JPH0378970A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH0378970A JPH0378970A JP1216641A JP21664189A JPH0378970A JP H0378970 A JPH0378970 A JP H0378970A JP 1216641 A JP1216641 A JP 1216641A JP 21664189 A JP21664189 A JP 21664189A JP H0378970 A JPH0378970 A JP H0378970A
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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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/0071—Oxides
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、予熱した酸素含有ガスの大量供給によって、
発電部の温度を均一化できると共に６００−１０００８
Ｃ程度の所定温度に安定維持できるように、しかも、高
温排ガスの一部循環による酸素含有ガスの予熱によって
、新鮮酸素含有ガス供給量の減少に起因する排気量減少
により排気熱損失を大幅に減少できると共に、燃焼排ガ
スによる酸素含有ガス予熱のための熱交換器の省略によ
り設備を小型で安価にできるように構成した固体電解質
型燃料電池に関する。
発電部の温度を均一化できると共に６００−１０００８
Ｃ程度の所定温度に安定維持できるように、しかも、高
温排ガスの一部循環による酸素含有ガスの予熱によって
、新鮮酸素含有ガス供給量の減少に起因する排気量減少
により排気熱損失を大幅に減少できると共に、燃焼排ガ
スによる酸素含有ガス予熱のための熱交換器の省略によ
り設備を小型で安価にできるように構成した固体電解質
型燃料電池に関する。
さらに詳しくは、電解質層の一方の面に酸素極をかつ他
方の面に燃料極を付設した固体電解質型セルを、前記酸
素極が酸素含有ガス流路にかつ前記燃料極が燃料流路に
臨む状態で設け、前記酸素含有ガス流路に接続した第１
排気路と、前記燃料流路に接続した第２排気路を、前記
セルが貫通する隔壁の両側に各別に形成し、前記第１排
気路からの高温排ガスの一部を前記酸素含有ガス流路へ
の新鮮酸素含有ガスに混入する予熱用排ガス循環路を設
けた固体電解質型燃料電池の改良に関する。
方の面に燃料極を付設した固体電解質型セルを、前記酸
素極が酸素含有ガス流路にかつ前記燃料極が燃料流路に
臨む状態で設け、前記酸素含有ガス流路に接続した第１
排気路と、前記燃料流路に接続した第２排気路を、前記
セルが貫通する隔壁の両側に各別に形成し、前記第１排
気路からの高温排ガスの一部を前記酸素含有ガス流路へ
の新鮮酸素含有ガスに混入する予熱用排ガス循環路を設
けた固体電解質型燃料電池の改良に関する。
上記、固体電解質型燃料電池においては排気温度が極め
て高温になるため、熱歪みによるセルや隔壁の破損を防
止する上で、隔壁に対するセルの貫通箇所をシールでき
ず、排出酸素含有ガスを循環させると、第２排気路から
の燃料が第１排気路に流入して、燃料が混入した高温排
ガスが排ガス循環路により酸素含有ガス流路に送られる
危険性があるが、従来そのような不都合な事態を防止す
るための対策を全く講じていなかった。
て高温になるため、熱歪みによるセルや隔壁の破損を防
止する上で、隔壁に対するセルの貫通箇所をシールでき
ず、排出酸素含有ガスを循環させると、第２排気路から
の燃料が第１排気路に流入して、燃料が混入した高温排
ガスが排ガス循環路により酸素含有ガス流路に送られる
危険性があるが、従来そのような不都合な事態を防止す
るための対策を全く講じていなかった。
しかし、循環酸素含有ガスへの排出燃料混入により燃料
を含む酸素含有ガスが酸素極に供給されると、発電能力
が低下し、かつ、酸素極が燃料による還元作用で早期に
劣化する欠点が生じる。
を含む酸素含有ガスが酸素極に供給されると、発電能力
が低下し、かつ、酸素極が燃料による還元作用で早期に
劣化する欠点が生じる。
本発明の目的は、第２排気路から第１排気路への燃料流
入を確実に防止できるようにして、排出酸素含有ガスを
循環させても、発電能力低下及び酸素極劣化を確実に抑
制できるようにする点にある。
入を確実に防止できるようにして、排出酸素含有ガスを
循環させても、発電能力低下及び酸素極劣化を確実に抑
制できるようにする点にある。
本発明の特徴構成は、
電解質層の一方の面に酸素極をかつ他方の面に燃料極を
付設した固体電解質型セルを、前記酸素極が酸素含有ガ
ス流路にかつ前記燃料極が燃料流路に臨む状態で設け、
前記酸素含有ガス流路に接続した第１排気路と、前記燃
料流路に接続した第２排気路を、前記セルが貫通する隔
壁の両側に各別に形成し、前記第１排気路からの高温排
ガスの一部を前記酸素含有ガス流路への新鮮酸素含有ガ
スに混入する予熱用排ガス循環路を設けた固体電解質型
燃料電池において、前記第１排気路と前記第２排気路の
差圧を検出するセンサー、その差圧を調節する差圧調整
手段を設け、 前記センサーからの情報に基づいて、前記第１排気路を
前記第２排気路より高圧に維持するように前記差圧調整
手段を自動操作する制御器を設けたことにあり、その作
用・効果は次の通りである。
付設した固体電解質型セルを、前記酸素極が酸素含有ガ
ス流路にかつ前記燃料極が燃料流路に臨む状態で設け、
前記酸素含有ガス流路に接続した第１排気路と、前記燃
料流路に接続した第２排気路を、前記セルが貫通する隔
壁の両側に各別に形成し、前記第１排気路からの高温排
ガスの一部を前記酸素含有ガス流路への新鮮酸素含有ガ
スに混入する予熱用排ガス循環路を設けた固体電解質型
燃料電池において、前記第１排気路と前記第２排気路の
差圧を検出するセンサー、その差圧を調節する差圧調整
手段を設け、 前記センサーからの情報に基づいて、前記第１排気路を
前記第２排気路より高圧に維持するように前記差圧調整
手段を自動操作する制御器を設けたことにあり、その作
用・効果は次の通りである。
センサー、制御器、差圧調整手段によって、自動的にか
つ確実に第１排気路を第２排気路よりも高圧に維持から
、第２排気路の燃料が第１排気路に、シール不能なセル
の隔壁に対する貫通箇所から流入することを確実に防止
できる。
つ確実に第１排気路を第２排気路よりも高圧に維持から
、第２排気路の燃料が第１排気路に、シール不能なセル
の隔壁に対する貫通箇所から流入することを確実に防止
できる。
従って、排出酸素含有ガスを循環させても、燃料を含む
高温排ガスが排ガス循環路により酸素含有ガス流路に供
給されて、発電能力低下や酸素極の還元劣化を生じる不
都合な事態を確実に抑制でき、発電能力向上及び耐久性
向上を十分に図れる。
高温排ガスが排ガス循環路により酸素含有ガス流路に供
給されて、発電能力低下や酸素極の還元劣化を生じる不
都合な事態を確実に抑制でき、発電能力向上及び耐久性
向上を十分に図れる。
その結果、発電部温度の均−化及び安定化、並びに、排
気熱損失の減少と熱回収設備の小型化を図れる上に、酸
素含有ガス流路への燃料流入に起因する発電能力低下及
び酸素極劣化を十分に抑制できる、全体として一段と高
性能な固体電解質型燃料電池を提供できるようになった
。
気熱損失の減少と熱回収設備の小型化を図れる上に、酸
素含有ガス流路への燃料流入に起因する発電能力低下及
び酸素極劣化を十分に抑制できる、全体として一段と高
性能な固体電解質型燃料電池を提供できるようになった
。
次に、第１図により実施例を示す。
電解質層（１）の内面に酸素極（２）をかつ外面に燃料
極（３）を付設して、有底筒形状の固体電解質型セル（
Ｃ）を形成し、酸素極（２）を酸素含有ガス流路（４）
に、かつ、燃料極（３）を燃料流路（５）に臨設し、酸
素極（２）と燃料極（３）から起電力を得るための固体
電解質型燃料電池の発電部（Ｇ）を形成しである。
極（３）を付設して、有底筒形状の固体電解質型セル（
Ｃ）を形成し、酸素極（２）を酸素含有ガス流路（４）
に、かつ、燃料極（３）を燃料流路（５）に臨設し、酸
素極（２）と燃料極（３）から起電力を得るための固体
電解質型燃料電池の発電部（Ｇ）を形成しである。
電解質層（１）は、ｙｔを固溶させた正方晶のＺｒＯ□
、その他適当なものから成り、酸素極（２）はＬａＭｎ
０．、その他適当なものから成り、燃料極（３）は、Ｎ
ｉとＺｒＯ□のサーメット、その他適当なものから成り
、電解質層（１）、酸素極（２）、燃料極（３）から成
るセルの多数を直列あるいは並列に接続しである。
、その他適当なものから成り、酸素極（２）はＬａＭｎ
０．、その他適当なものから成り、燃料極（３）は、Ｎ
ｉとＺｒＯ□のサーメット、その他適当なものから成り
、電解質層（１）、酸素極（２）、燃料極（３）から成
るセルの多数を直列あるいは並列に接続しである。
燃料流路（５）の−側方に、Ｈ２供給源としての燃料を
送る燃料供給路（２）を形成すると共に、他側方に、酸
素含有ガス供給路（１３）、排気路（１４）、第２排気
路（２０）を形成し、燃料流路（５）に燃料供給路（１
２）と第２排気路（２０）を隔壁（２１）。
送る燃料供給路（２）を形成すると共に、他側方に、酸
素含有ガス供給路（１３）、排気路（１４）、第２排気
路（２０）を形成し、燃料流路（５）に燃料供給路（１
２）と第２排気路（２０）を隔壁（２１）。
（２２）の開口（２３）、 （２４）で接続し、有底筒
形状のセル（Ｃ）の開口端側を、隔壁（２２）、及び、
第１排気路（１４）と第２排気路（２０）の隔壁（２５
）に対して貫通させて、酸素含有ガス流路（４）を第１
排気路（１４）に接続し、隔壁（２５）、 （２６）を
貫通させてセル（Ｃ）の内部に挿入したパイプ（２７）
によって、酸素含有ガス供給路（１３）を酸素含有ガス
流路（４）に接続しである。
形状のセル（Ｃ）の開口端側を、隔壁（２２）、及び、
第１排気路（１４）と第２排気路（２０）の隔壁（２５
）に対して貫通させて、酸素含有ガス流路（４）を第１
排気路（１４）に接続し、隔壁（２５）、 （２６）を
貫通させてセル（Ｃ）の内部に挿入したパイプ（２７）
によって、酸素含有ガス供給路（１３）を酸素含有ガス
流路（４）に接続しである。
空気、酸素富化空気、酸素などの新鮮な酸素含有ガスを
供給するための０□供給源（６）、及び、第１排気路（
１４）からの高温排ガスの一部を循環するためのブロワ
（Ｂ）付の排ガス循環路（７）を混合器（８）に接続し
、混合器（８）を酸素含有ガス供給路（１３）に接続し
、混合器（８）における新鮮な酸素含有ガスへの高温排
ガス混入によって３００〜７００℃程度に予熱した酸素
含有ガスを酸素極（２）に供給すると共に、予熱した酸
素含有ガスの大量供給による空冷作用で発電部（Ｇ）を
９００〜１１００°Ｃ程度に維持するように構成しであ
る。
供給するための０□供給源（６）、及び、第１排気路（
１４）からの高温排ガスの一部を循環するためのブロワ
（Ｂ）付の排ガス循環路（７）を混合器（８）に接続し
、混合器（８）を酸素含有ガス供給路（１３）に接続し
、混合器（８）における新鮮な酸素含有ガスへの高温排
ガス混入によって３００〜７００℃程度に予熱した酸素
含有ガスを酸素極（２）に供給すると共に、予熱した酸
素含有ガスの大量供給による空冷作用で発電部（Ｇ）を
９００〜１１００°Ｃ程度に維持するように構成しであ
る。
排ガス循環路（７）に気体−液体熱交換型式の排熱回収
用熱交換器（９）を設け、給水路（１ｏ）からの水を蒸
気や熱水にして回収路（１１）に送るように構成すると
共に、ブロワ（Ｂ）と混合器（８）に送る高温排ガスの
温度を適度に低下させて、ブロワ（Ｂ）の耐用温度を低
くできるように、かつ、新鮮な酸素含有ガスに対する高
温排ガスの混合比を大にできるように構成しである。混
合比は調整弁（ｖ＋）、（ｖｚ）で任意に設定できる。
用熱交換器（９）を設け、給水路（１ｏ）からの水を蒸
気や熱水にして回収路（１１）に送るように構成すると
共に、ブロワ（Ｂ）と混合器（８）に送る高温排ガスの
温度を適度に低下させて、ブロワ（Ｂ）の耐用温度を低
くできるように、かつ、新鮮な酸素含有ガスに対する高
温排ガスの混合比を大にできるように構成しである。混
合比は調整弁（ｖ＋）、（ｖｚ）で任意に設定できる。
第１排気路（１３）と第２排気路（２０）に燃焼室（１
５）を接続し、余剰の燃料を余剰の酸素で燃焼室（１５
）において燃焼処理するように構成しである。
５）を接続し、余剰の燃料を余剰の酸素で燃焼室（１５
）において燃焼処理するように構成しである。
燃焼室（１５）から外部への排気路（１６）に気体−液
体熱交換型式の排熱回収用熱交換器（１７）を設け、給
水路（１８）からの水を蒸気や熱水にして回収路（１９
）に送るように構成し、排気による熱損失を抑制しであ
る。
体熱交換型式の排熱回収用熱交換器（１７）を設け、給
水路（１８）からの水を蒸気や熱水にして回収路（１９
）に送るように構成し、排気による熱損失を抑制しであ
る。
第１排気路（１３）と第２排気路（２０）の差圧を検出
するセンサー（Ｓ）を設け、その差圧を調整するダンパ
ー（２８）を第１排気路（１４）に設け、センサー（Ｓ
）からの情報に基づいて、第１排気路（１４）を第２排
気路（２０）よりも例えば数ｎｕｎ Ｈｔ Ｏ〜数十ｍ
ｍ Ｈ２０程度高圧に維持するようにダンパー（２８）
を自動操作する制御器（２９）を設け、第２排気路（２
０）の燃料が第１排気路（１４）に隔壁（２５）に対す
るセル（Ｃ）の貫通箇所から流入することを防止しであ
る。
するセンサー（Ｓ）を設け、その差圧を調整するダンパ
ー（２８）を第１排気路（１４）に設け、センサー（Ｓ
）からの情報に基づいて、第１排気路（１４）を第２排
気路（２０）よりも例えば数ｎｕｎ Ｈｔ Ｏ〜数十ｍ
ｍ Ｈ２０程度高圧に維持するようにダンパー（２８）
を自動操作する制御器（２９）を設け、第２排気路（２
０）の燃料が第１排気路（１４）に隔壁（２５）に対す
るセル（Ｃ）の貫通箇所から流入することを防止しであ
る。
次に別実施例を説明する。
発電部（Ｇ）の具体構造は公知のものから適当に選定で
きる。例えば、第２図に示すように、セル（Ｃ）を板状
や筒状に形成して、酸素含有ガス流路（４）の一端側に
混合器（８）をかっ他端側に第１排気路（１４）を接続
し、燃料流路（５）の−端側に燃料供給路（１２）をか
つ他端側に第２排気路（２０）を接続してもよい。要す
るに、電解質層（１）の一方の面に酸素極（２）をかつ
他方の面に燃料極（３）を付設した固体電解質型セル（
Ｃ）を、酸素極（２）が酸素含有ガス流路（４）にかつ
燃料極（３）が燃料流路（５）に臨む状態で設け、酸素
含有ガス流路（４）に接続した第１排気路（１４）と、
燃料流路（５）に接続した第２排気路（２０）を、セル
（Ｃ）が貫通する隔壁（２５）の両側に各別に形成して
あればよい。
きる。例えば、第２図に示すように、セル（Ｃ）を板状
や筒状に形成して、酸素含有ガス流路（４）の一端側に
混合器（８）をかっ他端側に第１排気路（１４）を接続
し、燃料流路（５）の−端側に燃料供給路（１２）をか
つ他端側に第２排気路（２０）を接続してもよい。要す
るに、電解質層（１）の一方の面に酸素極（２）をかつ
他方の面に燃料極（３）を付設した固体電解質型セル（
Ｃ）を、酸素極（２）が酸素含有ガス流路（４）にかつ
燃料極（３）が燃料流路（５）に臨む状態で設け、酸素
含有ガス流路（４）に接続した第１排気路（１４）と、
燃料流路（５）に接続した第２排気路（２０）を、セル
（Ｃ）が貫通する隔壁（２５）の両側に各別に形成して
あればよい。
特別な混合器（８）を省略して、管路内で新鮮な酸素含
有ガスに高温排ガスを混入するように構成しても良い。
有ガスに高温排ガスを混入するように構成しても良い。
センサー（Ｓ）の種類は公知のものから適当に選定でき
、第１排気路（１４）の圧力検出値と第２排気路（２０
）の圧力検出値との差を演算するものでも、差圧を直接
的に検出するものでもよい。
、第１排気路（１４）の圧力検出値と第２排気路（２０
）の圧力検出値との差を演算するものでも、差圧を直接
的に検出するものでもよい。
４
差圧調整用のダンパー（２８）は第２排気路（２０）、
第１及び第２排気路（１４）、 （２０）の両方、その
他適当に配置でき、又、ダンパー（２８）に代えて第２
排気路（２０）等の可変容量型ブロワで差圧を調節して
もよく、従って、それら差圧調節用の各種構成を差圧調
整手段（２８）と総称する。
第１及び第２排気路（１４）、 （２０）の両方、その
他適当に配置でき、又、ダンパー（２８）に代えて第２
排気路（２０）等の可変容量型ブロワで差圧を調節して
もよく、従って、それら差圧調節用の各種構成を差圧調
整手段（２８）と総称する。
制御器（２９）により維持すべき差圧範囲は適宜選定自
在である。
在である。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
第１図は本発明の実施例を示す概念図、第２図は本発明
の別実施例を示す概念図である。
の別実施例を示す概念図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電解質層（１）の一方の面に酸素極（２）をかつ他方の
面に燃料極（３）を付設した固体電解質型セル（Ｃ）を
、前記酸素極（２）が酸素含有ガス流路（４）にかつ前
記燃料極（３）が燃料流路（５）に臨む状態で設け、前
記酸素含有ガス流路（４）に接続した第１排気路（１４
）と、前記燃料流路（５）に接続した第２排気路（２０
）を、前記セル（Ｃ）が貫通する隔壁（２５）の両側に
各別に形成し、前記第１排気路（１４）からの高温排ガ
スの一部を前記酸素含有ガス流路（４）への新鮮酸素含
有ガスに混入する予熱用排ガス循環路（７）を設けた固
体電解質型燃料電池であって、 前記第１排気路（１４）と前記第２排気路（２０）の差
圧を検出するセンサー（Ｓ）、その差圧を調節する差圧
調整手段（２８）を設け、 前記センサー（Ｓ）からの情報に基づいて、前記第１排
気路（１４）を前記第２排気路（２０）より高圧に維持
するように前記差圧調整手段（２８）を自動操作する制
御器（２９）を設けてある固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216641A JPH0378970A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216641A JPH0378970A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378970A true JPH0378970A (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=16691624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216641A Pending JPH0378970A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0378970A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010108767A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池、これを用いた燃料電池システム、燃料電池システムの起動絵方法 |
| JP2012134046A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Kyocera Corp | 固体酸化物形燃料電池装置 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP1216641A patent/JPH0378970A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010108767A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池、これを用いた燃料電池システム、燃料電池システムの起動絵方法 |
| JP2012134046A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Kyocera Corp | 固体酸化物形燃料電池装置 |
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