JPH0644999A - Internally reformed type fuel cell - Google Patents

Internally reformed type fuel cell

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JPH0644999A
JPH0644999A JP4194142A JP19414292A JPH0644999A JP H0644999 A JPH0644999 A JP H0644999A JP 4194142 A JP4194142 A JP 4194142A JP 19414292 A JP19414292 A JP 19414292A JP H0644999 A JPH0644999 A JP H0644999A
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JP
Japan
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gas
fuel
reforming
fuel gas
indirect
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Application number
JP4194142A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihide Kotogami
佳秀 言上
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination 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
    • H01M8/0625Combination 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To enable reforming cetalyzer poisoned by sulfur, etc., to be regenerated easily and carbon separated out on the reforming catalyzer, etc., to be removed easily. CONSTITUTION:An indirect reforming section 21 having a reforming catalyzer 8 is provided in a position communicated to a fuel gas flow path 20a facing to a fuel gas electrode 2. In this internally reformed type fuel cell, an openable/ closable gas releasing hole 24 is provided between the fuel gas flow path 20a and the indirect reforming section 21. When the oxidation and combustion gas E2 for regeneration of the catalyzer is allowed to flow into the indirect reform section 21 so as to delete sulfur, carbon, etc., deposited to the reforming catalyzer 8 of the indirect reforming section 21, the oxidation and combustion gas E2 after regeneration is led into the gas releasing hole to prevent the gas E2 from flowing into the fuel gas flow path 20a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、溶融炭酸塩を電解質
とした燃料電池のうち、改質ガスを得るための改質触媒
を内蔵した内部改質型燃料電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal reforming type fuel cell in which a reforming catalyst for obtaining a reformed gas is built in a fuel cell using molten carbonate as an electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は例えば特開昭62ー237677
号公報に示された従来の内部改質型燃料電池の積層体の
斜視図であり、図8はこの燃料電池の全体外観図であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-237677.
FIG. 8 is a perspective view of a stack of a conventional internal reforming fuel cell shown in Japanese Patent Publication No. JP-A-2003-264, and FIG. 8 is an overall external view of this fuel cell.

【0003】図において、1は例えば多孔質なセラミッ
クス内に電解質となる溶融炭酸塩が満たされている電解
質マトリックス、2はこの電解質マトリックス1の一面
側に取り付けられた、例えば多孔質なニッケルから構成
される燃料ガス電極、3は前記電解質マトリックス1の
他面側に取り付けられた、例えば多孔質な酸化ニッケル
から構成される酸化剤ガス電極、4は電解質マトリック
ス1、燃料ガス電極2および酸化剤ガス電極3から構成
される単電池、5は燃料ガス電極2側に燃料ガス流路5
aを臨ませた波板状の燃料ガス流路板、6は酸化剤ガス
電極3側に酸化剤ガス流路6aを臨ませた波板状の酸化
剤ガス流路板である。なお、燃料ガス流路板5および酸
化剤ガス流路板6は導電性材料から構成されているとと
もに、これらには複数の打ち抜き孔(不図示)が設けら
れている。
In the figure, reference numeral 1 is an electrolyte matrix in which molten carbonate serving as an electrolyte is filled in porous ceramics, and 2 is made of, for example, porous nickel attached to one surface side of the electrolyte matrix 1. The fuel gas electrode 3 is attached to the other side of the electrolyte matrix 1, for example, an oxidant gas electrode made of porous nickel oxide, 4 is the electrolyte matrix 1, the fuel gas electrode 2 and the oxidant gas. The unit cell composed of the electrode 3 has a fuel gas flow path 5 on the fuel gas electrode 2 side.
a is a corrugated plate-like fuel gas flow channel plate, and 6 is a corrugated plate-shaped oxidant gas flow channel plate with the oxidant gas flow channel 6a facing the oxidant gas electrode 3 side. The fuel gas flow channel plate 5 and the oxidant gas flow channel plate 6 are made of a conductive material, and are provided with a plurality of punched holes (not shown).

【0004】7は燃料ガス流路板5と酸化剤ガス流路板
6とを仕切る気密性のある導電性のセパレータ板、8は
燃料ガス流路板5の燃料ガス流路5a内に充填された改
質触媒であり、所定の原料ガスからこの改質触媒8によ
り改質された改質ガスが燃料ガスとして燃料ガス電極2
側に供給される。なお、この改質触媒8を有する燃料ガ
ス流路板5は燃料電池内において内部改質部(直接改質
部)を構成する。
Reference numeral 7 denotes a gas-tight conductive separator plate for partitioning the fuel gas flow channel plate 5 and the oxidant gas flow channel plate 6, and 8 is filled in the fuel gas flow channel 5a of the fuel gas flow channel plate 5. The reforming catalyst is a reforming catalyst, and the reforming gas reformed from the predetermined source gas by the reforming catalyst 8 is used as the fuel gas.
Supplied to the side. The fuel gas passage plate 5 having the reforming catalyst 8 constitutes an internal reforming section (direct reforming section) in the fuel cell.

【0005】9は燃料ガス電極2および燃料ガス流路板
5が嵌め込まれている燃料ガスシール枠、10は酸化剤
ガス電極3および酸化剤ガス流路板6が嵌込まれている
酸化剤ガスシール枠、11は単電池4、燃料ガス流路板
5、酸化剤ガス流路板6、セパレータ板7等を上下に複
数積層した積層体、12は積層体11に燃料ガスとなる
改質用の原料ガスを供給する入口ガスマニホールド、1
3は積層体11の各燃料ガス流路5aを通過した燃料排
ガスを集める出口ガスマニホールド、14は積層体11
に酸化剤ガスを供給する入口ガスマニホールドである。
Reference numeral 9 denotes a fuel gas seal frame in which the fuel gas electrode 2 and the fuel gas flow channel plate 5 are fitted, and 10 is an oxidant gas in which the oxidant gas electrode 3 and the oxidant gas flow channel plate 6 are fitted. A seal frame, 11 is a laminated body in which a plurality of unit cells 4, a fuel gas flow channel plate 5, an oxidant gas flow channel plate 6, a separator plate 7 and the like are vertically laminated, and 12 is a reforming gas that becomes a fuel gas in the laminated body 11. Inlet gas manifold for supplying the raw material gas of 1
3 is an outlet gas manifold for collecting the fuel exhaust gas that has passed through each fuel gas channel 5a of the laminated body 11, and 14 is the laminated body 11
An inlet gas manifold for supplying an oxidant gas to the.

【0006】つぎにこの燃料電池の動作を説明する。入
口ガスマニホールド12を介して燃料ガス流路板5の燃
料ガス流路5aに炭化水素(例えばメタン)と水蒸気と
からなる原料ガスが供給されると、この原料ガスは改質
触媒8の触媒作用により(1)、(2)式で示される改
質反応によって水素(H2 )、一酸化炭素(CO)およ
び二酸化炭素(CO2 )に変換される。 CH4 +H2 O → CO +3H2 ・・・・・ (1) CO +H2 O → CO2 +H2 ・・・・・ (2) この場合、改質反応に必要な反応熱には発電時に電池内
で発生する熱が利用される。
Next, the operation of this fuel cell will be described. When the raw material gas composed of hydrocarbons (for example, methane) and water vapor is supplied to the fuel gas flow passage 5 a of the fuel gas flow passage plate 5 via the inlet gas manifold 12, the raw material gas causes the catalytic action of the reforming catalyst 8. Is converted into hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) by the reforming reaction represented by the formulas (1) and (2). CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (1) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (2) In this case, the reaction heat required for the reforming reaction is the battery during power generation. The heat generated inside is used.

【0007】いっぽう、入口ガスマニホールド14を介
して酸化剤ガス流路板6の酸化剤ガス流路6aには空気
と二酸化炭素とが混合された酸化剤ガスが供給され、こ
の酸化剤ガス中の二酸化炭素と酸素(O2 )とは酸化剤
ガス電極3内に拡散して、(3)式で示されるカソード
反応を生じ、その炭酸イオン(CO3 2- )が電解質マト
リックス1中を通過して燃料ガス電極2に達する。 CO2 +1/2O2 +2e- → CO3 2- ・・・・・ (3)
On the other hand, the oxidant gas in which air and carbon dioxide are mixed is supplied to the oxidant gas channel 6a of the oxidant gas channel plate 6 through the inlet gas manifold 14, and the oxidant gas in the oxidant gas Carbon dioxide and oxygen (O 2 ) diffuse into the oxidant gas electrode 3 to cause a cathode reaction represented by the formula (3), and the carbonate ion (CO 3 2− ) passes through the electrolyte matrix 1. Reaches the fuel gas electrode 2. CO 2 + 1 / 2O 2 + 2e - → CO 3 2- ····· (3)

【0008】また、改質反応で生じた燃料ガス中の水素
は燃料ガス電極2内に拡散し、電解質マトリックス1を
介して酸化剤ガス電極3から移動してきた炭酸イオンと
(4)式で示されるアノード反応を生じる。 H2 +CO3 2- → H2 O+CO2 +2e- ・・・・・ (4) そして、このアノード反応とカソード反応からなる電気
化学的な反応により、単電池4の燃料ガス電極2と酸化
剤ガス電極3間に所定の起電力が生じ、この単電池4が
直列に接続される積層体11には、前記起電力に単電池
4の個数だけ乗じた起電力が生じることとなる。なお、
この燃料電池の動作温度は約650℃であり、上記アノ
ード反応およびカソード反応もこの温度で進行される。
The hydrogen in the fuel gas generated by the reforming reaction diffuses into the fuel gas electrode 2 and is expressed by the formula (4) together with the carbonate ion that has moved from the oxidant gas electrode 3 through the electrolyte matrix 1. A anodic reaction occurs. H 2 + CO 3 2- → H 2 O + CO 2 + 2e - ····· (4) Then, the electrochemical reaction consisting of the anode reaction and the cathode reaction, the fuel gas electrode 2 of the cell 4 containing gas A predetermined electromotive force is generated between the electrodes 3, and an electromotive force obtained by multiplying the electromotive force by the number of the unit cells 4 is generated in the stacked body 11 to which the unit cells 4 are connected in series. In addition,
The operating temperature of this fuel cell is about 650 ° C., and the above anode reaction and cathode reaction also proceed at this temperature.

【0009】ここで、燃料ガス電極2側ではアノード反
応(4)が生じ、水素が消費されるとともに炭酸ガスと
スチームが生成されるため、改質反応(1)はメタンが
改質される方向に移動する。したがって、燃料電池内に
改質触媒8を有したこの内部改質型燃料電池では、約6
50℃という改質反応器としては比較的温度が低いにも
かかわらず原料ガス(メタン)をほぼ100%改質する
ことができる。
Here, the anode reaction (4) occurs on the fuel gas electrode 2 side, hydrogen is consumed, and carbon dioxide and steam are produced. Therefore, the reforming reaction (1) is directed to reform methane. Move to. Therefore, in this internal reforming fuel cell having the reforming catalyst 8 in the fuel cell, about 6
As a reforming reactor having a temperature of 50 ° C., the raw material gas (methane) can be reformed by almost 100% although the temperature is relatively low.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の内部改質型燃料電池では、原料ガス中の硫黄等の被
毒物質により改質触媒8が被毒され、この改質触媒8の
活性を低下させてしまうという課題があった。特に硫黄
による改質触媒8の被毒は、改質触媒8の例えばニッケ
ル粒子表面に硫黄が付着することにより、メタンやスチ
ームからなる原料ガスの改質触媒8の活性点への吸着が
阻害されることにより生じる。
However, in the above-described conventional internal reforming fuel cell, the reforming catalyst 8 is poisoned by poisoning substances such as sulfur in the raw material gas, and the activity of the reforming catalyst 8 is reduced. There was a problem of lowering it. Particularly, when the reforming catalyst 8 is poisoned by sulfur, the adsorption of the raw material gas composed of methane or steam to the active sites of the reforming catalyst 8 is hindered because the sulfur adheres to the surface of the reforming catalyst 8, for example, nickel particles. It is caused by

【0011】また、上記従来の内部改質型燃料電池で
は、炭化水素系の原料ガスを直接電池内の燃料ガス流路
5aで改質するため、スチーム供給系統にトラブルが発
生した場合、改質触媒8上等に炭素が析出して、燃料ガ
ス流路5aがこの炭素により閉塞されて、改質触媒8周
りにガスを充分に流すことができないという課題があっ
た。
Further, in the above conventional internal reforming type fuel cell, the hydrocarbon source gas is directly reformed in the fuel gas flow path 5a in the cell. Therefore, when trouble occurs in the steam supply system, reforming is performed. There is a problem that carbon is deposited on the catalyst 8 and the like, and the fuel gas flow path 5a is blocked by the carbon, so that the gas cannot be sufficiently flowed around the reforming catalyst 8.

【0012】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、硫黄等に被毒された改質触
媒の再生が容易にでき、かつ、改質触媒上に析出した炭
素の除去が容易にできる内部改質型燃料電池を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is possible to easily regenerate a reforming catalyst poisoned by sulfur and the like, and to deposit carbon deposited on the reforming catalyst. It is an object of the present invention to provide an internal reforming type fuel cell capable of easily removing hydrogen.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明
は、溶融炭酸塩を電解質とした単電池の燃料ガス電極に
臨まして燃料ガス流路が設けられ、酸化剤ガス電極に臨
まして酸化剤ガス流路が設けられているとともに、燃料
ガス流路に通じる位置に、燃料ガスとなる改質ガスを得
るための改質触媒を有する間接改質部が設けられている
内部改質型燃料電池において、燃料ガス流路と間接改質
部との間に、間接改質部に流された改質触媒を再生する
ための酸化・燃焼用ガスが燃料ガス流路に流れるのを防
止するための開閉可能なガス放出孔を設けたことであ
る。
According to a first aspect of the present invention, a fuel gas passage is provided facing a fuel gas electrode of a unit cell using molten carbonate as an electrolyte, and a fuel gas passage is provided facing an oxidant gas electrode. An internal reforming fuel in which an agent gas flow channel is provided and an indirect reforming section having a reforming catalyst for obtaining a reformed gas to be a fuel gas is provided at a position communicating with the fuel gas flow channel. In a cell, between the fuel gas flow path and the indirect reforming section, to prevent the oxidation / combustion gas for regenerating the reforming catalyst flowing in the indirect reforming section from flowing into the fuel gas flow path. That is, a gas discharge hole that can be opened and closed is provided.

【0014】この発明の第2の発明は、溶融炭酸塩を電
解質とした単電池の燃料ガス電極に臨まして燃料ガス流
路が設けられ、酸化剤ガス電極3に臨まして酸化剤ガス
流路が設けられているとともに、燃料ガス流路に通じる
位置に、燃料ガスとなる改質ガスを得るための改質触媒
を有する間接改質部が設けられている内部改質型燃料電
池において、燃料ガス流路と間接改質部間に、間接改質
部に流された改質触媒を再生するための酸化・燃焼用ガ
スが燃料ガス流路に流れるのを防止するための開閉可能
なガス放出孔を設け、かつ、ガス放出孔と燃料ガス流路
の出口部間に、アノードガスリサイクル用のバイパス通
路を設けたことである。
In a second aspect of the present invention, a fuel gas passage is provided facing the fuel gas electrode of a unit cell using molten carbonate as an electrolyte, and an oxidant gas passage is provided facing the oxidant gas electrode 3. In the internal reforming fuel cell, which is provided with an indirect reforming section having a reforming catalyst for obtaining the reformed gas to be the fuel gas, the fuel gas Between the flow path and the indirect reforming section, an openable / closable gas release hole for preventing the oxidizing / combustion gas for regenerating the reforming catalyst flowing in the indirect reforming section from flowing into the fuel gas flow path. And a bypass passage for recycling the anode gas is provided between the gas discharge hole and the outlet of the fuel gas passage.

【0015】[0015]

【作用】この発明の第1の発明では、間接改質部に供給
された所定の原料ガスが、この間接改質部内の改質触媒
と、発電によって単電池から発する熱とによって燃料ガ
スに改質され、これが燃料ガス電極に臨まして設けられ
た燃料ガス流路に移動して発電がなされる。そして、こ
のような燃料電池を長期間運転すれば間接改質部内の改
質触媒は硫黄等により被毒され、その活性度が低下する
とともに、この改質触媒の周りに炭素の析出が生じてガ
ス流量の低下等を生じる。
In the first aspect of the present invention, the predetermined raw material gas supplied to the indirect reforming section is converted into the fuel gas by the reforming catalyst in the indirect reforming section and the heat generated from the unit cell due to power generation. The quality is improved, and this is moved to the fuel gas passage provided facing the fuel gas electrode to generate power. Then, when such a fuel cell is operated for a long period of time, the reforming catalyst in the indirect reforming section is poisoned by sulfur etc., its activity is lowered, and carbon is deposited around the reforming catalyst. This causes a decrease in the gas flow rate.

【0016】そこで、間接改質部に触媒再生用の酸化・
燃焼用ガス(例えば空気)を流し、改質触媒上の硫黄や
炭素等を酸化・燃焼させて除去する再生処理を行なう。
この場合、間接改質部と燃料ガス電極に臨んだ燃料ガス
流路との間に設けられたガス放出孔から触媒の再生処理
を行なった酸化・燃焼用ガスを燃料電池外に放出するよ
うにする。このため、この酸化・燃焼用ガスが燃料ガス
流路に入って燃料ガス電極等を酸化することはない。
Therefore, in the indirect reforming section, oxidation / regeneration for catalyst regeneration is performed.
A regeneration process is performed in which a combustion gas (for example, air) is flown to oxidize and burn sulfur, carbon, and the like on the reforming catalyst to remove them.
In this case, the oxidizing / combusting gas, which has been subjected to the catalyst regeneration treatment, is discharged to the outside of the fuel cell from the gas discharge hole provided between the indirect reforming section and the fuel gas flow path facing the fuel gas electrode. To do. Therefore, the oxidizing / combusting gas does not enter the fuel gas passage and oxidize the fuel gas electrode or the like.

【0017】また、この発明の第2の発明では、燃料ガ
ス流路の入口側と出口側をバイパス通路で連絡して、発
電後の燃料ガス(燃料排ガス)を再び燃料ガス流路の入
口側に循環するアノードガスリサイクルを行なうにあた
り、間接改質部の改質触媒再生用のガス放出孔を利用し
てバイパス通路を形成するようにした。
According to the second aspect of the present invention, the inlet side and the outlet side of the fuel gas passage are connected by a bypass passage, and the fuel gas (fuel exhaust gas) after power generation is again fed to the inlet side of the fuel gas passage. When recycling the anode gas that circulates to the inside, the bypass passage is formed by using the gas discharge hole for reforming the reforming catalyst in the indirect reforming section.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料
電池の基本的構成と作用を図1により説明する。図1は
内部改質型燃料電池の燃料ガス電極周りの構成を摸式的
に示す図である。図において図7および図8に示した従
来の内部改質型燃料電池と同一または相当部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1. The basic structure and operation of the internal reforming fuel cell according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration around a fuel gas electrode of an internal reforming fuel cell. In the figure, the same or corresponding parts as those of the conventional internal reforming fuel cell shown in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0019】図において、20は燃料ガス電極2側に燃
料ガス流路20aを臨ませ、かつ、この燃料ガス流路2
0a内に改質触媒8を充填した直接改質部となる直接改
質器であり、図7で示される改質触媒8を充填した燃料
ガス流路板5と同一機能を有するものである。21はそ
のガス流路21a内に改質触媒8を充填した間接改質部
となる間接改質器であり、電解質マトリックス1、燃料
ガス電極2および酸化剤ガス電極3から構成される単電
池4またはこの積層部の近傍に配設されて、そのガス流
路21aは直接改質器20の燃料ガス流路20aに連絡
されている。
In the figure, reference numeral 20 denotes a fuel gas flow path 20a facing the fuel gas electrode 2 side, and this fuel gas flow path 2
0a is a direct reformer that serves as a direct reforming section filled with the reforming catalyst 8 and has the same function as the fuel gas flow path plate 5 filled with the reforming catalyst 8 shown in FIG. Reference numeral 21 denotes an indirect reformer that serves as an indirect reformer in which the reforming catalyst 8 is filled in the gas flow passage 21a, and is a unit cell 4 including an electrolyte matrix 1, a fuel gas electrode 2 and an oxidant gas electrode 3. Alternatively, the gas flow passage 21a is arranged near the laminated portion and directly communicates with the fuel gas flow passage 20a of the reformer 20.

【0020】22は間接改質器21のガス流路21aを
通って部分的に改質がなされた部分改質ガスBを直接改
質器20の燃料ガス流路20aに分配するための入口ガ
スマニホールドであり、図8で示される入口ガスマニホ
ールド12と同一機能を有するものである。23は直接
改質器20の燃料ガス流路20aを通って最終的に改質
された燃料ガスCにアノード反応(4)を生じさせた後
の燃料排ガスDを集める出口ガスマニホールドであり、
図8で示される出口ガスマニホールド13と同一機能を
有するものである。24は入口ガスマニホールド22に
設けられたガス放出孔、25はガス放出孔24の開閉
弁、26は間接改質器21のガス流路21aに原料ガス
Aおよび触媒再生用ガスEを供給できるガス供給ヘッダ
である。
Reference numeral 22 is an inlet gas for distributing the partially reformed gas B partially reformed through the gas passage 21a of the indirect reformer 21 to the fuel gas passage 20a of the direct reformer 20. It is a manifold and has the same function as the inlet gas manifold 12 shown in FIG. An outlet gas manifold 23 collects the fuel exhaust gas D after the anode reaction (4) is generated in the finally reformed fuel gas C through the fuel gas passage 20a of the direct reformer 20,
It has the same function as the outlet gas manifold 13 shown in FIG. Reference numeral 24 is a gas release hole provided in the inlet gas manifold 22, 25 is an opening / closing valve of the gas release hole 24, and 26 is a gas capable of supplying the raw material gas A and the catalyst regeneration gas E to the gas flow passage 21a of the indirect reformer 21. It is a supply header.

【0021】つぎにこの内部改質型燃料電池の動作およ
び間接改質器21内の改質触媒8の再生手順を説明す
る。ガス供給ヘッダ26に供給された例えばメタン(C
4 )とスチームとから構成される原料ガスAは間接改
質器21のガス流路21aを通過する過程で近傍の単電
池4やこの積層部から熱を受けつつ改質され、部分改質
ガスBとなって入口ガスマニホールド22に達する。そ
して、この部分改質ガスBは入口ガスマニホールド22
でUターンして直接改質器20の燃料ガス流路20aを
通過する過程でほぼ100%改質されて燃料ガスCとな
る。
Next, the operation of this internal reforming fuel cell and the procedure for regenerating the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 will be described. For example, methane (C
The raw material gas A composed of H 4 ) and steam is reformed while receiving heat from the neighboring unit cells 4 and this laminated portion in the process of passing through the gas flow passage 21a of the indirect reformer 21, and is partially reformed. It becomes the gas B and reaches the inlet gas manifold 22. The partial reformed gas B is supplied to the inlet gas manifold 22.
In the process of making a U-turn and directly passing through the fuel gas passage 20a of the reformer 20, the fuel gas C is reformed by almost 100%.

【0022】そして、この燃料ガスCは、燃料ガス電極
2内に拡散したその水素と、酸化剤ガス電極3側から電
解質マトリックス1中を燃料ガス電極2側に移動してく
る炭酸イオンとが電気化学的に反応してスチームや二酸
化炭素に変わるため、このスチームや二酸化炭素を多量
に含んだ燃料排ガスDとなって出口ガスマニホールド2
3に達する。なお、この場合、燃料ガス電極2と酸化剤
ガス電極3間に起電力が生じる。
The hydrogen gas diffused in the fuel gas electrode 2 and the carbonate ions moving from the oxidant gas electrode 3 side to the fuel gas electrode 2 side in the electrolyte matrix 1 are electrically contained in the fuel gas C. Since it chemically reacts and changes into steam and carbon dioxide, it becomes a fuel exhaust gas D containing a large amount of this steam and carbon dioxide, and the outlet gas manifold 2
Reach 3. In this case, an electromotive force is generated between the fuel gas electrode 2 and the oxidant gas electrode 3.

【0023】さて、この燃料電池が長時間運転されれ
ば、原料ガスA中に含まれる硫黄等が特に間接改質器2
1内の改質触媒8のニッケルの表面に付着し、改質触媒
8は劣化し、間接改質器21における改質率の低下をま
ねく。また、スチーム供給系のトラブルにより原料ガス
A中にスチームの不足が生じると、特に間接改質器21
内の改質触媒8上等に炭素の析出を生じ、改質触媒8の
機能の低下およびガス流路21a内の流れ抵抗の増大を
まねく。そこで、つぎに間接改質器21の改質触媒8の
再生手順を説明する。なお、この改質触媒8の再生作業
は燃料電池の運転停止後直ちに行われる。
Now, when this fuel cell is operated for a long time, the sulfur and the like contained in the raw material gas A, especially the indirect reformer 2
The reforming catalyst 8 in 1 adheres to the surface of nickel and deteriorates the reforming catalyst 8, leading to a reduction in the reforming rate in the indirect reformer 21. If a shortage of steam occurs in the raw material gas A due to a trouble in the steam supply system, the indirect reformer 21
Precipitation of carbon occurs on the reforming catalyst 8 and the like inside thereof, leading to deterioration of the function of the reforming catalyst 8 and increase of flow resistance in the gas flow passage 21a. Therefore, a procedure for regenerating the reforming catalyst 8 of the indirect reformer 21 will be described next. The regeneration operation of the reforming catalyst 8 is performed immediately after the operation of the fuel cell is stopped.

【0024】まず、ガス供給ヘッダ26側から窒素等の
不活性ガスE1を間接改質器21や直接改質器20等内
に流して電池内のガスパージを行なう。つぎにガス放出
孔24の開閉弁25を開いた後、ガス供給ヘッダ26か
ら酸化・燃焼用ガスである空気E2を間接改質器21内
に流す。この空気E2は燃料電池内の残熱を受けて間接
改質器21内の劣化した改質触媒8を酸化・燃焼させ、
ニッケル表面に付着した硫黄を二酸化硫黄(SO2 )に
変えて除去するとともに、改質触媒8上やガス流路21
a内に析出した炭素を二酸化炭素(CO2 )に変えて除
去する。そしてこの場合SO2 やCO2 を含む処理済の
空気E2は直接改質器20の方へ流れず、ガス放出孔2
4から開閉弁25を通って燃料電池外に放出される。こ
のため、空気E2が直接改質器20側に流れ、この空気
E2中の酸素により直接改質器20内の改質触媒8が酸
化されたり、あるいは燃料ガス電極2等が酸化されるこ
とはない。
First, an inert gas E1 such as nitrogen is passed from the gas supply header 26 side into the indirect reformer 21, the direct reformer 20 or the like to purge the gas in the battery. Next, after opening the opening / closing valve 25 of the gas discharge hole 24, the air E2 as the oxidizing / combusting gas is flown from the gas supply header 26 into the indirect reformer 21. The air E2 receives the residual heat in the fuel cell to oxidize and burn the deteriorated reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21,
The sulfur adhering to the nickel surface is changed to sulfur dioxide (SO 2 ) to be removed, and at the same time, on the reforming catalyst 8 and the gas passage 21.
The carbon deposited in a is converted to carbon dioxide (CO 2 ) and removed. In this case, the treated air E2 containing SO 2 and CO 2 does not flow directly to the reformer 20, but the gas release hole 2
4 is discharged to the outside of the fuel cell through the on-off valve 25. Therefore, the air E2 directly flows to the reformer 20 side, and the reforming catalyst 8 in the reformer 20 is directly oxidized by the oxygen in the air E2 or the fuel gas electrode 2 or the like is not oxidized. Absent.

【0025】ここで、直接改質器20内の改質触媒8が
酸化されると、電解質マトリックス1中の電解質がこの
改質触媒8に付着しやすくなり不都合が生じるととも
に、燃料ガス電極2等の酸化は部材の腐食という観点か
ら好ましくない。なお、空気E2が直接改質器20側に
流れ込むことがないため、この空気E2中に電解質マト
リックス1中の炭酸塩の分解防止用の二酸化炭素を混入
させる必要はない。
Here, when the reforming catalyst 8 in the reformer 20 is directly oxidized, the electrolyte in the electrolyte matrix 1 is likely to adhere to the reforming catalyst 8, which causes inconvenience, and the fuel gas electrode 2 etc. Is not preferable from the viewpoint of corrosion of members. Since the air E2 does not flow directly into the reformer 20, it is not necessary to mix carbon dioxide for preventing decomposition of the carbonate in the electrolyte matrix 1 into the air E2.

【0026】そして処理済の空気E2中からSO2 やC
2 が無くなれば、空気E2の流れを停止し、再びガス
供給ヘッダ26側から不活性ガスE1を間接改質器21
側に流してガスパージを行なう。つぎにガス供給ヘッダ
26側から水素E3を流して間接改質器21内の改質触
媒8の還元を行なった後、再びガス供給ヘッダ26側か
ら不活性ガスE1を間接改質器21側に流して電池内の
ガスパージを行なう。そしてガス放出口24の開閉弁2
5を閉じて、間接改質器21内の改質触媒8の再生作業
は終了する。
Then, from the treated air E2, SO 2 and C
When O 2 is exhausted, the flow of the air E2 is stopped, and the inert gas E1 is again supplied from the gas supply header 26 side to the indirect reformer 21.
Flow to the side for gas purging. Next, hydrogen E3 is caused to flow from the gas supply header 26 side to reduce the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21, and then the inert gas E1 is again supplied from the gas supply header 26 side to the indirect reformer 21 side. The gas in the battery is purged by flowing it. And the on-off valve 2 of the gas outlet 24
5, the regeneration work of the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is completed.

【0027】ここで、空気E2を使用した触媒の再生作
業を長時間つづければ、空気E2中の酸素が直接改質器
20や燃料ガス電極2等内に拡散し、これ等を酸化して
しまうことも考えられる。この場合、出口ガスマニホー
ルド23から直接改質器20内に向かって不活性ガスE
1を流し、空気E2中の酸素の直接改質器20側への拡
散を防止する。なお、この不活性ガスE1中に還元用と
して少量の水素や電解質マトリックス1中の電解質の分
解を防ぐための二酸化炭素を混入してもよい。ただし、
排気ガス中の水素濃度は爆発限界以下に抑える必要があ
る。
If the catalyst regeneration operation using the air E2 is continued for a long time, oxygen in the air E2 diffuses directly into the reformer 20, the fuel gas electrode 2, etc., and oxidizes them. It is also possible to end up. In this case, the inert gas E is directed from the outlet gas manifold 23 directly into the reformer 20.
1 to prevent the oxygen in the air E2 from directly diffusing to the reformer 20 side. It should be noted that a small amount of hydrogen for reducing or carbon dioxide for preventing decomposition of the electrolyte in the electrolyte matrix 1 may be mixed in the inert gas E1. However,
The hydrogen concentration in the exhaust gas must be kept below the explosion limit.

【0028】また、特に改質触媒8に付着した硫黄を除
くには上記酸化・燃焼用の空気E2に替えてスチーム、
水素、またはスチームと水素の混合ガスを主成分とする
ガスを用いて、硫黄をH2 S等の形で除去するようにし
てもよい。なお、水素、または一定割合の水素を含む上
記混合ガスでは硫黄の除去後水素E3による改質触媒8
の還元作業を行なう必要はない。
In order to remove the sulfur adhering to the reforming catalyst 8, steam, instead of the air E2 for oxidation / combustion, is used.
Sulfur may be removed in the form of H 2 S or the like using hydrogen or a gas containing a mixed gas of steam and hydrogen as a main component. In addition, in the case of hydrogen or the above mixed gas containing a certain proportion of hydrogen, the reforming catalyst 8 using hydrogen E3 after removal of sulfur is used.
There is no need to carry out the reduction work of.

【0029】実施例2.この発明の第1の発明に係る内
部改質型燃料電池の具体的構成に関する一実施例を図2
および図3を参照して説明する。この実施例の内部改質
型燃料電池は図7で示される積層体11と同様な積層体
中に間接改質器21が数セルおきに挟み込まれているも
のであるとともに、燃料ガス流路板5の燃料ガス流路5
aに改質触媒8が充填されていないタイプのものであ
る。すなわち、この内部改質型燃料電池には直接改質器
20は組み込まれていない。
Example 2. FIG. 2 shows an embodiment relating to a specific configuration of the internal reforming fuel cell according to the first aspect of the present invention.
And it demonstrates with reference to FIG. In the internal reforming fuel cell of this embodiment, an indirect reformer 21 is sandwiched every few cells in a laminated body similar to the laminated body 11 shown in FIG. Fuel gas flow path 5
It is of a type in which a is not filled with the reforming catalyst 8. That is, the reformer 20 is not directly incorporated in this internal reforming fuel cell.

【0030】図2は間接改質器21内のガスの流れ方向
を、燃料ガス流路板5の燃料ガス流路5a内のガスの流
れ方向と対向させた場合の燃料電池を示している。ガス
供給ヘッダ26から供給された原料ガスAは各間接改質
器21のガス流路21a内を通過しつつ改質触媒8と接
触して燃料ガスCに変換された後、入口ガスマニホール
ド22に達する。そして、この燃料ガスCはこの入口ガ
スマニホールド22でUターンして燃料ガス流路板5の
燃料ガス流路5a内を通過しつつ、燃料排ガスDに変え
られて出口ガスマニホールド23に達する。また、この
間接改質器21の改質触媒8の再生は入口ガスマニホー
ルド22に設けられたガス放出孔24を用いて行なわれ
る。したがって、酸化・燃焼用の空気E2が燃料ガス流
路板5の燃料ガス流路5aの方へ流れ込むことはない。
FIG. 2 shows a fuel cell in which the gas flow direction in the indirect reformer 21 is opposed to the gas flow direction in the fuel gas flow passage 5a of the fuel gas flow passage plate 5. The raw material gas A supplied from the gas supply header 26 passes through the gas flow passages 21 a of each indirect reformer 21 and comes into contact with the reforming catalyst 8 to be converted into the fuel gas C, and then to the inlet gas manifold 22. Reach Then, the fuel gas C makes a U-turn at the inlet gas manifold 22 and passes through the inside of the fuel gas passage 5a of the fuel gas passage plate 5 while being converted into the fuel exhaust gas D and reaches the outlet gas manifold 23. Regeneration of the reforming catalyst 8 of the indirect reformer 21 is performed by using the gas release hole 24 provided in the inlet gas manifold 22. Therefore, the oxidizing / combusting air E2 does not flow into the fuel gas passage 5a of the fuel gas passage plate 5.

【0031】図3は間接改質器21内のガスの流れ方向
を、酸化剤ガス流路板6の酸化剤ガス流路6a内のガス
の流れ方向と対向させた場合の燃料電池を示している。
ガス供給ヘッダ26から供給された原料ガスAは間接改
質器21で燃料ガスCに変換された後、ガス排出ヘッダ
ー27を通って入口ガスマニホールド22に達する。そ
して、燃料ガスCはこの入口ガスマニホールド22から
燃料ガス流路板5の燃料ガス流路5a内を通過しつつ燃
料排ガスDに変えられて出口ガスマニホールド23に達
する。また、この間接改質器21内の改質触媒8の再生
は入口ガスマニホールド22に設けられたガス放出孔2
4を用いて行なわれる。
FIG. 3 shows a fuel cell in which the gas flow direction in the indirect reformer 21 is opposed to the gas flow direction in the oxidant gas flow path 6a of the oxidant gas flow path plate 6. There is.
The raw material gas A supplied from the gas supply header 26 is converted into the fuel gas C by the indirect reformer 21, and then reaches the inlet gas manifold 22 through the gas discharge header 27. Then, the fuel gas C is converted from the inlet gas manifold 22 into the fuel exhaust gas D while passing through the fuel gas flow passage 5 a of the fuel gas flow passage plate 5 and reaches the outlet gas manifold 23. Further, the regeneration of the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is performed by the gas release hole 2 provided in the inlet gas manifold 22.
4 is used.

【0032】実施例3.この発明の第1の発明に係る内
部改質型燃料電池の具体的構成に関する他の実施例を図
4を参照して説明する。この実施例に係る内部改質型燃
料電池は、図7で示される積層体11と同様な積層体内
に燃料ガス流路板5に代わって一対の間接改質器21と
直接改質器20とが組み込まれているタイプのものであ
る。なお、単電池4の積層は直接改質器20側にのみな
されている。
Example 3. Another embodiment relating to the specific structure of the internal reforming fuel cell according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG. The internal reforming fuel cell according to this embodiment includes a pair of indirect reformer 21 and direct reformer 20 in place of the fuel gas flow path plate 5 in a laminated body similar to the laminated body 11 shown in FIG. Is a built-in type. The stacking of the unit cells 4 is considered to be directly on the reformer 20 side.

【0033】ガス供給ヘッダ26から供給された原料ガ
スAは各間接改質器21のガス流路21a内を通過しつ
つ改質触媒8と接触して部分改質ガスBに変換されて、
入口ガスマニホールド22に達する。そして、この改質
ガスBはこの入口ガスマニホールド22でUターンして
直接改質器20の燃料ガス流路20aを通過しつつ燃料
ガスCに変えられ、この燃料ガスCはさらに燃料排ガス
Dに変えられて出口ガスマニホールド23に達する。ま
た、この間接改質器21内の改質触媒8の再生は入口ガ
スマニホールド22に設けられたガス放出孔24を用い
て行なわれる。したがって、酸化・燃焼用の空気E2が
直接改質器20の燃料ガス流路20aの方に流れ込むこ
とはない。なお、間接改質器21は直接改質器20の横
のみでなく単電池4の横に設けられていてもよい。
The raw material gas A supplied from the gas supply header 26 passes through the gas flow passages 21a of each indirect reformer 21 and comes into contact with the reforming catalyst 8 to be converted into the partial reformed gas B,
Reach the inlet gas manifold 22. The reformed gas B is turned in the inlet gas manifold 22 and directly converted into the fuel gas C while passing through the fuel gas passage 20a of the reformer 20, and the fuel gas C is further converted into the fuel exhaust gas D. It is changed to reach the outlet gas manifold 23. Further, the regeneration of the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is performed by using the gas release hole 24 provided in the inlet gas manifold 22. Therefore, the oxidizing / combusting air E2 does not flow directly into the fuel gas passage 20a of the reformer 20. The indirect reformer 21 may be provided not only beside the direct reformer 20 but also beside the unit cell 4.

【0034】実施例4.この発明の第1の発明に係る内
部改質型燃料電池の具体的構成に関する他の実施例を図
5を参照して説明する。この実施例に係る内部改質型燃
料電池はその積層体が図7で示される積層体11と同一
であるが、その入口ガスマニホールド22内に間接改質
器21が取り付けられたタイプのものである。なお、間
接改質器21が取り付けられた分、燃料ガス流路板5の
燃料ガス流路5a内の改質触媒8の充填量は減少されて
いる。
Example 4. Another embodiment relating to the specific configuration of the internal reforming fuel cell according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG. The internal reforming fuel cell according to this embodiment has the same laminated body as the laminated body 11 shown in FIG. 7, but is of a type in which an indirect reformer 21 is installed in the inlet gas manifold 22. is there. The filling amount of the reforming catalyst 8 in the fuel gas passage 5a of the fuel gas passage plate 5 is reduced by the amount of the indirect reformer 21 attached.

【0035】入口ガスマニホールド22に供給された原
料ガスAは、間接改質器21のガス流路21a内を通過
しつつ改質触媒8と接触して部分改質ガスBに変換され
て、入口ガスマニホールド22の下流部22aに達す
る。なお、間接改質器21には、電池の積層体の壁面か
らの輻射および入口ガスマニホールド22の壁面からの
伝導によって熱が伝えられて改質反応が促進される。そ
して、この下流部22aに達した改質ガスBは各燃料ガ
ス流路板5の燃料ガス流路5a内に流れ込み、この燃料
ガス流路5a内を通過しつつ燃料ガスCに変換され、そ
の後、この燃料ガスCはさらに燃料排ガスDに変えられ
て出口ガスマニホールド23に達する。また、この間接
改質器21内の改質触媒8の再生は、入口ガスマニホー
ルド22の下流部22aに設けられたガス放出孔24を
用いて行なわれる。したがって、酸化・燃焼用の空気E
2が燃料ガス流路板5の燃料ガス流路5aの方に流れ込
むことはない。
The raw material gas A supplied to the inlet gas manifold 22 is converted into a partial reformed gas B by coming into contact with the reforming catalyst 8 while passing through the gas flow passage 21a of the indirect reformer 21, and then entering the inlet. It reaches the downstream portion 22 a of the gas manifold 22. Heat is transferred to the indirect reformer 21 by radiation from the wall surface of the battery stack and conduction from the wall surface of the inlet gas manifold 22 to accelerate the reforming reaction. Then, the reformed gas B reaching the downstream portion 22a flows into the fuel gas passage 5a of each fuel gas passage plate 5, is converted into the fuel gas C while passing through the fuel gas passage 5a, and thereafter. The fuel gas C is further converted into the fuel exhaust gas D and reaches the outlet gas manifold 23. Further, the reforming of the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is performed by using the gas release hole 24 provided in the downstream portion 22a of the inlet gas manifold 22. Therefore, the air E for oxidation and combustion
2 does not flow into the fuel gas channel 5a of the fuel gas channel plate 5.

【0036】実施例5.この発明の第2の発明に係る内
部改質型燃料電池の一実施例を図6を参照して説明す
る。この実施例に係る燃料電池はその積層体やガス放出
孔24等の構成は実施例3の燃料電池と同一であるが、
アノードガスリサイクルを行なっている点で実施例3の
燃料電池と異なっている。
Example 5. An embodiment of the internal reforming type fuel cell according to the second aspect of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel cell according to this embodiment has the same structure as that of the fuel cell according to the third embodiment, such as the laminated body and the gas discharge holes 24.
It is different from the fuel cell of Example 3 in that the anode gas is recycled.

【0037】図において、28はガス放出孔24からつ
づくガス放出管、29は出口ガスマニホールド23から
ガス放出孔24までガス放出管28含めて設けられたガ
スリサイクル管、30は燃料排ガスDをリサイクルする
ためのブロア、31はガス放出孔24を利用してガスリ
サイクル時に新たな原料ガスAを供給するためのガス供
給管、32、33、34、35はそれぞれ開閉弁であ
る。
In the figure, 28 is a gas discharge pipe continuing from the gas discharge hole 24, 29 is a gas recycle pipe provided from the outlet gas manifold 23 to the gas discharge hole 24 including the gas discharge pipe 28, and 30 is a recycled fuel exhaust gas D. A blower 31 for supplying the gas, a gas supply pipe 31 for supplying a new raw material gas A at the time of gas recycling by using the gas discharge hole 24, and 32, 33, 34, 35 are opening / closing valves, respectively.

【0038】ガスリサイクルを行なう場合は、開閉弁3
2および35を開け、ブロア30を駆動して出口ガスマ
ニホールド23内の燃料排ガスDをガスリサイクル管2
9、ガス放出孔24を経由して入口ガスマニホールド2
2に循環させるとともにに、開閉弁33を開け、新たな
原料ガスAを入口ガスマニホールド22に供給する。こ
のことにより、循環される燃料排ガスD中の水蒸気等が
充分に利用され、直接改質器20により原料ガスAの改
質がなされる。ここで、ガスリサイクルにあたり電解質
マトリックス1からの電解質の蒸発により燃料排ガスD
中には電解質成分を有するが、この燃料排ガスDは直接
改質器20側にのみ循環されるため、直接改質器20内
の改質触媒8は電解質成分から保護され、触媒の再生が
可能となる。なお、ガスリサイクル運転を行なっている
場合も、ガス供給ヘッダ26から間接改質器21側に原
料ガスA(量的には実施例3の場合より減少させる)を
供給し、この間接改質器21による原料ガスAの改質も
なされる。
On-off valve 3 is used for gas recycling.
2 and 35 are opened, the blower 30 is driven, and the fuel exhaust gas D in the outlet gas manifold 23 is fed into the gas recycle pipe 2
9. Inlet gas manifold 2 via gas discharge hole 24
In addition to being circulated to 2, the on-off valve 33 is opened and new raw material gas A is supplied to the inlet gas manifold 22. As a result, the steam or the like in the circulated fuel exhaust gas D is fully utilized, and the raw material gas A is directly reformed by the reformer 20. Here, when the gas is recycled, the fuel exhaust gas D is generated by the evaporation of the electrolyte from the electrolyte matrix 1.
Although it has an electrolyte component therein, since the fuel exhaust gas D is directly circulated only to the reformer 20 side, the reforming catalyst 8 in the direct reformer 20 is protected from the electrolyte component and the catalyst can be regenerated. Becomes Even when the gas recycle operation is performed, the raw material gas A (quantitatively reduced from the case of the third embodiment) is supplied from the gas supply header 26 to the indirect reformer 21 side. The source gas A is also reformed by 21.

【0039】また、間接改質器21内の改質触媒8の再
生は開閉弁33を閉じ、開閉弁32および34を開けて
行なわれ、酸化・燃焼用の空気E2等はガス放出孔24
およびガス放出管28を通って燃料電池外に放出され
る。
Regeneration of the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is performed by closing the opening / closing valve 33 and opening the opening / closing valves 32 and 34, and the air E2 for oxidation / combustion is discharged through the gas release hole 24.
And, it is discharged to the outside of the fuel cell through the gas discharge pipe 28.

【0040】以上のようにアノードガスリサイクルを行
なう場合、入口ガスマニホールド22に取り付けられた
間接改質器21の触媒再生用のガス放出孔24やガス放
出管28が利用でき、装置の小型化を達成できる。
When the anode gas is recycled as described above, the gas release hole 24 and the gas release pipe 28 for catalyst regeneration of the indirect reformer 21 attached to the inlet gas manifold 22 can be used, and the size of the apparatus can be reduced. Can be achieved.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is constituted as described above, it has the following effects.

【0042】この発明の第1の発明によれば、溶融炭酸
塩を電解質とした単電池の燃料ガス電極に臨まして燃料
ガス流路が設けられ、酸化剤ガス電極に臨まして酸化剤
ガス流路が設けられているとともに、燃料ガス流路に通
じる位置に、燃料ガスとなる改質ガスを得るための改質
触媒を有する間接改質部が設けられている内部改質型燃
料電池において、燃料ガス流路と間接改質部との間に、
間接改質部に流された改質触媒を再生するための酸化・
燃焼用ガスが燃料ガス流路に流れるのを防止するための
開閉可能なガス放出孔を設けているため、酸化・燃焼用
ガスを使用して間接改質部の改質触媒の再生を行なう場
合、この酸化・燃焼用ガスを燃料ガス流路に流さずガス
放出孔に放出して改質触媒の再生を行なうことができ
る。したがって、硫黄等に被毒された改質触媒の再生が
容易にでき、かつ、改質触媒上等に析出した炭素の除去
が容易にできる。
According to the first aspect of the present invention, the fuel gas passage is provided so as to face the fuel gas electrode of the unit cell using molten carbonate as an electrolyte, and the oxidant gas passage is provided so as to face the oxidant gas electrode. And an indirect reforming section having a reforming catalyst for obtaining a reformed gas to be the fuel gas is provided at a position communicating with the fuel gas flow path, Between the gas flow path and the indirect reformer,
Oxidation to regenerate the reforming catalyst flowed to the indirect reforming section
When the oxidizing / combusting gas is used to regenerate the reforming catalyst in the indirect reforming section, the open / close gas release holes are provided to prevent the burning gas from flowing into the fuel gas flow path. It is possible to regenerate the reforming catalyst by discharging the oxidizing / combusting gas into the gas discharge hole without flowing it into the fuel gas passage. Therefore, the reforming catalyst poisoned by sulfur or the like can be easily regenerated, and the carbon deposited on the reforming catalyst or the like can be easily removed.

【0043】この発明の第2の発明によれば、溶融炭酸
塩を電解質とした単電池の燃料ガス電極に臨まして燃料
ガス流路が設けられ、酸化剤ガス電極3に臨まして酸化
剤ガス流路が設けられているとともに、燃料ガス流路に
通じる位置に、燃料ガスとなる改質ガスを得るための改
質触媒を有する間接改質部が設けられている内部改質型
燃料電池において、燃料ガス流路と間接改質部間に、間
接改質部に流された前記改質触媒を再生するための酸化
・燃焼用ガスが燃料ガス流路に流れるのを防止するため
の開閉可能なガス放出孔を設け、かつ、ガス放出孔と燃
料ガス流路の出口部間に、アノードガスリサイクル用の
バイパス通路を設けているため、第1の発明と同様の効
果を得ることができるとともに、アノードガスリサイク
ルを行なうにあたり、バイパス通路の一部としてガス放
出孔の利用ができ装置の小型化を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the fuel gas flow path is provided facing the fuel gas electrode of the unit cell using molten carbonate as the electrolyte, and the oxidant gas flow facing the oxidant gas electrode 3 is provided. In the internal reforming fuel cell in which the passage is provided, an indirect reforming unit having a reforming catalyst for obtaining the reformed gas to be the fuel gas is provided at a position communicating with the fuel gas flow path, Between the fuel gas flow path and the indirect reforming section, openable and closable to prevent the oxidizing / combustion gas for regenerating the reforming catalyst flowed to the indirect reforming section from flowing into the fuel gas flow path. Since the gas discharge hole is provided and the bypass passage for anode gas recycling is provided between the gas discharge hole and the outlet of the fuel gas passage, the same effect as that of the first invention can be obtained. When performing anode gas recycling , It is possible to reduce the size of the device can use the gas discharge hole as part of the bypass passage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料電
池の基本的構成と作用を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic configuration and operation of an internal reforming fuel cell according to the first aspect of the present invention.

【図2】この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料電
池の第1の具体的構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a first specific structure of the internal reforming fuel cell according to the first invention of the present invention.

【図3】この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料電
池の第2の具体的構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a second specific structure of the internal reforming fuel cell according to the first invention of the present invention.

【図4】この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料電
池の第3の具体的構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a third specific structure of the internal reforming fuel cell according to the first invention of the present invention.

【図5】この発明の第1の発明に係る内部改質型燃料電
池の第4の具体的構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth specific configuration of the internal reforming fuel cell according to the first invention of the present invention.

【図6】この発明の第2の発明に係る内部改質型燃料電
池の具体的構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of an internal reforming fuel cell according to a second invention of the present invention.

【図7】従来の内部改質型燃料電池の積層体の斜視図で
ある。
FIG. 7 is a perspective view of a stack of a conventional internal reforming fuel cell.

【図8】従来の内部改質型燃料電池の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a conventional internal reforming fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 燃料ガス電極 4 単電池 5a 燃料ガス流路 8 改質触媒 20a 燃料ガス流路 21 間接改質器(間接改質部) 24 ガス放出孔 29 ガスリサイクル管(ガスリサイクル通路) C 燃料ガス E2 空気(酸化・燃焼用ガス) 2 Fuel Gas Electrode 4 Single Cell 5a Fuel Gas Flow Path 8 Reforming Catalyst 20a Fuel Gas Flow Path 21 Indirect Reformer (Indirect Reforming Section) 24 Gas Release Hole 29 Gas Recycle Pipe (Gas Recycle Path) C Fuel Gas E2 Air (Oxidation / combustion gas)

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年11月2日[Submission date] November 2, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0038】ガスリサイクルを行なう場合は、開閉弁3
2および35を開け、ブロア30を駆動して出口ガスマ
ニホールド23内の燃料排ガスDをガスリサイクル管2
9、ガス放出孔24を経由して入口ガスマニホールド2
2に循環させるとともに、開閉弁33を開け、新たな原
料ガスAを入口ガスマニホールド22に供給する。この
新たな原料ガスAは予めスチームを含む必要はない。
のことにより、循環される燃料排ガスD中の水蒸気等が
充分に利用され、直接改質器20により原料ガスAの改
質がなされる。ここで、ガスリサイクルにあたり電解質
マトリックス1からの電解質の蒸発により燃料排ガスD
中には電解質成分を有するが、この燃料排ガスDは直接
改質器20側にのみ循環されるため、間接改質器21
の改質触媒8は電解質成分から保護され、触媒の再生が
可能となる。なお、ガスリサイクル運転を行なっている
場合も、ガス供給ヘッダ26から間接改質器21側に原
料ガスA(量的には実施例3の場合より減少させる)を
供給し、この間接改質器21による原料ガスAの改質も
なされる。
On-off valve 3 is used for gas recycling.
2 and 35 are opened, the blower 30 is driven, and the fuel exhaust gas D in the outlet gas manifold 23 is fed into the gas recycle pipe 2
9. Inlet gas manifold 2 via gas discharge hole 24
And it is recycled to the 2 and monitor, on-off valve 33 is opened to supply a new raw material gas A to the inlet gas manifold 22. this
The new raw material gas A does not need to contain steam in advance. As a result, the steam or the like in the circulated fuel exhaust gas D is fully utilized, and the raw material gas A is directly reformed by the reformer 20. Here, when the gas is recycled, the fuel exhaust gas D is generated by the evaporation of the electrolyte from the electrolyte matrix 1.
Although it has an electrolyte component therein, since the fuel exhaust gas D is directly circulated only to the reformer 20 side, the reforming catalyst 8 in the indirect reformer 21 is protected from the electrolyte component and the catalyst can be regenerated. Becomes Even when the gas recycle operation is performed, the raw material gas A (quantitatively reduced from the case of the third embodiment) is supplied from the gas supply header 26 to the indirect reformer 21 side. The source gas A is also reformed by 21.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融炭酸塩を電解質とした単電池の燃料
ガス電極に臨まして燃料ガス流路が設けられ、酸化剤ガ
ス電極に臨まして酸化剤ガス流路が設けられているとと
もに、前記燃料ガス流路に通じる位置に、燃料ガスとな
る改質ガスを得るための改質触媒を有する間接改質部が
設けられている内部改質型燃料電池において、前記燃料
ガス流路と前記間接改質部との間に、前記間接改質部に
流された前記改質触媒を再生するための酸化・燃焼用ガ
スが前記燃料ガス流路に流れるのを防止するための開閉
可能なガス放出孔を設けたことを特徴とする内部改質型
燃料電池。
1. A fuel gas flow path is provided facing a fuel gas electrode of a unit cell using molten carbonate as an electrolyte, an oxidant gas flow path is provided facing an oxidant gas electrode, and the fuel is In an internal reforming type fuel cell in which an indirect reforming unit having a reforming catalyst for obtaining a reformed gas to be a fuel gas is provided at a position communicating with the gas flow channel, An openable / closable gas discharge hole for preventing the oxidizing / combustion gas for regenerating the reforming catalyst flowed to the indirect reforming section from flowing into the fuel gas passage between the quality control section and the quality section. An internal reforming type fuel cell characterized by being provided with.
【請求項2】 溶融炭酸塩を電解質とした単電池の燃料
ガス電極に臨まして燃料ガス流路が設けられ、酸化剤ガ
ス電極3に臨まして酸化剤ガス流路が設けられていると
ともに、前記燃料ガス流路に通じる位置に、燃料ガスと
なる改質ガスを得るための改質触媒を有する間接改質部
が設けられている内部改質型燃料電池において、前記燃
料ガス流路と前記間接改質部間に、前記間接改質部に流
された前記改質触媒を再生するための酸化・燃焼用ガス
が前記燃料ガス流路に流れるのを防止するための開閉可
能なガス放出孔を設け、かつ、前記ガス放出孔と前記燃
料ガス流路の出口部間に、アノードガスリサイクル用の
バイパス通路を設けたことを特徴とする内部改質型燃料
電池。
2. A fuel gas flow path is provided facing a fuel gas electrode of a unit cell using molten carbonate as an electrolyte, an oxidant gas flow path is provided facing an oxidant gas electrode 3, and the fuel gas flow path is provided. In an internal reforming fuel cell in which an indirect reforming section having a reforming catalyst for obtaining a reformed gas to be a fuel gas is provided at a position communicating with the fuel gas flow channel, Between the reforming sections, openable / closable gas release holes for preventing the oxidizing / combusting gas for regenerating the reforming catalyst flowed to the indirect reforming section from flowing into the fuel gas passage. An internal reforming fuel cell, wherein a bypass passage for anode gas recycling is provided between the gas discharge hole and the outlet of the fuel gas passage.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0760531A1 (en) * 1994-09-29 1997-03-05 Haldor Topsoe A/S Process for the production of electrical energy in an internal reforming high temperature fuel cell
JP2002134151A (en) * 2000-10-24 2002-05-10 Toyota Motor Corp Removing of precipitated carbon in reformer
JP2007112667A (en) * 2005-10-20 2007-05-10 Tokyo Gas Co Ltd Steam reformer

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