JP2022084925A - 燃料電池モジュールおよび燃料電池システム。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高温動作形燃料電池と、燃料電池スタック(1)を囲うように設置された内壁(2)と、内壁(2)を囲うように設置された外壁(3)と、天面に形成された第1空気経路(5)と、側面に形成された第2空気経路(6)と、底面に形成された第3空気経路(7)と、第1空気経路(5)と接続されている空気流入経路(4)と、第3空気経路(7)から燃料電池スタック(1)へ空気を供給するための空気供給口(8)と、を備え、空気は、空気流入経路(4)、第1空気経路(5)、第2空気経路(6)、第3空気経路(7)および空気供給口(8)をこの順に通過し、内壁の底面(2U)と燃料電池スタック(1)とが面接触している。
【選択図】図1
Description
上記記載の高温動作形燃料電池と、
前記燃料ガスとして、原料を改質することで水素含有の改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、前記燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスおよびカソードオフガスが拡散燃焼する燃焼器と、前記燃焼器で生成された燃焼排ガスと前記空気とが熱交換する空気熱交換器と、を備える水素生成装置と、
を備え、
前記水素生成装置は、前記高温動作形燃料電池の上方に配置され、前記空気熱交換器で熱交換が行われた空気が前記第1空気経路へ送られ、前記高温動作形燃料電池の水平断面の面積は、前記水素生成装置の水平断面の面積よりも大きい。
第1の態様の高温動作形燃料電池と、
燃料ガスとして、原料を改質することで水素含有の改質ガスを生成する改質器と、改質器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスおよびカソードオフガスが拡散燃焼する燃焼器と、燃焼器で生成された燃焼排ガスと空気とが熱交換する空気熱交換器と、を備える水素生成装置と、
を備え、
水素生成装置は、高温動作形燃料電池の上方に配置され、空気熱交換器で熱交換が行われた空気が第1空気経路へ送られ、高温動作形燃料電池の水平断面の面積は、水素生成装置の水平断面の面積よりも大きい。
従来に比べ、燃料電池スタックに送る空気を効率的に予熱することができる。
図1は、第1実施形態の高温動作形燃料電池の一例を示す図である。
第1実施形態のSOFC100では、第1空気経路5を構成する内壁2の天面2Uが、SOFCスタック1の上面全域を上方から覆う水平面で構成されている例を説明したが、これに限らない。
第1実施形態のSOFC100では、内壁2の天面2U、側面2Sおよび底面2Dの全域が、SOFCスタック1に送る空気の加熱が行われる伝熱面として機能する例を説明したが、これに限らない。内壁2の天面2U、側面2Sおよび底面2Dの一部が、このような伝熱面の機能を果たさなくても構わない。
図4は、第1実施形態の第3変形例の高温動作形燃料電池の一例を示す図である。
図5は、第1実施形態の高温動作形燃料電池の一例を示す図である。
図6は、第3実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
2 :内壁
2D :底面
2S :側面
2U :天面
3 :外壁
3D :底面
3S :側面
3U :天面
4 :空気流入経路
5 :第1空気経路
6 :第2空気経路
7 :第3空気経路
8 :空気供給口
9 :燃料ガス供給経路
10 :アノードオフガス排出経路
11A :カソードオフガス排出経路
11B :カソードオフガス排出経路
11C :排出口
12 :内壁
12D :底面
12E :段差部
20 :配線
30 :突起物
50 :水素生成装置
51 :蒸発器
52 :改質器
53 :燃焼器
54 :空気熱交換器
55 :収容容器
55A :内壁
55B :外壁
56 :空気供給経路
61 :空気供給口
62 :水供給口
63 :原料供給口
64 :燃焼排ガス排出口
100 :固体酸化物形燃料電池(SOFC)
200 :燃料電池システム
Claims (4)
- 平板状に積層された複数のセルを備え、燃料ガスおよび空気を用いて発電する燃料電池スタックと、
側面と天面と底面とを備え、前記燃料電池スタックを囲うように設置された内壁と、
側面と天面と底面とを備え、前記内壁を囲うように設置された外壁と、
前記内壁の天面と前記外壁の天面との間に形成された第1空気経路と、
前記内壁の側面と前記外壁の側面との間に形成された第2空気経路と、
前記内壁の底面と前記外壁の底面との間に形成された第3空気経路と、
前記第1空気経路と接続されている空気流入経路と、
前記3空気経路から前記燃料電池スタックへ前記空気を供給するための空気供給口と、
前記燃料電池スタックへ前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給経路と、
を備え、
前記空気は、前記空気流入経路、前記第1空気経路、前記第2空気経路、前記第3空気経路および前記空気供給口をこの順に通過し、前記内壁の底面と前記燃料電池スタックとが面接触している高温動作形燃料電池。 - 前記内壁の底面は、前記底面から上方へ突出する段差部を備え、前記段差部と前記燃料電池スタックとが面接触している請求項1に記載の高温動作形燃料電池。
- 前記燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスが集約するアノードオフガス排出経路と、
前記燃料電池スタックから排出されたカソードオフガスが集約するカソードオフガス排出経路と、を備え、
前記アノードオフガス排出経路および前記カソードオフガス排出経路は、拡散燃焼が行われる燃焼器へと上方に延伸している請求項1または2に記載の高温動作形燃料電池。 - 請求項1に記載の高温動作形燃料電池と、
前記燃料ガスとして、原料を改質することで水素含有の改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、前記燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスおよびカソードオフガスが拡散燃焼する燃焼器と、前記燃焼器で生成された燃焼排ガスと前記空気とが熱交換する空気熱交換器と、を備える水素生成装置と、
を備え、
前記水素生成装置は、前記高温動作形燃料電池の上方に配置され、
前記空気熱交換器で熱交換が行われた空気が前記第1空気経路へ送られ、
前記高温動作形燃料電池の水平断面の面積は、前記水素生成装置の水平断面の面積よりも大きい燃料電池システム。
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