JP5803516B2 - 燃料電池装置 - Google Patents
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Description
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた燃料電池装置において、
前記燃料電池セルの内部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記燃料ガスを流す燃料ガス流路と、
前記燃料電池セルの外部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、前記燃料ガス流路から排出された前記燃料ガスと前記酸化剤ガス流路から排出された前記酸化剤ガスとを混合して燃焼させる燃焼部と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、供給される被改質ガスを前記燃焼部からの熱によって前記燃料ガスに改質する触媒を充填した改質流路を有する改質器と、を備え、
前記改質流路は、
当該改質流路の上流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる上流側流路と、
前記上流側流路の下流端から分岐して当該改質流路の下流端まで蛇行して延びる1対の下流側流路と、を有しており、
各前記下流側流路は、前記上流側流路の下流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる第1蛇行流路と、前記第1蛇行流路よりも外側に配置されて前記第1蛇行流路の下流端から前記改質流路の下流端まで前記改質器の側壁に接触して延びる第2蛇行流路と、を有する燃料電池装置が提供される。
CmHn+xO2 → bCO+cH2 (1)
この部分酸化改質反応POXによって燃料ガスが生成される。部分酸化改質反応POXは発熱反応であるので、生成された燃料ガスは発熱反応によって加熱されてその温度が上昇する。この燃料ガスは、燃料ガスタンク68から燃料電池セル集合体12を経由して燃料室18に供給される。その結果、燃料電池セル集合体12は燃焼部18及び燃料ガスタンク68によって上下方向から加熱される。
CmHn+xO2+yH2O → bCO+cH2 (2)
CmHn+xH2O → bCO+cH2 (3)
この水蒸気改質反応SRでは、高温の被改質ガスと水蒸気とが触媒39の表面に接触することによって吸熱反応が発生する。この段階では、燃料電池セル集合体12は十分に高温に加熱されているので、吸熱反応が進行しても燃料電池セル集合体12で大幅な温度低下を招くことはない。燃焼部18では継続して燃焼が進行する。
32 改質流路
35 上流側流路
36 下流側流路
37 内側流路(第1蛇行流路)
38 外側流路(第2蛇行流路)
39 触媒
79 酸化剤ガス流路
84 燃料電池セル
88 燃料ガス流路
Claims (3)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた燃料電池装置において、
前記燃料電池セルの内部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記燃料ガスを流す燃料ガス流路と、
前記燃料電池セルの外部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、前記燃料ガス流路から排出された前記燃料ガスと前記酸化剤ガス流路から排出された前記酸化剤ガスとを混合して燃焼させる燃焼部と、
前記燃料電池セルの上方に配置される直方体形状の筐体と、該筐体の内部に形成され供給される被改質ガスを前記燃焼部からの熱によって前記燃料ガスに改質する触媒を充填した改質流路を有する改質器と、を備え、
前記改質流路は、
当該改質流路の上流端から前記筐体の側壁に接触せずに前記筐体の長手方向に延びる上流側流路と、
前記上流側流路の下流端から分岐して当該改質流路の下流端まで蛇行して延びる1対の下流側流路と、を有しており、
各前記下流側流路は、前記上流側流路の下流端から前記筐体の側壁に接触せずに前記筐体の長手方向に延びる第1蛇行流路と、前記第1蛇行流路よりも外側に配置されて前記第1蛇行流路の下流端から前記改質流路の下流端まで前記筐体の長手方向及び短手方向の側壁に接触して延びる第2蛇行流路と、を有することを特徴とする燃料電池装置。 - 前記改質器は、
互いに対向し前記筐体の長手方向に延びる1対の第1リブであって、その間に前記上流側流路を区画形成する前記1対の第1リブと、
前記1対の第1リブの外側に配置され、前記1対の第1リブとの間に前記第1蛇行流路を区画形成する1対の第2リブと、
前記1対の第2リブに連続し、前記1対の第1リブの下流端に対向するとともに、前記上流側流路の下流端と前記第1蛇行流路の上流端とを接続する湾曲リブと、を有し、
前記湾曲リブは、上面視においてその外向き面が前記筐体の短手方向の側壁と対向するように湾曲していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記被改質ガスの流れ方向に直交する前記下流側流路の断面積は、前記被改質ガスの流れ方向に直交する前記上流側流路の断面積よりも小さく設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池装置。
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