JP5116262B2 - Fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、支柱を有する収納容器内に燃料電池を収納してなる燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device in which a fuel cell is stored in a storage container having a support.
近年、次世代エネルギーとして、燃料電池の開発、特に家庭の電気を燃料電池により供給する家庭用又は小規模集合住宅用の燃料電池の開発が盛んに行われている。そして、家庭用燃料電池に求められる機能として、発電性能が高い事等の性能面が要求され、さらに燃料電池を収納してなる燃料電池装置が、コンパクトである事が要求される。 In recent years, as a next-generation energy, development of fuel cells, in particular, fuel cells for home use or small-scale apartment buildings that supply household electricity by fuel cells has been actively performed. As functions required for a household fuel cell, performance such as high power generation performance is required, and further, a fuel cell device containing the fuel cell is required to be compact.
ここで、燃料電池の発電性能を高めるにあたっては、燃料電池に供給されるガスに含まれる不純物等を除去する必要がある。家庭用燃料電池に供給されるガスの1種である燃料ガスとしては、都市ガスなどの既に家庭にインフラとして整備されている燃料種を使用することが前提とされている。 Here, in order to improve the power generation performance of the fuel cell, it is necessary to remove impurities contained in the gas supplied to the fuel cell. As a fuel gas that is one kind of gas supplied to a household fuel cell, it is assumed that a fuel type that has already been developed as infrastructure in the home, such as city gas, is used.
家庭に供給されている都市ガス等には、ガスが漏洩した場合の事故防止のため、硫黄成分を含む腐臭剤が添加されている。そして、都市ガス等を燃料電池の発電に用いる水素を得るための改質触媒に通した場合、この都市ガス等に含まれる硫黄成分により、改質触媒の活性が落ちるため、燃料電池の性能低下に繋がる。従って、燃料電池装置には、都市ガス等より硫黄成分を除去するための脱硫装置が取り付けられる。 To the city gas supplied to the home, a odorant containing a sulfur component is added in order to prevent an accident when the gas leaks. When city gas or the like is passed through a reforming catalyst for obtaining hydrogen used for power generation of the fuel cell, the sulfur component contained in the city gas or the like reduces the activity of the reforming catalyst. It leads to. Therefore, a desulfurization device for removing sulfur components from city gas or the like is attached to the fuel cell device.
また、燃料電池装置には、燃料電池、燃料改質器、ガス供給装置、水供給装置、脱硫装置、電力変換装置等の構成装置が収納される。したがって、燃料電池装置を小型化するにあたっては、これら構成装置の小型化や、装置の数の削減が要求される。 Further, the fuel cell device houses components such as a fuel cell, a fuel reformer, a gas supply device, a water supply device, a desulfurization device, and a power conversion device. Therefore, in reducing the size of the fuel cell device, it is required to reduce the size of these component devices and to reduce the number of devices.
例えば図5に、固体酸化物型燃料電池を収納した燃料電池装置31の一例を示す。図5においては、収納容器内32に、燃料電池セルスタックを収納する燃料電池33、脱硫装置34等を収納した例を示している。
For example, FIG. 5 shows an example of a
そして、燃料電池装置を構成する装置の1つである脱硫装置を小型化することが提案されている(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、従来の燃料電池装置では、燃料ガスや酸素含有ガス等の各種ガスを燃料電池に供給するためのガス供給管等を引き回す必要があるため、そのためのスペースを必要とし、燃料電池装置の小型が阻害されていた。 However, in the conventional fuel cell device, it is necessary to draw a gas supply pipe or the like for supplying various gases such as fuel gas and oxygen-containing gas to the fuel cell. Was inhibited.
また、燃料電池装置内に収納される補機等によっても、燃料電池装置の小型化が阻害されていた。 In addition, miniaturization of the fuel cell device has been hindered by auxiliary machines and the like housed in the fuel cell device.
それゆえ、本発明の目的は、燃料電池装置内に配置されるガス供給管の少なくとも一部を不要とすることができる小型化可能な燃料電池装置を提供することにある。さらには、燃料電池装置内に配置される補機を削減することにより、小型化可能な燃料電池装置を提供することになる。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell device that can be miniaturized and can eliminate at least a part of a gas supply pipe disposed in the fuel cell device. Furthermore, a fuel cell device that can be reduced in size is provided by reducing the number of auxiliary machines arranged in the fuel cell device.
本発明の燃料電池装置は、収納容器内に燃料電池を収納してなる燃料電池装置であって、前記収納容器は、複数の中空状の支柱を具備するとともに、前記支柱の内部が、前記燃料電池に供給されるガスの通路とされており、前記支柱の内部に不純物除去装置および脱硫触媒の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする。
The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device in which a fuel cell is accommodated in a storage container, wherein the storage container includes a plurality of hollow struts, and the inside of the struts includes the fuel cell. The gas passage is supplied to the battery, and at least one of an impurity removing device and a desulfurization catalyst is provided inside the support column .
このような構成を有する本発明の燃料電池装置においては、燃料電池の発電に用いられる空気や燃料ガス等のガスを、支柱の内部(中空部)を通じて供給することができ、燃料電池装置の小型化が可能となる。 In the fuel cell device of the present invention having such a configuration, gas such as air or fuel gas used for power generation of the fuel cell can be supplied through the inside (hollow portion) of the support column, and the fuel cell device can be made compact. Can be realized.
すなわち、燃料電池装置を構成する支柱を有効利用することにより、例えば、燃料電池にガスを供給するためのガス管等の一部が不要となる。また、不要となったガス管等が収納されていた領域に、他の構成装置を配置することができることから、燃料電池装置を小型化することができる。 That is, by effectively using the struts constituting the fuel cell device, for example, a part of a gas pipe or the like for supplying gas to the fuel cell becomes unnecessary. In addition, since the other constituent devices can be arranged in the region where the gas pipes and the like that have become unnecessary are stored, the fuel cell device can be reduced in size.
そして、支柱の内部に不純物除去装置を設けると、燃料電池の発電に用いられる空気や燃料ガス等のガスを、支柱の内部を通じて供給するだけで、空気や燃料ガス等のガスに含まれる不純物を除去することができる。
Then, impurity when Ru provided impurity removing device inside the post, the air and fuel gas, a gas used for power generation of the fuel cell, only supplied through the interior of the strut, contained in the gas such as air or fuel gas Can be removed.
さらに、支柱の内部に不純物除去装置を設けると、空気や燃料ガス等のガスに含まれる不純物を除去するための不純物除去装置を別途設ける必要がないため、燃料電池装置を小型化することができる。
Further, when the impurity removing device Ru provided inside the strut, since it is unnecessary to separately provide an impurity removing device for removing impurities contained in a gas such as air or fuel gas, reducing the size of the fuel cell system it can.
そして、支柱の内部に脱硫触媒が設けられると、燃料に含有される硫黄成分を確実に脱硫することができるとともに、燃料電池装置を小型化することができる。
And if a desulfurization catalyst is provided in the inside of a support | pillar, while being able to desulfurize the sulfur component contained in a fuel reliably, a fuel cell apparatus can be reduced in size.
家庭用燃料電池に供給されるガスの1種である燃料ガスより硫黄成分を除去する脱硫処理を行うにあたって、例えば、吸着脱硫方式を用いて脱硫する場合、脱硫触媒の充填された容器に室温にてガスを流すだけで脱硫が可能となるため、低コストにて脱硫処理が出来る。しかしながら、この脱硫方式は脱硫能力が比較的低い脱硫方式であるために、長期間にわたって使用するためには膨大な量の脱硫触媒が必要となり、これに伴い、脱硫装置が大型化する。 When performing desulfurization treatment for removing sulfur components from fuel gas, which is one type of gas supplied to a household fuel cell, for example, when desulfurization is performed using an adsorptive desulfurization method, a container filled with a desulfurization catalyst is brought to room temperature. Therefore, desulfurization can be performed at low cost because desulfurization is possible by simply flowing gas. However, since this desulfurization method is a desulfurization method with a relatively low desulfurization capacity, a huge amount of desulfurization catalyst is required for use over a long period of time, and accordingly, the desulfurization apparatus is enlarged.
一方で、燃料電池装置を小型化するため、脱硫装置を小型化した場合には、脱硫触媒の寿命が短くなり、脱硫触媒の交換時期が早くなるためメンテナンス費用が上昇し、高コストとなる。 On the other hand, when the desulfurization device is downsized to reduce the size of the fuel cell device, the life of the desulfurization catalyst is shortened, and the replacement timing of the desulfurization catalyst is advanced, resulting in an increase in maintenance costs and high costs.
本発明においては、収納容器を構成する支柱の内部に脱硫触媒を設けると、支柱の内部に燃料ガスを供給させることで、燃料ガスに含有される硫黄成分を確実に脱硫することができることから、改質触媒の活性が低下することなく、燃料電池の性能が低下することを防止することができる。
In the present invention, the inside of the post that constitutes the housing container Ru provided desulfurization catalyst, by supplying a fuel gas into the strut, since it is possible to reliably desulfurizing a sulfur component contained in the fuel gas Thus, it is possible to prevent the performance of the fuel cell from being lowered without lowering the activity of the reforming catalyst.
さらに、支柱により燃料ガスに含有される硫黄成分を脱硫することができるため、燃料ガスに含有される硫黄成分を脱硫するための脱硫装置を別途設ける必要がない。したがって、燃料電池装置を小型化することが可能となる。 Furthermore, since the sulfur component contained in the fuel gas can be desulfurized by the support, it is not necessary to separately provide a desulfurization apparatus for desulfurizing the sulfur component contained in the fuel gas. Therefore, the fuel cell device can be reduced in size.
また、本発明の燃料電池装置は、前記支柱の内部が燃料ガスの供給路とされており、前記支柱の内部に前記脱硫触媒として常温脱硫型の脱硫触媒が設けられていることが好ましい。
The fuel cell device of the present invention, the interior of the strut are the supply path of the fuel gas, it is preferable that a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst is provided as the desulfurization catalyst in the interior of the strut.
このような構成を有する本発明の燃料電池装置においては、常温脱硫タイプの脱硫触媒を設けることにより、低コストでかつ確実に燃料ガスに含有される硫黄成分を脱硫することができる。 In the fuel cell device of the present invention having such a configuration, the sulfur component contained in the fuel gas can be reliably desulfurized at low cost by providing a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst.
すなわち、支柱の内部に常温脱硫型の脱硫触媒を大量に収納することができるため、長期間効率よく燃料に含有される硫黄成分を脱硫することができる。 That is, since a large amount of a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst can be accommodated in the column, the sulfur component contained in the fuel can be efficiently desulfurized for a long period of time.
また、本発明の燃料電池装置は、前記支柱の内部が酸素含有ガスの供給路とされており、前記支柱の内部に前記不純物除去装置として、フィルターが設けられていることが好ましい。
In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that the inside of the support column is a supply path for an oxygen-containing gas, and a filter is provided as the impurity removing device inside the support column.
このような構成により、空気等の酸素含有ガス中に含有される不純物を確実に除去することができるとともに、燃料電池装置を小型化することが可能となる。 With such a configuration, impurities contained in an oxygen-containing gas such as air can be reliably removed, and the fuel cell device can be downsized.
家庭用燃料電池に供給されるガスの1種である空気には、塵や埃等の微細な不純物が含まれる場合があり、そのような微細な不純物が、空気を供給するための空気供給管の内部に詰まるおそれがあり、燃料電池セルスタックの発電を劣化させるおそれがある。そえゆえ、空気の不純物を除去するための装置も収納容器内に収納することが好ましいが、この場合には燃料電池装置が大型化するという問題があった。 Air, which is one type of gas supplied to a household fuel cell, may contain fine impurities such as dust and dust, and such fine impurities are used to supply air. There is a risk of clogging the inside of the battery, and there is a risk of deteriorating the power generation of the fuel cell stack. Therefore, it is preferable to store a device for removing impurities in the air in the storage container. However, in this case, there is a problem that the fuel cell device is enlarged.
ここで、支柱の内部に空気等の酸素含有ガス中の不純物を取り除くための不純物除去装置として、フィルターを設けることにより、支柱の内部に酸素含有ガスを供給させることで、例えば、酸素含有ガス中に含まれる塵や埃等の微細な不純物を除去することができ、そのような微細な不純物により、酸素含有ガス供給管の内部が詰まることや、燃料電池の発電性能が劣化すること等を防止することができる。
Here, by providing a filter as an impurity removing device for removing impurities in the oxygen-containing gas such as air inside the support column, by supplying the oxygen-containing gas inside the support column, for example, in the oxygen-containing gas It is possible to remove fine impurities such as dust and dust contained in the gas, and prevent such fine impurities from clogging the inside of the oxygen-containing gas supply pipe and from deteriorating the power generation performance of the fuel cell. can do.
さらに、支柱内のフィルターにより酸素含有ガス中に含有される不純物を確実に除去することができるため、酸素含有ガス中に含有される不純物を除去するための装置を別途設ける必要がない。したがって、燃料電池装置を小型化することが可能となる。 Furthermore, since the impurities contained in the oxygen-containing gas can be reliably removed by the filter in the support column, it is not necessary to separately provide a device for removing the impurities contained in the oxygen-containing gas. Therefore, the fuel cell device can be reduced in size.
また、本発明の燃料電池装置は、前記支柱が、酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管の内部に、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管を配置してなる2重管構造であることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, the strut is a double pipe in which a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas is arranged inside an oxygen-containing gas supply pipe for supplying oxygen-containing gas. A structure is preferred.
このような構成を有する本発明の燃料電池装置においては、燃料ガスや酸素含有ガスに含まれる不純物を確実に除去することができるとともに、効率よく燃料電池の発電を行うことができる。さらには、燃料電池装置を小型化することが可能となる。 In the fuel cell device of the present invention having such a configuration, impurities contained in the fuel gas and the oxygen-containing gas can be reliably removed and the power generation of the fuel cell can be performed efficiently. Furthermore, it becomes possible to reduce the size of the fuel cell device.
すなわち、例えば、燃料ガスより硫黄成分を脱硫するための脱硫触媒が、吸着脱硫方式で用いられる脱硫触媒である場合に、脱硫触媒は、温度の上昇とともに触媒活性が低下することが知られている。したがって、この吸着脱硫方式で用いられる脱硫触媒を用いる場合は、燃料ガス供給管の温度が上昇することを防止する必要があり、例えば脱硫触媒を冷却するための酸素含有ガスを流す酸素含有ガスブロア(例えば、空気ブロア)が必要となる。 That is, for example, when the desulfurization catalyst for desulfurizing the sulfur component from the fuel gas is a desulfurization catalyst used in the adsorptive desulfurization method, it is known that the catalyst activity of the desulfurization catalyst decreases as the temperature increases. . Therefore, when the desulfurization catalyst used in this adsorptive desulfurization method is used, it is necessary to prevent the temperature of the fuel gas supply pipe from rising. For example, an oxygen-containing gas blower that flows an oxygen-containing gas for cooling the desulfurization catalyst ( For example, an air blower) is required.
本発明においては、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管の外側に、酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管が配置される構成としたことから、酸素含有ガス供給管を供給する酸素含有ガスが、燃料ガス供給管に対して冷却効果を有する。さらには、例えば燃料電池装置を屋外に設置した場合に、太陽の直射日光による支柱の温度上昇についても、燃料ガス供給管の外側を酸素含有ガスが供給されるため、酸素含有ガスが熱遮断層の役割を果たすこととなる。 In the present invention, since the oxygen-containing gas supply pipe for supplying the oxygen-containing gas is arranged outside the fuel gas supply pipe for supplying the fuel gas, the oxygen-containing gas supply pipe is supplied. The oxygen-containing gas that has a cooling effect on the fuel gas supply pipe. Further, for example, when the fuel cell device is installed outdoors, the oxygen-containing gas is supplied to the outside of the fuel gas supply pipe with respect to the temperature rise of the support column due to direct sunlight. Will play a role.
したがって、支柱の形状を、酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管の内側に、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管を配置してなる2重管構造とすることにより、燃料ガス供給管の温度上昇を防止することができることから、脱硫触媒の活性が低下することを防止することができ、燃料電池の発電を効率よく行うことができる。 Accordingly, the structure of the column is a double pipe structure in which a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas is arranged inside an oxygen-containing gas supply pipe for supplying oxygen-containing gas. Since the temperature increase of the gas supply pipe can be prevented, the activity of the desulfurization catalyst can be prevented from decreasing, and the power generation of the fuel cell can be performed efficiently.
また、燃料ガス供給管の温度が上昇することを防止するための酸素含有ガスブロアを別途設ける必要がない。したがって、燃料電池装置を小型化することが可能となる。また併せてコストを削減することも可能である。 Further, there is no need to separately provide an oxygen-containing gas blower for preventing the temperature of the fuel gas supply pipe from rising. Therefore, the fuel cell device can be reduced in size. It is also possible to reduce costs.
さらに、支柱の形状を、酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管の内側に、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管を形成してなる2重管構造とした場合においては、燃料ガス供給管を室温に近い常温に保つことができる。 Furthermore, in the case of a double pipe structure in which the shape of the support column is formed by forming a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas inside an oxygen-containing gas supply pipe for supplying oxygen-containing gas, The fuel gas supply pipe can be kept at room temperature close to room temperature.
したがって、燃料ガス供給管に常温脱硫型の脱硫触媒を設けることにより、より効率よく燃料ガスに含有される硫黄成分を脱硫することができる。 Therefore, by providing a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst in the fuel gas supply pipe, the sulfur component contained in the fuel gas can be desulfurized more efficiently.
本発明の燃料電池装置は、収納容器内に燃料電池を収納してなる燃料電池装置であって、前記収納容器は、複数の中空状の支柱を具備するとともに、前記支柱の内部が、前記燃料電池に供給されるガスの通路とされており、前記支柱の内部に不純物除去装置および脱硫触媒の少なくとも一方が設けられていることから、燃料電池にガスを供給するためのガス管等の一部が不要となり、不要となったガス管等が収納されていた領域に、他の構成装置を配置することができることから、燃料電池装置を小型化することができる。
The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device in which a fuel cell is accommodated in a storage container, wherein the storage container includes a plurality of hollow struts, and the inside of the struts includes the fuel cell. It is a passage for gas supplied to the battery, and at least one of the impurity removal device and the desulfurization catalyst is provided inside the support column, so that a part of a gas pipe or the like for supplying gas to the fuel cell Since the other constituent devices can be arranged in the region where the gas pipes and the like that have become unnecessary are stored, the fuel cell device can be downsized.
図1は本発明による燃料電池装置1を示した図であり、収納容器2の前面板を取り外して収納容器2の内部を見ることができるようにした模式図である。
FIG. 1 is a view showing a
燃料電池装置1は、4本の支柱3と板状の部材(天板2a、底板2cおよび外装板2b)を組み立てて構成されている収納容器2の内部に、燃料電池支持部材4を設けて収納容器2を上部空間5と下部空間6に区切るとともに、上部空間5に燃料電池7を収納し、下部空間6にブロア、インバータ等の補機等を収納(不図示)して構成される。
The
収納容器2は、家庭用燃料電池においては、コンパクトであることが要求されるため、例えば、収納容器2の幅は燃料電池7が収納できる程度のサイズ、好ましくは燃料電池7と同等程度の幅とし、高さは燃料電池7と補機等を収納できるサイズとするのが好ましい。なお、本発明における燃料電池とは、収納ケース内に、燃料電池セルスタックを収納したものを言う。
Since the
また、収納容器2は4本の支柱3に、ステンレスやアルミ等の金属類やプラスチックス等の材料からなる天板2a、底板2cおよび4枚の外装板2bを、耐熱性の接着材やねじ等により支柱3に固定して構成されている。なお、天板2a、底板2cおよび4枚の外装板2bは、燃料電池の発電による熱の影響や、外部に設置される場合の気温の影響等を勘案して、耐熱性の金属等を用いることが好ましい。
Furthermore, the
支柱3は、収納容器2の天板2aを支え、また収納容器2の強度を補強する機能を有し、図1においては、4本の円筒状の支柱3が設けられている。
The
ここで、支柱3は内部が中空状となっており、ガス供給口8より供給されたガスが、ガス排出口9より排出される。この排出されたガスは、続いて燃料電池7に供給され、燃料電池の発電に使用される。
Here, the inside of the
燃料電池7に供給されたガスは、例えば供給されたガスが燃料ガスの場合は、改質器等により燃料電池の発電の燃料となる水素が生成され、燃料電池セル(スタック)の発電に使用される。また供給されたガスが酸素含有ガスの場合も、燃料電池セル(スタック)の発電に使用される。
As for the gas supplied to the
通常、空気や燃料ガス等のガスは、収納容器2の外部より供給された後、空気供給管やガス供給管等のガス供給管を通り、ガス供給用ポンプや空気供給用ブロア等により燃料電池7に供給される。
Normally, gas such as air or fuel gas is supplied from the outside of the
図1においては、1本の支柱3の内部が中空状となっており、燃料電池装置1の外部より供給されるガスは、支柱3のガス供給口8より支柱3の内部を通じてガス排出口9より支柱から排出され、ガス供給管等を通じて燃料電池7に供給される。なお、排出口9より排出されたガスが、燃料電池7に供給されるガス流路(ガス供給管)を破線の矢印にて示す。
In FIG. 1, the inside of one
そして、燃料電池装置1の外部より供給されるガスが、支柱3を通じて燃料電池7に供給されるため、ガス供給管の少なくとも一部(場合によっては全部)が不要となる。
And since the gas supplied from the outside of the
ここで、例えば図1においては、ガス排出口9を支柱3の下部に設けているが、ガス排出口9を、燃料電池7のガス供給口と連結するように設けてもよい。その場合においては、ガス供給管の少なくとも一部がより不要となる。
Here, for example, in FIG. 1, the
さらに、ガス排出口9を、燃料電池7のガス供給口と連結する場合において、燃料電池7は上部空間5に収納されるため、例えば、ガス供給口8を支柱3の下部に設け、ガス排出口9を支柱3の上部側に設けてもよい。
Further, when the
ここで図1においては、ガス供給口8は収納容器2の内部側に向けて設けているが、例えば、燃料電池装置1の外部よりガスが供給されることから、その供給されるガスを直接支柱3の内部に供給すべく、ガス供給口8を収納容器2の外部側に向けて設け、燃料電池装置1の外部より供給されるガス供給管と直接連結するようにしてもよい。この場合において、さらにガス供給管の少なくとも一部がより不要となる。なお、図1において収納容器2は、四角柱状の場合を示しているが、その形状は、燃料電池7等の構造に合わせればよく、例えば円柱状等であってもよい。
Here, in FIG. 1, the
図2は、支柱3の他の例を拡大して示すものであり、図2において支柱3は、四角筒状である。また、図1と同様、支柱3はガス供給口8とガス排出口9を有している。
FIG. 2 is an enlarged view of another example of the
ここで、支柱3を四角筒状とするにあたっては、収納容器2の角部に四角筒状の支柱3を設けてもよいが、例えば、収納容器2の外装板2bにより形成される角部がL字型となっている場合は、L字型角部と組み合わせて四角筒状となるように、支柱3の形状をL字型とすることができ、また収納容器2を構成する板状の部材に接合する際には、支柱3をコの字型とすることもできる。それゆえ、支柱3の形状は、接合する場所等により適宜設定される。
Here, when the
さらに、本発明においては、支柱3の内部に、不純物除去装置が設けられていることが好ましい。
Furthermore, in the present invention, it is preferable that an impurity removing device is provided inside the
例えば、燃料電池の発電に用いられる燃料ガスや酸素含有ガス(空気等)には、硫黄成分、塵や埃といった不純物が含有されている。そして、これら不純物が、除去されずに燃料電池に供給された場合、例えば改質装置に含まれる改質触媒の機能低下に伴う燃料電池の性能低下につながるおそれがある。 For example, fuel gas and oxygen-containing gas (air, etc.) used for power generation of a fuel cell contain impurities such as sulfur components, dust and dust. When these impurities are supplied to the fuel cell without being removed, there is a possibility that the performance of the fuel cell may be lowered due to, for example, a reduction in the function of the reforming catalyst included in the reformer.
したがって、本発明においては、支柱3の内部(中空部)を燃料電池で使用されるガスの通路とするだけでなく、支柱3の内部に不純物除去装置を設けることがより好ましい。
Therefore, in the present invention, it is more preferable to provide not only the inside (hollow part) of the
支柱3の内部に不純物除去装置を設けたことにより、ガス中に含まれる不純物を除去することができるだけでなく、ガス中に含まれる不純物を除去するための不純物除去装置を別途設ける必要がないため、収納容器2の下部空間6を小型化することができ、ひいては燃料電池装置1を小型化することが可能となる。
By providing the impurity removing device inside the
ここで、例えば、支柱3の内部がガス供給路とされている場合には、燃料ガスの腐臭剤に含まれる硫黄成分を除去すべく、脱硫触媒を設けることが好ましい。
Here, for example, when the inside of the
支柱3の内部に脱硫触媒を設ける場合は、脱硫触媒自体を支柱3内部に充填する場合のみならず、触媒ケース内に触媒を充填したものを、支柱3の内部に収納することができる。触媒自体を支柱3内部に充填する場合には、支柱3自体が脱硫装置となる。
When the desulfurization catalyst is provided inside the
一方、触媒ケースを用いる場合には、上記した円筒状、四角筒状の支柱を用いる必要がなく、例えばみぞ形鉱、L形鉱を用いることができ、触媒ケースをその支柱に沿って配置することもできる。 On the other hand, when the catalyst case is used, it is not necessary to use the above-mentioned cylindrical or square columnar pillars. For example, a grooved or L-shaped ore can be used, and the catalyst case is arranged along the pillars. You can also.
また、脱硫触媒は、支柱3全体に収納することもできるが、一部に収納してもよい。
Further, the desulfurization catalyst can be stored in the
それにより、燃料ガスに含まれる硫黄成分を除去することができるため、燃料電池を構成する改質装置に含まれる改質触媒の機能が低下することが有効に防止され、それにより燃料電池の性能低下を防止することができる。 As a result, the sulfur component contained in the fuel gas can be removed, so that it is possible to effectively prevent the function of the reforming catalyst contained in the reforming device that constitutes the fuel cell from being lowered, thereby improving the performance of the fuel cell. A decrease can be prevented.
さらに、支柱3の内部がガス供給路とされており、その内部に脱硫触媒を設けたことから、ガス供給管の少なくとも一部が不要となるだけでなく、脱硫装置を別途設ける必要がないため、収納容器2の下部空間6を小型化することができ、ひいては燃料電池装置1を小型化することが可能となる。
Furthermore, since the inside of the
また、脱硫触媒としては、常温脱硫型の脱硫触媒を用いることが好ましい。支柱の内部を常温に維持できる環境においては、より効率よく燃料に含有される硫黄成分を脱硫することができる。なお、常温脱硫型の脱硫触媒としては、活性炭やゼオライト系脱硫触媒等が使用できる。 As the desulfurization catalyst, it is preferable to use a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst. In an environment where the inside of the support can be maintained at room temperature, the sulfur component contained in the fuel can be desulfurized more efficiently. In addition, as a room temperature desulfurization type desulfurization catalyst, activated carbon, a zeolite-type desulfurization catalyst, etc. can be used.
ちなみに、常温脱硫触媒は、長期にわたって脱硫性能を維持するためには大量の触媒を必要とするが、本発明によれば、支柱内部に脱硫触媒を収納することができるため、言い換えれば、脱硫装置自体を支柱とすることができるため、大量の脱硫触媒を小スペースで用いることができる。 Incidentally, the room temperature desulfurization catalyst requires a large amount of catalyst in order to maintain the desulfurization performance over a long period of time, but according to the present invention, the desulfurization catalyst can be accommodated inside the support column. Since it can be used as a support, a large amount of desulfurization catalyst can be used in a small space.
他方、例えば、支柱3の内部が酸素含有ガス供給路とされている場合は、酸素含有ガスに含まれる塵や埃の他、花粉、塩分等の不純物を除去することが好ましい。
On the other hand, for example, when the inside of the
酸素含有ガス中の不純物を除去するための除去装置としては、例えば、いわゆる集塵フィルター、花粉・粉塵フィルター、海塩粒子除去フィルター等、各種フィルターを用いることができ、燃料電池装置1の設置場所等により、適宜選択して用いることができる。 As a removal device for removing impurities in the oxygen-containing gas, for example, various filters such as a so-called dust collection filter, pollen / dust filter, sea salt particle removal filter and the like can be used. It can be selected and used as appropriate.
それにより、空気等の酸素含有ガス中に含まれる不純物を除去することができるため、燃料電池の性能低下を防止することができる。 Thereby, since impurities contained in oxygen-containing gas such as air can be removed, it is possible to prevent performance degradation of the fuel cell.
さらに、支柱3の内部を酸素含有ガス供給路として、その内部にフィルターを設けたことから、ガス供給管の少なくとも一部が不要となるだけでなく、例えば集塵装置等を別途設ける必要がないため、収納容器2の下部空間6を小型化することができ、ひいては燃料電池装置1を小型化することが可能となる。
Furthermore, since the inside of the
ここで、燃料電池は例えば数万時間といったように、長期間使用されるよう設計される場合がある。その場合においては、例えば複数の支柱を用いて、ガス中の不純物を除去することも可能である。 Here, the fuel cell may be designed to be used for a long period of time, for example, tens of thousands of hours. In that case, for example, it is possible to remove impurities in the gas using a plurality of support columns.
図3は、複数の支柱を用いる場合の例を示す。図3は、支柱と燃料電池の関係を明確にすべく、これらを抽出し、燃料電池10を透視し、支柱11および支柱12の両方の関係が明確となるよう模式的に示したものである。
FIG. 3 shows an example in the case of using a plurality of support columns. FIG. 3 schematically shows the relationship between the
図3においては、ガスが支柱11の上部より供給される場合を示している。この場合、ガス供給口13は支柱11の上端部に設けられており、ガス排出口14は支柱11の下端部に設けられている。同様に支柱12においては、ガス供給口15を支柱12の上端部に、ガス排出口16を支柱12の下端部に設けている。図3においてはガスの流れ(ガス供給管)を実線の矢印にて示している。
In FIG. 3, the case where gas is supplied from the upper part of the support |
このような構造を有することにより、ガス供給口13より供給されたガスは、支柱11の内部の流路を通りガス排出口14より排出された後、ガス供給管等により支柱12のガス供給口15より支柱12の内部に供給され、さらに支柱12の内部の流路を通りガス排出口16より排出され、燃料電池10に供給される。
By having such a structure, the gas supplied from the
支柱11および支柱12の内部には、例えば常温脱硫型の脱硫触媒が設けられていることから、例えば、支柱1本では脱硫するのに触媒が不十分である場合であっても、複数の支柱を用いることにより、長期間脱硫性能を維持できる。
Since the inside of the support |
またこのように複数の支柱を組み合わせて不純物の除去を行う場合であっても、脱硫装置や集塵装置等を別途設ける必要がないため、収納容器2の下部空間6を小型化することができ、ひいては燃料電池装置1を小型化することが可能となる。
Further, even when removing impurities by combining a plurality of support columns as described above, it is not necessary to separately provide a desulfurization device, a dust collection device, or the like, so the
なお、図3においては、2本の支柱を用いる場合を示したが、燃料電池装置の使用時間に合わせて、3本以上の支柱を用いて、ガスの不純物を除去するように設計してもよい。 Although FIG. 3 shows the case where two struts are used, it may be designed to remove gas impurities using three or more struts in accordance with the operating time of the fuel cell device. Good.
図4は、支柱17の内部に、酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管18と、その内部に、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管19を配置し、2重管構造とした場合の例を示したものであり、酸素含有ガス供給管18と燃料ガス供給管19の関係を明確にすべく、模式的に示した図である。
FIG. 4 shows a double pipe structure in which an oxygen-containing
ここで、酸素含有ガスは、酸素含有ガス供給管18の下部に設けた酸素含有ガス供給口20より供給し、酸素含有ガス供給管18の上部に設けた酸素含有ガス排出口21より排出し、燃料電池に供給される。
Here, the oxygen-containing gas is supplied from an oxygen-containing
また、燃料ガスは燃料ガス供給管19の上端部に設けた燃料ガス供給口22より供給し、燃料ガス供給管19の下端部に設けた燃料ガス排出口23より排出し、燃料電池に供給される。なお、酸素含有ガスや燃料ガスの供給口や排出口は、収納容器の構造や収納する燃料電池は補機等により、適宜配置される。
The fuel gas is supplied from a fuel
ここで、燃料ガスに含まれる硫黄成分を脱硫する方法として、吸着脱硫方式等が知られている。吸着脱硫触媒は、常温にて使用できるものの、吸着時の温度が上昇するに従い触媒活性が低下することが知られている。 Here, an adsorptive desulfurization method or the like is known as a method for desulfurizing a sulfur component contained in fuel gas. Although an adsorptive desulfurization catalyst can be used at room temperature, it is known that the catalytic activity decreases as the temperature during adsorption increases.
それゆえ、使用する脱硫触媒の適正温度を維持できる環境で脱硫できる場合であれば、特に問題はないが、例えば燃料電池装置1を室外に設置した際の、太陽の直射日光等の外部因子により温度が上昇する環境下や、燃料電池の発電に伴う熱が伝熱する場合等は、触媒活性が低下するおそれがあり、燃料ガス供給管19の温度上昇を防止するための酸素含有ガスブロアが別途必要となる。
Therefore, there is no particular problem as long as desulfurization can be performed in an environment where the appropriate temperature of the desulfurization catalyst to be used can be maintained, but due to external factors such as direct sunlight of the sun when the
ここで、酸素含有ガス供給管18の内部に燃料ガス供給管19を設けることにより、酸素含有ガス供給管18の内部を流れる酸素含有ガスが、燃料ガス供給管19に対して、冷却効果を有し、燃料ガスの温度を一定に保つことが可能となる。
Here, by providing the fuel
さらに、例えば燃料電池装置1を室外に設置した際の、太陽の直射日光等の外部因子による温度上昇についても、燃料ガス供給管19の外側に酸素含有ガス供給管18を設けることにより、酸素含有ガスが熱遮断層の役割を果たすこととなる。
Further, for example, when the
したがって、燃料ガス供給管19の温度上昇を防止することができ、燃料ガス供給管を室温に近い常温に保つことができることから、燃料ガス供給管19の内部に設けられる、常温脱硫型触媒の活性が低下することを有効に防止できる。それにより、より効率よく燃料成分に含有される硫黄成分を脱硫することができ、燃料電池の発電を効率よく行うことができる。
Therefore, the temperature rise of the fuel
また、酸素含有ガス供給管18の内部にフィルターを併せて設けることにより、支柱の内部にて燃料ガスおよび酸素含有ガス中の不純物を除去することが可能となる。
Further, by providing a filter inside the oxygen-containing
したがって、このような構成を採用することにより、燃料ガスおよび酸素含有ガス中の不純物を除去できるため、脱硫装置や集塵装置等を別途設ける必要がなく、さらには燃料ガス供給管19の温度上昇を防止するための酸素含有ガスブロアも不要となるため、収納容器の下部空間を小型化することができ、ひいては燃料電池装置をさらに小型化することが可能となる。
Therefore, by adopting such a configuration, it is possible to remove impurities in the fuel gas and the oxygen-containing gas, so there is no need to separately provide a desulfurization device, a dust collection device, etc. Further, the temperature rise of the fuel
1:燃料電池装置
2:収納容器
2b:外装板
3:支柱
4:燃料電池支持部材
5:上部空間
6:下部空間
7:燃料電池
8:ガス供給口
9:ガス排出口
1: fuel cell device 2:
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