱状態の変化を示す概略図である。図4の左側(a)に示されているのは、利用者による発電量の増加命令がなされていない又は当該増加命令に対して水素精製貯蔵部HBにバッファされた水素で対応可能である等の理由から、被改質ガスの流入量が少ない状態の外部改質器1における吸熱状態である。この状態においては、外部改質器1におけるガス入口2近辺の吸熱量はガス出口3付近の吸熱量と比して高い状態ではあるものの、全体としての吸熱量が大きいとは言えない。これに対して図4の右側(b)に示されているのは、利用者による発電量の増加命令に対応すべく、固体高分子形燃料電池装置AP2における発電量が増加している等の理由から、被改質ガスの流入量が多い状態の外部改質器1における吸熱状態である。この状態においては、ガス入口2への被改質ガスAGの供給量及びガス出口3よりの改質ガスである水素の供給量が大きくなっているだけでなく、外部改質器1におけるガス入口2近辺の吸熱量及びガス出口3付近の吸熱量の何れもが(a)に示した状態と比較して高くなっていることが判る。そして、被改質ガスAGの供給量が増えてガス入口2近辺での改質反応がより促進されることで、ガス入口2付近を中心として外部改質器1周辺部に局所的な吸熱状態が発生し得ることも明らかである。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a change in the endothermic state that can occur between the external reformer 1 and the module container 4 when the supply amount of the reformed gas AG to the external reformer 1 is increased. FIG. What is shown on the left side (a) of FIG. 4 is that the user is not instructed to increase the amount of power generation, or can respond to the increase command with hydrogen buffered in the hydrogen purification storage unit HB, etc. For this reason, it is in the endothermic state in the external reformer 1 in a state where the amount of the reformed gas is small. In this state, although the endothermic amount in the vicinity of the gas inlet 2 in the external reformer 1 is higher than the endothermic amount in the vicinity of the gas outlet 3, it cannot be said that the overall endothermic amount is large. On the other hand, what is shown on the right side (b) of FIG. 4 is that the amount of power generation in the polymer electrolyte fuel cell device AP2 is increasing in order to respond to the command to increase the amount of power generation by the user. For the reason, it is an endothermic state in the external reformer 1 with a large amount of inflow of the reformed gas. In this state, not only the supply amount of the reformed gas AG to the gas inlet 2 and the supply amount of hydrogen as reformed gas from the gas outlet 3 are increased, but also the gas inlet in the external reformer 1 It can be seen that both the endothermic amount near 2 and the endothermic amount near the gas outlet 3 are higher than the state shown in FIG. Then, the supply amount of the reformed gas AG is increased and the reforming reaction in the vicinity of the gas inlet 2 is further promoted, so that a local endothermic state is present in the periphery of the external reformer 1 around the gas inlet 2. It is also clear that can occur.

上述したように、外部改質器1がモジュール容器4のモジュール壁4aに取付けられているので、モジュール壁4aを挟んで外部改質器1と対向する位置に配置された複数の燃料電池セル7からは、図4に示すような局所的な吸熱状態に起因して熱が奪われる。この局所的な吸熱状態に起因した局所的吸熱部LAが図3において示されている。この局所的吸熱部LAは、モジュール容器4のモジュール壁4aを挟んで外部改質器1と対向する位置に配置されている複数の燃料電池セル7の一部分に対応する領域に生じ、その領域における燃料電池セル7の温度は、局所的吸熱部LA以外の領域に配置されている燃料電池セル7の温度と比較して著しく低い。なお、局所的吸熱部LAは、一つの燃料電池セル7内に生じたり、外部改質器1の接続部分の一部分にのみ生じる場合もある。しかしそれら何れの場合であっても、局所的吸熱部LAに対応する領域の温度は、モジュール容器4において局所的吸熱部LAに対応する領域を除く残余の領域における温度と比較すると低くなる。このような理由から、外部改質器1における局所的な吸熱状態に起因した局所的吸熱部LAの存在は、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4内に含まれる複数の燃料電池セル7間における温度ムラを生じさせ得る。   As described above, since the external reformer 1 is attached to the module wall 4a of the module container 4, a plurality of fuel cells 7 disposed at positions facing the external reformer 1 with the module wall 4a interposed therebetween. The heat is taken away from the local endothermic state as shown in FIG. FIG. 3 shows a local heat absorption part LA resulting from this local heat absorption state. This local heat absorption part LA is generated in a region corresponding to a part of the plurality of fuel cells 7 arranged at a position facing the external reformer 1 with the module wall 4a of the module container 4 interposed therebetween. The temperature of the fuel battery cell 7 is significantly lower than the temperature of the fuel battery cell 7 arranged in a region other than the local heat absorbing portion LA. In addition, the local heat absorption part LA may be generated in one fuel cell 7 or may be generated only in a part of the connection part of the external reformer 1. However, in any of these cases, the temperature of the region corresponding to the local endothermic portion LA is lower than the temperature in the remaining region other than the region corresponding to the local endothermic portion LA in the module container 4. For this reason, the presence of the local endothermic portion LA due to the local endothermic state in the external reformer 1 is caused by a plurality of fuel cells contained in the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a. 7 can cause temperature unevenness.

しかしながら、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置AP1は、外部改質器1の取付け位置に対応する位置に外部改質器1の取付け部分を覆う面積を有する吸熱緩和手段11が挟み込まれており、モジュール容器4の外壁を挟んで外部改質器1と対向する位置に配置された一部の燃料電池セル7において、外部改質器1の局所的吸熱状態に起因した局所的吸熱部LAが生じる場合であっても、吸熱緩和手段11が当該局所的吸熱部LA以外の領域に配置された燃料電池セル7の何れかより局所的吸熱部LAへと熱を効果的に伝播させることが可能である。これにより、当該局所的吸熱部LAに配置された燃料電池セル7の吸熱(低温)状態は緩和され、上述したような固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4内の温度ムラが解消され得る。また、温度ムラの解消を図ることにより発電能力の均一化も実現可能であり、固体酸化物形燃料電池装置AP1の耐久性も向上する。さらに、局所的吸熱部LA以外の燃料電池セル7よりの熱が局所的吸熱部LAに配置された燃料電池セル7へと伝わることで外部改質器1よりの局所的な吸熱要求も改善されるので、外部改質器1における水蒸気改質反応SRをより促進させることもできる。なお、本実施形態に係る吸熱緩和手段11として伝熱性能の異なる複数の伝熱部材を組み合わせることも可能であり、緩和対象となる吸熱状態(位置及び温度変化量等)に応じて、複数の部材を適宜組み合わせて用いてもよい。   However, in the solid oxide fuel cell apparatus AP1 according to this embodiment, the endothermic relaxation means 11 having an area covering the mounting portion of the external reformer 1 is sandwiched at a position corresponding to the mounting position of the external reformer 1. In a part of the fuel cells 7 arranged at positions facing the external reformer 1 with the outer wall of the module container 4 interposed therebetween, a local heat absorption part due to a local heat absorption state of the external reformer 1 Even when LA occurs, the endothermic relaxation means 11 effectively propagates heat from any one of the fuel cells 7 arranged in a region other than the local endothermic portion LA to the local endothermic portion LA. Is possible. As a result, the endothermic (low temperature) state of the fuel cells 7 arranged in the local endothermic portion LA is alleviated, and the temperature unevenness in the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a as described above is eliminated. obtain. In addition, it is possible to make the power generation capacity uniform by eliminating the temperature unevenness, and the durability of the solid oxide fuel cell apparatus AP1 is also improved. Further, the heat from the fuel battery cells 7 other than the local heat absorption part LA is transferred to the fuel battery cells 7 arranged in the local heat absorption part LA, so that the local heat absorption requirement from the external reformer 1 is also improved. Therefore, the steam reforming reaction SR in the external reformer 1 can be further promoted. In addition, it is also possible to combine a plurality of heat transfer members having different heat transfer performances as the heat absorption mitigation unit 11 according to the present embodiment, and depending on the heat absorption state (position and temperature change amount, etc.) to be relaxed, You may use it combining a member suitably.

また、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池装置AP1は、モジュール容器4内部中心に配置された燃料電池セル7がより高温状態である。そして、当該高温部HAを通る複数の追加伝熱板9は、モジュール容器4内部で最も高温な状態である中心部の燃料電池セル7にて生じている熱を、追加伝熱板9及び吸熱緩和手段11を介して局所的吸熱部LAまで伝播させることができる。このようにすれば、より多くの熱を局所的吸熱部LA近辺へと伝播させて固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aにおける局所的な吸熱(低温)状態をさらに緩和できるだけでなく、モジュール容器4内の温度ムラをより効果的に解消して、固体酸化物形燃料電池装置AP1の耐久性をより一層向上でせることができる。またこの場合、改質反応に必要とされる熱が最も高温な燃料電池セル7の高温部HAより局所的吸熱部LAに配置された燃料電池セル7へと伝わるので、外部改質器1よりの局所的な吸熱要求もより一層改善され、外部改質器1における水蒸気改質反応SRをさらに促進させることもできる。   Further, in the solid oxide fuel cell apparatus AP1 according to the present embodiment, the fuel cell 7 arranged at the center inside the module container 4 is in a higher temperature state. Then, the plurality of additional heat transfer plates 9 passing through the high temperature portion HA can transfer the heat generated in the fuel cell 7 in the central portion which is the hottest state inside the module container 4 to the additional heat transfer plate 9 and the heat absorption. It can be propagated to the local heat absorption part LA via the relaxation means 11. In this way, not only the local heat absorption (low temperature) state in the solid oxide fuel cell module AP1a can be further mitigated by propagating more heat to the vicinity of the local heat absorption part LA, but also in the module container 4 Thus, the durability of the solid oxide fuel cell device AP1 can be further improved. In this case, the heat required for the reforming reaction is transferred from the high temperature portion HA of the fuel cell 7 having the highest temperature to the fuel cell 7 disposed in the local heat absorbing portion LA. Further, the local endothermic demand is further improved, and the steam reforming reaction SR in the external reformer 1 can be further promoted.

図5に示すのは、本発明の第2実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池装置AP1の簡略的な断面図であり、断熱材を用いた局所吸熱状態の緩和の態様を示す図である。なお、本図においても、図3と同様に、局所的な吸熱状態の緩和の状態をより簡潔に説明する目的で、実際に同一平面内に配置され得る12本の燃料電池セル7のうち一部の燃料電池セル7のみを表示している。   FIG. 5 is a simplified cross-sectional view of a solid oxide fuel cell apparatus AP1 according to a second embodiment of the present invention, and shows a mode of relaxation of a local endothermic state using a heat insulating material. . In this figure as well, as in FIG. 3, one of the 12 fuel cells 7 that can be actually arranged in the same plane for the purpose of more simply explaining the state of relaxation of the local endothermic state. Only the fuel cell 7 of the part is displayed.

本実施形態における外部改質器21は、先の実施形態と同様に、上方にガス入口22を、下方にガス出口23を有しており、被改質ガスAGと水蒸気がガス入口22へと供給され、水蒸気改質反応SRによって生成された水素がガス出口23より送り出されている。先の実施形態と同様、外部改質器21において行なわれる水蒸気改質反応SRが吸熱反応であるので、外部改質器21は、高温で動作する固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4の壁面に取付けられている。   As in the previous embodiment, the external reformer 21 in this embodiment has a gas inlet 22 on the upper side and a gas outlet 23 on the lower side, and the gas to be reformed AG and water vapor are supplied to the gas inlet 22. Hydrogen supplied and generated by the steam reforming reaction SR is sent out from the gas outlet 23. As in the previous embodiment, since the steam reforming reaction SR performed in the external reformer 21 is an endothermic reaction, the external reformer 21 is a module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a operating at a high temperature. It is attached to the wall.

先の実施形態と同様に、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aのモジュール容器4内部においても、第1実施形態と同様の理由から、外部改質器21のガス入口22付近を中心にモジュール容器4の燃料電池セル7に局所的吸熱部LAが生じ得る。しかし、本実施形態においては、外部改質器21が、ガス入口22寄りの領域における断熱材32、及びガス出口23寄りの領域における断熱材33という、断熱性能の異なる2つの断熱材からなる断熱材31を介してモジュール壁4aの略中心部に取付けられている。   Similarly to the previous embodiment, also in the module container 4 of the solid oxide fuel cell module AP1a, the module container 4 centering around the vicinity of the gas inlet 22 of the external reformer 21 for the same reason as in the first embodiment. A local endothermic part LA may occur in the fuel cell 7. However, in the present embodiment, the external reformer 21 is a heat insulating material composed of two heat insulating materials having different heat insulating performances, that is, the heat insulating material 32 in the region near the gas inlet 22 and the heat insulating material 33 in the region near the gas outlet 23. The module 31 is attached to a substantially central portion of the module wall 4a via a material 31.

このように、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aは外部改質器21が断熱材31を備えているので、外部改質器21に生じ得る局所的吸熱反応に起因する固体酸化物形燃料電池モジュールAP1aの燃料電池セル7への温度低下の影響が抑制されている。とりわけ、本実施形態にかかる断熱材31は、自身を構成する断熱材32及び断熱材33の断熱性能に差を設けているので、PEFC側の動作に応じて吸熱反応が生じやすい外部改質器21のガス入口22寄りの領域における断熱材32の断熱性能が、吸熱反応が生じにくい外部改質器21のガス出口23寄りの領域における断熱材33と比較して高くなるように調整すれば、双方の断熱材より燃料電池セル7へ伝わる吸熱状態を同一レベルに近づけ均一化を図ることも可能であり、これにより外部改質器21の局所的な吸熱状態に起因する燃料電池セル7の局所的吸熱部LAの発生を有意に抑制して燃料電池セル7の温度低下を防止することが可能である。このように、本実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池装置は、ガス入口22寄りの領域における断熱材32の断熱能力を高めるという簡便な方法で、局所的吸熱部LAの発生を抑えることが可能であり、固体酸化物形燃料電池モジュールAP1a内の燃料電池セル7の温度ムラが解消して、発電能力の均一化のみならず固体酸化物形燃料電池装置AP1の耐久性を向上させることができる。   As described above, in the solid oxide fuel cell module AP1a according to the present embodiment, the external reformer 21 includes the heat insulating material 31, so that the solid oxidation caused by the local endothermic reaction that can occur in the external reformer 21 is achieved. The influence of the temperature drop on the fuel cell 7 of the physical fuel cell module AP1a is suppressed. In particular, the heat insulating material 31 according to the present embodiment has a difference in heat insulating performance between the heat insulating material 32 and the heat insulating material 33 constituting the external heat reformer, and therefore an external reformer that easily generates an endothermic reaction according to the operation on the PEFC side. If the heat insulating performance of the heat insulating material 32 in the region near the gas inlet 22 of 21 is adjusted to be higher than that of the heat insulating material 33 in the region near the gas outlet 23 of the external reformer 21 where endothermic reaction is unlikely to occur, It is also possible to make the endothermic state transmitted from both heat insulating materials to the fuel cell 7 close to the same level and to make it uniform, thereby making it possible to localize the fuel cell 7 due to the local endothermic state of the external reformer 21. It is possible to significantly suppress the generation of the thermal endothermic portion LA and prevent the temperature decrease of the fuel cell 7. As described above, the solid oxide fuel cell device according to the present embodiment can suppress the generation of the local heat absorbing portion LA by a simple method of increasing the heat insulating ability of the heat insulating material 32 in the region near the gas inlet 22. It is possible to eliminate the temperature unevenness of the fuel cells 7 in the solid oxide fuel cell module AP1a, and improve the durability of the solid oxide fuel cell device AP1 as well as uniform power generation capacity. it can.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

1,21:外部改質器
2,22:ガス入口
3,23:ガス出口
4:モジュール容器
4a-4d:モジュール壁
5:集電ロッド
7:燃料電池セル
8:燃料電池セルスタック
9:追加伝熱板
11:吸熱緩和手段
31,32,33:断熱材
AP1:固体酸化物形燃料電池装置
AP1a:固体酸化物形燃料電池モジュール
AP2:固体高分子形燃料電池装置
AP2a:固体高分子形燃料電池モジュール
AP1v,AP2v:インバータ
FG:燃料ガス
FS:燃料ガス供給源
OG:酸化剤ガス
OS:酸化剤ガス供給源
AG:被改質ガス
AS:被改質ガス供給源
HA:高温部
HB:水素精製貯蔵部
LA:局所的吸熱部
1, 21: External reformer 2, 22: Gas inlet 3, 23: Gas outlet 4: Module container 4a-4d: Module wall 5: Current collecting rod 7: Fuel cell 8: Fuel cell stack 9: Additional transmission Heat plate 11: endothermic relaxation means 31, 32, 33: heat insulating material AP1: solid oxide fuel cell device AP1a: solid oxide fuel cell module AP2: solid polymer fuel cell device AP2a: solid polymer fuel cell Modules AP1v, AP2v: Inverter FG: Fuel gas FS: Fuel gas supply source OG: Oxidant gas OS: Oxidant gas supply source AG: Reformed gas AS: Reformed gas supply source HA: High temperature part HB: Hydrogen purification Storage part LA: Local heat absorption part

Claims (5)

固体酸化物形燃料電池装置であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う複数のセルと、
前記複数のセルを収容するモジュール容器と、
前記モジュール容器の外壁における外面の一部に配置され、前記複数のセルにて発電時に生じる熱を用いて、吸熱反応によって被改質ガスを別系統の改質ガス利用機器で利用するための改質ガスへと改質する外部改質器とを備え、
前記外壁を挟んで前記外部改質器と対向する位置に配置されたセルの一部に生じ得る局所的な吸熱状態を分散させることで緩和する吸熱緩和手段を有する、固体酸化物形燃料電池装置。
A solid oxide fuel cell device comprising:
A plurality of cells that generate power using fuel gas and oxidant gas;
A module container containing the plurality of cells;
It is arranged on a part of the outer surface of the outer wall of the module container, and uses the heat generated at the time of power generation in the plurality of cells to modify the gas to be reformed by a reformed gas utilization device of another system by an endothermic reaction. With an external reformer that reforms into a quality gas,
A solid oxide fuel cell device having an endothermic mitigation means for mitigating a local endothermic state that may occur in a part of a cell disposed at a position facing the external reformer across the outer wall .
前記吸熱緩和手段は、前記外壁を挟んで前記外部改質器と対向する位置に配置されたセルを含む第1の領域と、前記複数のセルから前記第1の領域に含まれるセルを除いた残余のセルを含む第2の領域とを熱的に接続する伝熱手段である、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。   The endothermic relaxation means excludes a first region including cells arranged at a position facing the external reformer across the outer wall, and cells included in the first region from the plurality of cells. 2. The solid oxide fuel cell device according to claim 1, wherein the solid oxide fuel cell device is heat transfer means for thermally connecting the second region including the remaining cells. 前記第2の領域は、前記モジュール容器の内部中心寄りに配置され高温状態となるセルを含む、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。   3. The solid oxide fuel cell device according to claim 2, wherein the second region includes a cell that is disposed near an inner center of the module container and is in a high temperature state. 4. 前記吸熱緩和手段は、前記モジュール容器の内部と外部とを断熱する断熱手段であって、
前記断熱手段は、前記第1の領域に対応して設けられた第1断熱部と、前記第2の領域に対応して設けられた第2断熱部と、を有し、
前記第1断熱部における断熱性能と前記第2断熱部における断熱性能とに差を設け、前記セルへと伝播する吸熱状態を前記第1断熱部と前記第2断熱部との間で等しくする、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
The endothermic relaxation means is a heat insulating means for insulating the inside and the outside of the module container,
The heat insulating means includes a first heat insulating portion provided corresponding to the first region, and a second heat insulating portion provided corresponding to the second region,
A difference is provided between the heat insulation performance in the first heat insulation portion and the heat insulation performance in the second heat insulation portion, and the heat absorption state propagating to the cell is made equal between the first heat insulation portion and the second heat insulation portion. The solid oxide fuel cell device according to claim 1.
前記第1断熱部の断熱性能が、前記第2断熱部の断熱性能よりも高い、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。   The solid oxide fuel cell device according to claim 4, wherein the heat insulation performance of the first heat insulation portion is higher than the heat insulation performance of the second heat insulation portion.
JP2011138466A 2011-06-22 2011-06-22 Solid oxide fuel cell device Expired - Fee Related JP5787143B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011138466A JP5787143B2 (en) 2011-06-22 2011-06-22 Solid oxide fuel cell device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011138466A JP5787143B2 (en) 2011-06-22 2011-06-22 Solid oxide fuel cell device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013008455A true JP2013008455A (en) 2013-01-10
JP2013008455A5 JP2013008455A5 (en) 2014-07-10
JP5787143B2 JP5787143B2 (en) 2015-09-30

Family

ID=47675664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011138466A Expired - Fee Related JP5787143B2 (en) 2011-06-22 2011-06-22 Solid oxide fuel cell device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5787143B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015076320A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell device
WO2017043048A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JP2017536656A (en) * 2014-10-07 2017-12-07 プロトネクス テクノロジー コーポレイション SOFC-conduction

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58176878A (en) * 1982-04-09 1983-10-17 Sanyo Electric Co Ltd Cooling device for fuel cell
JPH038266A (en) * 1989-06-01 1991-01-16 Fujikura Ltd Solid electrolyte fuel cell module
JP2001266924A (en) * 2000-03-24 2001-09-28 Tokyo Gas Co Ltd Solid electrolyte fuel cell system
US20050014104A1 (en) * 2003-07-15 2005-01-20 Ngk Insulators, Ltd. Firing furnace and firing method
JP2005241235A (en) * 2003-09-30 2005-09-08 Ngk Insulators Ltd Kiln and baking method
JP2006228753A (en) * 2006-05-15 2006-08-31 Toshiba Corp Solid polymer electrolyte fuel cell
JP2007294224A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd Fuel cell
JP2008004516A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Samsung Sdi Co Ltd Fuel cell electric power generation system
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2009037814A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Tokyo Gas Co Ltd Temperature decreasing method for high temperature region of solid-oxide fuel cell, and device for the same
JP2009059658A (en) * 2007-09-03 2009-03-19 Nippon Oil Corp Indirect interior-reformed solid oxide fuel cell
JP2010146994A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Sharp Corp Fuel cell system and electronic device equipped with it
JP2012099348A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Sharp Corp Fuel cell stack
JP2014511552A (en) * 2011-03-11 2014-05-15 リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー Energy storage device, energy storage cell, and heat transfer element

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58176878A (en) * 1982-04-09 1983-10-17 Sanyo Electric Co Ltd Cooling device for fuel cell
JPH038266A (en) * 1989-06-01 1991-01-16 Fujikura Ltd Solid electrolyte fuel cell module
JP2001266924A (en) * 2000-03-24 2001-09-28 Tokyo Gas Co Ltd Solid electrolyte fuel cell system
US20050014104A1 (en) * 2003-07-15 2005-01-20 Ngk Insulators, Ltd. Firing furnace and firing method
JP2005241235A (en) * 2003-09-30 2005-09-08 Ngk Insulators Ltd Kiln and baking method
JP2007294224A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd Fuel cell
JP2006228753A (en) * 2006-05-15 2006-08-31 Toshiba Corp Solid polymer electrolyte fuel cell
JP2008004516A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Samsung Sdi Co Ltd Fuel cell electric power generation system
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2009037814A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Tokyo Gas Co Ltd Temperature decreasing method for high temperature region of solid-oxide fuel cell, and device for the same
JP2009059658A (en) * 2007-09-03 2009-03-19 Nippon Oil Corp Indirect interior-reformed solid oxide fuel cell
JP2010146994A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Sharp Corp Fuel cell system and electronic device equipped with it
JP2012099348A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Sharp Corp Fuel cell stack
JP2014511552A (en) * 2011-03-11 2014-05-15 リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー Energy storage device, energy storage cell, and heat transfer element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015076320A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell device
JP2017536656A (en) * 2014-10-07 2017-12-07 プロトネクス テクノロジー コーポレイション SOFC-conduction
WO2017043048A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5787143B2 (en) 2015-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3781942B2 (en) Solid oxide fuel cell system
JP5485666B2 (en) Fuel cell system
WO2007066618A1 (en) Fuel cell
WO2007066619A1 (en) Fuel cell
JP4956946B2 (en) Fuel cell
CA2647797C (en) Solid oxide fuel cell and reformer
JP3539562B2 (en) Solid oxide fuel cell stack
JP2011238363A (en) Fuel cell
JP6111904B2 (en) Fuel cell device
JP5787143B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP6550814B2 (en) Air preheater and power generator
JP2006269332A (en) Solid oxide type fuel cell system
JP5066373B2 (en) Fuel cell module
JP4501367B2 (en) Fuel cell
JP2002104806A (en) Fuel reformer and fuel cell generator using it
JP2008147026A (en) Solid oxide fuel cell
JP5787144B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP6237114B2 (en) Fuel cell device
JP2007005134A (en) Steam generator and fuel cell
JP2004299939A (en) Fuel reformer, and fuel battery generator
KR101250418B1 (en) fuel processor of fuel cell
JP2004119298A (en) Fuel cell power generation system
JP2007122964A (en) Solid-oxide fuel cell power generation system
JP2015508381A (en) Heat exchange type pre-reformer
KR101439345B1 (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140527

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150715

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5787143

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees