JPH07272742A - 固体酸化物燃料電池スタック - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 間接型の内部改質が可能な固体酸化物燃料電
池スタック。 【構成】 交互に積み重ねられた複数の第１（及び第
２、以下及び略。カッコ内はカッコ内に対応）のモジュ
ール２４（２６）を備える固体酸化物燃料電池スタック
１０。各々の第１（第２）のモジュール２４（２６）
は、第１（第２）の反応物質を燃料電池２２に供給する
ための内部通路３０（５６）を形成する第１（第２）の
分配部材２８（５４）を備える。第１の分配部材２８
は、その２つの平行な表面に燃料電池２２を担持する多
孔質のサポート構造３６によって包囲され、それと第１
の分配部材２８との間には複数の通路３８が形成され、
その通路は、アノード４０から第１の反応物質を取り出
して分配する。通路３０は、燃料を水蒸気改質するため
の解媒７４を保有し、それは、燃料電池２２と熱的に密
接に接触する。
池スタック。 【構成】 交互に積み重ねられた複数の第１（及び第
２、以下及び略。カッコ内はカッコ内に対応）のモジュ
ール２４（２６）を備える固体酸化物燃料電池スタック
１０。各々の第１（第２）のモジュール２４（２６）
は、第１（第２）の反応物質を燃料電池２２に供給する
ための内部通路３０（５６）を形成する第１（第２）の
分配部材２８（５４）を備える。第１の分配部材２８
は、その２つの平行な表面に燃料電池２２を担持する多
孔質のサポート構造３６によって包囲され、それと第１
の分配部材２８との間には複数の通路３８が形成され、
その通路は、アノード４０から第１の反応物質を取り出
して分配する。通路３０は、燃料を水蒸気改質するため
の解媒７４を保有し、それは、燃料電池２２と熱的に密
接に接触する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体酸化物燃料電池に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】現時点において、固体酸化物燃料電池の
主要な変形例は、管状の固体酸化物燃料電池（Ｔ−ＳＯ
ＦＣ）、平坦な固体酸化物燃料電池（Ｐ−ＳＯＦＣ）、
及び、モノリシック固体酸化物燃料電池（Ｍ−ＳＯＦ
Ｃ）である。
主要な変形例は、管状の固体酸化物燃料電池（Ｔ−ＳＯ
ＦＣ）、平坦な固体酸化物燃料電池（Ｐ−ＳＯＦＣ）、
及び、モノリシック固体酸化物燃料電池（Ｍ−ＳＯＦ
Ｃ）である。
【０００３】管状の固体酸化物燃料電池は、内側及び外
側の電極を有する管状の固体酸化物電解質部材を備えて
いる。一般に、内側電極はカソードであり、外側電極は
アノードである。酸化剤ガスが、管状の固体酸化物電解
質部材の内側のカソードに供給され、燃料ガスが、管状
の固体酸化物電解質部材の外側面のアノードに供給され
る。管状の固体酸化物燃料電池は、簡単な電池の積み重
ね構造を可能とし、シールを大幅に省いている。しかし
ながら、このタイプの固体酸化物燃料電池の製造は、極
めて複雑で、労力を要し、経費がかかる。また、このタ
イプの固体酸化物燃料電池は、比較的直径が大きい管状
の電池を通る長い電流導電路のために、比較的小さい電
流密度を有している。
側の電極を有する管状の固体酸化物電解質部材を備えて
いる。一般に、内側電極はカソードであり、外側電極は
アノードである。酸化剤ガスが、管状の固体酸化物電解
質部材の内側のカソードに供給され、燃料ガスが、管状
の固体酸化物電解質部材の外側面のアノードに供給され
る。管状の固体酸化物燃料電池は、簡単な電池の積み重
ね構造を可能とし、シールを大幅に省いている。しかし
ながら、このタイプの固体酸化物燃料電池の製造は、極
めて複雑で、労力を要し、経費がかかる。また、このタ
イプの固体酸化物燃料電池は、比較的直径が大きい管状
の電池を通る長い電流導電路のために、比較的小さい電
流密度を有している。
【０００４】モノリシック固体酸化物燃料電池は、２つ
の変形例を有している。第１の変形例は、その２つの主
要な表面に電極を有する平坦な固体酸化物電解質部材を
備えている。第２の変形例は、その２つの主要な表面に
電極を有する波形の固体酸化物電解質部材を備えてい
る。このモノリシック固体酸化物燃料電池は、より簡単
なテープキャスティング（テープ成形）及びカレンダロ
ール加工のプロセスを施すことができ、高い電流密度を
約束する。このタイプの固体酸化物燃料電池は、その生
の状態から、モノリス状の総ての燃料電池層を共に焼結
することを必要とする。しかしながら、これは、収縮及
び亀裂（クラック）の発生という深刻な問題を生ずる。
このタイプの固体酸化物燃料電池は、集合（マニホール
ドの形成）及びシールを行うのが容易ではない。
の変形例を有している。第１の変形例は、その２つの主
要な表面に電極を有する平坦な固体酸化物電解質部材を
備えている。第２の変形例は、その２つの主要な表面に
電極を有する波形の固体酸化物電解質部材を備えてい
る。このモノリシック固体酸化物燃料電池は、より簡単
なテープキャスティング（テープ成形）及びカレンダロ
ール加工のプロセスを施すことができ、高い電流密度を
約束する。このタイプの固体酸化物燃料電池は、その生
の状態から、モノリス状の総ての燃料電池層を共に焼結
することを必要とする。しかしながら、これは、収縮及
び亀裂（クラック）の発生という深刻な問題を生ずる。
このタイプの固体酸化物燃料電池は、集合（マニホール
ドの形成）及びシールを行うのが容易ではない。
【０００５】平坦な固体酸化物燃料電池も、テープキャ
スティング及びカレンダー加工のプロセスを施すことが
できる。そのようなプロセスは、現在では、１５０−２
００ミクロンの厚い自立型の固体酸化物電解質部材を必
要とし、これにより、性能が制限される。平坦な固体酸
化物燃料電池はまた、その耐熱衝撃性に制限がある。
スティング及びカレンダー加工のプロセスを施すことが
できる。そのようなプロセスは、現在では、１５０−２
００ミクロンの厚い自立型の固体酸化物電解質部材を必
要とし、これにより、性能が制限される。平坦な固体酸
化物燃料電池はまた、その耐熱衝撃性に制限がある。
【０００６】固体酸化物燃料電池は、内部電気抵抗を低
く維持するために、１，０００°Ｃ前後の作動温度すな
わち運転温度を必要とする。
く維持するために、１，０００°Ｃ前後の作動温度すな
わち運転温度を必要とする。
【０００７】固体酸化物燃料電池スタックの作動温度
は、原理的には、固体酸化物燃料電池スタックの内部で
炭化水素燃料を水蒸気改質触媒を行うのには十分に高
い。内部水蒸気改質触媒は、固体酸化物燃料電池のパワ
ーシステムすなわち出力系統のバランスを簡単にし、作
動効率すなわち運転効率を改善する筈である。固体酸化
物燃料電池の作動温度において、ニッケルサーメットの
アノードが、水蒸気改質反応を促進する。しかしなが
ら、固体酸化物燃料電池スタックの内部での炭化水素燃
料の改質操作は、解決されていない多くの問題を抱えて
る。固体酸化物燃料電池スタックのニッケルサーメット
のアノードにおける炭化水素燃料の完全に直接型の内部
改質操作は、水蒸気改質反応の強い吸熱性によって、阻
害される。発熱的な燃料電池反応及び吸熱的な水蒸気改
質反応の結合は、不安定なものとなり、深刻な温度の変
動すなわちエクスカーションが起こり、その結果、繊細
なセラミックの燃料電池の熱衝撃すなわちサーマルショ
ックが生ずる。固体酸化物燃料電池のニッケルサーメッ
トのアノードにおける直接的な内部水蒸気改質操作は、
炭素の形成を促進する傾向がある。炭化水素燃料の中の
不純物は、燃料電池のアノードを傷つける。
は、原理的には、固体酸化物燃料電池スタックの内部で
炭化水素燃料を水蒸気改質触媒を行うのには十分に高
い。内部水蒸気改質触媒は、固体酸化物燃料電池のパワ
ーシステムすなわち出力系統のバランスを簡単にし、作
動効率すなわち運転効率を改善する筈である。固体酸化
物燃料電池の作動温度において、ニッケルサーメットの
アノードが、水蒸気改質反応を促進する。しかしなが
ら、固体酸化物燃料電池スタックの内部での炭化水素燃
料の改質操作は、解決されていない多くの問題を抱えて
る。固体酸化物燃料電池スタックのニッケルサーメット
のアノードにおける炭化水素燃料の完全に直接型の内部
改質操作は、水蒸気改質反応の強い吸熱性によって、阻
害される。発熱的な燃料電池反応及び吸熱的な水蒸気改
質反応の結合は、不安定なものとなり、深刻な温度の変
動すなわちエクスカーションが起こり、その結果、繊細
なセラミックの燃料電池の熱衝撃すなわちサーマルショ
ックが生ずる。固体酸化物燃料電池のニッケルサーメッ
トのアノードにおける直接的な内部水蒸気改質操作は、
炭素の形成を促進する傾向がある。炭化水素燃料の中の
不純物は、燃料電池のアノードを傷つける。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、間接型の内
部改質を可能とする新規な固体酸化物燃料電池スタック
を提供することを目的とする。
部改質を可能とする新規な固体酸化物燃料電池スタック
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、固体
酸化物燃料電池スタックを提供し、該固体酸化物燃料電
池スタックは、第１の表面に設けられるアノード電極、
及び、反対側の第２の表面に設けられるカソード電極を
各々有し、これにより、燃料電池を形成する複数の固体
酸化物電解質部材であって、各々のアノード電極が、ア
ノードチャンバを部分的に形成し、また、各々のカソー
ド電極が、カソードチャンバを部分的に形成している、
複数の固体酸化物電解質部材と、水素を上記アノードチ
ャンバに供給すると共に、炭化水素燃料を水素及び他の
生成ガスに水蒸気改質するに適した触媒を保持する通路
を、当該固体酸化物燃料電池スタックの内部に形成する
通路形成手段であって、上記固体酸化物燃料電池に熱的
に緊密に接触し、これにより、固体酸化物燃料電池から
の廃熱が、水蒸気改質反応に必要とされる吸熱量をもた
らすようにする、通路形成手段と、より重質の炭化水素
燃料を、メタン、水素、及び、炭素酸化物に転化し、こ
れら、メタン、水素、及び、炭素酸化物を上記通路に供
給する断熱式のプレリフォーマと、酸化剤を上記カソー
ドチャンバに供給する手段と、炭化水素燃料を上記プレ
リフォーマに供給する手段とを備えている。
酸化物燃料電池スタックを提供し、該固体酸化物燃料電
池スタックは、第１の表面に設けられるアノード電極、
及び、反対側の第２の表面に設けられるカソード電極を
各々有し、これにより、燃料電池を形成する複数の固体
酸化物電解質部材であって、各々のアノード電極が、ア
ノードチャンバを部分的に形成し、また、各々のカソー
ド電極が、カソードチャンバを部分的に形成している、
複数の固体酸化物電解質部材と、水素を上記アノードチ
ャンバに供給すると共に、炭化水素燃料を水素及び他の
生成ガスに水蒸気改質するに適した触媒を保持する通路
を、当該固体酸化物燃料電池スタックの内部に形成する
通路形成手段であって、上記固体酸化物燃料電池に熱的
に緊密に接触し、これにより、固体酸化物燃料電池から
の廃熱が、水蒸気改質反応に必要とされる吸熱量をもた
らすようにする、通路形成手段と、より重質の炭化水素
燃料を、メタン、水素、及び、炭素酸化物に転化し、こ
れら、メタン、水素、及び、炭素酸化物を上記通路に供
給する断熱式のプレリフォーマと、酸化剤を上記カソー
ドチャンバに供給する手段と、炭化水素燃料を上記プレ
リフォーマに供給する手段とを備えている。
【００１０】上記通路形成手段は、上記アノードチャン
バを部分的に形成することができ、上記通路は、上記通
路形成手段によって、上記アノードチャンバから分離さ
れる。
バを部分的に形成することができ、上記通路は、上記通
路形成手段によって、上記アノードチャンバから分離さ
れる。
【００１１】上記通路形成手段は、上記アノードチャン
バの中に設けることができ、上記通路は、上記通路形成
手段によって、上記アノードチャンバから分離される。
バの中に設けることができ、上記通路は、上記通路形成
手段によって、上記アノードチャンバから分離される。
【００１２】固体酸化物燃料電池スタックは、少なくと
も１つの第１のモジュール、及び、少なくとも１つの第
２のモジュールを備えるのが好ましく、各々の第１のモ
ジュールは、複数の第１の通路を形成する第１の分配手
段を有し、上記第１の通路は、上記第１の分配手段に対
して長手方向に第１の反応物質を供給するようになさ
れ、上記第１の分配手段の一側部に担持されるように配
列された複数の電解質／電極アセンブリが設けられ、こ
れら電解質／電極アセンブリ及び第１の分配手段は、複
数の第２の通路をその間に形成し、上記第２の通路は、
上記第１の分配手段に対して長手方向に伸長して、第１
の反応物質を分配すると共に第１の使用済反応物質を除
去するようになされており、各々の電解質／電極アセン
ブリは、複数の第１の電極、複数の固体酸化物電解質部
材、及び、複数の第２の電極を有しており、各々の固体
酸化物電解質部材は、第１の電極の対応するものと第２
の電極の対応するものとの間に設けられ、これら対応す
る第１の電極及び第２の電極に接触して燃料電池を形成
しており、１つの燃料電池の第１の電極を隣接する燃料
電池の第２の電極に接続するための少なくとも１つのイ
ンターコネクタが設けられ、上記電解質／電極アセンブ
リの第１の電極は、上記第１の分配手段の方を向いてお
り、各々の第２のモジュールは、複数の第３の通路を形
成する第２の分配手段を有しており、上記第３の通路
は、上記第２の分配手段に対して長手方向に第２の反応
物質を供給するようになされており、少なくとも１つの
第１のモジュールは、少なくとも１つの第２のモジュー
ルに近接して設けられ、これにより、上記電解質／電極
アセンブリ及び第２の分配手段は、複数の第４の通路を
その間に形成し、これら第４の通路は、上記第２の分配
手段に対して長手方向に伸長して、第２の反応物質を分
配すると共に、第２の使用済反応物質を除去するように
なされており、上記電解質／電極アセンブリの上記第２
の電極は、上記第２の分配手段の方を向いており、上記
第１通路の又は第３の通路は、上記第１の通路又は第２
の電極に水素をそれぞれ供給し、上記第１の通路又は第
３の通路はそれぞれ、炭化水素燃料を水素及び他の生成
ガスに水蒸気改質するに適した触媒を収容し、上記第１
の分配手段又は第２の分配手段は、上記固体酸化物燃料
電池に熱的に近接して接触し、これにより、上記固体酸
化物燃料電池からの廃熱が、水蒸気改質反応に必要とさ
れる吸熱量をもたらし、上記プレリフォーマは、メタ
ン、水素、及び、炭素酸化物を上記第１の通路又は第２
の通路に供給するようになされている。
も１つの第１のモジュール、及び、少なくとも１つの第
２のモジュールを備えるのが好ましく、各々の第１のモ
ジュールは、複数の第１の通路を形成する第１の分配手
段を有し、上記第１の通路は、上記第１の分配手段に対
して長手方向に第１の反応物質を供給するようになさ
れ、上記第１の分配手段の一側部に担持されるように配
列された複数の電解質／電極アセンブリが設けられ、こ
れら電解質／電極アセンブリ及び第１の分配手段は、複
数の第２の通路をその間に形成し、上記第２の通路は、
上記第１の分配手段に対して長手方向に伸長して、第１
の反応物質を分配すると共に第１の使用済反応物質を除
去するようになされており、各々の電解質／電極アセン
ブリは、複数の第１の電極、複数の固体酸化物電解質部
材、及び、複数の第２の電極を有しており、各々の固体
酸化物電解質部材は、第１の電極の対応するものと第２
の電極の対応するものとの間に設けられ、これら対応す
る第１の電極及び第２の電極に接触して燃料電池を形成
しており、１つの燃料電池の第１の電極を隣接する燃料
電池の第２の電極に接続するための少なくとも１つのイ
ンターコネクタが設けられ、上記電解質／電極アセンブ
リの第１の電極は、上記第１の分配手段の方を向いてお
り、各々の第２のモジュールは、複数の第３の通路を形
成する第２の分配手段を有しており、上記第３の通路
は、上記第２の分配手段に対して長手方向に第２の反応
物質を供給するようになされており、少なくとも１つの
第１のモジュールは、少なくとも１つの第２のモジュー
ルに近接して設けられ、これにより、上記電解質／電極
アセンブリ及び第２の分配手段は、複数の第４の通路を
その間に形成し、これら第４の通路は、上記第２の分配
手段に対して長手方向に伸長して、第２の反応物質を分
配すると共に、第２の使用済反応物質を除去するように
なされており、上記電解質／電極アセンブリの上記第２
の電極は、上記第２の分配手段の方を向いており、上記
第１通路の又は第３の通路は、上記第１の通路又は第２
の電極に水素をそれぞれ供給し、上記第１の通路又は第
３の通路はそれぞれ、炭化水素燃料を水素及び他の生成
ガスに水蒸気改質するに適した触媒を収容し、上記第１
の分配手段又は第２の分配手段は、上記固体酸化物燃料
電池に熱的に近接して接触し、これにより、上記固体酸
化物燃料電池からの廃熱が、水蒸気改質反応に必要とさ
れる吸熱量をもたらし、上記プレリフォーマは、メタ
ン、水素、及び、炭素酸化物を上記第１の通路又は第２
の通路に供給するようになされている。
【００１３】第１の分配手段又は第２の分配手段は、第
１及び第２の波形プレートによって形成することがで
き、第１の波形プレートの谷部は、第２の波形プレート
の山部に接合されて、第１の通路又は第３の通路をそれ
ぞれ形成し、前記波形プレートの少なくとも一方は、該
波形プレートを貫通し、上記第１の通路又は第３の通路
から対応する電極に反応物質を供給する開口を有してい
る。
１及び第２の波形プレートによって形成することがで
き、第１の波形プレートの谷部は、第２の波形プレート
の山部に接合されて、第１の通路又は第３の通路をそれ
ぞれ形成し、前記波形プレートの少なくとも一方は、該
波形プレートを貫通し、上記第１の通路又は第３の通路
から対応する電極に反応物質を供給する開口を有してい
る。
【００１４】第１の分配手段又は第２の分配手段は、複
数の平行な管によって形成され、第１の通路又は第３の
通路をそれぞれ形成し、上記管は、間隔部材によって互
いに接続されるのが好ましい。
数の平行な管によって形成され、第１の通路又は第３の
通路をそれぞれ形成し、上記管は、間隔部材によって互
いに接続されるのが好ましい。
【００１５】各々の第１のモジュールは、第１の分配手
段の周囲で横方向に伸長する多孔質のサポート構造を備
え、該多孔質のサポート構造は、第１の分配手段の横方
向に隔置された箇所において、上記第１の分配手段に接
触し、これにより、第１の分配手段と多孔質のサポート
構造との間に複数の第２の通路を形成し、上記多孔質の
サポート構造は、電解質／電極アセンブリを担持し、上
記第１の電極は、上記多孔質のサポート構造に設けられ
ると共に該多孔質のサポート構造に接触するのが好まし
い。
段の周囲で横方向に伸長する多孔質のサポート構造を備
え、該多孔質のサポート構造は、第１の分配手段の横方
向に隔置された箇所において、上記第１の分配手段に接
触し、これにより、第１の分配手段と多孔質のサポート
構造との間に複数の第２の通路を形成し、上記多孔質の
サポート構造は、電解質／電極アセンブリを担持し、上
記第１の電極は、上記多孔質のサポート構造に設けられ
ると共に該多孔質のサポート構造に接触するのが好まし
い。
【００１６】第１の電極は、多孔質のサポート構造の実
質的に平行な表面に設けられ、多孔質のサポート構造の
各々の平行な表面に設けられる第１の電極は、隣接する
燃料電池の第２の電極に対して電気的に直列に接続され
るのが好ましい。
質的に平行な表面に設けられ、多孔質のサポート構造の
各々の平行な表面に設けられる第１の電極は、隣接する
燃料電池の第２の電極に対して電気的に直列に接続され
るのが好ましい。
【００１７】上記第１の電極、上記固体酸化物電解質部
材、及び、上記第２の電極は、上記第１の分配手段の横
方向に伸長することができ、隣接する第１の電極は、第
１の分配手段の長手方向に隔置される。
材、及び、上記第２の電極は、上記第１の分配手段の横
方向に伸長することができ、隣接する第１の電極は、第
１の分配手段の長手方向に隔置される。
【００１８】上記第１の電極、上記固体酸化物電解質部
材、及び、上記第２の電極は、上記第１の分配手段の長
手方向に伸長することができ、隣接する第１の電極は、
上記第１の分配手段の横方向に隔置される。
材、及び、上記第２の電極は、上記第１の分配手段の長
手方向に伸長することができ、隣接する第１の電極は、
上記第１の分配手段の横方向に隔置される。
【００１９】第１及び第２の分配手段は、上記第１の通
路及び第３の通路が直交して伸長するように、配列され
るのが好ましい。
路及び第３の通路が直交して伸長するように、配列され
るのが好ましい。
【００２０】上記プレリフォーマの触媒は、低温水蒸気
改質触媒を含むのが好ましい。この水蒸気改質触媒は、
ニッケル触媒を含むのが好ましい。
改質触媒を含むのが好ましい。この水蒸気改質触媒は、
ニッケル触媒を含むのが好ましい。
【００２１】上記プレリフォーマの触媒は、部分酸化改
質触媒を含むのが好ましい。この部分酸化改質触媒は、
白金、ロジウム、他の貴金属、又は貴金属の混合物を含
むのが好ましい。
質触媒を含むのが好ましい。この部分酸化改質触媒は、
白金、ロジウム、他の貴金属、又は貴金属の混合物を含
むのが好ましい。
【００２２】上記プレリフォーマの触媒は、水素化脱硫
触媒を含むのが好ましい。この水素化脱硫触媒は、モリ
ブデン酸ニッケル又はモリブデン酸コバルトを含むのが
好ましい。
触媒を含むのが好ましい。この水素化脱硫触媒は、モリ
ブデン酸ニッケル又はモリブデン酸コバルトを含むのが
好ましい。
【００２３】上記プレリフォーマは、炭化水素燃料から
塩素を除去する手段を備えるのが好ましい。この塩素を
除去する手段は、活性アルミナを含むのが好ましい。
塩素を除去する手段を備えるのが好ましい。この塩素を
除去する手段は、活性アルミナを含むのが好ましい。
【００２４】上記プレリフォーマは、炭化水素燃料から
硫黄を除去する手段を備えるのが好ましい。この硫黄を
除去する手段は、酸化亜鉛を含むのが好ましい。
硫黄を除去する手段を備えるのが好ましい。この硫黄を
除去する手段は、酸化亜鉛を含むのが好ましい。
【００２５】上記プレリフォーマは、固体酸化物燃料電
池スタックに対して取り外し可能に設けられるのが好ま
しい。
池スタックに対して取り外し可能に設けられるのが好ま
しい。
【００２６】上記プレリフォーマに供給される炭化水素
燃料によって、アノードチャンバからの使用済みのメタ
ン、水素、炭素酸化物、及び、水蒸気の一部を循環させ
る手段を設けるのが好ましい。
燃料によって、アノードチャンバからの使用済みのメタ
ン、水素、炭素酸化物、及び、水蒸気の一部を循環させ
る手段を設けるのが好ましい。
【００２７】上記循環させる手段は、ジェットポンプを
備えるのが好ましい。
備えるのが好ましい。
【００２８】メタノール及び酸素含有ガスの混合物、あ
るいは、水素及び酸素含有ガスの混合物を上記プレリフ
ォーマに供給して固体酸化物燃料電池スタックを起動さ
せ、ゼロ出力又は所定の出力よりも低い出力での運転を
可能とする手段を設けるのが好ましい。
るいは、水素及び酸素含有ガスの混合物を上記プレリフ
ォーマに供給して固体酸化物燃料電池スタックを起動さ
せ、ゼロ出力又は所定の出力よりも低い出力での運転を
可能とする手段を設けるのが好ましい。
【００２９】図面を参照して、以下に本発明の実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００３０】
【実施例】本発明の固体酸化物燃料電池スタック１０
が、図１乃至図３に示されている。この固体酸化物燃料
電池スタック１０は、固体酸化物燃料電池２２のアレー
すなわち列を収容するコア領域１２を備えている。コア
領域１２は、燃料供給マニホールド１４と、酸化剤供給
マニホールド１６と、使用済燃料収集マニホールド１８
と、使用済酸化剤収集マニホールド２０とによって包囲
されている。
が、図１乃至図３に示されている。この固体酸化物燃料
電池スタック１０は、固体酸化物燃料電池２２のアレー
すなわち列を収容するコア領域１２を備えている。コア
領域１２は、燃料供給マニホールド１４と、酸化剤供給
マニホールド１６と、使用済燃料収集マニホールド１８
と、使用済酸化剤収集マニホールド２０とによって包囲
されている。
【００３１】固体酸化物燃料電池２２は、図４、図５、
図６、図７及び図８に示すように、１又はそれ以上の第
１のモジュール２４に担持されており、該第１のモジュ
ールは、固体酸化物燃料電池スタック１０のコア領域が
構成される基本ユニットの１つを形成している。コア領
域１２はまた、１又はそれ以上の第２のモジュール２６
を備えており、該第２のモジュールは、固体酸化物燃料
電池スタック１０のコア領域の他の基本ユニットであ
る。
図６、図７及び図８に示すように、１又はそれ以上の第
１のモジュール２４に担持されており、該第１のモジュ
ールは、固体酸化物燃料電池スタック１０のコア領域が
構成される基本ユニットの１つを形成している。コア領
域１２はまた、１又はそれ以上の第２のモジュール２６
を備えており、該第２のモジュールは、固体酸化物燃料
電池スタック１０のコア領域の他の基本ユニットであ
る。
【００３２】第１のモジュール２４は各々、第１の反応
物質分配部材２８を備えており、該反応物質分配部材
は、この第１の分配部材の長手方向に第１の反応物質を
供給するための、複数の平行な第１の通路３０を形成し
ている。第１の通路３０の軸線は、共通の平面にある。
第１の反応物質分配部材２８は、２つの波形のセラミッ
クプレート３２、３４から形成されるのが好ましく、こ
の際に、各プレート３２、３４の波形は平行に配列さ
れ、一方のプレート３２の谷部は、他方のプレート３４
の山部に接合される。第１の通路の直径は、２ｍｍ程度
である。第１のサポート構造３６が、第１の分配部材２
８を包囲して第１の分配部材２８と交差する方向に伸長
し、プレート３２の山部及びプレート３４の谷部に接触
して、新しい第１の反応物質を分配すると共に固体酸化
物燃料電池２２から第１の使用済反応物質を除去するた
めの、複数の平行な第２の通路３８を形成している。第
２の通路３８は、実際には、固体酸化物燃料電池スタッ
ク１０のチャンバである、アノード又はカソードであ
る。波形のセラミックプレート３２、３４は、第１の通
路３０の両端部のほぼ中央に開口５５を有しており、こ
れにより、第１の反応物質を第１の通路３０から第２の
通路３８の中へ流し、第１の反応物質を固体酸化物燃料
電池のチャンバであるアノード又はカソードへ供給する
ことを許容している。
物質分配部材２８を備えており、該反応物質分配部材
は、この第１の分配部材の長手方向に第１の反応物質を
供給するための、複数の平行な第１の通路３０を形成し
ている。第１の通路３０の軸線は、共通の平面にある。
第１の反応物質分配部材２８は、２つの波形のセラミッ
クプレート３２、３４から形成されるのが好ましく、こ
の際に、各プレート３２、３４の波形は平行に配列さ
れ、一方のプレート３２の谷部は、他方のプレート３４
の山部に接合される。第１の通路の直径は、２ｍｍ程度
である。第１のサポート構造３６が、第１の分配部材２
８を包囲して第１の分配部材２８と交差する方向に伸長
し、プレート３２の山部及びプレート３４の谷部に接触
して、新しい第１の反応物質を分配すると共に固体酸化
物燃料電池２２から第１の使用済反応物質を除去するた
めの、複数の平行な第２の通路３８を形成している。第
２の通路３８は、実際には、固体酸化物燃料電池スタッ
ク１０のチャンバである、アノード又はカソードであ
る。波形のセラミックプレート３２、３４は、第１の通
路３０の両端部のほぼ中央に開口５５を有しており、こ
れにより、第１の反応物質を第１の通路３０から第２の
通路３８の中へ流し、第１の反応物質を固体酸化物燃料
電池のチャンバであるアノード又はカソードへ供給する
ことを許容している。
【００３３】多孔質の基板３６が、直列に接続された複
数の固体酸化物燃料電池２２をその２つの平行な平坦面
上に担持している。
数の固体酸化物燃料電池２２をその２つの平行な平坦面
上に担持している。
【００３４】各々の固体酸化物燃料電池２２は、図８に
示すように、多孔質の基板３６に接触して該基板によっ
て担持されている第１の電極４０であるアノード又はカ
ソードと、第１の電極４０に接触している固体酸化物電
解質部材４２と、固体酸化物電解質部材４２の反対側の
面に接触している第２の電極４４であるカソード又はア
ノードとを備えている。１つの固体酸化物燃料電池２２
の第１の電極４０は、インターコネクタすなわち相互接
続部４８によって、隣接する固体酸化物燃料電池２２の
第２の電極に電気的に接続されている。隣接する第１の
電極４０は、絶縁体５０によって分離されており、隣接
する第２の電極４４は、絶縁体５２によって分離されて
いる。絶縁体５２を省き、絶縁体５０を電解質部材４２
の延長部として形成することができるようにするのが好
ましい。インターコネクタ４８の下の電極４０の隣接す
る領域に障壁層を設け、インターコネクタ４８が燃料ガ
スによって侵されないようにするのが好ましい。インタ
ーコネクタ４８は、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金
の如き他の金属合金、酸化物コーティングあるいはドー
プされたランタンクロム酸化物及び密封フィルムで被覆
されたステンレス鋼であるのが好ましい。障壁層は、密
度の高いイットリア安定化されたジルコニアであるのが
好ましい。
示すように、多孔質の基板３６に接触して該基板によっ
て担持されている第１の電極４０であるアノード又はカ
ソードと、第１の電極４０に接触している固体酸化物電
解質部材４２と、固体酸化物電解質部材４２の反対側の
面に接触している第２の電極４４であるカソード又はア
ノードとを備えている。１つの固体酸化物燃料電池２２
の第１の電極４０は、インターコネクタすなわち相互接
続部４８によって、隣接する固体酸化物燃料電池２２の
第２の電極に電気的に接続されている。隣接する第１の
電極４０は、絶縁体５０によって分離されており、隣接
する第２の電極４４は、絶縁体５２によって分離されて
いる。絶縁体５２を省き、絶縁体５０を電解質部材４２
の延長部として形成することができるようにするのが好
ましい。インターコネクタ４８の下の電極４０の隣接す
る領域に障壁層を設け、インターコネクタ４８が燃料ガ
スによって侵されないようにするのが好ましい。インタ
ーコネクタ４８は、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金
の如き他の金属合金、酸化物コーティングあるいはドー
プされたランタンクロム酸化物及び密封フィルムで被覆
されたステンレス鋼であるのが好ましい。障壁層は、密
度の高いイットリア安定化されたジルコニアであるのが
好ましい。
【００３５】第２のモジュール２６は各々、図６に示す
ように、第２の反応物質分配部材５４を備えており、該
第２の反応物質分配部材は、この第２の分配部材５４の
長手方向に第２の反応物質を供給するための、複数の平
行な第３の通路５６を形成している。第３の通路５６の
軸線は、共通の平面にある。第２の反応物質分配部材５
４は、波形の２つのセラミックプレート５８、６０から
形成されるのが好ましく、その際に、プレート５８、６
０の波形は平行に配列され、一方のプレート５８の谷部
は、他方のプレート６０の山部に接合される。第３の通
路５６の直径も、２ｍｍ程度である。第２の分配部材５
４は、第１のモジュール２４の第２の電極４４に近接し
ており、第１のモジュール２４の第２の電極４４は、プ
レート５８の山部に接触しており、隣接する第１のモジ
ュール２４の第２の電極は、プレート６０の谷部に接触
し、新しい第２の反応物質を分配すると共に固体酸化物
燃料電池２２から第２の使用済反応物質を除去するため
の、複数の平行な第４の通路６２を形成している。これ
ら第４の通路は、実際には、固体酸化物燃料電池スタッ
ク１０のチャンバであるカソード又はアノードである。
波形のセラミックプレート５８、６０は、第３の通路５
６の両端部のほぼ中央にある開口６４を有しており、こ
れにより、第２の反応物質を第３の通路５６から第４の
通路６２の中へ流し、第２の反応物質を固体酸化物燃料
電池のチャンバであるカソード又はアノードへ供給する
ことを許容している。
ように、第２の反応物質分配部材５４を備えており、該
第２の反応物質分配部材は、この第２の分配部材５４の
長手方向に第２の反応物質を供給するための、複数の平
行な第３の通路５６を形成している。第３の通路５６の
軸線は、共通の平面にある。第２の反応物質分配部材５
４は、波形の２つのセラミックプレート５８、６０から
形成されるのが好ましく、その際に、プレート５８、６
０の波形は平行に配列され、一方のプレート５８の谷部
は、他方のプレート６０の山部に接合される。第３の通
路５６の直径も、２ｍｍ程度である。第２の分配部材５
４は、第１のモジュール２４の第２の電極４４に近接し
ており、第１のモジュール２４の第２の電極４４は、プ
レート５８の山部に接触しており、隣接する第１のモジ
ュール２４の第２の電極は、プレート６０の谷部に接触
し、新しい第２の反応物質を分配すると共に固体酸化物
燃料電池２２から第２の使用済反応物質を除去するため
の、複数の平行な第４の通路６２を形成している。これ
ら第４の通路は、実際には、固体酸化物燃料電池スタッ
ク１０のチャンバであるカソード又はアノードである。
波形のセラミックプレート５８、６０は、第３の通路５
６の両端部のほぼ中央にある開口６４を有しており、こ
れにより、第２の反応物質を第３の通路５６から第４の
通路６２の中へ流し、第２の反応物質を固体酸化物燃料
電池のチャンバであるカソード又はアノードへ供給する
ことを許容している。
【００３６】従って、図６から、第１のモジュール２４
及び第２のモジュール２６は、固体酸化物燃料電池スタ
ック１０のコア領域１２において、交互に積み重ねられ
ていることが分かる。第１及び第２のモジュール２４、
２６は、第１及び第２の通路３０、３８が第３及び第４
の通路５６、６２に対して直交して配列されるように、
積み重ねられるのが好ましいが、上記通路を互いに平行
に配列することが可能である。
及び第２のモジュール２６は、固体酸化物燃料電池スタ
ック１０のコア領域１２において、交互に積み重ねられ
ていることが分かる。第１及び第２のモジュール２４、
２６は、第１及び第２の通路３０、３８が第３及び第４
の通路５６、６２に対して直交して配列されるように、
積み重ねられるのが好ましいが、上記通路を互いに平行
に配列することが可能である。
【００３７】図１乃至図３を参照すると、第１の反応物
質分配部材２８の中の各々の第１の通路３０の両端部に
は、第１の反応物質すなわち燃料が供給される。第１の
通路３０の両端部には、対応する燃料供給マニホールド
１４から燃料が供給される。各々の第１の通路３８の両
端部は、第１の使用済反応物質すなわち使用済燃料を使
用済燃料収集マニホールド１８の中へ排出する。第２の
通路３８の両端部は、使用済燃料をそれぞれの別個の使
用済燃料収集マニホールド１８の中へ排出する。使用済
燃料収集マニホールド１８は、燃料供給マニホールド１
４とコア領域１２との間に位置している。従って、第１
の分配部材２８の両端部は、コア領域１２へ伸長する途
中で、使用済燃料収集マニホールド１８を通過する。同
様に、第２の反応物質分配部材５４の中の各々の第３の
通路５６の両端部には、酸化剤である第２の反応物質が
供給される。第３の通路５６の両端部には、それぞれの
別個の酸化剤供給マニホールド１６から酸化剤が供給さ
れる。各々の第４の通路６２の両端部は、使用済酸化剤
である第２の使用済反応物質を使用済酸化剤収集マニホ
ールド２０の中へ排出する。第４の通路６２の両端部
は、使用済酸化剤をそれぞれ別個の使用済酸化剤収集マ
ニホールド２０の中へ排出する。使用済酸化剤収集マニ
ホールド２０は、酸化剤供給マニホールド１６とコア領
域１２との間に位置している。従って、第２の分配部材
５４の両端部は、コア領域１２へ伸長する途中で、使用
済酸化剤収集マニホールド２０を通過する。この配列す
なわち構造は、熱い使用済反応物質の顕熱を新しい反応
物質の供給源へ戻すことを可能とする。
質分配部材２８の中の各々の第１の通路３０の両端部に
は、第１の反応物質すなわち燃料が供給される。第１の
通路３０の両端部には、対応する燃料供給マニホールド
１４から燃料が供給される。各々の第１の通路３８の両
端部は、第１の使用済反応物質すなわち使用済燃料を使
用済燃料収集マニホールド１８の中へ排出する。第２の
通路３８の両端部は、使用済燃料をそれぞれの別個の使
用済燃料収集マニホールド１８の中へ排出する。使用済
燃料収集マニホールド１８は、燃料供給マニホールド１
４とコア領域１２との間に位置している。従って、第１
の分配部材２８の両端部は、コア領域１２へ伸長する途
中で、使用済燃料収集マニホールド１８を通過する。同
様に、第２の反応物質分配部材５４の中の各々の第３の
通路５６の両端部には、酸化剤である第２の反応物質が
供給される。第３の通路５６の両端部には、それぞれの
別個の酸化剤供給マニホールド１６から酸化剤が供給さ
れる。各々の第４の通路６２の両端部は、使用済酸化剤
である第２の使用済反応物質を使用済酸化剤収集マニホ
ールド２０の中へ排出する。第４の通路６２の両端部
は、使用済酸化剤をそれぞれ別個の使用済酸化剤収集マ
ニホールド２０の中へ排出する。使用済酸化剤収集マニ
ホールド２０は、酸化剤供給マニホールド１６とコア領
域１２との間に位置している。従って、第２の分配部材
５４の両端部は、コア領域１２へ伸長する途中で、使用
済酸化剤収集マニホールド２０を通過する。この配列す
なわち構造は、熱い使用済反応物質の顕熱を新しい反応
物質の供給源へ戻すことを可能とする。
【００３８】燃料供給マニホールド１４には、燃料供給
源（図示せず）からパイプ６４を介して燃料が供給され
る。燃料供給源は、水素の供給源又は炭化水素燃料の供
給源とすることができる。供給される燃料が水素である
場合には、燃料供給源は、水素貯蔵からの水素とするこ
とができ、あるいは、炭化水素燃料を水素及び他の生成
ガスに改質するリフォーマとすることができる。燃料供
給源は、この例のように炭化水素燃料であるのが好まし
く、燃料供給パイプ６４は、炭化水素燃料をメタン、水
素、及び、炭素酸化物に低温水蒸気改質するのに適した
触媒６８を保有するプレリフォーマ６６を収容するのが
好ましい。プレリフォーマ６６は、炭化水素燃料の約５
乃至２０％をメタン、水素及び炭素酸化物に断熱的に水
蒸気改質する。プレリフォーマ６６はまた、炭化水素燃
料の中の硫黄基準の不純物、塩素基準の不純物、及び、
他の不純物を除去あるいはトラップする（溜める）ガー
ド手段を備えることもできる。プレリフォーマ６６は、
固体酸化物燃料電池スタック１０に取り外し可能に取り
付けられている。塩素を除去するためのガード手段は、
活性アルミナを含んでいる。硫黄を除去するためのガー
ド手段は、酸化亜鉛を含んでいる。プレリフォーマ６６
は、例えば、モリブデン酸ニッケル又はモリブデン酸コ
バルトの如き水素化脱硫触媒、例えば、活性の高いニッ
ケル触媒の如き低温水蒸気改質触媒、並びに、白金、ロ
ジウム又は他の貴金属、あるいは、貴金属の混合物の如
き低温における始動すなわち立ち上がりを促進する部分
酸化触媒を収容している。
源（図示せず）からパイプ６４を介して燃料が供給され
る。燃料供給源は、水素の供給源又は炭化水素燃料の供
給源とすることができる。供給される燃料が水素である
場合には、燃料供給源は、水素貯蔵からの水素とするこ
とができ、あるいは、炭化水素燃料を水素及び他の生成
ガスに改質するリフォーマとすることができる。燃料供
給源は、この例のように炭化水素燃料であるのが好まし
く、燃料供給パイプ６４は、炭化水素燃料をメタン、水
素、及び、炭素酸化物に低温水蒸気改質するのに適した
触媒６８を保有するプレリフォーマ６６を収容するのが
好ましい。プレリフォーマ６６は、炭化水素燃料の約５
乃至２０％をメタン、水素及び炭素酸化物に断熱的に水
蒸気改質する。プレリフォーマ６６はまた、炭化水素燃
料の中の硫黄基準の不純物、塩素基準の不純物、及び、
他の不純物を除去あるいはトラップする（溜める）ガー
ド手段を備えることもできる。プレリフォーマ６６は、
固体酸化物燃料電池スタック１０に取り外し可能に取り
付けられている。塩素を除去するためのガード手段は、
活性アルミナを含んでいる。硫黄を除去するためのガー
ド手段は、酸化亜鉛を含んでいる。プレリフォーマ６６
は、例えば、モリブデン酸ニッケル又はモリブデン酸コ
バルトの如き水素化脱硫触媒、例えば、活性の高いニッ
ケル触媒の如き低温水蒸気改質触媒、並びに、白金、ロ
ジウム又は他の貴金属、あるいは、貴金属の混合物の如
き低温における始動すなわち立ち上がりを促進する部分
酸化触媒を収容している。
【００３９】また、ダクト７０が、プレリフォーマ６６
の上流側で、パイプ６４によって使用済燃料収集マニホ
ールド１８に接続されており、これにより、生成水蒸気
等を含む使用済燃料／アノードガスの流れの一部（約３
分の２）が循環され、炭化水素燃料の水蒸気改質を促進
する。炭化水素燃料で駆動されるジェットポンプ７２又
は他のインジェクタが設けられ、使用済燃料／アノード
ガスの流れを循環させている。
の上流側で、パイプ６４によって使用済燃料収集マニホ
ールド１８に接続されており、これにより、生成水蒸気
等を含む使用済燃料／アノードガスの流れの一部（約３
分の２）が循環され、炭化水素燃料の水蒸気改質を促進
する。炭化水素燃料で駆動されるジェットポンプ７２又
は他のインジェクタが設けられ、使用済燃料／アノード
ガスの流れを循環させている。
【００４０】また、第１の分配部材２８の第１の通路３
０は、適宜な触媒で被覆されるか、あるいは、残りの炭
化水素燃料を水素及び他の生成ガスに水蒸気改質するた
めの適宜な触媒７４を収容する。燃料の温度は、燃料電
池２２から第１の分配管２８を通る熱伝達によって、第
１の通路３０の中で約７００乃至８００°Ｃまで上昇す
る。
０は、適宜な触媒で被覆されるか、あるいは、残りの炭
化水素燃料を水素及び他の生成ガスに水蒸気改質するた
めの適宜な触媒７４を収容する。燃料の温度は、燃料電
池２２から第１の分配管２８を通る熱伝達によって、第
１の通路３０の中で約７００乃至８００°Ｃまで上昇す
る。
【００４１】使用済燃料／アノードガスの残りの部分
（約３分の１）は、使用済酸化剤収集マニホールド２０
を通過し、該使用済酸化剤収集マニホールドにおいて、
使用済酸化剤の中で燃焼し、固体酸化物燃料電池２２に
供給される酸化剤を更に加熱する。
（約３分の１）は、使用済酸化剤収集マニホールド２０
を通過し、該使用済酸化剤収集マニホールドにおいて、
使用済酸化剤の中で燃焼し、固体酸化物燃料電池２２に
供給される酸化剤を更に加熱する。
【００４２】燃料駆動型のジェットポンプ７２の中へ空
気を供給するための空気供給管７６が設けられ、プレリ
フォーマ６６の中の炭化水素燃料を部分酸化改質するこ
とにより、固体酸化物燃料電池スタック１０を始動させ
る。管すなわちパイプ７６は、ジェットポンプ７２の中
への空気の流量を制御するための弁７８を有している。
水素又はメタノールが、管７６を介して供給される空気
の中へ供給される。管７６は、管７６を介して供給され
る空気の中への水素又はメタノールの添加を制御する弁
８０又は他の手段を有している。メタノールは、メタノ
ールで空気をバブリングする（空気の中へメタノールを
吹き込む）ことにより、あるいは、メタノールの微細な
スプレイ（噴霧）を空気の中へ吹き込むことにより、空
気に添加することができる。
気を供給するための空気供給管７６が設けられ、プレリ
フォーマ６６の中の炭化水素燃料を部分酸化改質するこ
とにより、固体酸化物燃料電池スタック１０を始動させ
る。管すなわちパイプ７６は、ジェットポンプ７２の中
への空気の流量を制御するための弁７８を有している。
水素又はメタノールが、管７６を介して供給される空気
の中へ供給される。管７６は、管７６を介して供給され
る空気の中への水素又はメタノールの添加を制御する弁
８０又は他の手段を有している。メタノールは、メタノ
ールで空気をバブリングする（空気の中へメタノールを
吹き込む）ことにより、あるいは、メタノールの微細な
スプレイ（噴霧）を空気の中へ吹き込むことにより、空
気に添加することができる。
【００４３】酸化剤供給マニホールド１６には、酸化剤
供給源（図示せず）から管８２を介して酸化剤が供給さ
れる。酸化剤供給源は、酸素の供給源又は空気の供給源
とすることができる。
供給源（図示せず）から管８２を介して酸化剤が供給さ
れる。酸化剤供給源は、酸素の供給源又は空気の供給源
とすることができる。
【００４４】第１及び第２の分配部材２８、５４は、最
初に個々の波形のセラミックプレートを形成することに
より製造される。各々の波形のセラミックプレートは、
セラミックプレートをカレンダー加工又はテープ鋳造す
ることにより形成される。次に、セラミックプレートを
鋳型の中でプレス加工し、波形のセラミックプレートを
形成する。２つの波形のセラミックプレートは、生の状
態で、一緒に熱間プレス加工されるか、あるいは、一緒
に圧延され、生の分配部材が形成される。完成した分配
部材の開口を形成するために、生の分配部材の両端部の
中央部にスロットを切刻する。次に、総ての有機物を焼
失させた後に、生の分配部材を焼結し、完成された分配
部材２８又は５４を形成する（図７のＡ参照）。第１及
び第２の分配部材２８、５４は、完全に又は部分的に安
定化されたジルコニア（酸化ジルコン）、アルミナ（酸
化アルミニウム）、炭化ケイ素、又は、他の適宜なセラ
ミック材料から製造される。
初に個々の波形のセラミックプレートを形成することに
より製造される。各々の波形のセラミックプレートは、
セラミックプレートをカレンダー加工又はテープ鋳造す
ることにより形成される。次に、セラミックプレートを
鋳型の中でプレス加工し、波形のセラミックプレートを
形成する。２つの波形のセラミックプレートは、生の状
態で、一緒に熱間プレス加工されるか、あるいは、一緒
に圧延され、生の分配部材が形成される。完成した分配
部材の開口を形成するために、生の分配部材の両端部の
中央部にスロットを切刻する。次に、総ての有機物を焼
失させた後に、生の分配部材を焼結し、完成された分配
部材２８又は５４を形成する（図７のＡ参照）。第１及
び第２の分配部材２８、５４は、完全に又は部分的に安
定化されたジルコニア（酸化ジルコン）、アルミナ（酸
化アルミニウム）、炭化ケイ素、又は、他の適宜なセラ
ミック材料から製造される。
【００４５】第１の分配部材２８は、図７のＢに示すよ
うに、多孔質の基板３６によって包囲されている。図７
のＢに示す多孔質の基板３６は、例えば、ポリウレタン
の如き適宜な有機物フォーム（有機物の発泡体）を、部
分的に又は完全に安定化されたジルコニア、アルミナ、
又は、他の適宜なセラミックを含むスラリの中に浸すこ
とにより、製造することができる。セラミックのスラリ
で含浸された有機物フォームは、その真の最終形状に近
くなるように適宜なフォーマの周囲に巻かれる前に、所
望の厚みまでプレス加工又は圧延加工される。多孔質の
基板は乾燥され、有機物フォームは、焼結の前に焼失さ
れる。次に、第１の分配部材２８を多孔質の基板に押し
込み、図７のＣに示すような未接合構造を形成する。ま
た、第１の生の分配部材の周囲に巻かれる前に、セラミ
ックのスラリによって含浸された有機物フォームを所望
の厚みまでプレス加工又は圧延加工する。２つを共に焼
結し、接合された構造を形成する。多孔質の基板３６
は、適正な形状に成形されたセラミックペーパ又はファ
イバーボードから、あるいは、カレンダー加工又は押し
出し成形され且つ細孔形成要素を有するセラミックテー
プから製造されるのが好ましい。細孔形成要素は、焼成
時に燃えてなくなり多孔質の構造を残す有機物の固体か
ら成る小さな粒子である。セラミックテープは、焼成の
前に、第１の分配部材２８又は適宜なフォーマの周囲に
巻かれる。別の選択枝は、細孔を形成する炭素粒子を含
むセラミックペーストを用いて、多孔質の基板を押し出
すことである。次に、押し出されたセラミックペースト
を焼成する。例えば、プラズマ溶射によって、多孔質の
ジルコニアの障壁層をそのうえに堆積させ、これによ
り、化学的な相互作用を防止することができる。
うに、多孔質の基板３６によって包囲されている。図７
のＢに示す多孔質の基板３６は、例えば、ポリウレタン
の如き適宜な有機物フォーム（有機物の発泡体）を、部
分的に又は完全に安定化されたジルコニア、アルミナ、
又は、他の適宜なセラミックを含むスラリの中に浸すこ
とにより、製造することができる。セラミックのスラリ
で含浸された有機物フォームは、その真の最終形状に近
くなるように適宜なフォーマの周囲に巻かれる前に、所
望の厚みまでプレス加工又は圧延加工される。多孔質の
基板は乾燥され、有機物フォームは、焼結の前に焼失さ
れる。次に、第１の分配部材２８を多孔質の基板に押し
込み、図７のＣに示すような未接合構造を形成する。ま
た、第１の生の分配部材の周囲に巻かれる前に、セラミ
ックのスラリによって含浸された有機物フォームを所望
の厚みまでプレス加工又は圧延加工する。２つを共に焼
結し、接合された構造を形成する。多孔質の基板３６
は、適正な形状に成形されたセラミックペーパ又はファ
イバーボードから、あるいは、カレンダー加工又は押し
出し成形され且つ細孔形成要素を有するセラミックテー
プから製造されるのが好ましい。細孔形成要素は、焼成
時に燃えてなくなり多孔質の構造を残す有機物の固体か
ら成る小さな粒子である。セラミックテープは、焼成の
前に、第１の分配部材２８又は適宜なフォーマの周囲に
巻かれる。別の選択枝は、細孔を形成する炭素粒子を含
むセラミックペーストを用いて、多孔質の基板を押し出
すことである。次に、押し出されたセラミックペースト
を焼成する。例えば、プラズマ溶射によって、多孔質の
ジルコニアの障壁層をそのうえに堆積させ、これによ
り、化学的な相互作用を防止することができる。
【００４６】図７のＥに示すように、固体酸化物燃料電
池の電解質部材４２、及び、電極４０、４４は、スクリ
ーン印刷法、転写印刷法、電気泳動堆積法、熱スプレ法
又は蒸着法によって、多孔質の基板３６の２つの平行な
平坦面上に堆積される。スクリーン印刷プロセスにおい
ては、最初に（第１の工程として）、電極４０を多孔質
の基板３６上に堆積させるが、電極４０がアノードであ
る場合には、一般に、有機物のビヒクルの中に存在する
部分的にイットリア安定化されたジルコニア及び酸化ニ
ッケルの粉末から成るスクリーン印刷プロセス用のイン
クを用いる。次に（第２の工程として）、有機物のビヒ
クルの中に存在するイットリア安定化されたジルコニア
から成るスクリーン印刷プロセス用のインクを用いて、
電解質部材４２を第１の電極４０の上に堆積させる。更
に（第３の工程として））、一般に有機物のビヒクルの
中に存在するドープされた亜クロム酸ランタンから成る
スクリーン印刷プロセス用のインクを用いて、インター
コネクタ４８を第１の電極４０の露出面上に堆積させ
る。最後に（最後の工程として））、電極４４を電解質
部材４２及びインターコネクタ４８の上に堆積させる
が、電極４４がカソードである場合には、一般に、有機
物のビヒクルの中に存在するドープされた亜マンガン酸
ランタンから成るスクリーン印刷プロセス用のインクを
用いる。各々の堆積工程の間に、各層は室温で乾燥され
且つ加熱され、有機物のビヒクルとして使用された残留
溶媒を除去する。電極４０及び電解質部材４２は一緒
に、１４００−１４５０°Ｃで１時間一緒に焼結され
る。インターコネクタ４８は、その堆積の後に、インタ
ーコネクタ４８を横断するレーザ光線又は電子ビームの
ラスター走査を用いて焼結され、１，３００°Ｃ乃至
２，０００°Ｃの局部的な温度を発生する。電極４４
は、１，０００°Ｃ乃至１，４００°Ｃで１時間焼結さ
れる。
池の電解質部材４２、及び、電極４０、４４は、スクリ
ーン印刷法、転写印刷法、電気泳動堆積法、熱スプレ法
又は蒸着法によって、多孔質の基板３６の２つの平行な
平坦面上に堆積される。スクリーン印刷プロセスにおい
ては、最初に（第１の工程として）、電極４０を多孔質
の基板３６上に堆積させるが、電極４０がアノードであ
る場合には、一般に、有機物のビヒクルの中に存在する
部分的にイットリア安定化されたジルコニア及び酸化ニ
ッケルの粉末から成るスクリーン印刷プロセス用のイン
クを用いる。次に（第２の工程として）、有機物のビヒ
クルの中に存在するイットリア安定化されたジルコニア
から成るスクリーン印刷プロセス用のインクを用いて、
電解質部材４２を第１の電極４０の上に堆積させる。更
に（第３の工程として））、一般に有機物のビヒクルの
中に存在するドープされた亜クロム酸ランタンから成る
スクリーン印刷プロセス用のインクを用いて、インター
コネクタ４８を第１の電極４０の露出面上に堆積させ
る。最後に（最後の工程として））、電極４４を電解質
部材４２及びインターコネクタ４８の上に堆積させる
が、電極４４がカソードである場合には、一般に、有機
物のビヒクルの中に存在するドープされた亜マンガン酸
ランタンから成るスクリーン印刷プロセス用のインクを
用いる。各々の堆積工程の間に、各層は室温で乾燥され
且つ加熱され、有機物のビヒクルとして使用された残留
溶媒を除去する。電極４０及び電解質部材４２は一緒
に、１４００−１４５０°Ｃで１時間一緒に焼結され
る。インターコネクタ４８は、その堆積の後に、インタ
ーコネクタ４８を横断するレーザ光線又は電子ビームの
ラスター走査を用いて焼結され、１，３００°Ｃ乃至
２，０００°Ｃの局部的な温度を発生する。電極４４
は、１，０００°Ｃ乃至１，４００°Ｃで１時間焼結さ
れる。
【００４７】多孔質の基板３６の湾曲した縁部は、図７
のＥに示すように、適宜なガラス／セラミックのスラリ
のシール材８４によってシールされ、上記シール材は、
毛細管作用によって、多孔質の基板３６の微細な細孔を
充填する。上記シール材は、乾燥され且つ焼結され、永
続的なシールを形成する。上記縁部のシールは、電解質
部材４２、並びに、多孔質の基板３６の平坦面上の電極
４０、４４と共に、第１の分配部材２８の周囲に気体密
の境界部を形成する。
のＥに示すように、適宜なガラス／セラミックのスラリ
のシール材８４によってシールされ、上記シール材は、
毛細管作用によって、多孔質の基板３６の微細な細孔を
充填する。上記シール材は、乾燥され且つ焼結され、永
続的なシールを形成する。上記縁部のシールは、電解質
部材４２、並びに、多孔質の基板３６の平坦面上の電極
４０、４４と共に、第１の分配部材２８の周囲に気体密
の境界部を形成する。
【００４８】多孔質の基板３６の各々の面には、複数の
燃料電池２２が設けられており、これら燃料電池は、電
気的に直列に接続されている。個々の燃料電池は、燃料
の流れの方向を横断する方向に配列され、これにより、
それぞれの電池に対する燃料濃度の変動は、多数の電池
の配列全体に対する燃料濃度の変化に対して僅かであ
る。これは、高いＤ．Ｃ．電圧（直流電圧）の発生、及
び、高い電池利用効率（燃料電池のピッチを十分に小さ
くした場合）を可能とし、更に、相互接続材料に対する
要件を少なくする。
燃料電池２２が設けられており、これら燃料電池は、電
気的に直列に接続されている。個々の燃料電池は、燃料
の流れの方向を横断する方向に配列され、これにより、
それぞれの電池に対する燃料濃度の変動は、多数の電池
の配列全体に対する燃料濃度の変化に対して僅かであ
る。これは、高いＤ．Ｃ．電圧（直流電圧）の発生、及
び、高い電池利用効率（燃料電池のピッチを十分に小さ
くした場合）を可能とし、更に、相互接続材料に対する
要件を少なくする。
【００４９】図９乃至図１４は、固体酸化物燃料電池ス
タック１０に使用されるシールを示している。シール８
６は、使用済燃料マニホールド１８と固体酸化物電解質
部材４２の端部との間、及び、電極４０と電極４４との
間に設けられている。シール８８は、燃料供給マニホー
ルド１４と使用済燃料収集マニホールド１８との間に設
けられており、シール９０は、使用済酸化剤収集マニホ
ールド２０と酸化剤供給マニホールド１６との間に設け
られている。上記シールは、分配部材が貫通できるよう
に穴が空けられた多孔質のセラミックプレートである。
これらプレートの細孔は、分配手段に設けられた時に、
セラミックスラリでシールされ、上記シールは焼結され
る。
タック１０に使用されるシールを示している。シール８
６は、使用済燃料マニホールド１８と固体酸化物電解質
部材４２の端部との間、及び、電極４０と電極４４との
間に設けられている。シール８８は、燃料供給マニホー
ルド１４と使用済燃料収集マニホールド１８との間に設
けられており、シール９０は、使用済酸化剤収集マニホ
ールド２０と酸化剤供給マニホールド１６との間に設け
られている。上記シールは、分配部材が貫通できるよう
に穴が空けられた多孔質のセラミックプレートである。
これらプレートの細孔は、分配手段に設けられた時に、
セラミックスラリでシールされ、上記シールは焼結され
る。
【００５０】図４及び図１０に示されているのは、第１
の分配部材２８の端部に設けられるターミナルリング、
第２の分配部材５４の縁部に設けられるシール、及び、
モジュール間接続部９１である。各々のモジュールの一
端部に設けられるターミナルリングは、アノード電極の
延長部であり、また、その他端部に設けられるターミナ
ルリングは、カソード電極の延長部である。
の分配部材２８の端部に設けられるターミナルリング、
第２の分配部材５４の縁部に設けられるシール、及び、
モジュール間接続部９１である。各々のモジュールの一
端部に設けられるターミナルリングは、アノード電極の
延長部であり、また、その他端部に設けられるターミナ
ルリングは、カソード電極の延長部である。
【００５１】作動の際には、炭化水素燃料は、パイプす
なわち管６４を介して、固体酸化物燃料電池スタック１
０に供給され、また、空気又は酸素は、パイプ８０を介
して、固体酸化物燃料電池スタック１０に供給される。
炭化水素燃料は、ガス化石炭、天然ガス、プロパン、ナ
フサ又は他の軽質炭化水素とすることができる。ケロシ
ン（石油）、ジーゼル油及び重油の如きより重質の炭化
水素燃料も、二段階式の間接改質装置において使用する
ことができ、その理由は、プレリフォーマに設けられる
高活性低温の水蒸気改質触媒が、より重いすなわち重質
の炭化水素成分を、メタン、水素及び炭素酸化物に分解
するからである。固体酸化物燃料電池スタック１０の中
へ入った炭化水素燃料は、使用済燃料／アノードガスと
混合され、ジェットポンプ７２を通過して使用済燃料収
集マニホールド１８からパイプ７０を介してジェットポ
ンプ７２の下流側のパイプ６４の中へ使用済燃料／アノ
ードガスを引き込む炭化水素燃料の作用により、水蒸気
及び顕熱が与えられる。炭化水素燃料及び循環される使
用済燃料／アノードガスの混合物は、断熱式の触媒プレ
リフォーマ６６の中へ流れ、該プレリフォーマの中で
は、炭化水素燃料の一部が、メタン、水素及び二酸化炭
素に水蒸気改質される。循環される使用済燃料／アノー
ドガスの顕熱は、炭化水素燃料を予熱するために使用さ
れる。上記予備改質（プレリフォーム）作用は、メタン
及び低分子量の炭化水素に関しては、吸熱反応である
が、ケロシンの如きより高い分子量の炭化水素に関して
は、発熱反応であり、その理由は、発熱式のメタン化反
応は、吸熱式の改質反応よりも優勢であるからでる。プ
レリフォーマ６６においては、低温改質触媒６８が用い
られ、これにより、炭化水素燃料を周囲温度で固体酸化
物燃料電池１０に供給することを可能とする。ジェット
ポンプ７２においては、炭化水素燃料が、循環する熱い
（一般には、５００乃至７００°Ｃ）使用済燃料／アノ
ードガスと混合し、プレリフォーマの触媒の温度に適合
する約４００乃至６００°Ｃの温度の混合ガスを形成す
る。プレリフォーマ６６は、炭化水素燃料の約５乃至２
０％を改質する。プレリフォーマの触媒６８は、プレリ
フォーマ６６へ循環される使用済燃料／アノードガス中
の比較的高い二酸化炭素のレベルを許容する。プレリフ
ォーマは、炭化水素燃料中の硫黄、塩素及び他の汚染物
を処理して除去するためのガード手段を含むのが好まし
い。これは、特に効力を失い易い低温改質触媒を保護す
るために必要である。従って、断熱式のプレリフォーマ
６６は、硫黄及び塩素を含む不純物を炭化水素燃料から
除去し、エタン、及び、より分子量の大きい炭化水素燃
料をメタン、水素及び炭素酸化物に転化し、水素及び炭
素酸化物へのある程度のメタンの予備改質を達成し、燃
料電池スタックをコールド状態（温度の低い状態）から
起動させるための手段を提供する。プレリフォーマの触
媒６８は、そのガード手段と共に、汚染が臨界レベルに
到達する度に、定期的に交換される。
なわち管６４を介して、固体酸化物燃料電池スタック１
０に供給され、また、空気又は酸素は、パイプ８０を介
して、固体酸化物燃料電池スタック１０に供給される。
炭化水素燃料は、ガス化石炭、天然ガス、プロパン、ナ
フサ又は他の軽質炭化水素とすることができる。ケロシ
ン（石油）、ジーゼル油及び重油の如きより重質の炭化
水素燃料も、二段階式の間接改質装置において使用する
ことができ、その理由は、プレリフォーマに設けられる
高活性低温の水蒸気改質触媒が、より重いすなわち重質
の炭化水素成分を、メタン、水素及び炭素酸化物に分解
するからである。固体酸化物燃料電池スタック１０の中
へ入った炭化水素燃料は、使用済燃料／アノードガスと
混合され、ジェットポンプ７２を通過して使用済燃料収
集マニホールド１８からパイプ７０を介してジェットポ
ンプ７２の下流側のパイプ６４の中へ使用済燃料／アノ
ードガスを引き込む炭化水素燃料の作用により、水蒸気
及び顕熱が与えられる。炭化水素燃料及び循環される使
用済燃料／アノードガスの混合物は、断熱式の触媒プレ
リフォーマ６６の中へ流れ、該プレリフォーマの中で
は、炭化水素燃料の一部が、メタン、水素及び二酸化炭
素に水蒸気改質される。循環される使用済燃料／アノー
ドガスの顕熱は、炭化水素燃料を予熱するために使用さ
れる。上記予備改質（プレリフォーム）作用は、メタン
及び低分子量の炭化水素に関しては、吸熱反応である
が、ケロシンの如きより高い分子量の炭化水素に関して
は、発熱反応であり、その理由は、発熱式のメタン化反
応は、吸熱式の改質反応よりも優勢であるからでる。プ
レリフォーマ６６においては、低温改質触媒６８が用い
られ、これにより、炭化水素燃料を周囲温度で固体酸化
物燃料電池１０に供給することを可能とする。ジェット
ポンプ７２においては、炭化水素燃料が、循環する熱い
（一般には、５００乃至７００°Ｃ）使用済燃料／アノ
ードガスと混合し、プレリフォーマの触媒の温度に適合
する約４００乃至６００°Ｃの温度の混合ガスを形成す
る。プレリフォーマ６６は、炭化水素燃料の約５乃至２
０％を改質する。プレリフォーマの触媒６８は、プレリ
フォーマ６６へ循環される使用済燃料／アノードガス中
の比較的高い二酸化炭素のレベルを許容する。プレリフ
ォーマは、炭化水素燃料中の硫黄、塩素及び他の汚染物
を処理して除去するためのガード手段を含むのが好まし
い。これは、特に効力を失い易い低温改質触媒を保護す
るために必要である。従って、断熱式のプレリフォーマ
６６は、硫黄及び塩素を含む不純物を炭化水素燃料から
除去し、エタン、及び、より分子量の大きい炭化水素燃
料をメタン、水素及び炭素酸化物に転化し、水素及び炭
素酸化物へのある程度のメタンの予備改質を達成し、燃
料電池スタックをコールド状態（温度の低い状態）から
起動させるための手段を提供する。プレリフォーマの触
媒６８は、そのガード手段と共に、汚染が臨界レベルに
到達する度に、定期的に交換される。
【００５２】部分的に改質された炭化水素燃料は、プレ
リフォーマ６６から、燃料供給マニホールド１４を介し
て、第１の分配部材２８へ供給される。炭化水素燃料
は、第１の通路３０を通過して、水蒸気改質触媒７４を
保有する第１の分配部材２８に入り、その炭化水素燃料
は、上記触媒７４によって、水素及び炭素酸化物に水蒸
気改質される。第１の分配部材２８の第１の通路３０に
おける水蒸気改質プロセスの吸熱加熱の要件は、固体酸
化物燃料電池２２から第１の分配部材２８を介して廃熱
を伝達することにより、満足される。炭化水素燃料を完
全に改質するためには、固体酸化物燃料電池２２からの
熱伝達によって、第１の分配部材２８の第１の通路３０
の中のガス温度を７００乃至８００°Ｃまで上昇させる
必要がある。
リフォーマ６６から、燃料供給マニホールド１４を介し
て、第１の分配部材２８へ供給される。炭化水素燃料
は、第１の通路３０を通過して、水蒸気改質触媒７４を
保有する第１の分配部材２８に入り、その炭化水素燃料
は、上記触媒７４によって、水素及び炭素酸化物に水蒸
気改質される。第１の分配部材２８の第１の通路３０に
おける水蒸気改質プロセスの吸熱加熱の要件は、固体酸
化物燃料電池２２から第１の分配部材２８を介して廃熱
を伝達することにより、満足される。炭化水素燃料を完
全に改質するためには、固体酸化物燃料電池２２からの
熱伝達によって、第１の分配部材２８の第１の通路３０
の中のガス温度を７００乃至８００°Ｃまで上昇させる
必要がある。
【００５３】二段式の間接改質は、周囲温度の炭化水素
燃料のガスを固体酸化物燃料電池スタックに供給するこ
とを可能とする。プレリフォーマは、第１の分配部材の
中の高温水蒸気改質触媒、及び、燃料電池のアノードに
害を与えることのある炭化水素燃料ガス中の不純物を捕
捉する。アノード電極の表面における水蒸気改質を防止
することにより、微妙な厚みのフィルム電極部材及び電
極アセンブリの熱衝撃が阻止され、また、電極チャンバ
における炭素の形成、並びに、これに伴う直列に接続さ
れた燃料電池の短絡が阻止される。分子量がより高い炭
化水素の改質は、炭素を形成する傾向が小さい低温プレ
リフォーマにおいて行われる。従って、このプレリフォ
ーマは、第１の反応物質分配部材の通路における第２の
改質段階に対して、清浄な合成ガスを与える。
燃料のガスを固体酸化物燃料電池スタックに供給するこ
とを可能とする。プレリフォーマは、第１の分配部材の
中の高温水蒸気改質触媒、及び、燃料電池のアノードに
害を与えることのある炭化水素燃料ガス中の不純物を捕
捉する。アノード電極の表面における水蒸気改質を防止
することにより、微妙な厚みのフィルム電極部材及び電
極アセンブリの熱衝撃が阻止され、また、電極チャンバ
における炭素の形成、並びに、これに伴う直列に接続さ
れた燃料電池の短絡が阻止される。分子量がより高い炭
化水素の改質は、炭素を形成する傾向が小さい低温プレ
リフォーマにおいて行われる。従って、このプレリフォ
ーマは、第１の反応物質分配部材の通路における第２の
改質段階に対して、清浄な合成ガスを与える。
【００５４】固体酸化物燃料電池１０をコールド状態か
ら起動させ、また、低パワーすなわち低出力運転を容易
にするために、プレリフォーマ６６を用いて部分的な酸
化改質を行う。プレリフォーマの触媒６８には、上流側
の領域６９が設けられており、この上流側の領域は、炭
化水素燃料の部分酸化改質及び水蒸気改質触媒に適した
触媒を保持している。この触媒は、周囲条件からの部分
酸化反応の立ち上がり（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ）を容易に
する、例えば、白金又はロジウムの如き貴金属を含むこ
とができる。最初に、メタノール蒸気を含む周囲温度の
空気の流れが、パイプ７６及びジェットポンプ７２を介
して、プレリフォーマ６６に供給される。同時に、空気
が、パイプ８２を介して、第１の分配部材５４の第３の
通路５６へ供給される。プレリフォーマ６６の領域６９
に貴金属の触媒がある場合には、メタノールに対する部
分酸化改質反応が室温で起こる。メタノール蒸気の発熱
式の部分酸化によって放出される熱により、プレリフォ
ーマ６６のウォームアップが開始する。プレリフォーマ
６６の領域６９の温度が、約５００°Ｃの温度に達した
時に、炭化水素燃料がパイプ６４に供給される。例え
ば、メタンに関する部分酸化改質反応により、メタノー
ルよりも大きな熱放出速度が生ずる。次に、パイプ７６
を介するメタノールの供給が停止される。
ら起動させ、また、低パワーすなわち低出力運転を容易
にするために、プレリフォーマ６６を用いて部分的な酸
化改質を行う。プレリフォーマの触媒６８には、上流側
の領域６９が設けられており、この上流側の領域は、炭
化水素燃料の部分酸化改質及び水蒸気改質触媒に適した
触媒を保持している。この触媒は、周囲条件からの部分
酸化反応の立ち上がり（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ）を容易に
する、例えば、白金又はロジウムの如き貴金属を含むこ
とができる。最初に、メタノール蒸気を含む周囲温度の
空気の流れが、パイプ７６及びジェットポンプ７２を介
して、プレリフォーマ６６に供給される。同時に、空気
が、パイプ８２を介して、第１の分配部材５４の第３の
通路５６へ供給される。プレリフォーマ６６の領域６９
に貴金属の触媒がある場合には、メタノールに対する部
分酸化改質反応が室温で起こる。メタノール蒸気の発熱
式の部分酸化によって放出される熱により、プレリフォ
ーマ６６のウォームアップが開始する。プレリフォーマ
６６の領域６９の温度が、約５００°Ｃの温度に達した
時に、炭化水素燃料がパイプ６４に供給される。例え
ば、メタンに関する部分酸化改質反応により、メタノー
ルよりも大きな熱放出速度が生ずる。次に、パイプ７６
を介するメタノールの供給が停止される。
【００５５】固体酸化物燃料電池スタック１０のウォー
ムアップのプロセスの早い段階の間には、燃料電池にお
ける炭化水素燃料の転化は、殆ど又は全く起こらない。
燃料電池の温度は極めて低い。従って、使用済燃料収集
マニホールド１８から使用済空気収集マニホールド２０
へ流れる使用済燃料／アノードガスは、実質的に、水
素、二酸化炭素及び窒素の混合物である。使用済燃料／
アノードガスの中の水素は、使用済空気収集ヘッダ２０
の中で燃焼し、その結果、第３の通路５６を通って第２
の分配部材５４へ流れる空気流を加熱する。従って、起
動の間に、炭化水素燃料の全発熱量が使用され、固体酸
化物燃料電池スタック１０を暖める（ウォームアップす
る）。また、燃料電池は、スタックのウォームアップを
助けるために、短絡することができる。部分酸化起動操
作の利点は、アノードに形成された酸化ニッケルが還元
されてニッケルになり、また、第１の分配部材２８の第
１の通路３０の中の水蒸気改質触媒が、部分酸化改質に
より生成した水素によって再活性化されることである。
ムアップのプロセスの早い段階の間には、燃料電池にお
ける炭化水素燃料の転化は、殆ど又は全く起こらない。
燃料電池の温度は極めて低い。従って、使用済燃料収集
マニホールド１８から使用済空気収集マニホールド２０
へ流れる使用済燃料／アノードガスは、実質的に、水
素、二酸化炭素及び窒素の混合物である。使用済燃料／
アノードガスの中の水素は、使用済空気収集ヘッダ２０
の中で燃焼し、その結果、第３の通路５６を通って第２
の分配部材５４へ流れる空気流を加熱する。従って、起
動の間に、炭化水素燃料の全発熱量が使用され、固体酸
化物燃料電池スタック１０を暖める（ウォームアップす
る）。また、燃料電池は、スタックのウォームアップを
助けるために、短絡することができる。部分酸化起動操
作の利点は、アノードに形成された酸化ニッケルが還元
されてニッケルになり、また、第１の分配部材２８の第
１の通路３０の中の水蒸気改質触媒が、部分酸化改質に
より生成した水素によって再活性化されることである。
【００５６】固体酸化物燃料電池スタックが起動する
と、使用済燃料収集マニホールド１８の中の使用済燃料
／アノードガスの一部が、ジェットポンプ７２によっ
て、プレリフォーマ６６へ再循環される。燃料電池にお
ける燃料転化速度が増加するに連れて、生成水が、使用
済燃料／アノードガスの割合を増大する。従って、スタ
ックが加熱し、水蒸気を含む使用済燃料／アノードガス
が熱くなるに連れて、パイプ７６を通る起動空気の供給
が減少し、水蒸気改質が、全体的な改質プロセスの大き
な割合を占めることを許容する。部分酸化と水蒸気改質
との間の中間段階において、改質反応は名目的に以下の
式で表される。
と、使用済燃料収集マニホールド１８の中の使用済燃料
／アノードガスの一部が、ジェットポンプ７２によっ
て、プレリフォーマ６６へ再循環される。燃料電池にお
ける燃料転化速度が増加するに連れて、生成水が、使用
済燃料／アノードガスの割合を増大する。従って、スタ
ックが加熱し、水蒸気を含む使用済燃料／アノードガス
が熱くなるに連れて、パイプ７６を通る起動空気の供給
が減少し、水蒸気改質が、全体的な改質プロセスの大き
な割合を占めることを許容する。部分酸化と水蒸気改質
との間の中間段階において、改質反応は名目的に以下の
式で表される。
【００５７】ＣＨ4 ＋ （１−ｙ／２）Ｏ2 ＋ ｙＨ2Ｏ
＝ ＣＯ2 ＋ （２＋ｙ）Ｈ2 上式において、ｙは、改質されたメタン１モル当たりの
反応した水蒸気の変動するモル数である。このオートサ
ーマル（ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ）改質反応は、以下の
式で表される。
＝ ＣＯ2 ＋ （２＋ｙ）Ｈ2 上式において、ｙは、改質されたメタン１モル当たりの
反応した水蒸気の変動するモル数である。このオートサ
ーマル（ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ）改質反応は、以下の
式で表される。
【００５８】Ｈ25 ＝ −３１８．７ ＋ ２４１．８ｙ
ｋＪ／モル ＣＨ４ この反応は、ｙ＜１．３１８で吸熱反応であり、ｙ＞
１．３１８で発熱反応である。
ｋＪ／モル ＣＨ４ この反応は、ｙ＜１．３１８で吸熱反応であり、ｙ＞
１．３１８で発熱反応である。
【００５９】パイプ７６を介する空気の供給が弁７８に
よって遮断される時点は、スタックのサイズ、及び、ウ
ォームアップの後の運転出力レベルに依存する。パイプ
７６を介する起動空気の供給の遮断が早過ぎる場合、又
は、運転出力レベルが低過ぎる場合、あるいはその両方
の場合には、スタックからの熱損失に見合うべき十分な
廃熱が生じない。従って、スタックの確実な運転温度を
維持することは不可能となる。また、循環する使用済燃
料／アノードガスは、水蒸気改質の吸熱要件に見合うに
十分な熱を保有せず、運転温度を更に低下させる。反対
に、スタックの内部損失が、水蒸気改質の熱損失及び吸
熱の全熱要件を満たすに不十分である時の低出力運転条
件においては、熱の不足を補うに十分な空気を供給する
ことにより、例えば、０＜ｙ＜２（１−ｙ／２＝モルＯ
2／モルＣＨ4）のオートサーマル改質モードでスタック
を運転することによって、スタックの温度を維持するこ
とができる。
よって遮断される時点は、スタックのサイズ、及び、ウ
ォームアップの後の運転出力レベルに依存する。パイプ
７６を介する起動空気の供給の遮断が早過ぎる場合、又
は、運転出力レベルが低過ぎる場合、あるいはその両方
の場合には、スタックからの熱損失に見合うべき十分な
廃熱が生じない。従って、スタックの確実な運転温度を
維持することは不可能となる。また、循環する使用済燃
料／アノードガスは、水蒸気改質の吸熱要件に見合うに
十分な熱を保有せず、運転温度を更に低下させる。反対
に、スタックの内部損失が、水蒸気改質の熱損失及び吸
熱の全熱要件を満たすに不十分である時の低出力運転条
件においては、熱の不足を補うに十分な空気を供給する
ことにより、例えば、０＜ｙ＜２（１−ｙ／２＝モルＯ
2／モルＣＨ4）のオートサーマル改質モードでスタック
を運転することによって、スタックの温度を維持するこ
とができる。
【００６０】図７のＤには、第１の分配部材２８の第１
の通路３０が、固体酸化物燃料電池スタック１０に酸化
剤を供給するために使用される、ある変形例を示してい
る。この場合には、多孔質のサポート構造３６にある電
極４０は、カソードであり、また、電解質部材４２の反
対側の面にある電極４４は、アノードである。第２の分
配部材５４の第３の通路５６は、固体酸化物燃料電池ス
タック１０に燃料を供給するために使用される。この場
合には、電極４０及び４４は、第１の分配部材２８に対
して長手方向に且つ第２の分配部材５４に対して直交す
る方向に伸長する。
の通路３０が、固体酸化物燃料電池スタック１０に酸化
剤を供給するために使用される、ある変形例を示してい
る。この場合には、多孔質のサポート構造３６にある電
極４０は、カソードであり、また、電解質部材４２の反
対側の面にある電極４４は、アノードである。第２の分
配部材５４の第３の通路５６は、固体酸化物燃料電池ス
タック１０に燃料を供給するために使用される。この場
合には、電極４０及び４４は、第１の分配部材２８に対
して長手方向に且つ第２の分配部材５４に対して直交す
る方向に伸長する。
【００６１】図１５は、酸化剤供給源が、空気ブロア又
はコンプレッサ１００である固体酸化物燃料電池スタッ
クを示しており、上記空気ブロア又はコンプレッサは、
使用済酸化剤収集マニホールド２０の使用済酸化剤の中
の使用済燃料の燃焼により生ずる熱い排気ガスにより、
往復動型又はターボ型のガスエキスパンダ１０２によっ
て駆動される。
はコンプレッサ１００である固体酸化物燃料電池スタッ
クを示しており、上記空気ブロア又はコンプレッサは、
使用済酸化剤収集マニホールド２０の使用済酸化剤の中
の使用済燃料の燃焼により生ずる熱い排気ガスにより、
往復動型又はターボ型のガスエキスパンダ１０２によっ
て駆動される。
【００６２】図１６は、使用済酸化剤収集マニホールド
２０から使用済酸化剤の一部を取り出し、その使用済酸
化剤を酸化剤供給マニホールド１６へ循環するためのダ
クト１０４が設けられている、固体酸化物燃料電池スタ
ック１０を示している。使用済酸化剤の流れを酸化剤供
給マニホールドの中へ誘導するジェットポンプ１０６が
設けられており、該ジェットポンプは、パイプ８２を介
して酸化剤供給マニホールドの中へ供給される酸化剤の
圧力によって、駆動される。この場合においては、使用
済燃料／アノードガスは、外部燃焼器１０８の中の使用
済酸化剤の中で燃焼する。燃焼器１０８からの熱いガス
は、空気ブロア又はコンプレッサ１１０を駆動する往復
動型又はターボ型のエキスパンダ１１２を駆動するため
に使用される。エアコンプレッサ１１０は、酸化剤供給
マニホールド１６に空気を供給する。排気ガスはまた、
外部熱交換器（図示せず）の酸化剤供給マニホールド１
６へ供給される空気を予熱するために使用することもで
きる。
２０から使用済酸化剤の一部を取り出し、その使用済酸
化剤を酸化剤供給マニホールド１６へ循環するためのダ
クト１０４が設けられている、固体酸化物燃料電池スタ
ック１０を示している。使用済酸化剤の流れを酸化剤供
給マニホールドの中へ誘導するジェットポンプ１０６が
設けられており、該ジェットポンプは、パイプ８２を介
して酸化剤供給マニホールドの中へ供給される酸化剤の
圧力によって、駆動される。この場合においては、使用
済燃料／アノードガスは、外部燃焼器１０８の中の使用
済酸化剤の中で燃焼する。燃焼器１０８からの熱いガス
は、空気ブロア又はコンプレッサ１１０を駆動する往復
動型又はターボ型のエキスパンダ１１２を駆動するため
に使用される。エアコンプレッサ１１０は、酸化剤供給
マニホールド１６に空気を供給する。排気ガスはまた、
外部熱交換器（図示せず）の酸化剤供給マニホールド１
６へ供給される空気を予熱するために使用することもで
きる。
【００６３】図１７は、複合型の固体酸化物燃料電池及
びガスタービンプラント１２０を示している。ガスター
ビンは、シャフト１２６を介してタービン１２４によっ
て駆動されるコンプレッサ１２２を備えている。使用済
燃料収集マニホールド１８からの使用済燃料／アノード
ガス、及び、使用済酸化剤収集マニホールド２０からの
使用済酸化剤が、外部燃焼器１２８へ供給される。使用
済燃料は、燃焼器１２８の中の使用済酸化剤の中で燃焼
し、タービン１２４を駆動する熱いガスを発生する。コ
ンプレッサ１２２は、酸化剤供給マニホールド１６へ空
気を供給し、タービン１２４は、シャフト１３２を介し
て、第２のコンプレッサ１３０も駆動する。第２のコン
プレッサ１３０は、燃料供給マニホールド１４へ炭化水
素燃料を供給する。タービン１２４はまた、シャフト１
３６を介して、オルタネータすなわち交流発電機も駆動
する。
びガスタービンプラント１２０を示している。ガスター
ビンは、シャフト１２６を介してタービン１２４によっ
て駆動されるコンプレッサ１２２を備えている。使用済
燃料収集マニホールド１８からの使用済燃料／アノード
ガス、及び、使用済酸化剤収集マニホールド２０からの
使用済酸化剤が、外部燃焼器１２８へ供給される。使用
済燃料は、燃焼器１２８の中の使用済酸化剤の中で燃焼
し、タービン１２４を駆動する熱いガスを発生する。コ
ンプレッサ１２２は、酸化剤供給マニホールド１６へ空
気を供給し、タービン１２４は、シャフト１３２を介し
て、第２のコンプレッサ１３０も駆動する。第２のコン
プレッサ１３０は、燃料供給マニホールド１４へ炭化水
素燃料を供給する。タービン１２４はまた、シャフト１
３６を介して、オルタネータすなわち交流発電機も駆動
する。
【００６４】図１８には、複合型の水素及び電力コジェ
ネレーション装置が示されており、この装置において
は、固体酸化物燃料電池スタック１０に供給された過剰
燃料が、プレリフォーマ６６及びリフォーマ７４の二段
階の間接改質装置の中で水蒸気改質され、これにより、
固体酸化物燃料電池スタック１０から廃熱を吸収し、発
熱量の高い合成ガスの副生物を発生する。過剰の合成ガ
スは、水性ガス転化及び水素除去サブ装置１３８へ通さ
れ、該装置においては、一酸化炭素及び水が水素に転化
され、また、二酸化炭素を主とした酸性ガスが除去され
る。水素は、パイプ１４８を介して、水性ガス転化及び
水素除去サブ装置１３８を去り、また、酸性ガスは、パ
イプ１４６を介して、サブ装置１３８を去る。蒸気発生
器１４２が、水性ガス転化及び水素除去サブ装置１３８
に設けられており、この蒸気発生器１４２には、パイプ
１４０を介して水が供給され、該蒸気発生器は、過剰燃
料を改質するために必要な追加の水蒸気を、パイプ１４
４を介して、プレリフォーマ６６へ供給する。蒸気発生
器１４４は、水性ガス転化反応にとって好ましい低温ま
で、合成ガスを冷却する。予冷却された水蒸気は、ジェ
ットポンプ７２へ供給される。
ネレーション装置が示されており、この装置において
は、固体酸化物燃料電池スタック１０に供給された過剰
燃料が、プレリフォーマ６６及びリフォーマ７４の二段
階の間接改質装置の中で水蒸気改質され、これにより、
固体酸化物燃料電池スタック１０から廃熱を吸収し、発
熱量の高い合成ガスの副生物を発生する。過剰の合成ガ
スは、水性ガス転化及び水素除去サブ装置１３８へ通さ
れ、該装置においては、一酸化炭素及び水が水素に転化
され、また、二酸化炭素を主とした酸性ガスが除去され
る。水素は、パイプ１４８を介して、水性ガス転化及び
水素除去サブ装置１３８を去り、また、酸性ガスは、パ
イプ１４６を介して、サブ装置１３８を去る。蒸気発生
器１４２が、水性ガス転化及び水素除去サブ装置１３８
に設けられており、この蒸気発生器１４２には、パイプ
１４０を介して水が供給され、該蒸気発生器は、過剰燃
料を改質するために必要な追加の水蒸気を、パイプ１４
４を介して、プレリフォーマ６６へ供給する。蒸気発生
器１４４は、水性ガス転化反応にとって好ましい低温ま
で、合成ガスを冷却する。予冷却された水蒸気は、ジェ
ットポンプ７２へ供給される。
【００６５】本発明の別の固体酸化物燃料電池スタック
２１０が、図１９、図２０及び図２１に示されている。
この固体酸化物燃料電池スタック２１０は、固体酸化物
燃料電池２２２の列すなわちアレーを収容するコア領域
２１２を備えている。コア領域２１２は、一次燃料供給
マニホールド２１４と、酸化剤供給マニホールド２１６
と、使用済燃料収集マニホールド２１８と、使用済酸化
剤収集マニホールド２２０とによって、包囲されてい
る。
２１０が、図１９、図２０及び図２１に示されている。
この固体酸化物燃料電池スタック２１０は、固体酸化物
燃料電池２２２の列すなわちアレーを収容するコア領域
２１２を備えている。コア領域２１２は、一次燃料供給
マニホールド２１４と、酸化剤供給マニホールド２１６
と、使用済燃料収集マニホールド２１８と、使用済酸化
剤収集マニホールド２２０とによって、包囲されてい
る。
【００６６】固体酸化物燃料電池２２２は、図２２乃至
図２６に示すように、１又はそれ以上の第１のモジュー
ル２２４に担持されており、該モジュールは、固体酸化
物燃料電池スタック２１０のコア領域２１２が形成され
る一方の基本ユニットを構成している。コア領域２１２
はまた、１又はそれ以上の第２のモジュール２２６を備
えており、これらモジュールは、固体酸化物燃料電池ス
タック２１０のコア領域２１２が形成される他方の基本
ユニットである。
図２６に示すように、１又はそれ以上の第１のモジュー
ル２２４に担持されており、該モジュールは、固体酸化
物燃料電池スタック２１０のコア領域２１２が形成され
る一方の基本ユニットを構成している。コア領域２１２
はまた、１又はそれ以上の第２のモジュール２２６を備
えており、これらモジュールは、固体酸化物燃料電池ス
タック２１０のコア領域２１２が形成される他方の基本
ユニットである。
【００６７】各々の第１のモジュール２２４は、図２２
乃至図２６により明瞭に示すように、第１の反応物質分
配部材２２８を備えており、該第１の反応物質分配部材
は、第１の反応物質を第１の反応物質分配部材２２８の
長手方向に供給するための複数の平行な通路２３０を形
成している。第１の通路の軸線は、共通の平面にある。
第１の反応物質分配部材２２８は、粘性のあるセラミッ
ク生地を適宜な形状のダイス型を通して押し出すことに
より、セラミック材料から形成するのが最も好ましく、
上記ダイス型は、一体型のセラミックの間隔部材２３４
すなわちウエブによって互いに隔置された平行な管状の
セラミック部材２３２を形成し、次に、第１の反応物質
分配部材を乾燥させて焼結する。第１の通路２３０の直
径は、最大１０ｍｍであるが、これよりも大きな直径の
通路を製造することができる。第１の反応物質分配部材
２２８は、その幅が１００ｍｍあるいはそれ以上、例え
ば、１５０ｍｍであり、その長さが１ｍあるいはそれ以
上のものとして製造することができる。多孔質のサポー
ト構造３３６は、第１の反応物質分配部材２２８を包囲
すると共に該第１の反応物質分配部材２２８と交差する
方向に伸長して、管状のセラミック部材２３２に接触す
るが、間隔部材２３４から隔置され、これにより、新し
い第１の反応物質を分配すると共に固体酸化物燃料電池
２２２から第１の使用済反応物質を除去するための、複
数の平行な第２の通路２３８を形成する。第２の通路２
３８は、実際には、固体酸化物燃料電池スタック２１０
のチャンバである、アノード又はカソードである。管状
のセラミック部材２３２は、第１の通路２３０の両端部
の間のほぼ中央に開口２５５を有しており、これによ
り、第１の反応物質を第１の通路２３０から第２の通路
２３８へ流し、固体酸化物燃料電池２２２のチャンバで
あるアノード又はカソードへ第１の反応物質を供給する
ことが可能となる。
乃至図２６により明瞭に示すように、第１の反応物質分
配部材２２８を備えており、該第１の反応物質分配部材
は、第１の反応物質を第１の反応物質分配部材２２８の
長手方向に供給するための複数の平行な通路２３０を形
成している。第１の通路の軸線は、共通の平面にある。
第１の反応物質分配部材２２８は、粘性のあるセラミッ
ク生地を適宜な形状のダイス型を通して押し出すことに
より、セラミック材料から形成するのが最も好ましく、
上記ダイス型は、一体型のセラミックの間隔部材２３４
すなわちウエブによって互いに隔置された平行な管状の
セラミック部材２３２を形成し、次に、第１の反応物質
分配部材を乾燥させて焼結する。第１の通路２３０の直
径は、最大１０ｍｍであるが、これよりも大きな直径の
通路を製造することができる。第１の反応物質分配部材
２２８は、その幅が１００ｍｍあるいはそれ以上、例え
ば、１５０ｍｍであり、その長さが１ｍあるいはそれ以
上のものとして製造することができる。多孔質のサポー
ト構造３３６は、第１の反応物質分配部材２２８を包囲
すると共に該第１の反応物質分配部材２２８と交差する
方向に伸長して、管状のセラミック部材２３２に接触す
るが、間隔部材２３４から隔置され、これにより、新し
い第１の反応物質を分配すると共に固体酸化物燃料電池
２２２から第１の使用済反応物質を除去するための、複
数の平行な第２の通路２３８を形成する。第２の通路２
３８は、実際には、固体酸化物燃料電池スタック２１０
のチャンバである、アノード又はカソードである。管状
のセラミック部材２３２は、第１の通路２３０の両端部
の間のほぼ中央に開口２５５を有しており、これによ
り、第１の反応物質を第１の通路２３０から第２の通路
２３８へ流し、固体酸化物燃料電池２２２のチャンバで
あるアノード又はカソードへ第１の反応物質を供給する
ことが可能となる。
【００６８】多孔質のサポート構造２３６は、直列に接
続された複数の固体酸化物燃料電池２２２をその２つの
平行な平坦面上に担持している。各々の固体酸化物燃料
電池２２２は、多孔質のサポート構造２３６に接触して
該サポート構造によって支持された第１の電極（アノー
ド又はカソード）２４０と、該第１の電極２４０に接触
する固体酸化物電解質部材２４２と、該固体酸化物電解
質部材２４２に接触する第２の電極（カソード又はアノ
ード）２４４とを備えている。１つの固体酸化物燃料電
池２２２の第１の電極２４０は、インターコネクタ２４
８によって、隣接する固体酸化物燃料電池２２２の第２
の電極２４４に電気的に接続されている。隣接する第１
の電極２４０は、絶縁体すなわち固体酸化物電解質部材
２４２によって、分離されている。各々の固体酸化物電
解質部材２４２の厚みは、約１乃至５０ミクロンであ
り、第１及び第２の電極の厚みは、２５乃至２５０ミク
ロンである。多孔質のサポート構造の厚みは、約１００
乃至１，０００ミクロンである。
続された複数の固体酸化物燃料電池２２２をその２つの
平行な平坦面上に担持している。各々の固体酸化物燃料
電池２２２は、多孔質のサポート構造２３６に接触して
該サポート構造によって支持された第１の電極（アノー
ド又はカソード）２４０と、該第１の電極２４０に接触
する固体酸化物電解質部材２４２と、該固体酸化物電解
質部材２４２に接触する第２の電極（カソード又はアノ
ード）２４４とを備えている。１つの固体酸化物燃料電
池２２２の第１の電極２４０は、インターコネクタ２４
８によって、隣接する固体酸化物燃料電池２２２の第２
の電極２４４に電気的に接続されている。隣接する第１
の電極２４０は、絶縁体すなわち固体酸化物電解質部材
２４２によって、分離されている。各々の固体酸化物電
解質部材２４２の厚みは、約１乃至５０ミクロンであ
り、第１及び第２の電極の厚みは、２５乃至２５０ミク
ロンである。多孔質のサポート構造の厚みは、約１００
乃至１，０００ミクロンである。
【００６９】各々の第２のモジュール２２６は、図１
９、図２０及び図２１に示すように、第２の反応物質分
配部材２５４を備えており、該第２の反応物質分配部材
は、第２の反応物質をこの第２の反応物質分配部材２５
４の長手方向に供給するための、複数の平行な第３の通
路２５６を形成している。第３の通路２５６の軸線は、
共通の平面にある。第２の反応物質分配部材２５４も、
粘性のあるセラミック生地を適宜な形状のダイス型を通
して押し出すことにより、セラミックから製造されるの
が好ましく、上記ダイス型は、一体型のセラミックの間
隔部材又はウエブによって隔置された平行で管状のセラ
ミック部材を形成し、次に、第２の反応物質分配部材は
乾燥されて焼結される。第３の通路２５６の直径は最大
１０ｍｍであるが、他の直径を有する第３の通路を形成
することもできる。第２の反応物質分配部材２５４は、
その幅が１００ｍｍあるいはそれ以上、例えば、１５０
ｍｍで、その長さが１ｍｍあるいはそれ以上のものとし
て製造することができる。第２の反応物質分配部材２５
４は、第１のモジュール２２４の第２の電極２４４に近
接しており、１つの第１のモジュール２２４の第２の電
極２４４は、管状のセラミック部材に接触しているが、
上記間隔部材から隔置され、第２の新しい反応物質を分
配すると共に固体酸化物燃料電池２２２から第２の使用
済反応物質を除去するための複数の平行な第４の通路２
６２を形成している。第４の通路２３８は、実際には、
固体酸化物燃料電池スタック２１０のチャンバであるカ
ソード又はアノードである。第２の反応物質分配部材２
５４の管状のセラミック部材は、第３の通路２５６の両
端部のほぼ中央に開口を有しておらず、その代わりに、
第２の反応物質は、第３の通路２５６の全長を流れ、次
に、その方向を反転して第４の通路２６２の中へ流れ、
これにより、固体酸化物燃料電池２２２のチャンバであ
るカソード又はアノードへ第２の反応物質を供給する。
９、図２０及び図２１に示すように、第２の反応物質分
配部材２５４を備えており、該第２の反応物質分配部材
は、第２の反応物質をこの第２の反応物質分配部材２５
４の長手方向に供給するための、複数の平行な第３の通
路２５６を形成している。第３の通路２５６の軸線は、
共通の平面にある。第２の反応物質分配部材２５４も、
粘性のあるセラミック生地を適宜な形状のダイス型を通
して押し出すことにより、セラミックから製造されるの
が好ましく、上記ダイス型は、一体型のセラミックの間
隔部材又はウエブによって隔置された平行で管状のセラ
ミック部材を形成し、次に、第２の反応物質分配部材は
乾燥されて焼結される。第３の通路２５６の直径は最大
１０ｍｍであるが、他の直径を有する第３の通路を形成
することもできる。第２の反応物質分配部材２５４は、
その幅が１００ｍｍあるいはそれ以上、例えば、１５０
ｍｍで、その長さが１ｍｍあるいはそれ以上のものとし
て製造することができる。第２の反応物質分配部材２５
４は、第１のモジュール２２４の第２の電極２４４に近
接しており、１つの第１のモジュール２２４の第２の電
極２４４は、管状のセラミック部材に接触しているが、
上記間隔部材から隔置され、第２の新しい反応物質を分
配すると共に固体酸化物燃料電池２２２から第２の使用
済反応物質を除去するための複数の平行な第４の通路２
６２を形成している。第４の通路２３８は、実際には、
固体酸化物燃料電池スタック２１０のチャンバであるカ
ソード又はアノードである。第２の反応物質分配部材２
５４の管状のセラミック部材は、第３の通路２５６の両
端部のほぼ中央に開口を有しておらず、その代わりに、
第２の反応物質は、第３の通路２５６の全長を流れ、次
に、その方向を反転して第４の通路２６２の中へ流れ、
これにより、固体酸化物燃料電池２２２のチャンバであ
るカソード又はアノードへ第２の反応物質を供給する。
【００７０】従って、図１９、図２０及び図２１から、
第１のモジュール２２４は、固体酸化物燃料電池スタッ
ク２１０のコア領域２１２において、２つの第２のモジ
ュール２２６と交互に積み重ねられていることが分か
る。従って、例えば、１０の第１のモジュール２２４
と、２２の第２のモジュール２２６が設けられる。第１
及び第２のモジュール２２４、２２６は、第１及び第２
の通路２３０、２３８が第３及び第４の通路２５６、２
６２に対して直交して配列されるように、積み重ねられ
ている。また、隣接する一対の第１のモジュール２２４
の間の２つの第２のモジュール２２６は、固体酸化物燃
料電池スタック２１０を横断する経路のほぼ半分にわた
ってだけ伸長しており、また、２つの第２のモジュール
２２６の第３の通路２５６の軸線は、ほぼ同じ平面にあ
ることが分かる。また、第２のモジュール２２６の内方
端２６０の間にはデバイダすなわち仕切り板２５８が設
けられ、それぞれの第２のモジュール２２６の第２の反
応物質分配部材２５４の外側面上に、第２の反応物質を
戻している。固体酸化物燃料電池スタック２１０を横断
する経路の半分だけ伸長する第２の反応物質分配部材２
５４を用いることは、図１乃至図６に示す第２の反応物
質分配部材に比較して、幾つかの利点を有する。固体酸
化物燃料電池スタック２１０の両側から第２の反応物質
分配部材２５４を導くことにより、固体酸化物燃料電池
スタック２１０のケーシングの中で、総ての第１のモジ
ュール２２４を最初にユニットとして積み重ねることが
可能となる。次に、第２のモジュール２２６が、隣接す
る第１のモジュール２２４の対の間のスタック２１０の
両側とは関係無く、固体酸化物燃料電池スタック２１０
の中へ導入される。第２の反応物質分配部材２５４は、
一端部だけで保持されており、これにより、第２の反応
物質分配部材２５４は、自由に熱膨張／収縮を行うこと
ができ、従って、第２の反応物質分配部材２５４の応力
が低減する。
第１のモジュール２２４は、固体酸化物燃料電池スタッ
ク２１０のコア領域２１２において、２つの第２のモジ
ュール２２６と交互に積み重ねられていることが分か
る。従って、例えば、１０の第１のモジュール２２４
と、２２の第２のモジュール２２６が設けられる。第１
及び第２のモジュール２２４、２２６は、第１及び第２
の通路２３０、２３８が第３及び第４の通路２５６、２
６２に対して直交して配列されるように、積み重ねられ
ている。また、隣接する一対の第１のモジュール２２４
の間の２つの第２のモジュール２２６は、固体酸化物燃
料電池スタック２１０を横断する経路のほぼ半分にわた
ってだけ伸長しており、また、２つの第２のモジュール
２２６の第３の通路２５６の軸線は、ほぼ同じ平面にあ
ることが分かる。また、第２のモジュール２２６の内方
端２６０の間にはデバイダすなわち仕切り板２５８が設
けられ、それぞれの第２のモジュール２２６の第２の反
応物質分配部材２５４の外側面上に、第２の反応物質を
戻している。固体酸化物燃料電池スタック２１０を横断
する経路の半分だけ伸長する第２の反応物質分配部材２
５４を用いることは、図１乃至図６に示す第２の反応物
質分配部材に比較して、幾つかの利点を有する。固体酸
化物燃料電池スタック２１０の両側から第２の反応物質
分配部材２５４を導くことにより、固体酸化物燃料電池
スタック２１０のケーシングの中で、総ての第１のモジ
ュール２２４を最初にユニットとして積み重ねることが
可能となる。次に、第２のモジュール２２６が、隣接す
る第１のモジュール２２４の対の間のスタック２１０の
両側とは関係無く、固体酸化物燃料電池スタック２１０
の中へ導入される。第２の反応物質分配部材２５４は、
一端部だけで保持されており、これにより、第２の反応
物質分配部材２５４は、自由に熱膨張／収縮を行うこと
ができ、従って、第２の反応物質分配部材２５４の応力
が低減する。
【００７１】第１の反応物質分配部材２２８の中の各々
の第１の通路２３０の各々の両端部には、第１の反応物
質すなわち燃料が供給されることが分かる。第１の通路
２３０の両端部には、それぞれ別個の第２の燃料供給マ
ニホールド２１５から燃料が供給される。各々の第２の
通路２３８の両端部は、第１の使用済反応物質を使用済
燃料収集マニホールド２１８へ排出する。使用済燃料収
集マニホールド２１８は、一次燃料供給マニホールド２
１４とコア領域２１２との間に設けられている。二次燃
料供給マニホールド２１５は、使用済燃料収集マニホー
ルド２１８の中に設けられている。第１の反応物質分配
部材２２８は、平行な管状のセラミック部材２３２を残
すようにそれぞれの端部が切り取られた間隔部材２３４
を有しており、これら間隔部材は、二次燃料供給マニホ
ールド２１５に穿孔された円形の穴から成る対応する列
すなわちアレーの中に容易に位置することができる。第
１の反応物質分配部材２２８の端部で間隔部材２３４を
除去することにより、その構造の応力が低減する。各々
の二次燃料供給マニホールド２１５には、２つの一次燃
料供給マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂの一方から燃料
が供給される。従って、各々の第１の反応物質分配部材
２２８の一端部にある二次燃料供給マニホールド２１５
には、一方の一次燃料供給マニホールド２１４Ａから燃
料が供給され、また、各々の第１の反応物質分配部材２
２８の他端部にある二次燃料供給マニホールド２１５に
は、他方の一次燃料供給マニホールド２１４Ｂから燃料
が供給される。二次燃料供給マニホールド２１５は、温
度差による膨張／収縮を許容する接続部によって、一次
燃料供給マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂに接続されて
いる。すなわち、各々の二次燃料供給マニホールド２１
５は、追従部分２１９を有するパイプ２１７を備えてい
る。パイプ２１７の追従部分２１９は、管状のベローズ
であるのが好ましいが、環状のパイプ又は他の適宜な接
続部を用いることができる。二次燃料供給マニホールド
２１５は、ジルコニア、アルミン酸マグネシウム、及
び、第１の反応物質分配部材２２８の熱膨張係数と同様
な熱膨張係数を有する適宜なセラミック、あるいは、第
１の反応物質分配部材２２８の熱膨張係数に合致する熱
膨張係数を有するフェライト鋼又はマルテンサイト鋼か
ら形成される。一次燃料供給マニホールド２１４Ａ、２
１４Ｂと二次燃料供給マニホールド２１５との間の追従
接続部は、各々の第１のモジュール２２４を独立して取
り付け、これにより、各々の第１のモジュール２２４、
これらに隣接する第１のモジュール２２４、並びに、固
体酸化物燃料電池スタック２１０のケーシングの間の温
度差による膨張／収縮が、第１のモジュール２２４又は
その構成部品に過剰な負荷を与えないようにするために
設けられている。パイプ２１７の端部は、一次燃料供給
マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂの隔壁２２３の開口２
２１に嵌合する。パイプ２１７の端部は、接合されたシ
ール、あるいは、Ｏリングシール又はガスケットを有す
るか又は有しない一時的な乾式シールによって、隔壁２
２３にシールされる。パイプ２１７の端部は、スナップ
リング、ネジ及びナット、又は他の適宜な手段によっ
て、隔壁２２３に固定される。
の第１の通路２３０の各々の両端部には、第１の反応物
質すなわち燃料が供給されることが分かる。第１の通路
２３０の両端部には、それぞれ別個の第２の燃料供給マ
ニホールド２１５から燃料が供給される。各々の第２の
通路２３８の両端部は、第１の使用済反応物質を使用済
燃料収集マニホールド２１８へ排出する。使用済燃料収
集マニホールド２１８は、一次燃料供給マニホールド２
１４とコア領域２１２との間に設けられている。二次燃
料供給マニホールド２１５は、使用済燃料収集マニホー
ルド２１８の中に設けられている。第１の反応物質分配
部材２２８は、平行な管状のセラミック部材２３２を残
すようにそれぞれの端部が切り取られた間隔部材２３４
を有しており、これら間隔部材は、二次燃料供給マニホ
ールド２１５に穿孔された円形の穴から成る対応する列
すなわちアレーの中に容易に位置することができる。第
１の反応物質分配部材２２８の端部で間隔部材２３４を
除去することにより、その構造の応力が低減する。各々
の二次燃料供給マニホールド２１５には、２つの一次燃
料供給マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂの一方から燃料
が供給される。従って、各々の第１の反応物質分配部材
２２８の一端部にある二次燃料供給マニホールド２１５
には、一方の一次燃料供給マニホールド２１４Ａから燃
料が供給され、また、各々の第１の反応物質分配部材２
２８の他端部にある二次燃料供給マニホールド２１５に
は、他方の一次燃料供給マニホールド２１４Ｂから燃料
が供給される。二次燃料供給マニホールド２１５は、温
度差による膨張／収縮を許容する接続部によって、一次
燃料供給マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂに接続されて
いる。すなわち、各々の二次燃料供給マニホールド２１
５は、追従部分２１９を有するパイプ２１７を備えてい
る。パイプ２１７の追従部分２１９は、管状のベローズ
であるのが好ましいが、環状のパイプ又は他の適宜な接
続部を用いることができる。二次燃料供給マニホールド
２１５は、ジルコニア、アルミン酸マグネシウム、及
び、第１の反応物質分配部材２２８の熱膨張係数と同様
な熱膨張係数を有する適宜なセラミック、あるいは、第
１の反応物質分配部材２２８の熱膨張係数に合致する熱
膨張係数を有するフェライト鋼又はマルテンサイト鋼か
ら形成される。一次燃料供給マニホールド２１４Ａ、２
１４Ｂと二次燃料供給マニホールド２１５との間の追従
接続部は、各々の第１のモジュール２２４を独立して取
り付け、これにより、各々の第１のモジュール２２４、
これらに隣接する第１のモジュール２２４、並びに、固
体酸化物燃料電池スタック２１０のケーシングの間の温
度差による膨張／収縮が、第１のモジュール２２４又は
その構成部品に過剰な負荷を与えないようにするために
設けられている。パイプ２１７の端部は、一次燃料供給
マニホールド２１４Ａ、２１４Ｂの隔壁２２３の開口２
２１に嵌合する。パイプ２１７の端部は、接合されたシ
ール、あるいは、Ｏリングシール又はガスケットを有す
るか又は有しない一時的な乾式シールによって、隔壁２
２３にシールされる。パイプ２１７の端部は、スナップ
リング、ネジ及びナット、又は他の適宜な手段によっ
て、隔壁２２３に固定される。
【００７２】第２の反応物質分配部材２５４の中の各々
の第３の通路２５６の一端部２５９だけに、２つの酸化
剤供給マニホールド２１６Ａ、２１６Ｂの一方から、第
１の反応物質すなわち酸化剤が供給される。各々の第３
の通路２５６の他端部２６０は開放されており、これに
より、酸化剤は、第３の通路２５６から出て第２の反応
物質分配部材２５４へ戻り、第４の通路２６２を通って
使用済酸化剤収集マニホールド２２０へ流れる。第２の
反応物質分配部材２５４の端部２５９は、コア領域２１
２へ伸長する途中で、使用済酸化剤収集マニホールド２
２０Ａ、２２０Ｂを通過する。これにより、使用済反応
物質から新しい反応物質供給源へ顕熱を回収することが
できる。酸化剤供給マニホールド２１６は、２つのプレ
ート２３１、２３３を備えており、第１のプレート２３
１は、調和する開口２３５のパターンに接合された第２
の反応物質分配部材２５４を有しており、第２の反応物
質分配部材２５４の端部の間隔部材は、穴２３５の中に
嵌合する平行な管状のセラミック部材だけを残すように
取り除かれている。第２のプレート２３３は、第２の反
応物質分配部材２５４に接続される酸化剤分配ギャラリ
ー（通路）２３７のパターンを有している。上記ギャラ
リー２３７には、その周囲のより大きな通路２３９から
酸化剤が供給される。また、使用済酸化剤収集マニホー
ルド２２０には、使用済酸化剤の中の使用済燃料を燃や
すための廃ガス燃焼触媒２４１が設けられている。使用
済燃料の燃焼を促進するために、一連の燃料散布管２４
３が、固体酸化物燃料電池スタック２１０の両側にある
使用済燃料収集マニホールド２１８の間に伸長し、使用
済燃料を使用済酸化剤収集マニホールド２２０へ搬送す
る。燃料散布管２４３には、使用済酸化剤収集マニホー
ルド２２０を横断して隔置された開口のパターンが設け
られており、これにより、酸化剤との混合を均一にする
と共に、使用済燃料の流れに背圧を与えている。燃料散
布管２４３は、金属又はセラミックである。使用済酸化
剤の中の使用済燃料の燃焼により生ずる排気ガスは、排
気ガス燃焼触媒２４１から、第１のプレート２３１の一
連の開口２４５、並びに、第２のプレート２３３の相互
接続開口２４７を介して、排気ガス収集マニホールド２
４９の中へ排出され、そこから、ダクト２５１を通って
大気へ排出される。
の第３の通路２５６の一端部２５９だけに、２つの酸化
剤供給マニホールド２１６Ａ、２１６Ｂの一方から、第
１の反応物質すなわち酸化剤が供給される。各々の第３
の通路２５６の他端部２６０は開放されており、これに
より、酸化剤は、第３の通路２５６から出て第２の反応
物質分配部材２５４へ戻り、第４の通路２６２を通って
使用済酸化剤収集マニホールド２２０へ流れる。第２の
反応物質分配部材２５４の端部２５９は、コア領域２１
２へ伸長する途中で、使用済酸化剤収集マニホールド２
２０Ａ、２２０Ｂを通過する。これにより、使用済反応
物質から新しい反応物質供給源へ顕熱を回収することが
できる。酸化剤供給マニホールド２１６は、２つのプレ
ート２３１、２３３を備えており、第１のプレート２３
１は、調和する開口２３５のパターンに接合された第２
の反応物質分配部材２５４を有しており、第２の反応物
質分配部材２５４の端部の間隔部材は、穴２３５の中に
嵌合する平行な管状のセラミック部材だけを残すように
取り除かれている。第２のプレート２３３は、第２の反
応物質分配部材２５４に接続される酸化剤分配ギャラリ
ー（通路）２３７のパターンを有している。上記ギャラ
リー２３７には、その周囲のより大きな通路２３９から
酸化剤が供給される。また、使用済酸化剤収集マニホー
ルド２２０には、使用済酸化剤の中の使用済燃料を燃や
すための廃ガス燃焼触媒２４１が設けられている。使用
済燃料の燃焼を促進するために、一連の燃料散布管２４
３が、固体酸化物燃料電池スタック２１０の両側にある
使用済燃料収集マニホールド２１８の間に伸長し、使用
済燃料を使用済酸化剤収集マニホールド２２０へ搬送す
る。燃料散布管２４３には、使用済酸化剤収集マニホー
ルド２２０を横断して隔置された開口のパターンが設け
られており、これにより、酸化剤との混合を均一にする
と共に、使用済燃料の流れに背圧を与えている。燃料散
布管２４３は、金属又はセラミックである。使用済酸化
剤の中の使用済燃料の燃焼により生ずる排気ガスは、排
気ガス燃焼触媒２４１から、第１のプレート２３１の一
連の開口２４５、並びに、第２のプレート２３３の相互
接続開口２４７を介して、排気ガス収集マニホールド２
４９の中へ排出され、そこから、ダクト２５１を通って
大気へ排出される。
【００７３】上記構成は、固体酸化物燃料電池スタック
２１０のコア領域２１２のシール数を極めて少なくする
と共に、対称的な流路の分布を形成し、これにより、第
２の反応物質分配部材２５４を通過する酸化剤と使用済
燃料との間に向流の関係を確立し、また、固体酸化物燃
料電池スタック２１０に対称的な温度分布をもたらす。
２１０のコア領域２１２のシール数を極めて少なくする
と共に、対称的な流路の分布を形成し、これにより、第
２の反応物質分配部材２５４を通過する酸化剤と使用済
燃料との間に向流の関係を確立し、また、固体酸化物燃
料電池スタック２１０に対称的な温度分布をもたらす。
【００７４】固体酸化物燃料電池スタック２１０のシー
ル要素の減少は、組み立て手順を簡単にする。第２の反
応物質分配部材２５４は、セラミック基材のセメント
（接合剤）を用いて直接接合することにより、酸化剤供
給マニホールドに接続されるか、あるいは、第２の反応
物質分配部材２５４の端部が金属化され、酸化剤供給マ
ニホールド２１６にろう付けされる。変更されたガスの
流路は、図１乃至図６の斜交状の半対称に比較して、４
分の１対称の温度分布をもたらす。これは、固体酸化物
燃料電池スタック２１０の中の熱的な膨張／収縮の不釣
り合いにより生ずるバランスした構造的な小さな荷重を
もたらす。廃ガス燃焼触媒２４１における向流の構成
は、より効率的な熱伝達及び一次元的な温度プロフィル
（温度分布）をもたらす。
ル要素の減少は、組み立て手順を簡単にする。第２の反
応物質分配部材２５４は、セラミック基材のセメント
（接合剤）を用いて直接接合することにより、酸化剤供
給マニホールドに接続されるか、あるいは、第２の反応
物質分配部材２５４の端部が金属化され、酸化剤供給マ
ニホールド２１６にろう付けされる。変更されたガスの
流路は、図１乃至図６の斜交状の半対称に比較して、４
分の１対称の温度分布をもたらす。これは、固体酸化物
燃料電池スタック２１０の中の熱的な膨張／収縮の不釣
り合いにより生ずるバランスした構造的な小さな荷重を
もたらす。廃ガス燃焼触媒２４１における向流の構成
は、より効率的な熱伝達及び一次元的な温度プロフィル
（温度分布）をもたらす。
【００７５】また、２つの酸化剤制限プレート２５３も
設けられており、これら酸化剤制限プレートは、廃ガス
燃焼触媒２４１に対する使用済酸化剤の流れを制御し、
これにより、燃料電池２２２を横断する酸化剤の流れに
背圧を与え、従って、酸化剤は均一に分布し、よって、
固体酸化物燃料電池スタック２１０のコア２１２の中へ
循環する排気ガスはまったく存在しないことになる。酸
化剤制限プレート２５３は、繊維状のパッキングすなわ
ち充填物、又は、多孔板、あるいは、適宜な多孔質構造
から形成される。
設けられており、これら酸化剤制限プレートは、廃ガス
燃焼触媒２４１に対する使用済酸化剤の流れを制御し、
これにより、燃料電池２２２を横断する酸化剤の流れに
背圧を与え、従って、酸化剤は均一に分布し、よって、
固体酸化物燃料電池スタック２１０のコア２１２の中へ
循環する排気ガスはまったく存在しないことになる。酸
化剤制限プレート２５３は、繊維状のパッキングすなわ
ち充填物、又は、多孔板、あるいは、適宜な多孔質構造
から形成される。
【００７６】固体酸化物燃料電池スタック２１０に使用
されるシール２８６は、第１のモジュール２２４に作用
する横方向及び長手方向の荷重を共に極力小さくし、ま
た、第４の通路２５６から使用済燃料収集マニホールド
２１８の中への酸化剤の漏洩を減少させるように、配列
されている。上記荷重は、追従シールを用い、第１のモ
ジュール２２４が、上記シールを通って長手方向に動
き、温度変化により、過度に拘束されることなく膨張／
収縮できるようにすることによって、極めて小さくされ
る。好ましいシール２８６は、グランドタイプ（グラン
ドパッキン型）のシールすなわちグランドシールであ
る。そのようなシール２８６は、使用済燃料収集マニホ
ールド２１８と第１のモジュール２２４の端部との間に
設けられている。グランドシールは、圧縮されたファイ
バー紙のグランドシールであって、このグランドシール
は、ファイバー紙の空隙を閉じるために導入された充填
材料を有している。充填材料は、加熱時に固化して上記
空隙を充填する液体／溶液として導入される。結合され
たシールを形成しようとするものではない。グランドシ
ールは、保守すなわちメンテナンスのために固体酸化物
燃料電池スタック２１０を容易に取り外すことができる
ように、乾式の一時的（非永続的）なものであるのが好
ましい。第１のモジュール２２４の端部は、上記グラン
ドシールと協働する金属の端部ピース２１３を有してお
り、これら金属の端部ピースは、ターミナルリング又は
端部シールとすることができる。充填材が金属の端部ピ
ース２１３に接着するのを防止するために、非接着性の
バリアが、金属の端部ピース２１３に設けられている。
グランドシールは、第１のモジュール２２４の端部の金
属の端部ピース２１３の周囲に設けられている。シール
２８６は、図示のように、完全な壁部を形成するような
一列のシール部分２８７を備えるのが好ましく、これら
シール部分２８７は、セラミックであって電気絶縁性を
有し、第１のモジュール２２４の間に嵌合するような適
宜な形状を有している。２つの隣接する第１のモジュー
ル２２４の間に設けられたシール部分２８７は、それぞ
れの長手方向の両縁部が、各々の第１のモジュール２２
４の各端部の周囲の半分に嵌合するような、形状を有し
ている。１つの第１のモジュール２２４に隣接して設け
られるシール部分２８７は、それぞれの長手方向の縁部
の一方が、第１のモジュール２２４の各々の端部の周囲
の半分に嵌合するような、形状を有している。一列のシ
ール部分２８７は、金属のフレーム２８８によって、そ
れぞれの端部の周囲を一緒に保持されている。部分２８
７及び第１のモジュール２２４を金属フレーム２８８の
中へ取り付ける取付具が、グランドシールを圧縮した状
態に保持する。金属フレーム２８８を取り除くと、第１
のモジュール２２４を取り除いて、固体酸化物燃料電池
スタック２１０の保守及び整備を行うことができる。金
属フレーム２８８は、剛性のあるストラットによって隔
置され、これにより、第１のモジュール２２４及び金属
フレーム２８８は独立したユニットになる。第１のモジ
ュール２２４及び金属フレーム２８８から成る１又はそ
れ以上のユニットが、スタック２１０に組み込まれる。
シール２８６は、使用済酸化剤収集マニホールド２２
０、排気ガス収集マニホールド２４９、又は、廃ガス燃
焼触媒２４１に接続された介在通路を有する複数のシー
ルを備えることができる。スタックにおける圧力降下
は、使用済燃料マニホールド２１８からシール通路へ、
また、第４の通路２５６からシール通路へ、更に、シー
ル通路から使用済酸化剤マニホールド２２０へ漏洩が起
こるように、設定されている。
されるシール２８６は、第１のモジュール２２４に作用
する横方向及び長手方向の荷重を共に極力小さくし、ま
た、第４の通路２５６から使用済燃料収集マニホールド
２１８の中への酸化剤の漏洩を減少させるように、配列
されている。上記荷重は、追従シールを用い、第１のモ
ジュール２２４が、上記シールを通って長手方向に動
き、温度変化により、過度に拘束されることなく膨張／
収縮できるようにすることによって、極めて小さくされ
る。好ましいシール２８６は、グランドタイプ（グラン
ドパッキン型）のシールすなわちグランドシールであ
る。そのようなシール２８６は、使用済燃料収集マニホ
ールド２１８と第１のモジュール２２４の端部との間に
設けられている。グランドシールは、圧縮されたファイ
バー紙のグランドシールであって、このグランドシール
は、ファイバー紙の空隙を閉じるために導入された充填
材料を有している。充填材料は、加熱時に固化して上記
空隙を充填する液体／溶液として導入される。結合され
たシールを形成しようとするものではない。グランドシ
ールは、保守すなわちメンテナンスのために固体酸化物
燃料電池スタック２１０を容易に取り外すことができる
ように、乾式の一時的（非永続的）なものであるのが好
ましい。第１のモジュール２２４の端部は、上記グラン
ドシールと協働する金属の端部ピース２１３を有してお
り、これら金属の端部ピースは、ターミナルリング又は
端部シールとすることができる。充填材が金属の端部ピ
ース２１３に接着するのを防止するために、非接着性の
バリアが、金属の端部ピース２１３に設けられている。
グランドシールは、第１のモジュール２２４の端部の金
属の端部ピース２１３の周囲に設けられている。シール
２８６は、図示のように、完全な壁部を形成するような
一列のシール部分２８７を備えるのが好ましく、これら
シール部分２８７は、セラミックであって電気絶縁性を
有し、第１のモジュール２２４の間に嵌合するような適
宜な形状を有している。２つの隣接する第１のモジュー
ル２２４の間に設けられたシール部分２８７は、それぞ
れの長手方向の両縁部が、各々の第１のモジュール２２
４の各端部の周囲の半分に嵌合するような、形状を有し
ている。１つの第１のモジュール２２４に隣接して設け
られるシール部分２８７は、それぞれの長手方向の縁部
の一方が、第１のモジュール２２４の各々の端部の周囲
の半分に嵌合するような、形状を有している。一列のシ
ール部分２８７は、金属のフレーム２８８によって、そ
れぞれの端部の周囲を一緒に保持されている。部分２８
７及び第１のモジュール２２４を金属フレーム２８８の
中へ取り付ける取付具が、グランドシールを圧縮した状
態に保持する。金属フレーム２８８を取り除くと、第１
のモジュール２２４を取り除いて、固体酸化物燃料電池
スタック２１０の保守及び整備を行うことができる。金
属フレーム２８８は、剛性のあるストラットによって隔
置され、これにより、第１のモジュール２２４及び金属
フレーム２８８は独立したユニットになる。第１のモジ
ュール２２４及び金属フレーム２８８から成る１又はそ
れ以上のユニットが、スタック２１０に組み込まれる。
シール２８６は、使用済酸化剤収集マニホールド２２
０、排気ガス収集マニホールド２４９、又は、廃ガス燃
焼触媒２４１に接続された介在通路を有する複数のシー
ルを備えることができる。スタックにおける圧力降下
は、使用済燃料マニホールド２１８からシール通路へ、
また、第４の通路２５６からシール通路へ、更に、シー
ル通路から使用済酸化剤マニホールド２２０へ漏洩が起
こるように、設定されている。
【００７７】プレリフォーマ２２６は、ボルト及びナッ
トの接続部２６５、２６７によって、隔壁２２３に対し
て取り外し可能に固定されており、シール２６９は、プ
レリフォーマのケーシング２７１と隔壁２２３との間に
設けられている。従って、プレリフォーマ２６６及び隔
壁２２３は一緒になって、一次燃料マニホールド２１４
Ａ、２１４Ｂを形成する。
トの接続部２６５、２６７によって、隔壁２２３に対し
て取り外し可能に固定されており、シール２６９は、プ
レリフォーマのケーシング２７１と隔壁２２３との間に
設けられている。従って、プレリフォーマ２６６及び隔
壁２２３は一緒になって、一次燃料マニホールド２１４
Ａ、２１４Ｂを形成する。
【００７８】スタック２１０は、図１乃至図６に示すス
タックと同様な態様で作動する。
タックと同様な態様で作動する。
【００７９】本固体酸化物燃料電池スタックを単に水素
燃料と共に使用することも可能であろう。そのような状
況においては、使用済水素の循環は必要ではなく、プレ
リフォーマ、及び、水素分配部材における改質は必要と
されない。
燃料と共に使用することも可能であろう。そのような状
況においては、使用済水素の循環は必要ではなく、プレ
リフォーマ、及び、水素分配部材における改質は必要と
されない。
【００８０】第１及び第２の反応物質分配部材の各々
は、ほぼ卵ケースの形状になるように２つの直交する平
面において波形形状になされた２つのセラミックプレー
トを用い、一方のプレートの山部を他方のプレートの谷
部に接合することにより、形成することも可能であろ
う。別の実施例として、スペーサによって隔置された平
行な複数の管状のセラミック部材から、第１及び第２の
反応物質分配部材を形成することも可能であろう。
は、ほぼ卵ケースの形状になるように２つの直交する平
面において波形形状になされた２つのセラミックプレー
トを用い、一方のプレートの山部を他方のプレートの谷
部に接合することにより、形成することも可能であろ
う。別の実施例として、スペーサによって隔置された平
行な複数の管状のセラミック部材から、第１及び第２の
反応物質分配部材を形成することも可能であろう。
【００８１】固体酸化物燃料電池スタックの作動温度す
なわち運転温度を低下させることのできる材料であれ
ば、第１及び第２の反応物質分配部材を金属材料から形
成することも可能であろう。
なわち運転温度を低下させることのできる材料であれ
ば、第１及び第２の反応物質分配部材を金属材料から形
成することも可能であろう。
【００８２】固体酸化物燃料電池スタック１０のコア領
域１２は、燃料電池２２を担持する同一の第１のモジュ
ール２４から構成される。これらの第１のモジュール２
４は、構造的には独立しており、隣接する第１のモジュ
ール２４上で微妙に支持されている厚いフィルム燃料電
池の間に交叉型のカップリングを必要としない、スタッ
ク用のサポートをもたらす。この構成は、起動時及び運
転時の間のスタックの前後の全体的な温度差を大幅に許
容する。スタック１０のコア領域１２のデカップリング
すなわち減結合が、出力定格の可変性を可能とする。第
１及び第２のモジュール２４、２６は、テープカレンダ
リング技術及びスクリーン印刷技術の如き低コストセラ
ミック製造技術によって、製造することができる。隣接
する酸化剤及び燃料ガスの流れは全く存在せず、燃料通
路及び酸化剤通路の間にシールは必要とされない。運転
の間の固体酸化物燃料電池スタック１０の中の熱回収は
極めて高く、外部の燃料改質及び反応物質の予熱を必要
とせず、従って、単にプラントのバランスだけを必要と
する。スタックは、燃料電池のアノード表面においてで
はなく、燃料分配部材の燃料供給管の中における間接型
の内部水蒸気改質を用いる。これにより、ニッケルサー
メットのアノードに比較して、コーキング（カーボン付
着）の発生が少ない改質触媒を用いることを可能とし、
これにより、過剰な水蒸気、及び、アノードガスを循環
させる必要性を減少させる。また、水蒸気改質の高い吸
熱要件による熱衝撃効果も緩和する。発熱式の部分酸化
改質を用いてスタックを起動する。起動の間の部分酸化
改質により生じた水素は、アノードのニッケル／イット
リア安定化されたジルコニアサーメット、及び、燃料分
配部材の中の蒸気改質触媒を再活性化する。プレリフォ
ーマの使用は、燃料を周囲温度の固体酸化物燃料電池ス
タックに供給することを可能とすると共に、燃料からの
不純物の除去を可能とし、これにより、高温の触媒及び
燃料電池のアノード電極の寿命を延ばす。
域１２は、燃料電池２２を担持する同一の第１のモジュ
ール２４から構成される。これらの第１のモジュール２
４は、構造的には独立しており、隣接する第１のモジュ
ール２４上で微妙に支持されている厚いフィルム燃料電
池の間に交叉型のカップリングを必要としない、スタッ
ク用のサポートをもたらす。この構成は、起動時及び運
転時の間のスタックの前後の全体的な温度差を大幅に許
容する。スタック１０のコア領域１２のデカップリング
すなわち減結合が、出力定格の可変性を可能とする。第
１及び第２のモジュール２４、２６は、テープカレンダ
リング技術及びスクリーン印刷技術の如き低コストセラ
ミック製造技術によって、製造することができる。隣接
する酸化剤及び燃料ガスの流れは全く存在せず、燃料通
路及び酸化剤通路の間にシールは必要とされない。運転
の間の固体酸化物燃料電池スタック１０の中の熱回収は
極めて高く、外部の燃料改質及び反応物質の予熱を必要
とせず、従って、単にプラントのバランスだけを必要と
する。スタックは、燃料電池のアノード表面においてで
はなく、燃料分配部材の燃料供給管の中における間接型
の内部水蒸気改質を用いる。これにより、ニッケルサー
メットのアノードに比較して、コーキング（カーボン付
着）の発生が少ない改質触媒を用いることを可能とし、
これにより、過剰な水蒸気、及び、アノードガスを循環
させる必要性を減少させる。また、水蒸気改質の高い吸
熱要件による熱衝撃効果も緩和する。発熱式の部分酸化
改質を用いてスタックを起動する。起動の間の部分酸化
改質により生じた水素は、アノードのニッケル／イット
リア安定化されたジルコニアサーメット、及び、燃料分
配部材の中の蒸気改質触媒を再活性化する。プレリフォ
ーマの使用は、燃料を周囲温度の固体酸化物燃料電池ス
タックに供給することを可能とすると共に、燃料からの
不純物の除去を可能とし、これにより、高温の触媒及び
燃料電池のアノード電極の寿命を延ばす。
【００８３】第１の反応物質分配部材は、この第１の反
応物質分配部材の対向する２つの表面に担持された電解
質／電極から成る２つのアセンブリ用の構造的なサポー
トを提供する。第１の反応物質分配部材の一方の表面に
だけ電解質／電極から成る単一のアセンブリを設けるこ
とも可能である。
応物質分配部材の対向する２つの表面に担持された電解
質／電極から成る２つのアセンブリ用の構造的なサポー
トを提供する。第１の反応物質分配部材の一方の表面に
だけ電解質／電極から成る単一のアセンブリを設けるこ
とも可能である。
【００８４】第１及び第２の反応物質分配部材が、実質
的に平坦であること、すなわち、内部通路の軸線が１つ
の平面にあり、電解質／電極から成るアセンブリが平坦
であって且つ第１及び第２の反応物質分配部材の間に配
列され、これにより、第１の反応物質分配部材、第２の
反応物質分配部材、及び、電解質／電極から成るアセン
ブリが、互いに実質的に平行に配列されることは明らか
であろう。
的に平坦であること、すなわち、内部通路の軸線が１つ
の平面にあり、電解質／電極から成るアセンブリが平坦
であって且つ第１及び第２の反応物質分配部材の間に配
列され、これにより、第１の反応物質分配部材、第２の
反応物質分配部材、及び、電解質／電極から成るアセン
ブリが、互いに実質的に平行に配列されることは明らか
であろう。
【００８５】上の記載及び図面では、燃料分配部材が、
アノードチャンバによって完全に包囲されているが、燃
料分配部材を燃料電池スタックの内部に設け、これによ
り、燃料分配部材が、アノードチャンバによって完全に
包囲されるのではなく、１又は複数のアノードチャンバ
の一部を形成するようにすることもできる。
アノードチャンバによって完全に包囲されているが、燃
料分配部材を燃料電池スタックの内部に設け、これによ
り、燃料分配部材が、アノードチャンバによって完全に
包囲されるのではなく、１又は複数のアノードチャンバ
の一部を形成するようにすることもできる。
【図１】本発明の固体酸化物燃料電池スタックの概略的
な断面図である。
な断面図である。
【図２】図１の矢印Ｂ−Ｂの方向に見た断面図である。
【図３】図１の矢印Ａ−Ａの方向に見た断面図である。
【図４】図１、図２及び図３に示す固体酸化物燃料電池
スタックの一部を形成するモジュールの斜視図である。
スタックの一部を形成するモジュールの斜視図である。
【図５】図４に示すモジュールの断面図である。
【図６】固体酸化物燃料電池スタックを組み立てる手順
を順に示す斜視図である。
を順に示す斜視図である。
【図７】モジュールの断面図であって、Ａ、Ｂ、Ｃ及び
Ｅは、図４に示すモジュールの断面を示し、Ｄは、別の
実施例のモジュールの断面を示している。
Ｅは、図４に示すモジュールの断面を示し、Ｄは、別の
実施例のモジュールの断面を示している。
【図８】図７のＤ及びＥの一部を拡大して示す断面図で
ある。
ある。
【図９】固体酸化物燃料電池スタックのコア領域の断面
図であって、シールを示している。
図であって、シールを示している。
【図１０】図９に直交する方向のコア領域の断面図であ
って、シール及びインターコネクタ（相互接続部）を示
している。
って、シール及びインターコネクタ（相互接続部）を示
している。
【図１１】図１０の矢印ＣーＣの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図１２】図１０の矢印Ｄ−Ｄの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図１３】図９に直交する方向のコア領域の断面図であ
って、シール及びインターコネクタを示している。
って、シール及びインターコネクタを示している。
【図１４】図１３の矢印Ｅ−Ｅの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図１５】電源系統に設けられた本発明の固体酸化物燃
料電池スタックを示している。
料電池スタックを示している。
【図１６】別の電源系統に設けられた本発明の固体酸化
物燃料電池スタックを示している。
物燃料電池スタックを示している。
【図１７】複合型の固体酸化物燃料電池スタック及びガ
スタービンサイクル電源系統に設けられた本発明の固体
酸化物燃料電池スタックを示している。
スタービンサイクル電源系統に設けられた本発明の固体
酸化物燃料電池スタックを示している。
【図１８】固体酸化物燃料電池スタック複合型の水素及
び電力コジェネレーション装置に設けられた本発明の固
体酸化物燃料電池スタックを示している。
び電力コジェネレーション装置に設けられた本発明の固
体酸化物燃料電池スタックを示している。
【図１９】本発明の別の固体酸化物燃料電池スタックの
断面図である。
断面図である。
【図２０】図１９の矢印Ｆ−Ｆの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図２１】図１９の矢印Ｇ−Ｇの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図２２】図１９、図２０及び図２１に示す固体酸化物
燃料電池スタックの一部を形成する第１のモジュールの
平面図である。
燃料電池スタックの一部を形成する第１のモジュールの
平面図である。
【図２３】図２２の矢印Ｈの方向に見た図である。
【図２４】図２２の矢印Ｉの方向に見た図である。
【図２５】図２４の矢印Ｊ−Ｊの方向に見た断面図であ
る。
る。
【図２６】図２２の矢印Ｋ−Ｋの方向に見た拡大断面図
である。
である。
１０ 固体酸化物燃料電池スタック １２ コア領域 １４ 燃料供給マニホールド １６ 酸化剤供給マニホールド １８ 使用済燃料収集マニホールド ２０ 使用済酸化剤収集マニホールド ２２ 燃料電池 ２４ 第１のモジュール ２６ 第２のモジュール ２８ 第１の分配部材 ３０ 内部通路 ３６ 多孔質のサポート構造 ３８ 第２の通路 ４０ アノード電極（第１の電極） ４２ 固体酸化物電解質部材 ４４ カソード電極（第２の電極） ４８ インターコネクタ（相互接続部） ５４ 第２の分配部材 ５６ 内部通路 ５８、６０ 波形プレート（セラミックプレート） ６６ プレリフォーマ ７２ ジェットポンプ ７４ 触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジョン・デイ イギリス国ダービー ディーイー22・１デ ィーエヌ，ダーリー・アヴェイ，ウエス ト・ロウ ８ (72)発明者 ナイジェル・ピーター・ブランドン イギリス国レスターシャー エルイー65・ １ビーキュー，アシュビー・デ・ラ・ゾウ チ，サウス・ストリート 15 (72)発明者 ジョン・バリー・ブラウネル イギリス国ダービーシャー ディーイー 56・２ジーエフ，ベルパー，アンバーゲイ ト，ウエスト・バンク １
Claims (25)
- 【請求項１】 固体酸化物燃料電池スタックにおいて、 第１の表面及び該第１の表面とは反対側の第２の表面を
各々有する複数の固体酸化物電解質部材であって、各々
の固体酸化物電解質部材の第１の表面に設けられるアノ
ード電極、及び、各々の固体酸化物電解質部材の第２の
表面に設けられるカソード電極を有していて、これによ
り燃料電池を形成し、更に、各々のアノード電極が、ア
ノードチャンバを部分的に形成し、また、各々のカソー
ド電極が、カソードチャンバを部分的に形成している、
複数の固体酸化物電解質部材と、 水素を前記アノードチャンバに供給すると共に、炭化水
素燃料を水素及び他の生成ガスに水蒸気改質するに適し
た触媒を保持する通路を、当該固体酸化物燃料電池スタ
ックの内部に形成する通路形成手段であって、前記固体
酸化物燃料電池に熱的に緊密に接触し、これにより、固
体酸化物燃料電池からの廃熱が、水蒸気改質反応に必要
とされる吸熱量をもたらすようにする、通路形成手段
と、 より重質の炭化水素燃料を、メタン、水素、及び、炭素
酸化物に転化し、これら、メタン、水素、及び、炭素酸
化物を前記通路に供給する断熱式のプレリフォーマと、 酸化剤を前記カソードチャンバに供給する手段と、 炭化水素燃料を前記プレリフォーマに供給する手段とを
備えることを特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項２】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記通路形成手段が、前記アノードチャンバ
を部分的に形成し、前記通路が、前記通路形成手段によ
って、前記アノードチャンバから分離されていることを
特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項３】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記通路形成手段が、前記アノードチャンバ
の中に設けられ、前記通路が、前記通路形成手段によっ
て、前記アノードチャンバから分離されていることを特
徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項４】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタック
において、少なくとも１つの第１のモジュール、及び、
少なくとも１つの第２のモジュールを備え、 各々の第１のモジュールは、複数の第１の通路を形成す
る第１の分配部材を有し、前記第１の通路は、前記第１
の分配部材に対して長手方向に第１の反応物質を供給す
るようになされ、 前記第１の分配部材の一側部に担持されるように配列さ
れた複数の電解質／電極アセンブリが設けられ、これら
電解質／電極アセンブリ及び第１の分配部材は、複数の
第２の通路をその間に形成し、前記第２の通路は、前記
第１の分配部材に対して長手方向に伸長して、第１の反
応物質を分配すると共に第１の使用済反応物質を除去す
るようになされており、 各々の電解質／電極アセンブリは、複数の第１の電極、
複数の固体酸化物電解質部材、及び、複数の第２の電極
を有しており、 各々の固体酸化物電解質部材は、第１の電極の対応する
ものと第２の電極の対応するものとの間に設けられ、こ
れら対応する第１の電極及び第２の電極に接触して燃料
電池を形成しており、 １つの燃料電池の第１の電極を隣接する燃料電池の第２
の電極に接続するための少なくとも１つのインターコネ
クタが設けられ、 前記電解質／電極アセンブリの第１の電極は、前記第１
の分配部材の方を向いており、 各々の第２のモジュールは、複数の第３の通路を形成す
る第２の分配部材を有しており、前記第３の通路は、前
記第２の分配部材に対して長手方向に第２の反応物質を
供給するようになされており、 少なくとも１つの第１のモジュールは、少なくとも１つ
の第２のモジュールに近接して設けられ、これにより、
前記電解質／電極アセンブリ及び第２の分配部材は、複
数の第４の通路をその間に形成し、これら第４の通路
は、前記第２の分配部材に対して長手方向に伸長して、
第２の反応物質を分配すると共に、第２の使用済反応物
質を除去するようになされており、 前記電解質／電極アセンブリの前記第２の電極は、前記
第２の分配部材の方を向いており、 前記第１通路の又は第３の通路は、前記第１の通路又は
第２の電極に水素をそれぞれ供給し、前記第１の通路又
は第３の通路はそれぞれ、炭化水素燃料を水素及び他の
生成ガスに水蒸気改質するに適した触媒を収容し、前記
第１の分配部材又は第２の分配部材は、前記固体酸化物
燃料電池に熱的に近接して接触し、これにより、前記固
体酸化物燃料電池からの廃熱が、水蒸気改質反応に必要
とされる吸熱量をもたらし、 前記プレリフォーマが、メタン、水素、及び、炭素酸化
物を前記第１の通路又は第２の通路に供給するように構
成されることを特徴とする固体酸化物燃料電池スタッ
ク。 - 【請求項５】 請求項４の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記第１の分配部材又は第２の分配部材が、
第１及び第２の波形プレートによって形成され、前記第
１及び第２の波形プレートは、山部及び谷部を有してお
り、前記第１の波形プレートの谷部は、前記第２の波形
プレートの山部に接合されて、第１の通路又は第３の通
路をそれぞれ形成し、前記波形プレートの少なくとも一
方は、該波形プレートを貫通する開口を有しており、こ
れら開口は、前記第１の通路又は第３の通路から対応す
る電極に反応物質を供給することを特徴とする固体酸化
物燃料電池スタック。 - 【請求項６】 請求項４の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記第１の分配部材又は第２の分配部材は、
複数の平行な管によって形成されて、前記第１の通路又
は第３の通路をそれぞれ形成し、前記管は、間隔部材に
よって相互に接続されていることを特徴とする固体酸化
物燃料電池スタック。 - 【請求項７】 請求項４の固体酸化物燃料電池スタック
において、各々の第１のモジュールは、前記第１の分配
部材の周囲で横方向に伸長する多孔質のサポート構造を
有しており、該多孔質のサポート構造は、前記第１の分
配部材の横方向に隔置された箇所において、前記第１の
分配部材に接触し、これにより、前記第１の分配部材と
前記多孔質のサポート構造との間に複数の第２の通路を
形成し、前記多孔質のサポート構造は、前記電解質／電
極アセンブリを担持し、前記第１の電極は、前記多孔質
のサポート構造に設けられて該多孔質のサポート構造に
接触していることを特徴とする固体酸化物燃料電池スタ
ック。 - 【請求項８】 請求項７の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記第１の電極は、前記多孔質のサポート構
造の実質的に平行な表面に設けられ、前記多孔質のサポ
ート構造の各々の平行な表面に設けられる第１の電極
は、隣接する燃料電池の第２の電極に対して電気的に直
列に接続されていることを特徴とする固体酸化物燃料電
池スタック。 - 【請求項９】 請求項８の固体酸化物燃料電池スタック
において、前記第１の電極、前記固体酸化物電解質部
材、及び、前記第２の電極は、前記第１の分配部材と交
差する方向に伸長し、隣接する第１の電極は、前記第１
の分配部材の長手方向に隔置されていることを特徴とす
る固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項１０】 請求項８の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記第１の電極、前記固体酸化物電解質部
材、及び、前記第２の電極は、前記第１の分配部材の長
手方向に伸長し、隣接する第１の電極は、前記第１の分
配部材と交差する方向において隔置されていることを特
徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項１１】 請求項４の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記第１及び第２の分配部材は、前記第１
の通路及び前記第３の通路が直交して伸長するように、
配列されていることを特徴とする固体酸化物燃料電池ス
タック。 - 【請求項１２】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマの触媒が、低温水蒸気
改質触媒を含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池ス
タック。 - 【請求項１３】 請求項１２の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記水蒸気改質触媒が、ニッケル触媒を
含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項１４】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマの触媒が、部分酸化改
質触媒を含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタ
ック。 - 【請求項１５】 請求項１４の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記部分酸化改質触媒が、白金、ロジウ
ム、他の貴金属、あるいは、貴金属の混合物を含むこと
を特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項１６】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマの触媒が、水素化脱硫
触媒を含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタッ
ク。 - 【請求項１７】 請求項１６の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記水素化脱硫触媒が、モリブデン酸ニ
ッケル又はモリブデン酸コバルトを含むことを特徴とす
る固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項１８】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマが、炭化水素燃料から
塩素を除去する手段を備えることを特徴とする固体酸化
物燃料電池スタック。 - 【請求項１９】 請求項１８の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記塩素を除去する手段が、活性アルミ
ナを含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタッ
ク。 - 【請求項２０】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマが、炭化水素燃料から
硫黄を除去する手段を備えることを特徴とする固体酸化
物燃料電池スタック。 - 【請求項２１】 請求項２０の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記硫黄を除去する手段が、酸化亜鉛を
含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項２２】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマが、当該固体酸化物燃
料電池スタックに対して取り外し可能に設けられている
ことを特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項２３】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、前記プレリフォーマに供給される炭化水素
燃料によって、前記アノードチャンバから、使用済みの
メタン、水素、炭素酸化物、及び、蒸気の一部を循環さ
せる循環手段を備えることを特徴とする固体酸化物燃料
電池スタック。 - 【請求項２４】 請求項２３の固体酸化物燃料電池スタ
ックにおいて、前記循環手段が、ジェットポンプを備え
ることを特徴とする固体酸化物燃料電池スタック。 - 【請求項２５】 請求項１の固体酸化物燃料電池スタッ
クにおいて、メタノール及び酸素含有ガスの混合物、又
は、水素及び酸素含有ガスの混合物を、前記プレリフォ
ーマに供給して、当該固体酸化物燃料電池スタックを起
動させ、ゼロ出力又は所定の出力よりも低い出力におい
て当該固体酸化物燃料電池スタックを運転することを可
能とする手段を備えることを特徴とする固体酸化物燃料
電池スタック。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9403198A GB9403198D0 (en) | 1994-02-19 | 1994-02-19 | A solid oxide fuel cell stack |
| GB9403198.6 | 1994-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07272742A true JPH07272742A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3845123B2 JP3845123B2 (ja) | 2006-11-15 |
Family
ID=10750607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02955495A Expired - Lifetime JP3845123B2 (ja) | 1994-02-19 | 1995-02-17 | 固体酸化物燃料電池スタック |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5486428A (ja) |
| EP (1) | EP0673074B1 (ja) |
| JP (1) | JP3845123B2 (ja) |
| CA (1) | CA2142757C (ja) |
| DE (1) | DE69503167T2 (ja) |
| GB (1) | GB9403198D0 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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