JPS63158754A - 内部改質形燃料電池 - Google Patents
内部改質形燃料電池Info
- Publication number
- JPS63158754A JPS63158754A JP61304646A JP30464686A JPS63158754A JP S63158754 A JPS63158754 A JP S63158754A JP 61304646 A JP61304646 A JP 61304646A JP 30464686 A JP30464686 A JP 30464686A JP S63158754 A JPS63158754 A JP S63158754A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- fuel cell
- gas flow
- internal reforming
- anode
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- 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
-
- 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、内部改質形燃料電池、特に反応面のアノー
ドガス流路の構成およびガスの流れに関するものである
。
ドガス流路の構成およびガスの流れに関するものである
。
第５図は例えば特願昭５９−１３５５１０に従来の技術
として示された内部改質形燃料電池を一部切欠いて示す
斜視図であυ、図において、（１）はアノード電極、（
２）はこのアノード電［ｔｌ）に接して設けられ九電解
賃マトリックス、（３）は上記電解質マトリックス（２
）に接し、アノード電極＋１）と対向して設けられたカ
ソードＫＷであり、これらで単電池（４）が構成される
。（６）は上記単電池（４）２個の間におかれたガス分
離板すなわちセパレータ板であυ、このセパレータ板（
５）の一方の面には複数の溝にて形成した凹凸状のカソ
ードガス流路（６）が設けられておシ、この面がカソー
ド電極（３）と接して配置されている。
として示された内部改質形燃料電池を一部切欠いて示す
斜視図であυ、図において、（１）はアノード電極、（
２）はこのアノード電［ｔｌ）に接して設けられ九電解
賃マトリックス、（３）は上記電解質マトリックス（２
）に接し、アノード電極＋１）と対向して設けられたカ
ソードＫＷであり、これらで単電池（４）が構成される
。（６）は上記単電池（４）２個の間におかれたガス分
離板すなわちセパレータ板であυ、このセパレータ板（
５）の一方の面には複数の溝にて形成した凹凸状のカソ
ードガス流路（６）が設けられておシ、この面がカソー
ド電極（３）と接して配置されている。
セパレータ板（５）の反対側の面には、同様にアノード
ガス流路（７）が設けられ、この面がアノード電極（１
）と接して配置されている。上記カソードガス流路（６
）とアノードガス流路（７）は直交して構成されておシ
、アノードガス流路（７）には、改質触媒（８）が充て
んされている。図の点線は改質触媒がその部分にも充て
んされていることを示す。このような単電池（４）とセ
パレータ板ｆｌｓｌを交互に積層して積層体すなわち内
部改質型電池スタック（９）が構成される。
ガス流路（７）が設けられ、この面がアノード電極（１
）と接して配置されている。上記カソードガス流路（６
）とアノードガス流路（７）は直交して構成されておシ
、アノードガス流路（７）には、改質触媒（８）が充て
んされている。図の点線は改質触媒がその部分にも充て
んされていることを示す。このような単電池（４）とセ
パレータ板ｆｌｓｌを交互に積層して積層体すなわち内
部改質型電池スタック（９）が構成される。
この電池スタック（９）の側面にあって、アノードガス
流路（））の開口部が見える面には、一対のアノードガ
ス供給マンホールド叫を、また、カソードガス流路（６
）の開口部が見える面には、一対のカソードガス供給マ
ンホールド（１））を設ける。
流路（））の開口部が見える面には、一対のアノードガ
ス供給マンホールド叫を、また、カソードガス流路（６
）の開口部が見える面には、一対のカソードガス供給マ
ンホールド（１））を設ける。
次に動作について説明する。アノード電極＋１）、電解
質マトリクス（２）、カソード電極（３）で構成された
単電池（４）は、アノード電極Ｔｌ）に燃料をカソード
電極（３）に酸化剤を供給し九場合、公知の電気化学的
反応によシ直流電力を発生する。ここでは、アルカリ炭
酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形燃料電池を例にとって
説明する。炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合塩は溶融
状態で、炭酸イオンによるイオン導電性を示し、カソー
ド電極（３）に供給された空気と炭酸カスから成るカソ
ードガスによシ、炭酸イオンが形成される。ま念アノー
ド電（−Ｍ （１＋では燃料である水素が炭酸イオンと
反応して電子を放出する。これらの反応は通常６５０℃
程度で行なわれる。
質マトリクス（２）、カソード電極（３）で構成された
単電池（４）は、アノード電極Ｔｌ）に燃料をカソード
電極（３）に酸化剤を供給し九場合、公知の電気化学的
反応によシ直流電力を発生する。ここでは、アルカリ炭
酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形燃料電池を例にとって
説明する。炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合塩は溶融
状態で、炭酸イオンによるイオン導電性を示し、カソー
ド電極（３）に供給された空気と炭酸カスから成るカソ
ードガスによシ、炭酸イオンが形成される。ま念アノー
ド電（−Ｍ （１＋では燃料である水素が炭酸イオンと
反応して電子を放出する。これらの反応は通常６５０℃
程度で行なわれる。
これらの電ｗ１ｆ１）、＋３１に反応ガスを供給する九
めにセパレータ板（５）が用いられる。セパレータ板（
５）と単電池（４）は交互に積層されており、セパレー
タ板（５）の−面に設けられ九カソードガス流路（６）
を通じてカソードガスが供給され、流路（６）を流れな
がらカソード電４Ｍ［３）に拡散供給される。他方、セ
パレータ板（６）の他の面に設けられたアノードガス流
路（１）には改質触媒（８）が充填されているので、ア
ノードガス流路（７）にスチームと混合して供給された
天然ガスなどの原燃料は改質触媒（８）の作用によシ水
素、−酸化炭素および、炭酸ガスなどに水蒸気改質され
る。この反応は吸熱反応であり、熱源としては、単電池
（４）内で起こる電気化学的反応に伴う発生熱が利用さ
れる。かくして生成された水素はアノードガス流路（７
）を流れながらアノード電極＋１）に拡散供給される。
めにセパレータ板（５）が用いられる。セパレータ板（
５）と単電池（４）は交互に積層されており、セパレー
タ板（５）の−面に設けられ九カソードガス流路（６）
を通じてカソードガスが供給され、流路（６）を流れな
がらカソード電４Ｍ［３）に拡散供給される。他方、セ
パレータ板（６）の他の面に設けられたアノードガス流
路（１）には改質触媒（８）が充填されているので、ア
ノードガス流路（７）にスチームと混合して供給された
天然ガスなどの原燃料は改質触媒（８）の作用によシ水
素、−酸化炭素および、炭酸ガスなどに水蒸気改質され
る。この反応は吸熱反応であり、熱源としては、単電池
（４）内で起こる電気化学的反応に伴う発生熱が利用さ
れる。かくして生成された水素はアノードガス流路（７
）を流れながらアノード電極＋１）に拡散供給される。
従来の内部改質形燃料電池は、以上のように構成されて
いるので、アノードガス流路（７）の入口側で、よシ活
発な改質反応が起こシ、流路の途中で改質反応は平衡に
なシ、その地点よシ下流の改質触［（８）は改質反応に
あまシ寄与しなくなる。すなわち、ガスの流れ方向に改
質率の分布、触媒負荷の偏シが生じ、入口の改質触媒は
過負荷になるため、時間とともに活性が低下していき、
またそれは序々に下流にも遷移することになる。ま九、
改質反応は吸熱反応であるため、改質率分布により入口
側で低温、出口側で高温となる温度分布がつくことにな
る。
いるので、アノードガス流路（７）の入口側で、よシ活
発な改質反応が起こシ、流路の途中で改質反応は平衡に
なシ、その地点よシ下流の改質触［（８）は改質反応に
あまシ寄与しなくなる。すなわち、ガスの流れ方向に改
質率の分布、触媒負荷の偏シが生じ、入口の改質触媒は
過負荷になるため、時間とともに活性が低下していき、
またそれは序々に下流にも遷移することになる。ま九、
改質反応は吸熱反応であるため、改質率分布により入口
側で低温、出口側で高温となる温度分布がつくことにな
る。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、アノードガス流路内で、改質反応を均一に
でき、温度分布の小さい内部改質形燃料電池を得ること
を目的とする。
れたもので、アノードガス流路内で、改質反応を均一に
でき、温度分布の小さい内部改質形燃料電池を得ること
を目的とする。
この発明に係る内部改質形燃料電池は、未改質の原燃料
の一部を流路の下流側に供給するバイパス流路をアノー
ドガス流路に備え念ものである。
の一部を流路の下流側に供給するバイパス流路をアノー
ドガス流路に備え念ものである。
〔作用〕
この発明におけるアノードガス流路のバイパス流路は、
下流側に改質前の原燃料の一部を供給できる九め、反応
面内における改質反応および電池反応の均一化が図れ、
一部の改質触媒が過負荷になることが避けられ改質触媒
の膏命が延びるとともに、温度分布も小さくすることが
できる。
下流側に改質前の原燃料の一部を供給できる九め、反応
面内における改質反応および電池反応の均一化が図れ、
一部の改質触媒が過負荷になることが避けられ改質触媒
の膏命が延びるとともに、温度分布も小さくすることが
できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、α埴は下流側に未反応の原燃料を供給する
九めの管で、これがバイパス流路の役割を果たす。この
バイパス管θ匂には、管の側壁に小さな透孔（１）がお
いておル、シかも、下流になるほど、その透孔（ｌ萄の
数は多くなる。なお、他のアノードガス流路中の破線も
流路内に、同様のバイパス管α乃と改質触媒（８）を充
填していることを示す。
図において、α埴は下流側に未反応の原燃料を供給する
九めの管で、これがバイパス流路の役割を果たす。この
バイパス管θ匂には、管の側壁に小さな透孔（１）がお
いておル、シかも、下流になるほど、その透孔（ｌ萄の
数は多くなる。なお、他のアノードガス流路中の破線も
流路内に、同様のバイパス管α乃と改質触媒（８）を充
填していることを示す。
なお、バイパス管（１２１の材質としてはニッケル訃よ
びインコネルなどの耐触性、耐熱性を有するものを主成
分とするのが望ましい。
びインコネルなどの耐触性、耐熱性を有するものを主成
分とするのが望ましい。
次にこのようなバイパス管（１′４を設は比内部改質形
燃料電池の動作、主としてアノードガスの流れについて
説明する。
燃料電池の動作、主としてアノードガスの流れについて
説明する。
入口側燃料ガスマンホールド（１ｏ１内に入った天然ガ
スなどの原燃料は、アノードガス流路（７）を通る途中
で改質触媒（８）によって水素主成分の燃料に改質され
る。また、流路入口でバイパス管Ｈに入った原燃料は、
未改質のｉま下流域まで導かれる。
スなどの原燃料は、アノードガス流路（７）を通る途中
で改質触媒（８）によって水素主成分の燃料に改質され
る。また、流路入口でバイパス管Ｈに入った原燃料は、
未改質のｉま下流域まで導かれる。
バイパス管（１′４には、下流になるほど密に側壁に透
孔Ｈがおいており、バイパス管０乃より流路内へ出る原
燃料が下流に付くほど徐々に増えることになる。したが
って、流路内の上流から下流までほぼ全域にわ九シ、改
質反応が均一に起こ夛、改質触媒の部分的な過負荷を防
ぐことができるとともに、電池反応に必要な水素も、分
圧のむらが小さくなるため、電流密度分布もつきにくく
なシ、温度分布も小さくなる。
孔Ｈがおいており、バイパス管０乃より流路内へ出る原
燃料が下流に付くほど徐々に増えることになる。したが
って、流路内の上流から下流までほぼ全域にわ九シ、改
質反応が均一に起こ夛、改質触媒の部分的な過負荷を防
ぐことができるとともに、電池反応に必要な水素も、分
圧のむらが小さくなるため、電流密度分布もつきにくく
なシ、温度分布も小さくなる。
なお、上記実施例では隣接する流路が側壁によシ互いに
分離されている場合について示したが、例えば側壁に連
通孔が設けられて流路途中でガスが混合するような構造
を有するアノードガス流路にバイパス管を挿入してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
分離されている場合について示したが、例えば側壁に連
通孔が設けられて流路途中でガスが混合するような構造
を有するアノードガス流路にバイパス管を挿入してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
また、第２図に示すように、バイパス管Ｏ乃をいくつか
の流路（７）に交差するように設置してもよい。
の流路（７）に交差するように設置してもよい。
また、上記実施例では流路（７）内にバイパス管Ｏ′４
を挿入し穴場台について説明したが、例えば第３図や第
４図に示すように、一部の流路（７ｂ）の少なくとも上
流側に改質触媒（８）を充填しないで隣接するアノード
ガス流路（７ｍ）、（７ａ）と連通し、バイパス流路の
役割をもたせた場合にも上記実施例と同様の効果が得ら
れる。なお、第３図、第４図において、（１４）は連通
孔、０尋はバイパス流路（７ｂ）の下流端を閉止する閉
止壁である。
を挿入し穴場台について説明したが、例えば第３図や第
４図に示すように、一部の流路（７ｂ）の少なくとも上
流側に改質触媒（８）を充填しないで隣接するアノード
ガス流路（７ｍ）、（７ａ）と連通し、バイパス流路の
役割をもたせた場合にも上記実施例と同様の効果が得ら
れる。なお、第３図、第４図において、（１４）は連通
孔、０尋はバイパス流路（７ｂ）の下流端を閉止する閉
止壁である。
なお、参考として、溶融炭酸塩形燃料電池にこの発明に
よるバイパス流路を通用すると、下流域でも水素分圧の
高い反応ガスを供給でき、電極面内で均一な電流密度が
得られ、温度分布もつきにくくなるという効果を生ずる
。
よるバイパス流路を通用すると、下流域でも水素分圧の
高い反応ガスを供給でき、電極面内で均一な電流密度が
得られ、温度分布もつきにくくなるという効果を生ずる
。
以上のように、この発明によれば、未改質の原燃料の一
部を流路の下流側に供給するバイパス流路をアノードガ
ス流路に備えなので、改質反応を均一化でき、温度分布
の小さい内部改質型燃料電池が得られる効果がある。
部を流路の下流側に供給するバイパス流路をアノードガ
ス流路に備えなので、改質反応を均一化でき、温度分布
の小さい内部改質型燃料電池が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による内部改質型燃料電池
を一部切欠いて示す斜視図、第２図ないし第４図はそれ
ぞれこの発明の他の実施１例に係るアノードガス流路を
示す構成図、第５図は従来の内部改質型燃料電池を一部
切欠いて示す斜視図である。 図において、（ｌ）はアノード電極、（２）は電解質マ
トリックス、（３）はカソードＮ、極、（４）は単電池
、（５）はガス分離板、（６）は九ソード刀ス流路、（
７）はアノードガス流路、（８）は改質触媒、叫、（１
すはマニホールド、（ｌ乃はバイパス流路、霞は透孔、
α蜀は連通孔、（ｌ＠は閉止壁である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
を一部切欠いて示す斜視図、第２図ないし第４図はそれ
ぞれこの発明の他の実施１例に係るアノードガス流路を
示す構成図、第５図は従来の内部改質型燃料電池を一部
切欠いて示す斜視図である。 図において、（ｌ）はアノード電極、（２）は電解質マ
トリックス、（３）はカソードＮ、極、（４）は単電池
、（５）はガス分離板、（６）は九ソード刀ス流路、（
７）はアノードガス流路、（８）は改質触媒、叫、（１
すはマニホールド、（ｌ乃はバイパス流路、霞は透孔、
α蜀は連通孔、（ｌ＠は閉止壁である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (4)
- （１）電解質マトリックスを介在して対向するアノード
電極およびカソード電極を有する単電池とガス分離板と
を交互に積層して積層体を構成し、上記アノード電極に
対設し内部に改質触媒を充填したアノードガス流路およ
び上記カソード電極に対設するカソードガス流路にそれ
ぞれ原燃料および酸化ガスを供給して電池反応を得る内
部改質形燃料電池において、未改質の上記原燃料の一部
を流路の下流側に供給するバイパス流路を上記アノード
ガス流路に備えたことを特徴とする内部改質形燃料電池
。 - （２）バイパス流路は側面に透孔を有する管で形成され
る特許請求の範囲第１項記載の内部改質形燃料電池。 - （３）管はニッケルおよびインコネルを主成分とする特
許請求の範囲第２項記載の内部改質形燃料電池。 - （４）バイパス流路は、アノードガス流路の一部であり
、少なくとも上流側には改質触媒を充填しないで隣接す
るアノードガス流路と連通して形成したものである特許
請求の範囲第１項記載の内部改質形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304646A JPS63158754A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 内部改質形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304646A JPS63158754A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 内部改質形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63158754A true JPS63158754A (ja) | 1988-07-01 |
Family
ID=17935537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304646A Pending JPS63158754A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 内部改質形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63158754A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0440968A1 (de) * | 1990-02-08 | 1991-08-14 | Asea Brown Boveri Ag | Vorrichtung zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Temperaturverteilung auf der Oberfläche einer plattenförmigen keramischen Hochtemperatur-Brennstoffzelle |
| CN100346520C (zh) * | 2004-05-13 | 2007-10-31 | 三星Sdi株式会社 | 燃料电池系统的重整器及其制造方法以及包含它的燃料电池系统 |
| JP2009000794A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Daisho Seiki Kk | 両頭平面研削盤 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304646A patent/JPS63158754A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0440968A1 (de) * | 1990-02-08 | 1991-08-14 | Asea Brown Boveri Ag | Vorrichtung zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Temperaturverteilung auf der Oberfläche einer plattenförmigen keramischen Hochtemperatur-Brennstoffzelle |
| CN100346520C (zh) * | 2004-05-13 | 2007-10-31 | 三星Sdi株式会社 | 燃料电池系统的重整器及其制造方法以及包含它的燃料电池系统 |
| JP2009000794A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Daisho Seiki Kk | 両頭平面研削盤 |
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