JPH08180889A - 平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御方法および装置 - Google Patents
平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御方法および装置Info
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- JPH08180889A JPH08180889A JP6317427A JP31742794A JPH08180889A JP H08180889 A JPH08180889 A JP H08180889A JP 6317427 A JP6317427 A JP 6317427A JP 31742794 A JP31742794 A JP 31742794A JP H08180889 A JPH08180889 A JP H08180889A
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】 平板型固体電解質燃料電池において内部改質
により生じる吸熱と電池反応による発熱をバランスさせ
てセル内の面内温度分布の均一化を実施することができ
る内部改質制御方法を提供すること。 【構成】 固体電解質層４を挟むように燃料極５と空気
極６を配置してなる平板状単電池３と、隣接する単電池
を電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化
剤ガスとを分配するセパレータ１とを交互に積層して構
成された平板型固体電解質燃料電池において、前記セパ
レータに刻設された燃料ガス流通溝１ｃと燃料極５との
間に１０００℃の燃料極雰囲気で導電性を有する薄板１
０を介在させ、該薄板に燃料ガス拡散用貫通孔１１を設
けた。
により生じる吸熱と電池反応による発熱をバランスさせ
てセル内の面内温度分布の均一化を実施することができ
る内部改質制御方法を提供すること。 【構成】 固体電解質層４を挟むように燃料極５と空気
極６を配置してなる平板状単電池３と、隣接する単電池
を電気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化
剤ガスとを分配するセパレータ１とを交互に積層して構
成された平板型固体電解質燃料電池において、前記セパ
レータに刻設された燃料ガス流通溝１ｃと燃料極５との
間に１０００℃の燃料極雰囲気で導電性を有する薄板１
０を介在させ、該薄板に燃料ガス拡散用貫通孔１１を設
けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平板型固体電解質燃料電
池の内部改質制御方法および装置に関する。
池の内部改質制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、例えば空気と都市ガスをそれぞ
れ、酸化剤および燃料として、燃料が本来持っている化
学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池
が、省資源、環境保護などの観点から注目されている。
その中でも、イットリアなどをドープしたジルコニアを
単電池の電解質層として用い、耐熱性金属や導電性酸化
物をセパレータとして用いた固体電解質型燃料電池（Ｓ
ＯＦＣ）は、ほかのタイプの燃料電池と比較して運転温
度が１０００℃と高く、発電効率が高く、高温の廃熱の
利用により総合効率が高いので、研究開発が進んでい
る。
れ、酸化剤および燃料として、燃料が本来持っている化
学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池
が、省資源、環境保護などの観点から注目されている。
その中でも、イットリアなどをドープしたジルコニアを
単電池の電解質層として用い、耐熱性金属や導電性酸化
物をセパレータとして用いた固体電解質型燃料電池（Ｓ
ＯＦＣ）は、ほかのタイプの燃料電池と比較して運転温
度が１０００℃と高く、発電効率が高く、高温の廃熱の
利用により総合効率が高いので、研究開発が進んでい
る。
【０００３】固体電解質燃料電池は平板状単電池と、隣
接する単電池同志を電気的に直列に接続しかつ各単電池
に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを交
互に積層して複層のスタックセルとして構成されたもの
である。
接する単電池同志を電気的に直列に接続しかつ各単電池
に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセパレータとを交
互に積層して複層のスタックセルとして構成されたもの
である。
【０００４】内部マニホールド方式の平板型固体電解質
燃料電池はセパレータが酸化剤および燃料の各ガスの給
排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備える一体型
の構造である。セパレータにガスの給排気の孔すなわち
貫通孔が開けられ、この孔から単電池の電極面にガスが
給排気され、さらに、電極面の隅々にガスを均等に分配
するため、および、隣あう電池を直列に接続するため電
極またはセパレータの面に複数本のガス流通溝が形成さ
れている。
燃料電池はセパレータが酸化剤および燃料の各ガスの給
排気、分配および電気的接続の機能を兼ね備える一体型
の構造である。セパレータにガスの給排気の孔すなわち
貫通孔が開けられ、この孔から単電池の電極面にガスが
給排気され、さらに、電極面の隅々にガスを均等に分配
するため、および、隣あう電池を直列に接続するため電
極またはセパレータの面に複数本のガス流通溝が形成さ
れている。
【０００５】燃料電池の発電効率は都市ガスを燃料にす
るゆえ燃料改質により改善が図れる。一般的に燃料電池
は高温で運転するとエントロピー損失が大きくなるため
理論効率が低下する。しかし、メタンを燃料とした場合
には、メタンと水を吸熱反応させ改質することにより理
論発電効率を８８％まで改善することができる。ＳＯＦ
Ｃは８００℃以上の高温で運転するため、電池の廃熱に
より改質に必要十分な熱が供給できるため、高効率運転
が可能となる。
るゆえ燃料改質により改善が図れる。一般的に燃料電池
は高温で運転するとエントロピー損失が大きくなるため
理論効率が低下する。しかし、メタンを燃料とした場合
には、メタンと水を吸熱反応させ改質することにより理
論発電効率を８８％まで改善することができる。ＳＯＦ
Ｃは８００℃以上の高温で運転するため、電池の廃熱に
より改質に必要十分な熱が供給できるため、高効率運転
が可能となる。
【０００６】また、固体電解質型燃料電池の燃料極は前
述したように、Ｎｉ／ＹＳＺサーメットなどが使用され
ており、その中のＮｉに触媒効果があるため、燃料中に
適量の水蒸気を添加して直接燃料電池に導入することに
より、改質反応を燃料電池内部で行わせる直接内部改質
法がある。
述したように、Ｎｉ／ＹＳＺサーメットなどが使用され
ており、その中のＮｉに触媒効果があるため、燃料中に
適量の水蒸気を添加して直接燃料電池に導入することに
より、改質反応を燃料電池内部で行わせる直接内部改質
法がある。
【０００７】このような燃料極の触媒効果による直接内
部改質法では、改質装置が不要となり、システム構成が
簡単となり、小型化が期待でき、冷却用空気の減少によ
り効率の向上が図れる等の長所がある。
部改質法では、改質装置が不要となり、システム構成が
簡単となり、小型化が期待でき、冷却用空気の減少によ
り効率の向上が図れる等の長所がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな内部改質法では電池反応の発熱と改質反応の吸熱と
をうまくバランスさせればセル温度を均一化することが
できるが、従来は電極面内での発熱と吸熱とをバランス
させて相殺させることができないためセル温度を均一化
できなかった。このため、固体電解質燃料電池が部分的
に高温度になり過ぎてその構成部材が破壊や劣化を起こ
し、また、部分的に低温度になり過ぎて電極性能が低下
する欠点があった。
うな内部改質法では電池反応の発熱と改質反応の吸熱と
をうまくバランスさせればセル温度を均一化することが
できるが、従来は電極面内での発熱と吸熱とをバランス
させて相殺させることができないためセル温度を均一化
できなかった。このため、固体電解質燃料電池が部分的
に高温度になり過ぎてその構成部材が破壊や劣化を起こ
し、また、部分的に低温度になり過ぎて電極性能が低下
する欠点があった。
【０００９】図４は従来の平板型固体電解質燃料電池の
運転時のセル温度分布を示すグラフである。横軸に燃料
極の入口から出口までの距離（単位 ｍｍ）を示し、縦
軸にセル温度（単位°Ｋ）を示す。
運転時のセル温度分布を示すグラフである。横軸に燃料
極の入口から出口までの距離（単位 ｍｍ）を示し、縦
軸にセル温度（単位°Ｋ）を示す。
【００１０】このグラフの曲線Ａはセル温度（電解質層
の温度で代表する）を示し、曲線Ｂは空気の温度を示
す。燃料、空気の入温度はそれぞれ１２７３Ｋ、１１７
３Ｋで、燃料、空気は対向流である。燃料の入口と出口
付近で温度が低い。入口から１０ｍｍ入った付近では電
池反応が盛んになりセル温度が最高の約１３２０°Ｋと
高くなり、それから急に降下して出口付近ではセル温度
が約１２００°Ｋである。これは燃料極の入口から少し
入ったところまでで燃料ガスが改質され終わり、燃料出
口付近では空気によって冷やされるためである。燃料極
の表面に未改質燃料ガスが均一に分布されないことが不
均一な温度分布の大きな原因となる。このことから従来
の平板型固体電解質燃料電池ではセル温度が不均一であ
ることがわかる。これに起因する上記欠点によりセル温
度のカーブはなるべく平らにゆるやかにすることが望ま
しい。
の温度で代表する）を示し、曲線Ｂは空気の温度を示
す。燃料、空気の入温度はそれぞれ１２７３Ｋ、１１７
３Ｋで、燃料、空気は対向流である。燃料の入口と出口
付近で温度が低い。入口から１０ｍｍ入った付近では電
池反応が盛んになりセル温度が最高の約１３２０°Ｋと
高くなり、それから急に降下して出口付近ではセル温度
が約１２００°Ｋである。これは燃料極の入口から少し
入ったところまでで燃料ガスが改質され終わり、燃料出
口付近では空気によって冷やされるためである。燃料極
の表面に未改質燃料ガスが均一に分布されないことが不
均一な温度分布の大きな原因となる。このことから従来
の平板型固体電解質燃料電池ではセル温度が不均一であ
ることがわかる。これに起因する上記欠点によりセル温
度のカーブはなるべく平らにゆるやかにすることが望ま
しい。
【００１１】本発明は上述の点にかんがみてなされたも
ので、平板型固体電解質燃料電池において直接内部改質
により生じる吸熱と電池反応による発熱をセル面内全体
でバランスさせてセル内の面内温度分布の均一化を実施
することができる内部改質制御方法を提供することを目
的とする。
ので、平板型固体電解質燃料電池において直接内部改質
により生じる吸熱と電池反応による発熱をセル面内全体
でバランスさせてセル内の面内温度分布の均一化を実施
することができる内部改質制御方法を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御
方法は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置
してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直
列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分
配するセパレータとを交互に積層して構成され、燃料極
中のニッケルにより燃料ガスの内部改質をおこなうよう
にした平板型固体電解質燃料電池の運転時に、水蒸気を
含んだ未改質燃料ガスが燃料極表面にその流動方向に均
一に到着するよう供給されることを特徴とする。また、
本発明の平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御装置
は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置して
なる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直列に
接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配す
るセパレータとを交互に積層して構成された平板型固体
電解質燃料電池において、前記セパレータに刻設された
燃料ガス流通溝と燃料極との間に１０００℃の燃料極雰
囲気で導電性を有する薄板を介在させ、該薄板に燃料ガ
ス拡散用貫通孔を設けたことを特徴とする。また、本発
明は、前記セパレータに刻設された燃料ガス流通溝と燃
料極との間に、前記薄板の代わりに、１０００℃の燃料
極雰囲気で導電性を有する多孔体の薄板を介在させたこ
とを特徴とする。
め、本発明の平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御
方法は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置
してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直
列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分
配するセパレータとを交互に積層して構成され、燃料極
中のニッケルにより燃料ガスの内部改質をおこなうよう
にした平板型固体電解質燃料電池の運転時に、水蒸気を
含んだ未改質燃料ガスが燃料極表面にその流動方向に均
一に到着するよう供給されることを特徴とする。また、
本発明の平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御装置
は固体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置して
なる平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直列に
接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配す
るセパレータとを交互に積層して構成された平板型固体
電解質燃料電池において、前記セパレータに刻設された
燃料ガス流通溝と燃料極との間に１０００℃の燃料極雰
囲気で導電性を有する薄板を介在させ、該薄板に燃料ガ
ス拡散用貫通孔を設けたことを特徴とする。また、本発
明は、前記セパレータに刻設された燃料ガス流通溝と燃
料極との間に、前記薄板の代わりに、１０００℃の燃料
極雰囲気で導電性を有する多孔体の薄板を介在させたこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】セパレータの燃料ガス流通溝と燃料極との間に
挿入された薄板の貫通孔または多孔体から、水蒸気を含
んだ燃料ガスが燃料極表面にその流動方向に均一に分布
されることと、燃料極表面への燃料ガスの物質移動速度
を、減速することにより、燃料ガスの入口部で急激に改
質反応が起ってしまうことを防ぐことができる。そのた
め、電池反応による発熱と、燃料極中のニッケルによる
改質反応の吸熱がバランスされ、セルの温度が均一化さ
れる。
挿入された薄板の貫通孔または多孔体から、水蒸気を含
んだ燃料ガスが燃料極表面にその流動方向に均一に分布
されることと、燃料極表面への燃料ガスの物質移動速度
を、減速することにより、燃料ガスの入口部で急激に改
質反応が起ってしまうことを防ぐことができる。そのた
め、電池反応による発熱と、燃料極中のニッケルによる
改質反応の吸熱がバランスされ、セルの温度が均一化さ
れる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は本発明の内部改質制御装置を実施し
た平板型固体電解質燃料電池の断面図である。図２
（ａ）（ｂ）は本発明の内部改質制御装置に使用される
薄板の平面図である。
た平板型固体電解質燃料電池の断面図である。図２
（ａ）（ｂ）は本発明の内部改質制御装置に使用される
薄板の平面図である。
【００１６】この平板型固体電解質燃料電池は、平板状
単電池３とセパレータ１を交互に積層してスタックとし
て組み立てられたものである。単電池３は固体電解質層
４を挟むように燃料極５としてＮｉ／ＹＳＺサーメット
を、空気極６として（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 をスクリー
ン印刷などによりコーティングしたものを配置したもの
である。固体電解質層４はイットリアなどをドープした
ジルコニア焼結体（ＹＳＺ）で造られる。固体電解質層
４の４隅にガスの給排気孔が開けられている。このガス
給排気孔はセパレータ１の４隅の給排気孔の大きさおよ
び配置と同一である。
単電池３とセパレータ１を交互に積層してスタックとし
て組み立てられたものである。単電池３は固体電解質層
４を挟むように燃料極５としてＮｉ／ＹＳＺサーメット
を、空気極６として（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 をスクリー
ン印刷などによりコーティングしたものを配置したもの
である。固体電解質層４はイットリアなどをドープした
ジルコニア焼結体（ＹＳＺ）で造られる。固体電解質層
４の４隅にガスの給排気孔が開けられている。このガス
給排気孔はセパレータ１の４隅の給排気孔の大きさおよ
び配置と同一である。
【００１７】セパレータ１は単電池３の燃料極５と空気
極６にそれぞれ使用される燃料ガスと酸化剤ガスを分離
する作用と、単電池３同士を電気的に直列に接続する作
用をするものである。 必要に応じ、セパレータ１と固
体電解質層４との間にスペーサ２が挿入されている。ス
ペーサ２は厚さ数百ミクロンのジルコニア等のセラミッ
クまたは金属板で作られ、その４隅にガスの給排気孔が
開けられている。この給排気孔はセパレータ１の給排気
孔１ａと同一の大きさと配置を有する。
極６にそれぞれ使用される燃料ガスと酸化剤ガスを分離
する作用と、単電池３同士を電気的に直列に接続する作
用をするものである。 必要に応じ、セパレータ１と固
体電解質層４との間にスペーサ２が挿入されている。ス
ペーサ２は厚さ数百ミクロンのジルコニア等のセラミッ
クまたは金属板で作られ、その４隅にガスの給排気孔が
開けられている。この給排気孔はセパレータ１の給排気
孔１ａと同一の大きさと配置を有する。
【００１８】図２に示すように、セパレータ１と燃料極
５との間に１０００℃の燃料極雰囲気で導電性を有する
多孔体の薄板１０または燃料ガス拡散用貫通孔１１を設
けた薄板１０を挟んでいる。図２（ａ）は燃料ガス拡散
用貫通孔１１Ａが丸孔の場合を示し、図２（ｂ）は燃料
ガス拡散用貫通孔１１Ｂが溝孔の場合を示す。その他の
形状の孔を使用してもよい。多孔体の薄板１０には材料
そのものに無数の小孔があいている。
５との間に１０００℃の燃料極雰囲気で導電性を有する
多孔体の薄板１０または燃料ガス拡散用貫通孔１１を設
けた薄板１０を挟んでいる。図２（ａ）は燃料ガス拡散
用貫通孔１１Ａが丸孔の場合を示し、図２（ｂ）は燃料
ガス拡散用貫通孔１１Ｂが溝孔の場合を示す。その他の
形状の孔を使用してもよい。多孔体の薄板１０には材料
そのものに無数の小孔があいている。
【００１９】貫通孔の分布について次のような場合があ
る。 （１）貫通孔が薄板１０に均等に分布されている。 （２）貫通孔が薄板１０に不均等に分布されている。図
２の場合では、燃料ガスが矢印Ｆの方向に薄板１０の表
面を流れる。燃料ガスの薄板１０への入口では貫通孔１
１Ａまたは貫通孔１１Ｂの開口面積すなわち燃料ガスの
拡散面積が狭く、少量の燃料ガスが燃料極表面に到達す
る。燃料ガスの流れ方向に徐々に貫通孔１１Ａまたは貫
通孔１１Ｂの開口面積すなわち燃料ガスの拡散面積が拡
大し、たとえ燃料ガスが途中で消費されても未燃の燃料
ガスが燃料極の全表面に到達するようになる。貫通孔の
分布の模様は図２に示すものに限定されず、状況に応じ
て変化させることができる。
る。 （１）貫通孔が薄板１０に均等に分布されている。 （２）貫通孔が薄板１０に不均等に分布されている。図
２の場合では、燃料ガスが矢印Ｆの方向に薄板１０の表
面を流れる。燃料ガスの薄板１０への入口では貫通孔１
１Ａまたは貫通孔１１Ｂの開口面積すなわち燃料ガスの
拡散面積が狭く、少量の燃料ガスが燃料極表面に到達す
る。燃料ガスの流れ方向に徐々に貫通孔１１Ａまたは貫
通孔１１Ｂの開口面積すなわち燃料ガスの拡散面積が拡
大し、たとえ燃料ガスが途中で消費されても未燃の燃料
ガスが燃料極の全表面に到達するようになる。貫通孔の
分布の模様は図２に示すものに限定されず、状況に応じ
て変化させることができる。
【００２０】セルの温度が上昇すると電池反応が盛んに
なりさらに発熱作用を生ずる。また、改質反応は吸熱作
用を生ずる。さらに空気極に供給される空気による冷却
作用が存在する。これらの作用を制御することによりセ
ルの温度を均一化することができる。
なりさらに発熱作用を生ずる。また、改質反応は吸熱作
用を生ずる。さらに空気極に供給される空気による冷却
作用が存在する。これらの作用を制御することによりセ
ルの温度を均一化することができる。
【００２１】図３は本発明の方法を実施した平板型固体
電解質燃料電池の運転時のセル温度分布を示すグラフで
ある。この時の拡散板の開孔面積は全体の５０％であ
る。横軸に燃料極の入口から出口までの距離（単位 ｍ
ｍ）を示し、縦軸にセル温度（単位 °Ｋ）を示す。グ
ラフ中の曲線Ａはセル温度（電解質層の温度で代表す
る）を示し、曲線Ｂは空気の温度を示す。
電解質燃料電池の運転時のセル温度分布を示すグラフで
ある。この時の拡散板の開孔面積は全体の５０％であ
る。横軸に燃料極の入口から出口までの距離（単位 ｍ
ｍ）を示し、縦軸にセル温度（単位 °Ｋ）を示す。グ
ラフ中の曲線Ａはセル温度（電解質層の温度で代表す
る）を示し、曲線Ｂは空気の温度を示す。
【００２２】図３の平板型固体電解質燃料電池では貫通
孔を均等に分布した薄板１０をセパレータ１と燃料極５
との間に挟持している。燃料と空気は対向流である。燃
料極５の入口では約１２７３°Ｋである。これは入口で
燃料極５のＮｉの触媒効果による改質反応が起きるため
である。入口から１０ｍｍ入った付近では電池反応が盛
んになりセル温度が最高の約１３００°Ｋと高くなり、
それからゆるやかに降下して出口付近ではセル温度が約
１２２０°Ｋである。燃料ガスと逆方向に空気極６に送
入される空気の温度は空気極６の入口では約１１７３°
Ｋ、出口では約１２７３°Ｋとなる。
孔を均等に分布した薄板１０をセパレータ１と燃料極５
との間に挟持している。燃料と空気は対向流である。燃
料極５の入口では約１２７３°Ｋである。これは入口で
燃料極５のＮｉの触媒効果による改質反応が起きるため
である。入口から１０ｍｍ入った付近では電池反応が盛
んになりセル温度が最高の約１３００°Ｋと高くなり、
それからゆるやかに降下して出口付近ではセル温度が約
１２２０°Ｋである。燃料ガスと逆方向に空気極６に送
入される空気の温度は空気極６の入口では約１１７３°
Ｋ、出口では約１２７３°Ｋとなる。
【００２３】図３（本発明）と図４（従来例）を比較す
ると、図３のセル温度曲線Ａは図４のセル温度曲線Ａよ
りなだらかである。すなわち、熱分布が穏やかである。
これはセパレータ１と燃料極５との間に挿入した薄板１
０の影響によるものと考えられる。拡散板１０をはさん
だ場合にこれだけのセル温度均一化の効果が得られるの
で、適当な貫通孔を薄板１０上に分布させることによ
り、電池反応による発熱と改質反応による吸熱とをバラ
ンスさせ、これに空気の冷却作用を加味してセル温度を
図３のグラフでさらに水平に近づけることも可能とな
る。
ると、図３のセル温度曲線Ａは図４のセル温度曲線Ａよ
りなだらかである。すなわち、熱分布が穏やかである。
これはセパレータ１と燃料極５との間に挿入した薄板１
０の影響によるものと考えられる。拡散板１０をはさん
だ場合にこれだけのセル温度均一化の効果が得られるの
で、適当な貫通孔を薄板１０上に分布させることによ
り、電池反応による発熱と改質反応による吸熱とをバラ
ンスさせ、これに空気の冷却作用を加味してセル温度を
図３のグラフでさらに水平に近づけることも可能とな
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置してなる
平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直列に接続
しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセ
パレータとを交互に積層して構成された平板型固体電解
質燃料電池において、前記セパレータに刻設された燃料
ガス流通溝と燃料極との間に１０００℃の燃料極雰囲気
で導電性を有する薄板を介在させ、該薄板に燃料ガス拡
散用貫通孔を設けたので、次のような優れた効果が得ら
れる。 （１）平板型固体電解質燃料電池の運転時の電池反応に
よる発熱と改質反応による吸熱とをバランスさせてセル
温度の均一化を行うことができる。 （２）平板型固体電解質燃料電池の構成部材の熱応力に
よる破損を防止することができる。 （３）平板型固体電解質燃料電池の運転を安定させ、電
池性能を向上させることができる。 （４）高温部がなくなるため平板型固体電解質燃料電池
の耐久寿命を伸ばすことができる。
体電解質層を挟むように燃料極と空気極を配置してなる
平板状単電池と、隣接する単電池を電気的に直列に接続
しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配するセ
パレータとを交互に積層して構成された平板型固体電解
質燃料電池において、前記セパレータに刻設された燃料
ガス流通溝と燃料極との間に１０００℃の燃料極雰囲気
で導電性を有する薄板を介在させ、該薄板に燃料ガス拡
散用貫通孔を設けたので、次のような優れた効果が得ら
れる。 （１）平板型固体電解質燃料電池の運転時の電池反応に
よる発熱と改質反応による吸熱とをバランスさせてセル
温度の均一化を行うことができる。 （２）平板型固体電解質燃料電池の構成部材の熱応力に
よる破損を防止することができる。 （３）平板型固体電解質燃料電池の運転を安定させ、電
池性能を向上させることができる。 （４）高温部がなくなるため平板型固体電解質燃料電池
の耐久寿命を伸ばすことができる。
【図１】本発明の内部改質制御装置を実施した平板型固
体電解質燃料電池の断面図である。
体電解質燃料電池の断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の内部改質制御装置に使
用される薄板の平面図である。
用される薄板の平面図である。
【図３】本発明の方法を実施した平板型固体電解質燃料
電池の運転時のセル温度分布を示すグラフである。
電池の運転時のセル温度分布を示すグラフである。
【図４】従来の平板型固体電解質燃料電池の運転時のセ
ル温度分布を示すグラフである。
ル温度分布を示すグラフである。
１ セパレータ １ｂ 突起 １ｃ ガス流通溝 ２ スペーサ ３ 単電池 ４ 固体電解質層 ５ 燃料極 ６ 空気極 １０ 薄板 １１Ａ 燃料ガス拡散用貫通孔 １１Ｂ 燃料ガス拡散用貫通孔
Claims (5)
- 【請求項１】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して構成さ
れ、燃料極中のニッケルを触媒として燃料ガスの内部改
質をおこなうようにした平板型固体電解質燃料電池の運
転時に、燃料極表面に到達する水蒸気を含んだ改質前の
燃料ガスがその流動方向に均等化するよう供給されるこ
とを特徴とする平板型固体電解質燃料電池の内部改質制
御方法。 - 【請求項２】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して構成され
た平板型固体電解質燃料電池において、前記セパレータ
に刻設された燃料ガス流通溝と燃料極との間に運転温度
の燃料極雰囲気で十分な導電性を有する薄板を介在さ
せ、該薄板に燃料ガス拡散用貫通孔を設けたことを特徴
とする平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御装置。 - 【請求項３】 固体電解質層を挟むように燃料極と空気
極を配置してなる平板状単電池と、隣接する単電池を電
気的に直列に接続しかつ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガ
スとを分配するセパレータとを交互に積層して構成され
た平板型固体電解質燃料電池において、前記セパレータ
に刻設された燃料ガス流通溝と燃料極との間に運転温度
の燃料極雰囲気で十分な導電性を有する多孔体の薄板を
介在させたことを特徴とする平板型固体電解質燃料電池
の内部改質制御装置。 - 【請求項４】 前記薄板に設ける貫通孔が均等に分布さ
れていることを特徴とする請求項２または請求項３に記
載の平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御装置。 - 【請求項５】 前記薄板に設ける貫通孔の開孔面積を燃
料ガスの流動方向に増大させたことを特徴とする請求項
２または請求項３に記載の平板型固体電解質燃料電池の
内部改質制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6317427A JPH08180889A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6317427A JPH08180889A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180889A true JPH08180889A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18088107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6317427A Withdrawn JPH08180889A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 平板型固体電解質燃料電池の内部改質制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08180889A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032343A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Ford Motor Co | 固体酸化物燃料電池の内部改質の反応速度を制御する装置及び方法 |
| JP2016024997A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 株式会社デンソー | 固体酸化物形燃料電池セル |
| JP2016058362A (ja) * | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物型燃料電池 |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP6317427A patent/JPH08180889A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032343A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Ford Motor Co | 固体酸化物燃料電池の内部改質の反応速度を制御する装置及び方法 |
| JP2016024997A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 株式会社デンソー | 固体酸化物形燃料電池セル |
| JP2016058362A (ja) * | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物型燃料電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |