JPH1092457A - 一体型燃料電池発電装置 - Google Patents
一体型燃料電池発電装置Info
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- JPH1092457A JPH1092457A JP8242830A JP24283096A JPH1092457A JP H1092457 A JPH1092457 A JP H1092457A JP 8242830 A JP8242830 A JP 8242830A JP 24283096 A JP24283096 A JP 24283096A JP H1092457 A JPH1092457 A JP H1092457A
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- Japan
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- fuel cell
- reformer
- fuel
- gas
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で設置面積が小さく、かつ放熱ロスが少
ない一体型燃料電池発電装置を提供する。 【解決手段】 燃料予熱器１０、改質器１２、燃料電池
１４、触媒燃焼器１６、及びこれらを格納する圧力容器
からなり、燃料電池と改質器が積層され、改質器の燃焼
ガス５の入口と燃料電池のカソード排ガス７の出口、改
質器の燃焼ガス５の出口と燃料電池のカソードガス３の
入口、及び燃料ガス１の入口と改質器の改質ガス２の出
口が同一の向きに配置され、改質器の燃焼ガス入口と燃
料電池のカソード排ガス出口の間に複数の触媒燃焼器１
６が配置され、燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口の
間に複数の燃料予熱器１０が配置される。
ない一体型燃料電池発電装置を提供する。 【解決手段】 燃料予熱器１０、改質器１２、燃料電池
１４、触媒燃焼器１６、及びこれらを格納する圧力容器
からなり、燃料電池と改質器が積層され、改質器の燃焼
ガス５の入口と燃料電池のカソード排ガス７の出口、改
質器の燃焼ガス５の出口と燃料電池のカソードガス３の
入口、及び燃料ガス１の入口と改質器の改質ガス２の出
口が同一の向きに配置され、改質器の燃焼ガス入口と燃
料電池のカソード排ガス出口の間に複数の触媒燃焼器１
６が配置され、燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口の
間に複数の燃料予熱器１０が配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主要機器を一体に
構成し同一の格納容器内に収納した一体型燃料電池発電
装置に関する。
構成し同一の格納容器内に収納した一体型燃料電池発電
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。
【０００３】図３は、天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩
型燃料電池を用いた発電設備のフロー図であり、燃料予
熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、及び触媒燃焼器
１６を備えている。燃料ガス１は燃料予熱器１０で予熱
され改質器１２の改質室Ｒｅに供給されて、水素を含む
アノードガス２に改質され、燃料予熱器１０で冷却後、
燃料電池１４のアノード側Ａに供給され、ここでアノー
ド反応により水素の大部分を消費してアノード排ガス４
となり、触媒燃焼器１６で未燃分を燃焼して高温の燃焼
ガス５を発生し、改質器１２のガス室Ｇに供給されて改
質室Ｒｅを加熱した後、系外に排出される。一方、ＣＯ
2 を含む空気３は、燃料電池１４のカソード側Ｃに供給
され、ここでカソード反応により一部の酸素を消費して
カソード排ガス７となり、その一部が触媒燃焼器１６に
供給されてアノード排ガス４を燃焼させる。なお、カソ
ード排ガス７の残部７ａは系外に出て図示しない循環経
路を経て空気３に混入され、カソード反応に必要なＣＯ
2 を循環供給するようになっている。
型燃料電池を用いた発電設備のフロー図であり、燃料予
熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、及び触媒燃焼器
１６を備えている。燃料ガス１は燃料予熱器１０で予熱
され改質器１２の改質室Ｒｅに供給されて、水素を含む
アノードガス２に改質され、燃料予熱器１０で冷却後、
燃料電池１４のアノード側Ａに供給され、ここでアノー
ド反応により水素の大部分を消費してアノード排ガス４
となり、触媒燃焼器１６で未燃分を燃焼して高温の燃焼
ガス５を発生し、改質器１２のガス室Ｇに供給されて改
質室Ｒｅを加熱した後、系外に排出される。一方、ＣＯ
2 を含む空気３は、燃料電池１４のカソード側Ｃに供給
され、ここでカソード反応により一部の酸素を消費して
カソード排ガス７となり、その一部が触媒燃焼器１６に
供給されてアノード排ガス４を燃焼させる。なお、カソ
ード排ガス７の残部７ａは系外に出て図示しない循環経
路を経て空気３に混入され、カソード反応に必要なＣＯ
2 を循環供給するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した燃料電池発電
装置は、加圧下で運転することにより、より高効率が得
られ、かつ小型化することができる。しかし、従来の装
置では、燃料予熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、
及び触媒燃焼器１６をそれぞれ別々の圧力容器内に格納
し、各機器を配管で接続するため，特に比較的小出力の
場合に設置面積が大きくなる問題点があった。
装置は、加圧下で運転することにより、より高効率が得
られ、かつ小型化することができる。しかし、従来の装
置では、燃料予熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、
及び触媒燃焼器１６をそれぞれ別々の圧力容器内に格納
し、各機器を配管で接続するため，特に比較的小出力の
場合に設置面積が大きくなる問題点があった。
【０００５】また、各機器を連結する配管には、大量の
高温ガスが流れるため大口径配管となり、その配管の曲
げや保温が困難であり、放熱ロスが大きく、発電装置全
体の効率が低下する問題点があった。
高温ガスが流れるため大口径配管となり、その配管の曲
げや保温が困難であり、放熱ロスが大きく、発電装置全
体の効率が低下する問題点があった。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち本発明の目的は、小型で
設置面積が小さく、かつ放熱ロスが少ない一体型燃料電
池発電装置を提供することにある。
案されたものである。すなわち本発明の目的は、小型で
設置面積が小さく、かつ放熱ロスが少ない一体型燃料電
池発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料予
熱器、改質器、燃料電池、触媒燃焼器、及びこれらを格
納する圧力容器からなり、燃料電池と改質器が積層さ
れ、改質器の燃焼ガス入口と燃料電池のカソード排ガス
出口、改質器の燃焼ガス出口と燃料電池のカソードガス
入口、及び燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口が同一
の向きに配置され、改質器の燃焼ガス入口と燃料電池の
カソード排ガス出口の間に複数の触媒燃焼器が配置さ
れ、燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口の間に複数の
燃料予熱器が配置される、ことを特徴とする一体型燃料
電池発電装置が提供される。
熱器、改質器、燃料電池、触媒燃焼器、及びこれらを格
納する圧力容器からなり、燃料電池と改質器が積層さ
れ、改質器の燃焼ガス入口と燃料電池のカソード排ガス
出口、改質器の燃焼ガス出口と燃料電池のカソードガス
入口、及び燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口が同一
の向きに配置され、改質器の燃焼ガス入口と燃料電池の
カソード排ガス出口の間に複数の触媒燃焼器が配置さ
れ、燃料ガス入口と改質器の改質ガス出口の間に複数の
燃料予熱器が配置される、ことを特徴とする一体型燃料
電池発電装置が提供される。
【０００８】上記本発明の構成によれば、設置面積の大
きい燃料電池と改質器が積層されるので、比較的小出力
の場合でも設置面積を小さくすることができる。また、
改質器の燃焼ガス入口と燃料電池のカソード排ガス出
口、及び改質器の燃焼ガス出口と燃料電池のカソードガ
ス入口が同一の向きに配置されるので、流量の大きいカ
ソードガス及び燃焼ガスの配管をほぼ直線の短い配管に
することができる。また、改質器の燃焼ガス入口と燃料
電池のカソード排ガス出口の間に複数（例えば２系統）
の触媒燃焼器が配置されるので、触媒燃焼器とその配管
を小型化できる。更に、燃料ガス入口と改質器の改質ガ
ス出口が同一の向きに配置され、その間に複数（例えば
２系統）の燃料予熱器が配置されるので、比較的流量の
小さいアノードガスラインもほぼ直線の短い配管にする
ことができ、かつ燃料予熱器も小型化できる。
きい燃料電池と改質器が積層されるので、比較的小出力
の場合でも設置面積を小さくすることができる。また、
改質器の燃焼ガス入口と燃料電池のカソード排ガス出
口、及び改質器の燃焼ガス出口と燃料電池のカソードガ
ス入口が同一の向きに配置されるので、流量の大きいカ
ソードガス及び燃焼ガスの配管をほぼ直線の短い配管に
することができる。また、改質器の燃焼ガス入口と燃料
電池のカソード排ガス出口の間に複数（例えば２系統）
の触媒燃焼器が配置されるので、触媒燃焼器とその配管
を小型化できる。更に、燃料ガス入口と改質器の改質ガ
ス出口が同一の向きに配置され、その間に複数（例えば
２系統）の燃料予熱器が配置されるので、比較的流量の
小さいアノードガスラインもほぼ直線の短い配管にする
ことができ、かつ燃料予熱器も小型化できる。
【０００９】従って、積層した燃料電池と改質器を圧力
容器に収めた状態で、残る空間に小型化した触媒燃焼器
と燃料予熱器を効率良く格納することができ、容器内の
空間を有効に活用することができる。また、小口径配管
の利用が可能となり，容器内配管が容易となり、結果と
して、陸上輸送できる大きさの圧力容器内（例えば直径
約２ｍ程度）に比較的大出力（例えば５００ＫＷ前後）
の一体型燃料電池発電装置を格納することが可能とな
る。
容器に収めた状態で、残る空間に小型化した触媒燃焼器
と燃料予熱器を効率良く格納することができ、容器内の
空間を有効に活用することができる。また、小口径配管
の利用が可能となり，容器内配管が容易となり、結果と
して、陸上輸送できる大きさの圧力容器内（例えば直径
約２ｍ程度）に比較的大出力（例えば５００ＫＷ前後）
の一体型燃料電池発電装置を格納することが可能とな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明による一体型燃料電池発電装置の正面斜
視図であり、図２は、本発明による一体型燃料電池発電
装置の背面斜視図である。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明による一体型燃料電池発電装置の正面斜
視図であり、図２は、本発明による一体型燃料電池発電
装置の背面斜視図である。
【００１１】本発明の一体型燃料電池発電装置は、燃料
予熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、触媒燃焼器１
６、及びこれらを格納する圧力容器（図示せず）からな
る。燃料予熱器１０は、隔壁式熱交換器（好ましくは、
プレートフィン熱交換器）であり、燃料ガス１とアノー
ドガス２との熱交換により、アノードガス２を燃料電池
１４に適した温度（例えば約６００〜６５０℃）まで冷
却すると共に、燃料ガス１を予熱し熱効率を高めるよう
になっている。
予熱器１０、改質器１２、燃料電池１４、触媒燃焼器１
６、及びこれらを格納する圧力容器（図示せず）からな
る。燃料予熱器１０は、隔壁式熱交換器（好ましくは、
プレートフィン熱交換器）であり、燃料ガス１とアノー
ドガス２との熱交換により、アノードガス２を燃料電池
１４に適した温度（例えば約６００〜６５０℃）まで冷
却すると共に、燃料ガス１を予熱し熱効率を高めるよう
になっている。
【００１２】改質器１２は、水平な隔壁を隔ててガス室
Ｇと改質室Ｒｅが対峙したプレート型改質器であり、改
質室Ｒｅには改質触媒が充填され、ガス室Ｇにはガスの
流れを均一化するように分散用粒子が充填されている。
ガス室Ｇには触媒燃焼器１６で発生した高温の燃焼ガス
５が供給／排出され、改質室Ｒｅには水蒸気を含む燃料
ガス１が供給され、ガス室Ｇからの伝熱で加熱され、改
質触媒により水素を含むアノードガス２に改質するよう
になっている。
Ｇと改質室Ｒｅが対峙したプレート型改質器であり、改
質室Ｒｅには改質触媒が充填され、ガス室Ｇにはガスの
流れを均一化するように分散用粒子が充填されている。
ガス室Ｇには触媒燃焼器１６で発生した高温の燃焼ガス
５が供給／排出され、改質室Ｒｅには水蒸気を含む燃料
ガス１が供給され、ガス室Ｇからの伝熱で加熱され、改
質触媒により水素を含むアノードガス２に改質するよう
になっている。
【００１３】燃料電池１４は、２枚の平板状電極（アノ
ードとカソード）の間に電解質板（タイル）を挟持した
単セルを導電性の水平なセパレータ板の間に挟持して積
層した積層電池（スタック）である。燃料電池１４は、
この例では溶融炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩型燃料
電池であり、約６５０℃前後の温度で運転され、水素を
含むカノードガス２と酸素を含むカソードガス３とをそ
れぞれアノードとカソードに供給し、電気を発電するよ
うになっている。触媒燃焼器１６は、内部に燃焼触媒が
充填され、燃料電池１４を出たアノード排ガス４をカソ
ード排ガス７で触媒燃焼させ、高温（例えば約７５０〜
８５０℃）の燃焼ガス５を発生するようになっている。
ードとカソード）の間に電解質板（タイル）を挟持した
単セルを導電性の水平なセパレータ板の間に挟持して積
層した積層電池（スタック）である。燃料電池１４は、
この例では溶融炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩型燃料
電池であり、約６５０℃前後の温度で運転され、水素を
含むカノードガス２と酸素を含むカソードガス３とをそ
れぞれアノードとカソードに供給し、電気を発電するよ
うになっている。触媒燃焼器１６は、内部に燃焼触媒が
充填され、燃料電池１４を出たアノード排ガス４をカソ
ード排ガス７で触媒燃焼させ、高温（例えば約７５０〜
８５０℃）の燃焼ガス５を発生するようになっている。
【００１４】図１に示すように、本発明の一体型燃料電
池発電装置では、燃料電池１４の上に改質器１２が同一
位置に積層される。また、図中の１８は、締付け装置で
あり、上下の締付け板１８ａの間に、燃料電池１４と改
質器１２を挟持し、複数のコンロッド１８ｂを介してそ
の間を圧縮して燃料電池１４と改質器１２に所定の面圧
を付加すると同時に、燃料電池１４と改質器１２を一体
化している。この構成により、構成機器のうち特に設置
面積の大きい燃料電池１４と改質器１２が積層されるの
で、比較的小出力の場合でも設置面積を小さくすること
ができる。
池発電装置では、燃料電池１４の上に改質器１２が同一
位置に積層される。また、図中の１８は、締付け装置で
あり、上下の締付け板１８ａの間に、燃料電池１４と改
質器１２を挟持し、複数のコンロッド１８ｂを介してそ
の間を圧縮して燃料電池１４と改質器１２に所定の面圧
を付加すると同時に、燃料電池１４と改質器１２を一体
化している。この構成により、構成機器のうち特に設置
面積の大きい燃料電池１４と改質器１２が積層されるの
で、比較的小出力の場合でも設置面積を小さくすること
ができる。
【００１５】また、図１に示すように、改質器１２の燃
焼ガス５の入口部と燃料電池１４のカソード排ガス７の
出口部が同一の向きに配置され、同様に、図２に示すよ
うに、改質器１２の燃焼ガス５の出口部と燃料電池１４
のカソードガス３の入口部が同一の向きに配置されてい
る。なお、各配管の出入口は、図の下方に位置する図示
しない圧力容器の鏡板に設けられている。また、燃料電
池１４のカソード排ガス７の出口部は、上向き及び下向
きに設けられ、下向きの出口部から一部のカソード排ガ
ス７ａを直接系外に排出するようになっている。かかる
構成により、流量の大きいカソードガス３，カソード排
ガス７及び燃焼ガス５の配管をほぼ直線の短い配管にす
ることができる。
焼ガス５の入口部と燃料電池１４のカソード排ガス７の
出口部が同一の向きに配置され、同様に、図２に示すよ
うに、改質器１２の燃焼ガス５の出口部と燃料電池１４
のカソードガス３の入口部が同一の向きに配置されてい
る。なお、各配管の出入口は、図の下方に位置する図示
しない圧力容器の鏡板に設けられている。また、燃料電
池１４のカソード排ガス７の出口部は、上向き及び下向
きに設けられ、下向きの出口部から一部のカソード排ガ
ス７ａを直接系外に排出するようになっている。かかる
構成により、流量の大きいカソードガス３，カソード排
ガス７及び燃焼ガス５の配管をほぼ直線の短い配管にす
ることができる。
【００１６】更に図１に示すように、複数（この例で
は、２系統）の触媒燃焼器１６が、改質器１２の燃焼ガ
ス５の入口部と燃料電池１４のカソード排ガス７の出口
部の間に配置されている。この構成により、触媒燃焼器
１６とその配管５，７を小型化でき、容器内空間を有効
に活用することができる。
は、２系統）の触媒燃焼器１６が、改質器１２の燃焼ガ
ス５の入口部と燃料電池１４のカソード排ガス７の出口
部の間に配置されている。この構成により、触媒燃焼器
１６とその配管５，７を小型化でき、容器内空間を有効
に活用することができる。
【００１７】また、図１及び図２に示すように、燃料ガ
ス１の入口部と改質器１２の改質ガス２の出口部が同一
の向きに配置されており、その間に複数（この例では、
２系統）の燃料予熱器１０が配置されている。この構成
により、比較的流量の小さいアノードガスラインもほぼ
直線の短い配管にすることができ、かつ燃料予熱器１０
も小型化できる。
ス１の入口部と改質器１２の改質ガス２の出口部が同一
の向きに配置されており、その間に複数（この例では、
２系統）の燃料予熱器１０が配置されている。この構成
により、比較的流量の小さいアノードガスラインもほぼ
直線の短い配管にすることができ、かつ燃料予熱器１０
も小型化できる。
【００１８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】上述したように、本発明の一体型燃料電
池発電装置は、積層した燃料電池と改質器を圧力容器に
収めた状態で、残る空間に小型化した触媒燃焼器と燃料
予熱器を効率良く格納することができ、容器内空間を有
効に活用することができる。また、小口径配管の利用が
可能となり，容器内配管が容易となり、結果として、陸
上輸送できる大きさの圧力容器内に比較的大出力（例え
ば５００ＫＷ前後）の一体型燃料電池発電装置を格納す
ることが可能となる。
池発電装置は、積層した燃料電池と改質器を圧力容器に
収めた状態で、残る空間に小型化した触媒燃焼器と燃料
予熱器を効率良く格納することができ、容器内空間を有
効に活用することができる。また、小口径配管の利用が
可能となり，容器内配管が容易となり、結果として、陸
上輸送できる大きさの圧力容器内に比較的大出力（例え
ば５００ＫＷ前後）の一体型燃料電池発電装置を格納す
ることが可能となる。
【００２０】従って、本発明の一体型燃料電池発電装置
は、小型で設置面積が小さく、かつ放熱ロスが少ない、
等の優れた効果を有する。
は、小型で設置面積が小さく、かつ放熱ロスが少ない、
等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による一体型燃料電池発電装置の正面斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明による一体型燃料電池発電装置の背面斜
視図である。
視図である。
【図３】天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃料電池発
電設備のフロー図である。
電設備のフロー図である。
１ 燃料ガス ２ アノードガス ３ 空気 ４ アノード排ガス ５ 燃焼ガス ７ カソード排ガス １０ 燃料予熱器 １２ 改質器 １４ 燃料電池 １６ 触媒燃焼器 １８ 締付け装置
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料予熱器、改質器、燃料電池、触媒燃
焼器、及びこれらを格納する圧力容器からなり、燃料電
池と改質器が積層され、改質器の燃焼ガス入口と燃料電
池のカソード排ガス出口、改質器の燃焼ガス出口と燃料
電池のカソードガス入口、及び燃料ガス入口と改質器の
改質ガス出口が同一の向きに配置され、改質器の燃焼ガ
ス入口と燃料電池のカソード排ガス出口の間に複数の触
媒燃焼器が配置され、燃料ガス入口と改質器の改質ガス
出口の間に複数の燃料予熱器が配置される、ことを特徴
とする一体型燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24283096A JP3611065B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 一体型燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24283096A JP3611065B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 一体型燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092457A true JPH1092457A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3611065B2 JP3611065B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=17094932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24283096A Expired - Fee Related JP3611065B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 一体型燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611065B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006179284A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2006179283A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2006179289A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008539560A (ja) * | 2005-04-27 | 2008-11-13 | リリピューシャン システムズ， インク． | 小型固体電解質型燃料電池装置 |
| JP2009076274A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池モジュール |
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| US7687172B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-03-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2010257780A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24283096A patent/JP3611065B2/ja not_active Expired - Fee Related
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