JPH07109772B2 - 内部マニホールド型燃料電池発電装置 - Google Patents
内部マニホールド型燃料電池発電装置Info
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- JPH07109772B2 JPH07109772B2 JP63065620A JP6562088A JPH07109772B2 JP H07109772 B2 JPH07109772 B2 JP H07109772B2 JP 63065620 A JP63065620 A JP 63065620A JP 6562088 A JP6562088 A JP 6562088A JP H07109772 B2 JPH07109772 B2 JP H07109772B2
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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
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギー部門で用いる内部マニホー
ルド型燃料電池の発電装置に関するものである。
ギーに変換させるエネルギー部門で用いる内部マニホー
ルド型燃料電池の発電装置に関するものである。
［従来の技術］ 現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多
孔質物質にしみ込ませてなる電解質板（タイル）を、カ
ソード（酸素極）とアノード（燃料極）で両面から挟
み、カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側
に燃料ガスを供給することによりカソードとアノードと
の間で発生する電位差により発電が行われるようにした
ものを１セルとし、各セルをセパレータを介して多層に
積層し全体を締め付けてスタックとし、発電システム系
統に組み込まれて使用されるようにしてある。
溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多
孔質物質にしみ込ませてなる電解質板（タイル）を、カ
ソード（酸素極）とアノード（燃料極）で両面から挟
み、カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側
に燃料ガスを供給することによりカソードとアノードと
の間で発生する電位差により発電が行われるようにした
ものを１セルとし、各セルをセパレータを介して多層に
積層し全体を締め付けてスタックとし、発電システム系
統に組み込まれて使用されるようにしてある。
上記溶融炭酸塩型燃料電池による発電装置では、これま
でに、燃料用ガスとして天然ガスを用いる場合、都市ガ
スを用いる場合、石炭を用いる場合等が提案されてお
り、天然ガスを燃料とする場合は天然ガスを改質し、都
市ガスを燃料とする場合は都市ガスを改質し、又、石炭
を燃料とする場合は石炭をガス化して精製している。
でに、燃料用ガスとして天然ガスを用いる場合、都市ガ
スを用いる場合、石炭を用いる場合等が提案されてお
り、天然ガスを燃料とする場合は天然ガスを改質し、都
市ガスを燃料とする場合は都市ガスを改質し、又、石炭
を燃料とする場合は石炭をガス化して精製している。
溶融炭酸塩型燃料電池の燃料として都市ガスの如き硫黄
分の入った常温のガス体を利用する燃料電池の発電シス
テムとしては、第５図に示す構成のものが知られてい
る。すなわち、燃料電池１のアノード３に供給するため
の都市ガスTGをライン４により改質器５に導入され、こ
こで改質されてアノード３にライン６により供給される
ようにし、上記改質器５の入口側のライン４の途中に
は、ガス中の硫黄分を除去するための脱硫器７が組み込
まれていると共に、天然ガス予熱器（熱交換器）８と９
が上記脱硫器７の上流側と下流側に配置され、上記アノ
ード３から排出されたガスは、上記天然ガス予熱器９、
８の順に通過する間に改質器５に入る都市ガスTGと熱交
換を行った後に改質器５の燃焼室内に導入されるように
してある。又、燃料電池のカソード２に酸化ガスを供給
するため、空気Ａを圧縮機10で圧縮した後、空気予熱器
11、タービン12、空気予熱器13を経てライン14によりカ
ソード２に供給すると共に、一部を分岐ライン15により
改質器５の燃焼室内に供給するようにし、上記カソード
２から排出されたガスは、分岐されて一方は空気予熱器
13、過熱器16、蒸発器17を通して排出されるようにして
あり、水H2Oは蒸発器17で蒸気になり過熱器16で過熱さ
れて前記ライン４に供給し、該ライン４のガスとともに
改質器５に入るようにし、改質器５の燃焼室出口から排
出された炭酸ガスを含むガスは、ライン14を流れるガス
とともにカソード２に供給されるようにしてある。18は
圧縮機である。
分の入った常温のガス体を利用する燃料電池の発電シス
テムとしては、第５図に示す構成のものが知られてい
る。すなわち、燃料電池１のアノード３に供給するため
の都市ガスTGをライン４により改質器５に導入され、こ
こで改質されてアノード３にライン６により供給される
ようにし、上記改質器５の入口側のライン４の途中に
は、ガス中の硫黄分を除去するための脱硫器７が組み込
まれていると共に、天然ガス予熱器（熱交換器）８と９
が上記脱硫器７の上流側と下流側に配置され、上記アノ
ード３から排出されたガスは、上記天然ガス予熱器９、
８の順に通過する間に改質器５に入る都市ガスTGと熱交
換を行った後に改質器５の燃焼室内に導入されるように
してある。又、燃料電池のカソード２に酸化ガスを供給
するため、空気Ａを圧縮機10で圧縮した後、空気予熱器
11、タービン12、空気予熱器13を経てライン14によりカ
ソード２に供給すると共に、一部を分岐ライン15により
改質器５の燃焼室内に供給するようにし、上記カソード
２から排出されたガスは、分岐されて一方は空気予熱器
13、過熱器16、蒸発器17を通して排出されるようにして
あり、水H2Oは蒸発器17で蒸気になり過熱器16で過熱さ
れて前記ライン４に供給し、該ライン４のガスとともに
改質器５に入るようにし、改質器５の燃焼室出口から排
出された炭酸ガスを含むガスは、ライン14を流れるガス
とともにカソード２に供給されるようにしてある。18は
圧縮機である。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記した従来の燃料電池の発電装置では、燃
料電池１、改質器５、熱交換器としての天然ガス予熱器
8,9を互に配管で接続することによって発電システム系
統中に点在させているため、多くの配管を必要とすると
共に、スペース的にも広いスペースを必要としていた。
特に、病院、ホテル等の発電装置として用いる場合は、
高発電効率、高負荷追従性はもとより、コンパクト性が
重要視されるが、上述の従来の方式ではかかるコンパク
ト化の要求を満足させることができない。
料電池１、改質器５、熱交換器としての天然ガス予熱器
8,9を互に配管で接続することによって発電システム系
統中に点在させているため、多くの配管を必要とすると
共に、スペース的にも広いスペースを必要としていた。
特に、病院、ホテル等の発電装置として用いる場合は、
高発電効率、高負荷追従性はもとより、コンパクト性が
重要視されるが、上述の従来の方式ではかかるコンパク
ト化の要求を満足させることができない。
そこで、本発明は、燃料電池発電装置の主要構成要素で
ある燃料電池のスタックと、改質器と、熱交換器とを積
み重ねて積層させることにより配管をなくし全体のコン
パクト化を図ることを目的とするものである。
ある燃料電池のスタックと、改質器と、熱交換器とを積
み重ねて積層させることにより配管をなくし全体のコン
パクト化を図ることを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、改質器の改質室
で改質されたガスを燃料電池スタックのアノードに供給
し、該アノードから排出されたアノード排ガスを上記改
質器の燃焼室に導入するようにし、又、上記改質器の燃
焼室を出たガスに空気を混ぜて燃料電池スタックのカソ
ードに供給するようにしてある燃料電池発電装置におい
て、改質室と燃焼室を積層したプレート型改質器と、カ
ソードとアノードの両電極を電解質板を挟んで重ね且つ
カソード側に冷却部を配してなるものをセパレータを介
し積層してスタックとした燃料電池スタックと、改質器
の改質室に供給する燃料用ガスを予熱するためのプレー
ト型熱交換器とを、層状に積み重ね、且つ上記改質器、
燃料電池スタック、熱交換器の各周辺部に、燃料用ガス
を上記熱交換器、燃料電池スタックの冷却部を通して改
質器の改質室に供給するための流路孔を設けて連通させ
ると共に、上記改質器の改質室で改質されたガスを熱交
換器を経て燃料電池スタックのアノードに供給するため
の流路孔と、該アノードから排出されたアノード排ガス
を熱交換器を経て改質器の燃焼室に供給するための流路
孔を別々に設けて各々連通させ、更に、上記改質器と燃
料電池スタックの周辺部に、改質器の燃焼室から排出さ
れた燃焼排ガスに空気を混ぜて燃料電池スタックのカソ
ードに供給するようにする流路孔を設けて連通させ、
又、該カソードから排出されたカソード排ガスを流して
外部へ排出させるようにする流路孔を、燃料電池スタッ
クの周辺部に設けた構成とする。
で改質されたガスを燃料電池スタックのアノードに供給
し、該アノードから排出されたアノード排ガスを上記改
質器の燃焼室に導入するようにし、又、上記改質器の燃
焼室を出たガスに空気を混ぜて燃料電池スタックのカソ
ードに供給するようにしてある燃料電池発電装置におい
て、改質室と燃焼室を積層したプレート型改質器と、カ
ソードとアノードの両電極を電解質板を挟んで重ね且つ
カソード側に冷却部を配してなるものをセパレータを介
し積層してスタックとした燃料電池スタックと、改質器
の改質室に供給する燃料用ガスを予熱するためのプレー
ト型熱交換器とを、層状に積み重ね、且つ上記改質器、
燃料電池スタック、熱交換器の各周辺部に、燃料用ガス
を上記熱交換器、燃料電池スタックの冷却部を通して改
質器の改質室に供給するための流路孔を設けて連通させ
ると共に、上記改質器の改質室で改質されたガスを熱交
換器を経て燃料電池スタックのアノードに供給するため
の流路孔と、該アノードから排出されたアノード排ガス
を熱交換器を経て改質器の燃焼室に供給するための流路
孔を別々に設けて各々連通させ、更に、上記改質器と燃
料電池スタックの周辺部に、改質器の燃焼室から排出さ
れた燃焼排ガスに空気を混ぜて燃料電池スタックのカソ
ードに供給するようにする流路孔を設けて連通させ、
又、該カソードから排出されたカソード排ガスを流して
外部へ排出させるようにする流路孔を、燃料電池スタッ
クの周辺部に設けた構成とする。
［作用］ 改質器で改質されて燃料電池スタックのアノードに供給
されるガスや、アノードから改質器の燃焼室側に入るア
ノード排ガスや、改質器の燃焼室から燃料電池スタック
のカソードに供給されるガス、更に改質器に導入される
燃料用ガス、上記カソードに供給される空気は、積み重
ねられている改質器、熱交換器、燃料電池スタック間に
連通するように設けられた内部マニホールドにより流さ
れるため、ガスの配管が不要となり、コンパクト化でき
る。
されるガスや、アノードから改質器の燃焼室側に入るア
ノード排ガスや、改質器の燃焼室から燃料電池スタック
のカソードに供給されるガス、更に改質器に導入される
燃料用ガス、上記カソードに供給される空気は、積み重
ねられている改質器、熱交換器、燃料電池スタック間に
連通するように設けられた内部マニホールドにより流さ
れるため、ガスの配管が不要となり、コンパクト化でき
る。
［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の内部マニホールド型燃料電池発電装置
の組立状態を、又、第２図及び第３図はガスの流路構成
をそれぞれ示す。
の組立状態を、又、第２図及び第３図はガスの流路構成
をそれぞれ示す。
本発明の内部マニホールド型燃料電池発電装置は、燃料
電池スタックとして、燃料電池の１セルを構成するカソ
ード２とアノード３のほかに、カソード２内の熱をとる
ための冷却部19をカソード２に接近させて設けたものを
図示しないセパレータを介して多層に積層してなる燃料
電池スタックＩを、熱交換器としてプレート型熱交換器
IIを、又、改質器として改質室20と燃焼室21を有するプ
レート型改質器IIIをそれぞれ用い、これらを積み重ね
たときの内部マニホールド方式でガスが流せるように、
上記燃料電池スタックＩには、改質されたガスをアノー
ド３に導くようにする流路孔ａとアノード３から排出さ
れたアノード排ガスを流す流路孔ｄ、改質器の燃焼室を
出たガスを空気と混合させてカソード２に導くようにす
る流路孔ｂとカソード２から排出されたカソード排ガス
を流す流路孔ｃ、予熱された燃料用ガスを冷却部19へ導
くようにする流路孔ｆと排出するための流路孔ｅをそれ
ぞれ設け、上記プレート型熱交換器IIには、燃料用ガス
の給排用の流路孔b,aと改質されたガスを上記燃焼用ガ
スと熱交換させるために給排させる流路孔ｂ′,aを設け
るほか、冷却器19から排出された燃料用ガスを流す流路
孔ｅとカソード２及びアノード３から排出されたカソー
ド排ガス及びアノード排ガスを流す流路孔c,dとを各々
貫通させて設け、又、上記プレート型改質器IIIには、
燃料用ガスを改質室20に導くようにする流路孔ｃと改質
されたガスを排出させる流路孔ａ、燃焼室21にアノード
排ガスを導入させる流路孔ｄと排出させる流路孔ｂと該
排出させる流路孔ｂに空気を導入させる流路孔ｆをそれ
ぞれ設け、上記同じ符号で示した各流路孔は第３図に示
す如く周辺部の同じ位置にあるようにする。
電池スタックとして、燃料電池の１セルを構成するカソ
ード２とアノード３のほかに、カソード２内の熱をとる
ための冷却部19をカソード２に接近させて設けたものを
図示しないセパレータを介して多層に積層してなる燃料
電池スタックＩを、熱交換器としてプレート型熱交換器
IIを、又、改質器として改質室20と燃焼室21を有するプ
レート型改質器IIIをそれぞれ用い、これらを積み重ね
たときの内部マニホールド方式でガスが流せるように、
上記燃料電池スタックＩには、改質されたガスをアノー
ド３に導くようにする流路孔ａとアノード３から排出さ
れたアノード排ガスを流す流路孔ｄ、改質器の燃焼室を
出たガスを空気と混合させてカソード２に導くようにす
る流路孔ｂとカソード２から排出されたカソード排ガス
を流す流路孔ｃ、予熱された燃料用ガスを冷却部19へ導
くようにする流路孔ｆと排出するための流路孔ｅをそれ
ぞれ設け、上記プレート型熱交換器IIには、燃料用ガス
の給排用の流路孔b,aと改質されたガスを上記燃焼用ガ
スと熱交換させるために給排させる流路孔ｂ′,aを設け
るほか、冷却器19から排出された燃料用ガスを流す流路
孔ｅとカソード２及びアノード３から排出されたカソー
ド排ガス及びアノード排ガスを流す流路孔c,dとを各々
貫通させて設け、又、上記プレート型改質器IIIには、
燃料用ガスを改質室20に導くようにする流路孔ｃと改質
されたガスを排出させる流路孔ａ、燃焼室21にアノード
排ガスを導入させる流路孔ｄと排出させる流路孔ｂと該
排出させる流路孔ｂに空気を導入させる流路孔ｆをそれ
ぞれ設け、上記同じ符号で示した各流路孔は第３図に示
す如く周辺部の同じ位置にあるようにする。
上記スタックＩとプレート型熱交換器IIとプレート型改
質器IIIを積み重ねた際に、改質器IIIの改質室20から出
たガスを熱交換器IIに導いて燃料用ガスと熱交換させた
後、スタックＩのアノード３に導くようにすると共に、
該アノード３から排出されたガスが改質器IIIの燃焼室2
1を経た後、空気と混合させられてスタックのカソード
２にエゼクター22を介して供給され、且つ該カソード２
から排出されたカソード排ガスが外部へ排出されるよう
にし、一方、上記熱交換されて予熱された燃料用ガスは
冷却部19を通った後に改質器IIIの改質室20に導入され
るようにするために、流路孔a,b,c,d,eを有し且つスタ
ックＩ側の流路孔ｆと熱交換器II側の流路孔ａ′とを連
通させるための流路孔ｇを有する向変更マニホールドIV
を、燃料電池スタックＩと熱交換器IIとの間に介在さ
せ、又、燃料用ガスの導入口23と熱交換器IIの流路孔ｂ
とを連通させる流路孔ｈ、空気の導入口24と改質器III
の流路孔ｆとを連通させる流路孔ｉ、熱交換器IIの流路
孔ｂ′と改質器IIIの流路孔ａとを連通させる流路孔
ｊ、熱交換器IIの流路孔ｅと改質器IIIの流路孔ｃとを
連通させる流路孔ｋ、改質器IIIの流路孔ｂとエゼクタ
ー22とを連通させるための流路孔ｌ、更に流路孔ｄと、
カソードガスを外部へ導く流路孔ｍを有するガス出入口
マニホールドＶを、熱交換器IIと改質器IIIとの間に介
在させ、配管なしでガスが各流路孔を流れるようにして
発電システムを構成させるようにする。
質器IIIを積み重ねた際に、改質器IIIの改質室20から出
たガスを熱交換器IIに導いて燃料用ガスと熱交換させた
後、スタックＩのアノード３に導くようにすると共に、
該アノード３から排出されたガスが改質器IIIの燃焼室2
1を経た後、空気と混合させられてスタックのカソード
２にエゼクター22を介して供給され、且つ該カソード２
から排出されたカソード排ガスが外部へ排出されるよう
にし、一方、上記熱交換されて予熱された燃料用ガスは
冷却部19を通った後に改質器IIIの改質室20に導入され
るようにするために、流路孔a,b,c,d,eを有し且つスタ
ックＩ側の流路孔ｆと熱交換器II側の流路孔ａ′とを連
通させるための流路孔ｇを有する向変更マニホールドIV
を、燃料電池スタックＩと熱交換器IIとの間に介在さ
せ、又、燃料用ガスの導入口23と熱交換器IIの流路孔ｂ
とを連通させる流路孔ｈ、空気の導入口24と改質器III
の流路孔ｆとを連通させる流路孔ｉ、熱交換器IIの流路
孔ｂ′と改質器IIIの流路孔ａとを連通させる流路孔
ｊ、熱交換器IIの流路孔ｅと改質器IIIの流路孔ｃとを
連通させる流路孔ｋ、改質器IIIの流路孔ｂとエゼクタ
ー22とを連通させるための流路孔ｌ、更に流路孔ｄと、
カソードガスを外部へ導く流路孔ｍを有するガス出入口
マニホールドＶを、熱交換器IIと改質器IIIとの間に介
在させ、配管なしでガスが各流路孔を流れるようにして
発電システムを構成させるようにする。
なお、プレート型改質器IIIは、本特許出願人により出
願されており（実願昭62−145404号）、詳細説明は省略
するが、その概念を示すと第４図のとおりであり、改質
用触媒25を充填した改質室20と燃焼用触媒26を充填した
燃焼室21とを伝熱隔壁27を挟んで一体化してユニットと
し、該ユニットの燃焼室21同士を向い合わせて重ね合わ
せ、且つ両燃焼室21に別々に燃料を流入させるように多
数の分散孔30を有する燃料分散板28,29を両面側に配し
た燃料供給室31を、上記両燃料室21間に挟み込んで上記
ユニットを対称形とし、上記燃料供給室には燃料Ｆの供
給流路孔のみを開口させ、両燃焼室内に空気Ａの供給流
路孔と燃焼ガスの排出流路孔を開口させ、更に両改質室
20に改質ガスの給排用の流路孔が開口させてある。
願されており（実願昭62−145404号）、詳細説明は省略
するが、その概念を示すと第４図のとおりであり、改質
用触媒25を充填した改質室20と燃焼用触媒26を充填した
燃焼室21とを伝熱隔壁27を挟んで一体化してユニットと
し、該ユニットの燃焼室21同士を向い合わせて重ね合わ
せ、且つ両燃焼室21に別々に燃料を流入させるように多
数の分散孔30を有する燃料分散板28,29を両面側に配し
た燃料供給室31を、上記両燃料室21間に挟み込んで上記
ユニットを対称形とし、上記燃料供給室には燃料Ｆの供
給流路孔のみを開口させ、両燃焼室内に空気Ａの供給流
路孔と燃焼ガスの排出流路孔を開口させ、更に両改質室
20に改質ガスの給排用の流路孔が開口させてある。
本発明の内部マニホールド型燃料電池発電装置では、燃
料電池スタックＩと熱交換器IIと改質器IIIを積み重ね
て第２図に示す如く内部にガスの給排用の流路孔が連通
形成されるようにしてあるため、今、燃料用ガスの導入
口23より導入された燃料用ガスは、外部の配管を通るこ
となく、ガス出入口マニホールドＶの流路孔ｈ、熱交換
器IIの流路孔ｂ、向変更マニホールドIVの流路孔ｇから
スタックＩの冷却部19に入り、ここで電池を冷却させた
後、向変更マニホールドIVの流路孔ｅ、熱交換器IIの流
路孔ｅ、ガス出入口マニホールドＶの流路孔ｋを経て改
質器IIIの流路孔ｃより改質室20に入り改質される。
料電池スタックＩと熱交換器IIと改質器IIIを積み重ね
て第２図に示す如く内部にガスの給排用の流路孔が連通
形成されるようにしてあるため、今、燃料用ガスの導入
口23より導入された燃料用ガスは、外部の配管を通るこ
となく、ガス出入口マニホールドＶの流路孔ｈ、熱交換
器IIの流路孔ｂ、向変更マニホールドIVの流路孔ｇから
スタックＩの冷却部19に入り、ここで電池を冷却させた
後、向変更マニホールドIVの流路孔ｅ、熱交換器IIの流
路孔ｅ、ガス出入口マニホールドＶの流路孔ｋを経て改
質器IIIの流路孔ｃより改質室20に入り改質される。
改質されたガスは、流路孔ａよりガス出入口マニホール
ドＶの流路孔ｊを経て熱交換器IIに入り、燃料用ガスの
予熱に供せられる。熱交換器IIを出た改質後のガスは、
向変更マニホールドIVの流路孔ａを経て流路孔ａよりス
タックＩのアノード３に供給され、アノード３から排出
されたアノード排ガスは、流路孔ｄ、向変更マニホール
ドIVの流路孔ｄ、熱交換器IIの流路孔ｄ、ガス出入口マ
ニホールドＶの流路孔ｄを順に流下して改質器IIIの流
路孔ｄより燃焼質21に導入される。
ドＶの流路孔ｊを経て熱交換器IIに入り、燃料用ガスの
予熱に供せられる。熱交換器IIを出た改質後のガスは、
向変更マニホールドIVの流路孔ａを経て流路孔ａよりス
タックＩのアノード３に供給され、アノード３から排出
されたアノード排ガスは、流路孔ｄ、向変更マニホール
ドIVの流路孔ｄ、熱交換器IIの流路孔ｄ、ガス出入口マ
ニホールドＶの流路孔ｄを順に流下して改質器IIIの流
路孔ｄより燃焼質21に導入される。
改質器IIIの燃焼質21から出たガスには、途中で空気導
入口24より導入されて流路孔ｆにより導かれた空気と混
合させられて流路孔ｂよりガス出入口マニホールドＶの
流路孔ｌ、エゼクター22、向変更マニホールドIVの流路
孔ｂを経てスタックＩの流路孔ｂよりカソード２に供給
される。この際、カソード２へはエゼクター22により昇
圧されて供給されるため、アノード３とカソード２側の
圧力バランスを図ることができる。上記カソード２から
排出されたカソード排ガスは、流路孔ｃ、向変更マニホ
ールドIVの流路孔ｃ、熱交換器IIの流路孔ｃ、ガス出入
口マニホールドＶの流路孔ｍを経て外部へ排出される。
入口24より導入されて流路孔ｆにより導かれた空気と混
合させられて流路孔ｂよりガス出入口マニホールドＶの
流路孔ｌ、エゼクター22、向変更マニホールドIVの流路
孔ｂを経てスタックＩの流路孔ｂよりカソード２に供給
される。この際、カソード２へはエゼクター22により昇
圧されて供給されるため、アノード３とカソード２側の
圧力バランスを図ることができる。上記カソード２から
排出されたカソード排ガスは、流路孔ｃ、向変更マニホ
ールドIVの流路孔ｃ、熱交換器IIの流路孔ｃ、ガス出入
口マニホールドＶの流路孔ｍを経て外部へ排出される。
なお、本発明においてエゼクター22を用いているのは、
発電システムを小型のものにするためであり、大型の発
電システムにおいて用いているコンプレッサに代わるも
のである。又、スタックＩ、熱交換器II、改質器IIIの
積層の順序は図示以外としてもよい。
発電システムを小型のものにするためであり、大型の発
電システムにおいて用いているコンプレッサに代わるも
のである。又、スタックＩ、熱交換器II、改質器IIIの
積層の順序は図示以外としてもよい。
［発明の効果］ 以上述べた如く本発明の内部マニホールド型燃料電池発
電装置によれば、改質器の改質室で改質されたガスを燃
料電池スタックのアノードに供給し、該アノードから排
出されたアノード排ガスを上記改質器の燃焼室に導入す
るようにし、又、上記改質器の燃焼室を出たガスに空気
を混ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するように
してある燃料電池発電装置において、改質室と燃焼室を
積層したプレート型改質器と、カソードとアノードの両
電極を電解質板を挟んで重ね且つカソード側に冷却部を
配してなるものをセパレータを介し積層してスタックと
した燃料電池スタックと、改質器の改質室に供給する燃
料用ガスを予熱するためのプレート型熱交換器とを、層
状に積み重ね、且つ上記改質器、燃料電池スタック、熱
交換器の各周辺部に、燃料用ガスを上記熱交換器、燃料
電池スタックの冷却部を通して改質器の改質室に供給す
るための流路孔を設けて連通させると共に、上記改質器
の改質室で改質されたガスを熱交換器を経て燃料電池ス
タックのアノードに供給するための流路孔と、該アノー
ドから排出されたアノード排ガスを熱交換器を経て改質
器の燃焼質に供給するための流路孔を別々に設けて各々
連通させ、更に、上記改質器と燃料電池スタックの周辺
部に、改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスに空気
を混ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するように
する流路孔を設けて連通させ、又、該カソードから排出
されたカソード排ガスを流して外部へ排出させるように
する流路孔を、燃料電池スタックの周辺部に設けた構成
としてあるので、燃料電池スタックと熱交換器と改質器
を互に配管にて接続していた従来方式における上記の配
管を省略することができてコンパクトにすることがで
き、小さいスペースでも容易に設置可能となる、等の優
れた効果を奏し得る。
電装置によれば、改質器の改質室で改質されたガスを燃
料電池スタックのアノードに供給し、該アノードから排
出されたアノード排ガスを上記改質器の燃焼室に導入す
るようにし、又、上記改質器の燃焼室を出たガスに空気
を混ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するように
してある燃料電池発電装置において、改質室と燃焼室を
積層したプレート型改質器と、カソードとアノードの両
電極を電解質板を挟んで重ね且つカソード側に冷却部を
配してなるものをセパレータを介し積層してスタックと
した燃料電池スタックと、改質器の改質室に供給する燃
料用ガスを予熱するためのプレート型熱交換器とを、層
状に積み重ね、且つ上記改質器、燃料電池スタック、熱
交換器の各周辺部に、燃料用ガスを上記熱交換器、燃料
電池スタックの冷却部を通して改質器の改質室に供給す
るための流路孔を設けて連通させると共に、上記改質器
の改質室で改質されたガスを熱交換器を経て燃料電池ス
タックのアノードに供給するための流路孔と、該アノー
ドから排出されたアノード排ガスを熱交換器を経て改質
器の燃焼質に供給するための流路孔を別々に設けて各々
連通させ、更に、上記改質器と燃料電池スタックの周辺
部に、改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスに空気
を混ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するように
する流路孔を設けて連通させ、又、該カソードから排出
されたカソード排ガスを流して外部へ排出させるように
する流路孔を、燃料電池スタックの周辺部に設けた構成
としてあるので、燃料電池スタックと熱交換器と改質器
を互に配管にて接続していた従来方式における上記の配
管を省略することができてコンパクトにすることがで
き、小さいスペースでも容易に設置可能となる、等の優
れた効果を奏し得る。
第１図は本発明の燃料電池発電装置の斜視図、第２図は
本発明の燃料電池発電装置のガスの流路構成を示す図、
第３図はすべての流路孔の位置を示す平面図、第４図は
本発明の燃料電池発電装置におけるプレート型改質器の
概念図、第５図は従来の燃料電池発電装置の系統図であ
る。 Ｉ……燃料電池スタック、II……プレート型熱交換器、
III……プレート型改質器、２……カソード、３……ア
ノード、20……改質室、21……燃焼室、22……エゼクタ
ー、a,a′,b,b′,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m……流路孔。
本発明の燃料電池発電装置のガスの流路構成を示す図、
第３図はすべての流路孔の位置を示す平面図、第４図は
本発明の燃料電池発電装置におけるプレート型改質器の
概念図、第５図は従来の燃料電池発電装置の系統図であ
る。 Ｉ……燃料電池スタック、II……プレート型熱交換器、
III……プレート型改質器、２……カソード、３……ア
ノード、20……改質室、21……燃焼室、22……エゼクタ
ー、a,a′,b,b′,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m……流路孔。
フロントページの続き (72)発明者 平田 哲也 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京第二工場内 (56)参考文献 実開 昭61−189567（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】改質器の改質室で改質されたガスを燃料電
池スタックのアノードに供給し、該アノードから排出さ
れたアノード排ガスを上記改質器の燃焼室に導入するよ
うにし、又、上記改質器の燃焼室を出たガスに空気を混
ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するようにして
ある燃料電池発電装置において、改質室と燃焼室を積層
したプレート型改質器と、カソードとアノードの両電極
を電解質板を挟んで重ね且つカソード側に冷却部を配し
てなるものをセパレータを介し積層してスタックとした
燃料電池スタックと、改質器の改質室に供給する燃料用
ガスを予熱するためのプレート型熱交換器とを、層状に
積み重ね、且つ上記改質器、燃料電池スタック、熱交換
器の各周辺部に、燃料用ガスを上記熱交換器、燃料電池
スタックの冷却部を通して改質器の改質室に供給するた
めの流路孔を設けて連通させると共に、上記改質器の改
質室で改質されたガスを熱交換器を経て燃料電池スタッ
クのアノードに供給するための流路孔と、該アノードか
ら排出されたアノード排ガスを熱交換器を経て改質器の
燃焼室に供給するための流路孔を別々に設けて各々連通
させ、更に、上記改質器と燃料電池スタックの周辺部
に、改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスに空気を
混ぜて燃料電池スタックのカソードに供給するようにす
る流路孔を設けて連通させ、又、該カソードから排出さ
れたカソード排ガスを流して外部へ排出させるようにす
る流路孔を、燃料電池スタックの周辺部に設けたことを
特徴とする内部マニホールド型燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065620A JPH07109772B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 内部マニホールド型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065620A JPH07109772B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 内部マニホールド型燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239773A JPH01239773A (ja) | 1989-09-25 |
| JPH07109772B2 true JPH07109772B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=13292252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065620A Expired - Lifetime JPH07109772B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 内部マニホールド型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109772B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101407937B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2014-06-17 | 한국에너지기술연구원 | 균일한 유동분배 구조를 갖는 금속재 실링 고체산화물 연료전지 스택 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5342706A (en) * | 1989-05-03 | 1994-08-30 | Institute Of Gas Technology | Fully internal manifolded fuel cell stack |
| US5227256A (en) * | 1989-05-03 | 1993-07-13 | Institute Of Gas Technology | Fully internal manifolded fuel cell stack |
| JP2899709B2 (ja) * | 1989-11-25 | 1999-06-02 | 石川島播磨重工業株式会社 | 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
| US6749958B2 (en) * | 2000-07-10 | 2004-06-15 | Global Thermmelectric Inc. | Integrated module for solid oxide fuel cell systems |
| JP4790261B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-10-12 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システムとそのためのユニット |
| JP5828468B1 (ja) * | 2014-12-26 | 2015-12-09 | マグネクス株式会社 | 固体酸化物型燃料電池システム |
| CN114730893A (zh) * | 2019-11-07 | 2022-07-08 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189567U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63065620A patent/JPH07109772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101407937B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2014-06-17 | 한국에너지기술연구원 | 균일한 유동분배 구조를 갖는 금속재 실링 고체산화물 연료전지 스택 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239773A (ja) | 1989-09-25 |
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