JPH01320778A

JPH01320778A - 発電装置

Info

Publication number: JPH01320778A
Application number: JP63152836A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uchida; 聡内田; Tadashi Gengo; 義玄後
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1989-12-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、固体電解質燃料電池セルを用いた発電装置の
改良に関する。

［従来の技術と課題］従来、発電装置としては、例えば第５図に示すものが知
られている。

図中１は、ハウジングである。このハウジング１内は、
隔壁２により燃料供給室３．空気供給室４及び燃焼室５
とに区画されている。前記燃料供給室３には燃料供給口
６が、前記空気０（給室４には空気供給ロアが、前記燃
焼室５にはガス排出口８が夫々設けられている。前記燃
料供給室３がら空気供給室４．燃焼室５に亙って並列に
結合された複数の円筒型固体電解質セル９が、十極側を
集電極１０によりかつ一極側を集電極１１により集電さ
れた構成になっている。

ところで、こうした発電装置において、（十極側の）集
電極１０が高温（１０００℃以上）雰囲気である燃焼室
５に位置するため、高温腐食対策が必要であるとともに
、高温ガスが外部へリークしないように対策が必要であ
り、材料の選定が大きなネックとなる。第６図は導電体
（集電極）の抵抗、温度特性の一例であるが、同図より
高温になるほど集電極の抵抗率が増えることが明らかで
ある。従って、高温で作動する固体電解質燃料電池では
電極の内部抵抗が増え、電流が増えるに従って電池の起
電力が低下する。ここで、電池の起電力は、一般に次式
で表わされ、集電極の温度−抵抗特性はその性能に大き
く影響を与える。

Ｅ＝Ｅｏ　　（１ｉ　　（Ｒ十ＲＡ））ここで、Ｅ：電
池の起電力Ｅｏ　＝電池の電流０時の起電力Ｒ：集電極の抵抗ＲＡ：電池本体の内部抵抗ＲｏＲ′Ｏ：集電極の電気抵抗定数ｃ、ｃ’　　：集電極の電気抵抗係数Ｔ：雰囲気温度第７図は従来のその他の例を示す発電装置の説明図であ
る。この発電装置は、複数のセル９をハウジング１の外
側へ突出するように配置して、ハウジング１の外部で集
電した構成となっている。

この構造の発電装置によれば、集電極１０．１１が低温
雰囲気であるため、前述した抵抗増加の問題点を解消で
きる。しかし、セル９がハウジング１の外へ突出するよ
うに配置されるため、ガスのリーク対策が困難である。

本発明は上記事情に鑑み゛てなされたもので、集電極の
抵抗増加を軽減して電池性能の低下を回避するともに、
高温ガスのリーク対策が容易な発電装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、気密構造のハウジングと、このハウジング内
に配置され、該ハウジングの外板とから燃料供給室、空
気供給室、燃料排出室及び燃焼室を夫々区画する隔壁と
、前記空気供給室に両端部が前記燃料供給室、燃料排出
室まで延出するように設けられた複数の円筒型固体電解
質セルとからなり、前記セルの集電を前記燃料供給室又
は燃料排出室で行うことを特徴とする発電装置である。

［作用］本発明によれば、複数の円筒型固体電解質セルを該セル
の両端部が燃料供給室、燃料排出室まで延出するように
空気供給室に設置することにより、集電を行う集電極を
低温雰囲気である燃料供給室又は燃料排出室から取出す
ようにし、集電極の耐力低下の低減、電池性能の向上、
酸化腐食の防止、並びに高温ガスのリーク防止を図り、
高性能で安全性の高い発電装置を得ることができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。但し、第１図は本発明に係る発電装置の説明図
、第２図は同発電装置の一構成要素である円筒型固体電
解質燃料電池セルの平面図、第３図は同セルの部分断面
図、第４図は同セルでの電流の流れの説明図である。

図中の２１は、気密構造のハウジングである。

このハウジング２１内は、隔壁２２により燃料供給室２
３．空気供給室２４．燃料排出室２５及び燃料室２６と
に区画されている。前記燃料供給室２３には燃料供給口
２７が、前記空気供給室２４には空気供給口２８が、燃
料排出室２５には排出ノズル２９が、前記燃焼室２６に
はガス排出口３０が夫々設けられている。前記空気供給
室２４には、例えば４個の円筒型固体電解質燃料電池セ
ル３１がその両端部を燃料供給室２３．燃料排出室２５
まで突出し、かつ極性（十極又は−極）を交互に異なる
ように配置されている。ここで、前記セル３１は隣合う
セル同志の＋側と一側を互い違いに接続することにより
、４個のセル３１を直列に接続し、このうち外側に位置
するセル３１に夫々（十極用）集電極３２．（−極用）
集電極３３を接続して前記セル３１の集電を行っている
。

前記セル３１は外観が第２図に示す通りであり、第３図
に示す如く、多孔質基体４１の上に順次燃料極４２．固
体電解質４３．空気極４４を積層し、直列接続の為のイ
ンクコネクタ４５．あるいはシール材としてのシール膜
４６を設けた構造となっている。ここで、前記基体４１
の材質としては、Ａｇ３０３　、　　ＣＳ　Ｚ　（Ｃａ
ｌｅｉａ　５ｔａｂｉｌｉｚｅｄＺｉｒｃｏｎｉａ）等
のセラミックスより作られたポーラス（気孔率１０〜７
０％程度）で一定強度のあるものを用いる。前記燃料極
４２の材質としては、Ｎｉ系サーメット、Ｃｏ系サーメ
ット、又は純Ｎｉ、Ｃｏなどが用いられ、燃料極４２の
厚みは１００−〜１■である。前記固体電解質４３の材
質としては、ＹＳ　Ｚ　（Ｙｔｔｒｉａ　５ｔａｂｉｌ
ｉｚｅｄＺｉｒｃｏｎｉａ）　、　Ｃｅ系、Ｂｉ系等が
挙げられ、固体電解質４３は出来るだけ薄い方がよい。

前記空気極４４の材質としてはペレブスカイト系結晶構
造の酸化物導電材が挙げられ、空気極４４の厚みは１０
０ｐｎ〜１ｍｌｌ１である。前記シール膜４６はインク
コネクタ４５の条件であるち密さを完全に満たしていな
いために設けられるもので、その月料としては八ρ２０
３などが用いられる。こうした構成のセルにおいては、
電流の流れは第４図の矢印に示す通りである。

上述した５ＯＦＣ発電装置において、燃料は燃料供給口
２７から供給し、これをセル３１の内部を通して燃料排
出室２５へ送るとともに、空気を空気供給口２８から空
気供給室２４へ供給して前記セル３１の外部を大気雰囲
気にし、燃料と空気が反応を起こし、セル３１は起電力
を発生する。

未反応の燃料は燃焼排出室２５に送られ、排出ノズル２
つより噴出し燃焼室２６内で空気と混合して燃焼、排気
する。なお、一般に、燃料供給室２３や燃料排出室２５
の雰囲気温度は３００〜４００℃で燃焼を行っていない
が、空気供給室２４では空気と燃料の燃焼が起こるため
その雰囲気温度は１０００℃を越える。

上記実施例に係る発電装置は、第１図に示す如くハウジ
ング２１内に複数の隔壁２２を設けて燃料供給室２３．
空気供給室２４．燃料排出室２５及び反応室２６とに区
画し、前記空気供給室２４に例えば４個の円筒型固体電
解質セル３１をその両端部が燃料供給室２３．燃料排出
室２５まて突出しかつ極性（＋極又は−極）が交互に異
なるように配置し、しかもこれらセル３１を直列に接続
して前記燃料供給室２３で集電極３２．３３により集電
を行う構造となっている。即ち、各セル３１の十極、−
極は共に燃料供給室２３．燃料排出室２５まで延出して
いるため、各セル３１の＋極、−極は雰囲気温度が３０
０〜４００℃の燃料ガス雰囲気（還元雰囲気）に包まれ
ており、かつ前記集電極３２．３３も共に同じように低
温雰囲気に包まれた状態にある。もって、集ｒａ極３２
゜３３の耐久低下を低減てぎるとともに、温度上昇に起
因する電池全体としての内部抵抗を減少することができ
る。また、集電極３２．３３やその他の導電材料の高温
による腐食を著しく低減し、かつ還元性雰囲気で集電す
るため酸化腐食を回避できる。更に、集電極３２．３３
の外部への取出し箇所に一般の絶縁体を利用でき、外部
に対する高温ガスリークの危険性がなく安全性を向上で
きる。

なお、上記実施例では集電を燃料供給室で行う場合につ
いて述べたが、これに限らず、燃料排出室で集電を行っ
ても上記実施例と同様な効果が得られる。また、上記実
施例では、セルを直列に接続する場合について述べたが
、これに限らず、セルを並列に接続して例えば十極側の
集電を燃料排出室で行ない、−極側の集電を燃料供給室
で行なってもよい。

［発明の効果］以上詳述した如く本発明によれば、集電極の抵抗増加を
軽減して電池性能の低下を回避するともに、高温ガスの
リーク対策が容易で、しかも集電極の耐久低下を低減し
得る高性能の発電装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る発電装置の説明図、第
２図は同発電装置の一構成要素である円筒型固体電解質
燃料電池セルの平面図、第３図は同セルの部分断面図、
第４図は同セルでの電流の流れの説明図、第５図は従来
の発電装置の説明図、第６図は同装置の抵抗率・温度特
性図、第７図は従来の他の発電装置の説明図である。２１・・・ハウジング、２２・・・隔壁、２３・・・燃
料供給室、２４・・・空気供給室、２５・・・燃料排出
室、２６・・・燃焼室、３１・・・円筒型固体６ル、３
２．３３・・・集電極。出願人代理人　弁理士　鈴江武１３ｂ第５図ヲ艮友　　（０に）；ｊ；　６目矛　７！−（

Claims

【特許請求の範囲】

　気密構造のハウジングと、このハウジング内に配置さ
れ、該ハウジングの外板とから燃料供給室、空気供給室
、燃料排出室及び燃焼室を夫々区画する隔壁と、前記空
気供給室に両端部が前記燃料供給室、燃料排出室まで延
出するように設けられた複数の円筒型固体電解質セルと
からなり、前記セルの集電を前記燃料供給室又は燃料排
出室で行うことを特徴とする発電装置。