JP3580455B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率かつ環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行われている。
特に天然ガスを燃料とする発電装置では、図８に例示するように、天然ガス等の燃料ガス１を水素を含むアノードガス２に改質する改質器１０と、アノードガス２と酸素を含むカソードガス３とから発電する燃料電池１２とを備えており、改質器で作られたアノードガス２は燃料電池１２に供給され、燃料電池内でその大部分（例えば８０％）を消費した後、アノード排ガス４として改質器１０の燃焼室に供給される。改質器１０ではアノード排ガス中の可燃成分（水素，一酸化炭素，メタン等）が燃焼室で燃焼し、高温の燃焼ガスにより改質管を加熱し改質管内を通る燃料を改質する。改質室を出た燃焼排ガス５は圧力回収装置１５から供給される加圧空気６と合流してカソードガス３となり、燃料電池のカソード側に必要な二酸化炭素を供給する。燃料電池内でその一部が反応したカソードガス（カソード排ガス７）は、ブロア１４（カソード循環ブロア）により燃料電池の上流側に一部が循環され、残りはタービン１６と空気圧縮機１７から構成される圧力回収装置１５で圧力回収され、熱回収装置１８で熱回収されて系外に排出される。なお、この図で８は水蒸気である。
【０００３】
図９は、溶融炭酸塩型燃料電池１２の模式的構成図である。この図に示すように、溶融炭酸塩型燃料電池１２は、電解質板ｔ、アノードａ、カソードｃ及びセパレータｓとからなる。電解質板ｔは、セラミック粉末からなる平板であり、その隙間に溶融炭酸塩を高温の溶融状態で保持するようになっている。それぞれ焼結した金属粉末からなる平板状のアノードａ及びカソードｃは、電解質板ｔを間に挟持する。単一の電池（単セル）は、これらのアノードａ、電解質板ｔ及びカソードｃから構成され、燃料電池１２は、複数の単セルをセパレータｓの間に挟持した積層電池（スタック）として使用される。
【０００４】
すなわち、平板状の電解質板ｔをその両側からアノードａ、カソードｃで挟み、その外側にセルを保護する多孔板（カーレントコレクター）を有する構造であり、更にその外側に金属製のセパレータｓがある。セパレータｓは、内部マニホールド型燃料電池の場合には、アノード、カソードそれぞれに燃料ガス、酸化剤ガスを供給する通路を構成すると同時に、両ガスの混合を防止する機能を有する。また、スタックとしては、これらを積層し、一体化している。なお、セパレータｓは、その機能を満たすために、コルゲート板，プレス板等を積層した種々のものが従来から製作されている。なお、図９（Ａ）はプレス型セパレータ、図９（Ｂ）はコルゲート板を用いたセパレータの模式図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の溶融炭酸塩型燃料電池では、以下の問題点があった。
ａ．セパレータが、▲１▼アノード、カソードそれぞれに燃料ガス，酸化剤ガスを供給する通路を構成する機能，▲２▼両ガスの混合を防止する機能、▲３▼電流を流す機能、▲４▼高温で腐食性の高い電解質板と直接接触してウエットシール（図９Ｂのｗ部）を形成する機能、等の複数の機能を果たすため、セパレータに高精度、高導電性、高耐食性等が要求され、結果として複雑で製造コストが高くなりすぎる。
【０００６】
ｂ．多数のセルを直接積層して一体化した積層電池（スタック）として使用するため、１つ悪いセルがあっても交換できない。また、７００℃以上の高温になると、電解液が蒸発等で減少して寿命低下の要因となるが、その補充が困難である。
また、この燃料電池を用いた発電装置では、多くの機器を別々に配置するため、全体として複雑であり、大形化し、コスト高になる問題点があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コストの高いセパレータなしに、低コストでセルを構成できる溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。また、別の目的は、各セルを単独で交換でき、電解質の補充が可能な溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。更に別の目的は、この電池を用いて、燃料電池と改質器を一体化し、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された１対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する１対のカソードカーレントコレクターと、を備え、これにより１対の独立した並列電池が構成された溶融炭酸塩型燃料電池が提供される。前記アノードカーレントコレクターは、両端部から中空内部に連通し、アノードガスを内部に供給し、内部のアノードガスを排出するアノードガス通路と、該アノードガス通路と直交する一端部に連続したアノード電流端子とを有する。また、前記セルは、前記凹部に収容される１対のアノードと、その両外面に接し凹部周囲まで広がる１対の電解質板と、電解質板の両外面に接する１対のカソードとからなる。更に、前記１対のカソードカーレントコレクターは、前記アノード電流端子の反対側端面が連結されてコの字状に形成され、その連結部にカソード電流端子が形成される。
【０００９】
上記本発明の構成によれば、アノード，電解質板及びカソードからなる１対のセルが、中空の単一のアノードカーレントコレクターと、１対のカソードカーレントコレクターとの間に挟持されて、１対の独立した並列電池が構成され、アノードカーレントコレクターの内部にアノードガスが、外部にカソードガスが供給される。従って、中空のアノードカーレントコレクター自体が、両ガスを仕切る機能を有するため、従来のセパレータが不要となる。また、このアノードカーレントコレクターは、両ガスを内側と外側に別々に供給する機能を有するので、従来のインターナルマニホールドが不要となる。これにより、コストの高いセパレータを用いることなく、比較的シンプルな構成により低コストにセルを構成することができる。
【００１０】
また、１対の並列電池毎に独立しており、それぞれアノード電流端子とカソード電流端子を備えているので、一旦昇温し電解質が溶けてウェットシールが形成された後でも、各並列電池毎に簡単に交換できる。また、この交換の際に外面に露出したカソードカーレントコレクターの貫通穴等を介して各セルに電解質の補充が可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記アノードカーレントコレクターの凹部は矩形であり、前記アノードは該矩形凹部に隙間なく嵌まる矩形形状を有する。これにより、電解質板を隙間なく挟持することができ、電解質板の割れ等を防止することができる。
また、前記アノードカーレントコレクターとカソードカーレントコレクターは、金属薄板のプレス成形品であることが好ましい。この構成により、各カーレントコレクターを低コストで製造することができる。
【００１２】
更にまた、前記アノードカーレントコレクターの中空部に充填された改質触媒を有することが好ましい。この構成により、アノードカーレントコレクターの内部で改質触媒により燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質することができ、内部改質型燃料電池とすることができる。また、従来の内部改質では触媒の交換ができないが、本発明では構成上改質触媒の交換が可能である。なお、改質触媒の形状は、例えばアノードカーレントコレクターのスタック締付けに対する補強材として機能する形状にするのがよい。なお、この際、ガス流れ方向に対して、完全連続である必要性は必ずしもない。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記独立した複数の並列電池は、絶縁体からなるスペーサーを介して積層されて複数の燃料電池積層体を構成しており、各電池のアノード電流端子と、同一の燃料電池積層体内で隣接する別の電池のカソード電流端子又は隣接する別の燃料電池積層体の電池のカソード電極端子とが接続されている。この構成により、各セルを並列電池毎に独立したままで、発電電圧を高めて高出力化することができる。前記独立した複数の並列電池は、上下方向に交互に電流端子の向きが逆に配置される、ことが好ましい。この構成により、上下方向の電流端子の接続を容易にすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された一対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する一対のカソードカーレントコレクターと、を備える複数の独立した並列電池と、前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス入口通路内に改質触媒を有する改質器と、前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス出口通路の出口部に設けられた粉末焼結体からなる逆火防止装置と、該逆火防止装置より下流に設けられた触媒燃焼部と、を備える溶融炭酸塩型燃料電池発電装置が提供される。
【００１５】
この構成により、燃料ガスが前記改質器を介してアノードカーレントコレクターの中空内部に流入し、次いでアノード排ガスがアノードガス出口通路から逆火防止装置を通って触媒燃焼部で燃焼し、燃焼排ガスが並列電池の外部に流れ、更にアノードガス入口通路のまわりを通って外部に排出することができる。従って、燃料電池と改質器を一体化し、改質器で改質したアノードガスを直接各セルに供給でき、かつアノード排ガス中の未燃分を触媒燃焼器で燃焼させて、高温のカソードガスとして燃料電池のカソードカーレントコレクターに供給し、更にその後、燃焼排ガスで改質器を外部から加熱して改質触媒を間接加熱することができ、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を構成することができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、更に、前記アノードガス入口通路のまわりを通った後の下流側に燃焼排ガスによる空気予熱器と蒸気発生器を備え、これらが単一の容器内に配置される。この構成により、燃料電池発電装置全体を一体化でき、更にコンパクトな発電装置とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による溶融炭酸塩型燃料電池２０の全体構成図である。この図において、本発明の燃料電池２０は、中空矩形平板状に形成されたアノードカーレントコレクター２２と、アノードカーレントコレクター２２の両外面に配置された１対のセル２４と、セル２４をアノードカーレントコレクター２２との間に挟持する１対のカソードカーレントコレクター２６とを備え、これにより１対の独立した並列電池が構成されている。なお、アノードカーレントコレクター２２は、中空矩形平板状に限定されず、その他の中空形状であってもよい。
【００１８】
アノードカーレントコレクター２２は、その両外面中央部にアノードを収容する凹部２２ａを有し、かつこの凹部２２ａに中空内部と貫通する多数の小穴を有している。また、アノードカーレントコレクター２２は、両端部から中空内部に連通し、アノードガスを内部に供給し、内部のアノードガスを排出するアノードガス通路２３ａと、このアノードガス通路２３ａと直交する一端部に連続したアノード電流端子２３ｂとを有している。
【００１９】
セル２４は、アノードカーレントコレクター２２の凹部に収容される１対のアノード２４ａと、その両外面に接し凹部周囲まで広がる１対の電解質板２４ｂと、電解質板２４ｂの両外面に接する１対のカソード２４ｃとからなる。アノードカーレントコレクター２２の凹部２２ａは矩形であり、１対のアノード２４ａはこの矩形凹部２２ａに隙間なく嵌まる矩形形状を有している。この構成により、電解質板２４ｂを隙間なく挟持することができ、電解質板２４ｂの割れ等を防止することができる。
【００２０】
カソードカーレントコレクター２６は、貫通する多数の小穴を有し、かつアノード電流端子２３ｂの反対側端面が連結されてコの字状に形成され、その連結部にカソード電流端子２６ａが形成されている。
本実施形態において、アノードカーレントコレクター２２とカソードカーレントコレクター２６は、金属薄板のプレス成形品であり、かつこれらのカーレントコレクター２２，２６は、耐蝕性と導電性が高い材料、例えばニッケル鋼、ステンレス鋼等からなるのがよい。この構成により、各カーレントコレクターを低コストで製造することができる。また、アノードカーレントコレクター２２のアノード電流端子２３ｂを構成する２枚の金属板は、抵抗溶接等で互いに溶接され、燃料ガスのリークを防止するようになっている。更に、アノードカーレントコレクター２２の中空内部のうち、凹部２２ａとこれに通じるガス通路以外の部分には、断熱材等の充填物４１が入れられ、ガスが流れないようになっていることが好ましい。
【００２１】
なお、図１において、２１ａは断熱材、２１ｂは絶縁体、２５は集電板、２８ａは断熱絶縁材である。絶縁体２１ｂは、アノードカーレントコレクター２２とカソードカーレントコレクター２４の接触を防止するために挿入しているが、この間を空間として保持してその間を絶縁してもよい。
【００２２】
上述した本発明の構成によれば、アノード２４ａ，電解質板２４ｂ及びカソード２４ｃからなる１対のセル２４が、中空矩形平板状の単一のアノードカーレントコレクター２２と、１対のカソードカーレントコレクター２６との間に挟持されて、１対の独立した並列電池が構成され、アノードカーレントコレクター２２の内部にアノードガス２、外部にカソードガス３が供給される。従って、中空のアノードカーレントコレクター自体が、両ガス２，３を仕切る機能を有するため、従来のセパレータが不要となる。また、このアノードカーレントコレクター２２は、両ガス２，３を内側と外側に別々に供給する機能を有するので、従来のインターナルマニホールドが不要となる。これにより、コストの高いセパレータを用いることなく、比較的シンプルな構成により低コストにセルを構成することができる。すなわち、各セルを角形チューブ状とし、内側を燃料ガス（アノードガス２）、外側を酸化剤ガス（カソードガス３）としたので、各セルの外側がすべて酸化剤ガスとなり、燃料ガスと酸化剤ガスの混合を防止するセパレータを不要にすることができる。
【００２３】
また、１対の並列電池２０毎に独立しており、それぞれアノード電流端子２３ｂとカソード電流端子２６ａを備えているので、一旦昇温し電解質が溶けてウェットシールが形成された後でも、各並列電池２０毎に簡単に交換できる。また、この交換の際に外面に露出したカソードカーレントコレクター２６の貫通穴等を介して各セルに電解質（常温で粉末）の補充が可能である。すなわち、各セルのアノードからカソードへの電流は、インターコネクタ（電流端子）で接続しているので、この部分を外せば各セルは独立となり、不良セルの交換、電解質の補充等各セルのメンテナンスが可能となる。
【００２４】
図２は、図１に示した電池を用い、各セルの接続方法を示す図である。図２において、（Ａ）は図１と同様の側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、アノードガス通路２３ａの構成を示している。図１及び図２に示すように独立した複数の並列電池２０は、絶縁体からなるスペーサー２８ａ（断熱絶縁体）を介して積層されて複数の燃料電池積層体を構成しており、各電池のアノード電流端子２３ｂと、同一の燃料電池積層体で隣接する別の電池のカソード電流端子２６ａ又は隣接する別の燃料電池積層体の電池のカソード電極端子２６ａとが接続されている。この構成により、各セルを並列電池毎に独立したままで、発電電圧を高めて高出力化することができる。すなわち、電流を増加させずに電圧を増大させることができるので、スタック内部，外部共に電気的ロスを減らすことができる。
【００２５】
また、図１及び図２に示すように独立した複数の並列電池２０は、上下方向に交互に電流端子２３ａ，２６ｂの向きが逆に配置されている。この構成により、上下方向の電流端子の接続を容易にすることができる。なお、図２（Ｂ）における２８ｂは、絶縁材であり、この絶縁材２８ｂを介してヘッダとアノードガス通路２３ａとを絶縁している。この構成により、ヘッダからの電流の漏洩を防止することができる。
【００２６】
図３〜図５は、本発明の別の実施形態を示す図である。
各セル２４は、所定の面圧（例えば約２〜３ｋｇ／ｃｍ２ 程度）で挟持するのが好ましい。そのため、▲１▼アノードカーレントコレクター２２の大きさは、この面圧を保持できる幅以下にする、▲２▼図３（Ａ）のように中間に支持体を入れる、▲３▼図３（Ｂ）のようにアノードカーレントコレクターに支持用の凸部を設ける、▲４▼図３（Ｃ）のように内部に改質触媒等を充填する、等により、所定の面圧を保持できるようにすることが望ましい。
【００２７】
特に、アノードカーレントコレクターの中空部に改質触媒を備えることにより、アノードカーレントコレクターの内部で改質触媒により燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質することができ、内部改質型燃料電池とすることができる。この構成により、従来の内部改質では触媒の交換ができないが、本発明では構成上改質触媒の交換が可能である。更に、例えば図３（Ｄ）に示すように、改質触媒の形状をアノードカーレントコレクターのスタック締付けに対する補強材として機能し、かつアノードに沿ったガス流れを形成できるようにするのがよい。
【００２８】
また、燃料電池２０は、セルの厚さ変化、すなわち積層方向の変形、に対応できることが望ましく、図４（Ａ）のように、アノードカーレントコレクター２２及びカソードカーレントコレクター２６の各コーナに大きめのＲを設けたり、或いは図４（Ｂ）のように、部分的に撓み部を設けるのがよい。
更に、電流端子２３ａ，２６ｂの接続は、図５に例示するように、締付部品（Ａ）、ボルト（Ｂ）、割りピン（Ｃ）等で接続してもよく、或いは間に導電性がよく多少変形可能な物質を挟んでもよい。
【００２９】
図６は、上述した溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置３０の全体構成図であり、図７は図６の部分拡大図である。図６において、本発明の発電装置３０は、上述した並列電池２０、改質器３２、及び逆火防止装置３４が一体に形成された改質発電ユニット３５と、その回りに配置された触媒燃焼部３６を備えている。また、複数の並列電池２０は、断熱絶縁材２８ａを介して締付装置３１により、全体を均一に締付けるようになっている。
【００３０】
図７において、改質器３２は、アノードカーレントコレクター２２の中空部に連通するアノードガス入口通路２３ａ内に改質触媒３２ａを有しており、外側を流れる燃焼排ガスにより改質触媒３２ａを間接加熱し、内部を流れる燃料ガス１をアノートガス２に改質するようになっている。なお、図中、３２ｂはアルミナボール、３２ｃは触媒止めである。
【００３１】
逆火防止装置３４は、アノードカーレントコレクター２２の中空部に連通するアノードガス出口通路２３ｃの出口部に設けられ、粉末焼結体からなり逆火防止と共にアノード排ガス５を分散させて放出するようになっている。逆火防止装置３４を出たアノード排ガス５は、空気分散室３７の空気吹出穴３７ａから吹き出す空気と共にアノードガス出口通路２３ｃの外側を逆流する。
【００３２】
触媒燃焼部３６は、アノードガス出口通路２３ｃの外側を仕切るように逆火防止装置３４より下流に設けられている。またこの図に示すように、逆火防止装置３４と触媒燃焼部３６の間に別の逆火防止装置３８を備えるのがよい。なの図中、３８ａ，３６ａはそれぞれの止め金具である。
【００３３】
上述した構成により、燃料ガス１が改質器３２を介してアノードカーレントコレクター２２の中空内部に流入し、次いでアノード排ガス４がアノードガス出口通路２３ｃから逆火防止装置３４，３８を通って触媒燃焼部３６で燃焼し、燃焼排ガス５が並列電池２０の外部に流れ、更にアノードガス入口通路２３ａのまわりを通って外部に排出することができる。従って、燃料電池２０と改質器３２を一体化し、改質器３２で改質したアノードガス２を直接各セルに供給でき、かつアノード排ガス４中の未燃分を触媒燃焼器３６で燃焼させて、高温のカソードガス３として燃料電池のカソードカーレントコレクター２６に供給し、更にその後、燃焼排ガス５で改質器３２を外部から加熱して改質触媒３２ａを間接加熱することができ、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を構成することができる。
【００３４】
また図６において、本発明の発電装置３０は、更に、アノードガス入口通路２３ａのまわりを通った後の下流側に燃焼排ガスによる空気予熱器３９と蒸気発生器４０を備え、これらが単一の容器４２内に配置されている。この構成により、燃料電池発電装置全体を一体化でき、更にコンパクトな発電装置とすることができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
上述した本発明の溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置は、以下の特徴を有している。
▲１▼ 従来のセパレータを無くすことができたので、大幅なコストダウンが可能となる。又、燃料電池と改質器の一体化、システムのシンプル化等プラント全体のコンパクト化、コストダウンに大きく貢献することができる。
▲２▼ 不良セルの交換、電解質の補充等各セルのメンテナンスが可能となることから、セルの性能、寿命の改善に大変有効であり、早期商用化が可能となる。
【００３７】
従って、本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、コストの高いセパレータなしに、低コストでセルを構成でき、かつ各セルを単独で交換でき、電解質の補充が可能である等の効果を有し、この電池を用いた本発明の発電装置は、燃料電池と改質器を一体化し、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融炭酸塩型燃料電池の全体構成図である。
【図２】図１に示した電池の各セルの接続図である。
【図３】面圧の支持構造例である。
【図４】積層方向の変形構造例である。
【図５】電流端子の接続構造例である。
【図６】本発明による発電装置の全体構成図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従来の発電装置の全体構成図である。
【図９】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の模式的構成図である。
【符号の説明】
ａ アノード（電極）
ｃ カソード（電極）
ｔ 電解質板
ｓ セパレータ
１ 燃料ガス
２ アノードガス
３ カソードガス
４ アノード排ガス
５ 燃焼排ガス
６ 空気
７ カソード排ガス
８ 水蒸気
１０ 改質器
１２ 燃料電池
１４ ブロア
１５ 圧力回収装置
１６ タービン
１７ 空気圧縮機
１８ 熱回収装置
２０ 燃料電池
２１ａ 断熱材
２１ｂ 絶縁材
２２ アノードカーレントコレクター
２２ａ 凹部
２３ａ アノードガス通路
２３ｂ アノード電流端子
２３ｃ アノードガス出口通路
２４ セル
２４ａ アノード
２４ｂ 電解室板
２４ｃ カソード
２５ 集電板
２６ カソードカーレントコレクター
２６ａ カソード電流端子
２８ａ，２８ｂ 断熱絶縁体
３０ 発電装置
３１ 締付装置
３２ 改質器
３２ａ 改質触媒
３３ ヘッダ
３４ 逆火防止装置
３５ 改質発電ユニット
３６ 触媒燃焼部
３７ 空気分散室
３７ａ 空気吹出穴
３８ 逆火防止装置
３９ 空気予熱器
４０ 蒸気発生器
４１ 充填物
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率かつ環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行われている。
特に天然ガスを燃料とする発電装置では、図８に例示するように、天然ガス等の燃料ガス１を水素を含むアノードガス２に改質する改質器１０と、アノードガス２と酸素を含むカソードガス３とから発電する燃料電池１２とを備えており、改質器で作られたアノードガス２は燃料電池１２に供給され、燃料電池内でその大部分（例えば８０％）を消費した後、アノード排ガス４として改質器１０の燃焼室に供給される。改質器１０ではアノード排ガス中の可燃成分（水素，一酸化炭素，メタン等）が燃焼室で燃焼し、高温の燃焼ガスにより改質管を加熱し改質管内を通る燃料を改質する。改質室を出た燃焼排ガス５は圧力回収装置１５から供給される加圧空気６と合流してカソードガス３となり、燃料電池のカソード側に必要な二酸化炭素を供給する。燃料電池内でその一部が反応したカソードガス（カソード排ガス７）は、ブロア１４（カソード循環ブロア）により燃料電池の上流側に一部が循環され、残りはタービン１６と空気圧縮機１７から構成される圧力回収装置１５で圧力回収され、熱回収装置１８で熱回収されて系外に排出される。なお、この図で８は水蒸気である。
【０００３】
図９は、溶融炭酸塩型燃料電池１２の模式的構成図である。この図に示すように、溶融炭酸塩型燃料電池１２は、電解質板ｔ、アノードａ、カソードｃ及びセパレータｓとからなる。電解質板ｔは、セラミック粉末からなる平板であり、その隙間に溶融炭酸塩を高温の溶融状態で保持するようになっている。それぞれ焼結した金属粉末からなる平板状のアノードａ及びカソードｃは、電解質板ｔを間に挟持する。単一の電池（単セル）は、これらのアノードａ、電解質板ｔ及びカソードｃから構成され、燃料電池１２は、複数の単セルをセパレータｓの間に挟持した積層電池（スタック）として使用される。
【０００４】
すなわち、平板状の電解質板ｔをその両側からアノードａ、カソードｃで挟み、その外側にセルを保護する多孔板（カーレントコレクター）を有する構造であり、更にその外側に金属製のセパレータｓがある。セパレータｓは、内部マニホールド型燃料電池の場合には、アノード、カソードそれぞれに燃料ガス、酸化剤ガスを供給する通路を構成すると同時に、両ガスの混合を防止する機能を有する。また、スタックとしては、これらを積層し、一体化している。なお、セパレータｓは、その機能を満たすために、コルゲート板，プレス板等を積層した種々のものが従来から製作されている。なお、図９（Ａ）はプレス型セパレータ、図９（Ｂ）はコルゲート板を用いたセパレータの模式図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の溶融炭酸塩型燃料電池では、以下の問題点があった。
ａ．セパレータが、▲１▼アノード、カソードそれぞれに燃料ガス，酸化剤ガスを供給する通路を構成する機能，▲２▼両ガスの混合を防止する機能、▲３▼電流を流す機能、▲４▼高温で腐食性の高い電解質板と直接接触してウエットシール（図９Ｂのｗ部）を形成する機能、等の複数の機能を果たすため、セパレータに高精度、高導電性、高耐食性等が要求され、結果として複雑で製造コストが高くなりすぎる。
【０００６】
ｂ．多数のセルを直接積層して一体化した積層電池（スタック）として使用するため、１つ悪いセルがあっても交換できない。また、７００℃以上の高温になると、電解液が蒸発等で減少して寿命低下の要因となるが、その補充が困難である。
また、この燃料電池を用いた発電装置では、多くの機器を別々に配置するため、全体として複雑であり、大形化し、コスト高になる問題点があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コストの高いセパレータなしに、低コストでセルを構成できる溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。また、別の目的は、各セルを単独で交換でき、電解質の補充が可能な溶融炭酸塩型燃料電池を提供することにある。更に別の目的は、この電池を用いて、燃料電池と改質器を一体化し、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された１対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する１対のカソードカーレントコレクターと、を備え、これにより１対の独立した並列電池が構成された溶融炭酸塩型燃料電池が提供される。前記アノードカーレントコレクターは、両端部から中空内部に連通し、アノードガスを内部に供給し、内部のアノードガスを排出するアノードガス通路と、該アノードガス通路と直交する一端部に連続したアノード電流端子とを有する。また、前記セルは、前記凹部に収容される１対のアノードと、その両外面に接し凹部周囲まで広がる１対の電解質板と、電解質板の両外面に接する１対のカソードとからなる。更に、前記１対のカソードカーレントコレクターは、前記アノード電流端子の反対側端面が連結されてコの字状に形成され、その連結部にカソード電流端子が形成される。
【０００９】
上記本発明の構成によれば、アノード，電解質板及びカソードからなる１対のセルが、中空の単一のアノードカーレントコレクターと、１対のカソードカーレントコレクターとの間に挟持されて、１対の独立した並列電池が構成され、アノードカーレントコレクターの内部にアノードガスが、外部にカソードガスが供給される。従って、中空のアノードカーレントコレクター自体が、両ガスを仕切る機能を有するため、従来のセパレータが不要となる。また、このアノードカーレントコレクターは、両ガスを内側と外側に別々に供給する機能を有するので、従来のインターナルマニホールドが不要となる。これにより、コストの高いセパレータを用いることなく、比較的シンプルな構成により低コストにセルを構成することができる。
【００１０】
また、１対の並列電池毎に独立しており、それぞれアノード電流端子とカソード電流端子を備えているので、一旦昇温し電解質が溶けてウェットシールが形成された後でも、各並列電池毎に簡単に交換できる。また、この交換の際に外面に露出したカソードカーレントコレクターの貫通穴等を介して各セルに電解質の補充が可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記アノードカーレントコレクターの凹部は矩形であり、前記アノードは該矩形凹部に隙間なく嵌まる矩形形状を有する。これにより、電解質板を隙間なく挟持することができ、電解質板の割れ等を防止することができる。
また、前記アノードカーレントコレクターとカソードカーレントコレクターは、金属薄板のプレス成形品であることが好ましい。この構成により、各カーレントコレクターを低コストで製造することができる。
【００１２】
更にまた、前記アノードカーレントコレクターの中空部に充填された改質触媒を有することが好ましい。この構成により、アノードカーレントコレクターの内部で改質触媒により燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質することができ、内部改質型燃料電池とすることができる。また、従来の内部改質では触媒の交換ができないが、本発明では構成上改質触媒の交換が可能である。なお、改質触媒の形状は、例えばアノードカーレントコレクターのスタック締付けに対する補強材として機能する形状にするのがよい。なお、この際、ガス流れ方向に対して、完全連続である必要性は必ずしもない。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記独立した複数の並列電池は、絶縁体からなるスペーサーを介して積層されて複数の燃料電池積層体を構成しており、各電池のアノード電流端子と、同一の燃料電池積層体内で隣接する別の電池のカソード電流端子又は隣接する別の燃料電池積層体の電池のカソード電極端子とが接続されている。この構成により、各セルを並列電池毎に独立したままで、発電電圧を高めて高出力化することができる。前記独立した複数の並列電池は、上下方向に交互に電流端子の向きが逆に配置される、ことが好ましい。この構成により、上下方向の電流端子の接続を容易にすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された一対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する一対のカソードカーレントコレクターと、を備える複数の独立した並列電池と、前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス入口通路内に改質触媒を有する改質器と、前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス出口通路の出口部に設けられた粉末焼結体からなる逆火防止装置と、該逆火防止装置より下流に設けられた触媒燃焼部と、を備える溶融炭酸塩型燃料電池発電装置が提供される。
【００１５】
この構成により、燃料ガスが前記改質器を介してアノードカーレントコレクターの中空内部に流入し、次いでアノード排ガスがアノードガス出口通路から逆火防止装置を通って触媒燃焼部で燃焼し、燃焼排ガスが並列電池の外部に流れ、更にアノードガス入口通路のまわりを通って外部に排出することができる。従って、燃料電池と改質器を一体化し、改質器で改質したアノードガスを直接各セルに供給でき、かつアノード排ガス中の未燃分を触媒燃焼器で燃焼させて、高温のカソードガスとして燃料電池のカソードカーレントコレクターに供給し、更にその後、燃焼排ガスで改質器を外部から加熱して改質触媒を間接加熱することができ、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を構成することができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、更に、前記アノードガス入口通路のまわりを通った後の下流側に燃焼排ガスによる空気予熱器と蒸気発生器を備え、これらが単一の容器内に配置される。この構成により、燃料電池発電装置全体を一体化でき、更にコンパクトな発電装置とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による溶融炭酸塩型燃料電池２０の全体構成図である。この図において、本発明の燃料電池２０は、中空矩形平板状に形成されたアノードカーレントコレクター２２と、アノードカーレントコレクター２２の両外面に配置された１対のセル２４と、セル２４をアノードカーレントコレクター２２との間に挟持する１対のカソードカーレントコレクター２６とを備え、これにより１対の独立した並列電池が構成されている。なお、アノードカーレントコレクター２２は、中空矩形平板状に限定されず、その他の中空形状であってもよい。
【００１８】
アノードカーレントコレクター２２は、その両外面中央部にアノードを収容する凹部２２ａを有し、かつこの凹部２２ａに中空内部と貫通する多数の小穴を有している。また、アノードカーレントコレクター２２は、両端部から中空内部に連通し、アノードガスを内部に供給し、内部のアノードガスを排出するアノードガス通路２３ａと、このアノードガス通路２３ａと直交する一端部に連続したアノード電流端子２３ｂとを有している。
【００１９】
セル２４は、アノードカーレントコレクター２２の凹部に収容される１対のアノード２４ａと、その両外面に接し凹部周囲まで広がる１対の電解質板２４ｂと、電解質板２４ｂの両外面に接する１対のカソード２４ｃとからなる。アノードカーレントコレクター２２の凹部２２ａは矩形であり、１対のアノード２４ａはこの矩形凹部２２ａに隙間なく嵌まる矩形形状を有している。この構成により、電解質板２４ｂを隙間なく挟持することができ、電解質板２４ｂの割れ等を防止することができる。
【００２０】
カソードカーレントコレクター２６は、貫通する多数の小穴を有し、かつアノード電流端子２３ｂの反対側端面が連結されてコの字状に形成され、その連結部にカソード電流端子２６ａが形成されている。
本実施形態において、アノードカーレントコレクター２２とカソードカーレントコレクター２６は、金属薄板のプレス成形品であり、かつこれらのカーレントコレクター２２，２６は、耐蝕性と導電性が高い材料、例えばニッケル鋼、ステンレス鋼等からなるのがよい。この構成により、各カーレントコレクターを低コストで製造することができる。また、アノードカーレントコレクター２２のアノード電流端子２３ｂを構成する２枚の金属板は、抵抗溶接等で互いに溶接され、燃料ガスのリークを防止するようになっている。更に、アノードカーレントコレクター２２の中空内部のうち、凹部２２ａとこれに通じるガス通路以外の部分には、断熱材等の充填物４１が入れられ、ガスが流れないようになっていることが好ましい。
【００２１】
なお、図１において、２１ａは断熱材、２１ｂは絶縁体、２５は集電板、２８ａは断熱絶縁材である。絶縁体２１ｂは、アノードカーレントコレクター２２とカソードカーレントコレクター２４の接触を防止するために挿入しているが、この間を空間として保持してその間を絶縁してもよい。
【００２２】
上述した本発明の構成によれば、アノード２４ａ，電解質板２４ｂ及びカソード２４ｃからなる１対のセル２４が、中空矩形平板状の単一のアノードカーレントコレクター２２と、１対のカソードカーレントコレクター２６との間に挟持されて、１対の独立した並列電池が構成され、アノードカーレントコレクター２２の内部にアノードガス２、外部にカソードガス３が供給される。従って、中空のアノードカーレントコレクター自体が、両ガス２，３を仕切る機能を有するため、従来のセパレータが不要となる。また、このアノードカーレントコレクター２２は、両ガス２，３を内側と外側に別々に供給する機能を有するので、従来のインターナルマニホールドが不要となる。これにより、コストの高いセパレータを用いることなく、比較的シンプルな構成により低コストにセルを構成することができる。すなわち、各セルを角形チューブ状とし、内側を燃料ガス（アノードガス２）、外側を酸化剤ガス（カソードガス３）としたので、各セルの外側がすべて酸化剤ガスとなり、燃料ガスと酸化剤ガスの混合を防止するセパレータを不要にすることができる。
【００２３】
また、１対の並列電池２０毎に独立しており、それぞれアノード電流端子２３ｂとカソード電流端子２６ａを備えているので、一旦昇温し電解質が溶けてウェットシールが形成された後でも、各並列電池２０毎に簡単に交換できる。また、この交換の際に外面に露出したカソードカーレントコレクター２６の貫通穴等を介して各セルに電解質（常温で粉末）の補充が可能である。すなわち、各セルのアノードからカソードへの電流は、インターコネクタ（電流端子）で接続しているので、この部分を外せば各セルは独立となり、不良セルの交換、電解質の補充等各セルのメンテナンスが可能となる。
【００２４】
図２は、図１に示した電池を用い、各セルの接続方法を示す図である。図２において、（Ａ）は図１と同様の側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、アノードガス通路２３ａの構成を示している。図１及び図２に示すように独立した複数の並列電池２０は、絶縁体からなるスペーサー２８ａ（断熱絶縁体）を介して積層されて複数の燃料電池積層体を構成しており、各電池のアノード電流端子２３ｂと、同一の燃料電池積層体で隣接する別の電池のカソード電流端子２６ａ又は隣接する別の燃料電池積層体の電池のカソード電極端子２６ａとが接続されている。この構成により、各セルを並列電池毎に独立したままで、発電電圧を高めて高出力化することができる。すなわち、電流を増加させずに電圧を増大させることができるので、スタック内部，外部共に電気的ロスを減らすことができる。
【００２５】
また、図１及び図２に示すように独立した複数の並列電池２０は、上下方向に交互に電流端子２３ａ，２６ｂの向きが逆に配置されている。この構成により、上下方向の電流端子の接続を容易にすることができる。なお、図２（Ｂ）における２８ｂは、絶縁材であり、この絶縁材２８ｂを介してヘッダとアノードガス通路２３ａとを絶縁している。この構成により、ヘッダからの電流の漏洩を防止することができる。
【００２６】
図３〜図５は、本発明の別の実施形態を示す図である。
各セル２４は、所定の面圧（例えば約２〜３ｋｇ／ｃｍ２ 程度）で挟持するのが好ましい。そのため、▲１▼アノードカーレントコレクター２２の大きさは、この面圧を保持できる幅以下にする、▲２▼図３（Ａ）のように中間に支持体を入れる、▲３▼図３（Ｂ）のようにアノードカーレントコレクターに支持用の凸部を設ける、▲４▼図３（Ｃ）のように内部に改質触媒等を充填する、等により、所定の面圧を保持できるようにすることが望ましい。
【００２７】
特に、アノードカーレントコレクターの中空部に改質触媒を備えることにより、アノードカーレントコレクターの内部で改質触媒により燃料ガスを水素を含むアノードガスに改質することができ、内部改質型燃料電池とすることができる。この構成により、従来の内部改質では触媒の交換ができないが、本発明では構成上改質触媒の交換が可能である。更に、例えば図３（Ｄ）に示すように、改質触媒の形状をアノードカーレントコレクターのスタック締付けに対する補強材として機能し、かつアノードに沿ったガス流れを形成できるようにするのがよい。
【００２８】
また、燃料電池２０は、セルの厚さ変化、すなわち積層方向の変形、に対応できることが望ましく、図４（Ａ）のように、アノードカーレントコレクター２２及びカソードカーレントコレクター２６の各コーナに大きめのＲを設けたり、或いは図４（Ｂ）のように、部分的に撓み部を設けるのがよい。
更に、電流端子２３ａ，２６ｂの接続は、図５に例示するように、締付部品（Ａ）、ボルト（Ｂ）、割りピン（Ｃ）等で接続してもよく、或いは間に導電性がよく多少変形可能な物質を挟んでもよい。
【００２９】
図６は、上述した溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置３０の全体構成図であり、図７は図６の部分拡大図である。図６において、本発明の発電装置３０は、上述した並列電池２０、改質器３２、及び逆火防止装置３４が一体に形成された改質発電ユニット３５と、その回りに配置された触媒燃焼部３６を備えている。また、複数の並列電池２０は、断熱絶縁材２８ａを介して締付装置３１により、全体を均一に締付けるようになっている。
【００３０】
図７において、改質器３２は、アノードカーレントコレクター２２の中空部に連通するアノードガス入口通路２３ａ内に改質触媒３２ａを有しており、外側を流れる燃焼排ガスにより改質触媒３２ａを間接加熱し、内部を流れる燃料ガス１をアノートガス２に改質するようになっている。なお、図中、３２ｂはアルミナボール、３２ｃは触媒止めである。
【００３１】
逆火防止装置３４は、アノードカーレントコレクター２２の中空部に連通するアノードガス出口通路２３ｃの出口部に設けられ、粉末焼結体からなり逆火防止と共にアノード排ガス５を分散させて放出するようになっている。逆火防止装置３４を出たアノード排ガス５は、空気分散室３７の空気吹出穴３７ａから吹き出す空気と共にアノードガス出口通路２３ｃの外側を逆流する。
【００３２】
触媒燃焼部３６は、アノードガス出口通路２３ｃの外側を仕切るように逆火防止装置３４より下流に設けられている。またこの図に示すように、逆火防止装置３４と触媒燃焼部３６の間に別の逆火防止装置３８を備えるのがよい。なの図中、３８ａ，３６ａはそれぞれの止め金具である。
【００３３】
上述した構成により、燃料ガス１が改質器３２を介してアノードカーレントコレクター２２の中空内部に流入し、次いでアノード排ガス４がアノードガス出口通路２３ｃから逆火防止装置３４，３８を通って触媒燃焼部３６で燃焼し、燃焼排ガス５が並列電池２０の外部に流れ、更にアノードガス入口通路２３ａのまわりを通って外部に排出することができる。従って、燃料電池２０と改質器３２を一体化し、改質器３２で改質したアノードガス２を直接各セルに供給でき、かつアノード排ガス４中の未燃分を触媒燃焼器３６で燃焼させて、高温のカソードガス３として燃料電池のカソードカーレントコレクター２６に供給し、更にその後、燃焼排ガス５で改質器３２を外部から加熱して改質触媒３２ａを間接加熱することができ、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い発電装置を構成することができる。
【００３４】
また図６において、本発明の発電装置３０は、更に、アノードガス入口通路２３ａのまわりを通った後の下流側に燃焼排ガスによる空気予熱器３９と蒸気発生器４０を備え、これらが単一の容器４２内に配置されている。この構成により、燃料電池発電装置全体を一体化でき、更にコンパクトな発電装置とすることができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
上述した本発明の溶融炭酸塩型燃料電池とこれを用いた発電装置は、以下の特徴を有している。
▲１▼ 従来のセパレータを無くすことができたので、大幅なコストダウンが可能となる。又、燃料電池と改質器の一体化、システムのシンプル化等プラント全体のコンパクト化、コストダウンに大きく貢献することができる。
▲２▼ 不良セルの交換、電解質の補充等各セルのメンテナンスが可能となることから、セルの性能、寿命の改善に大変有効であり、早期商用化が可能となる。
【００３７】
従って、本発明の溶融炭酸塩型燃料電池は、コストの高いセパレータなしに、低コストでセルを構成でき、かつ各セルを単独で交換でき、電解質の補充が可能である等の効果を有し、この電池を用いた本発明の発電装置は、燃料電池と改質器を一体化し、シンプルでコンパクトであり、かつコストも低い等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融炭酸塩型燃料電池の全体構成図である。
【図２】図１に示した電池の各セルの接続図である。
【図３】面圧の支持構造例である。
【図４】積層方向の変形構造例である。
【図５】電流端子の接続構造例である。
【図６】本発明による発電装置の全体構成図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】溶融炭酸塩型燃料電池を用いた従来の発電装置の全体構成図である。
【図９】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の模式的構成図である。
【符号の説明】
ａ アノード（電極）
ｃ カソード（電極）
ｔ 電解質板
ｓ セパレータ
１ 燃料ガス
２ アノードガス
３ カソードガス
４ アノード排ガス
５ 燃焼排ガス
６ 空気
７ カソード排ガス
８ 水蒸気
１０ 改質器
１２ 燃料電池
１４ ブロア
１５ 圧力回収装置
１６ タービン
１７ 空気圧縮機
１８ 熱回収装置
２０ 燃料電池
２１ａ 断熱材
２１ｂ 絶縁材
２２ アノードカーレントコレクター
２２ａ 凹部
２３ａ アノードガス通路
２３ｂ アノード電流端子
２３ｃ アノードガス出口通路
２４ セル
２４ａ アノード
２４ｂ 電解室板
２４ｃ カソード
２５ 集電板
２６ カソードカーレントコレクター
２６ａ カソード電流端子
２８ａ，２８ｂ 断熱絶縁体
３０ 発電装置
３１ 締付装置
３２ 改質器
３２ａ 改質触媒
３３ ヘッダ
３４ 逆火防止装置
３５ 改質発電ユニット
３６ 触媒燃焼部
３７ 空気分散室
３７ａ 空気吹出穴
３８ 逆火防止装置
３９ 空気予熱器
４０ 蒸気発生器
４１ 充填物
Claims (8)
- 中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された１対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する１対のカソードカーレントコレクターと、を備え、これにより１対の独立した並列電池が構成され、
前記アノードカーレントコレクターは、両端部から中空内部に連通し、アノードガスを内部に供給し、内部のアノードガスを排出するアノードガス通路と、該アノードガス通路と直交する一端部に連続したアノード電流端子とを有し、
前記セルは、前記凹部に収容される１対のアノードと、その両外面に接し凹部周囲まで広がる１対の電解質板と、電解質板の両外面に接する１対のカソードとからなり、
前記１対のカソードカーレントコレクターは、前記アノード電流端子の反対側端面が連結されてコの字状に形成され、その連結部にカソード電流端子が形成される、ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。 - 前記アノードカーレントコレクターの凹部は矩形であり、前記アノードは該矩形凹部に隙間なく嵌まる矩形形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
- 前記アノードカーレントコレクターとカソードカーレントコレクターは、金属薄板のプレス成形品である、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
- 前記アノードカーレントコレクターの中空部に充填された改質触媒を更に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
- 前記独立した複数の並列電池は、絶縁体からなるスペーサーを介して積層されて複数の燃料電池積層体を構成しており、
各電池のアノード電流端子と、同一の燃料電池積層体内で隣接する別の電池のカソード電流端子又は隣接する別の燃料電池積層体の電池のカソード電極端子とが接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。 - 前記独立した複数の並列電池は、上下方向に交互に電流端子の向きが逆に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融炭酸塩型燃料電池。
- 中空に形成され、その両外面中央部にアノードを収容する凹部を有し、該凹部に中空内部と貫通する多数の小穴を有するアノードカーレントコレクターと、アノードカーレントコレクターの両外面に配置された１対のセルと、該セルをアノードカーレントコレクターとの間に挟持し、貫通する多数の小穴を有する１対のカソードカーレントコレクターと、を備える複数の独立した並列電池と、
前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス入口通路内に改質触媒を有する改質器と、
前記アノードカーレントコレクターの中空部に連通するアノードガス出口通路の出口部に設けられた粉末焼結体からなる逆火防止装置と、該逆火防止装置より下流に設けられた触媒燃焼部と、を備え、
燃料ガスが前記改質器を介してアノードカーレントコレクターの中空内部に流入し、次いでアノード排ガスがアノードガス出口通路から逆火防止装置を通って触媒燃焼部で燃焼し、燃焼排ガスが並列電池の外部に流れ、更にアノードガス入口通路のまわりを通って外部に排出される、ことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。 - 更に、前記アノードガス入口通路のまわりを通った後の下流側に燃焼排ガスによる空気予熱器と蒸気発生器を備え、これらが単一の容器内に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置。
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