JPS62140374A - 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
内部改質型溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPS62140374A JPS62140374A JP60279184A JP27918485A JPS62140374A JP S62140374 A JPS62140374 A JP S62140374A JP 60279184 A JP60279184 A JP 60279184A JP 27918485 A JP27918485 A JP 27918485A JP S62140374 A JPS62140374 A JP S62140374A
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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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池に関し、特に燃料ガスの改質と発電を
同時に行わせる内部改質型の溶融炭酸塩燃料電池に係る
。
同時に行わせる内部改質型の溶融炭酸塩燃料電池に係る
。
燃料電池は一般に電解質を燃流極と酸化剤極で挟んだ構
造になっている。燃料極には例えば水素を、酸化剤極に
は酸素をそれぞれ供給して両極間から直流電力を取り出
す。溶融炭酸塩型燃料電池では、炭酸リチウム、炭酸カ
リウム等の混合溶融塩が電解質として使用され、炭酸イ
オン（ＧＯ８”）が電荷担体となる。燃料極にはニッケ
ルを主体とする多孔質板が、酸化剤極には多孔質酸化ニ
ッケル板が用いられる。電池の運転温度は約６５０℃で
ある。
造になっている。燃料極には例えば水素を、酸化剤極に
は酸素をそれぞれ供給して両極間から直流電力を取り出
す。溶融炭酸塩型燃料電池では、炭酸リチウム、炭酸カ
リウム等の混合溶融塩が電解質として使用され、炭酸イ
オン（ＧＯ８”）が電荷担体となる。燃料極にはニッケ
ルを主体とする多孔質板が、酸化剤極には多孔質酸化ニ
ッケル板が用いられる。電池の運転温度は約６５０℃で
ある。
溶融炭酸塩燃料電池には、燃料極と接する燃料ガス流路
に燃料ガスの改質触媒、例えば炭化水素の水蒸気改質触
媒（例えば粒子状、ペレット状、塊状あるいは平板状ニ
ッケル）を装填し、水蒸気とともに炭化水素ガスを直接
供給してＨ２に改質し、生成したＨ２を燃料として電気
エネルギを得る方式、いわゆる内部改質型と呼ばれる電
池がある。
に燃料ガスの改質触媒、例えば炭化水素の水蒸気改質触
媒（例えば粒子状、ペレット状、塊状あるいは平板状ニ
ッケル）を装填し、水蒸気とともに炭化水素ガスを直接
供給してＨ２に改質し、生成したＨ２を燃料として電気
エネルギを得る方式、いわゆる内部改質型と呼ばれる電
池がある。
炭化水素ガスとして天然ガスの主成分であるメタン（Ｃ
Ｔ（ａ）を供給する場合、（１，） 、 （２）式の
反応によりＣＩ−Ｉ ａはＴ（ｘに改質される。
Ｔ（ａ）を供給する場合、（１，） 、 （２）式の
反応によりＣＩ−Ｉ ａはＴ（ｘに改質される。
ＣＨ４＋ Ｈ２ＯＦ’ ３ Ｉ４２＋ Ｇ Ｏ−（１
）Ｃ○＋Ｈ２０？＋ｌ Ｉ（ｌ ＋ＣＯｘ・・・（２）
生成したＨ２を燃料として燃料極では（３）式の反応を
生じ、一方の酸化剤極にはＯｘ 、Ｃｏ２が供給されて
（４）式の反応を生じ、その結果として２ｅ−が生成と
、これを電気エネルギー（直流電力）として外部に取り
出す。
）Ｃ○＋Ｈ２０？＋ｌ Ｉ（ｌ ＋ＣＯｘ・・・（２）
生成したＨ２を燃料として燃料極では（３）式の反応を
生じ、一方の酸化剤極にはＯｘ 、Ｃｏ２が供給されて
（４）式の反応を生じ、その結果として２ｅ−が生成と
、これを電気エネルギー（直流電力）として外部に取り
出す。
Ｈｚ ＋ ＣＯ８２−→ＨｚＯ＋ ＣＯｚ＋ ２ ｅ
−・・・（３）一０２＋Ｃ０２＋２ｅ−→ＣＯｎ”
−（４）従来、（３）式の電池反応によって生成す
る水蒸気を（］、）、（２）式め反応に再利用するため
に、及び未反応の水素を再利用するために、第３図に示
すように燃料極排ガス１２の一部をメタン１１に混合し
てリザイクル供給するシステムが考えられている（例え
ば特開昭１−７９２８号）。すなわち、第３図は内部改
質型溶融塩燃料電池システムを簡略化して示した図であ
るが、メタン１１は燃料極排ガス１２の一部であるリサ
イクル排ガス１３と混合されて、水蒸気改質触媒５が装
填された燃料ガス流路４に供給される。メタン１１は該
流路４においてリサイクル排ガス中の水蒸気と上記（１
）、（２）式の反応を生じてＨ２、ＣＯ２。
−・・・（３）一０２＋Ｃ０２＋２ｅ−→ＣＯｎ”
−（４）従来、（３）式の電池反応によって生成す
る水蒸気を（］、）、（２）式め反応に再利用するため
に、及び未反応の水素を再利用するために、第３図に示
すように燃料極排ガス１２の一部をメタン１１に混合し
てリザイクル供給するシステムが考えられている（例え
ば特開昭１−７９２８号）。すなわち、第３図は内部改
質型溶融塩燃料電池システムを簡略化して示した図であ
るが、メタン１１は燃料極排ガス１２の一部であるリサ
イクル排ガス１３と混合されて、水蒸気改質触媒５が装
填された燃料ガス流路４に供給される。メタン１１は該
流路４においてリサイクル排ガス中の水蒸気と上記（１
）、（２）式の反応を生じてＨ２、ＣＯ２。
Ｃ○に転換される。またリサイクル排ガス１３にはＨｌ
も含まれるので、供給入口部においても発電が行なわれ
、Ｈ２の利用率の向上にも寄与する。
も含まれるので、供給入口部においても発電が行なわれ
、Ｈ２の利用率の向上にも寄与する。
なお、１は電解質板、２は燃料極、３は酸化剤極、６は
酸化ガス流路、１４は０２とＣＯ２を含む酸化ガスであ
る。
酸化ガス流路、１４は０２とＣＯ２を含む酸化ガスであ
る。
しかしながら、従来の方式はシステムが複雑であり、さ
らに排ガスをリサイクルするための高容量のブロアー及
び動力を必要とする欠点がある。
らに排ガスをリサイクルするための高容量のブロアー及
び動力を必要とする欠点がある。
更にリサイクル排ガスは高温で作業している燃料電池の
外部を通してもどされるため気体温度が低下し、再利用
するたるには予熱器が必要となる等設備が高価になる。
外部を通してもどされるため気体温度が低下し、再利用
するたるには予熱器が必要となる等設備が高価になる。
本発明の目的は、システムが簡単で、再利用排ガスのた
めのブロアー乃至予熱器を必要としないか、又は必要と
してもその規模を小さくできる内部改質型の溶融炭酸塩
燃料電池を提供することにある。
めのブロアー乃至予熱器を必要としないか、又は必要と
してもその規模を小さくできる内部改質型の溶融炭酸塩
燃料電池を提供することにある。
本発明は燃料ガス流路入口部に絞り機構を設け、更に燃
料ガス流路内部にリサイクルガス流路部を設け、上記リ
サイクルガス流路部一端を上記絞り機構に接続し、他端
を開放の状態で燃料ガス流路下流部に設置した内部改質
型溶融炭酸塩燃料電池である。
料ガス流路内部にリサイクルガス流路部を設け、上記リ
サイクルガス流路部一端を上記絞り機構に接続し、他端
を開放の状態で燃料ガス流路下流部に設置した内部改質
型溶融炭酸塩燃料電池である。
燃料ガス導管から燃料ガス流路内に燃料ガスを供給する
際、絞り機構部では流速が高速化されるために負圧効果
によって流路内のガス圧と絞り機構部のガス圧に大きな
差が生じる。従って、リサイクルガス流路部の一端を絞
り機構に接続し、他端を開放状態で燃料ガス流路下流部
近傍に設けると、流路下流部のＨｘＯ、ＣＯ、Ｈ２＊
ＣＯｘ等からなる燃料極ガスは絞り部に吸引され、ここ
で新たな燃料ガスに高温状態で混合され、再利用される
。
際、絞り機構部では流速が高速化されるために負圧効果
によって流路内のガス圧と絞り機構部のガス圧に大きな
差が生じる。従って、リサイクルガス流路部の一端を絞
り機構に接続し、他端を開放状態で燃料ガス流路下流部
近傍に設けると、流路下流部のＨｘＯ、ＣＯ、Ｈ２＊
ＣＯｘ等からなる燃料極ガスは絞り部に吸引され、ここ
で新たな燃料ガスに高温状態で混合され、再利用される
。
以下、本発明の実施例にもとづき更に詳述する。
実施例１
第１図は本発明の内部改質型溶融炭酸塩燃料電池を単電
池の形で示した断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ部上面
断面図である。
池の形で示した断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ部上面
断面図である。
燃料電池は電解質板１、該電解質板を挟む燃料極２及び
酸化剤極３からなり、さらに燃料極２に接して燃料ガス
流路４が燃料流路板７によって、酸化剤極３に接して酸
化ガス流路６が酸化剤極と酸化ガス流路板８によってそ
れぞれ形成される６図示されていないが、それぞれの電
極のガス流路側に特別に集電板を設けることも行なわれ
ている。
酸化剤極３からなり、さらに燃料極２に接して燃料ガス
流路４が燃料流路板７によって、酸化剤極３に接して酸
化ガス流路６が酸化剤極と酸化ガス流路板８によってそ
れぞれ形成される６図示されていないが、それぞれの電
極のガス流路側に特別に集電板を設けることも行なわれ
ている。
燃料ガス流路４には炭化水素ガス（メタン）１１の水蒸
気改質触媒５が装填される。また燃料ガス流路の入口部
、出口部には炭化水素ガスマニホールド］−９、炭化水
素ガス導管２０及び排ガスマニホールド２１、排ガス導
管２２が接続される。
気改質触媒５が装填される。また燃料ガス流路の入口部
、出口部には炭化水素ガスマニホールド］−９、炭化水
素ガス導管２０及び排ガスマニホールド２１、排ガス導
管２２が接続される。
燃料ガス流路４の入口には炭化水素ガス１１の供給ノズ
ル２３が複数個設けられる。本実施例では、該供給ノズ
ル２３の途中を断面縮少して絞り部２４を有する絞り機
構にしである。絞り部２４には、リサイクルガス流路の
一端２５が開孔して接続されている。
ル２３が複数個設けられる。本実施例では、該供給ノズ
ル２３の途中を断面縮少して絞り部２４を有する絞り機
構にしである。絞り部２４には、リサイクルガス流路の
一端２５が開孔して接続されている。
第２図には絞り部２４に対しリサイクルガス流路の一端
２５が２本接続されているが、場合によっては］２本で
も差つかえない。さらにリサイクルガス流路２６の他端
は燃料ガス流路下流領域に開放されて設置されている。
２５が２本接続されているが、場合によっては］２本で
も差つかえない。さらにリサイクルガス流路２６の他端
は燃料ガス流路下流領域に開放されて設置されている。
リサイクルガス流路２６は燃料流路板７と同一部材の削
り出し、あるいは別部材であるパイプ等によって形成さ
れる。
り出し、あるいは別部材であるパイプ等によって形成さ
れる。
燃料ガス流路４の出口には燃料極排ガスの排出口２８が
複数個設けられる。
複数個設けられる。
次に、本実施例の燃料電池の作用について説明する。炭
化水素ガイ１またとえばメタンは水蒸気１５とともに燃
料ガス導管２０及びマニホールド１９を通り、複数の供
給ノズル２３を通って燃料ガス流路４に供給される。燃
料ガス流路４において、改質触媒５の存在下及び電池反
応によって生じる熱の供給を受けてメタンガス及び水蒸
気は（１）、（２）式によって改質され、Ｈｚ 、Ｃｏ
。
化水素ガイ１またとえばメタンは水蒸気１５とともに燃
料ガス導管２０及びマニホールド１９を通り、複数の供
給ノズル２３を通って燃料ガス流路４に供給される。燃
料ガス流路４において、改質触媒５の存在下及び電池反
応によって生じる熱の供給を受けてメタンガス及び水蒸
気は（１）、（２）式によって改質され、Ｈｚ 、Ｃｏ
。
ＣＯ２を生じる。同時に生成したＨ、、Ｃｏを消費して
（３）式による発電が行われる。その結果、Ｈｚ０．Ｃ
Ｏ２が生成する。すなわち燃料ガス流路下流領域ではそ
れらの濃度はより高くなる。
（３）式による発電が行われる。その結果、Ｈｚ０．Ｃ
Ｏ２が生成する。すなわち燃料ガス流路下流領域ではそ
れらの濃度はより高くなる。
上述のようにして、メタンが供給ノズル２３を通って燃
料ガス流路４に供給される時、供給ノズル２３の絞り部
２４を通過するガスはその流速が高くなる結果として負
圧を生じ、リサイクルガス流路２５．２６を通して、燃
料ガス流路下流領域のＨｚ０．ＣＯ２，Ｈ２，、Ｃｏ及
び未反応のメタンを含む燃料極ガス１６を吸引する。吸
引された燃料極ガス１６は絞り部２４において炭化水素
ガスと混合して燃料ガス流路にリサイクルされる。
料ガス流路４に供給される時、供給ノズル２３の絞り部
２４を通過するガスはその流速が高くなる結果として負
圧を生じ、リサイクルガス流路２５．２６を通して、燃
料ガス流路下流領域のＨｚ０．ＣＯ２，Ｈ２，、Ｃｏ及
び未反応のメタンを含む燃料極ガス１６を吸引する。吸
引された燃料極ガス１６は絞り部２４において炭化水素
ガスと混合して燃料ガス流路にリサイクルされる。
Ｈ２，Ｏ、Ｈ２１ＣＯを含む燃料極ガス１６がリサイク
ル供給されることにより、外部からの供給水煮気１５の
量が少なくてすむ。またメタンの転化が十分に行われて
いない燃料ガス入口領域Ｈｚ、Ｇ。
ル供給されることにより、外部からの供給水煮気１５の
量が少なくてすむ。またメタンの転化が十分に行われて
いない燃料ガス入口領域Ｈｚ、Ｇ。
を供給できるので発電量の増加と均一化が行われ、かつ
Ｈｚ、Ｇｏの利用率が向」ニされる。
Ｈｚ、Ｇｏの利用率が向」ニされる。
一方、燃料ガスのリサイクルは流路４内で自動的に行な
われるため高温状態のリサイクルガスが燃料ガスに混入
されるため燃料ガス温度を下げることなく、むしろ高め
る方向に作用するため電池性能を低下させることはない
。
われるため高温状態のリサイクルガスが燃料ガスに混入
されるため燃料ガス温度を下げることなく、むしろ高め
る方向に作用するため電池性能を低下させることはない
。
実施例２
第４図は本発明の他の実施例であり、第２図と同一部分
は同一符号で示した。第２図と異なるのは、燃料ガス流
路下流領域の燃料極ガス１６を吸引するための絞り部２
４を、燃料ガス流路入口部の炭化水素ガス導管２０側を
設けたことである。
は同一符号で示した。第２図と異なるのは、燃料ガス流
路下流領域の燃料極ガス１６を吸引するための絞り部２
４を、燃料ガス流路入口部の炭化水素ガス導管２０側を
設けたことである。
これにより絞り部２４の設置が一箇所ですみ、単純化で
きるとともに絞り部の加工工数を減らすことができる。
きるとともに絞り部の加工工数を減らすことができる。
本発明によれば簡単な手段で燃料ガス流路下流領域の燃
料極ガスをリサイクルでき、ブロアー。
料極ガスをリサイクルでき、ブロアー。
予熱器等が不要か、又は本発明の実施例では図示乃至言
及しなかったが従来のフロア−１予熱器等が必要とした
としても従来の設備に比べ小さな容量のものですむ。
及しなかったが従来のフロア−１予熱器等が必要とした
としても従来の設備に比べ小さな容量のものですむ。
第１図は本発明の燃料電池の要部拡大縦断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ部上面断面図、第３図は従来の燃料電
池の燃料ガス供給系を示す図、第４図は本発明の他の燃
料電池の要部拡大上面断面図である。 １・・・電解質板、２・・・燃料極、３・・・酸化剤極
、４・・・燃料ガス流路、５・・・改質触媒、１１・・
・炭化水素ガス、２０・・・炭化水素ガス導管、２３・
・・供給ノズル、２４・・・絞り部、２５・・・ガス導
管、２６・・・リサイクルガス流路。
は第１図のＡ−Ａ部上面断面図、第３図は従来の燃料電
池の燃料ガス供給系を示す図、第４図は本発明の他の燃
料電池の要部拡大上面断面図である。 １・・・電解質板、２・・・燃料極、３・・・酸化剤極
、４・・・燃料ガス流路、５・・・改質触媒、１１・・
・炭化水素ガス、２０・・・炭化水素ガス導管、２３・
・・供給ノズル、２４・・・絞り部、２５・・・ガス導
管、２６・・・リサイクルガス流路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料電極と接する燃料ガス流路に燃料ガス改質触媒
を充填した内部改質型溶融炭酸塩燃料電池において、燃
料ガス流路入口部に絞り機構を設けると共に、上記燃料
ガス流路内部にリサイクルガス流路を設け、上記リサイ
クルガス流路の一端を上記絞り機構に接続し他端を開放
の状態で上記燃料ガス流路の下流部に設置したことを特
徴とする内部改質型溶融炭酸塩燃料電池。 ２、絞り機構が燃料ガス流路入口部の燃料ガス供給ノズ
ル部に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の内部改質型溶融炭酸塩燃料電池。 ３、絞り機構が燃料ガス流路入口部の燃料ガス導管側に
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内
部改質型溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279184A JPH0831321B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279184A JPH0831321B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140374A true JPS62140374A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH0831321B2 JPH0831321B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17607611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279184A Expired - Lifetime JPH0831321B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831321B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021776A1 (de) * | 1996-11-12 | 1998-05-22 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Brennstoffzelle mit integriertem reformer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4833820A (ja) * | 1971-09-01 | 1973-05-14 | ||
| JPS5128631A (ja) * | 1974-09-04 | 1976-03-11 | Fuji Electric Co Ltd | |
| JPS6032255A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-19 | Mitsubishi Electric Corp | 内部改質形燃料電池 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60279184A patent/JPH0831321B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4833820A (ja) * | 1971-09-01 | 1973-05-14 | ||
| JPS5128631A (ja) * | 1974-09-04 | 1976-03-11 | Fuji Electric Co Ltd | |
| JPS6032255A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-19 | Mitsubishi Electric Corp | 内部改質形燃料電池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021776A1 (de) * | 1996-11-12 | 1998-05-22 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Brennstoffzelle mit integriertem reformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831321B2 (ja) | 1996-03-27 |
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