JPH08506691A - 高温燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高温燃料電池装置（１）の構造的に特に簡単な構成及び空気側圧縮器（７０）のための特に低い要求出力を達成するために、本発明によれば、コンテナ（２）内に配置された少なくとも１つの高温燃料電池スタック（４〜１４）は高温燃料電池の空気入口が開口する空気流入室（２８）と高温燃料電池の空気出口が開口する空気流出室（１６）とをコンテナ（２）内において互いに気密に分離する分離装置又は分離装置の構成要素であるようにすることが提案される。特に、この分離装置に、空気流出室（１６）内に存在する空気（２２）が空気流入室（２８）内へ流入する空気（３６）によって少なくとも部分的に空気流入室内へ再循環させることのできる少なくとも１つの個所が設けられる。これによって、圧縮器は冷たい比較的濃い空気を圧縮し、そして可動部分を使用することなくコンテナ（２）内で高温空気（２２）の再循環を実施可能である。本発明は原理上全ての高温燃料電池装置に適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 高温燃料電池装置 本発明は、コンテナと、このコンテナ内に配置された少なくとも１つの高温燃 料電池スタックとを備えた高温燃料電池装置に関する。 燃料電池スタックは電気的に直列に接続された平坦で強固に積み重ねられた複 数の固体電解質形高温燃料電池を含んでいる。この場合、直接隣接する電池間に はそれぞれ２極板が取り付けられ、この２極板は、一方の電池のカソードをこれ に隣接する電池のアノードに導電的に接続しガス分流を保証しかつ主構造素子を 構成する。 燃料電池内では主として電気分解の反転を生ずるプロセスが始まる。燃焼反応 の反応体即ち燃料、一般的に水素、と酸素キャリヤ、一般的に空気、とは別々に 供給される。高温燃料電池において燃料案内導入管と酸素案内導入管とは両側面 に電極を備えたセラミック固体電解質によって互いに気密に分離されている。作 動時には固体電解質の燃料側電極即ちアノードで電子が放出され、そして固体電 解質の酸素側電極即ちカソードで受取られる。固体電解質の両電極には電位差即 ち無負荷電圧が現れる。固体電解質は、反応物を分離したり、イオンの形態の電 荷を運んだり、そして同時に固体電解質の両電極間の電極短絡を防止したりする 機能を持っている。このために固体電解質は電子に対する低い導電率及び同時に イオンに対する高い導電率を有しなければならない。 このような高温燃料電池は比較的高い作動温度（８００℃〜１１０℃の範囲） のために低温燃料電池とは逆に、水素ガスの他に例えば天然ガス又は液体として 蓄積可能なプロパンのような炭化水素を変換するのに適している。高温燃料電池 によってｃｍ²電池面積当たり数１００ｍＷの範囲の大きさの高出力密度が得ら れる。個々の高温燃料電池は約１ボルト以上の無負荷電圧を発生する。高温燃料 電池の詳細はアプレビー及びフォウルケスの“燃料電池ハンドブック”（ニュー ヨーク、１９８９年発行）に記載されている。 高温燃料電池を例えば力−熱結合装置内でどのようにして使用することができ るかということは、ＶＧＢクラフトベルクテヒニークのドレンクハーン、レツオ 及びライターの論文“力−熱結合装置への燃料電池適用の技術的及び経済的観点 ”に記載されている。 高温燃料電池装置では大抵高温燃料電池の１つ又は複数のスタックがコンテナ 内に取付けられている。燃料及び酸素キャリヤ、大抵の場合空気、は加熱されか つ僅かに圧縮された形態で外部導入管を介して高温燃料電池のアノードもしくは カソードに供給される。燃料の供給は、その場合大抵、高温燃料電池内で燃料の 約８０％が費消され、燃料の残りの２０％が反応の際に水素イオンと酸素イオン から形成された生成水と共に導管を介して排出されるように設計されている。燃 料側では、高温燃料電池から排出された混合ガスは再循環させられるのではなく 、触媒反応で事後燃焼され、その場合遊離したエネルギーは反応体の予熱のため に及び／又は蒸気発生のために利用される。 カソード側では空気の体積流量は燃料の体積流量に比較して約８倍大きい。コ ンテナ内において高温燃料電池から流出する排気混合体の含熱量を失わないか又 は一部分しか失わないようにするために、カソード側排気混合体を少なくとも一 部分導管を介してコンテナから排出し、新たに圧縮し、そして再び導入管を介し てコンテナ内へ戻すことが一般的に行われている。しかしながら、この場合には 一連の欠点が現れる。即ちこの従来公知のいわゆる“単−ブロック構想”（「フ ジ エレクトリック レビュー」（第３８巻、第２号、第５８頁）及び１９９０ 年６月１２日の“業界紙”におけるＭＢＢ参照）においては、分流器側及び合流 器側すなわち空気側燃料電池入口もしくは出口に、比較的高い要求出力を持つ圧 縮器を用いなければ補償することのできない高い圧力損失が生じる。この圧力損 失は通常約５０ｍｂａｒ以上である。 特に高温燃料電池装置の全電力が高い場合、カソード側では多数の導入管及び 導出管ならびにガス圧縮器による相当の問題が発生することが容易に分かる。こ のガス圧縮器は高温の酸素含有カソード側廃ガスを圧縮しなければならず、この ことは特に圧縮器の可動部分での特に高い保守費用を生ぜしめる。この欠点を回 避するために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０２１０９７号公報により、 カソード側排気を先ず約６５０℃以下に冷却し、その後圧縮し、次に再び加熱す ることが知られている。この構成は補助的な熱交換器の使用および補助的な熱量 の使用を必要とするという欠点を有する。さらに、この多数の個別管をカソード の供給側及び排出側に柔軟に敷設しかつ集結させることは困難である。 そこで、本発明の課題は、燃料キャリヤ及び酸素キャリヤが特に僅かな圧力損 失で高温燃料電池装置内へ導かれるような高温燃料電池装置を提供することにあ る。 このような課題は、本発明によれば、高温燃料電池装置がコンテナとこのコン テナ内に配置された少なくとも１つの高温燃料電池スタックとを含み、その高温 燃料電池スタックが高温燃料電池の空気入口の開口する空気流入室と高温燃料電 池の空気出口の開口する空気流出室とをコンテナ内において互いに気密に分離す る分離装置または分雌装置の構成要素であるようにすることによって解決される 。 これによって、カソード側では酸素キャリヤ（大抵空気）は単一の室即ち空気 流入室内へ導入され、そして単一の室即ち空気流出室のみから排出されることが 達成される。このことによって酸素キャリヤが分流及び合流する際の圧力損失は 特に僅少となる。 本発明の特に有利な構成においては、分離装置に、空気流出室内に存在する空 気が空気流入室内へ流れ入る空気によって少なくとも一部分を空気流入室内へ再 循環させることのできる少なくとも１つの個所が設けられる。これによって、全 ての空気出口において高温燃料電池から流れ出る空気は共通の空気流出室へ導か れ、そして、コンテナから導き出しその後コンテナの外で圧縮するという従来一 般的に行われていたことを行うことなく、少なくとも一部分を再び空気流入室内 へ導入させることが達成される。その際、空気流出室内に存在する高温の空気は 少なくとも一部分が空気流入室内へ流れ入る若干低温の空気の流れ運動によって 再循環させられ、これによって高温燃料電池の空気入口内へ流れ入る空気はほぼ 高温燃料電池の作動に適した温度を有することができる。 複数の高温燃料電池スタックが環状に直接互いに接するように配置される場合 、高温燃料電池装置の特に有利な構成が得られる。ここで、環状とは、複数のス タックが多角形の形態に配置されることも同様に意味する。このようにしてコン テナ内において空気流入室と空気流出室とを特に簡単に分離することができる。 そ の際、高温燃料電池スタックによって取囲まれたいわゆる中心室は空気流出室で あり、対応して高温燃料電池スタックの環の外に位置するいわゆる環状室は空気 流入室であることができ、又その逆であってもよい。 本発明に基づいて構成された高温燃料電池装置の空気側における圧力降下は比 較的僅かであるので、ラビリンスバッフル板が分離及び／又は密封のための手段 として設けられることは目的に適っている。このようにして、空気流入室を空気 流出室から簡単に密封及び分離することが環状に配置された高温燃料電池スタッ ク間でもできる。 空気再循環を行わせるための特に簡単かつ保守の不要な手段として、空気流出 室内に存在する空気を再循環させるための空気エジェクタを使用することができ る。 空気エジェクタに、冷たい状態で圧縮されその後予熱された空気を供給可能に すると、空気圧縮器のための要求出力は特に僅少となる。何故ならば、圧縮器は 、空気が予熱される（このことは良く知られているように空気密度を減少させる ）前に、比較的高い密度を持つ比較的冷たい空気を圧縮するからである。 本発明の他の有利な構成は請求項２以降に記載されている。 本発明の実施例を７つの図面に基づいて詳細に説明する。 図１は概略的に示された高温燃料電池装置の縦断面図を示す。 図２は図１の高温燃料電池装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示す。 図３は図２において破線で囲まれた部分ＩＩＩの拡大図を示す。 図４は図１の高温燃料電池装置が組込まれたパワー熱結合装置の概略ブロック 図を示す。 図５は部分スタックから構成された高温燃料電池スタックを備えた図２におい て破線で囲まれた部分ＩＩＩの拡大図を示す。 図６は部分スタックから構成された図５の高温燃料電池スタックの概略図を示 す。 図１乃至図６において同一部分には同一符号が付されている。 図１は高温燃料電池装置１の縦断面図を示す。この装置１においては円筒状反 応器コンテナ２内に６個の高温燃料電池スタック４〜１４が環状に直接互いに接 するように配置されている（図２も参照）。各高温燃料電池スタック４〜１４は １つの面内にそれぞれ２０個の高温燃料電池を備えた４１６個の面から構成され ており、それゆえ燃料電池毎に約２ワットの平均出力で燃料電池の個数が４９９ ２０個である場合、高温燃料電池装置１は約１００ｋＷの平均電力を出力する。 この実施例では、空気流出室いわゆる中心室１６は、環状に配置された燃料電池 スタック４〜１４と、ラビリンスバッフル板１８を備えたカソード側排気２２用 排気管２０と、他のラビリンスバッフル板２４と、空気流入室いわゆる環状室２ ８に向かう流れ案内管２６とによって画成されて密封されている。これから流れ 案内管２６の開口部３０が取り出される。高温燃料電池スタック４〜１４の下方 には、中心室１６の中心に、空気供給導管３４を介して予熱された圧縮空気３６ を供給する空気エジェクタ３２が配置されている。この空気エジェクタ３２の空 気供給短管３８はそのノズルが吸込み短管として使われる流れ案内管２６内へ突 出している。 高温燃料電池スタック４〜１４の上部では各スタック４〜１４にそれぞれ１つ の燃料供給導管４０及びそれぞれ１つの廃ガス導管４２が接続されている。燃料 供給導管４０を介してスタック４〜１４に、前もって圧縮されて加熱され天然ガ スの改質によって得られた水素ガスと、まだ改質されていない天然ガスと、水と から構成された混合ガス４４が供給される。廃ガス導管４２を介して、費消され ない水素ガスと燃焼反応の際に形成された生成水とから構成されスタック４〜１ ４から流れ出る廃ガス４６が排出される。 実施例において選定された約１００ｋＷの出力を有する高温燃料電池装置１を 作動する場合、空気供給導管３４を介して、約６０ｇ／秒の質量流量（これは２ １０リットル／秒の体積流量に相当する）を持つ約７００℃に加熱された空気３ ６が導かれる。空気エジェクタ３２によって空気供給短管３８を介して空気３６ は環状室２８内へ吹き込まれる。その際、環状室２８内へ吹き込まれた空気３６ は中心室１６内に存在する約１０００℃の高温排気２２の一部分を引っ張り、そ れにより環状室２８内の空気温度は約９００℃となり、質量流量は約１８０ｇ／ 秒（これは約６５０リットル／秒の体積流量に相当する）になる。個々の高温燃 料電池内の相応する流れ案内（このことは次に図３に基づいて説明する。）によ って、環状室２８と中心室１６との間の圧力差は約５ｍｂａｒに制限される。こ の僅かな圧力損失により、環状室２８に対して中心室１６を密封するための単純 なラビリンスバッフル板１８、２４の使用が可能になる。空気エジェクタ３２内 へもたらされた空気３６は冷たい状態で既に圧縮されるので、このために必要な 圧縮器の電力需要は僅かであり、実施例の約６０ｃｍ²の全漏洩断面積（これは 図１には詳細に示されていない高温燃料電池の詳細に示されていない２極板にお ける空気案内通路の全漏洩断面積の約２％に過ぎない）が問題とならない。 約９００℃の高温空気−排気混合体２２、３６の燃料電池内へ流入する分子酸 素は高温燃対電池のカソードで酸素イオンヘ変換される。このために必要な電子 は混合ガス４４内に含まれ平均して８０リットル／秒の全体積流量を持つ水素ガ スの酸化によって高温燃料電池のアノードで遊離する。アノードで遊離した電子 はここには詳細に示されていない外部電流回路を介してカソードへ流れ、その場 合酸素イオンはアノード−カソード間に配置された酸素イオンを通す電解質を通 って流れ、アノード側で水素イオンと共に水を形成する。この生成水は費消され ない水素ガスと一緒にアノード廃ガス４６として廃ガス導管４２を介してコンテ ナ２から排出される。アノード廃ガス４６は比較的小さな断面積を持つ管内へ導 入されるので、アノード側での圧力降下は約５０ｍｂａｒである。この圧力降下 はしかしながら無視することができる。というのは、混合ガス４４は約８０％の 燃焼ガス利用後再び燃料電池内へ再循環させられるのではなく、続けて燃焼され るからであり、このことは次に図４のところで詳細に説明する。 燃料電池内で費消されない空気酸素は空気３６の不活性成分と一緒に排気２２ として中心室１６内へ流れ込む。既に述べたように、この排気２２の一部分つま り約１２０ｇ／秒は空気エジェクタ３２によって環状室２８内へ再循環させられ る。残りの排気２２は６０ｇ／秒の質量流量でもって排気管２０を介して排出さ れ、続いてアノード廃ガス４６と一緒にされて燃焼される。 図２に示された図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図は、燃料電池スタック４〜 １４が中心室１６を環状室２８から分離する分離装置の構成要素にどのようにし てなっているかを拡大して示している。なお、直接気密に互いに接する燃料電池 スタック４〜１４の個数は高温燃料電池装置１の所望の出力に応じて広い範囲で 任意に選定可能である。 図３には図２において一点鎖線で示された部分ＩＩＩが拡大して示されている 。この図３はそれぞれ約５×５ｍｍの寸法を持つ２０個の高温燃料電池５０ａ〜 ５０ｔから構成された１つの面５０の構成を一例として概略的に示している。高 温燃料電池５０ａ〜５０ｔはマトリクスの様式に基づいて４つの行と５つの列と に配置されている。カソード側つまり空気側では面５０内にそれぞれ５個の直列 に接続された燃料電池を持つ４つの並列通路が貫流している。この通路は詳細に は高温燃料電池５０ａ〜５０ｅ、５０ｆ〜５０ｊ、５０ｋ〜５０ｏ、５０ｐ〜５ ０ｔ用の通路である。アノード側つまり水素ガス側では混合ガス４４が交差並流 で排気−空気混合体２２、３６へ、順々に高温燃料電池５０ａ、ｆ、ｋ、ｐ、ｑ 、ｌ、ｇ、ｂ、ｃ、ｈ、ｍ、ｒ、ｓ、ｎ、ｉ、ｄ、ｅ、ｊ、ｏ、ｔを通って導か れている。しかしながら、反応物を交差逆流で導くこともでき、このことは例え ば混合ガス４４が図３の表示とはまさに逆に流れることを意味する。 混合ガス４４内に存在する天然ガスの内部改質があまりにも突然でしかも場所 的にあまりにも強い過冷却で生じないようにし、これによって個々の面で熱応力 が回避され得るようにするために、流れに関して直列に接続された高温燃料電池 のアノードとカソードとの構成、もしくはその触媒を用いた被膜を有利な方法で 異ならせることができる。このことは詳細には例えばアノード表面上の触媒の濃 縮が混合ガス４４の流れ方向に増大することを意味する。図３に示されているよ うに、２極板のここに詳細に示されていない空気通路は円筒装置（円筒状反応器 コンテナ２参照）の環状室２８内で始まり中心室１６内で終了する。このように して排気−空気混合体２２、３６が分流する際及び排気２２が合流する際の圧力 損失はそれぞれ特に小さくなる。このことによって、空気圧縮器に対する要求出 力が特に小さくなり、このことは、排気２２及び空気３６が多数の管を介して高 温燃料電池スタックから排出もしくは高温燃料電池スタックヘ供給される高温燃 料電池装置の従来一般的な圧縮器出力とは反対である。 図４には図１乃至図３に示された高温燃料電池装置１がパワー熱結合装置６０ 内へどのように組込まれているかが概略的に示されている。この図４の説明に際 しては主として空気供給管６２、燃料供給管６４、排気管６６及び廃ガス管６８ について説明する。図４において流れ管６２〜６８内に記入された矢印はそれぞ れの流れ媒体の流れ方向を示している。 空気供袷管６２には順々に誘引送風機７０、第１の空気予熱器７２の二次側、 第２の空気予熱器７４の二次側、及び空気エジェクタ３２が取付けられている。 燃料供給管６４には天然ガス蓄積器７６から出発して誘引送風機７８及び予改質 器８０の二次側が取付けられている。排気管６６は中心室１６で始まりそして予 改質器８０の一次側を介して燃焼器８２へ導かれている。廃ガス管６８は高温燃 料電池スタック４、６から出発して直接燃焼器８２内へ開口している。この燃焼 器８２から廃ガス管６８及び排気管６６が共通的に順々に第２の空気予熱器７４ の一次側、蒸気発生器８４の一次側、第１の空気予熱器７２の一次側を通って最 後に煙突８６内へ導かれている。蒸気発生器８４の二次側から出発して蒸気供給 導管９０は弁８８を介して燃料供給管６４内へ、誘引送風機７８と予改質器８０ の二次側との間で天然ガスの流れ方向に開口している。さらに、蒸気供給導管９ ０には、ここには詳細に示されていない流れ発生用タービンに導かれている蒸気 流出管９２が接続されている。 約１００ｋＷの電力を有する高温燃料電池装置１を備えたパワー熱結合装置６ ０を作動する場合、空気エジェクタ３２には約６０ｇ／秒の質量流量を持つ約７ ００℃の高温空気がほぼ圧力なく供給される。この場合、空気は誘引送風機によ って空気供給管を介して送風され、第１及び第２の空気予熱器７２、７４の二次 側で上記温度に加熱される。さらに、高温燃料電池装置１には誘引送風機７８に よって天然ガス蓄積器７６から取出された約１０００℃の温度の天然ガスが供給 される。天然ガスの温度は予改質器８０の二次側で調整される。ここで天然ガス も約半分が事前改質される。蒸気を蒸気供給導管９０及び弁８８を介して天然ガ ス内へ導入することによって、予改質器８０内での天然ガスの改質に従ってかつ 高温度に基づいて各煤形成が回避される。 高温燃料電池装置１内ではその後空気酸素と水素とを費消しながら既に説明し た燃焼反応が生じる。その際、環状室２８内の空気側質量流量は約１８０ｇ／秒 である。空気エジェクタ３２によって、中心室１６内に存在する空気２２の約１ ２０ｇ／秒は環状室２８内へ、従って高温燃料電池スタック４、６内へ再循環さ せられる。天然ガスは約８０％が高温燃料電池装置１内で費消され、そして廃ガ ス管６８を介して燃焼器８２内へ導入される。排気管６６を介して、中心室１６ 内にまだ存在する空気は予改質器８０の一次側を介して同様に燃焼器８２内へ導 入される。その場合、排気の含熱量は有利な方法で天然ガスの事前改質に利用さ れる。 燃焼器８２内では、混合ガス４４内にまだ含まれている水素分子及び炭化水素 が排気２２内にまだ含まれている酸素と共に燃焼される。排気管６６及び廃ガス 管６８内の燃焼器廃ガスの含熱量は先ず一部分が第２の空気予熱器７４内で供給 された空気へ予熱のために伝達され、その後蒸気発生器８４内で蒸気発生のため に利用され、引き続いて第１の空気予熱器内で高温燃料電池装置１に供給される 空気の最初の温度上昇のために利用される。十分に冷却された燃焼器廃ガスは引 き続いて煙突８６を通って屋外へ導かれる。 図５には図３に示された部分が再び示されている。しかしながら、図３とは逆 に、燃料電池スタック１４は１０個の上下に配置された部分スタック９４ａ〜９ ４ｊ（図６参照）から構成された燃料電池スタック９４によって置換されている 。高温燃料電池スタック９４の面９６には今や１６個の高温燃料電池９６ａ〜９ ６ｐが配置されている。この高温燃料電池９６〜９６ｐは図３の燃料電池５０〜 ５０ｔと同様に排気−空気混合体２２、３６と主として水素を含む混合ガス４４ との交差並流によって貫流される。カソード側つまり空気側には面９６内にそれ ぞれ４個の直列接続された高温燃料電池を持つ４個の並列通路が貫流している。 この通路は詳細には高温燃料電池９６ａ〜９６ｄ、９６ｅ〜９６ｈ、９６ｉ〜９ ６ｌ、９６ｍ〜９６ｐ用の通路である。アノード側つまり水素ガス側には混合ガ ス４４が交差並流で排気−空気混合体２２、３６へ、順々に高温燃料電池９６ａ 、ｅ、ｉ、ｍ、ｎ、ｊ、ｆ、ｂ、ｃ、ｇ、ｋ、ｏ、ｐ、ｌ、ｈ、ｄを通って導か れている。 面９６のこの構成は燃料供給導管４０及び廃ガス導管４２を部分スタック９４ ａの同一側面へ導くことを可能にする。図６に示されているように、部分スタッ ク９４ａ〜９４ｊは対向配置する側面上で交互に燃料供給導管４０及び廃ガス導 管４２に接続されている。このようにして欠陥のある部分スタックを高温燃料電 池スタック９４から取除くことが特に簡単になる。 さらに、小形部分スタック９４ａ〜９４ｊの製造はただ一つの大形スタックの 製造より相当簡単である。何故ならば、特に個々の燃料電池をろう付けして１つ の強固なスタックにする際、上下に積層された高温燃料電池の自重による僅かな 重力作用が働かないからである。図５及び図６に示された部分スタックを持つ高 温燃料電池装置１の作動はまた単一ブロックから構成された燃料電池スタック４ 〜１４に対してより安全である。何故ならば、気密性がない場合、酸素と水素の 局部的な燃え残りは部分スタック９４ａ〜９４ｊの比較的小さな範囲に制限され るにとどまるからである。 １００ｋＷの出力を持つ実施例に示された反応器変形例は、圧力のない、すな わち大気下の作動時でさえ容易に４００〜６００ｋＷに増大させることができる 。このために例えば環状に配置された高温燃料電池スタック４〜１４、９４の個 数は実施例の６個のスタックから１２個のスタックへ二倍にすることができる。 さらに複数の反応器コンテナ２を上下に配置することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フオルマール、ホルスト ドイツ連邦共和国 デー‐91074 ヘルツ オーゲン アウラツハ クロスターワルト シユトラーセ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンテナ（２）と、このコンテナ（２）内に配置された少なくとも１つの高 温燃対電池スタック（４〜１４、９４）とを備え、その高温燃料電池スタック（ ４〜１４、９４）は、高温燃料電池の空気入口が開口する空気流入室（１８）と 高温燃料電池の空気出口が開口する空気流出室（１６）とをコンテナ（２）内に おいて互いに気密に分離する分離装置または分離装置の構成要素であることを特 徴とする高温燃料電池装置。 ２．分離装置に、空気流出室（１６）内に存在する空気（２２）を空気流入室（ ２８）内へ流入する空気（３６）によって少なくとも部分的に空気流入室（２８ ）内へ再循環させることのできる少なくとも１つの個所が設けられていることを 特徴とする請求項１記載の高温燃料電池装置。 ３．複数の高温燃料電池スタック（４〜１４、９４）が環状に直接互いに接する ように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の高温燃料電池装置 。 ４．ラビリンスバッフル板（１８、２４）が分離及び／又は密封のための手段と して設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の高温燃料電 池装置。 ５．空気流出室（１６）内に存在する空気（２２）を再循環させるために空気エ ジェクタ（３２）が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の１つに記 載の高温燃料電池装置。 ６．空気エジェクタ（３２）は、冷たい状態で圧縮されその後予熱された空気（ ３６）によって作動可能であることを特徴とする請求項５記載の高温燃料電池装 置。 ７．空気エジェクタ（３２）は空気流出室（１６）内の山心に空気流入室（２８ ）の方向へ吹付けるように配置されていることを特徴とする請求項５又は６記載 の高温燃料電池装置。 ８．高温燃料電池スタック（１４、９４）の内部では複数の高温燃料電池（５０ ａ〜５０ｔ、９６ａ〜９６ｐ）が１つの面内にスタック方向に垂直に配置され、 燃焼ガス（４４）及び空気（２２、３６）の交差並流又は交差逆流によって貫流 されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の高温燃料電池装置。 ９．高温燃料電池スタック（９４）は複数の上下に配置された部分スタック（９ ４ａ〜９４ｊ）に分割されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載 の高温燃料電池装置。 １０．高温燃料電池（５０ａ〜５０ｔ、９６ａ〜９６ｐ）のカソード及びアノー ドの構成又はその触媒を用いた被膜は流れに関して直列に接続された高温燃料電 池において異なっていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の高温燃 料電池装置。 １１．空気流出室（１６）から空気流入室（２８）内へ再循環させられない空気 （２２）の含熱量によって必要に応じて燃焼ガス（４４）が予改質又は部分改質 可能であることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の高温燃料電池装置 。