JPH0340379A - 電気化学的高温度処理によって炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置 - Google Patents
電気化学的高温度処理によって炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置Info
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- JPH0340379A JPH0340379A JP2128076A JP12807690A JPH0340379A JP H0340379 A JPH0340379 A JP H0340379A JP 2128076 A JP2128076 A JP 2128076A JP 12807690 A JP12807690 A JP 12807690A JP H0340379 A JPH0340379 A JP H0340379A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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】
く技術範囲〉
化学エネルギーを電気エネルギーに変換するための高温
室−燃料電池にある。電気化学的エネルギー変換のため
の装置は、その簡単な操作及びその高い効率のために重
要になってきている。
室−燃料電池にある。電気化学的エネルギー変換のため
の装置は、その簡単な操作及びその高い効率のために重
要になってきている。
本発明は、イオン電導体としてセラミック固体電解質の
使用下に電気化学的高温度−電池を更に発展させること
に関する。但しこの際その装置は、使用される燃料に全
く依存してはならない。
使用下に電気化学的高温度−電池を更に発展させること
に関する。但しこの際その装置は、使用される燃料に全
く依存してはならない。
狭義に、本発明は電気化学的高温度処理によって、固体
電解質として酸化ジルコニウムを基体とする、積層状に
配列された水平の、平面のセラミック燃料電池の使用下
に化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置に関
し、その際すべての燃料電池は、一方にガス状酸素キャ
リヤーが、他方にガス状燃料が圧入される。
電解質として酸化ジルコニウムを基体とする、積層状に
配列された水平の、平面のセラミック燃料電池の使用下
に化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置に関
し、その際すべての燃料電池は、一方にガス状酸素キャ
リヤーが、他方にガス状燃料が圧入される。
〈従来技術〉
ガス状燃料中に含有される化学エネルギーを電気エネル
ギーに変換するための、電気化学的装置は公知である。
ギーに変換するための、電気化学的装置は公知である。
従来記載された燃料電池は、主に水素又は−酸化炭素を
用いて場合によりこれら２つの燃料を用いて行われる。
用いて場合によりこれら２つの燃料を用いて行われる。
炭化水素、たとえばメタン（希ガスの主成分）を使用し
た場合、これを一般に予め転換処理して、水素と一酸化
炭素の混合物に変換する。この処理は吸熱的に進行する
ので、これはかなりの外部熱消費を伴う。一般にこの目
的のために、別々の転換装置を作動させ、熱の要求をガ
ス状燃料の一部の燃焼によって保証する。このために付
加的に水蒸気又は二酸化炭素る対する調製装置が必要で
ある。
た場合、これを一般に予め転換処理して、水素と一酸化
炭素の混合物に変換する。この処理は吸熱的に進行する
ので、これはかなりの外部熱消費を伴う。一般にこの目
的のために、別々の転換装置を作動させ、熱の要求をガ
ス状燃料の一部の燃焼によって保証する。このために付
加的に水蒸気又は二酸化炭素る対する調製装置が必要で
ある。
従来技術に関して次の刊行物が挙げられる：アントンセ
ン（０，Ａｎｔｏｎｓｅｎ） 、バラカル（Ｗ、Ｂａｕ
ｋａｌ ）及びフィッシャー （ＩＩＩ、 Ｆｉｓｃｈ
ｅｒ）、“セラミック電解質を有する高温度−燃料電池
”ブラウン ボヴ工り（Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ ）
公報１月／２月 １９６６年、第２１−３０頁、−米国
特許第４．６９２．２７４号明細書、−米国特許第４．
３９５．４６８号明細書、ドラード（Ｖｌ、Ｊ、Ｄｏｌ
ｌａｒｄ ）及びパーカー（Ｗ、 Ｇ、 Ｐａｒｋｅｒ
）、“ウェスチングハウスエレクトリック コーポレ
ーション 固形酸化物燃料電池プログラムの概観”広範
なアブストラクト、燃料電池テクノロジー及び出願、国
際セミナー ハーグ、オランダ、 １９８７年１０月
２６−２９日、 −ロール（Ｆ、 Ｊ、 Ｒｏｈｒ） 、高−温度燃料電
池、固体電解質、１９７８年、アカデミ−／り プレス
社、第４３１頁以下参照。
ン（０，Ａｎｔｏｎｓｅｎ） 、バラカル（Ｗ、Ｂａｕ
ｋａｌ ）及びフィッシャー （ＩＩＩ、 Ｆｉｓｃｈ
ｅｒ）、“セラミック電解質を有する高温度−燃料電池
”ブラウン ボヴ工り（Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ ）
公報１月／２月 １９６６年、第２１−３０頁、−米国
特許第４．６９２．２７４号明細書、−米国特許第４．
３９５．４６８号明細書、ドラード（Ｖｌ、Ｊ、Ｄｏｌ
ｌａｒｄ ）及びパーカー（Ｗ、 Ｇ、 Ｐａｒｋｅｒ
）、“ウェスチングハウスエレクトリック コーポレ
ーション 固形酸化物燃料電池プログラムの概観”広範
なアブストラクト、燃料電池テクノロジー及び出願、国
際セミナー ハーグ、オランダ、 １９８７年１０月
２６−２９日、 −ロール（Ｆ、 Ｊ、 Ｒｏｈｒ） 、高−温度燃料電
池、固体電解質、１９７８年、アカデミ−／り プレス
社、第４３１頁以下参照。
フィー（口、 Ｃ，Ｆｅｅ）等、モノリチック燃料電池
発展、アルゴンナショナル研究所、１９８６年燃料電池
セミナーで提出された研究論文、１９８６年１０月２６
−２９日、Ｔｕｃｓｏｎ ＡＺ。
発展、アルゴンナショナル研究所、１９８６年燃料電池
セミナーで提出された研究論文、１９８６年１０月２６
−２９日、Ｔｕｃｓｏｎ ＡＺ。
エネルギーのｕ、Ｓ、Ｒ門、シカゴ大学。
元来の燃料、特に炭化水素を、比較的適当なガス状燃料
（Ｈ，及びＣｏ）に転換するのに必要な公知の装置は、
経費がかかり、付加的な促進剤及び制御装置（ポンプ、
バルブ等々）を必要とする。
（Ｈ，及びＣｏ）に転換するのに必要な公知の装置は、
経費がかかり、付加的な促進剤及び制御装置（ポンプ、
バルブ等々）を必要とする。
またこの様な作業は、付加的な燃料消費を要求し、それ
によって効率を低下させる。
によって効率を低下させる。
セラミック燃料電池及び電解電池（Ｚｅｌｌｅｎｂａｔ
ｔ−ｅｒｉｅｎ）の従来公知の構造は、構成容量、出力
及び効率並びにガス状媒体の流れの処理に関してまだ問
題がある。したがって燃料電池及びその配列を、構造及
び作業の観点から改良することに多くの要求がある。
ｔ−ｅｒｉｅｎ）の従来公知の構造は、構成容量、出力
及び効率並びにガス状媒体の流れの処理に関してまだ問
題がある。したがって燃料電池及びその配列を、構造及
び作業の観点から改良することに多くの要求がある。
く本発明の説明〉
本発明は、電気化学的高温度処理によって固体電解質と
して酸化ジルコニウムを基体とするセラミック燃料電池
の使用下に炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギー
に変換する装置を見い出すことを課題とする。しかもこ
の電池は、処理に際して生じる熱の最適利用下でかつも
しできるなら外部熱供給なしに吸熱転換反応の利用下で
、最大の効率を示すものである。この装置は構造が簡単
であり、付加的に経費のかかる装置を全く有しない。ま
た作業を簡単に行うことができ、温度−及び動力制御の
ために複雑な装置を必要としない。
して酸化ジルコニウムを基体とするセラミック燃料電池
の使用下に炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギー
に変換する装置を見い出すことを課題とする。しかもこ
の電池は、処理に際して生じる熱の最適利用下でかつも
しできるなら外部熱供給なしに吸熱転換反応の利用下で
、最大の効率を示すものである。この装置は構造が簡単
であり、付加的に経費のかかる装置を全く有しない。ま
た作業を簡単に行うことができ、温度−及び動力制御の
ために複雑な装置を必要としない。
この課題は、前記装置中で過剰０２の一部及び不活性ガ
スの一部とガス状酸素キャリヤーとの混合のために及び
そのガス混合物の輸送のために、燃料電池を有する個々
の積層体につき少なくとも１個のガスジェットポンプを
、及び過剰燃料とガス状反応生成物（Ｃｏ２及びＨ２Ｏ
）の一部の輸送のために及びこれらのガスとガス状燃料
との混合のために、中央ガスジェットポンプを備えるこ
と、及び吸熱転換反応： ＣＨｎ＋Ｃ０２→ ２ ＣＯ＋ ２ Ｈ２及びＣＨ４＋
Ｈ２０→ Ｃ○＋３Ｈ２ の実施に中央の孔のあいている供給管を、ガス状燃料に
対して使用することによって解決される。
スの一部とガス状酸素キャリヤーとの混合のために及び
そのガス混合物の輸送のために、燃料電池を有する個々
の積層体につき少なくとも１個のガスジェットポンプを
、及び過剰燃料とガス状反応生成物（Ｃｏ２及びＨ２Ｏ
）の一部の輸送のために及びこれらのガスとガス状燃料
との混合のために、中央ガスジェットポンプを備えるこ
と、及び吸熱転換反応： ＣＨｎ＋Ｃ０２→ ２ ＣＯ＋ ２ Ｈ２及びＣＨ４＋
Ｈ２０→ Ｃ○＋３Ｈ２ の実施に中央の孔のあいている供給管を、ガス状燃料に
対して使用することによって解決される。
本発明の思想は、ガスジェットポンプを循環するガス状
媒体に対して使用することにある。更に燃料電池中で抵
抗の損失によって生じるジュール熱を、できる限りその
場でエンタルピー需要に応するために生じる吸熱化学反
応（転換）の実施に使用しなければならない。
媒体に対して使用することにある。更に燃料電池中で抵
抗の損失によって生じるジュール熱を、できる限りその
場でエンタルピー需要に応するために生じる吸熱化学反
応（転換）の実施に使用しなければならない。
く本発明の実施方法〉
次に本発明を、図によって詳述された実施例に従って記
載する。
載する。
その際各図は次のことを示す：
第１図ニガスジエツトポンプを有する積層状に配列され
た燃料電池と触媒を有する中央の物体とから成る装置の
立面図（縦平面）。
た燃料電池と触媒を有する中央の物体とから成る装置の
立面図（縦平面）。
第２図：積層状に配列された燃料電池と触媒を有する中
央の物体とから成る装置の平面図（横断面〉。
央の物体とから成る装置の平面図（横断面〉。
第３図：ガス状燃料循環の流動形態が示された、積層状
に配列された燃料電池の装置の、図解による縦平面（立
面図〉。
に配列された燃料電池の装置の、図解による縦平面（立
面図〉。
第４図：ガス状酸素キャリヤー循環の流動形態がおされ
た、積層状に配列された燃料電池の装置の、図解による
縦平面（立面図〉。
た、積層状に配列された燃料電池の装置の、図解による
縦平面（立面図〉。
第１図に於て、立面図（縦平面〉を、ガスジェットポン
プを有する積層状に配列された燃料電池と触媒を有する
中央の物体とから成る装置によって表わす。（１）は熱
絶縁されたタンクであり、（絶縁は表わさない）、その
タンク中に装置の能動部分は納められる。（２）は下部
遮断板、（３）はタンク（１）の上部遮断板である。板
（２）及び（３）は、セラミック工業原料から戒るのが
好ましい。（４）は装置の底部であり、それも同様に有
利な方法でセラミック材料から製造される。
プを有する積層状に配列された燃料電池と触媒を有する
中央の物体とから成る装置によって表わす。（１）は熱
絶縁されたタンクであり、（絶縁は表わさない）、その
タンク中に装置の能動部分は納められる。（２）は下部
遮断板、（３）はタンク（１）の上部遮断板である。板
（２）及び（３）は、セラミック工業原料から戒るのが
好ましい。（４）は装置の底部であり、それも同様に有
利な方法でセラミック材料から製造される。
（５〉は１個の燃料電池である。（６）で、燃料電池と
分離板とから成る積層体全体（境界を点線によって表わ
す）を示す。この場合４つの積層体（６）が、中心対称
で装置の中実軸のまわりに配置され（第２図参照〉、そ
のうちの２つは立面図で明らかである。（７）はガス状
酸素キャリヤー（０２又は空気）のためのガスジェット
ポンプであり、このポンプは、もし存在する場合ガス状
酸素キャリヤーと過剰０２ （残存酸素）及び不活性ガ
ス（窒素）との混合を、並びにその結果生じる、ガス状
媒体の混合物の燃料電池（５）への輸送を行う。積層体
（６）につき、少なくとも１個のガスジェットポンプ（
７）が存在する。立面図にその２つを示す（積層体（６
）につき１個のガスジェットポンプ〉。（８）はガス状
燃料（たとえばＣＨ，）のためのガスジェットポンプで
あり、このポンプはガス状燃料と過剰燃料（残存燃料）
及びガス反応生成物（二酸化炭素、水蒸気）との混合並
びにその結果生じるガス混合物の燃料電池（５）への輸
送を行う。
分離板とから成る積層体全体（境界を点線によって表わ
す）を示す。この場合４つの積層体（６）が、中心対称
で装置の中実軸のまわりに配置され（第２図参照〉、そ
のうちの２つは立面図で明らかである。（７）はガス状
酸素キャリヤー（０２又は空気）のためのガスジェット
ポンプであり、このポンプは、もし存在する場合ガス状
酸素キャリヤーと過剰０２ （残存酸素）及び不活性ガ
ス（窒素）との混合を、並びにその結果生じる、ガス状
媒体の混合物の燃料電池（５）への輸送を行う。積層体
（６）につき、少なくとも１個のガスジェットポンプ（
７）が存在する。立面図にその２つを示す（積層体（６
）につき１個のガスジェットポンプ〉。（８）はガス状
燃料（たとえばＣＨ，）のためのガスジェットポンプで
あり、このポンプはガス状燃料と過剰燃料（残存燃料）
及びガス反応生成物（二酸化炭素、水蒸気）との混合並
びにその結果生じるガス混合物の燃料電池（５）への輸
送を行う。
ガス状燃料の燃料電池（５）への導入は、すべての積層
体〈６）に共通な、中央の孔のあいている供給管（９）
を介して行われる。（１０）は、吸熱転換反応 ＣＨ４＋ ＣＯ２→ ２ＣＯ＋２Ｈ。
体〈６）に共通な、中央の孔のあいている供給管（９）
を介して行われる。（１０）は、吸熱転換反応 ＣＨ４＋ ＣＯ２→ ２ＣＯ＋２Ｈ。
ＣＨ４＋Ｈ２０→ ＣＯ＋３Ｈ２
の促進のために、触媒−被覆された、孔のあいている物
体である。物体（１０）は、中空円筒状境界面を有する
中心対称の構成要素として有利に表わされる。矢印（１
１）及び記号０２で、ガス状酸素キャリヤーのガスジェ
ットポンプ〈７）への供給を示す。（１２）は過剰０２
及び不活性ガス（窒素）（記号（０□）Ｎ２）の放出で
ある。不活性ガス混合物の一部は、ガスジェットポンプ
（７〉に供給される。この返還は（１３〉で示す。
体である。物体（１０）は、中空円筒状境界面を有する
中心対称の構成要素として有利に表わされる。矢印（１
１）及び記号０２で、ガス状酸素キャリヤーのガスジェ
ットポンプ〈７）への供給を示す。（１２）は過剰０２
及び不活性ガス（窒素）（記号（０□）Ｎ２）の放出で
ある。不活性ガス混合物の一部は、ガスジェットポンプ
（７〉に供給される。この返還は（１３〉で示す。
（１４）はガス状燃料（この場合はメタン）の中央の供
給である：記号ＣＨ，。残存燃料と反応生成物から成る
ガス混合物は、タンク（１）と積層体（６）との間の環
状空隙に集める。矢印（１５）で過剰燃料及びガス状反
応生成物（二酸化炭素、水蒸気）の放出を示す：記号（
ＣＨ４） Ｃ○２Ｈ２０゜（１６）は過剰燃料及びガス
状反応生成物の中央ガスジェットポンプ（８）への返還
である。
給である：記号ＣＨ，。残存燃料と反応生成物から成る
ガス混合物は、タンク（１）と積層体（６）との間の環
状空隙に集める。矢印（１５）で過剰燃料及びガス状反
応生成物（二酸化炭素、水蒸気）の放出を示す：記号（
ＣＨ４） Ｃ○２Ｈ２０゜（１６）は過剰燃料及びガス
状反応生成物の中央ガスジェットポンプ（８）への返還
である。
第２図は、積層状に配列された燃料電池と触媒を有する
中央物体とから戊る装置による平面図〈横断面）に関係
する。（１）は熱絶縁タンク、（４〉は装置の底部であ
る。（６）は、燃料電池と分離板を有する積層体１個ず
つである。正方形の横断面〈平面図〉を有する、４つの
この様な積層体（６）が存在する。ガス状燃料用の中央
の孔のあいている供給管（９）は、横断面（平面図）中
に見られ、明らかに放射状開口部を示す。供給管（９）
と同中心に、孔のあいている触媒被覆された中空円筒状
物体（１０）が配置される。ガス状酸素キャリヤー（記
号０２〉の供給（１１〉は、図面に対して垂直にかつ図
面から抜は出る様に行われる。これは導入管（１７）の
横断面中の点を有する二重リングによって示される。過
剰○、及び不活性ガス（Ｎ２）の放出（１２）は、一部
が図面から出る、一部が図面へ入る様に行われる。これ
は排出管（１８）によって行われ、その縦の管は板平面
（図面）に垂直である。ガス状燃料（記号（１４））の
供給（１４）は、図面に対して垂直に且つ図面から出る
様に行われる。これは中央の供給管（９）の横断面中の
点を有するリングによって示される。過剰燃料及びガス
状反応生成物（ＣＯ２；Ｈ−０）の放出（１５）は、一
部が図面から出る様に、一部が図面に入る様に行われる
。
中央物体とから戊る装置による平面図〈横断面）に関係
する。（１）は熱絶縁タンク、（４〉は装置の底部であ
る。（６）は、燃料電池と分離板を有する積層体１個ず
つである。正方形の横断面〈平面図〉を有する、４つの
この様な積層体（６）が存在する。ガス状燃料用の中央
の孔のあいている供給管（９）は、横断面（平面図）中
に見られ、明らかに放射状開口部を示す。供給管（９）
と同中心に、孔のあいている触媒被覆された中空円筒状
物体（１０）が配置される。ガス状酸素キャリヤー（記
号０２〉の供給（１１〉は、図面に対して垂直にかつ図
面から抜は出る様に行われる。これは導入管（１７）の
横断面中の点を有する二重リングによって示される。過
剰○、及び不活性ガス（Ｎ２）の放出（１２）は、一部
が図面から出る、一部が図面へ入る様に行われる。これ
は排出管（１８）によって行われ、その縦の管は板平面
（図面）に垂直である。ガス状燃料（記号（１４））の
供給（１４）は、図面に対して垂直に且つ図面から出る
様に行われる。これは中央の供給管（９）の横断面中の
点を有するリングによって示される。過剰燃料及びガス
状反応生成物（ＣＯ２；Ｈ−０）の放出（１５）は、一
部が図面から出る様に、一部が図面に入る様に行われる
。
（１９）は、Ｔ状形部を有する枠縁状セラミック物体で
ある。物体（１９）は、積層体（６）と機械的に安定な
複合構造を形成する。管（１７）及び（１８）は、物体
（１９）のＴ状形部のくぼみ１つずつ中に存在する。
ある。物体（１９）は、積層体（６）と機械的に安定な
複合構造を形成する。管（１７）及び（１８）は、物体
（１９）のＴ状形部のくぼみ１つずつ中に存在する。
第３図に於て、図解された縦平面（立面図）をガス状燃
料循環の流動形態が示された、積層状に配列された燃料
電池装置によって描写する。関連表示は、第１図に於け
ると同一である。−見して分ることを妨害しないために
、活性な箇所、すなわち燃料電池（５）、積層体（６）
、ガスジェットポンプ（８〉及び触媒−被覆された物体
（１０）しか描写しない。ガス状燃料（ＣＨ，）の供給
（１４）は、ガスジェットポンプ（８）の中央ノズルを
介して行われ、このポンプは過剰燃料の一部及びガス状
反応生成物の一部を吸引する：返還（１６）。物体（１
０）と積層体（６）を放射状に貫流する。過剰燃料の一
部及び反応生成物一部は、上方へ流出する：放出（１５
）；記号（ＣＨ，）Ｃ○２Ｈ２０ 第４図は、図解された縦平面（立面図）をガス状酸素キ
ャリヤー循環の流動形態が示された積層状に配列された
燃料電池の装置によって描写する。
料循環の流動形態が示された、積層状に配列された燃料
電池装置によって描写する。関連表示は、第１図に於け
ると同一である。−見して分ることを妨害しないために
、活性な箇所、すなわち燃料電池（５）、積層体（６）
、ガスジェットポンプ（８〉及び触媒−被覆された物体
（１０）しか描写しない。ガス状燃料（ＣＨ，）の供給
（１４）は、ガスジェットポンプ（８）の中央ノズルを
介して行われ、このポンプは過剰燃料の一部及びガス状
反応生成物の一部を吸引する：返還（１６）。物体（１
０）と積層体（６）を放射状に貫流する。過剰燃料の一
部及び反応生成物一部は、上方へ流出する：放出（１５
）；記号（ＣＨ，）Ｃ○２Ｈ２０ 第４図は、図解された縦平面（立面図）をガス状酸素キ
ャリヤー循環の流動形態が示された積層状に配列された
燃料電池の装置によって描写する。
関連表示は、第１図に於けると同一である。積層体（６
）につきガスジェットポンプ（７）が１つずつ存在する
。このポンプは、酸素キャリヤー（供給（１１） 、記
号０２）で作動する。これは過剰０□の一部及び不活性
ガス（この場合はＮ２）の一部を吸引する：返還（１３
） 、各々の積層体（６）は、数個の積層体の中心対称
配置に対して接線の方向に貫流される。過剰の２の残部
及び不活性ガスの残部は、上方へ流出する：放出（１２
）：記号（０２） Ｎ２゜ 実施例１： 第１図及び第２図参照。
）につきガスジェットポンプ（７）が１つずつ存在する
。このポンプは、酸素キャリヤー（供給（１１） 、記
号０２）で作動する。これは過剰０□の一部及び不活性
ガス（この場合はＮ２）の一部を吸引する：返還（１３
） 、各々の積層体（６）は、数個の積層体の中心対称
配置に対して接線の方向に貫流される。過剰の２の残部
及び不活性ガスの残部は、上方へ流出する：放出（１２
）：記号（０２） Ｎ２゜ 実施例１： 第１図及び第２図参照。
耐腐食性、耐熱性Ｃｒ／Ｎｉ鋼から成る、内径２００ｍ
ｍの熱絶縁されたタンク（１）から戊る装置で、これは
燃料電池と分離板を有する４個の積層体（６）を十字形
に配置する。タンク（１）と同中心に、外径２３０ｍｍ
の別のシリンダーを配置しく第１図及び第２図中に書き
込まれていない）。
ｍの熱絶縁されたタンク（１）から戊る装置で、これは
燃料電池と分離板を有する４個の積層体（６）を十字形
に配置する。タンク（１）と同中心に、外径２３０ｍｍ
の別のシリンダーを配置しく第１図及び第２図中に書き
込まれていない）。
半径約１０帥の環を形成する。この環の中に、ガス状酸
素キャリヤー（空気）を約４００℃に予め加熱するため
に導入する。固体電解質として添加されたＺｒＯ２を基
体とする、個々のセラミック燃料電池は、−辺が５０ｍ
ｍの正方形の面を有する。
素キャリヤー（空気）を約４００℃に予め加熱するため
に導入する。固体電解質として添加されたＺｒＯ２を基
体とする、個々のセラミック燃料電池は、−辺が５０ｍ
ｍの正方形の面を有する。
全積層体（６）は、高い３００ＩＩｌ［Ｉ＋を有する、
この様な積層体（６）４個ずつを、焼成されたＡＪ２０
゜から戊る、Ｔ状形態を有する枠縁状セラミック物体（
１９）によって側面から固定し、上部遮断板（３）と下
部遮断板（２〉又は底部（４）との間の軸固定によって
一緒に維持する。枠縁状物体（１９）の中空の角に、空
気用導入管（１７）及び過剰空気（過剰０２＋不活性ガ
スＮ２）用排出管（１８）を配置する。したがって積層
体（６）と物体（１９）とから成るブロック全体は、平
面図（横断面）中で六角形を有する。この装置の中実軸
は、ガス状燃料用の、中央の孔のあいている供給管（９
）にある。セラミック材料から成る、この供給管（９）
を、ニッケル金網から成る、同軸に配置された、若干の
シリンダーによって取り囲む。
この様な積層体（６）４個ずつを、焼成されたＡＪ２０
゜から戊る、Ｔ状形態を有する枠縁状セラミック物体（
１９）によって側面から固定し、上部遮断板（３）と下
部遮断板（２〉又は底部（４）との間の軸固定によって
一緒に維持する。枠縁状物体（１９）の中空の角に、空
気用導入管（１７）及び過剰空気（過剰０２＋不活性ガ
スＮ２）用排出管（１８）を配置する。したがって積層
体（６）と物体（１９）とから成るブロック全体は、平
面図（横断面）中で六角形を有する。この装置の中実軸
は、ガス状燃料用の、中央の孔のあいている供給管（９
）にある。セラミック材料から成る、この供給管（９）
を、ニッケル金網から成る、同軸に配置された、若干の
シリンダーによって取り囲む。
この孔のあいている物体（ｌＯ）は、吸熱反応ＣＨ４＋
ＣＯ＊ → ２ＣＯ＋２Ｈ２及びＣＨ４＋Ｈ２０→
ＣＨ＋Ｈ２０ の促進のための触媒として作用する。
ＣＯ＊ → ２ＣＯ＋２Ｈ２及びＣＨ４＋Ｈ２０→
ＣＨ＋Ｈ２０ の促進のための触媒として作用する。
下部遮断板（２）の及び底部（４）の中央領域に、ガス
状燃料ＣＨ，用ガスジェットポンプ（８〉（エゼクタ−
）を配置する。ガスジェットポンプ（８〉は、放出（１
５）の空隙からの過剰燃料の及びガス状反応生成物（Ｃ
Ｏ２及びＨ２０）の部分的返還（１６）に使用される。
状燃料ＣＨ，用ガスジェットポンプ（８〉（エゼクタ−
）を配置する。ガスジェットポンプ（８〉は、放出（１
５）の空隙からの過剰燃料の及びガス状反応生成物（Ｃ
Ｏ２及びＨ２０）の部分的返還（１６）に使用される。
この目的に、装置底部（４）の領域で放射状の溝を備え
る。熱絶縁されたタンク（１〉の壁で予め加熱された空
気を、加圧してガスジェットポンプ（７）に供給する。
る。熱絶縁されたタンク（１〉の壁で予め加熱された空
気を、加圧してガスジェットポンプ（７）に供給する。
積層体（６）につきガスジェットポンプ（７）（エゼク
タ−〉 １個ずつ備え、これは過剰０２の及び不活性ガ
スＮ２の部分的返還（１３）に使用される。
タ−〉 １個ずつ備え、これは過剰０２の及び不活性ガ
スＮ２の部分的返還（１３）に使用される。
装置を、ガス状燃料ＣＨ，の供給（１４）が約３バール
の圧力で行われる様にして動かす。その際燃料を前もっ
て約５００℃に予め加熱する。過剰燃料の及びガス状反
応生成物の返還（１６）の量は、供給（１４）の約３倍
である。この際返還されたガス状媒体は、約９００℃の
温度を有する。
の圧力で行われる様にして動かす。その際燃料を前もっ
て約５００℃に予め加熱する。過剰燃料の及びガス状反
応生成物の返還（１６）の量は、供給（１４）の約３倍
である。この際返還されたガス状媒体は、約９００℃の
温度を有する。
それ故に混合ガス流は、平均温度約８００℃を有する。
４００℃のガス状酸素キャリヤーの空気の供給（１１）
は、約２バールの圧力で行われる。
は、約２バールの圧力で行われる。
過剰０□及び不活性ガスＮ２の返還（１３）の量は、供
給（１１）の約２．５倍である。この際返還されたガス
状媒体は、約９００℃の温度を有する。
給（１１）の約２．５倍である。この際返還されたガス
状媒体は、約９００℃の温度を有する。
したがってこの結果生じる混合ガス（空気混合物）は約
７５０℃の温度を有する。
７５０℃の温度を有する。
実施例２
原則的に例１に於けると同様な装置を組立てる。
燃料及び分離板を有する積層体（６）の寸法及び配置は
、同一である。しかし第２図と反対に、ガス状酸素キャ
リヤー（空気）用導入管（１７〉を２個しか存在させな
い。これらの管は、別々に形成されたセラミック物体（
１９）１個ずつ中に対角線で向い合って備えられる。こ
の方法で２個の隣接された積層体（６）に、導入管（１
７＞１個ずつから供給する。過剰０２と不活性ガスＮ２
用の２つの排出管（１８）は、セラミック物（１９）の
くぼみ中の夫々に９０＠に位置がづれた対角線上にある
。原則的に第２図による酸素キャリヤーと燃料との間の
十字流れ原理に何ら変化はない。
、同一である。しかし第２図と反対に、ガス状酸素キャ
リヤー（空気）用導入管（１７〉を２個しか存在させな
い。これらの管は、別々に形成されたセラミック物体（
１９）１個ずつ中に対角線で向い合って備えられる。こ
の方法で２個の隣接された積層体（６）に、導入管（１
７＞１個ずつから供給する。過剰０２と不活性ガスＮ２
用の２つの排出管（１８）は、セラミック物（１９）の
くぼみ中の夫々に９０＠に位置がづれた対角線上にある
。原則的に第２図による酸素キャリヤーと燃料との間の
十字流れ原理に何ら変化はない。
２個の積層体（６）中の酸素キャリヤーの流れ方向は、
まっすぐに逆流するにすぎない。
まっすぐに逆流するにすぎない。
装置を実施例１のパラメーターに従って作動させる。こ
の電池は、９００℃の作動温度で約１．２ｋｗを提供す
る。燃料利用率は、約９０％である。
の電池は、９００℃の作動温度で約１．２ｋｗを提供す
る。燃料利用率は、約９０％である。
効率は、５２％である。
本発明は、上記実施例に限定されない。電気化学的高温
度処理によって、固体電解質として酸化ジルコニウムを
基体とする、積層状に配列された水平の、平面の板状セ
ラミック燃料電池（５〉の使用下に炭化水素の化学エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する装置で、各々の燃料
電池（５）は一方にガス状酸素キャリヤーが、他方にガ
ス状燃料が圧入される。但しこの際過剰０２の一部及び
不活性ガスの一部とガス状酸素キャリヤーとの混合のた
めに及びこの混合ガスの輸送のために、燃料電池（５）
を有する個々の積層体（６）につき少なくとも１個のガ
スジェットポンプ（７）を、そして過剰燃料の一部及び
ガス状反応生成物Ｃ○２及びＮ２０の一部とガス状燃料
との混合のために及びこの混合ガスの輸送のために、中
央のガスジェットポンプ（８）を備え、吸熱反応 ＣＨ＊＋ＣＯ２→ ２ＣＯ＋２Ｈ２及びＣＨ４＋Ｈ２０
→ ＣＯ＋３Ｈ２ の実施にガス状燃料用の中央の、′孔のあいている供給
管（９）を使用する。好ましくは熱絶縁されたタンク（
１）中に燃料電池（５）を有する個々の積層体（６）４
個を、ガス状燃料に対する、中央の孔のあいている供給
管（９）のまわりに対称的に配置し、供給管（９）と個
々の積層体（６）との間の空間は、孔のあいている中空
円筒状物体（１０）で埋められ、その表面は転換反応を
促進する触媒で被覆されている。
度処理によって、固体電解質として酸化ジルコニウムを
基体とする、積層状に配列された水平の、平面の板状セ
ラミック燃料電池（５〉の使用下に炭化水素の化学エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する装置で、各々の燃料
電池（５）は一方にガス状酸素キャリヤーが、他方にガ
ス状燃料が圧入される。但しこの際過剰０２の一部及び
不活性ガスの一部とガス状酸素キャリヤーとの混合のた
めに及びこの混合ガスの輸送のために、燃料電池（５）
を有する個々の積層体（６）につき少なくとも１個のガ
スジェットポンプ（７）を、そして過剰燃料の一部及び
ガス状反応生成物Ｃ○２及びＮ２０の一部とガス状燃料
との混合のために及びこの混合ガスの輸送のために、中
央のガスジェットポンプ（８）を備え、吸熱反応 ＣＨ＊＋ＣＯ２→ ２ＣＯ＋２Ｈ２及びＣＨ４＋Ｈ２０
→ ＣＯ＋３Ｈ２ の実施にガス状燃料用の中央の、′孔のあいている供給
管（９）を使用する。好ましくは熱絶縁されたタンク（
１）中に燃料電池（５）を有する個々の積層体（６）４
個を、ガス状燃料に対する、中央の孔のあいている供給
管（９）のまわりに対称的に配置し、供給管（９）と個
々の積層体（６）との間の空間は、孔のあいている中空
円筒状物体（１０）で埋められ、その表面は転換反応を
促進する触媒で被覆されている。
装置の特別の実施に於て、ガス状酸素キャリヤーの供給
（１１）に関しては個々の積層体（６）につき少なくと
も１個の、２つの隣接する個々の積層体（６）の間の扇
形部に配置された導入管（１７）を及び過剰０２と不活
性ガスの放出（１２）に関しては個々の積層体（６）に
つき、導入管と並んで配置された排出管（１８）少なく
とも１個を備え、但しこの際これらの管の軸は、板平面
に垂直である。装置の別の実施に於て、２個ずつの隣接
する個々の積層体（６）の間にＴ−形状のわん曲した輪
郭の横断面を有し、その縦軸が板平面に垂直である、枠
縁状セラミック物体（１９〉を配置し、そのくぼみ中に
導入管（１７）及び排出管（１８）を備える。但しこの
際セラミック物体（１９〉によって、数個の個々の積層
体（６）から戊る、装置のすべての活性部分を一緒に維
持する。
（１１）に関しては個々の積層体（６）につき少なくと
も１個の、２つの隣接する個々の積層体（６）の間の扇
形部に配置された導入管（１７）を及び過剰０２と不活
性ガスの放出（１２）に関しては個々の積層体（６）に
つき、導入管と並んで配置された排出管（１８）少なく
とも１個を備え、但しこの際これらの管の軸は、板平面
に垂直である。装置の別の実施に於て、２個ずつの隣接
する個々の積層体（６）の間にＴ−形状のわん曲した輪
郭の横断面を有し、その縦軸が板平面に垂直である、枠
縁状セラミック物体（１９〉を配置し、そのくぼみ中に
導入管（１７）及び排出管（１８）を備える。但しこの
際セラミック物体（１９〉によって、数個の個々の積層
体（６）から戊る、装置のすべての活性部分を一緒に維
持する。
第１図は、本発明による装置の立面図、第２図はその平
面図、第３図はガス状燃料循環の流動形態が示された、
本発明による装置の立面図、並びに第４図はガス状酸素
キャリヤー循環の流動形態が示された、本発明による装
置の立面図である。 （１）・・・熱絶縁されたタンク （２〉 ・・・タンクの下部遮断プレート（３）・・・
タンクの上部遮断プレート（４）・・・装置の底部 （５）・・・燃料電池 （６）・・・燃料電池及び分離板を有する積層体（７）
・・・ガス状酸素キャリヤー（０□又は空（８） （９） （ｌＯ） （１１） （１２） （１３） （１４） （１５） （１６） （１７） （１８） （１９） 気）用ガスジェットポンプ ガス状燃料（ＣＨ、）用ガスジェット ポンプ 中央の、孔のあいている、ガス状燃 料用供給管 触媒−被覆された、孔のあいている 物体 ガス状酸素キャリヤーの供給 過剰０２と不活性ガス（Ｎ２）の放出 過剰０２と不活性ガス（Ｎ２）の返還 ガス状燃料（ＣＨ，）の供給 過剰燃料とガス状反応生成物 （二酸化炭素、水蒸気）の放出 過剰燃料とガス状反応生成物の返還 ガス状酸素キャリヤー用導入管 過剰０２と不活性ガス用排出管 Ｔ−形状、枠縁状のセラミック物体。 Ｆｉｇ、２
面図、第３図はガス状燃料循環の流動形態が示された、
本発明による装置の立面図、並びに第４図はガス状酸素
キャリヤー循環の流動形態が示された、本発明による装
置の立面図である。 （１）・・・熱絶縁されたタンク （２〉 ・・・タンクの下部遮断プレート（３）・・・
タンクの上部遮断プレート（４）・・・装置の底部 （５）・・・燃料電池 （６）・・・燃料電池及び分離板を有する積層体（７）
・・・ガス状酸素キャリヤー（０□又は空（８） （９） （ｌＯ） （１１） （１２） （１３） （１４） （１５） （１６） （１７） （１８） （１９） 気）用ガスジェットポンプ ガス状燃料（ＣＨ、）用ガスジェット ポンプ 中央の、孔のあいている、ガス状燃 料用供給管 触媒−被覆された、孔のあいている 物体 ガス状酸素キャリヤーの供給 過剰０２と不活性ガス（Ｎ２）の放出 過剰０２と不活性ガス（Ｎ２）の返還 ガス状燃料（ＣＨ，）の供給 過剰燃料とガス状反応生成物 （二酸化炭素、水蒸気）の放出 過剰燃料とガス状反応生成物の返還 ガス状酸素キャリヤー用導入管 過剰０２と不活性ガス用排出管 Ｔ−形状、枠縁状のセラミック物体。 Ｆｉｇ、２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電気化学的高温度処理によって、固体電解質として
酸化ジルコニウムを基体とする、積層状に配列された水
平の、平面の板状セラミック燃料電池（５）の使用下に
炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する
装置で、各々の燃料電池（５）は一方にガス状酸素キャ
リヤーが、他方にガス状燃料が圧入されるにあたり、Ｏ
＿２−過剰の一部及び不活性ガスの一部とガス状酸素キ
ャリヤーとの混合のために及びこの混合ガスの輸送のた
めに、燃料電池（５）を有する個々の積層体（６）につ
き少なくとも１個のガスジェットポンプ（７）を及び過
剰燃料の一部及びガス状反応生成物（ＣＯ＿２とＨ＿２
Ｏ）とガス状燃料との混合のために及びこの混合ガスの
輸送のために、中央ガスジェットポンプ（８）を備え、
かつ吸熱変換反応 ＣＨ＿４＋ＣＯ＿２→２ＣＯ＋２Ｈ＿２及びＣＨ＿４＋
Ｈ＿２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ＿２ の実施のために、中央の、孔のあいている供給管（９）
をガス状燃料に対して使用することを特徴とする、上記
装置。 ２）熱絶縁されたタンク（１）中に、４つの個々の積層
体（６）がガス状燃料に対する中央の、孔のあいている
供給管（９）のまわりに対称的に配置され、供給管（９
）と個々の積層体（６）との間の空間を孔のあいている
中空円筒状物体（１０）で埋め、その物体（１０）の表
面は変換反応を促進する触媒で被覆されている請求項１
記載の装置。 ３）ガス状酸素キャリヤーの供給管（１１）に関しては
個々の積層体（６）につき少なくとも１個の、２つの隣
接する個々の積層体（６）の間の扇形部に配置された導
入管（１７）を及びＯ＿２−過剰及び不活性ガスの放出
（１２）に関しては個々の積層体（６）につき少なくと
も１個の、導入管と並んで配置された排出管（１８）を
備え、これらの管の軸は板平面に垂直である請求項２記
載の装置。 ４）２個ずつの隣接する個々の積層体（６）の間に、Ｔ
形状のわん曲した輪郭の横断面を有し、縦軸が板平面に
垂直である、枠縁状セラミック物体（１９）が配置され
、そのくぼみ中に導入管（１７）及び排出管（１８）を
備え、そしてセラミック物体（１９）によって、数個の
個々の積層体（６）から成る、装置のすべての活性部分
が一緒に維持されている、請求項３記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH186089 | 1989-05-18 | ||
| CH1860/89-2 | 1989-05-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0340379A true JPH0340379A (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=4220303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2128076A Pending JPH0340379A (ja) | 1989-05-18 | 1990-05-17 | 電気化学的高温度処理によって炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5079105A (ja) |
| EP (1) | EP0398111A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0340379A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06196197A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-07-15 | Ceramatec Inc | イオン伝導装置のモジュールおよびイオン伝導装置におけるイオン伝導要素積層体の多段モジュール装置 |
| US5629278A (en) * | 1995-09-18 | 1997-05-13 | The Proctor & Gamble Company | Detergent compositions |
| JP2005527065A (ja) * | 2001-08-31 | 2005-09-08 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 排気を循環させるための燃料電池システム及び方法 |
| WO2007052704A1 (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-10 | Mitsubishi Materials Corporation | 燃料電池 |
| WO2007066619A1 (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-14 | Mitsubishi Materials Corporation | 燃料電池 |
| WO2007066618A1 (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-14 | Mitsubishi Materials Corporation | 燃料電池 |
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