JP5312008B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、特に起動を迅速に行うことができ、且つ発電効率の高い燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell that can be started up quickly and has high power generation efficiency.

次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。   In recent years, various fuel cells in which a stack of fuel cells is accommodated in a storage container have been proposed as next-generation energy.

固体電解質形燃料電池は、複数の固体電解質形燃料電池セルからなる燃料電池セルスタックを収納容器内に収容して構成され、約1000℃の温度で運転される。   A solid oxide fuel cell is configured by housing a fuel cell stack composed of a plurality of solid electrolyte fuel cells in a storage container, and is operated at a temperature of about 1000 ° C.

固体電解質形燃料電池は、この温度まで燃料電池セルを加熱する必要があり、実質的に発電するまでの時間が長いという問題があった。   The solid electrolyte fuel cell needs to heat the fuel cell up to this temperature, and has a problem that it takes a long time to substantially generate power.

また、発電を行う際に燃料として用いる水素の供給方法として、天然ガス等の炭化水素と水蒸気を反応させて水素を生成する水蒸気改質法が用いられるが、この反応も500〜900℃で行われるため、改質反応を行う燃料改質器を加熱するまでの時間が長いという問題もあった。   Further, as a method for supplying hydrogen used as a fuel when generating electricity, a steam reforming method is used in which hydrogen such as natural gas reacts with steam to generate hydrogen. This reaction is also performed at 500 to 900 ° C. Therefore, there is also a problem that it takes a long time to heat the fuel reformer that performs the reforming reaction.

このように燃料電池セルや燃料改質器の加熱に要する時間が長いということは、言い換えれば、発電効率が低いという問題である。   The long time required for heating the fuel cell and the fuel reformer in this way is a problem that the power generation efficiency is low.

このような問題を解決するために、固体電解質形燃料電池の燃料改質器を燃料電池セルスタックを収容している収納容器内に配置し、発電に際して発生する熱を水蒸気改質反応に利用し、熱効率を高めることが行われている(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve such a problem, a fuel reformer of a solid oxide fuel cell is disposed in a storage container containing a fuel cell stack, and heat generated during power generation is used for a steam reforming reaction. In order to improve the thermal efficiency, for example, see Patent Document 1.

また、高分子形燃料電池においては、改質装置の起動時間短縮のために発熱反応である部分酸化法、もしくは部分酸化法と水蒸気改質法を組み合わせた方法(以下、オートサーマル法)によって燃料改質を行なうことで、加熱源を不要とした改質装置が報告されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平8−287937号公報 特開2001−185196号公報
In polymer fuel cells, fuel is produced by a partial oxidation method, which is an exothermic reaction, or a combination of a partial oxidation method and a steam reforming method (hereinafter referred to as an autothermal method) to shorten the start-up time of the reformer. A reforming apparatus that eliminates the need for a heating source by reforming has been reported (for example, see Patent Document 2).
JP-A-8-287937 JP 2001-185196 A

しかしながら、上記した燃料改質器を収納容器内に配置する方式では、発電室上部の燃料供給室に改質触媒を充填し、発電室からの輻射熱と排気ガスの熱伝達を加熱源とするため、熱源との距離が遠くなり燃料改質器の昇温に時間がかかるとともに、発電温度以上への加熱が不可能であるという問題がある。   However, in the system in which the above-described fuel reformer is disposed in the storage container, the reforming catalyst is filled in the fuel supply chamber above the power generation chamber, and the radiant heat from the power generation chamber and the heat transfer of the exhaust gas are used as a heat source. However, there are problems that the distance from the heat source is increased and it takes time to raise the temperature of the fuel reformer, and that heating to a temperature higher than the power generation temperature is impossible.

また、燃料電池出力を少なくした低負荷運転時には発電反応による発熱量が減少するため発電室温度が低下し、水蒸気改質反応に必要な熱量が不足する可能性がある。さらに、起動時には外部からの加熱源が必要となるため、熱効率が低下するという問題がある。   In addition, when the fuel cell output is reduced and the load is low, the amount of heat generated by the power generation reaction is reduced, so that the temperature of the power generation chamber is lowered and the amount of heat necessary for the steam reforming reaction may be insufficient. Furthermore, since an external heating source is required at the time of start-up, there is a problem that the thermal efficiency is lowered.

また、部分酸化法、もしくは部分酸化法と水蒸気改質法を組み合わせた方法によって燃料改質を常時行う場合には、水蒸気改質法に比べて生成される水素量が少ないため発電効率が低下するという問題がある。   In addition, when fuel reforming is always performed by a partial oxidation method or a combination of a partial oxidation method and a steam reforming method, the amount of hydrogen produced is less than that of the steam reforming method, resulting in a decrease in power generation efficiency. There is a problem.

すなわち、従来手法では、未だ起動時間の短縮と、高い発電効率の達成が十分になされていないという問題がある。   That is, the conventional method has a problem that the start-up time is not yet shortened and high power generation efficiency is not sufficiently achieved.

本発明は、起動時間を大幅に短縮でき、且つ発電効率の高い燃料電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a fuel cell that can greatly shorten the startup time and has high power generation efficiency.

本発明の燃料電池は、収納容器内に、内部に長手方向に沿った燃料ガス通路を有する柱状の燃料電池セルの複数個と、該燃料電池セルの下端部を固定するとともに、前記燃料ガス通路に燃料ガスを流通させるための燃料ガスタンクと、前記燃料電池セルの上端部側に配置され、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するための燃料改質器と、該燃料改質器と
前記燃料ガスタンクとを接続する改質ガス供給管とを収納してなり、前記燃料改質器は、一端側に、被改質ガスを供給する配管と、水蒸気もしくは水を供給する配管とが接続されるとともに、前記各配管が接続される側から順に、水蒸気発生部と、ガス混合部と、被改質ガス流路と、改質部と、改質ガス流路とが連続して設けられて一体化されており、前記燃料電池セルと前記燃料改質器との間が、前記燃料電池セルの上端部から排出される前記燃料ガスを燃焼させる燃焼部とされており、前記燃料改質器内において、前記燃焼部に近い側から順に、前記改質部、前記改質ガス流路、および前記被改質ガス流路が積み重なって配置されており、前記燃料改質器が、前記燃焼部での燃焼ガスに直接曝されることを特徴とする。
The fuel cell of the present invention fixes a plurality of columnar fuel cells having a fuel gas passage along the longitudinal direction inside the storage container, and a lower end portion of the fuel cell, and the fuel gas passage. A fuel gas tank for circulating fuel gas through the fuel cell, a fuel reformer for supplying fuel gas to the fuel cell, the fuel reformer being disposed on the upper end side of the fuel cell, the fuel reformer and the fuel A reformed gas supply pipe for connecting to a gas tank is housed, and the fuel reformer is connected at one end to a pipe for supplying a gas to be reformed and a pipe for supplying steam or water. In addition, a water vapor generation unit, a gas mixing unit , a reformed gas flow channel, a reforming unit, and a reformed gas flow channel are sequentially provided and integrated in order from the side where the pipes are connected. It is of the fuel reformer and the fuel cell During the can are a combustion portion for burning said fuel gas discharged from the upper end portion of the fuel cell, in said fuel reformer, in order from a side closer to the combustion portion, the reforming portion, The reformed gas flow path and the reformed gas flow path are arranged so as to be stacked, and the fuel reformer is directly exposed to the combustion gas in the combustion section.

本発明によれば、燃料電池セルの端部から排出される燃料ガスを燃焼させるとともに、燃料改質器が燃料ガスを燃焼させて生じる燃料ガスに直接曝されるように、収納容器内に、燃料電池セルの一方の端部側に燃料改質器を配置してなることから、水蒸気改質反応に必要な加熱源を別途設けずとも、熱効率を高めることができるとともに、余剰の燃料ガスを燃焼させることによって、燃料電池セルの発電部よりも高温の熱源を燃料改質器の加熱源とすることができるため、燃料改質器を迅速に加熱することができる。また、高温の熱源を用いることで、燃料電池セルの発電による熱量が低下する低負荷運転時にも水蒸気改質反応に必要な熱量を十分賄える。
According to the present invention, along with burning fuel gas discharged from the upper end of the fuel cell, so that the fuel reformer is directly exposed to the fuel gas generated by burning fuel gas, in the storage container Since the fuel reformer is arranged on one end side of the fuel cell, the thermal efficiency can be increased without providing a heating source necessary for the steam reforming reaction, and the surplus fuel gas the by combustion, since the high temperature heat source than the power generation unit of the fuel cell can be a heating source of the fuel reformer can be quickly heat the fuel reformer. In addition, by using a high-temperature heat source, the amount of heat necessary for the steam reforming reaction can be sufficiently provided even during low-load operation where the amount of heat generated by the power generation of the fuel battery cell is reduced.

また、燃料改質器内に、被改質ガスを供給する配管と、水蒸気もしくは水を供給する配管とが接続される側から順に、水蒸気発生部と、ガス混合部と、改質部とが連続して設けられて一体化されていることで、小型化が可能となる。また、燃料改質器は、温度が高くなる位置に配置されるため、水蒸気発生部を一体化することで、水蒸気発生のために必要となる多量の熱量を効率的に供給できる。
Further , in the fuel reformer, a steam generation unit, a gas mixing unit, and a reforming unit are arranged in order from the side where the piping for supplying the gas to be reformed and the piping for supplying steam or water are connected. By being continuously provided and integrated, miniaturization is possible. Further, since the fuel reformer is disposed at a position where the temperature becomes high, by integrating the steam generation unit, a large amount of heat necessary for generating the steam can be efficiently supplied.

また、本発明の燃料電池は、前記改質部には、卑金属触媒と貴金属触媒とが混在する改質触媒が充填されていることが好ましい。   In the fuel cell of the present invention, the reforming section is preferably filled with a reforming catalyst in which a base metal catalyst and a noble metal catalyst are mixed.

卑金属触媒は、安価ではあるものの貴金属触媒と比べて部分酸化反応開始温度が高くなるため、反応開始までに多くの熱量が必要となるともに、触媒量が多く必要となり燃料改質器が大きくなる。一方、貴金属触媒は卑金属触媒より高活性のため反応開始温度が低く、燃料改質器も小型化できるものの高コストとなる。   Although the base metal catalyst is inexpensive, the partial oxidation reaction start temperature is higher than that of the noble metal catalyst. Therefore, a large amount of heat is required before starting the reaction, and a large amount of catalyst is required, resulting in a large fuel reformer. On the other hand, the noble metal catalyst has a higher activity than the base metal catalyst, so the reaction start temperature is low, and the fuel reformer can be downsized, but the cost is high.

両触媒を混在させることで、反応開始温度が低下し、起動性が向上するとともに、燃料改質器を従来よりも小型化でき、さらにコストも抑えることができる。   By mixing both catalysts, the reaction start temperature is lowered, the startability is improved, the fuel reformer can be made smaller than before, and the cost can be further reduced.

また、本発明の燃料電池は、前記燃料改質器は、前記改質部に沿って前記改質ガス流路および/または前記被改質ガス流路が配置されていることが好ましい。 The fuel cell of the present invention, the fuel reformer, it is preferable that the reformed gas flow passage and / or the reformed gas flow channel along said reformer is disposed.

改質部は、改質反応を行なうことで最初に被改質ガスと接触して改質反応が急激に発生する改質部入口側と、ほぼ反応が平衡に達しており改質ガス熱伝達に依存する出口側とからなり、両者の間で大きな温度勾配が生じる。   The reforming section is in contact with the gas to be reformed first by performing the reforming reaction, and the reforming section inlet side where the reforming reaction occurs abruptly, and the reaction has almost reached equilibrium and the reformed gas heat transfer And a large temperature gradient occurs between the two.

発熱反応である部分酸化改質時には入口側が高温、出口側が低温となるが、吸熱反応である水蒸気改質時には入口側が低温、出口側が高温となり、その温度差は各反応とも100〜300℃程度にものぼる。   During partial oxidation reforming, which is an exothermic reaction, the inlet side is hot and the outlet side is cold, but during steam reforming, which is an endothermic reaction, the inlet side is cold and the outlet side is hot, and the temperature difference for each reaction is about 100 to 300 ° C. Spill.

この温度勾配は改質触媒、および燃料改質器を構成する耐熱金属の耐久性を低下させるため、温度勾配を緩和させる必要があり、その手段として、改質部に沿うように改質ガス流路を形成することで、改質触媒入口付近部と改質ガス間で熱交換を行わせる。   Since this temperature gradient lowers the durability of the reforming catalyst and the refractory metal constituting the fuel reformer, it is necessary to relax the temperature gradient. As a means for this, the reformed gas flow along the reforming section is necessary. By forming the path, heat exchange is performed between the reforming catalyst inlet vicinity and the reformed gas.

改質ガス温度は、改質触媒出口部温度と同程度か、それよりも低い温度であるため、改質触媒入口付近部が出口温度より高い場合には、触媒部から改質ガスへ熱伝達が発生し改質触媒入口付近部が低下し温度勾配が緩和される。   Since the reformed gas temperature is the same as or lower than the reforming catalyst outlet temperature, if the vicinity of the reforming catalyst inlet is higher than the outlet temperature, heat is transferred from the catalyst to the reformed gas. Is generated, the vicinity of the reforming catalyst inlet is lowered, and the temperature gradient is alleviated.

同様に、改質触媒入口付近部が出口温度より低い場合には、改質ガスから触媒部へ熱伝達が発生し改質触媒入口付近部が上昇し温度勾配が緩和される。   Similarly, when the vicinity of the reforming catalyst inlet is lower than the outlet temperature, heat transfer from the reformed gas to the catalyst part occurs, the vicinity of the reforming catalyst inlet rises, and the temperature gradient is relaxed.

本発明の燃料電池によれば、燃料改質器を、燃料電池セルの端部から排出される燃料ガスを燃焼することで生じる燃焼ガスに直接曝されるように、燃料電池セルの一方の端部側に配置することにより、燃料改質器を従来よりも高温の燃焼ガスで効率的に加熱できるため、低負荷運転時にも水蒸気改質反応に必要な熱量を十分賄える。あわせて、熱効率の向上と、起動時間の短縮を達成できる。

According to the fuel cell of the present invention, a fuel reformer, as is directly exposed to the combustion gas generated by combusting the fuel gas discharged from the upper end of the fuel cell, one of the fuel cell Since the fuel reformer can be efficiently heated with combustion gas having a temperature higher than that of the conventional fuel gas, it is possible to sufficiently cover the amount of heat necessary for the steam reforming reaction even during low load operation. At the same time, improvement in thermal efficiency and reduction in start-up time can be achieved.

図1及び図2は、本発明の燃料電池の一形態を示すもので、符号1は断熱構造を有する収納容器を示している。   1 and 2 show an embodiment of a fuel cell according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a storage container having a heat insulating structure.

収納容器1は耐熱性金属からなる枠体(図示せず)と、この枠体の内面に設けられた断熱材(図示せず)とから構成されている。   The storage container 1 includes a frame body (not shown) made of a heat-resistant metal and a heat insulating material (not shown) provided on the inner surface of the frame body.

この収納容器1の内部には、燃料改質器3及び補助熱源(加熱装置 図示せず)と、複数の燃料電池セル5が集合した燃料電池セルスタック7が複数収納され、燃料電池セルスタック7を構成する燃料電池セル5の下端部は燃料電池セル5の支持体を兼ねた燃料ガスタンク8の上蓋10に支持固定されている。   The storage container 1 stores a plurality of fuel battery cell stacks 7 in which a fuel reformer 3 and an auxiliary heat source (heating device not shown) and a plurality of fuel battery cells 5 are assembled. The lower end portion of the fuel battery cell 5 is supported and fixed to the upper lid 10 of the fuel gas tank 8 that also serves as a support for the fuel battery cell 5.

燃料電池セルスタック7は、例えば、図2に示すように、内部に燃料ガス通路11が形成された複数の燃料電池セル5を2列に整列させ、隣設した2列の最外部の燃料電池セル5の電極同士が導電部材12で接続され、これにより2列に整列した複数の燃料電池セル5が電気的に直列に接続している。また、燃料電池セル5同士は導電性の集電部材14で接続されている。   For example, as shown in FIG. 2, the fuel cell stack 7 includes a plurality of fuel cells 5 each having a fuel gas passage 11 formed therein, arranged in two rows, and two rows of outermost fuel cells arranged adjacent to each other. The electrodes of the cells 5 are connected by the conductive member 12, whereby a plurality of fuel cells 5 arranged in two rows are electrically connected in series. The fuel cells 5 are connected to each other by a conductive current collecting member 14.

なお、図2では燃料電池セル5の詳細な構造は省略した。また、燃料電池セルスタックは、2列として記載した。   In FIG. 2, the detailed structure of the fuel cell 5 is omitted. Moreover, the fuel cell stack was described as two rows.

図3は、燃料電池セル5および燃料電池セルスタック7の構造を具体的に説明するもので、燃料電池セル5は、例えば、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状であり、その内部には長手方向に複数の燃料ガス通路11が形成されている。この燃料電池セル5は燃料ガス通路11方向に長い形状であり、長手方向の長さは、長手方向と直交する幅方向長さよりも長く形成されている。   FIG. 3 specifically illustrates the structure of the fuel cell 5 and the fuel cell stack 7. The fuel cell 5 has, for example, a flat cross section and an elliptic cylinder shape as a whole. A plurality of fuel gas passages 11 are formed in the inside in the longitudinal direction. The fuel cell 5 has a shape that is long in the direction of the fuel gas passage 11, and the length in the longitudinal direction is longer than the length in the width direction orthogonal to the longitudinal direction.

この燃料電池セル5は、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状の多孔質な金属を主成分とする燃料側電極5aの外面に、緻密質な固体電解質5b、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極5cを順次積層し、酸素側電極5cと反対側の燃料側電極5aの外面にインターコネクタ5dを形成して構成されており、燃料側電極5aが支持体となっている。   The fuel cell 5 has a flat cross section, and a dense solid electrolyte 5b, porous conductivity on the outer surface of a fuel-side electrode 5a mainly composed of a porous metal having an elliptical columnar shape as a whole. The oxygen-side electrode 5c made of ceramics is sequentially laminated, and an interconnector 5d is formed on the outer surface of the fuel-side electrode 5a opposite to the oxygen-side electrode 5c. The fuel-side electrode 5a serves as a support. .

一方の燃料電池セル5と他方の燃料電池セル5との間には、金属フェルト及び/又は金属板からなる集電部材14を介在させ、一方の燃料電池セル5の燃料側電極5aを、該燃料側電極5aに設けられたインターコネクタ5d、集電部材14を介して他方の燃料電池セル5の酸素側電極5cに電気的に接続して、燃料電池セルスタック7が構成されている。   A current collecting member 14 made of metal felt and / or a metal plate is interposed between one fuel cell 5 and the other fuel cell 5, and the fuel side electrode 5 a of one fuel cell 5 is connected to the fuel cell 5. A fuel cell stack 7 is configured by being electrically connected to the oxygen side electrode 5c of the other fuel cell 5 via an interconnector 5d provided on the fuel side electrode 5a and a current collecting member 14.

燃料電池セルスタック7において燃料側電極5a、固体電解質5b、酸素側電極5cが重畳した部分が発電する部分である。   In the fuel cell stack 7, a portion where the fuel side electrode 5a, the solid electrolyte 5b, and the oxygen side electrode 5c are superimposed is a portion that generates power.

燃料側電極5a、固体電解質5b、酸素側電極5cが重畳した部分は、図1に示したように発電室16の中央部に存在し、燃料電池セル5の両端部には、酸素側電極5cが形成されておらず、燃料電池セル5の両端部は発電に寄与していない。この酸素側電極5cが形成されていない燃料電池セル5の下端部が燃料ガスタンク8の上蓋10に支持されている。また、緻密な固体電解質5bにより、発電室16内における固体電解質5bの内外のガス混合を防止している。   A portion where the fuel side electrode 5a, the solid electrolyte 5b, and the oxygen side electrode 5c overlap is present at the center of the power generation chamber 16 as shown in FIG. 1, and the oxygen side electrode 5c is located at both ends of the fuel cell 5. Is not formed, and both end portions of the fuel cell 5 do not contribute to power generation. The lower end portion of the fuel cell 5 in which the oxygen side electrode 5 c is not formed is supported by the upper lid 10 of the fuel gas tank 8. The dense solid electrolyte 5b prevents gas mixing inside and outside the solid electrolyte 5b in the power generation chamber 16.

このような燃料電池において、発電を行うためには、燃料電池セル5の外側に、酸素含有ガスを供給する必要があり、そのため、収納容器1には酸素含有ガス配管18が接続されている。また、燃料電池セル5の内側には水素含有ガスを供給する必要があり、そのため、収納容器1には、改質反応に必要となるガスなどを供給するガス導入配管28が接続されている。ガス導入配管28から導入される被改質ガスは、燃料改質器3に導入され、水素ガスを含有するガスへと改質され、改質ガス供給管22、ガスタンク室24を経由して、燃料電池セル5へと導入され、燃料電池セル5の発電部で、前述した酸素含有ガスと電気化学反応を起こし、発電に寄与する。   In such a fuel cell, in order to generate electric power, it is necessary to supply an oxygen-containing gas to the outside of the fuel cell 5. Therefore, an oxygen-containing gas pipe 18 is connected to the storage container 1. In addition, it is necessary to supply a hydrogen-containing gas to the inside of the fuel battery cell 5. For this reason, the storage container 1 is connected to a gas introduction pipe 28 for supplying a gas necessary for the reforming reaction. The reformed gas introduced from the gas introduction pipe 28 is introduced into the fuel reformer 3, reformed into a gas containing hydrogen gas, and passes through the reformed gas supply pipe 22 and the gas tank chamber 24. Introduced into the fuel cell 5, the power generation unit of the fuel cell 5 causes an electrochemical reaction with the oxygen-containing gas described above, thereby contributing to power generation.

発電に用いられなかった余剰の燃料ガスは燃料電池セル5の上方の燃焼部25で、酸素含有ガスと混合し燃焼する。その燃焼熱は、燃料電池セル5の上方に設けられた燃料改質器3を加熱するために利用され、燃焼ガスは収納容器1の上部側方に設けられた排気ガス配管26から、燃料電池の外部へと排気される。   Excess fuel gas that has not been used for power generation is mixed with the oxygen-containing gas and burned in the combustion section 25 above the fuel cell 5. The combustion heat is used to heat the fuel reformer 3 provided above the fuel cell 5, and the combustion gas is supplied from the exhaust gas pipe 26 provided on the upper side of the storage container 1 to the fuel cell. Exhausted to the outside.

燃料改質器3は、例えば、耐熱性金属から形成され、図4(a)、(b)に示すような構造で、図5に示すようなフローを有しており、脱硫器40を介して脱硫処理を施した天然ガスなどの原燃料を燃料改質器3に供給する被改質ガス供給管28a、及び酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給管28bと、水蒸気もしくは水を供給する水供給管28cが接続されている。   The fuel reformer 3 is formed of, for example, a heat-resistant metal, has a structure as shown in FIGS. 4A and 4B, and has a flow as shown in FIG. A reformed gas supply pipe 28a for supplying raw fuel such as natural gas subjected to desulfurization treatment to the fuel reformer 3, an oxygen-containing gas supply pipe 28b for supplying oxygen-containing gas, and water vapor or water are supplied. A water supply pipe 28c is connected.

なお、図4(b)は、本発明の燃料改質器3を示すものである。燃料改質器3は、図4(b)に示すように、入り子構造に成っていてもよい。図4(a)は燃料改質器3の参考例である。
Incidentally, FIG. 4 (b) illustrates a fuel reformer 3 of the present invention. As shown in FIG. 4B , the fuel reformer 3 may have a nested structure. FIG. 4A is a reference example of the fuel reformer 3.

上記3系統の配管は、燃料改質器3に直接3本配管が接続されても良いが、被改質ガスと酸素含有ガスと水蒸気もしくは水が同時に燃料改質器3に導入可能であることが重要であり、多重管構造を用いたり、3本の配管を連結して1本とし、これを接続してもよい。   The three pipes may be directly connected to the fuel reformer 3, but the reformed gas, the oxygen-containing gas, and water vapor or water can be simultaneously introduced into the fuel reformer 3. Is important, and a multiple pipe structure may be used, or three pipes may be connected to form one pipe and connected.

燃料改質器3は、例えば、水が直接供給される場合には水蒸気を発生させる水蒸気発生部30a、及びガスを混合するガス混合部30bを一体化した水蒸気発生混合部30、被改質ガス流路32、改質部34、改質ガス流路36から構成されてなり、燃料改質器3に導入された各種ガスは、これらの流路を通過した後、改質ガス供給管22へ導かれる。   The fuel reformer 3 includes, for example, a water vapor generating and mixing unit 30 that integrates a water vapor generating unit 30a that generates water vapor and a gas mixing unit 30b that mixes gas when water is directly supplied, and a gas to be reformed. The gas is composed of a flow path 32, a reforming section 34, and a reformed gas flow path 36, and various gases introduced into the fuel reformer 3 pass through these flow paths and are then supplied to the reformed gas supply pipe 22. Led.

水蒸気発生混合部30は、例えばAlなどの触媒能を保有しない耐熱部材で構成される球状体を充填することにより、球状体の間隙をガスが流通する際に乱流が発生し、複数のガス種が十分に混合されるとともに、熱容量、及び伝熱面積が大きい球状体を用いることにより、水蒸気発生を円滑に行うことができ、被改質ガスを予熱できる。 The steam generation and mixing unit 30 is filled with a spherical body composed of a heat-resistant member that does not have catalytic ability such as Al 2 O 3 , for example, and turbulent flow is generated when gas flows through the gap between the spherical bodies, By using a spherical body in which a plurality of gas types are sufficiently mixed and a heat capacity and a heat transfer area are large, water vapor can be generated smoothly and the reformed gas can be preheated.

また、水蒸気発生混合部30は、炭素析出を起こし難い貴金属触媒34aを充填し、水蒸気発生混合部30と改質部34の一部の機能を共有させることでさらなる小型化が可能となる。   Further, the steam generation / mixing unit 30 is filled with a noble metal catalyst 34a that is unlikely to cause carbon deposition, and a part of the functions of the steam generation / mixing unit 30 and the reforming unit 34 is shared.

改質部34は、貴金属触媒34aと、卑金属触媒34bが混在しており、被改質ガス流路32からの入口付近には貴金属触媒34aが偏在しており、それ以外には卑金属触媒34bが充填されている。貴金属触媒34aの比率は、改質部34の全体積に対して5〜30%程度であることが好ましい。   In the reforming section 34, the noble metal catalyst 34a and the base metal catalyst 34b are mixed, the noble metal catalyst 34a is unevenly distributed near the inlet from the reformed gas flow path 32, and the base metal catalyst 34b is otherwise present. Filled. The ratio of the noble metal catalyst 34 a is preferably about 5 to 30% with respect to the total volume of the reforming section 34.

これらの混在状態は起動性を良くするために、被改質ガスと最初に接触をする改質部34入口側に貴金属触媒34aが偏在していることが好ましいが、これに限定されず均一に分散されていても良い。   In order to improve the startability in these mixed states, it is preferable that the noble metal catalyst 34a is unevenly distributed on the inlet side of the reforming section 34 that first contacts with the reformed gas. It may be distributed.

卑金属触媒34bは球体状のAlの表面に、貴金属触媒34aは同じく球体状のAlの表面にRuを担持して構成されることが好ましく、それぞれにMgなどの第三成分が添加されていても良い。 The base metal catalyst 34b is preferably formed by supporting Ru on the surface of spherical Al 2 O 3 and the noble metal catalyst 34a is also formed by supporting the surface of the same spherical Al 2 O 3 with a third component such as Mg. May be added.

また、改質部34は貴金属触媒34a単体であっても良いし、卑金属触媒34b単体であっても良い。   The reforming section 34 may be a single noble metal catalyst 34a or a single base metal catalyst 34b.

この改質部34に沿うように改質ガス流路36を形成することで、改質触媒入口付近部と改質ガス間で熱交換を行わせる。改質ガス流路36に邪魔板などを配置することで流路長を長くし、改質部34からの伝熱面積を多く取れるようにすると熱交換効率がさらに高くなる。   By forming the reformed gas flow path 36 along the reforming section 34, heat exchange is performed between the reforming catalyst inlet vicinity and the reformed gas. By arranging a baffle plate or the like in the reformed gas channel 36 to increase the length of the channel and increase the heat transfer area from the reforming unit 34, the heat exchange efficiency is further increased.

また、改質部34が燃料改質器3のなかで最も高温となる位置に形成し、これに沿うように改質ガス流路36を形成することで改質部34と熱交換を行うとともに、被改質ガス流路32を改質ガス流路36に沿うように形成することで被改質ガスとも熱交換が発生し、被改質ガスの予熱が行われる。   In addition, the reforming section 34 is formed at the highest temperature position in the fuel reformer 3, and the reformed gas flow path 36 is formed along the reforming section 34 to perform heat exchange with the reforming section 34. By forming the reformed gas channel 32 along the reformed gas channel 36, heat exchange occurs with the reformed gas, and the reformed gas is preheated.

このときのガスの流れは、燃料改質器3内を流通する被改質ガスと改質ガスが互いに対向する状態であることが好ましい。   The gas flow at this time is preferably such that the gas to be reformed and the reformed gas flowing in the fuel reformer 3 face each other.

また、改質反応を行う高温の改質部34に常温の被改質ガスを導入することで、触媒温度が低下し改質能が低下してしまうため、これを防止するために改質部34に沿うように被改質ガス流路32を形成することで、改質部34と被改質ガス間で熱交換を行わせ被改質ガスを予熱する。   In addition, by introducing a reformed gas at room temperature into the high temperature reforming section 34 that performs the reforming reaction, the catalyst temperature decreases and the reforming ability decreases. By forming the to-be-reformed gas flow path 32 along the line 34, heat exchange is performed between the reforming unit 34 and the to-be-reformed gas to preheat the to-be-reformed gas.

これにより、触媒温度と被改質ガス温度の温度差が小さくなり触媒温度の低下を抑制できる。また、被改質ガスが熱交換する対象は改質ガスでも良い。   Thereby, the temperature difference between the catalyst temperature and the reformed gas temperature is reduced, and the decrease in the catalyst temperature can be suppressed. Further, the object to be heat exchanged by the reformed gas may be a reformed gas.

このように、必ずしも改質部34に沿うように被改質ガス流路32、及び改質ガス流路36を形成する必要は無く、どちらか一方、または一切ガス流路を形成せず、燃料改質器3が改質部34のみから構成されていてもよい。   As described above, it is not always necessary to form the reformed gas flow path 32 and the reformed gas flow path 36 along the reforming portion 34, and either one or no gas flow path is formed, and the fuel is not formed. The reformer 3 may be composed of only the reforming unit 34.

燃料ガスタンク8に接続される改質ガス供給管22は、途中で分岐させ脱硫器40へ導入される原燃料供給管41へ接続されても良い。このように改質ガスを一部循環させることで有機硫黄成分を硫化水素へ転化させる水素化脱硫処理に必要とされる微量水素を供給することができる。また、循環量の調整法としては、流量計を用いても良いが、エゼクターを用いる方法が好ましい。   The reformed gas supply pipe 22 connected to the fuel gas tank 8 may be connected to a raw fuel supply pipe 41 that is branched in the middle and introduced into the desulfurizer 40. In this way, by partially circulating the reformed gas, it is possible to supply a trace amount of hydrogen necessary for hydrodesulfurization treatment in which the organic sulfur component is converted to hydrogen sulfide. As a method for adjusting the circulation rate, a flow meter may be used, but a method using an ejector is preferable.

同様に、改質ガス供給管22を被改質ガス供給管28aと接続する事で、同時に供給される水蒸気もしくは水の量を減少させることができるため、水蒸気発生に伴う大きな気化熱を低減でき、熱効率が向上する。   Similarly, by connecting the reformed gas supply pipe 22 to the to-be-reformed gas supply pipe 28a, the amount of steam or water supplied at the same time can be reduced, so that the large heat of vaporization accompanying the generation of steam can be reduced. , Improve thermal efficiency.

このような構造の燃料改質器3を通過し、被改質ガスは、水素含有ガスへと改質され、改質部34にて生成された改質ガスは、改質ガス流路36を通過して改質ガス供給管22から排出される。   The reformed gas that has passed through the fuel reformer 3 having such a structure is reformed into a hydrogen-containing gas, and the reformed gas generated in the reforming section 34 passes through the reformed gas flow path 36. It passes through and is discharged from the reformed gas supply pipe 22.

改質ガス供給管22は、燃料ガスタンク8へ繋がっており、改質ガスは、燃料ガスタンク8を経由して燃料電池セル5へと供給される。   The reformed gas supply pipe 22 is connected to the fuel gas tank 8, and the reformed gas is supplied to the fuel battery cell 5 via the fuel gas tank 8.

この改質ガス供給管22を途中で分岐し、改質ガスの一部を分配することで、改質ガスを後述する補助熱源(加熱装置)の燃料として利用することもできる。   The reformed gas can be used as fuel for an auxiliary heat source (heating device) described later by branching the reformed gas supply pipe 22 in the middle and distributing a part of the reformed gas.

同様に、燃料改質器3に被改質ガスを供給する被改質ガス供給管28aと接続する事で、同時に供給される酸素含有ガス、水蒸気もしくは水の量を減少させることができる。   Similarly, by connecting to the reformed gas supply pipe 28a for supplying the reformed gas to the fuel reformer 3, the amount of oxygen-containing gas, water vapor or water supplied at the same time can be reduced.

この改質ガス供給管22は、燃料改質器3と燃料電池セルスタック7の数、接続されていても良いが、途中で燃料電池セルスタック7の数だけ分岐しても良く、改質ガス供給管22の形状、接続法、数量などは、特に限定されるものではない。   The reformed gas supply pipe 22 may be connected to the number of the fuel reformer 3 and the fuel cell stack 7, but may be branched by the number of the fuel cell stacks 7 in the middle. The shape, connection method, quantity, etc. of the supply pipe 22 are not particularly limited.

改質ガスが供給される燃料ガスタンク8の上蓋10にはガス通路が形成され(図示せず)、このガス通路は燃料電池セル5の燃料ガス通路11に連通しており、燃料ガスは、改質ガス供給管22、燃料ガスタンク室24を介し、ガス通路、燃料電池セル5の燃料ガス通路11を通過し、燃料電池セル5の上端から、燃焼部25へと導入される。燃焼部25には着火装置(図示せず)が配置されており、これを用いて着火を行うことで、酸素含有ガス配管18から排出される酸素含有ガスと燃料電池セル5の上端から排出された、発電に用いられなかった余剰ガスが拡散燃焼する。   A gas passage (not shown) is formed in the upper cover 10 of the fuel gas tank 8 to which the reformed gas is supplied, and this gas passage communicates with the fuel gas passage 11 of the fuel cell 5. It passes through the gas passage, the fuel gas passage 11 of the fuel battery cell 5 through the quality gas supply pipe 22 and the fuel gas tank chamber 24, and is introduced from the upper end of the fuel battery cell 5 into the combustion unit 25. An ignition device (not shown) is disposed in the combustion unit 25, and is ignited using this to discharge oxygen from the oxygen-containing gas pipe 18 and the upper end of the fuel cell 5. In addition, the surplus gas that was not used for power generation burns and diffuses.

以上のように構成された燃料電池は、例えば以下のようにして運転される。   The fuel cell configured as described above is operated as follows, for example.

燃料電池の起動時には、燃料改質器3の温度は常温であるため、常温から部分酸化反応開始温度までは、燃料改質器3を介して燃料電池セル5に導入された被改質ガスと酸素含有ガスを混合した被改質ガスを、燃料電池セル5の一方の端部付近の燃焼部25で燃焼させ、部分酸化反応開始温度まで燃料改質器3を加熱する。   At the start of the fuel cell, the temperature of the fuel reformer 3 is normal temperature. Therefore, from the normal temperature to the partial oxidation reaction start temperature, the reformed gas introduced into the fuel cell 5 via the fuel reformer 3 The reformed gas mixed with the oxygen-containing gas is combusted in the combustion section 25 near one end of the fuel battery cell 5, and the fuel reformer 3 is heated to the partial oxidation reaction start temperature.

このとき、燃焼によって燃料電池セル5自身が加熱され、仮に燃料電池セル5の内部で改質反応が開始したとしても、酸素含有ガスを混合しておくことで燃料電池セル5への炭素析出を防止することができる。   At this time, even if the fuel cell 5 itself is heated by the combustion and the reforming reaction starts inside the fuel cell 5, carbon deposition on the fuel cell 5 is caused by mixing the oxygen-containing gas. Can be prevented.

このときのO/Cは0より大きく1以下であることが必要で、O/Cが小さいと炭素析出が発生しやすいため、O/C=0.4〜1になるよう制御することが望ましい。 At this time, O 2 / C needs to be larger than 0 and equal to or smaller than 1, and when O 2 / C is small, carbon deposition is likely to occur. Therefore, control is performed so that O 2 /C=0.4 to 1. It is desirable.

また、燃焼の代わりに補助熱源(加熱装置)を用いてもよく、もしくは両者を併用し、同温度まで加熱してもよい。   Further, an auxiliary heat source (heating device) may be used instead of combustion, or both may be used together and heated to the same temperature.

補助熱源(加熱装置)が、バーナーの場合には改質ガスの一部を燃料として使用しても良く、原燃料、被改質ガスであっても良い。   When the auxiliary heat source (heating device) is a burner, a part of the reformed gas may be used as the fuel, or the raw fuel or the gas to be reformed may be used.

部分酸化反応開始温度到達後は、酸素含有ガスが混合された被改質ガスが部分酸化反応を開始するため、その反応熱によって外部から加熱しなくても自発的に燃料改質器3が昇温されてゆく。   After the partial oxidation reaction start temperature is reached, the reformed gas mixed with the oxygen-containing gas starts the partial oxidation reaction, so that the fuel reformer 3 rises spontaneously without being heated from the outside by the reaction heat. It will be warmed up.

この状態になったら補助熱源(加熱装置)を使用している場合には、補助熱源(加熱装置)からの加熱を止めても良い。   When the auxiliary heat source (heating device) is used in this state, the heating from the auxiliary heat source (heating device) may be stopped.

しかし、燃料電池セル5の一方の端部での燃焼による加熱は、燃料電池の昇温、温度維持、さらには定常状態における燃料改質器3の温度維持のために不可欠であるため燃焼を継続する必要がある。   However, the heating by combustion at one end of the fuel cell 5 is indispensable for raising the temperature of the fuel cell, maintaining the temperature, and further maintaining the temperature of the fuel reformer 3 in a steady state, so that the combustion is continued. There is a need to.

したがって、この温度域では部分酸化反応の反応熱と燃焼熱によって燃料改質器3は加熱されることになる。   Therefore, in this temperature range, the fuel reformer 3 is heated by the reaction heat and combustion heat of the partial oxidation reaction.

水蒸気改質可能温度到達後は、部分酸化反応の反応熱と燃焼熱による過剰加熱に起因する燃料改質器3の耐久性低下、破壊、及び改質触媒の性能低下を防止するために、酸素含有ガスが混合された被改質ガスに、さらに水蒸気を混合することで、吸熱反応である水蒸気改質反応を併発させるオートサーマル法を用い、燃料改質器3の温度を制御する。   After reaching the temperature at which steam reforming is possible, in order to prevent deterioration in durability and destruction of the fuel reformer 3 and degradation of the performance of the reforming catalyst due to excessive heating due to the reaction heat and combustion heat of the partial oxidation reaction, The temperature of the fuel reformer 3 is controlled using an autothermal method in which a steam reforming reaction, which is an endothermic reaction, is performed simultaneously by mixing steam with the reformed gas mixed with the contained gas.

部分酸化改質法からオートサーマル法に切り替える場合は、部分酸化改質法で供給していた燃料ガスと酸素含有ガスの比率から被改質ガス中の酸素原子のモル数を基準とし、オートサーマル法に切り替えるときに供給する酸素含有ガス中の酸素原子のモル数と、水蒸気中の酸素原子のモル数の和が等しくなるよう各供給量を徐々に変化させる。   When switching from the partial oxidation reforming method to the autothermal method, the autothermal method is based on the number of moles of oxygen atoms in the reformed gas based on the ratio of the fuel gas and oxygen-containing gas supplied by the partial oxidation reforming method. Each supply amount is gradually changed so that the sum of the number of moles of oxygen atoms in the oxygen-containing gas supplied when switching to the method and the number of moles of oxygen atoms in water vapor are equal.

このように切り替えを行うことで、被改質ガスを制御することができる。オートサーマル法を行うにあたり、燃料電池セル5、及び燃料改質器3の状態に合わせて最適な条件となるように、燃料ガスと酸素含有ガスと水蒸気の各供給量を徐々に変化させて運転を行う。   By performing the switching in this way, the reformed gas can be controlled. When the autothermal method is performed, the fuel gas, the oxygen-containing gas, and the water vapor are supplied in various amounts so that the optimum conditions are obtained according to the conditions of the fuel cell 5 and the fuel reformer 3. I do.

加熱が必要な場合には酸素含有ガス比率を高くし、水蒸気比率を低くすることで改質反応に関わる全熱量を発熱反応とし、過剰温度の場合には酸素含有ガス比率を低くし、水蒸気比率を高くすることで改質反応に関わる反応を吸熱反応とし、温度制御が行われる。   When heating is required, the oxygen-containing gas ratio is increased and the water vapor ratio is decreased, so that the total amount of heat related to the reforming reaction is exothermic. By increasing the ratio, the reaction related to the reforming reaction is made an endothermic reaction, and temperature control is performed.

燃料電池セル5が十分に加熱され、発電可能状態になる定常状態到達後は、最も水素生成量が多く発電効率が高い水蒸気改質法に切替えて燃料改質を行う。この温度域では、加熱源は燃焼熱のみとなる。   After the fuel cell 5 is sufficiently heated and reaches a steady state where power generation is possible, the fuel reforming is performed by switching to the steam reforming method with the largest amount of hydrogen generation and the highest power generation efficiency. In this temperature range, the heating source is only combustion heat.

また、オートサーマル法から水蒸気改質法に切り替える場合には、水蒸気改質法で必要とされる燃料ガスと水蒸気の比率(S/C)を基準とし、オートサーマル法で供給している燃料ガスと酸素含有ガスと水蒸気の各供給量を徐々に変化させて運転を行う。このときのS/Cは1.5〜3.5の範囲が望ましい。この範囲よりS/Cを1.5以上とすることで、炭素析出を抑制でき、改質触媒、及び燃料電池セル5の性能劣化、破壊を防止できる。また、3.5以下とすることで、水蒸気分圧を適正にでき、発電性能の低下を防止できる。   In addition, when switching from the autothermal method to the steam reforming method, the fuel gas supplied by the autothermal method based on the ratio (S / C) of the fuel gas and steam required by the steam reforming method. The operation is performed by gradually changing the supply amounts of oxygen-containing gas and water vapor. The S / C at this time is preferably in the range of 1.5 to 3.5. By setting S / C to 1.5 or more from this range, carbon deposition can be suppressed, and performance deterioration and destruction of the reforming catalyst and the fuel battery cell 5 can be prevented. Moreover, by setting it as 3.5 or less, a water vapor partial pressure can be made appropriate and the fall of electric power generation performance can be prevented.

また、常温から部分酸化反応もしくは水蒸気改質反応、もしくは部分酸化反応と水蒸気改質反応を併用する併用改質反応が開始するまでの温度においては、燃料ガスと酸素含有ガス及び/又は水蒸気を流通することで、燃料改質器を介して燃料電池セルに供給されるガスが、例え燃料改質器よりも高温に加熱された燃料電池セル内部で改質されたとしても、燃料電池セル本体への炭素析出等の影響を低減することができる。   In addition, fuel gas and oxygen-containing gas and / or steam are circulated at temperatures from normal temperature to the start of partial oxidation reaction or steam reforming reaction, or combined reforming reaction using both partial oxidation reaction and steam reforming reaction. Thus, even if the gas supplied to the fuel cell via the fuel reformer is reformed inside the fuel cell heated to a temperature higher than that of the fuel reformer, the gas is supplied to the fuel cell body. The effects of carbon deposition and the like can be reduced.

さらに、常温からは燃料ガスと酸素含有ガスを流通し、水が凝縮しない温度であって、部分酸化反応と水蒸気改質反応を併用する併用改質反応が開始するまでの温度において、水蒸気を添加することが好ましい。これにより、併用改質反応が開始する温度に到達した直後の転化率の低い状態においても改質により生成したガス組成が、仮に、燃料改質器よりも高温に加熱された燃料電池セル内部で改質されたとしても、燃料電池セルへの炭素析出等の影響を低減することができる。なお、改質により生成したガス組成のS/Cが1.5〜3.5の範囲内になるように併用改質開始温度までに予め水蒸気を添加することが望ましい。   Furthermore, steam is added at a temperature from which the fuel gas and oxygen-containing gas are circulated from room temperature and water does not condense until the combined reforming reaction using the partial oxidation reaction and steam reforming reaction starts. It is preferable to do. As a result, even in a state where the conversion rate is low immediately after reaching the temperature at which the combined reforming reaction starts, the gas composition generated by reforming is assumed to be inside the fuel cell heated to a higher temperature than the fuel reformer. Even if it is modified, it is possible to reduce the influence of carbon deposition or the like on the fuel cell. In addition, it is desirable to add water vapor | steam beforehand by the combined reform start temperature so that S / C of the gas composition produced | generated by modification | reformation may exist in the range of 1.5-3.5.

この時のO/Cは、炭素析出を抑制するため、0.4〜1に制御することが望ましく、また併用改質反応が開始する温度までに添加する水蒸気量S/Cは熱量の確保と水蒸気分圧を適性にするために3以内になるように制御することが望ましい。 O 2 / C at this time is desirably controlled to 0.4 to 1 in order to suppress carbon deposition, and the amount of steam S / C added up to the temperature at which the combined reforming reaction starts is secured. In order to make the partial pressure of water vapor suitable, it is desirable to control it to be within 3.

このように切り替えることで、改質触媒、及び燃料電池セル5への炭素析出を確実に抑制し、さらに迅速な起動に伴う急激な温度変化を抑制し、燃料電池、及び燃料改質器3の状態に合わせて最適な条件で運転が行えるとともに、高い発電効率を実現できる。   By switching in this way, carbon deposition on the reforming catalyst and the fuel cell 5 is surely suppressed, and a rapid temperature change due to rapid start-up is further suppressed, so that the fuel cell and the fuel reformer 3 In addition to being able to operate under optimal conditions according to conditions, high power generation efficiency can be realized.

本発明の燃料電池を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the fuel cell of this invention. 図1の概略横断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1. 図1の燃料電池セルスタックを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the fuel cell stack of FIG. 図1の燃料改質器を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the fuel reformer of FIG. 図4の燃料改質器を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the fuel reformer of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・収納容器
3・・・燃料改質器
5・・・燃料電池セル
22・・・改質ガス供給管
28a・・・被改質ガス供給管
30・・・水蒸気発生混合部
32・・・被改質ガス流路
34・・・改質部
36・・・改質ガス流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Storage container 3 ... Fuel reformer 5 ... Fuel cell 22 ... Reformed gas supply pipe 28a ... Reformed gas supply pipe 30 ... Steam generation mixing part 32- ..Reformed gas flow path 34 ... reforming part 36 ... reformed gas flow path

Claims (2)

収納容器内に、内部に長手方向に沿った燃料ガス通路を有する柱状の燃料電池セルの複数個と、該燃料電池セルの下端部を固定するとともに、前記燃料ガス通路に燃料ガスを流通させるための燃料ガスタンクと、前記燃料電池セルの上端部側に配置され、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するための燃料改質器と、該燃料改質器と前記燃料ガスタンクとを接続する改質ガス供給管とを収納してなり、
前記燃料改質器は、一端側に、被改質ガスを供給する配管と、水蒸気もしくは水を供給する配管とが接続されるとともに、前記各配管が接続される側から順に、水蒸気発生部と、ガス混合部と、被改質ガス流路と、改質部と、改質ガス流路とが連続して設けられて一体化されており、
前記燃料電池セルと前記燃料改質器との間が、前記燃料電池セルの上端部から排出される前記燃料ガスを燃焼させる燃焼部とされており、
前記燃料改質器内において、前記燃焼部に近い側から順に、前記改質部、前記改質ガス流路、および前記被改質ガス流路が積み重なって配置されており、
前記燃料改質器が、前記燃焼部での燃焼ガスに直接曝されることを特徴とする燃料電池。
To fix a plurality of columnar fuel cells having fuel gas passages along the longitudinal direction inside the storage container, and a lower end portion of the fuel cells, and to circulate the fuel gas through the fuel gas passages A fuel gas tank, a fuel reformer that is disposed on the upper end side of the fuel cell, and supplies fuel gas to the fuel cell, and a reformer that connects the fuel reformer and the fuel gas tank Containing the gas supply pipe,
The fuel reformer is connected to one end of a pipe for supplying a gas to be reformed and a pipe for supplying steam or water, and in order from the side to which the pipes are connected, The gas mixing section, the reformed gas flow path, the reforming section, and the reformed gas flow path are continuously provided and integrated,
Between the fuel cell and the fuel reformer is a combustion part for burning the fuel gas discharged from the upper end of the fuel cell,
In the fuel reformer, the reforming section, the reformed gas flow path, and the reformed gas flow path are stacked in order from the side closer to the combustion section,
The fuel cell, wherein the fuel reformer is directly exposed to combustion gas in the combustion section.
前記改質部には、卑金属触媒と貴金属触媒とが混在する改質触媒が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the reforming section is filled with a reforming catalyst in which a base metal catalyst and a noble metal catalyst are mixed.
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