JP2015141792A

JP2015141792A - セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置

Info

Publication number: JP2015141792A
Application number: JP2014013452A
Authority: JP
Inventors: 真紀末廣; Masanori Suehiro
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-08-03
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP6169986B2

Abstract

【課題】改質性能を向上できるセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供する。【解決手段】複数のセルスタック５の上方に原燃料を水素を含有する改質ガスに改質する改質器６を配置してなるとともに、該改質器６が、上下面が矩形の箱状の改質容器１０と、該改質容器１０の対向する一対の側面のうち一方の側面に接続された水供給管１１および原燃料供給管１３と、一方の側面の側から該一方の側面と対向する他方の側面の側に改質容器１０内の改質ガスを導出する複数の改質ガス導出流路と、該複数の改質ガス導出流路が連結された１本の改質ガス導出管１５とを具備するとともに、改質容器１０内の一方の側面の側に気化室１０ａを、他方の側面の側に改質触媒１９が充填された改質室１０ｂを設けてなる。【選択図】図３

Description

本発明は、複数のセルスタックの上方に改質器を具備するセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、種々の燃料電池モジュールが提案されており、このような燃料電池モジュールとして、収納容器内に、複数の燃料電池セルを電気的に直列に接続してなるセルスタック装置を収納したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

このセルスタック装置は、２個のセルスタックの上方に改質器を配置してなるとともに、改質器がＵ字状をなしており、水を気化して水蒸気を生成する気化部と、この気化部で発生した水蒸気を用いて原燃料を水蒸気改質する改質部とを具備している。そして、原燃料供給管および水供給管が改質器の一部である気化部に接続され、気化部で発生した水蒸気と原燃料とが混合されて改質部に供給され、この改質部にて原燃料が水素を含有する改質ガスに改質されるように構成されている。

特開２００７−２０７４４６号公報

しかしながら、特許文献１では、セルスタック数が増加すると、それらのセルスタックに改質ガスを供給するための大型の改質器が必要となった。そして、大型の改質器では、原燃料および水蒸気を十分に分散させ、改質器内部に収容された改質触媒に効率良く接触させ、改質性能を向上する必要があった。

本発明は、改質性能を向上できるセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することを目的とする。

本発明のセルスタック装置は、複数のセルスタックの上方に原燃料を水素を含有する改質ガスに改質する改質器を配置してなるとともに、該改質器が、上下面が矩形の箱状の改質容器と、該改質容器の対向する一対の側面のうち一方の側面に接続された水供給管および原燃料供給管と、前記一方の側面の側から該一方の側面と対向する他方の側面の側に前記改質容器内の改質ガスを導出する複数の改質ガス導出流路と、該複数の改質ガス導出流路が連結された１本の改質ガス導出管とを具備するとともに、前記改質容器内の前記一方の側面の側に気化室を、前記他方の側面の側に改質触媒が充填された改質室を設けてなることを特徴とする。

本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする。

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。

本発明のセルスタック装置では、改質室内に改質触媒が充填されているため、ガスが流れる改質触媒間の流路が狭いため、気化室で気化した水蒸気および原燃料は、改質触媒の間を分散して改質室内に進入し、改質触媒にて効率良く水蒸気改質され、水蒸気改質された改質ガスが複数の改質ガス導出流路から導出され、改質ガス導出管を介してセルスタックに供給される。従って、改質触媒全体を有効に利用して改質性能を向上できる。これにより発電効率の良好な燃料電池モジュール、燃料電池装置を提供できる。

セルスタック装置を有する燃料電池モジュールを示す縦断面図である。（ａ）は４個のセルスタックを有するセルスタック装置を示す平面図、（ｂ）はマニホールドに２個のセルスタックを設けた状態を示す斜視図である。改質器を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は改質室が複数の分岐通路を有し、それぞれの分岐通路に配管が接続された改質器を示す平面図、（ｂ）は、仕切板を分岐通路の上流側端から上流側に所定間隔をおいて配置した形態を示す平面図である。図４（ａ）の改質器の空間に、酸素含有ガス供給板が挿入された燃料電池モジュールを示す縦断面図である。（ａ）は改質室を複数の分岐通路に分ける貫通孔を有する改質器を示す平面図、（ｂ）は仕切板を分岐通路の下流側端に配置した形態を示す平面図である。（ａ）は改質室を複数の分岐通路に分ける分岐通路形成板を有し、分岐通路にそれぞれ配管が接続されている改質器を示す平面図、（ｂ）は仕切板を分岐通路の上流側端から上流側に所定間隔をおいて配置した形態を示す平面図である。（ａ）は改質室を複数の分岐通路に分ける分岐通路形成板を有するとともに、分岐通路形成板の下流側端が改質容器の他方の側面と離間している改質器を示す平面図、（ｂ）は仕切板を分岐通路の下流側端に配置した形態を示す平面図である。複数の改質器にそれぞれ配管が接続され、これらの配管が１本の改質ガス導出管で連結されている改質器を示す平面図である。燃料電池装置を示す斜視図である。

図１は、燃料電池モジュール（以下、モジュールという場合がある）の一形態を示す縦断面図であり、図２はセルスタック装置を示す図である。なお、異なる図中の同一の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。

モジュール１は、直方体状の収納容器２の内部に、燃料ガス流路を有する燃料電池セル３を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続してなる４個のセルスタック５を収納して構成されている。

燃料電池セル３の下端部はガラスシール材等の絶縁性接合材２０でマニホールド４に固定されている。１個のマニホールド４には、２個のセルスタック５が固定されており、４個のセルスタック５のそれぞれの両端には、図２（ａ）に示すように、引出部５ａが接続され、一方側の引出部５ａ同士は連結部材５ｂで連結され、４個のセルスタック５が電気的に直列に接続されている。

また、図１、２においては、燃料電池セル３の内部に燃料電池セル３の長さ方向ｙに設けられた燃料ガス流路を燃料ガスが流れる中空平板型で、支持基板の表面に、燃料側電極、固体電解質及び酸素側電極を順に設けてなる固体酸化物形の燃料電池セル３を例示している。

また、燃料電池セル３にて使用する改質ガスを得るために、図３に示すように、天然ガ
スや灯油等の燃料を改質して燃料ガス（水素含有ガス）を生成するための上下面が矩形の薄い箱状の改質器６が２個のセルスタック５の上方にそれぞれ配置されており、図１では、２個の改質器６が収容されている。そして、図１に示すように、２個の改質器６で生成された燃料ガス（改質ガス）は、配管７、改質ガス導出管１５により、それぞれの改質器６の下方に配置されている２個のマニホールド４にそれぞれ供給され、マニホールド４を介して燃料電池セル３の内部に設けられた燃料ガス流路に供給される。これにより、セルスタック装置８が構成されている。すなわち、セルスタック装置８は、図１に示したように、マニホールド４と、マニホールド４に固定されたセルスタック５と、２個のセルスタック５の上方に配置された１個の改質器６とを具備して構成されている。

燃料電池セル３の燃料ガス流路に供給され、発電に使用されなかった余剰の燃料ガス（排ガス）は、燃料電池セル３の上方に放出される。余剰の燃料ガスは、燃料電池セル３の外部に供給された酸素含有ガス（空気）と反応させ燃焼させることができる。

改質器６は、図３に示すように、上下面が矩形で箱状の改質容器１０と、改質容器１０の対向する一対の側面のうち一方の側面に接続された１本の水供給管１１および１本の原燃料供給管１３と、一方の側面と対向する他方の側面に、改質容器１０の上下面と平行（面方向）に所定間隔をおいて接続された４本の配管７と、４本の配管７が連結された１本の改質ガス導出管１５とを具備している。４本の配管７が改質ガス導出流路を構成する。

言い換えれば、水供給管１１および原燃料供給管１３と、配管７とは、ガスが流れる方向の改質容器１０の対向する側面にそれぞれ配置されており、水供給管１１および原燃料供給管１３は、原燃料供給管１３内に水供給管１１が収容された二重管構造とされている。特に二重管構造に限定されるものではなく、水供給管１１および原燃料供給管１３は、それぞれ別個に改質容器１０に接続されていても良い。４本の配管７は、ガスが流れる方向と直交する方向である改質容器１０の幅方向に、均等に所定間隔をおいて配置されている。

改質容器１０内は、一方の側面の側に水を気化して水蒸気を生成する気化室１０ａと、他方の側面の側に、気化室１０ａで発生した水蒸気を用いて原燃料を水蒸気改質する改質室１０ｂが設けられており、気化室１０ａと改質室１０ｂとの境界には、水蒸気、原燃料が通過できる孔が形成された仕切板１６が配置されている。

気化室１０ａ内には、水の蒸発を促進する球状のセラミックボール１７が収容され、改質室１０ｂ内には原燃料を水素に改質するための球状の改質触媒１９が充填され、改質容器１０内の仕切板１６により仕切られた改質室１０ｂ内には、球状の改質触媒１９が細密充填されている。仕切板１６の孔は、改質触媒１９が通過できない径とされている。一方、気化室１０ａ内には、セラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

改質触媒１９の平均直径は２〜４ｍｍ、セラミックボール１７は、７〜９ｍｍ程度のものが使用されており、改質触媒１９の平均直径は、セラミックボール１７の平均直径よりも小さく設定されている。

セラミックボール１７としては、例えば、アルミナ、ジルコニア製が用いられ、改質触媒１９としては、例えば、アルミナ、ジルコニア等のセラミックボールの表面に、例えば、Ｎｉ、Ｒｕ等からなる触媒が被覆されたものが用いられる。

図３（ｂ）に、セルスタック５を破線で記載し、セルスタック５、配管７、気化室１０
ａ、改質室１０ｂとの位置関係を示した。

このような改質器６を有するセルスタック装置８では、水供給管１１および原燃料供給管１３により、水および原燃料が気化室１０ａ内に供給され、水がセラミックボール１７の表面に接触して蒸発し、水蒸気を生成し、気化室１０ａ内にて水蒸気と原燃料が混合され、この混合ガスが、仕切板１６の孔を通過して改質室１０ｂ内に進入する。

改質室１０ｂ内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、改質室１０ｂ内におけるガスが通過できる流路が気化室１０ａよりも狭く、改質室１０ｂ内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きく、しかも、４本の配管７は、ガスが流れる方向と直交する方向で、かつ改質容器１０の上下面と平行（改質容器１０の幅方向）に、均等に所定間隔をおいて配置されているため、ガスが改質室１０ｂ内をほぼ均一に分散して流れ、殆ど全部の改質触媒に十分に接触させることができ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

燃料電池モジュール１は、図１に示したように、収納容器２の内部にセルスタック装置８を収納してなるもので、セルスタック５の配列方向（燃料電池セル３の配列方向ｘと直交する方向）の両側における収納容器２の側壁には、外側から酸素含有ガス導入路２１、排ガス排出路２３が形成されている。酸素含有ガス導入路２１は、収納容器２の底部から側部を介して上部まで形成され、酸素含有ガス供給板１２に酸素含有ガスを供給するように構成されている。

一方、排ガス排出路２３は、収納容器２の側部から底部まで形成され、燃料電池セル３の上端からの排ガスが、改質器６の側方を通過し、改質器６の上方に位置する排ガスが、収納容器２の側部から底部の排ガス排出路２３を介して排出口から排出されるように構成されている。酸素含有ガスが酸素含有ガス導入路２１を流れる間に、排ガス排出路２３を流れる排ガスにより加熱される。

図４（ａ）は、セルスタック装置に用いられる他の形態の改質器６を示すもので、この改質器６では、改質室１０ｂ内に、燃料電池セル３の配列方向ｘに延びる３つの空間２３を形成することにより、改質容器１０の一方の側面の側から他方の側面の側に向けて延びる４つの分岐通路１０ｂ１を有している。

言い換えれば、改質室１０ｂの他方の側面の側にスリット状の開口部を形成することにより空間２３が形成されており、空間２３を形成する壁が分岐通路形成部材とされている。

すなわち、気化部１０ａから４つの流路に分岐し、これらの分岐通路１０ｂ１の間にはそれぞれ空間２３が形成されており、これらの空間２３のうち中央の空間２３には、図５に示すように、燃料電池セル３の長さ方向ｙに延びる酸素含有ガス供給板１２が挿入されている。図５において、符号２９は、排ガス導出管を示している。なお、図５では、理解を容易にするため、右側の改質器６の配管７、改質ガス導出管１５の記載を省略している。

４つの分岐通路１０ｂ１には、それぞれ配管７が接続され、これらの４つの配管７が改質ガス導出管１５に連結されている。４つの分岐通路１０ｂ１および配管７が改質ガス導出流路を構成する。

また、４つの分岐通路１０ｂ１の入り口側には、水蒸気、原燃料が通過できるが、改質触媒１９は通過できない貫通孔を有する仕切板１６が配置されており、分岐通路１０ｂ１
には改質触媒１９が充填されており、気化室１０ａにはセラミックボール１７が収容されている。分岐通路１０ｂ１には、セラミックボール１７よりも平均直径が小さい球状の改質触媒１９が細密充填され、一方、気化室１０ａ内には、セラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

このような改質器６を有するセルスタック装置８でも、４つの分岐通路１０ｂ１内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、分岐通路１０ｂ１内におけるガスが通過できる流路が気化室１０ａよりも狭く、４つの分岐通路１０ｂ１内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きく、しかも、４つの分岐通路１０ｂ１に４本の配管７が接続されているため、ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に分散して流れ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

なお、図４（ａ）では仕切板１６を、４つの分岐通路１０ｂ１の上流側端（入口）に配置したが、仕切板１６は、図４（ｂ）に示すように、４つの分岐通路１０ｂ１の入口よりも上流側に配置しても良い。また、分岐通路１０ｂ１の下流側端に、改質ガスは通過できるが、改質触媒１９が通過できない貫通孔を有する仕切板を配置しても良い。

図６（ａ）は、セルスタック装置に用いられるさらに他の形態の改質器６を示すもので、この改質器６では、改質室１０ｂ内に、燃料電池セル３の配列方向ｘに延びる３つの貫通穴２４を改質容器１０の一方の側面の側から他方の側面の側に向けて形成することにより、改質容器１０の一方の側面から他方の側面に向けて延びる４つの分岐通路１０ｂ１を有している。言い換えれば、貫通穴２４を形成する壁が分岐通路形成部材とされている。

すなわち、気化部１０ａから４つの分岐通路１０ｂ１に分岐し、これらの分岐通路１０ｂ１の間にはそれぞれ貫通穴２４が形成されており、これらの貫通穴２４のうち中央の貫通穴２４には、燃料電池セル３の長さ方向ｙに延びる酸素含有ガス供給板１２が挿入されている。

貫通穴２４の下流側端は、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置しており、４つの分岐通路１０ｂ１が、貫通穴２４の下流側端と改質容器１０の他方側の側面との間で合流し、改質ガスが、改質容器１０の他方側の側面に接続された改質ガス導出管１５を介してセルスタック５のマニホール４に供給されるように構成されている。４つの分岐通路１０ｂ１が改質ガス導出流路とされている。

また、４つの分岐通路１０ｂ１の入り口側には、水蒸気、原燃料ガスが通過できるが、改質触媒１９は通過できない貫通孔を有する仕切板１６が配置されており、分岐通路１０ｂ１には改質触媒１９が充填されており、気化室１０ａにはセラミックボール１７が収容されている。分岐通路１０ｂ１には、セラミックボール１７よりも平均直径が小さい球状の改質触媒１９が細密充填され、一方、気化室１０ａ内にはセラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

このような改質器６を有するセルスタック装置８でも、４つの分岐通路１０ｂ１内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、分岐通路１０ｂ１内におけるガスが通過できる流路が気化室１０ａよりも狭く、かつ流路容積を少ないため、４つの分岐通路１０ｂ１内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きく、しかも、貫通穴２４の下流側端は、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置しているため、ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に分散して流れ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

なお、この形態でも、仕切板１６を、４つの分岐通路１０ｂ１の入口よりも上流側に配置しても良い。

図６（ｂ）は、貫通穴２４の下流側端は、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置しており、貫通穴２４の下流側端には、改質ガスが通過できるが改質触媒１９は通過できない貫通孔を有する仕切板２５が配置され、この仕切板２５と改質容器１０の他方側の側面との間には、改質触媒１９が収容されていない連結室１０ｃとされている。

このようなセルスタック装置では、改質ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に分散して流れ、改質容器１０内の連結室１０ｃで合流し、改質ガスが、改質容器１０の他方側の側面に接続された改質ガス導出管１５を介してセルスタック５のマニホール４に供給され、簡単な構造で改質性能を向上できる。

図７（ａ）は、セルスタック装置に用いられるさらに他の形態の改質器６を示すもので、この改質器６では、改質室１０ｂ内に、燃料電池セル３の配列方向ｘに延びる３つの板状の分岐通路形成板２７を配置することにより、改質容器１０の一方の側面から他方の側面に向けて延びる４つの分岐通路１０ｂ１を有している。

４つの分岐通路１０ｂ１には、それぞれ配管７が接続され、これらの４つの配管７が改質ガス導出管１５に連結されている。４つの分岐通路１０ｂ１および４つの配管７が改質ガス導出流路を構成している。

また、４つの分岐通路１０ｂ１の入り口側には、水蒸気、原燃料ガスが通過できる改質触媒は通過できない貫通孔を有する仕切板１６が配置されており、分岐通路１０ｂ１には改質触媒１９が充填されており、気化室１０ａにはセラミックボール１７が収容されている。分岐通路１０ｂ１には、セラミックボール１７より平均直径が小さい球状の改質触媒１９が細密充填され、一方、気化室１０ａ内には、セラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

このような改質器６を有するセルスタック装置８でも、４つの分岐通路１０ｂ１内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、分岐通路１０ｂ１内におけるガスが通過できる流路が気化室１０ａよりも狭く、かつ流路容積を少ないため、４つの分岐通路１０ｂ１内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きく、しかも、４つの分岐通路１０ｂ１に４本の配管７が接続されているため、ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に分散して流れ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

なお、図７（ａ）では仕切板１６を、４つの分岐通路１０ｂ１の上流側端（入口）に配置したが、仕切板１６は、図７（ｂ）に示すように、４つの分岐通路１０ｂ１の入口よりも上流側に配置しても良い。

図８（ａ）は、セルスタック装置に用いられるさらに他の形態の改質器６を示すもので、この改質器６では、改質室１０ｂ内に、燃料電池セル３の配列方向ｘに延びる３つの板状の分岐通路形成板２７を、分岐通路形成板２７の下流側端が、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置するように配置することにより、改質容器１０の一方の側面から他方の側面に向けて延びる４つの分岐通路１０ｂ１を有している。４つの分岐通路１０ｂ１が改質ガス導出流路を構成している。

４つの分岐通路１０ｂ１は、分岐通路形成板２７の下流側端と改質容器１０の他方側の側面との間で合流し、改質ガスが、改質容器１０の他方側の側面に接続された改質ガス導出管１５を介してセルスタック５のマニホール４に供給されるように構成されている。

また、４つの分岐通路１０ｂ１の入り口側には、水蒸気、原燃料ガスが通過できるが改質触媒１９は通過できない貫通孔を有する仕切板１６が配置されており、分岐通路１０ｂ１には改質触媒１９が充填されており、気化室１０ａにはセラミックボール１７が収容されている。分岐通路１０ｂ１には、セラミックボール１７よりも平均直径が小さい球状の改質触媒１９が細密充填され、一方、気化室１０ａ内には、セラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

このような改質器６を有するセルスタック装置８でも、４つの分岐通路１０ｂ１内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、分岐通路１０ｂ１内におけるガスが通過できる流路が気化室１０ａよりも狭く、かつ流路容積を少ないため、４つの分岐通路１０ｂ１内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きく、しかも、分岐通路形成板２７の下流側端は、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置しているため、ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に流れ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

図８（ｂ）は、分岐通路形成板２７の下流側端は、改質容器１０の他方側の側面から上流側に所定間隔をおいて位置しており、分岐通路形成板２７の下流側端には、改質ガスが通過できるが改質触媒１９は通過できない貫通孔を有する仕切板２５が配置され、この仕切板２５と改質容器１０の他方側の側面との間には、改質触媒１９が収容されていない連結室１０ｃとされている。

改質ガスが４つの分岐通路１０ｂ１内をほぼ均一に分散して流れ、改質容器１０の連結室１０ｃで合流し、改質ガスが、改質容器１０の他方側の側面に接続された改質ガス導出管１５を介してセルスタック５のマニホール４に供給され、簡単な構造で改質性能を向上できる。

図９は、セルスタック装置８の改質器を示すもので、この改質器では、複数のセルスタック５の上方に複数の箱状の分岐改質器３１を配置して構成されている。

改質器は、分岐改質器３１の対向する一方の側面に接続された１本の水供給管（図示せず）および１本の原燃料供給管３５と、他方の側面に接続された１本の配管３７と、複数の分岐改質器３１の配管３７が連結された１本の改質ガス導出管３９と、複数の分岐改質器３１の水供給管が連結された１本の水連結管（図示せず）と、複数の分岐改質器３１の原燃料供給管３５が連結された１本の原燃料連結管４１とを具備して構成されており、複数の分岐改質容器３１内の一方の側面側に気化室１０ａを、他方の側面側に改質室１０ｂを設け、該改質室１０ｂ内に球状の改質触媒１９が細密充填されている。

改質質１０ｂには、球状の改質触媒１９が細密充填され、一方、気化室１０ａ内には、セラミックボール１７が細密充填されておらず、水の蒸発に寄与できる程度に収容されており、本実施形態では、セラミックボール１７が所定間隔を置いて収容されている。

このようなセルスタック装置８では、４つの分岐改質器３１内には、平均直径がセラミックボール１７よりも小さい改質触媒１９が細密充填されているため、改質室１０ｂ内におけるガスが通過できる改質触媒１９間の流路が気化室１０ａよりも狭く、かつ流路容積を少ないため、４つの分岐改質器３１内における圧力損失が気化室１０ａよりも大きいため、ガスが改質室１０ｂの改質触媒１９間をほぼ均一に分散して流れ、簡単な構造で改質性能を向上できる。

なお、図４、６〜９では、セラミックボール１７、改質触媒１９の一部を記載している。

図１０は、外装ケース内に燃料電池モジュール１と、燃料電池モジュール１を動作させるための補機とを収納してなる燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図１０においては一部構成を省略して示している。

図１０に示す燃料電池装置は、支柱５４と外装板５５とから構成される外装ケース内を仕切板５６により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール１を収納するモジュール収納室５７とし、下方側を燃料電池モジュール１を動作させるための補機類を収納する補機収納室５８として構成されている。なお、補機収納室５８に収納する補機類は省略して示している。

また、仕切板５６には、補機収納室５８の空気をモジュール収納室５７側に流すための空気流通口５９が設けられており、モジュール収納室５７を構成する外装板５５の一部に、モジュール収納室５７内の空気を排気するための排気口６０が設けられている。

このような燃料電池装置では、上述したようなモジュール１を外装ケース内に収納することにより、発電性能を向上した燃料電池装置とすることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、燃料電池セル３の形状としては、平板型、円筒型、中空平板型等のいずれであっても良い。燃料電池セル３（セルスタック５）の発電を効率よく行なう上で、中空平板型の燃料電池セルとすることが好ましい。

また、上記形態では、２個のセルスタック５の上方に１個の改質器６を配置した形態について説明したが、例えば、３個以上のセルスタックの上方に１個の改質器を配置しても良い。

さらに、１個のマニホールド４に２個のセルスタック５を配置した形態について説明したが、１個のマニホールドに１個のセルスタックを配置しても良く、また、１個のマニホールドに３個以上のセルスタックを配置しても良い。

また、上記形態では、２個の改質器を有するセルスタック装置について説明したが、１個の改質器を有するセルスタック装置や３個以上の改質器を有するセルスタック装置であっても良い。

さらに、図３では、４本の配管を有する場合について説明したが、２本または３本、もしくは５本以上の配管を有する場合であっても良い。

また、図４等では、４つの分岐通路を有する場合について記載したが、複数の分岐通路を有すればよく、５つ以上の分岐通路を有していても良い。

１：燃料電池モジュール
２：収納容器
３：燃料電池セル
５：セルスタック
６：改質器
６ａ：気化室
６ｂ：改質室
７：配管
１０：改質容器
１０ａ：気化室
１０ｂ：改質室
１０ｂ１：分岐通路
１１：水供給管
１３：原燃料供給管
１５：改質ガス導出管
１７：セラミックボール
１９：改質触媒
２７：分岐通路形成部材

Claims

複数のセルスタックの上方に原燃料を水素を含有する改質ガスに改質する改質器を配置してなるとともに、該改質器が、上下面が矩形の箱状の改質容器と、該改質容器の対向する一対の側面のうち一方の側面に接続された水供給管および原燃料供給管と、前記一方の側面の側から該一方の側面と対向する他方の側面の側に前記改質容器内の改質ガスを導出する複数の改質ガス導出流路と、該複数の改質ガス導出流路が連結された１本の改質ガス導出管とを具備するとともに、前記改質容器内の前記一方の側面の側に気化室を、前記他方の側面の側に改質触媒が充填された改質室を設けてなることを特徴とするセルスタック装置。
前記改質室内を前記複数の改質ガス導出流路に対応する複数の分岐通路に仕切る分岐通路形成部材が、前記改質容器の前記一方の側面の側から前記他方の側面の側に向けて延びていることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。
前記分岐通路形成部材の前記他方の側面の側が前記改質容器の前記他方の側面に接続していることを特徴とする請求項２に記載のセルスタック装置。
前記分岐通路形成部材の前記他方の側面の側の端が、前記収納容器の前記他方の側面と所定間隔をおいて位置し、前記改質ガス導出管が前記改質容器の前記他方の側面に接続していることを特徴とする請求項２に記載のセルスタック装置。
前記分岐通路形成部材の前記他方の側面の側の端と、前記他方の側面との間には、前記改質触媒が存在しない空間とされていることを特徴とする請求項４に記載のセルスタック装置。
前記気化室内には、前記改質触媒よりも平均粒径が大きいセラミックボールが収容されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載のセルスタック装置。
請求項１乃至６のうちいずれに記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
請求項７に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。