JP5606165B2 - Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、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を備えるセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device including a reformer for generating fuel gas supplied to a fuel cell.
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と、該セルスタックに供給する燃料ガスを生成するための改質器とを備えるセルスタック装置や、該セルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, as a next generation energy, a fuel cell (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are used, and a cell stack in which a plurality of fuel cells that can obtain electric power are arranged and supplied to the cell stack Various cell stack devices including a reformer for generating fuel gas to be produced and fuel cell modules in which the cell stack devices are housed in a housing container have been proposed (for example, see Patent Document 1). .
この特許文献1においては、原燃料を気化するための気化部と、気化部から送出された原燃料ガスを改質するための改質部とを有する改質器が、セルスタックの上方に配置されている。そして、特許文献1に示す改質器は、気化部と改質部とが互いに接した状態で並置された構造となっている。
In
しかしながら、上述した特許文献1のセルスタック装置においては、気化部と改質部とが接した状態で並置されているため、気化部に温度の低い原燃料が供給され、気化部の温度が低下した場合に、気化部にて生じる吸熱反応によって、改質部の温度が低下し、効率よく改質反応を行なうことができず、改質効率が低下する可能性が高まる。また、それにより、セルスタック装置の発電効率が低下する可能性が高まる。
However, in the above-described cell stack device of
本発明のセルスタック装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルの複数個を配列してなるセルスタックと、外部より供給される原燃料を温度の上昇した原燃料ガスにするための気化器と、該気化器より供給された前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質器とを備えている。前記気化器および前記改質器が、前記燃料電池セルの配列方向に沿ってそれぞれ延び、前記気化器の前記燃料電池セルの配列方向における一端に前記原燃料が供給される原燃料流入口が設けられているとともに、前記気化器が前記改質器および前記セルスタックと間隔をあけて配置されており、前記気化器の原燃料流入口と前記燃料電池セルの配列方向に対向する位置である、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向における他端に前記燃料ガスを前記セルスタックを構成する前記燃料電池セルに供給するための燃料ガス送出口が設けられ、前記改質器が、前記気化器と前記セルスタックとの間に位置するように配置されている。 The cell stack device of the present invention includes a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate power using fuel gas and oxygen-containing gas are arranged, and raw fuel supplied from the outside into raw fuel gas whose temperature has been increased. And a reformer for reforming the raw fuel gas supplied from the vaporizer into the fuel gas. The evaporator and the reformer, the extending respectively along the arrangement direction of the fuel cell, the raw fuel inlet is provided in which the raw fuel at one end is supplied in the arrangement direction of the fuel cell of the vaporizer And the vaporizer is disposed at a distance from the reformer and the cell stack, and is a position facing the raw fuel inlet of the vaporizer and the arrangement direction of the fuel cells, A fuel gas delivery port for supplying the fuel gas to the fuel cells constituting the cell stack is provided at the other end of the reformer in the arrangement direction of the fuel cells, and the reformer comprises the It arrange | positions so that it may be located between a vaporizer and the said cell stack.
本発明の燃料電池モジュールは、上記に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納している。 The fuel cell module of the present invention stores the cell stack device described above in a storage container.
本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納している。 In the fuel cell device of the present invention, the fuel cell module described above and an auxiliary device for operating the cell stack device are housed in an outer case.
本発明のセルスタック装置によれば、改質効率の低下を低減し、発電効率の向上したセ
ルスタック装置とすることができる。また、本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることから、発電効率を向上させることができる。また、本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、セルスタック装置を作動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から、発電効率を向上させることができる。
According to the cell stack device of the present invention, a reduction in reforming efficiency can be reduced and a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained. Further, the fuel cell module of the present invention can improve the power generation efficiency because the cell stack device is housed in the housing container. Further, the fuel cell device of the present invention can improve the power generation efficiency because the fuel cell module and the auxiliary device for operating the cell stack device are housed in the outer case.
図1に示すセルスタック装置1は、内部に燃料ガス流路(図示せず)を有する燃料電池セル2を複数個立設させた状態で、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3を、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の一端部を燃料電池セル2に燃料ガスを供給するマニホールド4に絶縁性の接着材により固定し、燃料電池セル2の他端部側に、燃料電池セル2の他端部と離間して第1改質器6aと第2改質器6bとを並置し、第1改質器6aと第2改質器6bの上方に気化器7を配置して構成されている。
The
マニホールド4の燃料電池セル2の配列方向(以下、セル配列方向と略す場合がある。)に沿った端部に設けられている燃料ガス流入口17に、第2改質器6bの燃料ガス送出口14と接続される燃料ガス供給管8を具備する。なお、ここでいうマニホールド4の燃料電池セル2の配列方向に沿った端部とは、セルスタック3の端部からマニホールド4の端部までの空間およびマニホールド4の側面のうち燃料電池セル2配列方向と交差する側面を意味する。なお、セルスタック3の両端部には、燃料電池セル2の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引出部5bを有する導電部材5aが配置されている。
The fuel gas feed of the
気化器7のセル配列方向における一端には原燃料が供給される原燃料流入口16が設けられており、原燃料流入口16に原燃料供給管9が接続されている。気化器7のセル配列方向における他端は、気化器7とセルスタック3との間に配置された第1改質器6aと連結管10を介して接続されており、第1改質器6aと第2改質器6bとが連結管10を介して接続されている。なお、気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bを角柱形状の連結管10により接続した例を示したが、原燃料または原燃料ガスがリークしないようにこれらを連結すればよく、円柱形状の連結管10により連結してもよい。
A
ここで、燃料電池セル2としては、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が、燃料電池セル2の長手方向に一端から他端にかけて流れるための燃料ガス流路を有する中空平板状で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層2aを順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル2を例示している。なお、図中に示していないが、燃料ガス流路は少なくとも1つあればよく、複数の燃料ガス流路を設けてもよい。なお、図1〜4中の符号2aは酸素側電極層2aを示す。
Here, the
また、セルスタック装置1は、燃料電池セル2が、他端にて燃料電池セル2の発電に使用されなかった燃料ガス(以下、余剰の燃料ガスと略す場合がある。)を燃焼させる構成
とされている。それにより、後述する改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)の温度を効率よく上昇させることができる。以下、特に示さない場合、燃料電池セル2の他端にて余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セル2を備えたセルスタック3を用いて説明する。
The
セルスタック装置1において、原燃料は、原燃料供給管9より原燃料流入口16を介して供給され、気化器7内をセル配列方向に沿って流れる間に気化器7内で温められて(気化されて)原燃料ガスとされ、原燃料ガス送出口12から連結管10を介して第1改質器6aの一端に設けられた原燃料ガス流入口13に供給される。そして原燃料ガスは、内部に設けられた改質触媒(図示せず)により燃料ガスに改質されながら第1改質器6aの他端まで流れる。第1改質器6aを流れた燃料ガスまたは改質されなかった原燃料ガスは、連結管10を介して第2改質器6bの一端に流入し、第2改質器6bの内部に設けられた改質触媒により燃料ガスに改質される。第2改質器6bを流れた燃料ガスは、第2改質器6bの他端に設けられた燃料ガス送出口14から、燃料ガス供給管8を流れ、マニホールド4に設けられた燃料ガス流入口17を介してマニホールド4に供給され、セルスタック3を構成する各燃料電池セル2に供給される。
In the
原燃料としては、都市ガス等の炭化水素系ガスや灯油等の液体燃料があげられる。なお、原燃料として炭化水素系ガス等の気体燃料を用いた場合には、原燃料ガスは炭化水素系ガスを意味し、原燃料として供給された炭化水素系ガスは、気化器7内で温められ、温度の上昇した炭化水素系ガスが原燃料ガスとして改質器6(第1改質器6a)に供給される。
Examples of the raw fuel include hydrocarbon gas such as city gas and liquid fuel such as kerosene. When gaseous fuel such as hydrocarbon gas is used as raw fuel, the raw fuel gas means hydrocarbon gas, and the hydrocarbon gas supplied as raw fuel is warmed in the
気化器7は、円筒形状の管状体により形成されており、セル配列方向に沿って燃料電池セル2の他端側(セルスタック3の上方)に配置され、一端に原燃料流入口16、他端に原燃料ガス送出口12が設けられている。そして、余剰の燃料ガスを燃焼させた燃焼熱(以下、燃焼熱と略す場合がある。)により温められる。なお、気化器7内部にセラミックボール等を充填することで、原燃料と気化器7内部との接触面積を増加させることができ、原燃料が気化器7内部を流れる間に、効率よく温度の上昇した原燃料ガスとすることができる。それゆえ、温度の上昇した原燃料ガスが改質器6(第1改質器6a)に供給されることとなり、改質器6にて効率のよい改質反応を行なうことができる。また、セラミックボール等を充填することにより、原燃料(原燃料ガス)と水蒸気等との混合を促進することができる。
The
第1改質器6aおよび第2改質器6bは、気化器7とセルスタック3との間に位置するようにセル配列方向に沿って配置され、第1改質器6aの一端に原燃料ガス流入口13が設けられ、第2改質器6bの他端に燃料ガス送出口14が設けられている。そして、燃焼熱により、第1改質器6aおよび第2改質器6bは温められており、効率よく改質反応を行なうことができる。
The
なお、燃料電池セル2が余剰の燃料ガスを燃焼させない構成の場合においても、固体酸化物形燃料電池装置の発電反応は発熱反応のため、固体酸化物形燃料電池セルの反応熱により、改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)や気化器7を温めることができる。また、固体酸化物形燃料電池装置の発電温度域は600℃〜1000℃と高温なため、本実施形態を有効に用いることができる。なお、燃料電池装置の作動時に発熱反応が生じるものであればよく、固体酸化物形燃料電池以外にも、溶融炭酸塩燃料電池やリン酸形燃料電池に用いることができる。
Even when the
原燃料ガスを改質して燃料ガス(水素含有ガス)を生成する方法として、水蒸気と原燃料とで改質する水蒸気改質法や空気と原燃料とで改質する部分酸化改質法やこれら二つを
組み合わせた併用改質法(オートサーマル改質法)があげられる。これらの改質方法の特性として、水蒸気改質は、原燃料ガスと水蒸気と400℃〜800℃で反応させることや、改質反応が吸熱反応であることがあげられる。以下、特に記載しない限り、改質とは水を気化室7に供給して、水蒸気改質法によって原燃料を燃料ガスに改質するものとする。なお、その場合は原燃料供給管9を図1に示すように2重管として、水を気化器7に供給すればよい。
As a method of reforming raw fuel gas to generate fuel gas (hydrogen-containing gas), a steam reforming method that reforms with steam and raw fuel, a partial oxidation reforming method that reforms with air and raw fuel, A combined reforming method combining these two (autothermal reforming method) can be mentioned. As a characteristic of these reforming methods, steam reforming includes reacting raw fuel gas and steam at 400 ° C. to 800 ° C., and that the reforming reaction is an endothermic reaction. Hereinafter, unless otherwise specified, reforming means that water is supplied to the vaporizing
ここで、水蒸気改質を行なう改質器6においては、水の気化が大きな吸熱反応であることから、水を気化させるための気化器7の温度が低下する場合がある。さらに、セルスタック3の直上に気化器7が配置された場合に、気化器7の下方に位置する燃料電池セル2の温度が低下し、発電効率が低下する可能性が高まる場合があった。
Here, in the reformer 6 that performs steam reforming, since the vaporization of water is a large endothermic reaction, the temperature of the
セルスタック装置1は、気化器7がセルスタック3と間隔をあけて配置されており、改質器6が気化器7とセルスタック3との間に位置するように配置されていることから、気化器7の下方に改質器が配置されることになり、気化器7の下方に配置された燃料電池セル2の温度が低下することを低減することができる。
In the
さらに、セルスタック装置1は、気化器7と改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)とが間隔をあけて配置されている。そのため、気化器7に温度の低い原燃料が供給された場合や、水が供給された場合においても、気化器7と別体である改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)の温度の低下を低減することができ、効率よく改質反応を行なうことができる。
Further, in the
また、気化器7と改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)とがそれぞれ別体として構成されていることから、気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bのそれぞれの表面積を増加させることができ、燃焼熱にて効率よく気化器7と改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)とを温めることができる。
Further, since the
図1に示すセルスタック1は、気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bがそれぞれセル配列方向に沿って設けられている。そして、改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)がセルスタック3の上面を覆うように平面視して並置するように配置され、その上方に燃料電池セル2の幅方向の中央部に気化器7が配置されている。それにより、余剰の燃料ガスの燃焼により生じた燃焼ガス(排ガス)が第1改質器6aおよび第2改質器6b付近で滞留せず効率よく流れるため、セルスタック装置1の発電効率を向上させることができる。
In the
セルスタック装置1においては、気化器7および改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)を流れる原燃料、原燃料ガスおよび燃料ガスは、それぞれ燃料電池セル2の他端側(セルスタック3の上方)をセル配列方向に沿って折り返しながら流れることとなる。それにより、原燃料、原燃料ガスおよび燃料ガスに効率よく燃焼熱が供給され、効率のよい気化や改質反応をすることができ、発電効率の向上したセルスタック装置1とすることができる。
In the
また、改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)が、セルスタック3と気化器7との間に位置し、セルスタック3の上面を覆うように配置されていることから、温度の低い気化器7とセルスタック3との距離を十分にとることができ、気化部7の下方に配置された燃料電池セル2の温度の低下を低減することができる。
Further, the reformer 6 (
さらに、余剰の燃料ガスの燃焼による燃焼熱を、主に熱量の要する改質反応に利用することにより、セルスタック装置1の発電効率を向上させることができる。
Furthermore, the power generation efficiency of the
また、第1改質器6aと第2改質器6bとが並置されていることから、セルスタック装置1を小型化することができ、コンパクトな燃料電池装置とすることができる。なお、並置とは、セル配列方向から見て、第1改質器6aと第2改質器6bとが、同等の高さに位置することを意味する。
Further, since the
さらに、並置された第1改質器6aと第2改質器6bとの間の上方に気化器7を配置することにより、燃焼により生じた排ガスが第1改質器6aと第2改質器6bとの間を流れ、燃焼熱を気化器7に効率よく伝導することができる。
Further, by disposing the
また、気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bは、円筒形状を有しているため、機械的強度や熱応力に対する強度を向上させることができ、気化器7に温度の低い原燃料や水が供給された場合であっても気化器7の破損が生じる可能性を低減することができる。改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)においても同様である。
Further, since the
さらに、原燃料流入口16がセル配列方向における気化器7の一端に設けられていることから、原燃料がセル配列方向に沿って流れた後に、改質器6に原燃料ガスとして供給されることとなり、改質器6に原燃料が供給されることを低減することができる。
Further, since the
なお、改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)の内部に備える改質触媒15としては、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ−アルミナ、α−アルミナまたはコージェライト等の多孔質担体にRu、Pt等の貴金属やNi、Fe等の卑金属を担持させた改質触媒等を用いることができる。
As the reforming catalyst 15 provided inside the reformer 6 (
また、セルスタック装置1においては、第1改質器6aおよび第2改質器6bを備える例を示したが、第1改質器6aのみを設けてもよい。その場合においても、気化器7と改質器6とが別体として設けられていることから、気化器7に温度の低い原燃料が供給された場合においても、改質器の温度の低下を低減することができ、セルスタック装置1の発電性能を向上させることができる。
Moreover, although the example provided with the
なお、気化器7および改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)をセルスタック3の上方に設けた例を示したが、セルスタックの側方に設けてもよい。その場合においても、発電時に発熱体となる燃料電池セル2を配列したセルスタック3からの輻射熱により効率よく、改質を行なうことができる。
Although the example in which the
次に、本発明の他の実施形態であるセルスタック装置11について図2を用いて説明する。なお、以降の図において本発明の実施形態であるセルスタック装置1と同一の部材については同一の番号を付するものとする。
Next, a
セルスタック装置11は、気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bが角柱形状である点と、第1改質器6aが第2改質器6bよりも上方に配置されている点で、セルスタック装置1と異なり、その他の点はセルスタック装置1と同様である。
In the
図2に示すように気化器7、第1改質器6aおよび第2改質器6bは角柱形状である。そのため、気化器7および改質器6(第1改質器6a、第2改質器6b)の内部の容量を大きくすることができる。
As shown in FIG. 2, the
ここで、原燃料が供給され、気化器7にて温度が上昇した原燃料ガスとされて第1改質器6aに供給されるが、気化器7を流れた原燃料ガスの温度が低い場合があり、原燃料ガス流入口13の下方に配置された燃料電池セル2の温度が低下する可能性があった。
Here, when the raw fuel is supplied, the raw fuel gas whose temperature has been increased in the
セルスタック装置11は、第1改質器6aが気化器7よりもセルスタック3に近く、第2改質器よりも上方に配置されていることから、温度の低い原燃料ガスが第1改質器6aに供給された場合であっても、原燃料ガス流入口13の下方に配置された燃料電池セル2の温度の低下を低減することができる。
In the
さらに、第1改質部6aにて改質が十分に行なわれなかった場合においても、第1改質器6aよりもセルスタック3側に第2改質器6bが配置されているため、第1改質器6aにて改質が行なわれなかった原燃料ガスを燃料ガスに効率よく改質することができる。それにより、マニホールド4に十分な量の燃料ガスを供給することができ、セルスタックを構成する燃料電池セル2に十分な量の燃料ガスを供給することができ、発電効率の向上したセルスタック装置11とすることができる。
Furthermore, even when the reforming is not sufficiently performed in the first reforming
また、第1改質器6aが、気化器7よりもセルスタック3側に配置されていることから、気化器7に温度の低い原燃料や水が供給された場合においても、第1改質器6aの温度の低下を低減することができる。
In addition, since the
なお、セルスタック装置11は、第1改質器6aおよび第2改質器6bをともに角柱形状としているが、例えば第1改質器6aよりもセルスタック3側に配置され、最も温度が高くなる第2改質器6bのみを円筒形状とし、気化器7および第2改質器6bを角柱形状としてもよい。
In the
次に、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置17について図3を用いて説明する。
Next, a
図3に示すセルスタック装置17は、気化器7が平板形状であり、セルスタック3の上面を覆うように設けられている。そして、マニホールド4にセルスタック3a、3bが2列並設した状態で設けられている。その他の点では、セルスタック装置1と同様である。
In the
セルスタック装置17は、2つのセルスタック3a、3bを並設し、それぞれのセルスタック3a、3bを構成する燃料電池セル2の一端部をマニホールド4に絶縁性の接着材により固定している。セルスタック3aとセルスタック3bは、図示するように、それぞれ逆向きに配置されており、セルスタック3a、3bの一端同士(図3においては、原燃料ガス送出口12側)を接続部材(図示せず)にて電気的に直列に接続し、セルスタック3a、3bの他端同士(図3においては、原燃料流入口16側)を導電部材5a1、5a2にてセルスタック3a、3bで発電した電流を外部に引き出している。
The
セルスタック装置17は、気化器7が平板形状であり、セルスタック3の上面を覆うように設けられているため、気化器7に燃焼熱を効率的に供給する(与える)ことができ、気化器7とセルスタック3との距離があった場合においても、原燃料を効率よく温度の上昇した原燃料ガスとすることができる。
In the
なお、セルスタック装置17においては、気化器7が平板形状である例を示したが、気化器7が平板形状でなく、例えば楕円柱状でもよい。また、効率よく燃焼熱を供給するために表面に凹凸等を設けて気化器7の表面積を増加させてもよい。
In addition, in the
次に、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置18について図4を用いて説明する。 Next, a cell stack device 18 which is still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図4に示すセルスタック装置18は、水供給管19が接続され、水を水蒸気に気化(加
熱)させるための水気化器20と、原燃料供給管9が接続され、原燃料を温度の上昇した原燃料ガスとするための気化器7と、第1改質器6aと第2改質器とをこの順に連結管10により接合されている。改質器6は燃料電池セル2の他端側に配置され、水気化器20は改質器6のセルスタック3側と反対側に改質器6と離間して配置されており、その他の構成はセルスタック装置1と同様である。なお、図4の説明においては第1改質器6aおよび第2改質器6bを改質器6として説明する。
The cell stack apparatus 18 shown in FIG. 4 is connected to a
図4に示すセルスタック装置18は、水気化器20に水供給管19を介して水を供給し、気化器7に原燃料供給管9を介して原燃料を供給し、水蒸気改質法により原燃料を燃料ガスに改質している。
A cell stack device 18 shown in FIG. 4 supplies water to the
セルスタック装置18は、水気化器20を備えることから、水供給管19から供給される水を水蒸気に十分に気化して改質器6に供給することができ、改質効率を向上させることができる。
Since the cell stack device 18 includes the
ここで、原燃料として炭化水素系液体燃料(灯油等)を用いる場合において、原燃料供給管9および水供給管19を2重管とする場合や、気化器7に同時に供給する場合に、気化器7の温度が低下し、水および原燃料としての液体燃料を十分に気化させることができず、改質器6が備える改質触媒(図示せず)が劣化する可能性があった。また、改質触媒の劣化により、改質器6にて改質されなかった原燃料ガスが、燃料電池セル2に供給されて燃料電池セル2が劣化する可能性があった。
Here, when a hydrocarbon liquid fuel (kerosene or the like) is used as the raw fuel, vaporization occurs when the raw
図4に示すセルスタック装置19は、水を気化する水気化器20と、原燃料を気化させる気化器7と別個に備えることにより、改質器6に十分に気化した水蒸気および原燃料ガスを供給することができ、改質器6の改質効率を向上させることができる。
A
また、水気化器20にて気化された水蒸気は、さらに気化器7を流れて改質器6に供給されるため、温められた水蒸気を改質器6に供給することができ、さらに改質効率を向上させることができる。
Further, since the water vapor evaporated in the
なお、気化器7にて水蒸気と原燃料を気化させて生成した原燃料ガスとが十分に混合されることから、改質器6にて十分な改質反応を行なうことができる。
Since the
また、水気化器20を気化器7の原燃料供給管9側で接続した例を示したが、水気化器20と気化器7の原燃料供給管9側にて接続しなくてもよい。なお、原燃料供給管9を気化器7の端部に接続し、水供給管19を水気化器20の端部に接続した例を示したが、気化器7および水気化器19の端部に接続しなくてもよく、セルスタック装置19の温度分
布が一定となるように適宜設定すればよい。
Moreover, although the example which connected the
次に、本発明の一実施形態であるセルスタック装置1を収納容器26内に収納してなる本発明の一実施形態である燃料電池モジュール25について図5を用いて説明する。
Next, a
収納容器26の内側の両側面には、燃料電池セル2に酸素含有ガスを供給するための空気導入板が設けられており、収納容器26内で温められた酸素含有ガスを燃料電池セル2に供給することができる。
Air introducing plates for supplying oxygen-containing gas to the
なお、図5においては、収納容器26の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置1を後方に取り出した状態を示している。ここで、図5に示した燃料電池モジュール25においては、セルスタック装置1を、収納容器26内にスライドして収納することが可能である。
FIG. 5 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the
このような燃料電池モジュール25においては、上述したように、発電効率が向上したセルスタック装置1を収納容器26に収納して構成されることにより、発電効率が向上した燃料電池モジュール25とすることができる。
In such a
次に、本発明の一実施形態である燃料電池モジュール25と、燃料電池モジュール25を作動させるための補機(図示せず)とを収納してなる本発明の一実施形態である燃料電池装置30について図6を用いて説明する。
Next, a fuel cell device according to an embodiment of the present invention, in which a
図6に示す燃料電池装置30は、支柱31と外装板32から構成される外装ケース内を仕切板33により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール25を収納するモジュール収納室34とし、下方側を燃料電池モジュール25を作動させるための補機を収納する補機収納室35として構成されている。なお、補機収納室35に収納する補機を省略して示している。
The
また、仕切板33には、補機収納室35の空気をモジュール収納室34側に流すための空気流通口36が設けられており、モジュール収納室34を構成する外装板33の一部に、モジュール収納室34内の空気を排気するための排気口37が設けられている。
Further, the
このような燃料電池装置30においては、上述したように、発電効率が向上した燃料電池モジュール25をモジュール収納室34に収納し、燃料電池モジュール25を作動させるための補機を補機収納室33に収納して構成されることにより、発電効率が向上した燃料電池装置30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、第1改質器6aおよび第2改質器6bを並置した例を示したが、セルスタックの上方に第2改質器6b、第1改質器6aおよび気化器7をこの順に上方に配置してもよい。この場合においても、第2改質器6b、第1改質器6aおよび気化器7が、それぞれ連結管10にて別体として連結されることにより、気化器7に温度の低い原燃料が供給された場合においても、効率よく改質反応を行なうことができ、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。
For example, an example in which the
また、第1改質器6aと第2改質器6bとが同様の大きさである例を示したが、第1改質器6aが第2改質器6bよりも大きくてもよく、小さくてもよい。各部材の大きさは、セルスタック装置の構成に合わせて適宜設定すればよい。
Moreover, although the example which the
1、11、17、18:セルスタック装置
2:燃料電池セル
3:セルスタック
4:マニホールド
6:改質器
6a:第1改質器
6b:第2改質器
7:気化器
16:原燃料流入口
20:水気化器
25:燃料電池モジュール
30:燃料電池装置
1, 11, 17, 18: cell stack device 2: fuel cell 3: cell stack 4: manifold 6:
Claims (8)
外部より供給される原燃料を温度の上昇した原燃料ガスにするための気化器と、
該気化器より供給された前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質器と、を備え、
前記気化器および前記改質器が、前記燃料電池セルの配列方向に沿ってそれぞれ延び、
前記気化器の前記燃料電池セルの配列方向における一端に前記原燃料が供給される原燃料流入口が設けられているとともに、前記気化器が前記改質器および前記セルスタックと間隔をあけて配置されており、
前記気化器の原燃料流入口と前記燃料電池セルの配列方向に対向する位置である、前記改質器の前記燃料電池セルの配列方向における他端に、前記燃料ガスを前記セルスタックを構成する前記燃料電池セルに供給するための燃料ガス送出口が設けられ、
前記改質器が、前記気化器と前記セルスタックとの間に位置するように配置されていることを特徴とするセルスタック装置。 A cell stack in which a plurality of fuel cells that generate power with fuel gas and oxygen-containing gas are arranged;
A vaporizer for converting the raw fuel supplied from the outside into a raw fuel gas with an increased temperature;
A reformer for reforming the raw fuel gas supplied from the vaporizer into the fuel gas,
The evaporator and the reformer, respectively extend along the arrangement direction of the fuel cells,
Arrangement wherein with raw fuel inlet is provided to the raw fuel at one end in the arrangement direction of the fuel cell of the carburetor is supplied, the carburetor is opened the reformer and the cell stack and spacing Has been
The fuel gas constitutes the cell stack at the other end of the reformer in the arrangement direction of the fuel cells, which is a position facing the raw fuel inlet of the vaporizer and the arrangement direction of the fuel cells. A fuel gas outlet for supplying the fuel cell is provided;
The cell stack apparatus, wherein the reformer is disposed so as to be positioned between the vaporizer and the cell stack.
前記気化器の原燃料供給側に接続されているとともに、前記改質器の前記セルスタック側と反対側に当該改質器と離間して配置されていることを特徴とする請求項5に記載のセルスタック装置。 A water vaporizer for vaporizing water supplied from the outside into water vapor, the water vaporizer connected to the raw fuel supply side of the vaporizer, and the cell stack side of the reformer; The cell stack device according to claim 5, wherein the cell stack device is disposed on the opposite side to be separated from the reformer.
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