JPH10106592A - 固体電解質燃料電池モジュール - Google Patents
固体電解質燃料電池モジュールInfo
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- JPH10106592A JPH10106592A JP8258026A JP25802696A JPH10106592A JP H10106592 A JPH10106592 A JP H10106592A JP 8258026 A JP8258026 A JP 8258026A JP 25802696 A JP25802696 A JP 25802696A JP H10106592 A JPH10106592 A JP H10106592A
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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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
ルの合理化を図ることができる固体電解質燃料電池を提
供する。 【解決手段】 本体容器1と、本体容器1の発電室1c
に複数配設され且つ燃料ガス極と酸化ガス極とで固体電
解質を挟んでなるセルの上記燃料ガス極を基体管の外面
に当接させるように当該セルを当該基体管の外面に複数
設けたセルスタック4と、前記発電室1cに熱交換器6
を介して酸化ガス21を供給する酸化ガス供給管7と、
本体容器1の燃料ガス供給室1aに水蒸気と天然ガスと
を混合した燃料ガス22を供給する燃料ガス供給管10
と、前記燃料ガス供給室1a内の燃料ガス22をセルス
タック4の前記基体管の内側に供給する燃料ガス導入管
5とを備えてなる固体電解質燃料電池モジュールであっ
て、燃料ガス22の改質反応を促進させる触媒を燃料ガ
ス導入管5の上端の開口部に設けることで、燃料ガス極
を触媒に用いることなく燃料ガス22を内部改質法で改
質できるようにした。
Description
池モジュールに関し、特に、水蒸気と炭化水素ガスとを
混合した燃料ガスを利用する場合に適用すると有効なも
のである。
料ガス極と酸化ガス極とで挟んだセルが高温に保持さ
れ、上記燃料ガス極に燃料ガスが供給されると共に、上
記酸化ガス極に酸化ガスが供給されることにより、これ
らガスが上記セルで電気化学反応を起こして電力が得ら
れるようになっている。
いられ、燃料ガスには、水蒸気を天然ガス(都市ガス)
などのような炭化水素ガスと反応させて改質したガスな
どが用いられている。つまり、空気中の酸素を酸化ガス
として利用すると共に、水蒸気を炭化水素ガスと反応さ
せて生じた水素ガスを燃料ガスとして利用するのであ
る。
ルギを加える必要があるため、燃料ガスに水蒸気を用い
る場合には、水蒸気と天然ガスとを改質装置で加熱して
上記改質反応を生じさせてから燃料電池の本体容器の内
部に供給するようにしている(外部改質法)。
質法では、改質装置を用いて水蒸気を改質することか
ら、当該改質装置用の熱源を別に用意しなければなら
ず、システム全体としての熱サイクルに無駄を生じてし
まうという問題があった。
料ガスを燃料電池の本体容器の内部に送給し、発電時の
熱を熱源として用いると共にNi、Ruなどの成分を含
有する上記燃料ガス極を触媒として用いることにより、
当該燃料ガス極で上記改質反応を生じさせ、システム全
体としての熱サイクルの合理化を図ることが考えられる
(内部改質法)。
で生じさせるようにすると、固体電解質燃料電池の作動
温度が高い(800〜1000℃)ため、燃料ガス極に
カーボンが付着して(水蒸気と天然ガス中のカーボン
(C)とのモル比であるS/Cが3以上であっても付着
する)、電極としての性能が著しく劣化してしまい、長
期間の連続運転が困難となってしまう。
と、本体容器内の温度が外部寄りほど低く、言い換えれ
ば、内部寄りほど高くなる分布となってしまい、本体容
器の外部寄りに配設されたセルほど発電性能を十分に発
揮することができなくなってしまうという問題があっ
た。
連続運転を可能にしながらもシステム全体としての熱サ
イクルの合理化を図ることができると共に、本体容器内
での位置に左右されることなくセルの発電性能を十分に
発現させることができる固体電解質燃料電池モジュール
を提供することを目的とした。
ための、本発明による固体電解質燃料電池モジュール
は、所定の温度に昇温可能な本体容器と、前記本体容器
の内部に複数配設され、燃料ガス極と酸化ガス極とで固
体電解質を挟んでなるセルの上記燃料ガス極を基体管の
外面に当接させるように当該セルを当該基体管の外面に
複数設けたセルスタックと、前記本体容器の内部に酸化
ガスを供給する酸化ガス第一供給手段と、前記本体容器
内に設けられ、前記酸化ガス第一供給手段からの前記酸
化ガスを前記セルスタックの前記基体管の外側に供給す
る酸化ガス第二供給手段と、前記本体容器の内部に水蒸
気と炭化水素ガスとを混合した燃料ガスを供給する燃料
ガス第一供給手段と、前記本体容器内に設けられ、前記
燃料ガス第一供給手段からの前記燃料ガスを前記セルス
タックの前記基体管の内側に供給する燃料ガス第二供給
手段とを備えてなる固体電解質燃料電池モジュールであ
って、前記燃料ガスの改質反応を促進させる触媒を前記
セルスタックの前記基体管の内面または前記燃料ガス第
二供給手段の少なくとも一方に設けたことを特徴とす
る。
いては、前記触媒が前記本体容器内の温度の高い箇所に
位置するほど多いことを特徴とする。
モジュールの実施の形態を図1を用いて説明する。な
お、図1は、その概略構造図である。
は、下部管板2と上部管板3とが取り付けられており、
当該本体容器1の内部は、上記管板2,3により、燃料
ガス供給室1a、燃料ガス排出室1b、発電室1cに区
分けされている。本体容器1の発電室1cの内部には、
燃料ガス極と酸化ガス極とで固体電解質を挟んでなるセ
ルの燃料ガス極を基体管の外面に当接させるように当該
セルを当該基体管の外面に複数設けたセルスタック4が
複数設けられており、これらセルスタック4は、その下
端が閉塞する一方、その上端が開口し、内部が前記燃料
ガス排出室1bと連通するように上記下部管板2を貫通
して当該管板2に支持されている。これらセルスタック
4の内部には、燃料ガス導入管5がそれぞれ挿入されて
おり、これら燃料ガス導入管5は、その上端が前記燃料
ガス供給室1aと連通するように前記上部管板3を貫通
して当該管板3に支持されている。
化ガスを供給する酸化ガス供給管7が熱交換器6を介し
て連結されており、当該酸化ガス供給管7を流通してき
た酸化ガス21は、熱交換器6で予熱されてから本体容
器1の前記発電室1c内に供給されるようになってい
る。また、本体容器1の発電室1cの内部には、酸化ガ
ス排出管8が設けられており、当該酸化ガス排出管8
は、上記熱交換器6を介して外部排出管9に連結されて
いる。つまり、前記熱交換器6から本体容器1の発電室
1cの内部に供給された酸化ガス21は、前記セルスタ
ック4で発電に供された後、上記酸化ガス排出管8に流
入し、前記熱交換器6で熱を回収されてから外部排出管
9を介して外部へ排出されるようになっているのであ
る。
供給室1aへ水蒸気と天然ガス(都市ガス)などのよう
な炭化水素ガスとを混合した燃料ガス22を送給する燃
料ガス供給管10が連結されている。本体容器1の前記
燃料ガス排出室1bには、燃料ガス排出管11の基端が
前記上部管板3を貫通して連結されており、当該燃料ガ
ス排出管11は、その先端が本体容器1を貫通して外部
へ連絡している。
は、燃料ガス22の改質反応を促進させる触媒(Ni、
Ruなどの成分を含有したもの)を担持したプレリフォ
ーマ12がそれぞれ設けられており、当該プレリフォー
マ12は、本体容器1の外部寄りに位置するものほど触
媒の担持量が少なくなるよう、言い換えれば、本体容器
1の内部寄りに位置するものほど触媒の担持量が多くな
るよう、つまり、本体容器1内の温度の高い箇所に位置
するものほど触媒量が多くなるように調整されている。
換器6、酸化ガス供給管7などにより酸化ガス第一供給
手段を構成し、下部管板2などにより酸化ガス第二供給
手段を構成し、熱交換器6、酸化ガス排出管8、外部排
出管9などにより酸化ガス排出手段を構成する一方、燃
料ガス供給管10などにより燃料ガス第一供給手段を構
成し、上部管板3、燃料ガス導入管5などにより燃料ガ
ス第二供給手段を構成し、下部管板2、上部管板3、燃
料ガス排出管11などにより燃料ガス排出手段を構成し
ている。なお、図中、13は断熱材である。
の作用を次に説明する。本体容器1内を所定の温度(約
800〜1000℃)に昇温すると共に、酸化ガス供給
管7から熱交換器6を介して予熱しながら本体容器1の
発電室1c内に酸化ガス21を供給する一方、燃料ガス
供給管10から本体容器1の燃料ガス供給室1a内に燃
料ガス22を供給すると、酸化ガス21は、加熱されな
がらセルスタック4の外面側、すなわち、酸化ガス極に
供給されて発電に供された後、酸化ガス排出管8へ流入
し、熱交換器6で熱を回収されてから外部排出管9を介
して外部へ排出される一方、燃料ガス22は、発電時の
熱を熱源として加熱されながら前記プレリフォーマ12
に接触し、水素(H2 )と一酸化炭素(CO)とに改質
されながら燃料ガス導入管5に流入し、前記セルスタッ
ク4の内面側、すなわち、燃料ガス極に供給されて発電
に供された後、前記燃料ガス排出室1bを介して燃料ガ
ス排出管11から外部に排出される。
体容器1の内部で水蒸気改質反応を行うようにしたので
ある。したがって、発電時の熱を熱源として利用した水
蒸気の改質反応を行いながらも燃料ガス極へのカーボン
の付着を防止することができるので、長期間の連続運転
を可能にしながらシステム全体としての熱サイクルの合
理化を図ることができる。また、改質装置を個別に設け
る必要がないので、システムの全体構成を簡略化するこ
とができ、コストダウンを図ることができる。
たように、本体容器1内の温度の高い箇所に位置するも
のほど触媒の量が多く(例えば、改質率が50〜80%
となる量)なっている、言い換えれば、本体容器1内の
温度の低い箇所に位置するものほど触媒の量が少なく
(例えば、改質率が20〜50%となる量)なっている
ので、温度の高い箇所に位置するものほど熱エネルギを
多く消費する、すなわち、温度を下げるように作用す
る。
の発電室1c内は、温度がほぼ均一となるような分布と
なる。したがって、ほとんどのセルスタック4を発電上
限温度近傍で運転することができるようになるので、本
体容器1の発電室1c内の位置に左右されることなくセ
ルの発電性能を十分に発現させることができ、出力を大
幅に向上させることができる。
12を燃料ガス導入管5の上端の開口部に設けるように
したが、例えば、燃料ガス導入管5の下端の開口部に設
けたり、図3に示すように、セルスタック4の内面や燃
料ガス導入管5の外面にプレリフォーマ12を敷き詰め
るようにして設けることも可能である。なお、図3中、
4aは基体管、4bはセルである。
によれば、次のような効果を得ることができる。 (1)発電時の熱を熱源として利用した水蒸気の改質反
応を行いながらも燃料ガス極へのカーボンの付着を防止
することができるので、長期間の連続運転を可能にしな
がらシステム全体としての熱サイクルの合理化を図るこ
とができる。 (2)本体容器内の温度をほぼ均一にすることができる
ので、ほとんどのセルスタックを発電上限温度近傍で運
転することができ、本体容器内の位置に左右されること
なくセルの発電性能を十分に発現させ、出力を大幅に向
上させることができる。
実施の形態の概略構造図である。
ある。
他の実施の形態の主要部の概略構造図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の温度に昇温可能な本体容器と、 前記本体容器の内部に複数配設され、燃料ガス極と酸化
ガス極とで固体電解質を挟んでなるセルの上記燃料ガス
極を基体管の外面に当接させるように当該セルを当該基
体管の外面に複数設けたセルスタックと、 前記本体容器の内部に酸化ガスを供給する酸化ガス第一
供給手段と、 前記本体容器内に設けられ、前記酸化ガス第一供給手段
からの前記酸化ガスを前記セルスタックの前記基体管の
外側に供給する酸化ガス第二供給手段と、 前記本体容器の内部に水蒸気と炭化水素ガスとを混合し
た燃料ガスを供給する燃料ガス第一供給手段と、 前記本体容器内に設けられ、前記燃料ガス第一供給手段
からの前記燃料ガスを前記セルスタックの前記基体管の
内側に供給する燃料ガス第二供給手段とを備えてなる固
体電解質燃料電池モジュールであって、 前記燃料ガスの改質反応を促進させる触媒を前記セルス
タックの前記基体管の内面または前記燃料ガス第二供給
手段の少なくとも一方に設けたことを特徴とする固体電
解質燃料電池モジュール。 - 【請求項2】 前記触媒が前記本体容器内の温度の高い
箇所に位置するほど多いことを特徴とする請求項1に記
載の固体電解質燃料電池モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25802696A JP3358956B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 固体電解質燃料電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10106592A true JPH10106592A (ja) | 1998-04-24 |
JP3358956B2 JP3358956B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=17314508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003086226A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム |
JP2005183375A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
JP2006059614A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
JP2006172925A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Tokyo Gas Co Ltd | 横縞方式の固体酸化物形燃料電池バンドル |
JP2007122964A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システム |
CN100369309C (zh) * | 2004-02-26 | 2008-02-13 | 三星Sdi株式会社 | 燃料电池系统用重整器及具有该重整器的燃料电池系统 |
JP2011023368A (ja) * | 2003-11-28 | 2011-02-03 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25802696A patent/JP3358956B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2007122964A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池発電システム |
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