JP3259277B2 - 燃料電池を組み込んだ発電装置 - Google Patents
燃料電池を組み込んだ発電装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の持つ化学的エネル
ギを直接電気エネルギに変換する燃料電池を組み込んだ
発電装置に関する。
ギを直接電気エネルギに変換する燃料電池を組み込んだ
発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を組み込んだ発電装置として特
開昭５７−１１３５６１号に開示されるものが知られて
いる。この発電装置はハウジング内を隔壁によって発電
室、燃焼生成物室（予熱室）及び酸化剤導入室に区画
し、前記発電室には一端を閉じた燃料電池を配置し、更
に一端が前記酸化剤導入室に臨む導管の他端を前記燃料
電池素子の底部まで挿入し、燃料電池の内側に酸化剤ガ
ス（空気）を流し燃料電池の外側に水素ガスを流して発
電を行なわせ、発電を行なった後の酸化剤ガスと水素ガ
スを前記燃焼生成物室に導いて反応させ、この反応熱に
より導管内のガスを予熱するようにしている。
開昭５７−１１３５６１号に開示されるものが知られて
いる。この発電装置はハウジング内を隔壁によって発電
室、燃焼生成物室（予熱室）及び酸化剤導入室に区画
し、前記発電室には一端を閉じた燃料電池を配置し、更
に一端が前記酸化剤導入室に臨む導管の他端を前記燃料
電池素子の底部まで挿入し、燃料電池の内側に酸化剤ガ
ス（空気）を流し燃料電池の外側に水素ガスを流して発
電を行なわせ、発電を行なった後の酸化剤ガスと水素ガ
スを前記燃焼生成物室に導いて反応させ、この反応熱に
より導管内のガスを予熱するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にあ
っては燃料電池素子の形状が一端を閉じた筒状をなして
いるため、燃料電池の底部まで酸化剤ガスを供給するた
めに導管を必要とし、発電装置自体の構造が複雑とな
る。そこで燃料電池素子を両端が開口した形状にするこ
とが考えられるが、このようにすると別途予熱手段を設
けなければならず、構造は更に大掛りになる。
っては燃料電池素子の形状が一端を閉じた筒状をなして
いるため、燃料電池の底部まで酸化剤ガスを供給するた
めに導管を必要とし、発電装置自体の構造が複雑とな
る。そこで燃料電池素子を両端が開口した形状にするこ
とが考えられるが、このようにすると別途予熱手段を設
けなければならず、構造は更に大掛りになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
願の第１発明は、発電装置のハウジング内を隔壁によっ
て上流側から順次第１の燃料ガスが供給されるガス供給
室、このガス供給室に連通するとともに第２の燃料ガス
が供給される予熱室、この予熱室に連通するとともに内
部に燃料電池を配置した発電室及びこの発電室に連通す
る燃焼室を画成し、前記ガス供給室に燃料電池素子の一
端開口を臨ませ、前記燃焼室に燃料電池素子の他端開口
を臨ませた。
願の第１発明は、発電装置のハウジング内を隔壁によっ
て上流側から順次第１の燃料ガスが供給されるガス供給
室、このガス供給室に連通するとともに第２の燃料ガス
が供給される予熱室、この予熱室に連通するとともに内
部に燃料電池を配置した発電室及びこの発電室に連通す
る燃焼室を画成し、前記ガス供給室に燃料電池素子の一
端開口を臨ませ、前記燃焼室に燃料電池素子の他端開口
を臨ませた。
【０００５】
【０００６】
【作用】筒状燃料電池素子の内側に例えば酸素ガスを、
外側に水素ガスを流すと、夫々のガスは多孔質支持体の
表面に形成した第１の電極層及び第２の電極層に浸透
し、これら第１及び第２の電極層間に介設した固体電解
質層において、Ｏ 2- が移動し、電極間で電子が移動して
発電がなされる。
外側に水素ガスを流すと、夫々のガスは多孔質支持体の
表面に形成した第１の電極層及び第２の電極層に浸透
し、これら第１及び第２の電極層間に介設した固体電解
質層において、Ｏ 2- が移動し、電極間で電子が移動して
発電がなされる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。尚、図１は本発明に係る発電装置の全体斜視
図、図２は発電装置を構成する１ユニットの分解斜視
図、図３は発電装置を構成する１ユニットの断面図、図
４は本発明に係る発電装置内に組み込まれる燃料電池の
平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は燃料電池
素子の拡大断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線拡大断面図で
ある。
明する。尚、図１は本発明に係る発電装置の全体斜視
図、図２は発電装置を構成する１ユニットの分解斜視
図、図３は発電装置を構成する１ユニットの断面図、図
４は本発明に係る発電装置内に組み込まれる燃料電池の
平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は燃料電池
素子の拡大断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線拡大断面図で
ある。
【０００８】発電装置１は図１に示すように多数の発電
ユニット２…を集合してなり、各発電ユニット２は図２
及び図３に示すようにハウジング３内に隔壁４…を設
け、これら隔壁４…によりハウジング３内を下方から上
方つまり上流側から下流側に向って酸素ガス或いは空気
等の第１の燃料ガスが供給されるガス供給室Ｓ１、この
ガス供給室Ｓ１に連通するとともに水素ガス等の第２の
燃料ガスが供給される予熱室Ｓ２、この予熱室Ｓ２に連
通するとともに内部に燃料電池５を配置した発電室Ｓ３
及びこの発電室Ｓ３に連通する燃焼室Ｓ４を画成してい
る。
ユニット２…を集合してなり、各発電ユニット２は図２
及び図３に示すようにハウジング３内に隔壁４…を設
け、これら隔壁４…によりハウジング３内を下方から上
方つまり上流側から下流側に向って酸素ガス或いは空気
等の第１の燃料ガスが供給されるガス供給室Ｓ１、この
ガス供給室Ｓ１に連通するとともに水素ガス等の第２の
燃料ガスが供給される予熱室Ｓ２、この予熱室Ｓ２に連
通するとともに内部に燃料電池５を配置した発電室Ｓ３
及びこの発電室Ｓ３に連通する燃焼室Ｓ４を画成してい
る。
【０００９】ここで、ガス供給室Ｓ１と予熱室Ｓ２との
連通、予熱室Ｓ２と発電室Ｓ３との連通及び発電室Ｓ３
と燃焼室Ｓ４との連通は、燃料電池５を構成する電池素
子５０とこの電池素子５０が貫通する隔壁４に形成され
た孔４ａとの間の隙間を介して行なわれる。上記の隙間
は型枠内に電池素子５０を立てた状態で、型枠内に隔壁
の材料であるセラミック泥漿を流し込み、鋳込み成形し
た後焼成してセラミックを収縮せしめることで形成する
ことができる。
連通、予熱室Ｓ２と発電室Ｓ３との連通及び発電室Ｓ３
と燃焼室Ｓ４との連通は、燃料電池５を構成する電池素
子５０とこの電池素子５０が貫通する隔壁４に形成され
た孔４ａとの間の隙間を介して行なわれる。上記の隙間
は型枠内に電池素子５０を立てた状態で、型枠内に隔壁
の材料であるセラミック泥漿を流し込み、鋳込み成形し
た後焼成してセラミックを収縮せしめることで形成する
ことができる。
【００１０】またハウジング３の下端開口を閉塞する底
板６には第１の燃料ガスの導入管７を接続し、前記予熱
室Ｓ２を画成するハウジング３の側板には第２の燃料ガ
スの導入管８を接続し、更に前記燃焼室Ｓ４を画成する
ハウジング３の蓋板９には反応物（水蒸気）の排出管１
０を接続している。
板６には第１の燃料ガスの導入管７を接続し、前記予熱
室Ｓ２を画成するハウジング３の側板には第２の燃料ガ
スの導入管８を接続し、更に前記燃焼室Ｓ４を画成する
ハウジング３の蓋板９には反応物（水蒸気）の排出管１
０を接続している。
【００１１】一方、燃料電池５は図４及び図５に示すよ
うに、複数の電池素子５０…を縦５列横５列に一体的に
集合してなり、各電池素子５０は図６及び図７に示すよ
うにジルコニア等からなるガス透過性の多孔質支持体５
１の表面に導電性複合酸化物等からなる多孔質な第１の
電極層５２を、この第１の電極層５２の表面に安定化ジ
ルコニア等からなるガス密な固体電解質層５３を、更に
この固体電解質層５３の表面に第２の電極層５４をそれ
ぞれディップ法或いはＣＶＤ法等で形成している。
うに、複数の電池素子５０…を縦５列横５列に一体的に
集合してなり、各電池素子５０は図６及び図７に示すよ
うにジルコニア等からなるガス透過性の多孔質支持体５
１の表面に導電性複合酸化物等からなる多孔質な第１の
電極層５２を、この第１の電極層５２の表面に安定化ジ
ルコニア等からなるガス密な固体電解質層５３を、更に
この固体電解質層５３の表面に第２の電極層５４をそれ
ぞれディップ法或いはＣＶＤ法等で形成している。
【００１２】ここで多孔質支持体５１はセラミックコン
パウンドを押出し成形した後に吊り焼き等の手段で焼成
してなり、その形状は互いに平行な複数の筒状部５１ａ
…と、これら筒状部５１ａのうち隣接する筒状部同士を
連結する中空連結部５１ｂ…からなり、全体として立体
的な骨組を形成している。このようにすることで、焼成
の際の曲り及び撓みを最小限に抑えることができる。
パウンドを押出し成形した後に吊り焼き等の手段で焼成
してなり、その形状は互いに平行な複数の筒状部５１ａ
…と、これら筒状部５１ａのうち隣接する筒状部同士を
連結する中空連結部５１ｂ…からなり、全体として立体
的な骨組を形成している。このようにすることで、焼成
の際の曲り及び撓みを最小限に抑えることができる。
【００１３】以上の如き燃料電池５から電気を取り出す
には、第１及び第２の電極層５２．５４を導電体に接続
する必要がある。このため本実施例にあっては以下の手
段を採っている。
には、第１及び第２の電極層５２．５４を導電体に接続
する必要がある。このため本実施例にあっては以下の手
段を採っている。
【００１４】即ち、多孔質支持体５１の表面に第１の電
極層５２を形成した後、固体電解質層５３及び第２の電
極層５４を順次形成する際に、第１の電極層５２の一部
を長さ方向に沿って被覆することで当該一部から第１の
電極層５２を露出せしめる。そして、第１の電極層５２
の露出した部分には図４及び図５に示すように導電性接
続材１１を介して集電板１２を接続し、また各電池素子
５０の最外側層である第２の電極層５４には導電性接続
材１１を介して別の集電板１３を接続し、これら集電板
１２，１３で燃料電池５の周囲を囲み、更に集電板１
２，１３の側端部をハウジング３の側板から外部に露出
せしめている。
極層５２を形成した後、固体電解質層５３及び第２の電
極層５４を順次形成する際に、第１の電極層５２の一部
を長さ方向に沿って被覆することで当該一部から第１の
電極層５２を露出せしめる。そして、第１の電極層５２
の露出した部分には図４及び図５に示すように導電性接
続材１１を介して集電板１２を接続し、また各電池素子
５０の最外側層である第２の電極層５４には導電性接続
材１１を介して別の集電板１３を接続し、これら集電板
１２，１３で燃料電池５の周囲を囲み、更に集電板１
２，１３の側端部をハウジング３の側板から外部に露出
せしめている。
【００１５】このような構成とすることで、燃料電池５
をハウジング１内に組み込んだりハウジングから取り出
す際に傷つくことが防止され、また外部の負荷への給電
が容易になり、更に発電室Ｓ３内を高温に保つことが可
能になる。
をハウジング１内に組み込んだりハウジングから取り出
す際に傷つくことが防止され、また外部の負荷への給電
が容易になり、更に発電室Ｓ３内を高温に保つことが可
能になる。
【００１６】以上において、多孔質支持体５の内側に酸
素ガス（空気）を流し、各電池素子５０の外側に水素ガ
ス導入室Ｓ４を介して水素ガスを流すと、酸素ガスは第
１の電極層５２内に浸透し、水素ガスは第２の電極層５
４内に浸透し、第１及び第２の電極層５２，５４では以
下の反応が起こる。
素ガス（空気）を流し、各電池素子５０の外側に水素ガ
ス導入室Ｓ４を介して水素ガスを流すと、酸素ガスは第
１の電極層５２内に浸透し、水素ガスは第２の電極層５
４内に浸透し、第１及び第２の電極層５２，５４では以
下の反応が起こる。
【００１７】 第１の電極；１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2- 第２の電極；Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-
【００１８】となり、２ｅが負荷に供給される。尚、Ｏ
2- については固体電解質層５３中を移動する。
2- については固体電解質層５３中を移動する。
【００１９】尚、実施例にあっては燃料電池５を、筒状
部５１ａ…と中空連結部５１ｂ…を一体成形した多孔質
支持体５１に第１の電極層５２、固体電解質層５３及び
第２の電極層５４を形成したものを示したが、１本の筒
状支持体に電極層及び固体電解質層を形成した電池素子
を集合して燃料電池としてもよい。また実施例にあって
は隔壁４に形成した孔４ａを介して隣接する各室を連通
せしめたが、別途バイパス流路を設けてもよい。
部５１ａ…と中空連結部５１ｂ…を一体成形した多孔質
支持体５１に第１の電極層５２、固体電解質層５３及び
第２の電極層５４を形成したものを示したが、１本の筒
状支持体に電極層及び固体電解質層を形成した電池素子
を集合して燃料電池としてもよい。また実施例にあって
は隔壁４に形成した孔４ａを介して隣接する各室を連通
せしめたが、別途バイパス流路を設けてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、発
電装置の燃料電池を構成する電池素子を両端が開口する
ものとしたので、従来装置に必須の構成部材であった電
池素子内に挿入する導管が不要となり、構造が大幅に簡
略化される。また電池素子の一端開口から供給する第１
の燃料ガスの一部を予熱室に導入して第２の燃料ガスと
反応させるようにしたので、燃料電池素子の形状を両端
が開口したものにしても別途予熱手段を設けないで済む
ので、効率のよい発電を行なうことができる。
電装置の燃料電池を構成する電池素子を両端が開口する
ものとしたので、従来装置に必須の構成部材であった電
池素子内に挿入する導管が不要となり、構造が大幅に簡
略化される。また電池素子の一端開口から供給する第１
の燃料ガスの一部を予熱室に導入して第２の燃料ガスと
反応させるようにしたので、燃料電池素子の形状を両端
が開口したものにしても別途予熱手段を設けないで済む
ので、効率のよい発電を行なうことができる。
【図１】本発明に係る発電装置の全体斜視図
【図２】発電装置を構成する１ユニットの分解斜視図
【図３】発電装置を構成する１ユニットの断面図
【図４】本発明に係る発電装置内に組み込まれる燃料電
池の平面図
池の平面図
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】燃料電池素子の拡大断面図
【図７】図６のＢ−Ｂ線拡大断面図
１…発電装置、２…発電装置を構成する１ユニット、３
…ハウジング、４…隔壁、５…燃料電池、１２，１３…
集電板、Ｓ１…ガス供給室、Ｓ２…予熱室、Ｓ３…発電
室、Ｓ４…燃焼室。
…ハウジング、４…隔壁、５…燃料電池、１２，１３…
集電板、Ｓ１…ガス供給室、Ｓ２…予熱室、Ｓ３…発電
室、Ｓ４…燃焼室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−133065（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−50451（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/12 H01M 8/24
Claims (1)
- 【請求項１】 ハウジング内を隔壁によって上流側から
順次第１の燃料ガスが供給されるガス供給室、このガス
供給室に連通するとともに第２の燃料ガスが供給される
予熱室、この予熱室に連通するとともに内部に燃料電池
を配置した発電室及びこの発電室に連通する燃焼室を画
成し、前記ガス供給室に燃料電池素子の一端開口を臨ま
せ、前記燃焼室に燃料電池素子の他端開口を臨ませたこ
とを特徴とする燃料電池を組み込んだ発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02053091A JP3259277B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 燃料電池を組み込んだ発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02053091A JP3259277B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 燃料電池を組み込んだ発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04237963A JPH04237963A (ja) | 1992-08-26 |
| JP3259277B2 true JP3259277B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=12029713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02053091A Expired - Fee Related JP3259277B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 燃料電池を組み込んだ発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259277B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19639517A1 (de) * | 1996-09-26 | 1998-04-09 | Wolfgang Prof Dr Winkler | Brennstoffzelleneinrichtung |
| MXPA03011294A (es) * | 2001-06-04 | 2004-03-26 | Acumentrics Corp | Sistemas y metodos de celdas de combustible tubular horizontal. |
| JP4119723B2 (ja) * | 2002-10-11 | 2008-07-16 | 三菱重工業株式会社 | 固体酸化物形燃料電池発電設備 |
| JP5078216B2 (ja) * | 2003-09-25 | 2012-11-21 | 京セラ株式会社 | 燃料電池 |
| JP4931357B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2012-05-16 | 新光電気工業株式会社 | 固体酸化物型燃料電池 |
| JP5285253B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2013-09-11 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池モジュール |
| JP5285262B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2013-09-11 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池モジュール |
| JP5257974B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2013-08-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学リアクターモジュール及び電気化学リアクターモジュール集合体 |
| JP5176079B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2013-04-03 | 東邦瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池サブモジュールおよび固体酸化物形燃料電池複合モジュール |
| JP4725866B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2011-07-13 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 燃料電池 |
| JP5393761B2 (ja) * | 2011-12-05 | 2014-01-22 | 京セラ株式会社 | 燃料電池 |
| GB201420380D0 (en) * | 2014-11-17 | 2014-12-31 | Lg Fuel Cell Systems Inc | Fuel cell stack assembly |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP02053091A patent/JP3259277B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04237963A (ja) | 1992-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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