JPH04106877A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、燃料電池発電装置に関し、さらに詳しくい
うと、燃料ガス中に少量の酸化剤ガスが混入した、ある
いは、酸化剤ガス中に少量の燃料ガスが混入した反応ガ
スを使用することができる燃料電池発電装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第４図は、例えば特開昭６３−２５９９７０号公報に開
示された従来の燃料電池発電装置の系統図である。

図において、電池本体＜１）に改質器（２）が燃料ガス
供給ライン（３）により接続され、がっ、空気ブロア（
４）を介して酸化剤供給ライン（５）が接続されている
。（６）は直交変換装置である。燃料ガス供給ライン（
３）および酸化剤ガス供給ライン（５）にはそれぞれ触
媒燃焼器（７）および（８）が配備されている。電池本
体（１）は略示的に表されており、電解質を保持したマ
トリックス層（１１）、マトリックス（１１）を挟持し
配夏された燃料電極（１２〉および酸化剤電極（１３）
、各電極へ反応ガスを供給する燃料ガススペース（１４
）および酸化剤ガススペース（１５〉からなっている。

また、別の従来装置として、特開昭６３−２５４６７４
号公報には、酸素で汚染された水素に富む燃料ガスを用
いるのに適した燃料電池発電装置として、燃焼器のガス
導入側の触媒層をこれに対応する空気極の触媒の縁を超
えて燃料ガス導入側に長く伸ばした触媒層を設けたもの
が開示されている。

次に動作について説明する。第４図において、改質原料
を改質器（２）で水素リッチなガスに改質し、これを燃
料ガスとして燃料ガス供給ライン（３）を通じ触媒燃焼
器（７）を経由して（触媒燃焼器（７）では、燃料ガス
中に混入している酸素が燃料と反応し酸素濃度が低下し
不活性化している。）電池本体（１）の燃料ガススペー
ス（１４）に供給する。これに対し酸化剤ガス供給ライ
ン（５）では、空気ブロア（４）で送られた空気は、触
媒燃焼器（８）を経由して（触媒燃焼器（８）では、酸
化剤ガス中に混入している燃料が酸素と反応し燃料濃度
が低下し不活性化している。）電池本体（１）の酸化剤
ガススペース（１５）へ供給される。

これにより運転時には電池本体（１）で発電し、その出
力が直交変換装置（６）を介して外部の交流負冑に供給
される。

以上のように燃料ガスと酸化剤ガスが混合を生じた場合
でも、系内で不活性化させ電池特性の低下防止を図って
いた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の燃料電池発電装置は以上のように構成されている
ので、それぞれの反応ガス供給配管ライン中に新たに触
媒燃焼器を設ける必要があり、余分なスペースへか要っ
たり、触媒反応をスムースにさせるための温度に対する
配慮が必要であった。

また、燃料ガス中に酸素が混入し汚染されている別の従
来装置では、電池本体内で燃料極大口側の触媒層を空気
極の触媒の縁より伸ばしておく構造としているが、逆に
酸化剤ガス中に燃料ガスが混入している場合、空気極大
口の触媒層を燃料極の触媒の縁より伸ばした構造にする
と、空気極の伸ばした部分近傍で腐食を発生する危険性
があり、酸化剤ガス側への適用は困難と考えられる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、余分なスペースや触媒反応のための特別な温
度調整装置を省略できるとともに、燃料極側および空気
極側のいづれにも適用可能な触媒燃焼部を備えた燃料電
池発電装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る燃料電池発電装置は、電池本体の反応ガ
ス供給ヘッダ内に反応ガスが必ず通過するように触媒燃
焼部を設けたものである。

［作　用］ この発明においては、酸化剤ガスの混入した燃料ガスや
燃料ガスが混入した空気が、反応ガスとして電池本体へ
供給されると、電池反応部に達する前に、反応ガス供給
ヘッダ内の触媒反応部で、燃料ガス中に混入した酸化剤
ガスや反応空気中に混入した燃料ガスは、燃焼して不活
性化される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、燃料ガス供給ライン（３）および酸化剤ガ
ス供給ライン（５）が接続される電池本体（１）には、
燃料ガスを電池本体反応部へ供給するための燃料ガス供
給ヘッダ（２１）内にガス通過全断面をカバーするよう
にヘッダ内触媒燃焼部（２２）が設けられている。：ｉ
な、酸化剤ガス（反応空気）を電池本体反応部へ供給す
るための酸化剤ガス供給ヘッダ（２３）内にガス通過全
断面をカバするようにヘッダ内触媒燃焼部（２４）が設
けられている。ヘッダ内触媒燃焼部（２２）および（２
４）は、いずれもガス透過性の構成でなっており、例え
ば貴金属触媒を装備している。

以上の構成により、燃料ガスの供給源、製造方法あるい
は供給配管の状況によって酸化剤ガスが混入する。この
ような場合、酸化剤ガスが混入した燃料ガスは電池本体
（１）の電池反応部に導入される前に燃料ガス供給ヘッ
ダ（２１）内の触媒燃焼部（２２）を通過する過程で触
媒燃焼反応を起こし、混入した酸化剤ガスは燃焼で消費
され不活性化される。また、酸化剤ガスが電池本体（１
）の空気極出口ガスの一部をリサイクル送流する場合で
、電池本体（１）内部でのガスクロスにより酸化剤ガス
中に燃料ガスが混入される時には、燃料ガスを混入した
酸化剤ガスが酸化剤ガス供給ヘッダ（２３）内の触媒燃
焼部（２４）を通過する過程で触媒燃焼反応を起こし、
混入した燃料ガスは燃焼で消費され不活性化される。燃
料側、酸化剤側共に触媒燃焼部（２２）　、　（２４）
は、反応ガス供給ヘッダ内にあり、電池運転時は電池本
体（１）の熱により適度に昇温しており、たとえ低い温
度のガスが供給されてもスムースに触媒燃焼を果たす。

以上のように、混入した反応ガスが供給されても、電池
反応部へは、混入ガスの酸化剤あるいは燃料ガスを消費
不活性化して供給されるので、正常な電池反応が行われ
る。

なお、上記実施例では、供給ヘッダ内全面に拡がる触媒
燃焼部を設けた例を示したが、反応ガスの通過断面を全
てカバーすれば、他の実施例として第２図に示したよう
に、ガス供給ライン（３）　、　（５）をカバーするよ
うに触媒燃焼（２２）、（２４）をヘッダ内に設けても
よい、この場合、上記の実施例と同様の効果が得られる
と共に、反応ガス入口部での動圧を押え、ヘッダ内部の
反応ガス分配を改善する効果も得ることができる。

また、上記実施例では、触媒燃焼部を供給ヘッダ側に設
けた例を示したが、さらに他の実施例として第３図に示
すように、前記空気側の例で説明したリサイクル送流を
する場合のガス混入に対しては、燃料側、空気側いずれ
の場合も、電池本体（１）下流側の排出ヘッダ内部にも
触媒燃焼部（２２）。

（２４）を設けてもよい。この場合、前記実施例と同様
の効果が得られる。また、万一、電池内部で異常なガス
混入が生じた場合でも、ヘッダから排出する前に触媒燃
焼により混入ガスを不活性化し安全性が高められる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、触媒燃焼部を電池本
体のガスヘッダ内に設けたので、燃料および酸化剤の反
応ガス供給ライン中に新たに触媒燃焼器を設ける必要が
なく、余分なスペースが要らなくなる。また、触媒燃焼
反応をスムースにさせるための温度も、運転中の！８！
！本体の温度で適度に昇温され、特別な配慮を省くこと
ができる。

さらに、電池内、空気極に触媒層を設ける場合のような
電池部材の腐食の危険性が回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図および第
３図はそれぞれ他の実施例の断面図、第４図は従来の燃
焼電池発電装置の系統図である。 （１）・・電池本体、（２）・・改質器、（３）　　・
燃料ガス供給ライン、（５）・・酸化剤ガス供給ライン
、（２１）・　燃料ガス供給ヘッダ、（２２）　、　（
２４）・ヘッダ内の触媒燃焼部、（２３）・・酸化剤ガ
ス供給ヘッダ。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理　　人 曾我道照

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池本体の反応ガス入口側に触媒燃焼部を備えた燃料電
   池発電装置において、反応ガス透過全断面にわたり前記
   触媒燃焼部を前記電池本体のガスヘッダ内に設けたこと
   を特徴とする燃料電池発電装置。