JPS6054178A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
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- JPS6054178A JPS6054178A JP58162202A JP16220283A JPS6054178A JP S6054178 A JPS6054178 A JP S6054178A JP 58162202 A JP58162202 A JP 58162202A JP 16220283 A JP16220283 A JP 16220283A JP S6054178 A JPS6054178 A JP S6054178A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
- H01M8/04022—Heating by combustion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は燃料電池における昇温手段の改良に関する。
従来例の構成とその問題点
燃料電池は作動する温度域により低温型、中温型、高温
型などに分類されている。現在、低級炭化水素、水素を
燃料とする第１世代のリン酸型燃料電池の低温型、第２
世代の溶融炭酸塩型燃料電池の中温型などが脚光をあび
ている。リン酸型燃料電池の作動温度は電解質のリン酸
の限界作動温度２００℃近傍であり、まだ溶融炭酸塩型
燃料電池は電解質である炭酸溶融塩の融点や電導度の関
係から作動温度が６５０℃近傍と両者とも高い温度域で
の作動条件を必要とする。実際には、燃料電池は作動時
に燃料電池本体のオーム損やジーール熱による発熱があ
り、リン酸型燃料電池では過昇温を防ぐために冷却装置
等が必要であり、また溶融炭酸塩型燃料電池では、さら
に高温になると寿命の問題から排熱を利用するシステム
により作動温度を一定に保つべき手段が考えられている
・一方、作動開始時における昇温装置も燃料電池には不
可欠なものである。
型などに分類されている。現在、低級炭化水素、水素を
燃料とする第１世代のリン酸型燃料電池の低温型、第２
世代の溶融炭酸塩型燃料電池の中温型などが脚光をあび
ている。リン酸型燃料電池の作動温度は電解質のリン酸
の限界作動温度２００℃近傍であり、まだ溶融炭酸塩型
燃料電池は電解質である炭酸溶融塩の融点や電導度の関
係から作動温度が６５０℃近傍と両者とも高い温度域で
の作動条件を必要とする。実際には、燃料電池は作動時
に燃料電池本体のオーム損やジーール熱による発熱があ
り、リン酸型燃料電池では過昇温を防ぐために冷却装置
等が必要であり、また溶融炭酸塩型燃料電池では、さら
に高温になると寿命の問題から排熱を利用するシステム
により作動温度を一定に保つべき手段が考えられている
・一方、作動開始時における昇温装置も燃料電池には不
可欠なものである。
従来の燃料電池装置はリン酸型燃料電池については作動
開始時に燃料電池本体に供給する燃料と同一のものを本
体を取り囲むケースの外部で燃焼させる特別な昇温装置
を持っている。また溶融炭酸塩型燃料電池についても昇
温装置が必要である。
開始時に燃料電池本体に供給する燃料と同一のものを本
体を取り囲むケースの外部で燃焼させる特別な昇温装置
を持っている。また溶融炭酸塩型燃料電池についても昇
温装置が必要である。
その一つの試みは断熱利と兼用の耐火材料に可燃ガスを
供給し、燃焼させる。その供給量の調整により昇温速度
を制御する形式のものである。まだ商用電力が使える箇
所では、燃料電池本体の周囲に設置している断熱材中に
電熱線もしくは電気発熱体を設けて、外部からの供給電
力により発熱量の調整を行い、効率的な作動温度域１で
の昇温をするものである。
供給し、燃焼させる。その供給量の調整により昇温速度
を制御する形式のものである。まだ商用電力が使える箇
所では、燃料電池本体の周囲に設置している断熱材中に
電熱線もしくは電気発熱体を設けて、外部からの供給電
力により発熱量の調整を行い、効率的な作動温度域１で
の昇温をするものである。
このような従来の装置の問題点は前記の燃料電池装置に
おける二つの例については、前者は可燃ガスの直接燃焼
のため装置内の温度が不均一になり易いし、急激な温度
上昇のため燃料電池本体のセラミックス部品、例えば電
解質保持体などが破損してしまう危険性がある。なお、
温度分布を均一にするだめに、可燃ガスの供給口を装置
内に多く設置しても、配管の複雑さを生じ、良好な装置
ではない。また急激な温度上昇は避けられない。
おける二つの例については、前者は可燃ガスの直接燃焼
のため装置内の温度が不均一になり易いし、急激な温度
上昇のため燃料電池本体のセラミックス部品、例えば電
解質保持体などが破損してしまう危険性がある。なお、
温度分布を均一にするだめに、可燃ガスの供給口を装置
内に多く設置しても、配管の複雑さを生じ、良好な装置
ではない。また急激な温度上昇は避けられない。
この型式の装置で有益性があるのは、ｆｉＪ燃ガスとし
て燃料電池本体に供給する燃料と同一のものが使用でき
る点である。前記後者の型式の装置は、電気的制御で発
注量を調整するだめ、昇温速度の調整や作動温度での保
持も容易であり、電熱線。
て燃料電池本体に供給する燃料と同一のものが使用でき
る点である。前記後者の型式の装置は、電気的制御で発
注量を調整するだめ、昇温速度の調整や作動温度での保
持も容易であり、電熱線。
または電気発熱体の配置位置により装置内の温度も均一
にすることが可能である。しかしながら、商用電力が必
要であり、しかも燃料電池装置の作動開始装置としては
直接燃焼の方が熱効率、エイ・ルギー源の観点からも有
効であり、前記二型式の使用エネルギーに対するコスト
においても前者の方が優れていることは明瞭である。
にすることが可能である。しかしながら、商用電力が必
要であり、しかも燃料電池装置の作動開始装置としては
直接燃焼の方が熱効率、エイ・ルギー源の観点からも有
効であり、前記二型式の使用エネルギーに対するコスト
においても前者の方が優れていることは明瞭である。
発明の目的
本発明は上記問題点を解決するだめに可燃ガスを触媒燃
焼させ、昇温速度を制御するとともに、燃料電池本体を
均一に昇温することを目的とする。
焼させ、昇温速度を制御するとともに、燃料電池本体を
均一に昇温することを目的とする。
発明の構成
本発明は燃料電池本体を取り囲む触媒を担持した耐熱、
耐火材料と、その触媒を担持した耐熱。
耐火材料と、その触媒を担持した耐熱。
耐火月科を保持し、かつ燃焼室の役割を果たす外装ケー
スとで構成した燃料電池装置。
スとで構成した燃料電池装置。
実施例の説明
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例における燃料電池装置
の構成を示すものである。第１図において１は燃料電池
本体、２は燃料電池用燃料ガスの供給管、３は燃料極排
気管、４は空気極への空気供給管、５は空気他制気管で
ある。６は触媒を担持した劇熱、面ｊ火利１・１である
。ここでは特に１ｉｉ＝Ｉ熱、耐火羽料として優れてい
るアルミナウールを用いた。ま／ζ触媒の担持量は０．
１重量パーセントとした。
する。第１図は本発明の一実施例における燃料電池装置
の構成を示すものである。第１図において１は燃料電池
本体、２は燃料電池用燃料ガスの供給管、３は燃料極排
気管、４は空気極への空気供給管、５は空気他制気管で
ある。６は触媒を担持した劇熱、面ｊ火利１・１である
。ここでは特に１ｉｉ＝Ｉ熱、耐火羽料として優れてい
るアルミナウールを用いた。ま／ζ触媒の担持量は０．
１重量パーセントとした。
なお、低温型および中温型燃料電池装置には有効な触媒
があるが、高温型燃料電池では作動温度が１ｏＯｏ℃近
傍であり、このような燃焼触媒は適当ではない。
があるが、高温型燃料電池では作動温度が１ｏＯｏ℃近
傍であり、このような燃焼触媒は適当ではない。
まず低温型燃料電池装置での燃焼触媒として、酸化ルビ
ジウム粉体を前記のような割合でアルミナクールに担持
させた。可燃ガスとして水素を可燃ガス供給管７から装
置内部に供給し、同時に点火装置８のスイッチを入れる
。装置内に入った水素は外装ケース１０の複数個の空気
孔９から供給される空気と混合し、点火装置８により引
火し、比較的低温（５０〜２００℃）で触媒燃焼が可能
である酸化ルビジウム粒子上で燃焼する。触媒燃焼であ
るので水素の流量を多少増加させても昇温速度はほぼ一
定に保たれ、２００℃近傍の温度が最終的に得られる。
ジウム粉体を前記のような割合でアルミナクールに担持
させた。可燃ガスとして水素を可燃ガス供給管７から装
置内部に供給し、同時に点火装置８のスイッチを入れる
。装置内に入った水素は外装ケース１０の複数個の空気
孔９から供給される空気と混合し、点火装置８により引
火し、比較的低温（５０〜２００℃）で触媒燃焼が可能
である酸化ルビジウム粒子上で燃焼する。触媒燃焼であ
るので水素の流量を多少増加させても昇温速度はほぼ一
定に保たれ、２００℃近傍の温度が最終的に得られる。
この場合に触媒を均一に分布するのではなく、燃料電池
本体近傍に触媒を幾分多く担持した方が燃料電池本体の
温度が早く均一になり易い。このように燃焼触媒として
一種のみを使用するだけで従来の可燃ガス直火型の装置
より昇温速度が制御できるだけでなく、燃料電池本体の
温度の均一性の面でも従来の装置のように複雑な操作が
不要であり、容易にできるという結果がわかる。
本体近傍に触媒を幾分多く担持した方が燃料電池本体の
温度が早く均一になり易い。このように燃焼触媒として
一種のみを使用するだけで従来の可燃ガス直火型の装置
より昇温速度が制御できるだけでなく、燃料電池本体の
温度の均一性の面でも従来の装置のように複雑な操作が
不要であり、容易にできるという結果がわかる。
次に中温型燃料電池装置において、酸化ルビジウムより
低温域（室温〜５０℃）から触媒燃焼が可能である酸化
パラジウム、また酸化ルビジウムより高温で作動する酸
化コバルト、酸化鉄などを組み合せることにより、室温
からの昇温か段階的に行え、昇温速度の制御が可能であ
る。さらに供給可燃ガスの量を調節することにより、さ
らに燃料電池本体の均一なる昇温か容易にできる。可燃
ガスの供給源として燃料電池本体から出る燃料の未反応
排ガスを利用できることも大きな利点である。
低温域（室温〜５０℃）から触媒燃焼が可能である酸化
パラジウム、また酸化ルビジウムより高温で作動する酸
化コバルト、酸化鉄などを組み合せることにより、室温
からの昇温か段階的に行え、昇温速度の制御が可能であ
る。さらに供給可燃ガスの量を調節することにより、さ
らに燃料電池本体の均一なる昇温か容易にできる。可燃
ガスの供給源として燃料電池本体から出る燃料の未反応
排ガスを利用できることも大きな利点である。
本発明による燃料電池装置と従来の可燃ガス直火装置の
昇温時における温度分布の比較を第２図に示す。第２図
では２００ワット級（縦１５ＣｍＸ横１５ＣｆｉＸ高さ
１５ｃｍ）の溶融炭酸塩型燃料電池を使用し、その中心
部と端部との温度幅を示しだ。
昇温時における温度分布の比較を第２図に示す。第２図
では２００ワット級（縦１５ＣｍＸ横１５ＣｆｉＸ高さ
１５ｃｍ）の溶融炭酸塩型燃料電池を使用し、その中心
部と端部との温度幅を示しだ。
実線が燃料電池本体の中心部、点線または一点鎖線が端
部であり、高温の方が燃料電池の下端である。第２図イ
は本発明による装置を使用した時の温度分布を示す。０
は従来の装置を使用しだ１１Ｓの温度分布を示す。前に
よれば、明らかに本発明の装置の力が室温からの急激な
温度の上昇がなく、所望の約６６０℃まで昇温速度の制
御が効いていることがわかる。また燃料電池本体の端部
と中心部との温度差は中心部温度が５００℃の時、本発
明の実施例では約１０℃以内に留まることがわかったが
、従来の装置では約７０℃と非常に大きな温度差を示し
、特に下部と上部との温度差は約１４０℃以上を示すこ
とがわかった。このように燃料電池本体における昇温時
の温度分布についても本実施例では非常に有効で燃料′
電池の性能に大きく寄与する。
部であり、高温の方が燃料電池の下端である。第２図イ
は本発明による装置を使用した時の温度分布を示す。０
は従来の装置を使用しだ１１Ｓの温度分布を示す。前に
よれば、明らかに本発明の装置の力が室温からの急激な
温度の上昇がなく、所望の約６６０℃まで昇温速度の制
御が効いていることがわかる。また燃料電池本体の端部
と中心部との温度差は中心部温度が５００℃の時、本発
明の実施例では約１０℃以内に留まることがわかったが
、従来の装置では約７０℃と非常に大きな温度差を示し
、特に下部と上部との温度差は約１４０℃以上を示すこ
とがわかった。このように燃料電池本体における昇温時
の温度分布についても本実施例では非常に有効で燃料′
電池の性能に大きく寄与する。
発明の効果
以上のように本発明によれば、触媒燃焼を行うことによ
り、室温からの急激な温度の上昇がなく、所望の温度域
捷で昇温速度の制御が容易にでき、かつ燃料電池本体を
均一に昇温することができる。
り、室温からの急激な温度の上昇がなく、所望の温度域
捷で昇温速度の制御が容易にでき、かつ燃料電池本体を
均一に昇温することができる。
また燃料電池本体の電解質保持体などのセラミックス部
品に急激な熱衝撃を与えないだけでなく、燃料電池本体
の昇温１１、′Ｊ−の温度外イｔｉを極１！１ｉに小さ
くできる。従って、性能の安定した燃料電池の発電が可
能となり、信頼性を高める」二Ｖこおいても大きな効果
をもつ。
品に急激な熱衝撃を与えないだけでなく、燃料電池本体
の昇温１１、′Ｊ−の温度外イｔｉを極１！１ｉに小さ
くできる。従って、性能の安定した燃料電池の発電が可
能となり、信頼性を高める」二Ｖこおいても大きな効果
をもつ。
第１図は本発明の一実施例の燃料電池装置の構成図、第
２図は燃料電池本体の昇温時における温度分布図である
。 １・・・−・・燃料電池本体、２・・・・・燃料供給管
、３・・・・・・燃料極室排気管、４−・・・・空気供
給管、６・・−・・空気極室排気管、６・・・・・金属
酸化物触媒を担持したアルミナウーノペ７・・・・・・
可燃ガス（水素）供給管、８・・・・・・点火装置、９
・・・−・・空気孔、１０・・・・・外装ケース。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
２図は燃料電池本体の昇温時における温度分布図である
。 １・・・−・・燃料電池本体、２・・・・・燃料供給管
、３・・・・・・燃料極室排気管、４−・・・・空気供
給管、６・・−・・空気極室排気管、６・・・・・金属
酸化物触媒を担持したアルミナウーノペ７・・・・・・
可燃ガス（水素）供給管、８・・・・・・点火装置、９
・・・−・・空気孔、１０・・・・・外装ケース。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
Claims (3)
- （１）燃料電池本体と外装ケースとの間に触媒を担持し
た耐熱、酬人材料を配置し、前記耐熱、ｉｔｌ火材料を
介して触媒燃焼させることを特徴とする燃料電池装置。 - （２）触媒が金属酸化物であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の燃料電池装置。 - （３）金属酸化物が酸化パラジウム、酸化ルビジウム、
酸化コバルト、酸化鉄の群の少なくとも一種であること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の燃料電池装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162202A JPS6054178A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162202A JPS6054178A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 燃料電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054178A true JPS6054178A (ja) | 1985-03-28 |
Family
ID=15749914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58162202A Pending JPS6054178A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054178A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205058A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| WO1997048144A1 (en) * | 1996-06-13 | 1997-12-18 | Keele University | Fuel cell power generating system |
| WO2001086745A2 (de) * | 2000-05-11 | 2001-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum kaltstart von brennstoffzellen einer brennstoffzellenanlage und zugehörige brennstoffzellenanlage |
| EP1294036A2 (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-19 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Fuel cell |
| EP1579519A2 (en) * | 2002-01-11 | 2005-09-28 | UTC Fuel Cells, LLC | Method and apparatus for preventing water in fuel cell power plants from freezing during storage |
| JP2005327553A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
| WO2005078835A3 (en) * | 2004-02-13 | 2005-12-08 | Nissan Motor | Fuel cell system and related method |
| JP2006054133A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
| JP2006054132A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
-
1983
- 1983-09-02 JP JP58162202A patent/JPS6054178A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63205058A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
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| WO2001086745A3 (de) * | 2000-05-11 | 2003-02-13 | Siemens Ag | Verfahren zum kaltstart von brennstoffzellen einer brennstoffzellenanlage und zugehörige brennstoffzellenanlage |
| US7005207B2 (en) | 2001-09-17 | 2006-02-28 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Fuel cell |
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| EP1294036A3 (en) * | 2001-09-17 | 2005-03-30 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Fuel cell |
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| EP1579519A4 (en) * | 2002-01-11 | 2008-05-14 | Utc Fuel Cells Llc | METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING WATER GEL IN FUEL CELL STATIONS DURING STORAGE |
| WO2005078835A3 (en) * | 2004-02-13 | 2005-12-08 | Nissan Motor | Fuel cell system and related method |
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| JP4706190B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2011-06-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2006054133A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
| JP2006054132A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
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