WO2007094262A1 - 単室型固体酸化物型燃料電池 - Google Patents

単室型固体酸化物型燃料電池 Download PDF

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combustion exhaust
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Naoki Uchiyama
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Kabushiki Kaisha Atsumitec
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Definitions

  • the present invention relates to a single-chamber solid oxide fuel cell.
  • a solid oxide fuel cell is a solid oxide in which a fuel electrode (hydrogen electrode) and an air electrode (oxygen electrode) are joined (formed) to an electrolyte composed of a solid oxide.
  • Type fuel cell cell
  • electric power is generated by supplying fuel gas, air, and the like to the cell. Since this fuel cell operates at a high temperature, high output and high power generation efficiency can be obtained without using precious metals.
  • a fuel cell and an air electrode are shielded by a separator, fuel gas is supplied to the fuel electrode side, and air is supplied to the air electrode side.
  • a loose two-chamber solid oxide fuel cell has a separator and the like. The structure is complicated.
  • a single-chamber solid oxide fuel cell has a fuel gas such as hydrogen or methane, air, etc. without blocking the fuel electrode formed on the solid oxide electrolyte and the air electrode with a separator. It is placed in a mixed atmosphere to generate electric power.
  • a fuel gas such as hydrogen or methane, air, etc.
  • Such a single-chamber solid oxide fuel cell is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-280015, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-280017, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-313357. ing.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell does not require a separator, a simple and inexpensive fuel cell can be realized.
  • the present invention provides a single-chamber solid oxide type capable of realizing a high-temperature atmosphere (high-temperature atmosphere higher than the power generation start temperature) for the cell to generate power without using a heater or the like.
  • the purpose is to provide a fuel cell.
  • Another object of the present invention is to provide a single-chamber solid oxide fuel cell that can obtain electric power with a fuel cell without using any fuel other than fuel such as an internal combustion engine.
  • Another object of the present invention is to provide a single-chamber solid oxide fuel cell that can realize an inexpensive hybrid system with a simple structure.
  • the present invention preferably provides a single-chamber solid oxide fuel cell that can purify the combustion exhaust gas of an internal combustion engine or the like, and can further simplify the structure and reduce the cost. For the purpose of serving.
  • a single-chamber solid oxide fuel cell includes an exhaust gas introduction part for introducing combustion exhaust gas, and the combustion exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction part.
  • a fuel cell storage part through which the gas flows, an exhaust gas discharge part for discharging the combustion exhaust gas flowing through the fuel cell storage part, and a solid oxide disposed inside the fuel cell storage part A solid oxide fuel cell in which a fuel electrode and an air electrode are joined to an electrolyte;
  • the solid oxide is introduced by the high-temperature combustion exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction part into the fuel cell storage part and discharged to the exhaust gas discharge part.
  • the saddle type fuel cell is heated to a power generation start temperature of, for example, 500 to 1000 degrees Celsius or higher. For this reason, electric power can be generated by the fuel cell without separately using a heating means such as a heater.
  • the fuel cell exposed to high-temperature combustion exhaust gas in this way has an air electrode. It reacts with air in the combustion exhaust gas and generates ions (for example, oxygen ions) necessary to operate as a fuel cell.
  • ions for example, oxygen ions
  • the generated ions move from the air electrode to the fuel electrode in the solid oxide electrolyte of the fuel cell, and react with CHx, COx, etc. contained in the combustion exhaust gas at the fuel electrode, and carbon dioxide (CO) and Generate water (HO). Carbon dioxide and water produced in this way (water steam
  • Gas is discharged to the outside together with the combustion exhaust gas.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell according to the present invention uses CHx (hydrocarbon compound) such as methane gas and COx (carbon oxide) such as carbon monoxide contained in combustion exhaust gas. It can be reduced and the combustion exhaust gas can be purified.
  • CHx hydrocarbon compound
  • COx carbon oxide
  • the single-chamber solid oxide fuel cell according to the present invention is heated by the thermal energy of the combustion exhaust gas, and uses CHx, COx, etc. in the combustion exhaust gas as the fuel gas, and serves as a fuel cell. Operate. At this time, the single-chamber solid oxide fuel cell can reduce CHx, COx, etc. in the combustion exhaust gas, and purify the combustion exhaust gas.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell since the solid oxide fuel cell generates electric power using, for example, combustion exhaust gas from an internal combustion engine, the hybrid system is simplified. And cost reduction are achieved.
  • the solid oxide fuel cell cleans the combustion exhaust gas of, for example, an internal combustion engine. Further structural simplification and cost reduction are achieved.
  • the solid oxide fuel cell includes a first solid oxide fuel cell disposed inside the fuel cell storage portion and the combustion from the first solid oxide fuel cell.
  • a second solid acid fuel cell having a power generation start temperature lower than that of the first solid oxide fuel cell may be provided on the downstream side of the exhaust gas flow.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a single-chamber solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a modification of the embodiment of FIG.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell 10 has an exhaust gas flow path portion 20 and a solid oxide fuel cell 30.
  • the exhaust gas passage section 20 contains, for example, an exhaust gas introduction section 21 for introducing combustion exhaust gas 40 of an engine (not shown) such as a gasoline engine, and a fuel through which the combustion exhaust gas 40 flows by containing the solid oxide fuel cell 30.
  • the battery cell storage unit 22 and the exhaust gas discharge unit 23 that discharges the combustion exhaust gas 40 flowing through the inside of the fuel cell storage unit 22 are provided.
  • the solid oxide fuel cell 30 includes a solid oxide electrolyte 31 formed in, for example, a rectangular flat plate shape.
  • An air electrode 32 is formed on one surface of the solid oxide electrolyte 31, and a fuel electrode 33 is formed on the other surface.
  • the combustion exhaust gas 40 from which engine power is also discharged is introduced as the combustion exhaust gas 40.
  • the solid oxide electrolyte 31 is, for example, 8 mol—YSZ (yttria stable zircouire), 5 mol—YSZ, SDC (scandina doped ceria), GDC (gadrium doped ceria), or ScSZ (scandia stabilized). Zircoyu) and the like.
  • the air electrode 32 can be formed of, for example, LSM (lanthanum strontium manganite), LSC (lanthanum strontium cobaltite), or the like.
  • the fuel electrode 33 can be formed of, for example, NiO + YSZ, NiO + SDC, NiO + GDC, LSCM (lanthanum strontium cobalt manganite), or FeO.
  • Combustion exhaust gas 40 from which engine power has also been discharged contains CHx (hydrocarbon compounds), COx (carbon oxides), air, and the like. This flue gas 40 is 500 to 1000 degrees Celsius When the gas is introduced from the exhaust gas introduction part 21 to the exhaust gas flow path part 20 at a high temperature, the solid oxide fuel cell 30 is heated to a temperature equal to or higher than the power generation start temperature.
  • oxygen ions (O 2 ) are also generated by the aerodynamic force in the combustion exhaust gas 40.
  • the oxygen ions move from the air electrode 32 to the fuel electrode 33 through the solid oxide oxide 31 of the cell.
  • the oxygen ions thus moved react with CHx and COx contained in the combustion exhaust gas 40 at the fuel electrode 33 to generate carbon dioxide (CO) and water (HO). Therefore, the negative electrode between the air electrode 32 and the fuel electrode 33
  • the electrons carried by the oxygen ions flow from the fuel electrode 33 (negative electrode) to the air electrode 32 (positive electrode), and power is supplied to the load 11.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell 10 can operate as a fuel cell and generate electric power from waste heat (thermal energy) of the combustion exhaust gas 40 of the engine and CHx and COx. it can. For this reason, the single-chamber solid oxide fuel cell 10 does not need to be separately supplied with fuel gas for operating as a fuel cell, in addition to CHx and COx that contain 40 tons of combustion exhaust gas. In addition, CHx and COx contained in the combustion exhaust gas 40 introduced from the exhaust gas introduction part 21 become carbon dioxide and water (steam) as a result of the above reaction in the solid oxide fuel cell 30. Part 23 is discharged to the outside.
  • the powerful single-chamber solid oxide fuel cell 10 is applied to an automobile and the combustion exhaust gas of an engine such as a gasoline engine or a diesel engine is led to the exhaust gas passage section 20, the automobile Also, energy can be obtained from the single chamber type solid oxide fuel cell 10. As a result, fuel efficiency is improved and combustion exhaust gas of the engine is purified.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell 10 may be provided in an automobile muffler.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell 10 can also be applied to motorcycles or various vehicles other than automobiles.
  • the single-chamber solid oxide fuel cell according to the present invention is applied to a vehicle or device that uses an internal combustion engine or an external combustion engine as a power source (energy source), power is generated using combustion exhaust gas. It becomes possible. Therefore, it is possible to generate electric power with a simple configuration, improve fuel efficiency, and purify the combustion exhaust gas. In addition, the configuration can be simplified and the cost can be reduced. [0017]
  • the single-chamber solid oxide fuel cell according to the present invention is not limited to the one shown in the above embodiment.
  • a solid oxide fuel cell may be configured by forming a fuel electrode and an air electrode on one surface of a flat plate. Also, a solid oxide fuel cell is formed by forming a fuel electrode (or air electrode) and an air electrode (or fuel electrode) on the inner and outer peripheral surfaces of the fixed oxide electrolyte formed in a cylindrical shape. Even if you make up.
  • the substances constituting the fixed oxide, the fuel electrode, and the air electrode are not limited to the substances exemplified in the above embodiment as long as they become the power generation start temperature at the temperature of the combustion exhaust gas.
  • a plurality of solid oxide fuel cells are arranged in the exhaust gas flow path section, and the solid oxide fuel cells are electrically connected in series or in parallel to generate electric power. It may be.
  • first solid oxide fuel cell having a high power generation start temperature and a second solid oxide fuel cell having a power generation start temperature lower than the power generation start temperature may be used.
  • first solid oxide fuel cell is disposed on the upstream side of the flow of the combustion exhaust gas
  • second solid oxide fuel cell is disposed on the downstream side.
  • the second solid oxide fuel cell may be electrically connected in series or in parallel.
  • FIG. 2 A fuel cell that uses a plurality of solid oxide fuel cells as described above is shown in FIG. 2 as a modified example of the above embodiment. This modification is the same as the above embodiment except that there are a plurality of solid oxide fuel cells, and the same reference numerals are used for the same members in the above embodiment.
  • the first solid oxide fuel cell 30 configured in the same manner as in the above embodiment is disposed in the fuel cell housing portion 22. Further, on the downstream side of the flow of the combustion exhaust gas 40 from the first solid oxide fuel cell 30, similarly to the first solid oxide fuel cell 30, the solid oxide electrolyte 31 ′ and air A second solid oxide fuel cell 30 ′ composed of an electrode 32 ′ and a fuel electrode 33 ′ is disposed.
  • the second solid oxide fuel cell 30 ′ has a power generation start temperature lower than the power generation start temperature of the first solid oxide fuel cell 30.
  • the first solid oxide fuel cell 30 and the second solid oxide fuel cell 30 ′ are connected in series and supply power to the load 11.
  • power generation is performed using the combustion exhaust gas of the engine, but it is also possible to use combustion exhaust gas of a combustion device power other than the engine.

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Abstract

　固体酸化物電解質に燃料極と空気極とを接合した固体酸化物型燃料電池セルを、エンジン等の燃焼排ガスの流路（燃料電池セル収納部）内に配置して、排ガス導入部から燃料電池セル収納部に導入されて排ガス排出部へと排出される高温の燃焼排ガスの流れの中に位置づけて、燃焼排ガスの熱エネルギーにて固体酸化物型燃料電池セルを加熱し、燃焼排ガスに含まれる炭化水素化合物及び炭素酸化物を燃料ガスとして使用して発電する。

Description

明 細 書
単室型固体酸化物型燃料電池
技術分野
[0001] 本発明は、単室型固体酸ィ匕物型燃料電池に関する。
背景技術
[0002] 固体酸化物型燃料電池（solid oxide foel cell： SOFC)は、固体酸化物からなる電解 質に燃料極 (水素極)と空気極 (酸素極)とを接合 (形成)した固体酸化物型燃料電池 セル (セル)を備える。この燃料電池では、燃料ガス及び空気などがセルに供給され ることにより電力が発生する。この燃料電池は高温で動作するため、貴金属を用いな くとも、高出力と高い発電効率を得ることができる。
しかし、燃料極と空気極とをセパレータで遮って、燃料極側に燃料ガスを、空気極 側に空気などを供給する ヽゎゆる二室型固体酸化物型燃料電池は、セパレータなど を有して構造が複雑である。
[0003] これに対し、単室型固体酸化物型燃料電池は、固体酸化物電解質に形成した燃 料極と空気極とをセパレータで遮ることなく、水素やメタンなどの燃料ガスと空気など とを混合した雰囲気内に配置されて電力を発生する。
このような単室型固体酸ィ匕物型燃料電池は、例えば日本国特開 2002— 280015 号公報、 日本国特開 2002— 280017号公報、及び日本国特開 2002— 313357号 公報に開示されている。
単室型固体酸化物型燃料電池は、セパレータが不要であるから、構造が簡単で安 価な燃料電池を実現することができる。
[0004] しかし、電解質に固体酸ィ匕物を用いた燃料電池は、高温の雰囲気中において電力 を発生するものであるから、例えば摂氏 500度ないし 1000度以上の高温雰囲気中 にセルを配置しなければ電力を発生しない。そのため、従来の単室型固体酸化物型 燃料電池は、二室型固体酸化物型燃料電池と同様に、高温雰囲気を実現するため のヒータなどの加熱手段とそれを動作させるエネルギー源とを必要として、構造の簡 素化には限界がある。 また、内燃機関あるいは外燃機関などに単室型固体酸ィ匕物型燃料電池を組み合 わせてエネルギー源を構成するハイブリッドシステムの場合、内燃機関などの燃料と 燃料電池の燃料ガスとの両方が必要となる。このため、構造が複雑になり、製造コスト 、ランニングコストなどが上昇する。力かるハイブリッドシステムでは、燃焼排ガスを浄 化する装置が必要となるから、さらに構造が複雑になり、コストが上昇する。
発明の開示
[0005] そこで本発明は、上記各問題を解決するために、ヒータなどを用いることなくセルが 発電するための高温雰囲気 (発電開始温度以上の高温雰囲気)を実現できる単室型 固体酸化物型燃料電池の提供を目的とする。
また、本発明は、内燃機関などの燃料以外の燃料を用いることなく燃料電池で電力 を得ることができる単室型固体酸化物型燃料電池の提供を目的とする。
更に、本発明は、簡単な構造で安価なハイブリッドシステムを実現できる単室型固 体酸化物型燃料電池の提供を目的とする。
また、本発明は、好ましくは内燃機関などの燃焼排ガスを浄ィ匕することができて、さ らなる構造の簡素化とコスト低減とを可能とする単室型固体酸化物型燃料電池の提 供を目的とする。
[0006] 上記目的を達成するため、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池は、燃焼 排ガスを導入する排ガス導入部と、上記排ガス導入部カゝら導入された上記燃焼排ガ スが通流する燃料電池セル収納部と、上記燃料電池セル収納部を通流した上記燃 焼排ガスを排出する排ガス排出部と、上記燃料電池セル収納部の内部に配置され、 固体酸化物からなる電解質に燃料極と空気極とを接合した固体酸化物型燃料電池 セルとを有する。
従って、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池では、排ガス導入部から燃料 電池セル収納部に導入されて排ガス排出部へと排出される高温の燃焼排ガスによつ て、固体酸ィ匕物型燃料電池セルが例えば摂氏 500度ないし 1000度以上の発電開 始温度以上にまで加熱される。このため、ヒータ等の加熱手段を別途用いることなぐ 上記燃料電池セルにより電力を発生させることができる。
[0007] このようにして高温の燃焼排ガスに曝された上記燃料電池セルは、その空気極が 燃焼排ガス中の空気などと反応して、燃料電池として動作するために必要なイオン（ 例えば酸素イオン)を生成する。
生成されたイオンは、上記燃料電池セルの固体酸化物電解質内を空気極から燃料 極に移動し、燃料極において燃焼排ガスに含まれる CHxや COxなどと反応して、二 酸化炭素 (CO )や水 (H O)を生成する。こうして生成された二酸ィ匕炭素や水 (水蒸
2 2
気）は、燃焼排ガスとともに外部に排出される。
[0008] 従って、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池は、燃焼排ガスに含まれるメ タンガスなどの CHx (炭化水素化合物)や一酸ィ匕炭素などの COx (炭素酸化物）を 減少させ、燃焼排ガスを浄ィ匕することができる。
このように、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池は、燃焼排ガスの熱エネ ルギ一で加熱され、燃焼排ガス中の CHxや COxなどを燃料ガスとして利用して、燃 料電池として動作する。また、このとき上記単室型固体酸ィ匕物型燃料電池は、燃焼 排ガス中の CHxや COxなどを減少させ、燃焼排ガスを浄ィ匕することができる。
[0009] 以上のように、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池によれば、ヒータ等を 用いることなぐ燃焼排ガスの熱エネルギーによって発電開始温度以上の高温雰囲 気が実現されるので、構造の簡素化とコスト低減とが達成される。
また、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池によれば、固体酸化物型燃料 電池セルが、例えば内燃機関などの燃焼排ガスを用いて電力を発生するから、ハイ ブリツドシステムの簡素化とコスト低減とが達成される。
[0010] また、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池によれば、固体酸化物型燃料 電池セルが例えば内燃機関などの燃焼排ガスを浄ィ匕するから、ノ、イブリツドシステム のさらなる構造の簡素化とコスト低減とが達成される。
なお、上記固体酸化物型燃料電池セルは、上記燃料電池セル収納部の内部に配 置された第 1固体酸化物型燃料電池セルと、上記第 1固体酸化物型燃料電池セルよ り上記燃焼排ガスの流れの下流側に配置され、上記第 1固体酸化物型燃料電池セ ルより低い発電開始温度を有する第 2固体酸ィヒ物型燃料電池セルとを備えるようにし てもよい。
図面の簡単な説明 [0011] [図 1]本発明の一実施形態に係る単室型固体酸化物型燃料電池の断面構造の 1例 を示す図、及び
[図 2]図 1の実施形態の変形例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明の一実施形態に係る単室型固体酸化物型燃料電池を図 1に基づい て説明する。
まず、単室型固体酸化物型燃料電池の構成について説明する。
単室型固体酸化物型燃料電池 10は、排ガス流路部 20及び固体酸化物型燃料電 池セル 30を有している。排ガス流路部 20は、例えばガソリンエンジンなどのエンジン (図示せず)の燃焼排ガス 40を導入する排ガス導入部 21、固体酸化物型燃料電池 セル 30を収容して燃焼排ガス 40が通流する燃料電池セル収納部 22、及び燃料電 池セル収納部 22の内部を通流した燃焼排ガス 40を排出する排ガス排出部 23を有し ている。
[0013] 固体酸化物型燃料電池セル 30は、例えば、長方形の平板状に形成された固体酸 化物電解質 31を有する。固体酸化物電解質 31の一方の表面には、空気極 32が形 成され、他方の表面には、燃料極 33が形成されている。排ガス導入部 21には、燃焼 排ガス 40として、エンジン力も排出される燃焼排ガス 40が導入される。
次に、固体酸化物型燃料電池セル 30の構成材料につ 、て説明する。 固体酸化物電解質 31は、例えば、 8mol— YSZ (イットリア安定ィ匕ジルコユア）、 5m ol— YSZ、 SDC (スカンジナドープドセリア）、 GDC (ガドリゥムドープドセリア）、また は ScSZ (スカンジァ安定化ジルコユア）などで形成することができる。
[0014] 空気極 32は、例えば、 LSM (ランタンストロンチウムマンガナイト）や LSC (ランタン ストロンチウムコバルタイト）などで形成することができる。
燃料極 33は、例えば、 NiO+YSZ、 NiO + SDC、 NiO + GDC、 LSCM (ランタン ストロンチウムコバルトマンガナイト）、または FeOなどで形成することができる。
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以下、このように構成された単室型固体酸化物型燃料電池 10の作用を説明する。 エンジン力も排出された燃焼排ガス 40には、 CHx (炭化水素化合物）、 COx (炭素 酸ィ匕物）、空気などが含まれている。この燃焼排ガス 40が、摂氏 500ないし 1000度 の高温状態で排ガス導入部 21から排ガス流路部 20へと導入されると、固体酸化物 型燃料電池セル 30は発電開始温度以上の温度に加熱される。
[0015] こうして加熱された固体酸化物型燃料電池セル 30の空気極 32では、燃焼排ガス 4 0中の空気力も酸素イオン (O2一）が生成される。この酸素イオンは、セルの固体酸ィ匕 物電解質 31内を通って空気極 32から燃料極 33に移動する。こうして移動した酸素 イオンは、燃料極 33において燃焼排ガス 40に含まれる CHxや COxと反応して、二 酸化炭素 (CO )や水 (H O)を生成する。従って、空気極 32と燃料極 33との間に負
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荷 11を接続すると、酸素イオンによって運ばれた電子が燃料極 33 (マイナス電極)か ら空気極 32 (プラス電極)へと流れて、負荷 11に電力が供給される。
即ち、単室型固体酸化物型燃料電池 10は、エンジンの燃焼排ガス 40が有してい る廃熱 (熱エネルギー）と、 CHxや COxとにより、燃料電池として動作して電力を発生 することができる。このため、単室型固体酸化物型燃料電池 10は、燃焼排ガス 40〖こ 含まれる CHxや COx以外に、燃料電池として作動するための燃料ガスの供給を別 途受ける必要がない。また、排ガス導入部 21から導入された燃焼排ガス 40に含まれ ている CHxや COxは、固体酸ィ匕物型燃料電池セル 30における上記反応によって、 二酸化炭素や水 (水蒸気)となって排ガス排出部 23から外部に排出される。
[0016] 力かる単室型固体酸ィ匕物型燃料電池 10を自動車に適用して、ガソリンエンジン或 いはディーゼルエンジンなどのエンジンの燃焼排ガスを排ガス流路部 20へ導けば、 該自動車は、単室型固体酸ィ匕物型燃料電池 10からもエネルギーを得ることができる 。この結果、燃費が向上するとともに、エンジンの燃焼排ガスが浄化される。
ここで、単室型固体酸化物型燃料電池 10を自動車のマフラー内に設けるようにし てもよい。もちろん単室型固体酸ィ匕物型燃料電池 10をオートバイ、或いは自動車以 外の各種車両などにも適用することが可能である。
即ち、内燃機関或いは外燃機関を動力源 (エネルギー源)とする車両、或いは装置 に、本発明にかかる単室型固体酸ィ匕物型燃料電池を適用すれば、燃焼排ガスを用 いて発電することが可能となる。従って、簡単な構成で電力を発生させて、燃費を向 上させ、かつ燃焼排ガスを浄ィ匕することができる。し力も、構成が簡素化できて、コスト ち低減することがでさる。 [0017] なお、本発明に係る単室型固体酸化物型燃料電池は、上記実施形態として示した ものに限定されるものではない。
例えば、平板の一方の面に燃料極と空気極とを形成して固体酸化物型燃料電池セ ルを構成するようにしてもよい。また、筒型に形成された固定酸化物電解質の内周面 と外周面とに燃料極 (あるいは空気極)と空気極 (あるいは燃料極)とを形成して固体 酸ィ匕物型燃料電池セルを構成するようにしてもょ ヽ。
固定酸化物、燃料極、及び空気極を構成する物質は、燃焼排ガスの温度にて、発 電開始温度となるものであれば、上記実施形態に例示した物質に限定されな 、。
[0018] また、排ガス流路部内に、複数の固体酸化物型燃料電池セルを配置し、各固体酸 化物型燃料電池セルを電気的に直列あるいは並列に接続して、電力を発生させるよ うにしてもよい。
更に、発電開始温度の高い第 1の固体酸化物型燃料電池セルと、上記発電開始 温度よりも低い発電開始温度を有する第 2の固体酸化物型燃料電池セルとを用いて もよい。この場合、燃焼排ガスの流れの上流側に第 1の固体酸ィ匕物型燃料電池セル を配置すると共に、下流側に第 2の固体酸ィ匕物型燃料電池セルを配置し、これら第 1 及び第 2の固体酸ィ匕物型燃料電池セルを電気的に直列あるいは並列接続してもよ い。
[0019] このように複数の固体酸ィ匕物型燃料電池セルを用いるようにした燃料電池を、上記 実施形態の変形例として図 2に示す。この変形例では、固体酸化物型燃料電池セル が複数である点以外は上記実施形態と同様であって、上記実施形態を同様の部材 につ ヽては同じ符号が用いられて 、る。
即ち、燃料電池セル収容部 22内には、上記実施形態と同様に構成された第 1固体 酸ィ匕物型燃料電池セル 30が配設されている。そして、この第 1固体酸化物型燃料電 池セル 30よりも燃焼排ガス 40の流動の下流側には、第 1固体酸化物型燃料電池セ ル 30と同様に、固体酸化物電解質 31 '、空気極 32'、及び燃料極 33'により構成さ れた第 2固体酸化物型燃料電池セル 30'が配設されている。この第 2固体酸化物型 燃料電池セル 30'は、第 1固体酸化物型燃料電池セル 30の発電開始温度よりも低 い発電開始温度を有する。 これら第 1固体酸化物型燃料電池セル 30及び第 2固体酸化物型燃料電池セル 30 'は直列に接続され、負荷 11に電力を供給する。
このような複数の固体酸化物型燃料電池セルを用いれば、燃焼排ガスから多くの 電力を得ることができ、かつ燃焼排ガスの浄ィ匕を更に良好なものとすることができる。 また、配置される位置に応じて発電開始温度を異ならせることにより、より広い温度範 囲で効率的に発電を行うことが可能となる。
また、上記実施形態及び変形例では、エンジンの燃焼排ガスを用いて発電するよう にしたが、エンジン以外の燃焼装置力 の燃焼排ガスを用いるようにしても良 、。

Claims

請求の範囲
[1] 燃焼排ガスを導入する排ガス導入部と、
上記排ガス導入部カゝら導入された上記燃焼排ガスが通流する燃料電池セル収納 部と、
上記燃料電池セル収納部を通流した上記燃焼排ガスを排出する排ガス排出部と、 上記燃料電池セル収納部の内部に配置され、固体酸化物からなる電解質に燃料 極と空気極とを接合した固体酸化物型燃料電池セルと
を有することを特徴とする単室型固体酸化物型燃料電池。
[2] 内燃機関もしくは外燃機関から排出された燃焼排ガスを上記燃焼排ガスとして、上 記排ガス導入部に導入すること特徴とする請求項 1に記載の単室型固体酸化物型燃 料電池。
[3] 上記固体酸ィ匕物型燃料電池セルが、上記燃焼排ガスに含まれる炭化水素化合物 もしくは炭素酸ィ匕物のいずれか一方もしくは双方と反応して、二酸ィ匕炭素もしくは二 酸ィ匕水素のいずれか一方もしくは双方を生成することを特徴とする請求項 2に記載の 単室型固体酸化物型燃料電池。
[4] 上記固体酸化物型燃料電池セルは、上記燃料電池セル収納部の内部に配置され た第 1固体酸化物型燃料電池セルと、上記第 1固体酸化物型燃料電池セルより上記 燃焼排ガスの流れの下流側に配置され、上記第 1固体酸化物型燃料電池セルより低 い発電開始温度を有する第 2固体酸化物型燃料電池セルとを備えることを特徴とす る請求項 1に記載の単室型固体酸化物型燃料電池。
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