JP5550453B2 - Fuel cell module and fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、収納容器内に複数個の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell module in which a plurality of fuel cells are stored in a storage container, and a fuel cell device including the fuel cell module.
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックや、天然ガス等の原燃料を燃料ガスに改質するための改質器等を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。 In recent years, as next-generation energy, a fuel cell (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are used as a cell stack formed by arranging a plurality of fuel cells that can obtain electric power, or a raw material such as natural gas. Various fuel cell modules in which a reformer or the like for reforming fuel into fuel gas is housed in a housing container, and fuel cell devices in which a fuel cell module is housed in an outer case have been proposed.
このような燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルの発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させて、改質器にて効率よく改質反応を行なうとともに、燃料電池モジュール内を高温に維持することで、高効率の発電を行なうことができる。 In such a fuel cell module, fuel gas that has not been used for power generation of the fuel cell is burned, and a reformer performs an efficient reforming reaction, and the inside of the fuel cell module is maintained at a high temperature. Thus, highly efficient power generation can be performed.
ところで、このような燃料電池モジュールにおいては、原燃料を改質する際や、発電で使用されなかった燃料ガスを燃焼させる際の不完全燃焼等により、一酸化炭素を含有する排ガスを生じる場合がある。 By the way, in such a fuel cell module, exhaust gas containing carbon monoxide may be generated by reforming raw fuel or incomplete combustion when burning fuel gas not used in power generation. is there.
それゆえ、一酸化炭素を含有する排ガスが燃料電池装置の外部に排気されないよう、排ガスを排気するための排ガス流路の流入口または排ガス流路中に第1の排ガス処理装置を備え、排気ガスの排気孔内または排気孔に接続して第2の排ガス処理装置を備える燃料電池モジュールが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, the exhaust gas containing the carbon monoxide is provided with the first exhaust gas treatment device in the exhaust gas inlet or the exhaust gas flow channel for exhausting the exhaust gas so that the exhaust gas containing the carbon monoxide is not exhausted outside the fuel cell device. A fuel cell module including a second exhaust gas treatment device connected to or in the exhaust hole is proposed (for example, see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に記載の燃料電池モジュールにおいては、排ガス処理装置を2つ備えることにより、燃料電池モジュール内で生じた排ガスを効率よく浄化することができるものの、第1の排ガス処理装置が排ガス流路の流入口または排ガス流路中に配置されていることから、排ガスの浄化に伴う熱を、原燃料の改質反応や燃料電池セルの発電に効率よく利用できない点で改善の余地があった。
By the way, in the fuel cell module described in
そこで、本発明の目的は、原燃料の改質効率を向上することができ、それにより発電効率の向上した燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving the reforming efficiency of raw fuel, thereby improving the power generation efficiency, and a fuel cell device including the same.
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの1つと、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記セルスタック側の面に配置されており、かつ前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの両側に配置されたそれぞれの前記内壁と接していることを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. One of the cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other and the raw fuel arranged at a distance from one end side of the cell stack are reformed and supplied to the fuel cells. A reformer for generating fuel gas and an exhaust gas treatment device provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas disposed in contact with the reformer are housed outside the cell stack, Inner walls are arranged along the arrangement direction of the fuel cells, and the exhaust gas treatment device is arranged on the surface of the reformer on the cell stack side, and in the arrangement direction of the fuel cells. Along the se Characterized in that in contact with each of the inner wall located on opposite sides of the stack.
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの1つと、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側面に配置されており、かつ前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの両側に配置されたそれぞれの前記内壁と接していることを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. One of the cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other and the raw fuel arranged at a distance from one end side of the cell stack are reformed and supplied to the fuel cells. A reformer for generating fuel gas and an exhaust gas treatment device provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas disposed in contact with the reformer are housed outside the cell stack, Inner walls are arranged along the arrangement direction of the fuel cells, and the exhaust gas treatment device is arranged on both side surfaces of the reformer along the arrangement direction of the fuel cells, and the fuel Battery cell array Characterized that you have contact with each of said inner walls disposed on both sides of the cell stack along the direction.
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの1つと、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セ
ルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記セルスタック側の面と、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側面とに配置されており、かつ前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの両側に配置されたそれぞれの前記内壁と接していることを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. One of the cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other, and the fuel cell cell is reformed by refining the raw fuel, which is spaced apart from one end of the cell stack.
A cell stack comprising: a reformer for generating fuel gas to be supplied to the fuel; and an exhaust gas treatment device disposed in contact with the reformer and provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas. An inner wall is disposed outside the fuel cell along the arrangement direction of the fuel cells, and the exhaust gas treatment device includes a surface of the reformer on the cell stack side, and the fuel cell of the reformer. sequences are arranged on the both sides along the direction, and characterized that you have contact with each of the inner wall arranged along a direction arranged on both sides of the cell stack of the fuel cell.
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの複数と、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、最も外側に位置する前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、隣接する前記セルスタックの間に、前記発電室の上方より垂下して、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給部材が配置されており、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記セルスタック側の面に配置されており、かつ前記セルスタックの両側に位置する前記酸素含有ガス供給部材または前記内壁と接してい
ることを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. A plurality of cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other, and a raw fuel arranged at a distance from one end side of the cell stack is reformed and supplied to the fuel cells. The cell located on the outermost side is housed with a reformer for generating fuel gas and an exhaust gas treatment device provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas disposed in contact with the reformer. An inner wall is arranged outside the stack along the arrangement direction of the fuel cells, and is suspended from above the power generation chamber between the adjacent cell stacks, and oxygen-containing gas is supplied to the fuel cells. Supply An oxygen-containing gas supply member is disposed, the exhaust gas treatment device is disposed on a surface of the reformer on the cell stack side, and the oxygen-containing gas located on both sides of the cell stack In contact with the supply member or the inner wall
It is characterized by that .
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの複数と、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、最も外側に位置する前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、隣接する前記セルスタックの間に、前記発電室の上方より垂下して、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給部材が配置されており、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側面に配置されており、かつ前記セルスタックの両側に位置する前記酸素含有ガス供給部材または前記内壁と接していることを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. A plurality of cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other, and a raw fuel arranged at a distance from one end side of the cell stack is reformed and supplied to the fuel cells. The cell located on the outermost side is housed with a reformer for generating fuel gas and an exhaust gas treatment device provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas disposed in contact with the reformer. An inner wall is arranged outside the stack along the arrangement direction of the fuel cells, and is suspended from above the power generation chamber between the adjacent cell stacks, and oxygen-containing gas is supplied to the fuel cells. Supply An oxygen-containing gas supply member is disposed, the exhaust gas treatment device is disposed on both side surfaces of the reformer along the arrangement direction of the fuel cells, and on both sides of the cell stack. in contact with the oxygen-containing gas supply member or the inner wall located and wherein Rukoto.
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なうとともに、一端側で発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックの複数と、該セルスタックの一端側と離間して配置された、原燃料を改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と、該改質器に接して配置された、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器とを収納してなり、最も外側に位置する前記セルスタックの外側に、前記燃料電池セルの配列方向に沿って内壁が配置されているとともに、隣接する前記セルスタックの間に、前記発電室の上方より垂下して、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給部材が配置されており、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記セルスタック側の面と、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側面とに配置されており、かつ前記セルスタックの両側に位置する前記酸素含有ガス供給部材または前記内壁と接していることを特徴とする。 The fuel cell module of the present invention is configured to generate power with an oxygen-containing gas and a fuel gas in a power generation chamber provided in a storage container, and to burn excess fuel gas not used for power generation at one end side. A plurality of cell stacks in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected to each other, and a raw fuel arranged at a distance from one end side of the cell stack is reformed and supplied to the fuel cells. The cell located on the outermost side is housed with a reformer for generating fuel gas and an exhaust gas treatment device provided with a combustion catalyst for purifying exhaust gas disposed in contact with the reformer. An inner wall is arranged outside the stack along the arrangement direction of the fuel cells, and is suspended from above the power generation chamber between the adjacent cell stacks, and oxygen-containing gas is supplied to the fuel cells. Supply An oxygen-containing gas supply member is disposed, and the exhaust gas treatment unit includes a surface on the cell stack side of the reformer and both side surfaces of the reformer along the arrangement direction of the fuel cells. They are arranged in bets, and characterized that you have contact with the oxygen-containing gas supply member or the inner wall located on either side of the cell stack.
また、本発明の燃料電池モジュールは、前記排ガス処理器が、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向に沿った長さ以上の長さを有していてもよい。 In the fuel cell module of the present invention, the exhaust gas treatment device may have a length equal to or longer than the length along the arrangement direction of the fuel cells of the reformer.
本発明の燃料電池装置は、上記のうちいずれかに記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを動作させるための補機とを外装ケース内に収納してなることを特徴とす
る。
A fuel cell device according to the present invention is characterized in that any one of the fuel cell modules described above and an auxiliary machine for operating the fuel cell module are housed in an outer case.
本発明の燃料電池モジュールによれば、燃料電池モジュール内で生じた排ガスを効率よく浄化することができ、排ガスの浄化に伴う熱が改質器に効率よく伝熱されることで、改質効率を向上することができ、それにより発電効率を向上することができる。また、外装ケース内に当該燃料電池モジュールと、当該燃料電池モジュールを動作させるための補機とを収納することで、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。 According to the fuel cell module of the present invention, the exhaust gas generated in the fuel cell module can be efficiently purified, and the heat accompanying the purification of the exhaust gas is efficiently transferred to the reformer, thereby improving the reforming efficiency. The power generation efficiency can be improved. Further, by storing the fuel cell module and an auxiliary machine for operating the fuel cell module in the outer case, a fuel cell device with improved power generation efficiency can be obtained.
図1は、本発明の燃料電池モジュール(以下、モジュールという場合がある。)の一実施形態を示す分解斜視図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a fuel cell module (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.
図1に示すモジュール1においては、収納容器2の内部に設けられた発電室内に、内部をガスが流通するガス流路(図1においては図示せず)を有する柱状の燃料電池セル3を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル3間に集電部材(図1においては図示せず)を配置して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル3の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材(図示せず)でマニホールド6に固定してなるセルスタック4(セルスタック装置9)を収納して構成されている。なお、図1においては収納容器2の内部に、セルスタック4を1つのみ収納する場合を示している。また、セルスタック4の両端部側には、セルスタック4(燃料電池セル3)の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する導電部材5が配置されている。
In a
なお、図1においては、燃料電池セル3として、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池セル3を例示している。
In FIG. 1, the
さらに図1においては、燃料電池セル3の発電で使用する燃料ガスを得るために、原燃料供給管10を介して供給される天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器7をセルスタック4(燃料電池セル3)の上方に配置している。そして、改質器7で生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管8を介してマニホールド6に供給され、マニホールド6より燃料電池セル3の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、セルスタック装置9の構成は、燃料電池セル3の種類や形状により、適宜変更することができ、例えばセルスタック装置9に改質器7を含むこともできる。
Further, in FIG. 1, in order to obtain fuel gas used for power generation of the
なお、改質器7において水蒸気改質を行なう場合には、改質器7の内部に水を気化させるための気化部と、原燃料と水蒸気とで水蒸気改質を行なう改質触媒を備える改質部とを備えていることが好ましく、例えば気化部と改質部とを連続するように配置するほか、改質器7の中央部側に気化部を配置し、その両端側に改質部を配置してなる改質器7とすることもでき、この場合、それぞれの改質部とマニホールド6とをそれぞれ燃料ガス流通管8にて接続することもできる。
When steam reforming is performed in the
また図1においては、収納容器2の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置9を後方に取り出した状態を示している。ここで、図1に示したモジュール1においては、セルスタック装置9を、収納容器2内にスライドして収納することが可能である。
Further, FIG. 1 shows a state where a part (front and rear surfaces) of the
なお、図1に示した収納容器2においては、収納容器2の底面に、燃料電池セル3に供給する酸素含有ガス(通常は空気である)を供給するための酸素含有ガス供給管11と、燃料電池セル3の発電等により生じた排ガスを収納容器2の外部に排気するための排気管12とが接続されている。酸素含有ガス供給管11と排気管12とは二重管とすることもできる。
In the
図2は、図1に示した燃料電池モジュール1を概略的に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the
収納容器2は、外壁13にて収納容器2の外枠が形成され、内部に燃料電池セル3(セルスタック装置9)を収納する発電室38が形成されている。
In the
このような収納容器2においては、セルスタック4を構成する燃料電池セル3の配列方向に沿った両側部と、該両側部に対向する収納容器2の外壁13との間に、酸素含有ガスや排ガスを流すための流路を備えている。
In such a
ここで、収納容器2は、燃料電池セル3の配列方向に沿った両側部の外壁13の内側に所定間隔をあけて第1の壁14が形成されており、第1の壁14の内側に所定間隔をあけて第2の壁15が配置されており、さらに第2の壁15の内側に所定間隔をあけて第3の壁16が配置されている。
Here, in the
それにより、外壁13と第1の壁14とで形成された空間が第1の流路17となり、第2の壁15と第3の壁16とで形成された空間が第2の流路18となり、第1の壁14と第2の壁15とで形成された空間が第3の流路19となる。さらに、発電室38の上方には発電室38を形成するための上壁39が設けられており、上壁39と外壁13(収納容器2の上壁)との間が、第1の流路を流れる酸素含有ガスを第2の流路に流すための第4の流路20となる。なお、発電室38は上壁39と第3の壁16と、第2の壁15および第3の壁16と接続される発電室用底壁40とで囲まれた空間となる。
Thereby, the space formed by the
また、収納容器2の底部には、酸素含有ガス(空気)を収納容器2内に供給するための酸素含有ガス供給管11が接続されており、酸素含有ガス供給管11より供給される酸素
含有ガスは酸素含有ガス導入部22に流れる。酸素含有ガス導入部22は酸素含有ガス導入口23を介して第1の流路17とつながっているため、酸素含有ガス導入部22に供給された酸素含有ガスは、酸素含有ガス導入口23を通して第1の流路17に流れる。第1の流路17を上方に流れた酸素含有ガスは、続いて、後述する第4の流路20を流れ、第2の流路流入口24を介して第2の流路18に流れる。そして、第2の流路18を上方から下方に流れた酸素含有ガスは、第3の壁16に設けられた酸素含有ガス吹き出し口25を通して、発電室38内(燃料電池セル3)に供給される。なお、燃料電池セル3(セルスタック4)の側面および底面に断熱材26が配置されている。
An oxygen-containing
また、図2に示す収納容器2においては、発電室38の上方に、発電室38内の排ガスを収集した後、第3の流路19に流すための排ガス収集室21が配置されている。排ガス収集室21に流れた排ガスは、第2の流路18を貫通する排ガス流通口27を介して第3の流路19に流れる。第3の流路19に流れた排ガスは、第3の流路を上方から下方に向けて流れ、排ガス収集口28を通して酸素含有ガス導入部22の上部に設けられた排ガス収集部29に流れた後、排ガス収集部29に接続された排気管12(図1参照)を通して収納容器2の外部に排気される。
Further, in the
それゆえ、酸素含有ガス導入管11より供給される酸素含有ガスは、酸素含有ガス導入部22を流れる間に、排ガス収集部29を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路17を上方に流れる間に、第3の流路19を下方に流れる排ガスと熱交換され、第2の流路18を下方に流れる間に、発電室38内の熱とで熱交換されることとなる。ここで、発電室38の上方に、排ガス収集室21を備えることにより、温度の高い排ガスを効率よく第3の流路19に流すことができ、燃料電池セル3に供給される酸素含有ガスと効率よく熱交換を行なうことができる。それにより、燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
Therefore, the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing
また、収納容器2をこのような構成とすることにより、発電室38内にセルスタック4(セルスタック装置9)を1つ収納する場合において特に有用なモジュール1とすることができる。
Further, by adopting such a configuration for the
ところで、第1の流路17と第4の流路20とを流れて第2の流路18に流れる酸素含有ガスは、その流通過程において発電室38内の熱や排ガスの熱とで熱交換され高温となる。また、第3の流路19を流れる排ガスは、第1の流路17を流れる酸素含有ガスと熱交換されることで温度が低下する。ここで、第2の流路18を流れる酸素含有ガスの熱が、第3の流路19を流れる排ガスに伝熱し、酸素含有ガスの温度が低下するおそれがある。
By the way, the oxygen-containing gas flowing through the
それゆえ、第2の流路18と第3の流路19との間、もしくは第2の流路18および第3の流路19の少なくとも一方の流路内に、第2の流路18を流れる酸素含有ガスと第3の流路19を流れる排ガスとの熱交換を抑制するための熱交換抑制部材を備えることができる。図2においては、第3の流路19のうち、第2の流路18側に、断熱材26を配置している。それにより、第2の流路18を流れる酸素含有ガスと第3の流路19を流れる排ガスとの熱交換を低減することができ、第2の流路18を流れる酸素含有ガスの温度低下を低減することができる。
Therefore, the
このようなモジュール1においては、燃料電池セル3の発電に使用されなかった燃料ガスを、セルスタック4の一端側(上端側)にて燃焼させることにより、改質器7の温度や発電室38内の温度を効率よく上昇させることができることで、改質効率をこうぞゆすることができ、それにより発電効率を向上することができる。
In such a
しかしながら、この改質器7での改質反応の状況や、セルスタック4の一端側での余剰の燃料ガスの燃焼状態によっては、不完全燃焼等を生じる場合があり、この場合に一酸化炭素を含有する排ガスが生じる場合がある。それゆえ、排ガスを無害化(浄化)するにあたり、モジュール内に排ガス処理器を備えることが知られているが、排ガス処理器の配置場所によっては、排ガスの浄化に伴う熱を、原燃料の改質反応や燃料電池セルの発電に効率よく利用できない場合が有り、この点で改善の余地があった。
However, depending on the state of the reforming reaction in the
そこで、図2に示すモジュール1においては、発電室38内に配置され、セルスタック4の一端側と離間して配置された、原燃料を改質するための改質器7に接して、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器31を備えており、特に図2に示すモジュール1においては、排ガス処理器31が、改質器7のセルスタック4側の面(図2においては改質器7の底面)に配置されている。
Therefore, in the
それにより、排ガス処理器31において、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスを処理する際に生じる熱を、改質器7に効率よく伝熱することができ、改質器7における改質効率を向上することができる。それにより、燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
Thereby, in the exhaust
ここで、排ガス処理器31が備える燃焼触媒としては、一般的に公知のものを使用することができるほか、改質器7での改質反応温度や、燃料電池セル3の発電温度等に基づいて、適宜設定することができ、例えば、γ−アルミナやα−アルミナやコージェライト等の多孔質担体に白金やパラジウム等の貴金属類等の触媒を担持させた燃焼触媒等を用いることができる。
Here, as the combustion catalyst provided in the exhaust
なお、排ガス処理器31としては、例えば、上記燃焼触媒をケース内に収納してなる形状や、ハニカム型の燃焼触媒(以下、ハニカム触媒と略す)とすることもできる。なお、ハニカム触媒としては、設定される温度範囲(作動温度)にあわせて適宜選択して用いることができ、例えばメタルハニカム触媒等を用いることができる。
The exhaust
ここで、図2に示すモジュール1においては、排気管12内に第2の排ガス処理器32を備えている。それにより、発電室38内に配置された排ガス処理器31と、排気管12内に配置された第2の排ガス処理器32とにより、排ガスを処理することができ、より効率よく排ガスの浄化を行なうことができる。なお、第2の排ガス処理器32は、上述の排ガス処理器31と同様の構成とすることができる。
Here, the
特に、燃料電池セル3が、発電に使用されなかった燃料ガスを一端部(上端部)側で燃焼させるように構成されており、改質器7とセルスタック4との間が、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させるための燃焼部30とされていることから、排ガス処理器31を改質器4に接して配置することにより、モジュール1の起動時のように、発電室38内の温度が十分に上昇していない場合であっても、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じる燃焼熱で排ガス処理器31の温度を上昇させることができ、それにより、効率よく排ガスの浄化を行なうことができる。
In particular, the
なお、排ガス処理器31と第2の排ガス処理器32とを配置するにあたり、排ガス処理器31が有する燃焼触媒の作動温度を、第2の排ガス処理器32が有する燃焼触媒の作動温度よりも高く設定することができる。
In disposing the exhaust
図2に示したように、モジュール1の稼動に伴って生じる排ガスの温度は、燃料電池セル3の上端部側が高温となり、排気管12では燃料電池セル3の上端部側に比べて低温となるため、排ガス処理器31が有する燃焼触媒の作動温度を、第2の排ガス処理器32が
有する燃焼触媒の作動温度よりも高く設定することにより、それぞれの排ガス処理器がさらに効率よく排ガスを浄化することができる。
As shown in FIG. 2, the temperature of the exhaust gas generated with the operation of the
ここで、燃焼触媒の作動温度は特定の温度範囲で示されるため、その作動温度の一部が重複していてもよく、例えば作動可能温度の最低温度(開始温度)もしくは最高温度(耐熱温度)等を比較した場合に、排ガス処理器31が有する燃焼触媒の方が、第2の排ガス処理器32が有する燃焼触媒よりも、作動可能温度の最低温度もしくは最高温度が高く設定されていればよい。
Here, since the operating temperature of the combustion catalyst is shown in a specific temperature range, a part of the operating temperature may be overlapped. For example, the minimum operating temperature (starting temperature) or the maximum operating temperature (heat-resistant temperature) And the like, it is only necessary that the combustion catalyst of the exhaust
図3は、発電室38内に1つのセルスタック4を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which one
図3に示すモジュール33においては、排ガス処理器34が、改質器7のセルスタック4側の面(改質器7の底面)に接して配置されており、かつセルスタック4の両側に位置する第3の壁16に接している。言い換えれば、排ガス処理器34は、一方の第3の壁16より、他方の第3の壁16まで、発電室38内を横切るように延びている。
In the
それにより、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスは、排ガス処理器34にて処理された後に、第3の流路19内に流れることから、排ガス処理器34にて効率よく排ガスを浄化できるとともに、改質器7に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器7における改質効率を向上することができ、それにより燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
As a result, the exhaust gas generated due to the power generation of the
図4は、発電室38内に1つのセルスタック4を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which one
図4に示すモジュール35においては、排ガス処理器36が、改質器7の燃料電池セル3の配列方向に沿った両側面に配置されており、かつセルスタック4の両側に位置する第3の壁16に接している。言い換えれば、排ガス処理器34と改質器7とで、発電質38内を上下に分けるように配置されている。
In the
このようなモジュール35においても、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスが、排ガス処理器36にて処理された後に、第3の流路19内に流れることから、排ガス処理器36にて効率よく排ガスを浄化できるとともに、改質器7に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器7における改質効率を向上することができ、それにより燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
Also in such a
なお、排ガス処理器36は、改質器7の燃料電池セル3の配列方向に沿った両側面に別個に設けるほか、改質器7の一方側の側面を燃料電池セル3の配列方向に沿って延びた後、折り返して改質器7の他方側の側面を燃料電池セル3の配列方向に沿って延びた1つの排ガス処理器36とすることもできる。
The exhaust
図5は、発電室38内に1つのセルスタック4を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which one
図5に示すモジュール37においては、排ガス処理器が、改質器7のセルスタック4側の面(改質器7の底面)に接して配置されており、かつセルスタック4の両側に位置する第3の壁16に接している排ガス処理器34と、改質器7の燃料電池セル3の配列方向に沿った両側面に配置されており、かつセルスタック4の両側に位置する第3の壁16に接している排ガス処理器36とから構成されている。
In the
このようなモジュール37においては、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスが、まず排ガス処理器34にて処理され、排ガス処理器34にて処理されなかった排ガスが、排ガス処理器36にて処理されることとなる。
In such a
それゆえ、排ガスを効率よく浄化することができるとともに、改質器7に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器7における改質効率を向上することができ、それにより燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
Therefore, the exhaust gas can be purified efficiently and the amount of heat transferred to the
なお、図5に示すモジュール37において、排ガス処理器34と排ガス処理器36とを一体的なものとして作製することもでき、また改質器7の上側に排ガス処理器を配置することもできる。
In the
また、排ガス処理器34や排ガス処理器36は、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスをより効率よく処理するにあたり、改質器7の燃料電池セル3の配列方向に沿った長さ以上の長さとすることができる。それにより、燃料電池セル3の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスの大半量は、排ガス処理器34や排ガス処理器36により処理された後に、第3の流路19へ流れることから、排ガスを効率よく浄化することができるとともに、改質器7に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器7における改質効率を向上することができ、それにより燃料電池セル3の発電効率を向上することができる。
Further, the exhaust
図6は、発電室内に2つのセルスタックを収納してなる燃料電池モジュールの一実施形態を示す分解斜視図である。 FIG. 6 is an exploded perspective view showing an embodiment of a fuel cell module in which two cell stacks are housed in a power generation chamber.
図6に示すモジュール41においては、収納容器42の内部に、内部を燃料ガスが流通するガス流路を有する柱状の燃料電池セル43を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル43間に集電部材(図示せず)を配置して電気的に直列に接続してなるセルスタック45の2つが、マニホールド44にガラスシール材等の絶縁性接合材(図示せず)にて固定されて、セルスタック装置52が構成されている。なお、セルスタック45の両端部には、セルスタック45(燃料電池セル43)の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する導電部材が配置されている(図示せず)。なお、燃料電池セル43は上述した燃料電池セル3と同様の構成とすることができる。
In the
図6において、改質器46は一方のセルスタック45の一端側より他端側へ延び、他端側で折り返して他方のセルスタック45の一端側へ延びる折り返し構造とされており、改質器46において、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうべく、水を気化させるための気化部47と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒が配置された改質部48とすることができる。改質部48にて生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管49を介してマニホールド44に供給され、マニホールド44より燃料電池セル43の内部に向けられたガス流路に供給される。
In FIG. 6, the
また図6においては、収納容器42の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置52を後方に取り出した状態を示している。ここで、図6に示したモジュール41においては、セルスタック装置52を、収納容器42内にスライドして収納することが可能である。
Further, FIG. 6 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the
なお、収納容器42の内部には、マニホールド44に並置されたセルスタック45の間に配置され、酸素含有ガスが燃料電池セル43の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、酸素含有ガス導入部材58が配置されている。なお、酸素含有ガス導入部材58
については後述する。
The
Will be described later.
図6に示した収納容器42においては、収納容器42の底面に、燃料電池セル43に供給する酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給管51と、燃料電池セル3の発電等により生じた排ガスを収納容器42の外部に排気するための排気管72とが接続されている。酸素含有ガス供給管51と排気管72とは二重管とすることもできる。
In the
図7は図6で示すモジュール41を概略的に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the
モジュール41を構成する収納容器42は、外壁52と内壁53とを有する二重構造で、外壁52により収納容器42の外枠が形成されている。モジュール41(収納容器42)においては、外壁52と内壁53との間を、燃料電池セル43に導入する酸素含有ガスが流通する酸素含有ガス流路55とされている。
The
ここで、収納容器42内には、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口73とフランジ部59とを備え、下端部に燃料電池セル43の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス流出口70が設けられてなる酸素含有ガス導入部材58が、隣り合うセルスタック45の間に位置するように、内壁53を貫通して挿入されて固定されている。
Here, the
また、燃料電池セル43の配列方向に沿った内壁53の内側には、排ガス用内壁54が設けられており、内壁53と排ガス用内壁54との間が、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスが、上方から下方に向けて流れる排ガス流路56とされている。なお、排ガス流路56は、収納容器42の底部に接続された排気管72と通じている。
Further, an exhaust gas
ここで、排ガス用内壁54と、内壁53に接続された上壁75、発電室用底壁74で囲まれた空間が、セルスタック45を収納するための発電室71とされている。
Here, the space surrounded by the exhaust gas
また発電室71内には、モジュール41内の熱が極端に放散され、燃料電池セル43(セルスタック5)の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール41内の温度を高温に維持するための断熱材60が適宜設けられている。
Further, in the
断熱材60は、セルスタック45の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル43の配列方向に沿ってセルスタック45の側面側に配置するとともに、セルスタック45の側面における燃料電池セル43の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱材60を配置することが好ましい。なお、好ましくは、断熱材60はセルスタック45の両側面側に配置することが好ましい。それにより、セルスタック45の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、酸素含有ガス導入部材58より導入される酸素含有ガスが、セルスタック45の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック45を構成する燃料電池セル43間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。なお、セルスタック45の両側面側に配置された断熱材60においては、燃料電池セル43に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、セルスタック45の長手方向および燃料電池セル43の積層方向における温度分布を低減するための開口部77が設けられている。
The
ここで、セルスタック45の排ガス用内壁54側に配置された断熱材60においては、開口部77を設けるにあたり、セルスタック45の上下に配置され、燃料電池セル43の配列方向に沿って延びる断熱材60と、排ガス用内壁54に接して配置された断熱材60とを組み合わせることで開口部77を形成することもできる。なお、排ガス用内壁54に
接して配置された断熱材60は、排ガス用内壁54の上端まで延びて配置することもできる。
Here, in the
隣接するセルスタック45の間に配置される酸素含有ガス導入部材58は、上壁75と直接溶接等で配置されている場合には、内部を流れる温度の低い酸素含有ガスの熱が、温度の低い上壁75に伝熱され、酸素含有ガス導入部材58の温度が低下し、それに伴って、セルスタック45の温度が低下し、セルスタック45の発電効率が低下するおそれがある。
When the oxygen-containing
それゆえ、図7で示すモジュール41においては、酸素含有ガス導入部材58を、一端側(上端側)が酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口73とフランジ部59とを備えた形状とされ、フランジ部59と上壁75との間に、耐熱性を有しかつ熱伝導率の低い部材の1つである断熱材60が配置されている。
Therefore, in the
それにより、酸素含有ガス導入部材58に伝熱された発電室71内の熱が、温度の低い上壁75への伝熱量を低減でき、酸素含有ガス導入部材58の温度を高温に維持することができる。それにより、セルスタック45の発電効率を向上することができる。
Thereby, the heat in the
このようなモジュール41においては、燃料電池セル43の発電に使用されなかった燃料ガスを、セルスタック45の一端側(上端側)にて燃焼させることにより、改質器46の温度や発電室71内の温度を効率よく上昇させることができることで、改質効率を向上することができ、それにより発電効率を向上することができる。
In such a
しかしながら、この改質器46での改質反応の状況や、セルスタック44の一端側での余剰の燃料ガスの燃焼状態によっては、不完全燃焼等を生じる場合があり、この場合に一酸化炭素を含有する排ガスが生じる場合がある。それゆえ、排ガスを無害化(浄化)するにあたり、モジュール内に排ガス処理器を備えることが知られているが、排ガス処理器の配置場所によっては、排ガスの浄化に伴う熱を、原燃料の改質反応や燃料電池セルの発電に効率よく利用できない場合が有り、この点で改善の余地があった。
However, incomplete combustion or the like may occur depending on the state of the reforming reaction in the
そこで、図7に示すモジュール41においては、発電室71内に配置され、セルスタック44の一端側(上端側)と離間して配置された、原燃料を改質するための改質器46に接して、排ガスを浄化するための燃焼触媒を備える排ガス処理器62を備えており、特に図7に示すモジュール41においては、排ガス処理器62が、改質器46のセルスタック44側の面(図7においては改質器62の底面)に配置されている。
Therefore, in the
それにより、排ガス処理器62において、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスを処理する際に生じる熱を、改質器46に効率よく伝熱することができ、改質器46における改質効率を向上することができる。それにより、燃料電池セル43の発電効率を向上することができる。
Thereby, in the exhaust
なお、排ガス処理器62が備える燃焼触媒としては、上述の排ガス処理器31が備える燃焼触媒と同様のものを用いることができ、その形状も、同様にケース内に燃焼触媒を収納してなる形状や、ハニカム型とすることができる。
In addition, as a combustion catalyst with which the exhaust
また、図7に示すモジュール41においても、上述のモジュール1等と同様に、排気管72内に第2の排ガス処理器63を備えている。それにより、発電室71内に配置された排ガス処理器62と、排気管72内に配置された第2の排ガス処理器63とにより、排ガスを処理することができ、より効率よく排ガスの浄化を行なうことができる。なお、第2の排ガス処理器63は、上述の排ガス処理器62と同様の構成とすることができる。
Further, the
図7に示すモジュール41においては、燃料電池セル43が、発電に使用されなかった燃料ガスを一端部(上端部)側で燃焼させるように構成されており、改質器46とセルスタック45との間が、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させるための燃焼部64とされていることから、排ガス処理器62を改質器46に接して配置することにより、モジュール41の起動時のように、発電室71内の温度が十分に上昇していない場合であっても、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じる燃焼熱で排ガス処理器62の温度を上昇させることができ、それにより、効率よく排ガスの浄化を行なうことができる。
In the
なお、排ガス処理器62と第2の排ガス処理器63とを配置するにあたり、排ガス処理器62が有する燃焼触媒の作動温度を、第2の排ガス処理器63が有する燃焼触媒の作動温度よりも高く設定することができる。
In arranging the exhaust
モジュール41の稼動に伴って生じる排ガスの温度は、燃料電池セル43の上端部側が高温となり、排気管72では燃料電池セル43の上端部側に比べて低温となるため、排ガス処理器62が有する燃焼触媒の作動温度を、第2の排ガス処理器63が有する燃焼触媒の作動温度よりも高く設定することにより、それぞれの排ガス処理器がさらに効率よく排ガスを浄化することができる。
The temperature of the exhaust gas generated with the operation of the
ここで、燃焼触媒の作動温度は特定の温度範囲で示されるため、その作動温度の一部が重複していてもよく、例えば作動可能温度の最低温度(開始温度)もしくは最高温度(耐熱温度)等を比較した場合に、排ガス処理器62が有する燃焼触媒の方が、第2の排ガス処理器63が有する燃焼触媒よりも、作動可能温度の最低温度もしくは最高温度が高く設定されていればよい。
Here, since the operating temperature of the combustion catalyst is shown in a specific temperature range, a part of the operating temperature may be overlapped. For example, the minimum operating temperature (starting temperature) or the maximum operating temperature (heat-resistant temperature) And the like, it is only necessary that the combustion catalyst of the exhaust
図8は、発電室71内に2つのセルスタック45を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which two
図8に示すモジュール65においては、排ガス処理器66が、改質器46のセルスタック4側の面(改質器7の底面)に接して配置されており、かつそれぞれのセルスタック45の両側に位置する排ガス用内壁54と酸素含有ガス導入部材58と接している。言い換えれば、排ガス処理器66は、改質器46とセルスタック45との間を上下に仕切るように配置されている。
In the
それにより、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスは、排ガス処理器66にて処理された後に、排ガス流路56内に流れることから、排ガス処理器66にて効率よく排ガスを浄化できるとともに、改質器46に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器46における改質効率を向上することができ、燃料電池セル43の発電効率を向上することができる。
As a result, the exhaust gas generated due to the power generation of the
なお、排ガス用内壁54に接して配置された断熱材60が、排ガス用内壁54の上端まで延びて配置している場合においては、排ガス処理器66の排ガス用内壁56側の一端は、断熱材60に接して配置する(言い換えれば、断熱材60を介して排ガス用内壁56に接続する。)こともできる。
When the
図9は、発電室71内に2つのセルスタック45を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which two
図9に示すモジュール67においては、排ガス処理器68が、改質器46の燃料電池セ
ル43の配列方向に沿った両側面に配置されており、かつセルスタック45の両側に位置する排ガス用内壁54と酸素含有ガス導入部材58と接している。言い換えれば、排ガス処理器66は、改質器46とセルスタック45との間を上下に仕切るように配置されている。
In the
なお、排ガス用内壁54に接して配置された断熱材60が、排ガス用内壁54の上端まで延びて配置している場合においては、排ガス処理器68の排ガス用内壁56側の一端は、断熱材60に接して配置する(言い換えれば、断熱材60を介して排ガス用内壁56に接続する)こともできる。
When the
このようなモジュール67においても、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスが、排ガス処理器68にて処理された後に、排ガス流路56内に流れることから、排ガス処理器68にて効率よく排ガスを浄化できるとともに、改質器46に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器46における改質効率を向上することができ、燃料電池セル43の発電効率を向上することができる。
Also in such a
なお、排ガス処理器68は、改質器46の燃料電池セル43の配列方向に沿った両側面に別個に設けるほか、改質器46の一方側の側面を燃料電池セル43の配列方向に沿って延びた後、折り返して改質器46の他方側の側面を燃料電池セル43の配列方向に沿って延びた1つの排ガス処理器68とすることもできる。
The exhaust
図10は、発電室71内に2つのセルスタック45を収納してなるモジュールの他の実施形態を概略的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a module in which two
図10に示すモジュール69においては、排ガス処理器が、改質器46のセルスタック45側の面(改質器46の底面)に接して配置されており、かつセルスタック45の両側に位置する排ガス用内壁54と酸素含有ガス導入部材58と接している排ガス処理器66と、改質器46の燃料電池セル43の配列方向に沿った両側面に配置されており、かつセルスタック45の両側に位置する排ガス用内壁54と酸素含有ガス導入部材58と接している排ガス処理器68とから構成されている。
In the
なお、排ガス用内壁54に接して配置された断熱材60が、排ガス用内壁54の上端まで延びて配置している場合においては、排ガス処理器66および排ガス用処理器68の排ガス用内壁56側の一端は、断熱材60に接して配置する(言い換えれば、断熱材60を介して排ガス用内壁56に接続する。)こともできる。
When the
このようなモジュール69においては、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスが、まず排ガス処理器66にて処理され、排ガス処理器66にて処理されなかった排ガスが、排ガス処理器68にて処理されることとなる。
In such a
それゆえ、排ガスを効率よく浄化することができるとともに、改質器46に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器46における改質効率を向上することができ、燃料電池セル43の発電効率を向上することができる。
Therefore, the exhaust gas can be purified efficiently and the amount of heat transferred to the
なお、図10に示すモジュール69において、排ガス処理器66と排ガス処理器68とを一体的なものとして作成することもでき、また改質器46の上側に排ガス処理器を配置することもできる。
In the
また、排ガス処理器66や排ガス処理器68は燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスをより効率よく処理するにあたり、改質器46の燃料電池
セル43の配列方向に沿った長さ以上の長さを有することができる。それにより、燃料電池セル43の発電や余剰の燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスの大半量は、排ガス処理器66や排ガス処理器68により処理された後に、排ガス流路56へ流れることから、排ガスを効率よく浄化することができるとともに、改質器46に伝熱される熱量を増加することができる。それゆえ、改質器46における改質効率を向上することができ、燃料電池セル43の発電効率を向上することができる。
Further, the exhaust
図11は、本発明の燃料電池装置80の一実施形態を示す分解斜視図である。なお、図11においては一部構成を省略して示している。
FIG. 11 is an exploded perspective view showing an embodiment of the
図11に示す燃料電池装置80は、支柱81と外装板82から構成される外装ケース内を仕切板83により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール1を収納するモジュール収納室84とし、下方側をモジュール1を動作させるための補機類を収納する補機収納室85として構成されている。なお、補機収納室85に収納する補機類を省略して示している。
A
また、仕切板84は、補機収納室85の空気をモジュール収納室84側に流すための空気流通口86が設けられており、モジュール収納室84を構成する外装板82の一部に、モジュール収納室84内の空気を排気するための排気口87が設けられている。
In addition, the
このような燃料電池装置80においては、上述したように、発電効率が向上したモジュール1をモジュール収納室84内に収納して構成されることにより、発電効率の向上した燃料電池装置80とすることができる。
In such a
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. .
例えば、図7に示したモジュール41において、収納容器42内に2つのセルスタック45を配置した例を示したが、収納容器内に3つ以上のセルスタックを収納してなるモジュールとすることもできる。
For example, in the
この場合には、隣接するセルスタックの間にそれぞれ酸素含有ガス導入部材58を配置し、排ガス処理器66や排ガス処理器68は、それぞれのセルスタックの両側に配置された酸素含有ガス導入部材58同士に接するように配置することができる。なお、最も外側に位置するセルスタックにおいては、その外側は排ガス用内壁54となるため、排ガス用内壁54と酸素含有ガス導入部材58と接するように、排ガス処理器66や排ガス処理器68を配置することができる。
In this case, oxygen-containing
1、33、35、37、41、65、67、69:燃料電池モジュール
2、42:収納容器
3、43:燃料電池セル
4、45:セルスタック
7、46:改質器
31、34、36、62、66、68:排ガス処理器
38、71:発電室
58:酸素含有ガス導入部材
80:燃料電池装置
1, 33, 35, 37, 41, 65, 67, 69:
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