JP2019169240A - 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム - Google Patents
電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019169240A JP2019169240A JP2018053803A JP2018053803A JP2019169240A JP 2019169240 A JP2019169240 A JP 2019169240A JP 2018053803 A JP2018053803 A JP 2018053803A JP 2018053803 A JP2018053803 A JP 2018053803A JP 2019169240 A JP2019169240 A JP 2019169240A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrochemical reaction
- cell stack
- air
- temperature
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
A−1.装置構成:
(燃料電池スタック100の構成)
図1は、本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図であり、図2は、図1(および後述する図6,7)のII−IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図であり、図3は、図1(および後述する図6,7)のIII−IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図4以降についても同様である。また、本明細書では、Z軸に直交する方向を面方向という。面方向は、特許請求の範囲における第2の方向に相当する。
一対のエンドプレート104,106は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート104は、最も上に位置する発電単位102の上側に配置され、他方のエンドプレート106は、最も下に位置する発電単位102の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106によって複数の発電単位102が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
図4は、図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。また、図6は、図4のVI−VIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図であり、図7は、図4のVII−VIIの位置における発電単位102のXY断面構成を示す説明図である。
本実施形態の燃料電池スタック100は、燃料電池システム10を構成している。図9は、本実施形態における燃料電池システム10の構成を概略的に示す説明図である。燃料電池システム10は、上述した燃料電池スタック100と、制御部200とを備える。制御部200は、例えば、CPUとメモリとを備えるコンピュータにより構成され、以下に説明する燃料電池スタック100の動作(燃料電池スタック100における発電反応等)を制御する。
図2、図4および図6に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド161の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して酸化剤ガスOGが供給されると、酸化剤ガスOGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド161に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド161から各発電単位102の酸化剤ガス供給連通流路132を介して、空気室166に供給される。また、図3、図5および図7に示すように、燃料ガス導入マニホールド171の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料ガスFGが供給されると、燃料ガスFGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して燃料ガス導入マニホールド171に供給され、燃料ガス導入マニホールド171から各発電単位102の燃料ガス供給連通流路142を介して、燃料室176に供給される。
次に、本実施形態における燃料電池スタック100の運転方法について説明する。なお、燃料電池スタック100の運転は、制御部200によって制御される。以下の説明では、図6に示すように、燃料電池スタック100を構成する各単セル110の空気極114において、酸化剤ガス供給連通流路132における空気室166との接続箇所P0から比較的離れている部分を第1の部分P1とし、第1の部分P1より該接続箇所P0に近い部分を第2の部分P2とする。このとき、制御部200は、第1の部分P1の温度T1と第2の部分P2の温度T2(ただし、T1>T2)との間の温度差ΔT(=T1−T2)が大きくなるように、具体的には温度差ΔTが130℃以上となるように、各単セル110における発電反応を生じさせる。換言すれば、本実施形態における燃料電池スタック100の運転方法は、第1の部分P1の温度T1と第2の部分P2の温度T2との間の温度差ΔTが130℃以上となるように、各単セル110に発電反応を生じさせる運転工程を備える。
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック100は、固体酸化物を含む電解質層112と、電解質層112を挟んでZ軸方向に互いに対向する空気極114および燃料極116と、をそれぞれ有する複数の単セル110を備える。また、燃料電池スタック100には、各単セル110の空気極114に面する空気室166に酸化剤ガスOGとしての空気を供給する酸化剤ガス導入マニホールド161および酸化剤ガス供給連通流路132が形成されている。また、本実施形態における燃料電池スタック100の運転方法は、各単セル110の空気極114において、第1の部分P1の温度T1と、第1の部分P1より酸化剤ガス供給連通流路132における空気室166との接続箇所P0に近い第2の部分P2の温度T2(ただし、T1>T2)と、の間の温度差ΔT(=T1−T2)が130℃以上となるように、各単セル110に発電反応を生じさせる運転工程を備える。
上述した燃料電池スタック100の運転方法について、以下の通り、性能評価を行った。図10は、性能評価結果を示す説明図である。性能評価では、異なる条件で燃料電池スタック100を運転したときの、燃料電池スタック100の初期状態からの性能劣化の程度について評価を行った。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
Claims (8)
- 固体酸化物を含む電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、をそれぞれ有する複数の電気化学反応単セルを備える電気化学反応セルスタックであって、各前記電気化学反応単セルの前記空気極に面する空気室に空気を供給する空気供給流路が形成された電気化学反応セルスタックの運転方法において、
各前記電気化学反応単セルの前記空気極において、第1の部分の温度T1と、前記第1の部分より前記空気供給流路における前記空気室との接続箇所に近い第2の部分の温度T2(ただし、T1>T2)と、の間の温度差ΔT(=T1−T2)が130℃以上となるように、各前記電気化学反応単セルに電気化学反応を生じさせる運転工程を備える、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
前記運転工程において、前記第2の部分の温度T2は、640℃以下である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1または請求項2に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
前記運転工程において、空気利用率は、40%以上である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
各前記電気化学反応単セルは、平板型の電気化学反応単セルである、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
前記電気化学反応セルスタックは、さらに、
複数の前記電気化学反応単セルに対応して設けられた複数のセパレータであって、各前記セパレータには貫通孔が形成され、各前記セパレータは、各前記セパレータにおける前記貫通孔を取り囲む部分である貫通孔周囲部が前記電気化学反応単セルの周縁部と接合されることによって、前記空気室と前記燃料極に面する燃料室とを区画する、複数のセパレータを備え、
各前記セパレータは、
前記貫通孔周囲部を含み、前記第1の方向に直交する第2の方向に略平行な第1の平坦部と、
前記第2の方向に略平行な第2の平坦部と、
前記第1の方向における位置が前記第1の平坦部および前記第2の平坦部とは異なる部分を含み、前記第1の平坦部と前記第2の平坦部とを連結する連結部と、
を備える、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
各前記電気化学反応単セルにおいて、前記第1の方向視での前記空気極の面積は、130cm2以上である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックの運転方法において、
各前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルである、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタックの運転方法。 - 固体酸化物を含む電解質層と、前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、をそれぞれ有する複数の電気化学反応単セルを備える電気化学反応セルスタックであって、各前記電気化学反応単セルの前記空気極に面する空気室に空気を供給する空気供給流路が形成された電気化学反応セルスタックと、
各前記電気化学反応単セルにおける電気化学反応を制御する制御部と、
を備える電気化学反応システムにおいて、
前記制御部は、各前記電気化学反応単セルの前記空気極において、第1の部分の温度T1と、前記第1の部分より前記空気供給流路における前記空気室との接続箇所に近い第2の部分の温度T2(ただし、T1>T2)と、の間の温度差ΔT(=T1−T2)が130℃以上となるように、各前記電気化学反応単セルに電気化学反応を生じさせる、
ことを特徴とする電気化学反応システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018053803A JP6777669B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018053803A JP6777669B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019169240A true JP2019169240A (ja) | 2019-10-03 |
JP6777669B2 JP6777669B2 (ja) | 2020-10-28 |
Family
ID=68108474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018053803A Active JP6777669B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6777669B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022017723A (ja) * | 2020-07-14 | 2022-01-26 | 森村Sofcテクノロジー株式会社 | 電気化学反応セルスタック |
-
2018
- 2018-03-22 JP JP2018053803A patent/JP6777669B2/ja active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022017723A (ja) * | 2020-07-14 | 2022-01-26 | 森村Sofcテクノロジー株式会社 | 電気化学反応セルスタック |
JP7210509B2 (ja) | 2020-07-14 | 2023-01-23 | 森村Sofcテクノロジー株式会社 | 電気化学反応セルスタック |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6777669B2 (ja) | 2020-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6442364B2 (ja) | 電気化学反応単位および燃料電池スタック | |
JP6573720B2 (ja) | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック | |
JP6873944B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP6777669B2 (ja) | 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム | |
JP6945035B1 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP2019003794A (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7082954B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7071422B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7249981B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7169333B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7159249B2 (ja) | 電気化学反応セルスタックおよびic-単セル複合体 | |
JP7316258B2 (ja) | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック | |
JP7194155B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP2019200874A (ja) | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 | |
JP7232224B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7112443B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7023898B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7210508B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7042783B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7159126B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP7082958B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP2018014246A (ja) | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック | |
JP2018018694A (ja) | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック | |
JP2023161257A (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP2024014431A (ja) | 電気化学反応セルスタックおよび導電性部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191118 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20191224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200818 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200819 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200918 |
|
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: 20201006 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201008 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6777669 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |