JPH0240863A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPH0240863A JPH0240863A JP63192248A JP19224888A JPH0240863A JP H0240863 A JPH0240863 A JP H0240863A JP 63192248 A JP63192248 A JP 63192248A JP 19224888 A JP19224888 A JP 19224888A JP H0240863 A JPH0240863 A JP H0240863A
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- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 9
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は溶融炭酸塩燃料電池に係り、特に間接式内部改
質方式の電池における改質ユニットに関するものである
。
質方式の電池における改質ユニットに関するものである
。
（ロ） 従来の技術
溶融炭酸塩燃料電池の内部改質方式には、直接式と間接
式があり、前者はア７−−ド極ガススペースに改質触媒
が保持されているため構成が簡単となるが、触媒が溶融
炭酸塩によって被毒されやすく安定性に劣るという欠点
があり、後者は電池スタック中に改質ユニットを介在許
せて改質触媒とアノード極とを隔離しているので、直接
式の欠点が解消きれると共に改質ユニットが電池反応熱
を除去する冷却板として働くという利点がある。
式があり、前者はア７−−ド極ガススペースに改質触媒
が保持されているため構成が簡単となるが、触媒が溶融
炭酸塩によって被毒されやすく安定性に劣るという欠点
があり、後者は電池スタック中に改質ユニットを介在許
せて改質触媒とアノード極とを隔離しているので、直接
式の欠点が解消きれると共に改質ユニットが電池反応熱
を除去する冷却板として働くという利点がある。
しかしながら従来の間接式内部改質方式には次のような
問題点があった。これを第４図及び第５図について説明
すると、改質触媒（ａ）は邪魔板（ｂ）を有する改質ユ
ニット（ｃ）内に充填されており、入口管（ｄ）より導
入された原料ガスが蛇行状に流れる間に電池作動温度で
スチーム改質され、出口管（ｅ）よりアノードガスとし
て導出する。
問題点があった。これを第４図及び第５図について説明
すると、改質触媒（ａ）は邪魔板（ｂ）を有する改質ユ
ニット（ｃ）内に充填されており、入口管（ｄ）より導
入された原料ガスが蛇行状に流れる間に電池作動温度で
スチーム改質され、出口管（ｅ）よりアノードガスとし
て導出する。
この場合吸熱を伴う改質反応が、原料ガスの導入部近傍
において急激に進行するため、改質ユニｙトに接したセ
ルから集中的に熱が奪われ、←ル面内に局部的な温度低
下を生して複雑な温度分布が発生する。そのためセル構
成要素に犬さい熱応力を与えて亀裂の発生などを生じ、
電池性能や安定性に悪影響を及ぼす。
において急激に進行するため、改質ユニｙトに接したセ
ルから集中的に熱が奪われ、←ル面内に局部的な温度低
下を生して複雑な温度分布が発生する。そのためセル構
成要素に犬さい熱応力を与えて亀裂の発生などを生じ、
電池性能や安定性に悪影響を及ぼす。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は前記問題点を解消し、改質反応に伴う局部的な
温度匂配の発生を抑制して改質反応が全面に亘り均一に
行われる改質ユニットを提供するものである。
温度匂配の発生を抑制して改質反応が全面に亘り均一に
行われる改質ユニットを提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明はセルとガス分ｍ板とを交互に多数ＩＮしてなる
電池スタックにおいて、前記ガス分、ｌＩｌ板のうち少
くとも数個に改質ユニント室を形成し、このユニット室
の中央に間隔を存して設置した一対の中央拡散隔壁によ
り、原料ガスの導入通路を形設すると共に、前記ユニツ
１−室の両側内壁と間隔を存して設置した両側拡散隔壁
により、一対の改質ガス導出通路を形設し、前記両側隔
壁と前記各中央隔壁との間に、前記原料ガスの導入方向
に向い粒径が順次小さくなる改質触媒を夫々充填したも
のである。
電池スタックにおいて、前記ガス分、ｌＩｌ板のうち少
くとも数個に改質ユニント室を形成し、このユニット室
の中央に間隔を存して設置した一対の中央拡散隔壁によ
り、原料ガスの導入通路を形設すると共に、前記ユニツ
１−室の両側内壁と間隔を存して設置した両側拡散隔壁
により、一対の改質ガス導出通路を形設し、前記両側隔
壁と前記各中央隔壁との間に、前記原料ガスの導入方向
に向い粒径が順次小さくなる改質触媒を夫々充填したも
のである。
更に前記粒径が万に異る各改質触媒間は通気性仕切板で
区隔される。
区隔される。
（ホ） 作用
この発明では各改質ユニット室へ分流した原料ガスは、
中央部の導入通路を奥まで導かれる間に左右対称に分流
し、夫々改質反応を起して後改質ガスは改質ユニット室
両側の一対の導出通路から送り出されて電池の各アノー
ド極に分配される。
中央部の導入通路を奥まで導かれる間に左右対称に分流
し、夫々改質反応を起して後改質ガスは改質ユニット室
両側の一対の導出通路から送り出されて電池の各アノー
ド極に分配される。
更にｆｆｉ料ガスの流入方向に向って改質触媒の粒度が
順次小さくなっているので、改質ニー、ｙト室の全面に
亘って原料ガスの均一供給と均一な改質反応が行わＪｌ
、セル面内の温度分布を均一化して電池要素に対する熱
応力を低減することができる。
順次小さくなっているので、改質ニー、ｙト室の全面に
亘って原料ガスの均一供給と均一な改質反応が行わＪｌ
、セル面内の温度分布を均一化して電池要素に対する熱
応力を低減することができる。
（へ）実施例
第１図は本発明による間接式内部改質方式の溶融炭酸塩
燃料電池の概要を示す縦断面図である。
燃料電池の概要を示す縦断面図である。
電池スタック（１）は、周知のように電解質板の両面に
夫々アノード極カソード極を配置してなるセル（いづれ
も図示せず）と、前記各極背面にアノードガス室・カソ
ードガス室を夫々形成するガス分離板（いづれも図示せ
１′）ｋを交互に多数積層して構成される。数個例えば
４個毎に介在するガス分離板（２）は、その他のガス分
離板と異り改質部を内股している。
夫々アノード極カソード極を配置してなるセル（いづれ
も図示せず）と、前記各極背面にアノードガス室・カソ
ードガス室を夫々形成するガス分離板（いづれも図示せ
１′）ｋを交互に多数積層して構成される。数個例えば
４個毎に介在するガス分離板（２）は、その他のガス分
離板と異り改質部を内股している。
第２図及び第３図はこのようなガス分ＪＩｉ板（２）の
斜面図及び横断平面図を夫・を示し、ガス分離板（２〉
はステンし・ス鋼板で中空状に形成して改質ユニット室
（３）とする、改質ユニット室（３）の中央には、間隔
を存して設置した一対の中央拡散隔壁（４）＜４）によ
り、天然ガスなどの燃料とスチームとの混食原料ガスの
導入通路（５）を形設し、一方改質ユニット室（３）の
両側内壁と夫々間隔を存して設置した両側拡散隔壁（６
）及び（６）により。
斜面図及び横断平面図を夫・を示し、ガス分離板（２〉
はステンし・ス鋼板で中空状に形成して改質ユニット室
（３）とする、改質ユニット室（３）の中央には、間隔
を存して設置した一対の中央拡散隔壁（４）＜４）によ
り、天然ガスなどの燃料とスチームとの混食原料ガスの
導入通路（５）を形設し、一方改質ユニット室（３）の
両側内壁と夫々間隔を存して設置した両側拡散隔壁（６
）及び（６）により。
対の改質ガス導出通路（７）及び（７）を形成している
。前記両側隔壁（６）（６）と中央隔壁（４）（４）と
の各間には、前記原料ガスの導入方向に向い粒径が大・
中・小と順次小さくなる改質触媒（８１）（８２）（８
３）が夫々充填移れている。これら粒径が互に異る改質
触媒（８ｘ）（８２）（Ｂａ１間は、混合を防ぐため通
気性仕切板（９）（９）で区割され工いる。
。前記両側隔壁（６）（６）と中央隔壁（４）（４）と
の各間には、前記原料ガスの導入方向に向い粒径が大・
中・小と順次小さくなる改質触媒（８１）（８２）（８
３）が夫々充填移れている。これら粒径が互に異る改質
触媒（８ｘ）（８２）（Ｂａ１間は、混合を防ぐため通
気性仕切板（９）（９）で区割され工いる。
前記拡散隔Ｗ（４＞（４＞及び（６）（６）並びに通気
性仕切板（９）（９）は、適宜メツシュの金網で構成さ
れ、これら隔壁（４バ６）や仕切板（９）の固定と改質
ユニット室の補強のためリプ（１０）を設置４−る。
性仕切板（９）（９）は、適宜メツシュの金網で構成さ
れ、これら隔壁（４バ６）や仕切板（９）の固定と改質
ユニット室の補強のためリプ（１０）を設置４−る。
改質触媒（８１） （８２］ （８３）の寸法は、大が
径５ｍ長さ５ｍ、中が径３ｍ畏さ３ｍ、小が径Ｉｍ良さ
２ｍ程度のチップ状粒子であり、粒子寸法が大から小に
なるに従って充填密度は逆に小から犬に変化する。
径５ｍ長さ５ｍ、中が径３ｍ畏さ３ｍ、小が径Ｉｍ良さ
２ｍ程度のチップ状粒子であり、粒子寸法が大から小に
なるに従って充填密度は逆に小から犬に変化する。
導入通路（５）に連通ずる分岐管（１１）及び各導出通
路（７）（７）に連通ずる分配管（１２）には金網なと
のフィルター（１３）及び（１４）が夫々設けらね、る
０分岐管（１１）は排アノードガス用マニホルド（Ｉｓ
）内に設置され、一対の分配管（１２）は第３図に示す
ようゆるやかに曲げられてその先端開口が閉鎖マニホル
ド［アノードガス分配用マニホルド］（１（３）の内壁
に対向している。
路（７）（７）に連通ずる分配管（１２）には金網なと
のフィルター（１３）及び（１４）が夫々設けらね、る
０分岐管（１１）は排アノードガス用マニホルド（Ｉｓ
）内に設置され、一対の分配管（１２）は第３図に示す
ようゆるやかに曲げられてその先端開口が閉鎖マニホル
ド［アノードガス分配用マニホルド］（１（３）の内壁
に対向している。
次に本発明の詳細な説明する。
分岐管（１１）より各改質ユニット室（３）に供給され
た原料ガス（Ａ）は、中央の導入通路（５）を流れる間
に左右に拡散して改質触媒（８１）（８２１（８３）に
分配され、電池作動時の反応熱く温度的６５０°Ｃ）で
改質反応が行われる。この場合原料ガスの入口近傍では
触媒寸法が大きく充填密度が小さいため、従来のように
急激な改質反応を起すことなく、改質ユニット内で局部
的な温度匂配の発生するのを抑制する。その結果セル面
内の温度分布もほぼ均一に維持される。
た原料ガス（Ａ）は、中央の導入通路（５）を流れる間
に左右に拡散して改質触媒（８１）（８２１（８３）に
分配され、電池作動時の反応熱く温度的６５０°Ｃ）で
改質反応が行われる。この場合原料ガスの入口近傍では
触媒寸法が大きく充填密度が小さいため、従来のように
急激な改質反応を起すことなく、改質ユニット内で局部
的な温度匂配の発生するのを抑制する。その結果セル面
内の温度分布もほぼ均一に維持される。
生成した改質ガス（Ｂ）は両側の導出通路（７）（７）
より分配管（１２）（１２）を経て閉鎖マニホルド（１
６）の内壁に当り、第１図第３図の矢印に示すように四
方に反転し、アノードガスとして電池スタック〈１）の
各アノード極（図示せず）に均一に供給される。このア
ノードガスは、各カソード極（図示せず）に供給きれた
カソードガスと反応して電力を発生し、反応済のアノー
ドガス（Ｃ）は、排アノードガス用マニホルド（１５）
を経て系外に排出される。原料ガス（Ａ）はこの高温排
アノードガスで予熱されて後者改質ユニット室（３）に
送り込まねる。
より分配管（１２）（１２）を経て閉鎖マニホルド（１
６）の内壁に当り、第１図第３図の矢印に示すように四
方に反転し、アノードガスとして電池スタック〈１）の
各アノード極（図示せず）に均一に供給される。このア
ノードガスは、各カソード極（図示せず）に供給きれた
カソードガスと反応して電力を発生し、反応済のアノー
ドガス（Ｃ）は、排アノードガス用マニホルド（１５）
を経て系外に排出される。原料ガス（Ａ）はこの高温排
アノードガスで予熱されて後者改質ユニット室（３）に
送り込まねる。
（ト）発明の効果
本発明によれば、原料ガスは改質ユニット内に中央から
左右対称的に拡散して改質触媒部を流れると共に改質触
媒の粒度が原料ガスの流入方向に順次小さくなっている
ので、ユニット全面に司り原料ガスの均一供給と均一改
質が行われ、セル面内の温度分布を均一化し、て電池構
成要素に対する局部的な熱応力の発生を＋ｒｐ制し、重
油寿命を向−ヒすることができる。更に改質部のガスは
、ユニット両側の一対の導出通路から送り出されて閉鎖
マニホルド内壁で四方に反転し、電池スタックの各アノ
ード極に均一に分配されるので、電池性能も良好となる
など、優れた効果を発揮する。
左右対称的に拡散して改質触媒部を流れると共に改質触
媒の粒度が原料ガスの流入方向に順次小さくなっている
ので、ユニット全面に司り原料ガスの均一供給と均一改
質が行われ、セル面内の温度分布を均一化し、て電池構
成要素に対する局部的な熱応力の発生を＋ｒｐ制し、重
油寿命を向−ヒすることができる。更に改質部のガスは
、ユニット両側の一対の導出通路から送り出されて閉鎖
マニホルド内壁で四方に反転し、電池スタックの各アノ
ード極に均一に分配されるので、電池性能も良好となる
など、優れた効果を発揮する。
第１図は本発明による間接式内部改質方式の燃料電池の
概要を示す縦断面図、第２図は同に改質部の外観斜面図
、第３図は同上の横断平面図、第４図及び第５図は従来
の改質部を示し、第４図は外観斜面図、第５図は横断平
面図である。 １：１Ｅ池スタツク、３：改質ユニット室、４：中央拡
散隔壁、５：導入通路、６：両側拡散隔壁、７：導出通
路、８１．８２．８３：改質触媒、９：通気性仕切板、
１１：分岐管、１２：分配管、１５：排アノードガス用
マニホルド、ｔｓ：閉鎖［アノードガス分配層コマニホ
ルド、Ａ：原料ガス、Ｂ：改質ガス（アノードガス）、
Ｃ：排アノードガス。
概要を示す縦断面図、第２図は同に改質部の外観斜面図
、第３図は同上の横断平面図、第４図及び第５図は従来
の改質部を示し、第４図は外観斜面図、第５図は横断平
面図である。 １：１Ｅ池スタツク、３：改質ユニット室、４：中央拡
散隔壁、５：導入通路、６：両側拡散隔壁、７：導出通
路、８１．８２．８３：改質触媒、９：通気性仕切板、
１１：分岐管、１２：分配管、１５：排アノードガス用
マニホルド、ｔｓ：閉鎖［アノードガス分配層コマニホ
ルド、Ａ：原料ガス、Ｂ：改質ガス（アノードガス）、
Ｃ：排アノードガス。
Claims (4)
- （１）電解質板の両面にアノード極・カソード極を夫々
配置してなるセルと、前記各極背面にアノードガス室・
カソードガス室を構成するガス分離板とを交互に多数積
層してなる電池スタックを備え、前記ガス分離板のうち
少くとも複数個に改質ユニット室を形成し、このユニッ
ト室の中央に間隔を存して設置した一対の中央拡散隔壁
により、原料ガスの導入通路を形設すると共に、前記ユ
ニット室の両側内壁と夫々間隔を存して対向設置した両
側拡散隔壁により、一対の改質ガス導出通路を形設し、
前記両側隔壁と前記各中央隔壁との間に、前記原料ガス
の導入方向に向い粒径が順次小さくなる改質触媒を夫々
充填してなる溶融炭酸塩燃料電池。 - （２）前記粒径が互に異る各改質触媒間を通気性仕切板
で区隔していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の溶融炭酸塩燃料電池。 - （３）前記改質ガスの一対の導出通路に夫々連通する分
配管の出口が、前記電池スタックの一周面に取付けたア
ノードガス分配用マニホルド内壁に対向していることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩燃料
電池。 - （４）前記原料ガスの導入通路に連通する分岐管が前記
スタックの他周面に取付けた排アノードガス用マニホル
ド内に設置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192248A JPH0240863A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192248A JPH0240863A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240863A true JPH0240863A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16288133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63192248A Pending JPH0240863A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240863A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05258758A (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 内部改質型溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JP2001297789A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Honda Motor Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2002293503A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 改質装置 |
| JP2006290718A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-10-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 水素製造装置およびその製造方法 |
| JP2006347844A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Dainippon Printing Co Ltd | 水素製造装置 |
| JP2007273142A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Kyocera Corp | 脱硫装置およびその使用方法 |
| JP2012148972A (ja) * | 2005-12-22 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | 改質装置 |
| JP2018504744A (ja) * | 2014-12-19 | 2018-02-15 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． | 高効率溶融炭酸塩形燃料電池システム及び方法 |
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