JPH0513091A - 間接内部改質式燃料電池用改質容器 - Google Patents
間接内部改質式燃料電池用改質容器Info
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- JPH0513091A JPH0513091A JP3158135A JP15813591A JPH0513091A JP H0513091 A JPH0513091 A JP H0513091A JP 3158135 A JP3158135 A JP 3158135A JP 15813591 A JP15813591 A JP 15813591A JP H0513091 A JPH0513091 A JP H0513091A
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- Japan
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- reforming
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- gas
- cell
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- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応に寄与しない無駄なガスを使用すること
なく、燃料電池の運動が変化（負荷変動）しても電池面
内温度分布を均一にすることのできる間接内部改質式燃
料電池における改質容器を提供することを目的とする。 【構成】 ガスを蛇行状に流通させるために、左右側壁
からじゃま板２，３，４が交互に突設された間接内部改
質式燃料電池における改質容器１において、前記じゃま
板の少なくとも一つが、燃料電池の温度によって屈曲変
形する温度依存性部材であることを特徴とする間接内部
改質式燃料電池における改質容器１。
なく、燃料電池の運動が変化（負荷変動）しても電池面
内温度分布を均一にすることのできる間接内部改質式燃
料電池における改質容器を提供することを目的とする。 【構成】 ガスを蛇行状に流通させるために、左右側壁
からじゃま板２，３，４が交互に突設された間接内部改
質式燃料電池における改質容器１において、前記じゃま
板の少なくとも一つが、燃料電池の温度によって屈曲変
形する温度依存性部材であることを特徴とする間接内部
改質式燃料電池における改質容器１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として間接内部改質
式燃料電池の電池面内温度分布を均一にするための改質
容器に関する。
式燃料電池の電池面内温度分布を均一にするための改質
容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池は化学エネルギーを直
接電気エネルギーに変換するものであるが、電池反応
（発電）に起因する発熱により、燃料電池の温度が上昇
する。この場合、燃料電池として特に面積のあるもの
は、温度分布を生じ、電池面内温度分布が不均一とな
る。このため、最適温度で発電を行うために電池を冷却
する必要がある。
接電気エネルギーに変換するものであるが、電池反応
（発電）に起因する発熱により、燃料電池の温度が上昇
する。この場合、燃料電池として特に面積のあるもの
は、温度分布を生じ、電池面内温度分布が不均一とな
る。このため、最適温度で発電を行うために電池を冷却
する必要がある。
【０００３】そこで、燃料電池を冷却するために、改質
容器を燃料電池と接触するように設けた間接内部改質式
燃料電池が開発され、商品化されている。そもそも、改
質容器は天然ガス、ナフサ等の反応ガスから燃料電池に
供給するための水素ガスを作るためのものであるが、前
記間接内部改質式燃料電池における改質容器は、容器内
で燃料電池の電池反応（発電）に起因する発熱を利用し
て、吸熱反応を生じさせ、それにより電池面内温度を下
げようとするものである。
容器を燃料電池と接触するように設けた間接内部改質式
燃料電池が開発され、商品化されている。そもそも、改
質容器は天然ガス、ナフサ等の反応ガスから燃料電池に
供給するための水素ガスを作るためのものであるが、前
記間接内部改質式燃料電池における改質容器は、容器内
で燃料電池の電池反応（発電）に起因する発熱を利用し
て、吸熱反応を生じさせ、それにより電池面内温度を下
げようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
間接内部改質式燃料電池における改質容器は、図６に示
すように、改質容器の左右側壁にじゃま板４が交互に固
定された構造となっているため、一義的に反応ガスの流
路が決定されてしまい、吸熱反応が改質容器内へのガス
流入口近くに集中し、ガス出口に近づくにつれて吸熱反
応が弱まる傾向がある。一方、電池面内温度は燃料電池
の運動の変化（負荷変動）によって変化するものである
ため、前記改質容器で燃料電池の温度分布を有効に解消
することができない。そこで、改質容器を用いて電池面
内温度を均一に下げるためには、容器内に多量のガスを
送り込む必要がある。ところが、そうした場合、反応に
寄与しないガスが多量に使用されることになり、ガスの
利用率が悪い等の問題がある。
間接内部改質式燃料電池における改質容器は、図６に示
すように、改質容器の左右側壁にじゃま板４が交互に固
定された構造となっているため、一義的に反応ガスの流
路が決定されてしまい、吸熱反応が改質容器内へのガス
流入口近くに集中し、ガス出口に近づくにつれて吸熱反
応が弱まる傾向がある。一方、電池面内温度は燃料電池
の運動の変化（負荷変動）によって変化するものである
ため、前記改質容器で燃料電池の温度分布を有効に解消
することができない。そこで、改質容器を用いて電池面
内温度を均一に下げるためには、容器内に多量のガスを
送り込む必要がある。ところが、そうした場合、反応に
寄与しないガスが多量に使用されることになり、ガスの
利用率が悪い等の問題がある。
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、反応に寄与
しない無駄なガスを使用することなく、燃料電池の運動
が変化（負荷変動）しても電池面内温度分布を均一にす
ることのできる間接内部改質式燃料電池における改質容
器を提供することを目的とする。
しない無駄なガスを使用することなく、燃料電池の運動
が変化（負荷変動）しても電池面内温度分布を均一にす
ることのできる間接内部改質式燃料電池における改質容
器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る改質容器
は、上記課題を解決するために、ガスを蛇行状に流通さ
せるために、左右側壁からじゃま板が交互に突設された
間接内部改質式燃料電池における改質容器において、前
記じゃま板の少なくとも一つが、燃料電池の温度によっ
て屈曲変形する温度依存性部材であることを特徴として
いる。
は、上記課題を解決するために、ガスを蛇行状に流通さ
せるために、左右側壁からじゃま板が交互に突設された
間接内部改質式燃料電池における改質容器において、前
記じゃま板の少なくとも一つが、燃料電池の温度によっ
て屈曲変形する温度依存性部材であることを特徴として
いる。
【０００７】
【作用】上記の構成において、温度依存性部材の自由端
近傍の温度が、燃料電池の電池反応（発電）に起因する
発熱によって上昇すると、その箇所にガスを流通させる
よう前記温度依存性部材が屈曲変形し、燃料電池の運転
の変化（負荷変動）による電池面内温度の変化に対応し
て、反応ガス流路を変更し、改質反応を生じる場所を変
えることができる。
近傍の温度が、燃料電池の電池反応（発電）に起因する
発熱によって上昇すると、その箇所にガスを流通させる
よう前記温度依存性部材が屈曲変形し、燃料電池の運転
の変化（負荷変動）による電池面内温度の変化に対応し
て、反応ガス流路を変更し、改質反応を生じる場所を変
えることができる。
【０００８】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る改質容器の上部断面
図である。改質容器１は偏平な中空の容器であり、その
一側にガスの入口１５を有し、他側に電池本体へ通じる
ガス出口１６を有し、中空内部にはガスを蛇行状に流通
させるためのじゃま板が左右の側壁に交互に例えば、３
個突設されている。前記じゃま板は上流部及び中流部は
バイメタル製じゃま板２，３であり、下流部は固定じゃ
ま板４である。前記改質容器１は容器内が改質触媒５で
充填されているが、前記バイメタル製じゃま板２，３が
屈曲変形する部分６には、周囲から改質触媒５が流れ込
んでこないよう、ステンレス製メッシュ７で防御されて
いる。前記ステンレス製メッシュ７は、改質容器１に立
てたピン８によって固定されている。
る。図１は本発明の一実施例に係る改質容器の上部断面
図である。改質容器１は偏平な中空の容器であり、その
一側にガスの入口１５を有し、他側に電池本体へ通じる
ガス出口１６を有し、中空内部にはガスを蛇行状に流通
させるためのじゃま板が左右の側壁に交互に例えば、３
個突設されている。前記じゃま板は上流部及び中流部は
バイメタル製じゃま板２，３であり、下流部は固定じゃ
ま板４である。前記改質容器１は容器内が改質触媒５で
充填されているが、前記バイメタル製じゃま板２，３が
屈曲変形する部分６には、周囲から改質触媒５が流れ込
んでこないよう、ステンレス製メッシュ７で防御されて
いる。前記ステンレス製メッシュ７は、改質容器１に立
てたピン８によって固定されている。
【０００９】前記バイメタル製じゃま板２，３は、一端
２１，３１が図示しない構造により上下の壁にビス等で
固定されており、他端の自由端２２，３２は、燃料電池
の電池反応に起因する発熱によって前記自由端２２，３
２近傍の温度が上昇すると、その箇所にガスを流通させ
るよう屈曲変形するよう構成されている。また、前記バ
イメタル製じゃま板２，３は、それぞれ上流部が熱膨張
係数の大きいフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０
５）２ａ，３ａから成り、下流側が熱膨張係数の小さい
マルテンサイト系ステンレス鋼２ｂ，３ｂから成る。こ
こで、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０５）２
ａ，３ａ及びマルテンサイト系ステンレス鋼２ｂ，３ｂ
の熱膨張係数を表１に示す。
２１，３１が図示しない構造により上下の壁にビス等で
固定されており、他端の自由端２２，３２は、燃料電池
の電池反応に起因する発熱によって前記自由端２２，３
２近傍の温度が上昇すると、その箇所にガスを流通させ
るよう屈曲変形するよう構成されている。また、前記バ
イメタル製じゃま板２，３は、それぞれ上流部が熱膨張
係数の大きいフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０
５）２ａ，３ａから成り、下流側が熱膨張係数の小さい
マルテンサイト系ステンレス鋼２ｂ，３ｂから成る。こ
こで、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０５）２
ａ，３ａ及びマルテンサイト系ステンレス鋼２ｂ，３ｂ
の熱膨張係数を表１に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】図２は上記構成の改質容器１を用いた間接
内部改質式燃料電池の側面断面図である。間接内部改質
式燃料電池は、改質容器１の両面に燃料電池９、エンド
プレート１０を積層させ、これを一対のヒーター板１１
によって改質容器１を挟む状態で締めつけた構成をして
いる。なお、図中１２はアノードガスイン側マニホール
ド、１３はアノードガスアウト側マニホールド、１４は
カソード側マニホールドである。
内部改質式燃料電池の側面断面図である。間接内部改質
式燃料電池は、改質容器１の両面に燃料電池９、エンド
プレート１０を積層させ、これを一対のヒーター板１１
によって改質容器１を挟む状態で締めつけた構成をして
いる。なお、図中１２はアノードガスイン側マニホール
ド、１３はアノードガスアウト側マニホールド、１４は
カソード側マニホールドである。
【００１２】次に、上記構成の改質容器１によるガス流
路の変化について、図３及び図４を用いて説明する。先
ず、改質容器１のガス入口１５から反応ガスを送り込む
と、改質反応に起因する吸熱の大半が改質容器１の上流
部で起こり、上流部の電池面内温度が低下する。一方、
改質容器１の下流部では、改質反応に起因する冷却作用
（吸熱）は行われず、燃料電池９の電池反応に起因する
発熱によって、電池面内温度が作動温度より上昇するこ
とになる。すると、図３に示すように、中流側のバイメ
タル製じゃま板３の自由端が、ガスを流通させるために
屈曲変形し、改質容器壁面とバイメタル製じゃま板３の
間が開き新しいガス流路ができる。これと同時に、固定
じゃま体４とバイメタル製じゃま板３の間が狭まること
により、この間を流れるガス量が減少する。これら一連
の動作によりガスの流れの大半は、実線で示した矢印の
ように流れ、下流部で改質反応が生じその部分が冷却さ
れる。下流部での電池面内温度が下がると、バイメタル
製じゃま板３は元の状態に戻り、改質容器壁面との間の
開口部が閉じることになる。
路の変化について、図３及び図４を用いて説明する。先
ず、改質容器１のガス入口１５から反応ガスを送り込む
と、改質反応に起因する吸熱の大半が改質容器１の上流
部で起こり、上流部の電池面内温度が低下する。一方、
改質容器１の下流部では、改質反応に起因する冷却作用
（吸熱）は行われず、燃料電池９の電池反応に起因する
発熱によって、電池面内温度が作動温度より上昇するこ
とになる。すると、図３に示すように、中流側のバイメ
タル製じゃま板３の自由端が、ガスを流通させるために
屈曲変形し、改質容器壁面とバイメタル製じゃま板３の
間が開き新しいガス流路ができる。これと同時に、固定
じゃま体４とバイメタル製じゃま板３の間が狭まること
により、この間を流れるガス量が減少する。これら一連
の動作によりガスの流れの大半は、実線で示した矢印の
ように流れ、下流部で改質反応が生じその部分が冷却さ
れる。下流部での電池面内温度が下がると、バイメタル
製じゃま板３は元の状態に戻り、改質容器壁面との間の
開口部が閉じることになる。
【００１３】一方、中流部で改質反応が起こると、図４
に示す如く、上流部のバイメタル製じゃま板２と改質容
器壁面との間が開き新しいガス流路ができる。これと同
時に、バイメタル製じゃま板２とバイメタル製じゃま板
３の間が狭まることにより、この間を流れるガス量が減
少する。これら一連の動作によりガスの流れの大半は、
実線で示した矢印のように流れ、上流部で改質反応が生
じその部分が冷却される。上流部での電池面内温度が下
がると、バイメタル製じゃま板２は元の状態に戻り、改
質容器壁面との間の開口部が閉じることになる。
に示す如く、上流部のバイメタル製じゃま板２と改質容
器壁面との間が開き新しいガス流路ができる。これと同
時に、バイメタル製じゃま板２とバイメタル製じゃま板
３の間が狭まることにより、この間を流れるガス量が減
少する。これら一連の動作によりガスの流れの大半は、
実線で示した矢印のように流れ、上流部で改質反応が生
じその部分が冷却される。上流部での電池面内温度が下
がると、バイメタル製じゃま板２は元の状態に戻り、改
質容器壁面との間の開口部が閉じることになる。
【００１４】以上説明した如く、これら一連の動作によ
り、電池面内の温度分布を均一にすることができる。図
５は本発明の一実施例に係る改質容器と従来の改質容器
を用いた場合の間接内部改質式燃料電池の電池面内温度
分布を示すグラフである。破線は従来の改質容器を使用
した時であり、実線は本発明の一実施例に係る改質容器
を使用した時のものである。
り、電池面内の温度分布を均一にすることができる。図
５は本発明の一実施例に係る改質容器と従来の改質容器
を用いた場合の間接内部改質式燃料電池の電池面内温度
分布を示すグラフである。破線は従来の改質容器を使用
した時であり、実線は本発明の一実施例に係る改質容器
を使用した時のものである。
【００１５】従来の改質容器を使用した場合には、ガス
上流部での電池面内温度が低下し過ぎており、下流部で
は作動温度（約６５０℃）より少し上昇している。これ
に対し、本発明に係る改質容器を使用した場合には、温
度がほぼ一定になっていることがわかる。なお、前記実
施例においては、バイメタルから成るじゃま板を使用し
たが、形状記憶合金から成るじゃま板を使用してもよ
い。また、じゃま板の少なくとも一つが燃料電池の温度
によって屈曲変形する温度依存性部材であればよく、そ
の数は特に限定さるものではない。
上流部での電池面内温度が低下し過ぎており、下流部で
は作動温度（約６５０℃）より少し上昇している。これ
に対し、本発明に係る改質容器を使用した場合には、温
度がほぼ一定になっていることがわかる。なお、前記実
施例においては、バイメタルから成るじゃま板を使用し
たが、形状記憶合金から成るじゃま板を使用してもよ
い。また、じゃま板の少なくとも一つが燃料電池の温度
によって屈曲変形する温度依存性部材であればよく、そ
の数は特に限定さるものではない。
【００１６】本発明においては、じゃま板の屈曲変形の
度合及び屈曲変形する温度は、前記じゃま板の屈曲変形
を計算して調整することにより、反応ガス流路を変更さ
せ、電池面内温度を均一にすることができる。
度合及び屈曲変形する温度は、前記じゃま板の屈曲変形
を計算して調整することにより、反応ガス流路を変更さ
せ、電池面内温度を均一にすることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上の本発明によれば、反応に寄与しな
い無駄なガスを使用することなく、燃料電池の運動が変
化（負荷変動）しても電池面内温度分布を均一にするこ
とができるので、電池特性を向上させるという効果を奏
する。
い無駄なガスを使用することなく、燃料電池の運動が変
化（負荷変動）しても電池面内温度分布を均一にするこ
とができるので、電池特性を向上させるという効果を奏
する。
【図１】本発明の一実施例に係る改質容器の上部断面図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例に係る改質容器を用いた間接
内部改質式燃料電池の側面断面図である。
内部改質式燃料電池の側面断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る改質容器の動作図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例に係る改質容器の動作図であ
る。
る。
【図５】本発明の一実施例に係る改質容器と従来の改質
容器を用いた場合の間接内部改質式燃料電池の電池面内
温度分布を示すグラフである。
容器を用いた場合の間接内部改質式燃料電池の電池面内
温度分布を示すグラフである。
【図６】従来の改質容器の上部断面図である。
【符号の簡単な説明】１ 改質容器
２ バイメタル製じゃま板
３ バイメタル製じゃま板
４ 固定じゃま板
２２ 自由端
３２ 自由端
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 齋藤 俊彦
守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株
式会社内
(72)発明者 古川 修弘
守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株
式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ガスを蛇行状に流通させるために、左
右側壁からじゃま板が交互に突設された間接内部改質式
燃料電池における改質容器において、 前記じゃま板の少なくとも一つが、燃料電池の温度によ
って屈曲変形する温度依存性部材であることを特徴とす
る間接内部改質式燃料電池における改質容器。 - 【請求項２】 前記温度依存性部材は一端が固定さ
れ、他端の自由端近傍の温度が上昇すると、その箇所に
ガスを流通するよう屈曲変形する構成であることを特徴
とする請求項１記載の間接内部改質式燃料電池における
改質容器。 - 【請求項３】 前記温度依存性部材がバイメタル又は
形状記憶合金から成ることを特徴とする請求項１記載の
間接内部改質式燃料電池における改質容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158135A JPH0513091A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 間接内部改質式燃料電池用改質容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158135A JPH0513091A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 間接内部改質式燃料電池用改質容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513091A true JPH0513091A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=15665042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3158135A Pending JPH0513091A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 間接内部改質式燃料電池用改質容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513091A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253849B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-12 | 주식회사 포스코 | 연료전지 스택의 단위전지 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3158135A patent/JPH0513091A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253849B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-12 | 주식회사 포스코 | 연료전지 스택의 단위전지 |
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