JPH081810B2 - 内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池 - Google Patents
内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池Info
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- 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〕 この発明は、内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池に関す
るものであり、もう少し詳しくいうと、触媒により改質
された燃料ガスと酸化ガスが供給されて電気化学反応を
起こす内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池に関するもので
ある。
るものであり、もう少し詳しくいうと、触媒により改質
された燃料ガスと酸化ガスが供給されて電気化学反応を
起こす内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池に関するもので
ある。
第３図は従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池（以
下、燃料電池と略記する）を示し、図において、（１）
は電解質マトリクス、（２）は燃料ガス側電極、（３）
は酸化ガス側電極である。（４）は燃料ガス側電極
（２）を支持し、かつ、後述する改質触媒を燃料ガス側
電極（２）から分離する燃料ガス側多孔板である。
（５）は酸化ガス側電極（３）を支持する酸化ガス側多
孔板である。（６）は燃料ガス側ガス流路と酸化ガス側
ガス流路とを分離、形成し、かつ、電解質マトリクス
（１）、燃料ガス側電極（２）、酸化ガス側電極
（３）、燃料ガス側多孔板（４）、酸化ガス側多孔板
（５）より構成される単位燃料電池（７）を複数積層す
る際に単位燃料電池（７）を電気的に直列に接続する役
目をするセパレータ板である。（８）はセパレータ板
（６）により分離形成された燃料ガス側ガス流路、
（９）は酸化ガス側ガス流路である。（10）は炭化水素
またはアルコール類を分解し水素を生成する反応を促進
する改質触媒である。
下、燃料電池と略記する）を示し、図において、（１）
は電解質マトリクス、（２）は燃料ガス側電極、（３）
は酸化ガス側電極である。（４）は燃料ガス側電極
（２）を支持し、かつ、後述する改質触媒を燃料ガス側
電極（２）から分離する燃料ガス側多孔板である。
（５）は酸化ガス側電極（３）を支持する酸化ガス側多
孔板である。（６）は燃料ガス側ガス流路と酸化ガス側
ガス流路とを分離、形成し、かつ、電解質マトリクス
（１）、燃料ガス側電極（２）、酸化ガス側電極
（３）、燃料ガス側多孔板（４）、酸化ガス側多孔板
（５）より構成される単位燃料電池（７）を複数積層す
る際に単位燃料電池（７）を電気的に直列に接続する役
目をするセパレータ板である。（８）はセパレータ板
（６）により分離形成された燃料ガス側ガス流路、
（９）は酸化ガス側ガス流路である。（10）は炭化水素
またはアルコール類を分解し水素を生成する反応を促進
する改質触媒である。
以上の構成により、炭化水素またはアルコール類およ
びスチームを主成分とする燃料ガス、酸素と二酸化炭素
を主要成分とする酸化ガスは十字流形式で燃料電池に供
給され、それぞれ燃料ガス側ガス流路（８）、酸化ガス
側ガス流路（９）に導入される。燃料ガス側ガス流路
（８）に供給された燃料ガス中の炭化水素またはアルコ
ール類は燃料ガス側ガス流路（８）内部に設けられた改
質触媒（10）の作用により下式に示すような化学反応を
とおして水素および一酸化炭素を主成分とする燃料ガス
に変質される。反応全体としては吸熱反応であり、燃料
電池で副生する熱エネルギーを直接利用する。
びスチームを主成分とする燃料ガス、酸素と二酸化炭素
を主要成分とする酸化ガスは十字流形式で燃料電池に供
給され、それぞれ燃料ガス側ガス流路（８）、酸化ガス
側ガス流路（９）に導入される。燃料ガス側ガス流路
（８）に供給された燃料ガス中の炭化水素またはアルコ
ール類は燃料ガス側ガス流路（８）内部に設けられた改
質触媒（10）の作用により下式に示すような化学反応を
とおして水素および一酸化炭素を主成分とする燃料ガス
に変質される。反応全体としては吸熱反応であり、燃料
電池で副生する熱エネルギーを直接利用する。
炭化水素 ＋H2O→H2,CO,CO2,CH4 （１） アルコール類＋H2O→H2,CO,CO2,CH4 （２） CH4 ＋H2O→CO＋3H2 （３） CO ＋H2O→CO2＋H2 （４） 燃料ガス側ガス流路（８）内部で生成した水素、およ
び酸化ガス中の酸素と二酸化炭素は、それぞれ燃料ガス
側多孔板（４）、酸化ガス側多孔板（５）の孔部分を拡
散し、燃料ガス側電極（２）、酸化ガス側電極（３）に
おいてそれぞれ次式に示すような電気化学反応を起こ
す。
び酸化ガス中の酸素と二酸化炭素は、それぞれ燃料ガス
側多孔板（４）、酸化ガス側多孔板（５）の孔部分を拡
散し、燃料ガス側電極（２）、酸化ガス側電極（３）に
おいてそれぞれ次式に示すような電気化学反応を起こ
す。
（燃料ガス側電極） H2＋▲CO2- 3▼→H2O＋CO2＋2e （５） （酸化ガス側電極） これら一連の化学・電気化学反応を通して燃料ガスが
もつている化学エネルギーが、電子エネルギーと副生す
る熱エネルギーとに変換される。
もつている化学エネルギーが、電子エネルギーと副生す
る熱エネルギーとに変換される。
このように内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池において
は、式（５）（６）による電気化学反応で副生した排熱
を、改質反応に必要な反応熱として直接的に利用し、併
せて燃料電池の冷却を行うことにより、システムとして
効率的な排熱の利用を可能とする特長がある。また、燃
料電池の冷却負荷の軽減により熱交換器が小さくてす
み、外部に炭化水素またはアルコール類を分解するため
の燃料処理装置が不要なことと併せてシステムの小形化
が可能となる利点がある。
は、式（５）（６）による電気化学反応で副生した排熱
を、改質反応に必要な反応熱として直接的に利用し、併
せて燃料電池の冷却を行うことにより、システムとして
効率的な排熱の利用を可能とする特長がある。また、燃
料電池の冷却負荷の軽減により熱交換器が小さくてす
み、外部に炭化水素またはアルコール類を分解するため
の燃料処理装置が不要なことと併せてシステムの小形化
が可能となる利点がある。
さらには、式（１）〜（４）の改質反応と式（５）の
電気化学反応とを同じ空間で並行して行うことにより、
式（１）〜（４）の改質反応で生成した水素を連続的に
式（５）の電気化学反応で消費し、また、式（１）〜
（４）の改質反応を進行させるのに必要なスチームを連
続的に供給することになり、式（１）〜（４）の改質反
応を単独に行う場合と比べて、改質反応の進行を促進
し、かつ、改質領域出口における未分解の炭化水素また
はアルコール類の量を低減できる特長がある。
電気化学反応とを同じ空間で並行して行うことにより、
式（１）〜（４）の改質反応で生成した水素を連続的に
式（５）の電気化学反応で消費し、また、式（１）〜
（４）の改質反応を進行させるのに必要なスチームを連
続的に供給することになり、式（１）〜（４）の改質反
応を単独に行う場合と比べて、改質反応の進行を促進
し、かつ、改質領域出口における未分解の炭化水素また
はアルコール類の量を低減できる特長がある。
ここで、改質触媒（10）は、アルミナ、マグネシアな
どを主成分とする担体の上にニツケルなどの活物質を担
持させた、例えばNi/Al2O3,MgOなどの炭化水素改質用の
改質触媒であり、この改質触媒（10）の活性を維持する
ためには、ニッケルなどの下式に示す活物質の酸化を防
ぎながら運転を行う必要 Ni＋H2O→NiO＋H2 （７） がある。
どを主成分とする担体の上にニツケルなどの活物質を担
持させた、例えばNi/Al2O3,MgOなどの炭化水素改質用の
改質触媒であり、この改質触媒（10）の活性を維持する
ためには、ニッケルなどの下式に示す活物質の酸化を防
ぎながら運転を行う必要 Ni＋H2O→NiO＋H2 （７） がある。
一般的な改質触媒を用いた炭化水素またはアルコール
類の分解、水素生成には、式（１）〜（４）に示すよう
に、スチームを添加して行うが、生成した水素によりニ
ツケルなどの活物質の酸化が防止されるため、長期的に
安定した運転が可能となつている。
類の分解、水素生成には、式（１）〜（４）に示すよう
に、スチームを添加して行うが、生成した水素によりニ
ツケルなどの活物質の酸化が防止されるため、長期的に
安定した運転が可能となつている。
しかしながら、内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池にお
いては、式（５）に示したように、式（１）〜（４）で
生成した水素をそれと並行して消費してスチームを生成
するため、水素濃度が低下し、改質触媒（10）の活物
質、たとえばニツケルの酸化が起こり、改質触媒（10）
の活性低下を招き易くなる。
いては、式（５）に示したように、式（１）〜（４）で
生成した水素をそれと並行して消費してスチームを生成
するため、水素濃度が低下し、改質触媒（10）の活物
質、たとえばニツケルの酸化が起こり、改質触媒（10）
の活性低下を招き易くなる。
かような活物質が酸化する条件は、活物質の種類、担
体の種類、温度などにより異なるが、活物質としてニツ
ケルを用いた触媒では、１つの目安として、水蒸気濃度
の水素濃度に関する比が10〜20以上になるとニツケルの
酸化が起こり、触媒の活性が低下することが知られてい
る。
体の種類、温度などにより異なるが、活物質としてニツ
ケルを用いた触媒では、１つの目安として、水蒸気濃度
の水素濃度に関する比が10〜20以上になるとニツケルの
酸化が起こり、触媒の活性が低下することが知られてい
る。
水蒸気濃度の水素濃度に対する比は、燃料ガスの流れ
方向に分布をもつているが、通常、燃料ガス入口部分に
おいて最も大きくなり、その部分における水蒸気濃度の
水素濃度に対する比が、改質触媒（10）の安定性に最も
大きくかかなる。この比を小さく保つためには２つの方
法があり、１つは式（１）〜（４）の炭化水素の分解、
水素生成反応を活発にする、すなわち改質触媒（10）の
活性を大きくし、かつ、その充てん量を増やすことであ
る。他の１つは式（５）の電気化学反応、水素消費反応
を押える、すなわち小さな電流しか取り出さないことで
ある。
方向に分布をもつているが、通常、燃料ガス入口部分に
おいて最も大きくなり、その部分における水蒸気濃度の
水素濃度に対する比が、改質触媒（10）の安定性に最も
大きくかかなる。この比を小さく保つためには２つの方
法があり、１つは式（１）〜（４）の炭化水素の分解、
水素生成反応を活発にする、すなわち改質触媒（10）の
活性を大きくし、かつ、その充てん量を増やすことであ
る。他の１つは式（５）の電気化学反応、水素消費反応
を押える、すなわち小さな電流しか取り出さないことで
ある。
従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池においては、
改質触媒（10）の充てん量を通常の改質反応器における
充てん量の数倍程度多くすることにより、以上の問題を
解決していた。
改質触媒（10）の充てん量を通常の改質反応器における
充てん量の数倍程度多くすることにより、以上の問題を
解決していた。
以上のような従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池
では、長期的に安定して大きな出力をとり出すために
は、多量の改質触媒をその内部に充てんすることが必要
で、また、その結果として燃料ガス側ガス流路の寸法が
大きくなるため、全体として大形になるなどの問題点が
あつた。
では、長期的に安定して大きな出力をとり出すために
は、多量の改質触媒をその内部に充てんすることが必要
で、また、その結果として燃料ガス側ガス流路の寸法が
大きくなるため、全体として大形になるなどの問題点が
あつた。
この発明は、上記のような問題点を解決するためにな
されたもので、この種の燃料電池の特長を生かしなが
ら、改質触媒の充てん量を低減できるとともに、全体を
小形化できる内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池を得るこ
とを目的とする。
されたもので、この種の燃料電池の特長を生かしなが
ら、改質触媒の充てん量を低減できるとともに、全体を
小形化できる内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池を得るこ
とを目的とする。
この発明に係る内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池は、
電解マトリクスを燃料ガス側電極と酸化ガス側電極とで
挟持してなる単位燃料電池が冷却板を介して複数積層さ
れてなる燃料電池であって、冷却板に燃料ガス側電極と
隔離して、単位燃料電池の積層方向と直交するように形
成され、かつ、内部に炭化水素改質用の改質触媒が充填
されて、燃料ガスの改質のみを行う第１の改質領域と、
冷却板と単位燃料電池との間に燃料ガス側電極に隣接し
て、単位燃料電池の積層方向と直交するように形成さ
れ、かつ、内部に炭化水素改質用の改質触媒が充填され
て、第１の改質領域から供給される一部改質された燃料
ガスを改質しながら燃料ガス側電極において電気化学反
応を行う第２の改質領域と、第１の改質領域から排出さ
れた一部改質された燃料ガスを反転して第２の改質領域
に供給する反転用マニホールドと、第２の改質領域から
排出された反応後の燃料ガスを外部に排出する燃料ガス
出口マニホールドとを備えたものである。
電解マトリクスを燃料ガス側電極と酸化ガス側電極とで
挟持してなる単位燃料電池が冷却板を介して複数積層さ
れてなる燃料電池であって、冷却板に燃料ガス側電極と
隔離して、単位燃料電池の積層方向と直交するように形
成され、かつ、内部に炭化水素改質用の改質触媒が充填
されて、燃料ガスの改質のみを行う第１の改質領域と、
冷却板と単位燃料電池との間に燃料ガス側電極に隣接し
て、単位燃料電池の積層方向と直交するように形成さ
れ、かつ、内部に炭化水素改質用の改質触媒が充填され
て、第１の改質領域から供給される一部改質された燃料
ガスを改質しながら燃料ガス側電極において電気化学反
応を行う第２の改質領域と、第１の改質領域から排出さ
れた一部改質された燃料ガスを反転して第２の改質領域
に供給する反転用マニホールドと、第２の改質領域から
排出された反応後の燃料ガスを外部に排出する燃料ガス
出口マニホールドとを備えたものである。
この発明においては、燃料ガス側ガス流路に供給され
る燃料ガス中には第１の改質領域で生成した水素を含ん
でおり、高負荷運転においても改質触媒の活性が低下し
ない。また、第２の改質領域では、炭化水素改質用の改
質触媒の存在下、電気化学反応により生成されたスチー
ムが供給され、化学平衡がメタン分解側にズレ、残存メ
タンが完全に分解される。さらに、第２の改質領域での
改質触媒の充てん量も大幅に低減できるので、全体とし
て改質触媒の充てん量が低減される。
る燃料ガス中には第１の改質領域で生成した水素を含ん
でおり、高負荷運転においても改質触媒の活性が低下し
ない。また、第２の改質領域では、炭化水素改質用の改
質触媒の存在下、電気化学反応により生成されたスチー
ムが供給され、化学平衡がメタン分解側にズレ、残存メ
タンが完全に分解される。さらに、第２の改質領域での
改質触媒の充てん量も大幅に低減できるので、全体とし
て改質触媒の充てん量が低減される。
第１図，第２図はこの発明の一実施例を示し、第３図
におけると同一符号は同一部分を示している。（11）は
内部に改質触媒（10）を保持し、かつ、上面、下面にお
いてセパレータ板（６）と同様反応ガス流路を形成する
役目をする冷却板である。
におけると同一符号は同一部分を示している。（11）は
内部に改質触媒（10）を保持し、かつ、上面、下面にお
いてセパレータ板（６）と同様反応ガス流路を形成する
役目をする冷却板である。
第１図においては、燃料ガスの流れを説明するため、
単位燃料電池（７）の積層物に燃料ガスを供給、排出す
る役目をするガスマニホルドも示してある。（12）は冷
却板（11）から排出された燃料ガスの流れを反転し、燃
料ガス側ガス流路（８）に燃料ガスを供給するための反
転用ガスマニホルド、（13）は燃料ガス側ガス流路
（８）から排出される反応後の燃料ガスを外部に排出す
るための燃料ガス出口マニホルドである。（14）は燃料
ガスの供給孔、（15）は燃料ガス出口、（16）は酸化ガ
ス入口、矢印は燃料ガスの流れを示している。
単位燃料電池（７）の積層物に燃料ガスを供給、排出す
る役目をするガスマニホルドも示してある。（12）は冷
却板（11）から排出された燃料ガスの流れを反転し、燃
料ガス側ガス流路（８）に燃料ガスを供給するための反
転用ガスマニホルド、（13）は燃料ガス側ガス流路
（８）から排出される反応後の燃料ガスを外部に排出す
るための燃料ガス出口マニホルドである。（14）は燃料
ガスの供給孔、（15）は燃料ガス出口、（16）は酸化ガ
ス入口、矢印は燃料ガスの流れを示している。
以上の構成により、外部より供給された炭化水素また
はアルコール類およびスチームを主成分とした燃料ガス
は第１図に示すように側面の供給孔（14）をとおして第
１の改質領域である冷却板（11）により形成された第１
の改質領域に導入される。ここで第１の改質領域は、そ
の内部に改質触媒（10）を有し、熱的に単位燃料電池
（７）と接し、かつ、その内部を流れる燃料ガスが燃料
ガス側電極（２）と接触しないように配置され、その内
部において燃料ガスを改質する機能を備えた領域であ
る。具体的には単位燃料電池（７）で副生した熱を利用
し改質触媒（10）の助けをかりて燃料ガス中に含まれる
炭化水素またはアルコール類を分解し、式（１）〜
（４）に従い水素を含む燃料ガスに変質せしめる。この
時、この第１の改質領域では、炭化水素の分解で生成さ
れるチタン、またはアルコール類の分解の副反応で生成
されるチタンは、化学平衡上80〜90％までしか分解され
ず、この変質された水素を含む燃料ガスにはメタンが10
〜20％残存している。水素を含む燃料ガスは、第１図に
示すように、反転用ガスマニホルド（12）によりその流
れの方向を反転させ、燃料ガス側ガス流路（８）に供給
される。燃料ガス側ガス流路（８）はその内部に改質触
媒（10）を保持し、また、燃料ガス側電極（２）に接し
ており、第２の改質領域に相当する。ここで、第２の改
質領域は、その内部に改質触媒（10）を有し、熱的に単
位燃料電池（７）と接し、かつ、その内部を流れる燃料
ガスがその内部において燃料ガス側電極（２）と接触す
るように配置され、その内部において式（１）〜（４）
の改質反応および式（５）の電気化学反応を並行して行
う領域である。かように、燃料ガス側ガス流路（８）内
部において、改質触媒（10）の存在下、改質反応と電気
化学反応とを並行して行わせることにより、改質反応に
必要なスチームが電気化学反応により生成され、化学平
衡がメタン分解側にズレ、未分解の炭化水素またはアル
コールのみならず、残存メタンも完全に分解される。反
応後の燃料ガスは燃料ガス出口マニホルド（13）より系
外に排出される。
はアルコール類およびスチームを主成分とした燃料ガス
は第１図に示すように側面の供給孔（14）をとおして第
１の改質領域である冷却板（11）により形成された第１
の改質領域に導入される。ここで第１の改質領域は、そ
の内部に改質触媒（10）を有し、熱的に単位燃料電池
（７）と接し、かつ、その内部を流れる燃料ガスが燃料
ガス側電極（２）と接触しないように配置され、その内
部において燃料ガスを改質する機能を備えた領域であ
る。具体的には単位燃料電池（７）で副生した熱を利用
し改質触媒（10）の助けをかりて燃料ガス中に含まれる
炭化水素またはアルコール類を分解し、式（１）〜
（４）に従い水素を含む燃料ガスに変質せしめる。この
時、この第１の改質領域では、炭化水素の分解で生成さ
れるチタン、またはアルコール類の分解の副反応で生成
されるチタンは、化学平衡上80〜90％までしか分解され
ず、この変質された水素を含む燃料ガスにはメタンが10
〜20％残存している。水素を含む燃料ガスは、第１図に
示すように、反転用ガスマニホルド（12）によりその流
れの方向を反転させ、燃料ガス側ガス流路（８）に供給
される。燃料ガス側ガス流路（８）はその内部に改質触
媒（10）を保持し、また、燃料ガス側電極（２）に接し
ており、第２の改質領域に相当する。ここで、第２の改
質領域は、その内部に改質触媒（10）を有し、熱的に単
位燃料電池（７）と接し、かつ、その内部を流れる燃料
ガスがその内部において燃料ガス側電極（２）と接触す
るように配置され、その内部において式（１）〜（４）
の改質反応および式（５）の電気化学反応を並行して行
う領域である。かように、燃料ガス側ガス流路（８）内
部において、改質触媒（10）の存在下、改質反応と電気
化学反応とを並行して行わせることにより、改質反応に
必要なスチームが電気化学反応により生成され、化学平
衡がメタン分解側にズレ、未分解の炭化水素またはアル
コールのみならず、残存メタンも完全に分解される。反
応後の燃料ガスは燃料ガス出口マニホルド（13）より系
外に排出される。
以上のように、この発明においては、燃料ガスの改質
反応を、改質反応のみを行う第１の改質領域、改質反応
と電気化学反応とを並行して行う第２の改質領域の２箇
所に分けて行う。第１の改質領域は改質反応のみで行う
わけであるから、本質的に通常の物質反応器と同じであ
り、従つて改質触媒の取り扱いについても従来の改質反
応器と同じでよく、また、改質触媒の充てん量も従来通
りでよい。第２の改質領域においては、改質反応および
電気化学反応を並行して行うわけであるが、すでに燃料
ガス中に改質触媒（10）の活物質の酸化を防ぐために十
分な水素を第１の改質領域で生成せしめ含んでおり、し
たがつて、従来とは異なり、活物質の酸化による活性低
下は問題とならない。したがつて第２の改質領域におい
ても改質触媒（10）の充てん量は一般的な改質反応器と
同等でよい。このように、従来の内部改質形燃料電池同
様、単位燃料電池（７）で副生した熱を利用しながら、
一部において電気化学反応と並行して改質反応を行わせ
ることにより、式（１）〜（４）の改質反応を促進する
など、従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池の特長を
保ち、かつ、改質触媒（10）の充てん量を低減できる。
反応を、改質反応のみを行う第１の改質領域、改質反応
と電気化学反応とを並行して行う第２の改質領域の２箇
所に分けて行う。第１の改質領域は改質反応のみで行う
わけであるから、本質的に通常の物質反応器と同じであ
り、従つて改質触媒の取り扱いについても従来の改質反
応器と同じでよく、また、改質触媒の充てん量も従来通
りでよい。第２の改質領域においては、改質反応および
電気化学反応を並行して行うわけであるが、すでに燃料
ガス中に改質触媒（10）の活物質の酸化を防ぐために十
分な水素を第１の改質領域で生成せしめ含んでおり、し
たがつて、従来とは異なり、活物質の酸化による活性低
下は問題とならない。したがつて第２の改質領域におい
ても改質触媒（10）の充てん量は一般的な改質反応器と
同等でよい。このように、従来の内部改質形燃料電池同
様、単位燃料電池（７）で副生した熱を利用しながら、
一部において電気化学反応と並行して改質反応を行わせ
ることにより、式（１）〜（４）の改質反応を促進する
など、従来の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池の特長を
保ち、かつ、改質触媒（10）の充てん量を低減できる。
なお、上記実施例では、外部から供給された燃料ガス
の全量を第１の改質領域、すなわち冷却板（11）に供給
し、第１の改質領域で改質された燃料ガスを第２の改質
領域、すなわち燃料ガス側ガス流路（８）に供給する構
成としたが、外部から供給された燃料ガスを２分し、一
部を第１の改質領域に供給して改質し、外部から供給さ
れた燃料ガスの残部と第１の改質領域で改質された燃料
ガスとを合わせて第２の改質領域に供給するような構造
としてもよい。具体的には第１図において燃料ガスの一
部を冷却板（11）に供給し、残部を反転用ガスマニホル
ド（12）より供給すればよい。このような構造では配管
がやや複雑になるが、第１の改質領域における炭化水素
またはアルコール類の分解量を制御するためには、この
ような構造が望ましい。また、特に供給した炭化水素ま
たはアルコール類に対して第１の改質領域で改質する炭
化水素またはアルコール類の割合が小さい場合には、第
１の改質領域における改質触媒の安定性という面からも
かかる構造の方が望ましい。
の全量を第１の改質領域、すなわち冷却板（11）に供給
し、第１の改質領域で改質された燃料ガスを第２の改質
領域、すなわち燃料ガス側ガス流路（８）に供給する構
成としたが、外部から供給された燃料ガスを２分し、一
部を第１の改質領域に供給して改質し、外部から供給さ
れた燃料ガスの残部と第１の改質領域で改質された燃料
ガスとを合わせて第２の改質領域に供給するような構造
としてもよい。具体的には第１図において燃料ガスの一
部を冷却板（11）に供給し、残部を反転用ガスマニホル
ド（12）より供給すればよい。このような構造では配管
がやや複雑になるが、第１の改質領域における炭化水素
またはアルコール類の分解量を制御するためには、この
ような構造が望ましい。また、特に供給した炭化水素ま
たはアルコール類に対して第１の改質領域で改質する炭
化水素またはアルコール類の割合が小さい場合には、第
１の改質領域における改質触媒の安定性という面からも
かかる構造の方が望ましい。
この発明は、以上の説明から明らかなように、改質触
媒を有し、熱的には単位燃料電池と接し、燃料ガス側電
極とは隔離されており、燃料ガスの改質のみを行う第１
の改質領域と、メタン改質用の改質触媒を有し、燃料ガ
ス側電極に隣接しており、第１の改質領域から供給され
る一部改質された燃料ガスを、改質しながら燃料ガス側
電極において電気化学反応を行う第２の改質領域とを備
え、外部より供給された燃料ガスを、まず第１の改質領
域において改質し、次いで第２の改質領域に供給するよ
うにしたので、この種の燃料電池の特長を生かしなが
ら、改質触媒の充てん量を低減でき、小形化を達成でき
る効果がある。
媒を有し、熱的には単位燃料電池と接し、燃料ガス側電
極とは隔離されており、燃料ガスの改質のみを行う第１
の改質領域と、メタン改質用の改質触媒を有し、燃料ガ
ス側電極に隣接しており、第１の改質領域から供給され
る一部改質された燃料ガスを、改質しながら燃料ガス側
電極において電気化学反応を行う第２の改質領域とを備
え、外部より供給された燃料ガスを、まず第１の改質領
域において改質し、次いで第２の改質領域に供給するよ
うにしたので、この種の燃料電池の特長を生かしなが
ら、改質触媒の充てん量を低減でき、小形化を達成でき
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例の一部断面図、第２図は同
じく一部斜視図、第３図は従来の内部改質形燃料電池の
一部断面図である。 （２）……燃料ガス側電極、（７）……単位燃料電池、
（８）……燃料ガス側ガス流路（第２の改質領域）、
（10）……改質触媒、（11）……冷却板（第２の改質領
域）。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
じく一部斜視図、第３図は従来の内部改質形燃料電池の
一部断面図である。 （２）……燃料ガス側電極、（７）……単位燃料電池、
（８）……燃料ガス側ガス流路（第２の改質領域）、
（10）……改質触媒、（11）……冷却板（第２の改質領
域）。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 言上 佳秀 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−119166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−129780（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】電解マトリクスを燃料ガス側電極と酸化ガ
ス側電極とで挟持してなる単位燃料電池が冷却板を介し
て複数積層されてなる燃料電池であって、 前記冷却板に前記燃料ガス側電極と隔離して、前記単位
燃料電池の積層方向と直交するように形成され、かつ、
内部に炭化水素改質用の改質触媒が充填されて、燃料ガ
スの改質のみを行う第１の改質領域と、 前記冷却板と前記単位燃料電池との間に前記燃料ガス側
電極に隣接して、前記単位燃料電池の積層方向と直交す
るように形成され、かつ、内部に炭化水素改質用の改質
触媒が充填されて、前記第１の改質領域から供給される
一部改質された前記燃料ガスを改質しながら前記燃料ガ
ス側電極において電気化学反応を行う第２の改質領域
と、 前記第１の改質領域から排出された一部改質された前記
燃料ガスを反転して前記第２の改質領域に供給する反転
用マニホールドと、 前記第２の改質領域から排出された反応後の前記燃料ガ
スを外部に排出する燃料ガス出口マニホールド とを備えたことを特徴とする内部改質形溶融炭酸塩形燃
料電池。 - 【請求項２】外部よりの供給燃料ガスの一部が第１の改
質領域に供給され、前記供給燃料ガスの残部が前記第１
の改質領域から排出された一部改質された燃料ガスと併
せて第２の改質領域に供給されるようにしたことを特徴
とする請求項１記載の内部改質形溶融炭酸塩形燃料電
池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030607A JPH081810B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池 |
| US06/830,983 US4647516A (en) | 1985-02-20 | 1986-02-19 | Internal reforming type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030607A JPH081810B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61193372A JPS61193372A (ja) | 1986-08-27 |
| JPH081810B2 true JPH081810B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=12308558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030607A Expired - Lifetime JPH081810B2 (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 内部改質形溶融炭酸塩形燃料電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH081810B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877693A (en) * | 1985-12-23 | 1989-10-31 | Energy Research Corporation | Fuel cell apparatus for internal reforming |
| CA1278335C (en) * | 1985-12-23 | 1990-12-27 | Bernard S. Baker | Fuel cell apparatus with internal reforming |
| JPH07118329B2 (ja) * | 1986-04-07 | 1995-12-18 | 三菱電機株式会社 | 溶融炭酸塩型燃料電池用改質触媒 |
| US4767680A (en) * | 1986-07-16 | 1988-08-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| US4975342A (en) * | 1986-07-24 | 1990-12-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
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| JPH0831322B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1996-03-27 | 株式会社日立製作所 | 内部改質型燃料電池およびそれを用いた発電プラント |
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1985
- 1985-02-20 JP JP60030607A patent/JPH081810B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-02-19 US US06/830,983 patent/US4647516A/en not_active Expired - Lifetime
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