JPH11162498A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH11162498A JPH11162498A JP9327490A JP32749097A JPH11162498A JP H11162498 A JPH11162498 A JP H11162498A JP 9327490 A JP9327490 A JP 9327490A JP 32749097 A JP32749097 A JP 32749097A JP H11162498 A JPH11162498 A JP H11162498A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料ガスや空気の漏出を防止でき、これにより
発電性能を向上できる固体電解質型燃料電池を提供す
る。 【解決手段】燃焼室仕切板６３を一対のセラミックス板
７９、８０により形成し、該セラミックス板７９、８０
間における固体電解質型燃料電池セル５２外周部に繊維
状セラミックス８２を充填するとともに、燃焼室仕切板
６３の外周面と反応容器５１内壁面との隙間に繊維状セ
ラミックス８２を充填してなる。
発電性能を向上できる固体電解質型燃料電池を提供す
る。 【解決手段】燃焼室仕切板６３を一対のセラミックス板
７９、８０により形成し、該セラミックス板７９、８０
間における固体電解質型燃料電池セル５２外周部に繊維
状セラミックス８２を充填するとともに、燃焼室仕切板
６３の外周面と反応容器５１内壁面との隙間に繊維状セ
ラミックス８２を充填してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応
室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応
室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、図１に示すよ
うに、反応容器５１内に、空気室仕切板６１、燃焼室仕
切板６３、燃料ガス室仕切板５５を用いて空気室Ａ、燃
焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されている。
うに、反応容器５１内に、空気室仕切板６１、燃焼室仕
切板６３、燃料ガス室仕切板５５を用いて空気室Ａ、燃
焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されている。
【０００３】反応容器５１内に収容された複数の有底筒
状の固体電解質型燃料電池セル５２は、燃焼室仕切板６
３に形成されたセル挿入孔に挿入固定されており、ま
た、その内部には空気室仕切板６１に固定された空気導
入管５９の一端が挿入されている。
状の固体電解質型燃料電池セル５２は、燃焼室仕切板６
３に形成されたセル挿入孔に挿入固定されており、ま
た、その内部には空気室仕切板６１に固定された空気導
入管５９の一端が挿入されている。
【０００４】燃焼室仕切板６３には、余剰の燃料ガスを
燃焼室Ｂに導入するための燃料ガス噴出孔が形成されて
おり、燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスを反応室Ｃ
内に供給するための供給孔が形成されている。
燃焼室Ｂに導入するための燃料ガス噴出孔が形成されて
おり、燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスを反応室Ｃ
内に供給するための供給孔が形成されている。
【０００５】また、反応容器５１には、例えば水素から
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口５３、空気を導
入する空気導入口５７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６７が形成されている。
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口５３、空気を導
入する空気導入口５７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６７が形成されている。
【０００６】このような固体電解質型燃料電池は、空気
室Ａからの空気を固体電解質型燃料電池セル５２内にそ
れぞれ供給し、かつ、燃料ガス室Ｄからの燃料ガスを複
数の固体電解質型燃料電池セル５２間に供給し、反応室
Ｃにて反応させ、余剰の空気と燃料ガスを燃焼室Ｂにて
燃焼させ、燃焼したガスが排気口６７から外部に排出さ
れる。
室Ａからの空気を固体電解質型燃料電池セル５２内にそ
れぞれ供給し、かつ、燃料ガス室Ｄからの燃料ガスを複
数の固体電解質型燃料電池セル５２間に供給し、反応室
Ｃにて反応させ、余剰の空気と燃料ガスを燃焼室Ｂにて
燃焼させ、燃焼したガスが排気口６７から外部に排出さ
れる。
【０００７】ところで、固体電解質型燃料電池では、空
気および燃料ガスの２種類のガスを用いて発電させるも
のであるため、ガスの漏出による悪影響を防止しなけれ
ばならない。このため、上記したように、燃焼室Ｂを構
成するための空気室仕切板６１、セル５２の燃焼室仕切
板６３、燃料ガス室仕切板５５が設けられ、それぞれの
室を構成しており、これらの室に導入されるガスが制御
されている。つまり、空気室仕切板６１と空気導入管５
９との固定部から空気が燃焼室Ｂ内に漏出しないよう
に、また、燃焼室仕切板６３とセル５２との固定部から
燃料ガスが燃焼室内に漏出しないように、さらに、空気
室仕切板６１、燃焼室仕切板６３、燃料ガス室仕切板５
５の外周面と、反応容器５１の内壁面との間からガスが
漏出しないようにする必要がある。特に、燃焼室仕切板
６３による気密性については十分留意する必要がある。
気および燃料ガスの２種類のガスを用いて発電させるも
のであるため、ガスの漏出による悪影響を防止しなけれ
ばならない。このため、上記したように、燃焼室Ｂを構
成するための空気室仕切板６１、セル５２の燃焼室仕切
板６３、燃料ガス室仕切板５５が設けられ、それぞれの
室を構成しており、これらの室に導入されるガスが制御
されている。つまり、空気室仕切板６１と空気導入管５
９との固定部から空気が燃焼室Ｂ内に漏出しないよう
に、また、燃焼室仕切板６３とセル５２との固定部から
燃料ガスが燃焼室内に漏出しないように、さらに、空気
室仕切板６１、燃焼室仕切板６３、燃料ガス室仕切板５
５の外周面と、反応容器５１の内壁面との間からガスが
漏出しないようにする必要がある。特に、燃焼室仕切板
６３による気密性については十分留意する必要がある。
【０００８】ところが、固体電解質型燃料電池には、セ
ラミックス、金属等、様々な材料が用いられており、一
方で固体電解質型燃料電池は動作温度が約１０００℃と
高いために各部材間の熱膨張率が異なり、空気室仕切板
６１、燃焼室仕切板６３、燃料ガス室仕切板５５と、セ
ル５２や空気導入管５９、反応容器５１等と密接に接合
するとセル５２や空気導入管５９等が破損する危険性が
あった。
ラミックス、金属等、様々な材料が用いられており、一
方で固体電解質型燃料電池は動作温度が約１０００℃と
高いために各部材間の熱膨張率が異なり、空気室仕切板
６１、燃焼室仕切板６３、燃料ガス室仕切板５５と、セ
ル５２や空気導入管５９、反応容器５１等と密接に接合
するとセル５２や空気導入管５９等が破損する危険性が
あった。
【０００９】そこで、従来、空気室仕切板６１、燃焼室
仕切板６３、燃料ガス室仕切板５５として、熱膨張係数
の観点からセル５２や空気導入管５９等が破損しないよ
うに、アルミナファイバーをバインダで固めた断熱ボー
ドが用いられていた。図７に、断熱ボードからなる燃焼
室仕切板６３を用いてセル５２を固定した状態を示す。
仕切板６３、燃料ガス室仕切板５５として、熱膨張係数
の観点からセル５２や空気導入管５９等が破損しないよ
うに、アルミナファイバーをバインダで固めた断熱ボー
ドが用いられていた。図７に、断熱ボードからなる燃焼
室仕切板６３を用いてセル５２を固定した状態を示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、断熱ボ
ードはアルミナファイバーをバインダで固めただけであ
り、柔軟性を有していたため柔らかく、図７に示したよ
うに、断熱ボードからなる燃焼室仕切板６３を用いる場
合には、セルの外周面と燃焼室仕切板６３との間に隙間
が生じ、その部分から燃料ガスが燃焼室Ｂ内に漏れ、セ
ルの近傍で燃焼が起こり、セル近傍が加熱されてセルが
破損する虞があった。また、燃料ガスの漏出により燃料
効率が悪くなり、発電性能が悪化するという問題があっ
た。
ードはアルミナファイバーをバインダで固めただけであ
り、柔軟性を有していたため柔らかく、図７に示したよ
うに、断熱ボードからなる燃焼室仕切板６３を用いる場
合には、セルの外周面と燃焼室仕切板６３との間に隙間
が生じ、その部分から燃料ガスが燃焼室Ｂ内に漏れ、セ
ルの近傍で燃焼が起こり、セル近傍が加熱されてセルが
破損する虞があった。また、燃料ガスの漏出により燃料
効率が悪くなり、発電性能が悪化するという問題があっ
た。
【００１１】また、燃焼室仕切板６３は、アルミナファ
イバーをバインダで固めただけのものであったため、燃
焼室Ｂに供給された空気が燃焼室仕切板６３を介して反
応室Ｃ内に漏出し、燃焼が反応容器内で生ずる虞があっ
た。
イバーをバインダで固めただけのものであったため、燃
焼室Ｂに供給された空気が燃焼室仕切板６３を介して反
応室Ｃ内に漏出し、燃焼が反応容器内で生ずる虞があっ
た。
【００１２】本発明は、燃料ガスや空気の漏出を防止で
き、これにより発電性能を向上できる固体電解質型燃料
電池を提供することを目的とする。
き、これにより発電性能を向上できる固体電解質型燃料
電池を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型燃
料電池は、反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と
反応室を形成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電
池セルを前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入
孔にそれぞれ挿入し固定してなり、空気を前記固体電解
質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガス
を前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供
給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃焼室仕切板に
形成された燃料ガス噴出孔から前記燃焼室内に噴出さ
せ、前記燃焼室内の空気と反応させて燃焼させる固体電
解質型燃料電池であって、前記燃焼室仕切板を所定間隔
をおいて対向配置された一対のセラミックス板により形
成し、該セラミックス板間における前記固体電解質型燃
料電池セル外周部に繊維状セラミックスを充填するとと
もに、前記燃焼室仕切板の外周面と前記反応容器内壁面
との隙間に繊維状セラミックスを充填してなるものであ
る。ここで、繊維状セラミックスが、Ａｌ2 Ｏ3 を主成
分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下であること
が望ましい。
料電池は、反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と
反応室を形成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電
池セルを前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入
孔にそれぞれ挿入し固定してなり、空気を前記固体電解
質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガス
を前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供
給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃焼室仕切板に
形成された燃料ガス噴出孔から前記燃焼室内に噴出さ
せ、前記燃焼室内の空気と反応させて燃焼させる固体電
解質型燃料電池であって、前記燃焼室仕切板を所定間隔
をおいて対向配置された一対のセラミックス板により形
成し、該セラミックス板間における前記固体電解質型燃
料電池セル外周部に繊維状セラミックスを充填するとと
もに、前記燃焼室仕切板の外周面と前記反応容器内壁面
との隙間に繊維状セラミックスを充填してなるものであ
る。ここで、繊維状セラミックスが、Ａｌ2 Ｏ3 を主成
分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下であること
が望ましい。
【００１４】
【作用】本発明の固体電解質型燃料電池では、燃焼室仕
切板を所定間隔をおいて対向配置された一対のセラミッ
クス板により形成し、該セラミックス板間における固体
電解質型燃料電池セル外周部に繊維状セラミックスを充
填するとともに、燃焼室仕切板の外周面と反応容器内壁
面との隙間に繊維状セラミックスを充填したので、反応
容器内を、燃焼室と反応室に確実に仕切ることができ、
不要なガスの漏出を防止することができるとともに、燃
焼室仕切板とセルとの間や反応容器内壁面との間は接合
されていないため、多少熱膨張率が相違していても各部
材には応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止するこ
とができる。
切板を所定間隔をおいて対向配置された一対のセラミッ
クス板により形成し、該セラミックス板間における固体
電解質型燃料電池セル外周部に繊維状セラミックスを充
填するとともに、燃焼室仕切板の外周面と反応容器内壁
面との隙間に繊維状セラミックスを充填したので、反応
容器内を、燃焼室と反応室に確実に仕切ることができ、
不要なガスの漏出を防止することができるとともに、燃
焼室仕切板とセルとの間や反応容器内壁面との間は接合
されていないため、多少熱膨張率が相違していても各部
材には応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止するこ
とができる。
【００１５】また、燃焼室仕切板が２層構造であるた
め、燃焼室における熱の反応室内のセルへの伝達を抑制
でき、温度差によるセルの破壊を防止できる。
め、燃焼室における熱の反応室内のセルへの伝達を抑制
でき、温度差によるセルの破壊を防止できる。
【００１６】さらに、繊維状セラミックスを、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下と
することが望ましいが、これはＳｉＯ2 を含有すること
によりアルミナファイバーをボード状に成形できるよう
になるが、反面、空気や燃料ガス中へのＳｉＯ2 成分が
混入し、セルの空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が付着
し、発電特性を劣化させる虞があったが、ＳｉＯ2 の含
有量を４０重量％以下としたことにより、空気や燃料ガ
ス中へのＳｉＯ2 成分の含有が抑制され、発電特性を向
上できる。
3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下と
することが望ましいが、これはＳｉＯ2 を含有すること
によりアルミナファイバーをボード状に成形できるよう
になるが、反面、空気や燃料ガス中へのＳｉＯ2 成分が
混入し、セルの空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が付着
し、発電特性を劣化させる虞があったが、ＳｉＯ2 の含
有量を４０重量％以下としたことにより、空気や燃料ガ
ス中へのＳｉＯ2 成分の含有が抑制され、発電特性を向
上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池
は、空気や燃料ガスの漏出を防止する構造を除いて実質
的に従来と同様の構造を有している。本発明の固体電解
質型燃料電池を、図１で説明する。尚、従来の技術で述
べた構造と同様の構造の場合には、従来の技術と同一符
号を付した。
は、空気や燃料ガスの漏出を防止する構造を除いて実質
的に従来と同様の構造を有している。本発明の固体電解
質型燃料電池を、図１で説明する。尚、従来の技術で述
べた構造と同様の構造の場合には、従来の技術と同一符
号を付した。
【００１８】即ち、固体電解質型燃料電池は、図１に示
すように、反応容器５１内に、有底筒状の固体電解質型
燃料電池セル５２を配置して構成されており、この反応
容器５１には、例えば水素からなる燃料ガスを導入する
燃料ガス導入口５３、燃料ガスを分散するための燃料ガ
ス室仕切板５５、空気を導入する空気導入口５７、およ
びセル５２内に空気を導入する空気導入管５９、この空
気導入管５９を固定する空気室仕切板６１、セル５２を
固定する燃焼室仕切板６３とから構成されている。
すように、反応容器５１内に、有底筒状の固体電解質型
燃料電池セル５２を配置して構成されており、この反応
容器５１には、例えば水素からなる燃料ガスを導入する
燃料ガス導入口５３、燃料ガスを分散するための燃料ガ
ス室仕切板５５、空気を導入する空気導入口５７、およ
びセル５２内に空気を導入する空気導入管５９、この空
気導入管５９を固定する空気室仕切板６１、セル５２を
固定する燃焼室仕切板６３とから構成されている。
【００１９】燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスをセ
ル５２間に分散するための分散孔（図示せず）が形成さ
れている。空気室仕切板６１とセル５２を固定する燃焼
室仕切板６３との間は、空気と水素が燃焼する燃焼室Ｂ
とされ、燃焼室仕切板６３には、図２（ｂ）に示すよう
に、セル５２間を通過した燃料ガスを燃焼室Ｂ内に導入
する燃料ガス噴出孔８３が形成され、燃焼室６５内で燃
焼したガスは反応容器５１に設けられた排気口６７を介
して外部に排出される。
ル５２間に分散するための分散孔（図示せず）が形成さ
れている。空気室仕切板６１とセル５２を固定する燃焼
室仕切板６３との間は、空気と水素が燃焼する燃焼室Ｂ
とされ、燃焼室仕切板６３には、図２（ｂ）に示すよう
に、セル５２間を通過した燃料ガスを燃焼室Ｂ内に導入
する燃料ガス噴出孔８３が形成され、燃焼室６５内で燃
焼したガスは反応容器５１に設けられた排気口６７を介
して外部に排出される。
【００２０】セル５２は燃焼室仕切板６３に形成された
セル挿入孔に挿入され、この燃焼室仕切板６３には、余
剰の燃焼ガスを燃焼室Ｂに導入するための導入孔が形成
されている。空気導入管５９は、空気室仕切板６１に形
成された空気導入管挿入孔に挿入されている。燃焼室仕
切板６３のセル挿入孔は、セル５２の外径よりも０．５
〜３ｍｍ大きい方が良い。
セル挿入孔に挿入され、この燃焼室仕切板６３には、余
剰の燃焼ガスを燃焼室Ｂに導入するための導入孔が形成
されている。空気導入管５９は、空気室仕切板６１に形
成された空気導入管挿入孔に挿入されている。燃焼室仕
切板６３のセル挿入孔は、セル５２の外径よりも０．５
〜３ｍｍ大きい方が良い。
【００２１】セル５２は、図３に示すように、例えば、
支持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極７１と、この空気
極７１の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 から
なる固体電解質７２と、固体電解質７２の表面に形成さ
れたＮｉ−ジルコニア系の燃料極７３と、空気極７１と
電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなるインターコ
ネクタ７４とから構成されている。
支持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極７１と、この空気
極７１の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 から
なる固体電解質７２と、固体電解質７２の表面に形成さ
れたＮｉ−ジルコニア系の燃料極７３と、空気極７１と
電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなるインターコ
ネクタ７４とから構成されている。
【００２２】そして、図４に示すように、一方のセル５
２のインターコネクタ７４を、他方のセル５２の燃料極
７３にＮｉ金属繊維等の接続部材７５を介して、他方の
セル５２の燃料極７３に接続して、複数のセル５２が電
気的に接続され、スタック７７が構成されており、この
ようなスタック７７が、図１に示したように、反応容器
５１内に複数収容されて固体電解質型燃料電池が構成さ
れている。反応容器５１内には、一つのセル５２のイン
ターコネクタ７４に接続された電極７８と、他方のセル
５２の燃料極７３に接続された電極（図示せず）が配置
されており、これらの電極７８を介して電力が取り出さ
れる。
２のインターコネクタ７４を、他方のセル５２の燃料極
７３にＮｉ金属繊維等の接続部材７５を介して、他方の
セル５２の燃料極７３に接続して、複数のセル５２が電
気的に接続され、スタック７７が構成されており、この
ようなスタック７７が、図１に示したように、反応容器
５１内に複数収容されて固体電解質型燃料電池が構成さ
れている。反応容器５１内には、一つのセル５２のイン
ターコネクタ７４に接続された電極７８と、他方のセル
５２の燃料極７３に接続された電極（図示せず）が配置
されており、これらの電極７８を介して電力が取り出さ
れる。
【００２３】そして、本発明の固体電解質型燃料電池で
は、図２（ｃ）に示すように、燃焼室仕切板６３が一対
のセラミックス板７９、８０により形成し、該セラミッ
クス板７９、８０間における固体電解質型燃料電池セル
５２外周部に繊維状セラミックス８２が充填されてい
る。また、セラミックス板７９、８０に形成されたセル
挿入孔とセル５２の外面との間にも繊維状セラミックス
８２が充填されている。さらに、燃焼室仕切板６３の外
周面と反応容器５１内壁面との隙間にも繊維状セラミッ
クス８２が充填されている。
は、図２（ｃ）に示すように、燃焼室仕切板６３が一対
のセラミックス板７９、８０により形成し、該セラミッ
クス板７９、８０間における固体電解質型燃料電池セル
５２外周部に繊維状セラミックス８２が充填されてい
る。また、セラミックス板７９、８０に形成されたセル
挿入孔とセル５２の外面との間にも繊維状セラミックス
８２が充填されている。さらに、燃焼室仕切板６３の外
周面と反応容器５１内壁面との隙間にも繊維状セラミッ
クス８２が充填されている。
【００２４】さらに、燃料ガス室仕切板５５もセラミッ
クス板により形成され、このセラミックス板からなる燃
料ガス室仕切板５５の外周面と反応容器５１の内壁面と
の隙間に繊維状セラミックス８２が充填されている。ま
た、空気室仕切板６１は、従来の断熱ボードにより形成
され、この断熱ボードからなる空気室仕切板６１の外周
面と反応容器５１の内壁面との隙間に繊維状セラミック
ス８２が充填されている。
クス板により形成され、このセラミックス板からなる燃
料ガス室仕切板５５の外周面と反応容器５１の内壁面と
の隙間に繊維状セラミックス８２が充填されている。ま
た、空気室仕切板６１は、従来の断熱ボードにより形成
され、この断熱ボードからなる空気室仕切板６１の外周
面と反応容器５１の内壁面との隙間に繊維状セラミック
ス８２が充填されている。
【００２５】この繊維状セラミックス８２は、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下と
されている。これはＳｉＯ2 を含有することによりファ
イバー化することができるが、４０重量％よりも多くな
ると空気や燃料ガス中にＳｉＯ2 成分が混入し、セルの
空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が付着し、発電特性を劣
化させる虞があるからである。ＳｉＯ2 含有量は、１０
００時間後における性能劣化を３％未満にする点から５
重量％以下が望ましい。
3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下と
されている。これはＳｉＯ2 を含有することによりファ
イバー化することができるが、４０重量％よりも多くな
ると空気や燃料ガス中にＳｉＯ2 成分が混入し、セルの
空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が付着し、発電特性を劣
化させる虞があるからである。ＳｉＯ2 含有量は、１０
００時間後における性能劣化を３％未満にする点から５
重量％以下が望ましい。
【００２６】このような固体電解質型燃料電池の発電
は、空気を空気導入口５７から空気導入管５９を介して
セル５２内に空気を導入するとともに、燃料ガス導入口
５３から水素を導入し、燃料ガス室仕切板５５の分散孔
で分散してセル５２の外部に導入することにより行わ
れ、余剰の空気と燃料ガスは燃焼室Ｂ内で燃焼させら
れ、排気口６７から外部に排出される。
は、空気を空気導入口５７から空気導入管５９を介して
セル５２内に空気を導入するとともに、燃料ガス導入口
５３から水素を導入し、燃料ガス室仕切板５５の分散孔
で分散してセル５２の外部に導入することにより行わ
れ、余剰の空気と燃料ガスは燃焼室Ｂ内で燃焼させら
れ、排気口６７から外部に排出される。
【００２７】図５に固体電解質型燃料電池セル一本のガ
スの流れを示す。水素ガス（燃料ガス）は燃料電池セル
下方から導入され、発電により酸化されながら上方へと
進む。一方、空気（酸化ガス）は空気導入管５９を介し
てセル上方よりセル内部下方へ導入される。そしてセル
内部下方より上部へと流れる。セル上部より排出された
空気は発電で消費されなかった水素ガスと反応し、燃焼
室Ｂ内で燃焼する。
スの流れを示す。水素ガス（燃料ガス）は燃料電池セル
下方から導入され、発電により酸化されながら上方へと
進む。一方、空気（酸化ガス）は空気導入管５９を介し
てセル上方よりセル内部下方へ導入される。そしてセル
内部下方より上部へと流れる。セル上部より排出された
空気は発電で消費されなかった水素ガスと反応し、燃焼
室Ｂ内で燃焼する。
【００２８】以上のように構成された固体電解質型燃料
電池では、燃焼室仕切板６３を緻密質な一対のセラミッ
クス板７９、８０により形成し、これらのセラミックス
板７９、８０間における固体電解質型燃料電池セル５２
外周部に繊維状セラミックス８２が充填され、また燃焼
室仕切板６３の外周面と反応容器５１内壁面との隙間に
も繊維状セラミックス８２が充填されているため、反応
容器５１内の燃焼室Ｂと反応室Ｃを確実に仕切ることが
でき、不要なガスの漏出、例えば、セル挿入孔からの燃
料ガスの燃焼室Ｂ内への漏出や、燃焼室仕切板６３自体
からの空気の反応室Ｃ内への漏出を防止することができ
るとともに、燃焼室仕切板６３とセル５２との間や反応
容器５１内壁面との間は接合されていないため、多少熱
膨張率が相違していても各部材には応力が殆ど作用せ
ず、セル等の破損を防止することができる。
電池では、燃焼室仕切板６３を緻密質な一対のセラミッ
クス板７９、８０により形成し、これらのセラミックス
板７９、８０間における固体電解質型燃料電池セル５２
外周部に繊維状セラミックス８２が充填され、また燃焼
室仕切板６３の外周面と反応容器５１内壁面との隙間に
も繊維状セラミックス８２が充填されているため、反応
容器５１内の燃焼室Ｂと反応室Ｃを確実に仕切ることが
でき、不要なガスの漏出、例えば、セル挿入孔からの燃
料ガスの燃焼室Ｂ内への漏出や、燃焼室仕切板６３自体
からの空気の反応室Ｃ内への漏出を防止することができ
るとともに、燃焼室仕切板６３とセル５２との間や反応
容器５１内壁面との間は接合されていないため、多少熱
膨張率が相違していても各部材には応力が殆ど作用せ
ず、セル等の破損を防止することができる。
【００２９】また、燃焼室仕切板６３が２層構造である
ため、燃焼室Ｂにおける熱の反応室Ｃ内のセル５２への
伝達を抑制でき、温度差によるセル５２の破壊を防止で
きるとともに、空気の反応室Ｃへの漏出を防止すること
ができる。また、燃料ガス室仕切板５５をセラミックス
板により形成し、このセラミックス板と反応容器５１内
壁面との隙間に繊維状セラミックス８２を充填したた
め、反応容器５１内を確実に仕切ることができ、不要な
ガスの漏出を防止することができるとともに、燃料ガス
室仕切板５５と反応容器５１内壁面との間は接合されて
いないため、多少熱膨張率が相違していても各部材には
応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止することがで
きる。
ため、燃焼室Ｂにおける熱の反応室Ｃ内のセル５２への
伝達を抑制でき、温度差によるセル５２の破壊を防止で
きるとともに、空気の反応室Ｃへの漏出を防止すること
ができる。また、燃料ガス室仕切板５５をセラミックス
板により形成し、このセラミックス板と反応容器５１内
壁面との隙間に繊維状セラミックス８２を充填したた
め、反応容器５１内を確実に仕切ることができ、不要な
ガスの漏出を防止することができるとともに、燃料ガス
室仕切板５５と反応容器５１内壁面との間は接合されて
いないため、多少熱膨張率が相違していても各部材には
応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止することがで
きる。
【００３０】さらに、繊維状セラミックス８２を、Ａｌ
2 Ｏ3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以
下としたので、セルの空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が
付着するのを抑制し、発電特性を向上できる。
2 Ｏ3 を主成分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以
下としたので、セルの空気極や燃料極にＳｉＯ2 成分が
付着するのを抑制し、発電特性を向上できる。
【００３１】図６は、燃焼室仕切板６３を一対のセラミ
ックス板７９、８０から構成するとともに、これらのセ
ラミックス板７９、８０の間にアルミナファイバーをバ
インダで固めた従来の断熱ボード８４が配置されてお
り、セラミックス板７９、８０間における固体電解質型
燃料電池セル５２外周部に繊維状セラミックス８２が充
填されている。セラミックス板７９、８０のセル挿入孔
の内面とセルの外面との間にも繊維状セラミックス８２
が充填されている。
ックス板７９、８０から構成するとともに、これらのセ
ラミックス板７９、８０の間にアルミナファイバーをバ
インダで固めた従来の断熱ボード８４が配置されてお
り、セラミックス板７９、８０間における固体電解質型
燃料電池セル５２外周部に繊維状セラミックス８２が充
填されている。セラミックス板７９、８０のセル挿入孔
の内面とセルの外面との間にも繊維状セラミックス８２
が充填されている。
【００３２】このような構造でも、セラミックス板７
９、８０、繊維状セラミックス８２、断熱ボード８４に
よりガスの漏出を防止できる。
９、８０、繊維状セラミックス８２、断熱ボード８４に
よりガスの漏出を防止できる。
【００３３】
【実施例】図１に示すような固体電解質型燃料電池を作
製した。先ず、反応容器５１内に、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分
とするセラミックス板からなる燃料ガス仕切板５５を収
容し、燃料ガス仕切板５５と反応容器５１の内壁面との
隙間に、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、ＳｉＯ2 を５重量％
含有する繊維状セラミックス、商品名：カオウール（イ
ソライト工業社製）を詰め込んだ。そして、反応容器５
１内に白煙を導入し、目視にて燃料ガスの供給孔以外か
らガスの流れがないことを確認した。
製した。先ず、反応容器５１内に、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分
とするセラミックス板からなる燃料ガス仕切板５５を収
容し、燃料ガス仕切板５５と反応容器５１の内壁面との
隙間に、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、ＳｉＯ2 を５重量％
含有する繊維状セラミックス、商品名：カオウール（イ
ソライト工業社製）を詰め込んだ。そして、反応容器５
１内に白煙を導入し、目視にて燃料ガスの供給孔以外か
らガスの流れがないことを確認した。
【００３４】次に、燃料ガス室仕切板５５上に、図４に
示したようなセル５２を９本連結したスタック７７を４
組作製した。
示したようなセル５２を９本連結したスタック７７を４
組作製した。
【００３５】（ｃ）に示す構造の燃焼室仕切板６３を反
応容器５１内に収容し、燃焼室仕切板６３と固体電解質
型燃料電池セル５２の外面との隙間、燃焼室仕切板６３
と反応容器５１の内壁面との隙間、およびセラミックス
板７９、８０の間に上記した繊維状セラミックス８２を
詰め込んだ。この後、セラミックス板７９、８０に形成
された燃料ガス噴出孔に治具を挿入して燃料ガス噴出孔
を完成した。
応容器５１内に収容し、燃焼室仕切板６３と固体電解質
型燃料電池セル５２の外面との隙間、燃焼室仕切板６３
と反応容器５１の内壁面との隙間、およびセラミックス
板７９、８０の間に上記した繊維状セラミックス８２を
詰め込んだ。この後、セラミックス板７９、８０に形成
された燃料ガス噴出孔に治具を挿入して燃料ガス噴出孔
を完成した。
【００３６】次に、反応容器５１内に上記した断熱ボー
ドからなる空気室仕切板６１を収容し、空気室仕切板６
１と反応容器５１の内壁面との隙間に上記繊維状セラミ
ックス８２を詰め込んだ。そして、反応容器５１内に白
煙を導入し、目視にて空気導入管５９以外から空気の流
れがないことを確認した。
ドからなる空気室仕切板６１を収容し、空気室仕切板６
１と反応容器５１の内壁面との隙間に上記繊維状セラミ
ックス８２を詰め込んだ。そして、反応容器５１内に白
煙を導入し、目視にて空気導入管５９以外から空気の流
れがないことを確認した。
【００３７】そして、空気および水素ガスを燃料ガスと
して反応容器５１内に供給し、１０００℃にて発電を行
った。また、燃焼室仕切板６３の燃料ガス噴出孔以外か
らのガスの漏れがないかを、熱電対による温度変化によ
り確認した。
して反応容器５１内に供給し、１０００℃にて発電を行
った。また、燃焼室仕切板６３の燃料ガス噴出孔以外か
らのガスの漏れがないかを、熱電対による温度変化によ
り確認した。
【００３８】一方、図７に示すように、燃焼室仕切板６
３を従来のアルミナファイバーからなる断熱ボード８４
にて作製した場合、図６に示すように、燃焼室仕切板６
３を一対のアルミナを主成分とするセラミックス板によ
り構成し、その間にアルミナファイバーからなる断熱ボ
ードを配置して構成し、燃焼室仕切板６３と断熱ボード
のセル挿入孔との間に、Ａｌ2 Ｏ3 からなる繊維状セラ
ミックス８２を詰め込んだ場合についても確認した。そ
の結果を表１に示す。
３を従来のアルミナファイバーからなる断熱ボード８４
にて作製した場合、図６に示すように、燃焼室仕切板６
３を一対のアルミナを主成分とするセラミックス板によ
り構成し、その間にアルミナファイバーからなる断熱ボ
ードを配置して構成し、燃焼室仕切板６３と断熱ボード
のセル挿入孔との間に、Ａｌ2 Ｏ3 からなる繊維状セラ
ミックス８２を詰め込んだ場合についても確認した。そ
の結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】この表１より、燃焼室仕切板６３を従来の
断熱ボード８４にて作製した場合には、燃料ガスの漏出
があり、発電性能が悪いことが判る。一方、燃焼室仕切
板６３をセラミック板により形成し、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る繊維状セラミックス８２を詰め込んだ本発明の場合に
は、発電性能が良好であることが判る。
断熱ボード８４にて作製した場合には、燃料ガスの漏出
があり、発電性能が悪いことが判る。一方、燃焼室仕切
板６３をセラミック板により形成し、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る繊維状セラミックス８２を詰め込んだ本発明の場合に
は、発電性能が良好であることが判る。
【００４１】実施例２ 実施例１のＮo.２と同様な固体電解質型燃料電池を作製
し、繊維状セラミックス８２のＳｉＯ2 量を変化させて
１０００時間後の性能を比較した。この結果を表２に記
載した。
し、繊維状セラミックス８２のＳｉＯ2 量を変化させて
１０００時間後の性能を比較した。この結果を表２に記
載した。
【００４２】
【表２】
【００４３】この表２より、ＳｉＯ2 含有量が０の場合
が最も発電性能が良好であり、ＳｉＯ2 量が増加するに
伴い発電性能が劣化することが判る。
が最も発電性能が良好であり、ＳｉＯ2 量が増加するに
伴い発電性能が劣化することが判る。
【００４４】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池では、反
応容器内を、燃焼室と反応室に確実に仕切ることがで
き、不要なガスの漏出を防止することができるととも
に、燃焼室仕切板とセルとの間や反応容器内壁面との間
は接合されていないため、多少熱膨張率が相違していて
も各部材には応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止
することができる。また、燃焼室仕切板が２層構造であ
るため、燃焼室における熱の反応室内のセルへの伝達を
抑制でき、温度差によるセルの破壊を防止できる。
応容器内を、燃焼室と反応室に確実に仕切ることがで
き、不要なガスの漏出を防止することができるととも
に、燃焼室仕切板とセルとの間や反応容器内壁面との間
は接合されていないため、多少熱膨張率が相違していて
も各部材には応力が殆ど作用せず、セル等の破損を防止
することができる。また、燃焼室仕切板が２層構造であ
るため、燃焼室における熱の反応室内のセルへの伝達を
抑制でき、温度差によるセルの破壊を防止できる。
【図１】固体電解質型燃料電池の模式図である。
【図２】燃焼室仕切板およびその近傍を示すもので、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図であ
る。
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図であ
る。
【図３】固体電解質型燃料電池モルの断面図である。
【図４】スタックを示す平面図である。
【図５】固体電解質型燃料電池セルのガスの流れを説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図６】燃焼室仕切板を一対のセラミックス板、断熱ボ
ード、繊維状セラミックスで構成した断面図である。
ード、繊維状セラミックスで構成した断面図である。
【図７】燃焼室仕切板を断熱ボードで構成した従来の固
体電解質型燃料電池の断面図である。
体電解質型燃料電池の断面図である。
５１・・・反応容器 ５２・・・固体電解質型燃料電池セル ５５・・・燃料ガス室仕切板 ６１・・・空気室仕切板 ６３・・・燃焼室仕切板 ７９、８０・・・セラミックス板 ８２・・・繊維状セラミックス
Claims (2)
- 【請求項１】反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室
と反応室を形成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料
電池セルを前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿
入孔にそれぞれ挿入し固定してなり、空気を前記固体電
解質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガ
スを前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に
供給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃焼室仕切板
に形成された燃料ガス噴出孔から前記燃焼室内に噴出さ
せ、前記燃焼室内の空気と反応させて燃焼させる固体電
解質型燃料電池であって、前記燃焼室仕切板を所定間隔
をおいて対向配置された一対のセラミックス板により形
成し、該セラミックス板間における前記固体電解質型燃
料電池セル外周部に繊維状セラミックスを充填するとと
もに、前記燃焼室仕切板の外周面と前記反応容器内壁面
との隙間に繊維状セラミックスを充填してなることを特
徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】繊維状セラミックスが、Ａｌ2 Ｏ3 を主成
分とし、ＳｉＯ2 の含有量が４０重量％以下であること
を特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32749097A JP3389482B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32749097A JP3389482B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162498A true JPH11162498A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3389482B2 JP3389482B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=18199745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32749097A Expired - Fee Related JP3389482B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3389482B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002298873A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池モジュール |
| JP2005158531A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池スタック及びその製法並びに燃料電池 |
| US7144649B2 (en) | 2002-11-27 | 2006-12-05 | Utc Fuel Cells, Llc | Interconnect for solid oxide fuel cells |
| JP2009283239A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2010511282A (ja) * | 2006-11-29 | 2010-04-08 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池電極表面の活性化 |
| JP2015011815A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | Toto株式会社 | 固体酸化物型燃料電池装置 |
| WO2022004025A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 三菱パワー株式会社 | 高温反応部の断熱構造 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32749097A patent/JP3389482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002298873A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池モジュール |
| US7144649B2 (en) | 2002-11-27 | 2006-12-05 | Utc Fuel Cells, Llc | Interconnect for solid oxide fuel cells |
| JP2005158531A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池スタック及びその製法並びに燃料電池 |
| JP4587659B2 (ja) * | 2003-11-26 | 2010-11-24 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セルスタックの製法 |
| JP2010511282A (ja) * | 2006-11-29 | 2010-04-08 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池電極表面の活性化 |
| JP2009283239A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toto Ltd | 燃料電池セル、及び燃料電池 |
| JP2015011815A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | Toto株式会社 | 固体酸化物型燃料電池装置 |
| WO2022004025A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 三菱パワー株式会社 | 高温反応部の断熱構造 |
| JP2022012625A (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-17 | 三菱パワー株式会社 | 高温反応部の断熱構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3389482B2 (ja) | 2003-03-24 |
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