JP3377683B2 - 固体電解質型燃料電池の評価装置 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の評価装置Info
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は固体電解質型燃料
電池の評価装置に関し、特に固体電解質燃料電池のＩ−
Ｖ特性等の性能を評価する装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図２及び図４は、石炭ガス化による発電
等水蒸気を添加する場合の評価装置系統図である。ここ
で、図２は従来の固体電解質燃料電池の評価装置の全体
図、図４は図２のＡ部を拡大して示す断面図である。図
中の符番１は、内部に水２が収容されかつバブラー３が
配置された加湿器である。この加湿器１の外周部には加
熱器４が配置され、この加熱器４には温調器５が接続さ
れている。前記温調器５には、一端が水２の中に達し、
他端が温調器５に接続された熱電対６が配置されてい
る。前記バブラー３には、マスフローコントローラ（Ｍ
ＣF ）７を介装した燃料供給配管８ａが連結されてい
る。この燃料供給管８ａにより、図示しない燃料貯蔵装
置から供給された燃料９が加湿器１に送られる。なお、
図中の符番10は飽和水蒸気である。 【０００３】前記加湿器１の後流側には、一端側に燃料
導入口11を備え，他端側に固体電解質燃料電池（以下、
ＳＯＦＣと呼ぶ）12を支持する機構を備えた円筒状の管
板13が配置されている。前記加湿器５と前記管板13間に
は、外側に保温材（又はヒータ）14を有した燃料供給配
管８ｂが設けられている。ここで、前記保温材（又はヒ
ータ）14を設けるのは、水蒸気のドレン化を防止するた
めである。前記ＳＯＦＣ12は、外管15と、該外管15と連
結された，空気導入口16を有した空気導入室17と、前記
外管15と連結された，排空気出口孔18を有した排空気導
入室19とにより覆われている。前記外管15の外側には加
熱器20が配置されている。 【０００４】前記空気導入室17の空気導入口16には、マ
スフローコントローラ（ＭＣA ）21を介装した空気供給
配管22が連結されている。この空気供給配管22により空
気23が空気導入室17に送られる。前記排空気導入室19の
排空気出口孔18には、排空気供給管24を介して排空気煙
突25が連結されている。前記ＳＯＦＣ12には、燃料排ガ
ス供給管26を介して燃料排ガス煙突27が連結されてい
る。 【０００５】次に、こうした構成の評価装置の作用につ
いて説明する。燃料貯蔵装置から供給された燃料９は、
燃料供給配管８ａによりその流量をＭＣF ７でコントロ
ールされながら加湿器１に入り、加湿器１内の水２でバ
ブラー３によりバブリングされた後、飽和水蒸気10と混
合し、加湿器１後流の燃料供給配管８ｂを介してＳＯＦ
Ｃ12へ供給される。加湿器１内の水２は、加湿器１外周
に取り付けられた加熱器４により、ガスに添加したい水
蒸気の濃度となる様に温度を設定する。 【０００６】水２の温度設定は熱電対６で計測し、設定
温度のコントロールは温調器５で加熱器４の容量をコン
トロールする。従って、加湿器１の空間部には設定温度
による飽和水蒸気10が発生する。 【０００７】図４は、評価装置Ａ部の詳細図である。水
蒸気を含んだ燃料９´は燃料導入口11から管板13に入
り、管板13に装着されたＳＯＦＣ12へ供給される。一
方、図示しない空気供給装置から供給された空気23は、
空気供給管22によりその流量をＭＣA 21でコントロール
しながら空気導入口16へ入り、空気導入室17を介してＳ
ＯＦＣ12と外管15の間を通り、ＳＯＦＣ12に供給され
る。ＳＯＦＣ12，空気23，水蒸気を含んだ燃料９´は、
加熱器20により約９００℃〜１０００℃に加熱保持され
発電を行う。発電後の未反応燃料は、燃料排ガス供給管
26を通り燃料排ガス煙突27から、また発電後の空気は排
空気導入室19，排空気出口孔18，排空気供給管24を通り
排空気煙突25から大気へ放出される。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、以下に述べる課題があった。 1)加湿器１内の水温と水蒸気濃度との関係は二次曲線状
であるため、設定温度の変動に対する水蒸気濃度の変動
が大きく、安定した水蒸気添加濃度が得られない。 【０００９】2)加湿器１の後流側の燃料供給配管８ｂで
水蒸気がドレン化し、差圧変動等装置上のトラブルが発
生するだけでなく、ＳＯＦＣ性能にも悪影響を及ぼし、
適正なＳＯＦＣの評価ができにくい。 【００１０】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、固体電解質型燃料電池に水蒸気を添加する場
合、一定濃度の水蒸気を連続的に添加可能となり適正な
固体電解質燃料電池の評価が可能な固体電解質型燃料電
池の評価装置を提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】この発明は、主として次
の点が主要な特徴点である。第１に、管板内に焼結金属
を設置し、焼結金属自体を加熱してこれに水を噴出さ
せ、焼結金属と水との接触面積を大きくしてすみやかに
水を蒸発させる点（配管中のドレン化を防止）。第２
に、水量を一定にするため、即ち水蒸気点か濃度を一定
にするためマスフローコントローラを用いる点にある。 【００１２】即ち、この発明は、燃料及び水が夫々供給
される円筒状の管板と、この管板内に設けられた焼結金
属と、この焼結金属を加熱する加熱手段と、前記管板に
設けられた燃料入口管と、前記管板に前記燃料入口管と
対向するように配置され、前記焼結金属に対して水を噴
射するための水噴射管と、前記焼結金属の後流側に配置
された熱電対と、この熱電対の計測結果に基づいて前記
加熱手段の出力を制御する温調計と、前記管板に連結し
た固体電解質型燃料電池とを具備することを特徴とする
固体電解質型燃料電池の評価装置である。 【００１３】この発明に係る評価装置の作用は、図１，
図３を参照すれば次の通りである。つまり、管板内にセ
ットされた焼結金属は管板外からのヒータ（加熱手段）
により加熱され、その熱を吸収する。一方、水は水マス
フローコントローラにより水配管を介して定量供給さ
れ、水噴出管により焼結金属に噴射される。噴射された
水の粒子は焼結金属内に拡がり、焼結金属の持つ熱によ
り加熱され蒸発し、燃料入口管から供給された燃料と混
合してＳＯＦＣへ供給される。また、焼結金属後流に設
置された熱電対により温度を検出し、所定の水蒸気濃度
となる様その温度を温調計によりヒータの出力を制御す
る。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例に係る
固体電解質型燃料電池の評価装置を図１，図３を参照し
て説明する。ここで、図１は同評価装置の全体図、図３
は図１のＡ部を拡大して示す断面図である。但し、従来
と同符号のものは同一構造，作用であり説明を省略し、
従来と異なる点のみ説明する。 【００１５】図中の符番31は円筒状の管板13内に設けら
れた焼結金属固定枠であり、この固定枠31に焼結金属32
が設置されている。この焼結金属32には水噴出管33が接
続され、更にこの水噴出管33にはマスフローコントロー
ラ（ＭＣW ）34を介装した水配管35が接続されている。
ここで、ＭＣW 34により水が一定量供給できるように制
御される。前記水配管35及び水噴出管33を通って水36を
前記焼結金属33に直接噴射される。 【００１６】前記管板13には、前記水噴出管33と対向す
るように燃料入口管37が設けられている。この燃料入口
管37には、燃料９を管板13内に供給する燃料供給配管８
ａが接続されている。前記管板13の外周部には、前記焼
結金属32を加熱するヒータ38が設けられている。前記管
板13の内部で前記焼結金属32の後流側には、管板13への
挿入口でコンプレッションフィフティグ39により固定さ
れた熱電対40が設置されている。前記ヒータ38及び熱電
対40は、温調計41に接続されている。ここで、熱電対40
により温度を検出し、所定の水蒸気濃度となる様その温
度を温調計41によりヒータ38の出力を制御できるように
なっている。 【００１７】このように、上記実施例に係る固体電解質
型燃料電池の評価装置は、次の点で従来の評価装置と異
なる。 1)水量即ち水蒸気濃度を一定にするために水配管35を新
設し、水の供給量をＭＣW 34により一定供給可能とした
こと。 【００１８】2)管板13内に焼結金属固定枠31を設置する
とともに、この焼結金属固定枠31内に焼結金属32を設置
し、管板13外に設置したヒータ38により焼結金属32を加
熱する様にしたこと。 【００１９】3)水噴射管33、燃料入口管37を管板13内に
対向して設置し、水36を焼結金属32に直接噴射させ、焼
結金属32の熱により水を蒸発させる様にしたこと。 4)管板13内で燃料９と水蒸気を混合させ、焼結金属後流
に設置した熱電対40により温度を検出し、所定の水蒸気
濃度となる様その温度を温調計41によりヒータ38の出力
を制御する様にしたこと。 こうした特徴をもつ評価装置によれば、ＳＯＦＣに水蒸
気を添加する場合、一定濃度の水蒸気を連続的に添加可
能となり適正なＳＯＦＣ評価が可能となる。 【００２０】 【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
固体電解質型燃料電池に水蒸気を添加する場合、一定濃
度の水蒸気を連続的に添加可能となり適正な固体電解質
燃料電池の評価が可能な固体電解質型燃料電池の評価装
置を提供できる。
電池の評価装置に関し、特に固体電解質燃料電池のＩ−
Ｖ特性等の性能を評価する装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図２及び図４は、石炭ガス化による発電
等水蒸気を添加する場合の評価装置系統図である。ここ
で、図２は従来の固体電解質燃料電池の評価装置の全体
図、図４は図２のＡ部を拡大して示す断面図である。図
中の符番１は、内部に水２が収容されかつバブラー３が
配置された加湿器である。この加湿器１の外周部には加
熱器４が配置され、この加熱器４には温調器５が接続さ
れている。前記温調器５には、一端が水２の中に達し、
他端が温調器５に接続された熱電対６が配置されてい
る。前記バブラー３には、マスフローコントローラ（Ｍ
ＣF ）７を介装した燃料供給配管８ａが連結されてい
る。この燃料供給管８ａにより、図示しない燃料貯蔵装
置から供給された燃料９が加湿器１に送られる。なお、
図中の符番10は飽和水蒸気である。 【０００３】前記加湿器１の後流側には、一端側に燃料
導入口11を備え，他端側に固体電解質燃料電池（以下、
ＳＯＦＣと呼ぶ）12を支持する機構を備えた円筒状の管
板13が配置されている。前記加湿器５と前記管板13間に
は、外側に保温材（又はヒータ）14を有した燃料供給配
管８ｂが設けられている。ここで、前記保温材（又はヒ
ータ）14を設けるのは、水蒸気のドレン化を防止するた
めである。前記ＳＯＦＣ12は、外管15と、該外管15と連
結された，空気導入口16を有した空気導入室17と、前記
外管15と連結された，排空気出口孔18を有した排空気導
入室19とにより覆われている。前記外管15の外側には加
熱器20が配置されている。 【０００４】前記空気導入室17の空気導入口16には、マ
スフローコントローラ（ＭＣA ）21を介装した空気供給
配管22が連結されている。この空気供給配管22により空
気23が空気導入室17に送られる。前記排空気導入室19の
排空気出口孔18には、排空気供給管24を介して排空気煙
突25が連結されている。前記ＳＯＦＣ12には、燃料排ガ
ス供給管26を介して燃料排ガス煙突27が連結されてい
る。 【０００５】次に、こうした構成の評価装置の作用につ
いて説明する。燃料貯蔵装置から供給された燃料９は、
燃料供給配管８ａによりその流量をＭＣF ７でコントロ
ールされながら加湿器１に入り、加湿器１内の水２でバ
ブラー３によりバブリングされた後、飽和水蒸気10と混
合し、加湿器１後流の燃料供給配管８ｂを介してＳＯＦ
Ｃ12へ供給される。加湿器１内の水２は、加湿器１外周
に取り付けられた加熱器４により、ガスに添加したい水
蒸気の濃度となる様に温度を設定する。 【０００６】水２の温度設定は熱電対６で計測し、設定
温度のコントロールは温調器５で加熱器４の容量をコン
トロールする。従って、加湿器１の空間部には設定温度
による飽和水蒸気10が発生する。 【０００７】図４は、評価装置Ａ部の詳細図である。水
蒸気を含んだ燃料９´は燃料導入口11から管板13に入
り、管板13に装着されたＳＯＦＣ12へ供給される。一
方、図示しない空気供給装置から供給された空気23は、
空気供給管22によりその流量をＭＣA 21でコントロール
しながら空気導入口16へ入り、空気導入室17を介してＳ
ＯＦＣ12と外管15の間を通り、ＳＯＦＣ12に供給され
る。ＳＯＦＣ12，空気23，水蒸気を含んだ燃料９´は、
加熱器20により約９００℃〜１０００℃に加熱保持され
発電を行う。発電後の未反応燃料は、燃料排ガス供給管
26を通り燃料排ガス煙突27から、また発電後の空気は排
空気導入室19，排空気出口孔18，排空気供給管24を通り
排空気煙突25から大気へ放出される。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、以下に述べる課題があった。 1)加湿器１内の水温と水蒸気濃度との関係は二次曲線状
であるため、設定温度の変動に対する水蒸気濃度の変動
が大きく、安定した水蒸気添加濃度が得られない。 【０００９】2)加湿器１の後流側の燃料供給配管８ｂで
水蒸気がドレン化し、差圧変動等装置上のトラブルが発
生するだけでなく、ＳＯＦＣ性能にも悪影響を及ぼし、
適正なＳＯＦＣの評価ができにくい。 【００１０】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、固体電解質型燃料電池に水蒸気を添加する場
合、一定濃度の水蒸気を連続的に添加可能となり適正な
固体電解質燃料電池の評価が可能な固体電解質型燃料電
池の評価装置を提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】この発明は、主として次
の点が主要な特徴点である。第１に、管板内に焼結金属
を設置し、焼結金属自体を加熱してこれに水を噴出さ
せ、焼結金属と水との接触面積を大きくしてすみやかに
水を蒸発させる点（配管中のドレン化を防止）。第２
に、水量を一定にするため、即ち水蒸気点か濃度を一定
にするためマスフローコントローラを用いる点にある。 【００１２】即ち、この発明は、燃料及び水が夫々供給
される円筒状の管板と、この管板内に設けられた焼結金
属と、この焼結金属を加熱する加熱手段と、前記管板に
設けられた燃料入口管と、前記管板に前記燃料入口管と
対向するように配置され、前記焼結金属に対して水を噴
射するための水噴射管と、前記焼結金属の後流側に配置
された熱電対と、この熱電対の計測結果に基づいて前記
加熱手段の出力を制御する温調計と、前記管板に連結し
た固体電解質型燃料電池とを具備することを特徴とする
固体電解質型燃料電池の評価装置である。 【００１３】この発明に係る評価装置の作用は、図１，
図３を参照すれば次の通りである。つまり、管板内にセ
ットされた焼結金属は管板外からのヒータ（加熱手段）
により加熱され、その熱を吸収する。一方、水は水マス
フローコントローラにより水配管を介して定量供給さ
れ、水噴出管により焼結金属に噴射される。噴射された
水の粒子は焼結金属内に拡がり、焼結金属の持つ熱によ
り加熱され蒸発し、燃料入口管から供給された燃料と混
合してＳＯＦＣへ供給される。また、焼結金属後流に設
置された熱電対により温度を検出し、所定の水蒸気濃度
となる様その温度を温調計によりヒータの出力を制御す
る。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例に係る
固体電解質型燃料電池の評価装置を図１，図３を参照し
て説明する。ここで、図１は同評価装置の全体図、図３
は図１のＡ部を拡大して示す断面図である。但し、従来
と同符号のものは同一構造，作用であり説明を省略し、
従来と異なる点のみ説明する。 【００１５】図中の符番31は円筒状の管板13内に設けら
れた焼結金属固定枠であり、この固定枠31に焼結金属32
が設置されている。この焼結金属32には水噴出管33が接
続され、更にこの水噴出管33にはマスフローコントロー
ラ（ＭＣW ）34を介装した水配管35が接続されている。
ここで、ＭＣW 34により水が一定量供給できるように制
御される。前記水配管35及び水噴出管33を通って水36を
前記焼結金属33に直接噴射される。 【００１６】前記管板13には、前記水噴出管33と対向す
るように燃料入口管37が設けられている。この燃料入口
管37には、燃料９を管板13内に供給する燃料供給配管８
ａが接続されている。前記管板13の外周部には、前記焼
結金属32を加熱するヒータ38が設けられている。前記管
板13の内部で前記焼結金属32の後流側には、管板13への
挿入口でコンプレッションフィフティグ39により固定さ
れた熱電対40が設置されている。前記ヒータ38及び熱電
対40は、温調計41に接続されている。ここで、熱電対40
により温度を検出し、所定の水蒸気濃度となる様その温
度を温調計41によりヒータ38の出力を制御できるように
なっている。 【００１７】このように、上記実施例に係る固体電解質
型燃料電池の評価装置は、次の点で従来の評価装置と異
なる。 1)水量即ち水蒸気濃度を一定にするために水配管35を新
設し、水の供給量をＭＣW 34により一定供給可能とした
こと。 【００１８】2)管板13内に焼結金属固定枠31を設置する
とともに、この焼結金属固定枠31内に焼結金属32を設置
し、管板13外に設置したヒータ38により焼結金属32を加
熱する様にしたこと。 【００１９】3)水噴射管33、燃料入口管37を管板13内に
対向して設置し、水36を焼結金属32に直接噴射させ、焼
結金属32の熱により水を蒸発させる様にしたこと。 4)管板13内で燃料９と水蒸気を混合させ、焼結金属後流
に設置した熱電対40により温度を検出し、所定の水蒸気
濃度となる様その温度を温調計41によりヒータ38の出力
を制御する様にしたこと。 こうした特徴をもつ評価装置によれば、ＳＯＦＣに水蒸
気を添加する場合、一定濃度の水蒸気を連続的に添加可
能となり適正なＳＯＦＣ評価が可能となる。 【００２０】 【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
固体電解質型燃料電池に水蒸気を添加する場合、一定濃
度の水蒸気を連続的に添加可能となり適正な固体電解質
燃料電池の評価が可能な固体電解質型燃料電池の評価装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る固体電解質型燃料電
池の評価装置の全体図。 【図２】従来の固体電解質型燃料電池の評価装置の全体
図。 【図３】図１のＡ部を拡大して示す断面図。 【図４】図２のＡ部を拡大して示す断面図。 【符号の説明】 ８ａ…燃料供給配管、 ９…燃料、 12…ＳＯＦＣ、 13…管板、 31…焼結金属固定枠、 32…焼結金属、 33…水噴出管、 34…ＭＣW 35…水配管、 36…水、 37…燃料入口管、 38…ヒータ、 40…熱電対、 41…温調計。
池の評価装置の全体図。 【図２】従来の固体電解質型燃料電池の評価装置の全体
図。 【図３】図１のＡ部を拡大して示す断面図。 【図４】図２のＡ部を拡大して示す断面図。 【符号の説明】 ８ａ…燃料供給配管、 ９…燃料、 12…ＳＯＦＣ、 13…管板、 31…焼結金属固定枠、 32…焼結金属、 33…水噴出管、 34…ＭＣW 35…水配管、 36…水、 37…燃料入口管、 38…ヒータ、 40…熱電対、 41…温調計。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 燃料及び水が夫々供給される円筒状の管
板と、この管板内に設けられた焼結金属と、この焼結金
属を加熱する加熱手段と、前記管板に設けられた燃料入
口管と、前記管板に前記燃料入口管と対向するように配
置され、前記焼結金属に対して水を噴射するための水噴
射管と、前記焼結金属の後流側に配置された熱電対と、
この熱電対の計測結果に基づいて前記加熱手段の出力を
制御する温調計と、前記管板に連結した固体電解質型燃
料電池とを具備することを特徴とする固体電解質型燃料
電池の評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16424496A JP3377683B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 固体電解質型燃料電池の評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16424496A JP3377683B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 固体電解質型燃料電池の評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012257A JPH1012257A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3377683B2 true JP3377683B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=15789423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16424496A Expired - Fee Related JP3377683B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 固体電解質型燃料電池の評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377683B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4928672B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2012-05-09 | 三菱重工業株式会社 | 固体電解質型燃料電池の電極構造 |
| US20030096147A1 (en) * | 2001-11-21 | 2003-05-22 | Badding Michael E. | Solid oxide fuel cell stack and packet designs |
| JP5107643B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2012-12-26 | 株式会社チノー | チューブ型セル評価ホルダ |
| JP6888918B2 (ja) * | 2016-03-31 | 2021-06-18 | 行政院原子能委員會核能研究所 | 固体酸化物型電解質燃料電池試験装置 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP16424496A patent/JP3377683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1012257A (ja) | 1998-01-16 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021105 |
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