JP2771552B2 - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は間接式内部改質型の溶融炭酸塩燃料電池電池
特に改質再活性機構を備えた電池に関するものである。
特に改質再活性機構を備えた電池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 一般に炭化水素のスチーム改質を行う化学プラントで
は、炭化水素やその改質生成物中に含まれる不純物（硫
黄・炭素など）により触媒活性の低下が生じた場合に
は、スチームのみを改質触媒に導入し前記不純物をガス
（SO2、CO、CO2など）にして系外へ放出した後触媒を還
元し、再活性化を行っている。
は、炭化水素やその改質生成物中に含まれる不純物（硫
黄・炭素など）により触媒活性の低下が生じた場合に
は、スチームのみを改質触媒に導入し前記不純物をガス
（SO2、CO、CO2など）にして系外へ放出した後触媒を還
元し、再活性化を行っている。
しかしこの手法を間接式内部改質型燃料電池に応用す
るには、電池構成上アノード極が腐食雰囲気にさらさ
れ、さらに温度を700〜800℃に昇温する必要上電解質の
飛散などの問題があり、前記電池での触媒活性手法は確
立されていないのが現状である。そのため電池寿命が触
媒寿命に左右されることはさけられなかった。
るには、電池構成上アノード極が腐食雰囲気にさらさ
れ、さらに温度を700〜800℃に昇温する必要上電解質の
飛散などの問題があり、前記電池での触媒活性手法は確
立されていないのが現状である。そのため電池寿命が触
媒寿命に左右されることはさけられなかった。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は電池構成材に支障をきたすことなく改質触媒
の再活性が可能性な間接式内部改質型電池を提供するも
のである。
の再活性が可能性な間接式内部改質型電池を提供するも
のである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、セル積重体の数セル毎に改質触媒ユニット
を介在させた電池スタックの対向周面に、前記改質触媒
ユニットに導入された炭化水素ガスとスチームの混合原
料ガスを改質したガスをアノードガスとして前記電池ス
タックの各アノード極に分配する分配マニホルドと、前
記各アノード極からのアノード排ガスを排出するアノー
ド排ガスマニホルドとを夫々取付けてなる溶融炭酸塩燃
料電池であって、前記改質触媒ユニットに充填された改
質触媒の再活性化処理時、スチームを前記各改質触媒ユ
ニットに導入する手段と、前記アノード排ガスマニホル
ドより炭酸ガスを含む還元ガスを各アノード極に供給す
る手段と、前記各改質触媒ユニットからの排スチームと
各アノード極からの排還元ガスとを前記分配マニホルド
から系外に送出する手段とより構成された触媒再活性機
構を備えるものである。
を介在させた電池スタックの対向周面に、前記改質触媒
ユニットに導入された炭化水素ガスとスチームの混合原
料ガスを改質したガスをアノードガスとして前記電池ス
タックの各アノード極に分配する分配マニホルドと、前
記各アノード極からのアノード排ガスを排出するアノー
ド排ガスマニホルドとを夫々取付けてなる溶融炭酸塩燃
料電池であって、前記改質触媒ユニットに充填された改
質触媒の再活性化処理時、スチームを前記各改質触媒ユ
ニットに導入する手段と、前記アノード排ガスマニホル
ドより炭酸ガスを含む還元ガスを各アノード極に供給す
る手段と、前記各改質触媒ユニットからの排スチームと
各アノード極からの排還元ガスとを前記分配マニホルド
から系外に送出する手段とより構成された触媒再活性機
構を備えるものである。
また、前記還元ガスの供給手段は、前記アノード排ガ
スマニホルドの排出管より切替弁を介して分岐する供給
管であり、前記排スチームと前記排還元ガスとの送出手
段は、前記分配マニホルドに連通した常閉弁を有する送
出管である。
スマニホルドの排出管より切替弁を介して分岐する供給
管であり、前記排スチームと前記排還元ガスとの送出手
段は、前記分配マニホルドに連通した常閉弁を有する送
出管である。
（ホ） 作用 本発明では改質ガスの分配マニホルドに常閉弁を有す
る送出管を、アノード排ガスマニホルドに還元ガスの供
給管を夫々付設することにより、間接式内部改質型電池
に触媒再活性機能をもたすことができるもので、改質ユ
ニットに導入されたスチームで改質触媒の再活性を行う
とき電池動作時とは逆方向から還元ガスが各アノード極
に供給されるため、アノード極の腐食・汚染や電解質の
飛散・改質が防止されると共に、使用済スチームと還元
排ガスとは分配マニホルドを経て系外に送出される。
る送出管を、アノード排ガスマニホルドに還元ガスの供
給管を夫々付設することにより、間接式内部改質型電池
に触媒再活性機能をもたすことができるもので、改質ユ
ニットに導入されたスチームで改質触媒の再活性を行う
とき電池動作時とは逆方向から還元ガスが各アノード極
に供給されるため、アノード極の腐食・汚染や電解質の
飛散・改質が防止されると共に、使用済スチームと還元
排ガスとは分配マニホルドを経て系外に送出される。
（ヘ） 実施例 第１図及び第２図は本発明による改質触媒再活性機構
を備えた間接式内部改質型溶融炭酸塩燃料電池を示し、
第１図は外観平面図、第２図は縦断側面図である。
を備えた間接式内部改質型溶融炭酸塩燃料電池を示し、
第１図は外観平面図、第２図は縦断側面図である。
電池スタック（１）は周知の如くアノード極・カソー
ド極とその間の電解質板よりなるセルと、前記各極背面
に各反応ガス質を形成するガス分離板（いづれも図示せ
ず）とを交互に多数積重し、５〜６セル毎に改質ユニッ
ト（２）を介在させて構成される。この改質ユニット
（２）は第４図に示すよう整流板（３）により形成され
た蛇行状通路に改質触媒（４）を充填してなる。
ド極とその間の電解質板よりなるセルと、前記各極背面
に各反応ガス質を形成するガス分離板（いづれも図示せ
ず）とを交互に多数積重し、５〜６セル毎に改質ユニッ
ト（２）を介在させて構成される。この改質ユニット
（２）は第４図に示すよう整流板（３）により形成され
た蛇行状通路に改質触媒（４）を充填してなる。
電池スタック（１）の一対向周面には、改質された水
素リッチガス（アノードガス）を各アノード極に供給す
る分配マニホルド（５）と反応済アノードガスを排出す
るアノード排ガスマニホルド（６）とが夫々取付けら
れ、他対向周面には、カソードガスの供給マニホルド
（７）と排出マニホルド（７′）とが夫々取付けられて
いる。
素リッチガス（アノードガス）を各アノード極に供給す
る分配マニホルド（５）と反応済アノードガスを排出す
るアノード排ガスマニホルド（６）とが夫々取付けら
れ、他対向周面には、カソードガスの供給マニホルド
（７）と排出マニホルド（７′）とが夫々取付けられて
いる。
本発明では閉鎖された分配マニホルド（５）に常閉弁
（８）を有する送出管（９）を設けると共にアノード排
ガスマニホルド（６）の排出管（10）に、切替弁（11）
を介して還元ガス供給管（12）を分岐形成した。これら
は改質触媒の再活性機構として働く。
（８）を有する送出管（９）を設けると共にアノード排
ガスマニホルド（６）の排出管（10）に、切替弁（11）
を介して還元ガス供給管（12）を分岐形成した。これら
は改質触媒の再活性機構として働く。
電池の通常運転時におけるカスフローの模式図を第３
図に示した。
図に示した。
天然ガスの如き炭化水素ガスとスチームとは、夫々管
（13）（14）より弁（13′）（14′）を経て送り込ま
れ、混合原料ガス（Ａ）として導入管（15）から各改質
ユニット（２）に導入される。原料ガス（Ａ）は高温下
触媒（４）でスチーム改質されて水素リッチガス［アノ
ードガス（Ｂ）］を生成する。これが分配マニホルド
（５）内で反転して各セルのアノード極に供給され、カ
ソード極に供給されるカソードガスとの間で電池反応が
行われる。反応済のアノードガス（Ｃ）はアノード排ガ
スマニホルド（６）で集められ排出管（10）より系外に
送られる。
（13）（14）より弁（13′）（14′）を経て送り込ま
れ、混合原料ガス（Ａ）として導入管（15）から各改質
ユニット（２）に導入される。原料ガス（Ａ）は高温下
触媒（４）でスチーム改質されて水素リッチガス［アノ
ードガス（Ｂ）］を生成する。これが分配マニホルド
（５）内で反転して各セルのアノード極に供給され、カ
ソード極に供給されるカソードガスとの間で電池反応が
行われる。反応済のアノードガス（Ｃ）はアノード排ガ
スマニホルド（６）で集められ排出管（10）より系外に
送られる。
電池の長期作動により改質触媒（４）が原料ガス中あ
るいは供給路中の不純物（硫黄分・炭素など）により被
毒し活性が低下した場合には再活性化処理を行う。この
場合のガスフローを第２図に示す。
るいは供給路中の不純物（硫黄分・炭素など）により被
毒し活性が低下した場合には再活性化処理を行う。この
場合のガスフローを第２図に示す。
先づ分配マニホルド（５）に付設した送出管（９）の
常閉弁（８）を開とすると共にアノード排ガスの排気管
（10）に付設した切替弁（11）を還元ガスの供給管（1
2）側に切換える。ついで炭化水素ガスの入口弁（1
3′）を閉じてスチーム（Ｓ）のみが管（15）より改質
ユニット（２）に導入されると同時に還元ガス（Ｒ）が
供給管（12）一切替弁（11）一排出管（10）を経てアノ
ード排ガスマニホルド（６）に運転時とは逆方向に送ら
れ、各アノード極に供給される。
常閉弁（８）を開とすると共にアノード排ガスの排気管
（10）に付設した切替弁（11）を還元ガスの供給管（1
2）側に切換える。ついで炭化水素ガスの入口弁（1
3′）を閉じてスチーム（Ｓ）のみが管（15）より改質
ユニット（２）に導入されると同時に還元ガス（Ｒ）が
供給管（12）一切替弁（11）一排出管（10）を経てアノ
ード排ガスマニホルド（６）に運転時とは逆方向に送ら
れ、各アノード極に供給される。
スチーム（Ｓ）の導入によりユニット（２）内を酸化
雰囲気とし、触媒（４）に付着している不純物を酸化
し、ガス状不純物を含む使用済スチーム（Ｓ′）が分配
マニホルド（５）の送出管（９）により系外に送出され
る。触媒活性を回復するためにはユニット（２）を700
〜800℃に昇温する必要があるが、電池起動時の昇温装
置を流用することがてきる。
雰囲気とし、触媒（４）に付着している不純物を酸化
し、ガス状不純物を含む使用済スチーム（Ｓ′）が分配
マニホルド（５）の送出管（９）により系外に送出され
る。触媒活性を回復するためにはユニット（２）を700
〜800℃に昇温する必要があるが、電池起動時の昇温装
置を流用することがてきる。
またこの触媒活性処理中アノード極が酸化されるのを
防止するため、アノード極に供給される還元ガス（Ｒ）
は、使用済スチーム（Ｓ′）（不純物ガスを含む）と同
様に分配マニホルド（５）を介して系外に送出される。
防止するため、アノード極に供給される還元ガス（Ｒ）
は、使用済スチーム（Ｓ′）（不純物ガスを含む）と同
様に分配マニホルド（５）を介して系外に送出される。
この時使用する還元ガスは溶融炭酸塩電解質の飛散・
変質を防ぐため、CO2成分を含むものが望ましい。この
還元ガスの作成は別途設置した改質装置で行ってもよい
が、電池昇温装置として燃焼器を備える場合は、その燃
焼ガス（COとCO2の混合ガス）を用いることができる。
このようにアノードを還元雰囲気に保持しつゝユニット
（２）内をスチームにより酸化雰囲気として触媒（４）
に付着した不純物を除去する。
変質を防ぐため、CO2成分を含むものが望ましい。この
還元ガスの作成は別途設置した改質装置で行ってもよい
が、電池昇温装置として燃焼器を備える場合は、その燃
焼ガス（COとCO2の混合ガス）を用いることができる。
このようにアノードを還元雰囲気に保持しつゝユニット
（２）内をスチームにより酸化雰囲気として触媒（４）
に付着した不純物を除去する。
その後スチーム量に対し炭化水素ガスの混合量を弁
（13′）で徐々に増加させながら改質ユニット（２）に
導入し、改質反応で発生する水素ガスにより触媒（４）
の還元を進行させる。かくて触媒再活性終了後、常閉弁
（８）及び切替弁（11）を運てモードに切換え、前述の
通常運転に入る。
（13′）で徐々に増加させながら改質ユニット（２）に
導入し、改質反応で発生する水素ガスにより触媒（４）
の還元を進行させる。かくて触媒再活性終了後、常閉弁
（８）及び切替弁（11）を運てモードに切換え、前述の
通常運転に入る。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、弁や管路などの簡単な部品を付加当
するだけで、間接式内部改質型溶融塩燃料電池に改質触
媒再活性機能をもたすことができる特長を有し、アノー
ド極の腐食・汚染の電解質の飛散・変質おそれなく再活
性化処理が可能となり、改質能の回復により電池の特性
向上と長寿命化が達成される。
するだけで、間接式内部改質型溶融塩燃料電池に改質触
媒再活性機能をもたすことができる特長を有し、アノー
ド極の腐食・汚染の電解質の飛散・変質おそれなく再活
性化処理が可能となり、改質能の回復により電池の特性
向上と長寿命化が達成される。
第１図は本発明による間接式内部改質型燃料電池の外観
平面図、第２図は同上の縦断側面図で、改質触媒再活性
化時のガスフローを示し、また第３図は通常運転時のガ
スフローを示す模式図、第４図は改質ユニットの横断面
平面図である。 1:電池スタック、２改質ユニット、4:改質触媒、5:アノ
ードガス分配マニホルド、6:アノード排ガスマニホル
ド、７、７′：カソードガス給排各マニホルド、8:常閉
弁、9:送出管、11:切替弁、12:還元ガス供給管、A:混合
原料ガス、B:アノードガス（改質ガス）、C:アノード排
ガス、S:スチーム、R:還元ガス、Ｓ′：使用済スチー
ム。
平面図、第２図は同上の縦断側面図で、改質触媒再活性
化時のガスフローを示し、また第３図は通常運転時のガ
スフローを示す模式図、第４図は改質ユニットの横断面
平面図である。 1:電池スタック、２改質ユニット、4:改質触媒、5:アノ
ードガス分配マニホルド、6:アノード排ガスマニホル
ド、７、７′：カソードガス給排各マニホルド、8:常閉
弁、9:送出管、11:切替弁、12:還元ガス供給管、A:混合
原料ガス、B:アノードガス（改質ガス）、C:アノード排
ガス、S:スチーム、R:還元ガス、Ｓ′：使用済スチー
ム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (3)
- 【請求項１】セル積重体の数セル毎に改質触媒ユニット
を介在させた電池スタックの対向周面に、前記改質触媒
ユニットに導入された炭化水素ガスとスチームの混合原
料ガスを改質したガスをアノードガスとして前記電池ス
タックの各アノード極に分配する分配マニホルドと、前
記各アノード極からのアノード排ガスを排出するアノー
ド排ガスマニホルドとを夫々取付けてなる溶融炭酸塩燃
料電池であって、前記改質触媒ユニットに充填された改
質触媒の再活性化処理時、スチームを前記各改質触媒ユ
ニットに導入する手段と、前記アノード排ガスマニホル
ドより炭酸ガスを含む還元ガスを各アノード極に供給す
る手段と、前記各改質触媒ユニットからの排スチームと
各アノード極からの排還元ガスとを前記分配マニホルド
から系外に送出する手段とより構成された触媒再活性機
構を備えることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池。 - 【請求項２】請求項１において、前記還元ガスの供給手
段は、前記アノード排ガスマニホルドの排出管より切替
弁を介して分岐する供給管であり、前記排スチームと前
記排還元ガスとの送出手段は、前記分配マニホルドに連
通した常閉弁を有する送出管であることを特徴とする溶
融炭酸塩燃料電池。 - 【請求項３】請求項１において、前記スチームの導入手
段には、再活性処理の終期前記触媒を生成改質ガスで還
元すべく、スチームに対する前記炭化水素ガスの混合量
を徐々に増加させて導入する手段が付加されていること
を特徴とする溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257481A JP2771552B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257481A JP2771552B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02103866A JPH02103866A (ja) | 1990-04-16 |
| JP2771552B2 true JP2771552B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=17306897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63257481A Expired - Fee Related JP2771552B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2771552B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100649676B1 (ko) * | 2005-06-10 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 와이어형 소형 개질기 및 이를 구비한 소형 연료전지 |
| JP5229269B2 (ja) * | 2010-05-14 | 2013-07-03 | カシオ計算機株式会社 | 反応装置 |
-
1988
- 1988-10-13 JP JP63257481A patent/JP2771552B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02103866A (ja) | 1990-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |