JPS63158755A

JPS63158755A - 内部改質型燃料電池

Info

Publication number: JPS63158755A
Application number: JP61304647A
Authority: JP
Inventors: Kai Nishiyama; 西山　槐; Mitsuie Matsumura; 光家松村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-07-01

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、燃料電池の１ノ一ド側空間に改質触媒を充
填し、電池の発生熱によって、原燃料を改質する内部改
質型燃料電池に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば特開昭６０−３２２５５　号公報に示
これた従来の内部改質型燃料電池を示す構造図であり、
図において、（１）は多孔性のセラミックスで構成され
、その空間には炭酸塩が充填さｎている電解質マトリッ
クス、（２）は多孔性のニッケルなどで構成された燃料
電極、（３）は酸化ニッケルなどの多孔性材料で構成さ
れた酸化剤電極であり、燃料電極（２）と酸化剤電極（
３）とは電解質マトリックス（１］を介して対向するよ
うに配置され、これらで単電池を構成している。

（４）は酸化剤電極（３）に対して設けられた酸化剤通
路、（５）は燃料電極（２）に接して設けられ、多数の
孔を有する燃料側スペーサ、（６）は燃料スペーサ（５
）に直角に設けられたリブであり、燃料側スペーサ（５
）とリブ（６）とで燃料通路（７）を形成している。（
８）は燃料通路（７）に充填された燃料改質触媒である
。

次に動作について説明する。燃料通路（７）に炭化水素
などの燃料と水蒸気が供給されると、燃料改質触媒（８
）との接触反応により、炭化水素は水蒸気と反応して水
素、−酸化炭素、および炭酸ガスに変換される。炭化水
素がメタンの場合には、この反応は以下の式で表わされ
る。

ＣＨ４＋　Ｈｓ　Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ。

生成された水素および一酸化炭素は、燃料側スペーサ（
６）に設けられた孔を通り、多孔性の燃料電極（２）の
細孔を拡散する。他方、酸化剤通路（４）には空気と炭
酸ガスとの混合ガスが供給され、多孔性の酸化剤電極（
３）の細孔を拡散する。電解質マトリックス（１）に含
浸され、動作ｍｆである６００℃付近では溶嗜状態にな
っている炭酸塩、電極（２）、（３）、および上記水素
と酸素を主成分とする反応ガスの間に生ずる電気化学反
応により反応ガスが消費され、常流コレクタ（図示せず
）開に電位が生じ、外部に電力が取り出される。なお、
燃料改質触媒（８）上で起こる改質反応は吸熱反応であ
り、この反応を持続させるのに必要な熱量は、上記背気
化学反応に伴う非過逆反応が熱ロスとなり、燃料電極（
２）およびスペーサ（５）を介して燃料改質触媒（８）
に供給される。　　゛〔発明が解決しようとする問題点〕従来の内部改質型燃料電池は以上のように構成されてい
るので、電解質保持板から蒸発した雪解質の蒸気等が改
質触媒に付着または反応により、触媒の活性が短時間で
低下する問題点があった。

この発明は、上記のような間看点を解消するためになさ
れたもので、改質触媒に、触媒の活性を低下させるよう
な物質の付着または、反応を防止する機構を設け、改質
触媒の寿命を伸ばせる内部改質型燃料電池を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内部改質型燃料電池は、隔壁を用いて燃
料通路を触媒充填部とガス流路に区切ったものである。

〔作用〕

この発明における隔壁は、触媒層で改質反応により、原
［料から生成された水素を選択的に電極へ供給する一方
、町解質蒸気等が触媒層へ移動するのを妨げる。

〔突施例〕

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力は、コルゲート状の仕切板すなわち隔
壁であり、υはこの仕切板の一部を構成する薄膜である
。改質触媒（８）は、仕切板（＋１）とセパレータ板（
６）で構成される空間に充填される。

一方、仕切板卸とスペーサ（５）とは、チャネル状のガ
ス流路（２）を構成する。なお、電解質保持板（１）、
酸化剤電極（３）および燃料電極（２）は従来と同様に
構成され仕切板■と反対側にスペーサ（５）に接して設
けられている。

なお、隔壁０の材質としてはニッケルまたはパラジウム
合金膜が望ましい。

次に動作について説明する。触媒層（８）に供給された
天然ガス等の原燃料は同時に供給されたスチームと反応
して、水素、−酸化炭素、炭酸ガスを生成する。この反
応は吸熱反応であり、この反応熱は、ここで生成された
水素が、α力の仕切板の一部を構成する薄膜（至）を透
過して、燃１！−１ｗ１極（２）に供給され、カソード
側に供給された空気および炭酸ガスとが９池反応をする
際に生じる熱によってまかなわれる。この熱はスペーサ
（５）、仕切板α１）を通って触媒層（８）に供給され
る。

ＷＩ池反応に伴って燃料極細１においてスチームと炭酸
ガスが生成されるが、これらのガスは仕切板０］）とス
ペーサ（６）で構成されるガス流路α３を通って排出さ
れる。なお、電池を動作温度に保持しつつ反応ガスを流
すと、電解質保持板やＷ！補極中電解質が蒸発して、反
応ガスによって外部へ運ばれるが、その一部は、雫池内
の低温部に凝縮付着するが仕切板α力と薄膜（２）によ
、て遮断されているため、一番の低温部である触媒層（
５）に付着することはない。

したがって、朗媒の活性は雪解質によって損なわれるこ
とはない。また、触媒層で生成された水素は、濃度差に
よって、ガス流路（至）を通ってで極に供給されるので
、改質反応は平衡状態より反応が進む方向に維持される
。

なお、上記実施例では触媒Ｂ（８）とガス流路（至）は
コルゲート状の仕切板αＤのセパレータ板（９）、スペ
ーサ（５）によ、てメ１成されるものを示したが、仕切
板は第２図に示すように、スペーサ（５）とセパレータ
板（９）の闇に設けた十字吠仕切板（至）とし、触媒層
（８）とガス流路（至）の間を薄膜（２）で区切る形状
としてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、燃料通路に隔壁を設で
触媒充填部とガス流路に区切り改質反応により生成され
た水素はｗ８ｉｉに供給される一方、電極側から蒸発し
た電解質が改質触媒に付着するのを妨げるように構成し
たので、改質触媒ひいては！池の寿命が大巾に増大する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

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
を示す断面構成図、第２図はこの発明の他の実施例によ
る内部改質型燃料電池を示す断面構成図、第３図は従来
の内部改質型燃料電池の構成を示す斜視図である。（１）・・・電解質マトリックス、（２）・・・燃料￥
Ｒｔｉ！ｉｉ、（３）・・・υ止剤で極、（４）・・・
酸化剤通路、（５）・・・スペーサ、（６）・・・リプ
、（７）・・・燃料通路、（８）・・・改質触媒、（９
）・・・セパレータ板、αｎ・・・仕切板、（２）・・
・薄膜、α３・・・ガス流路、（至）・・・十字吠仕切
板。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

【特許請求の範囲】

（１）燃料電極と酸化剤電極とを電解質マトリックスを
介して対向するように配置した単電池、上記燃料電極に
対して設けられた燃料通路、この燃料通路に充填された
燃料改質触媒、および上記酸化剤電極に対して設けられ
た酸化剤通路を備え、燃料および酸化剤をそれぞれ上記
通路に供給して燃料を改質しながら発電を行なう内部改
質型燃料電池において、隔壁を用いて上記燃料通路を触
媒充填部とガス流路に区切ったことを特徴とする内部改
質型燃料電池。
（２）隔壁はニッケル膜より成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燃料電池。
（３）隔壁はパラジウム合金膜より成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の内部改質型燃料電池。