WO2020175181A1 - 燃料電池モジュール及び発電システム - Google Patents

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WO2020175181A1
WO2020175181A1 PCT/JP2020/005756 JP2020005756W WO2020175181A1 WO 2020175181 A1 WO2020175181 A1 WO 2020175181A1 JP 2020005756 W JP2020005756 W JP 2020005756W WO 2020175181 A1 WO2020175181 A1 WO 2020175181A1
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housing
oxidizing gas
pressure
fuel
gas
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大悟 小林
大澤　弘行
昌弘 水原
森　龍太郎
松尾　毅
眞竹　徳久
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel cell module and a power generation system.
  • a fuel cell composed of a fuel side electrode, an electrolyte and an oxygen side electrode is set as a minimum unit, and a fuel gas supplied to the fuel side electrode and an oxidizing gas supplied to the oxygen side electrode Fuel cells are known that generate electricity by chemically reacting with.
  • SO FC Solid Oxide Fuel Ce ⁇
  • SO FC Solid Oxide Fuel Ce ⁇
  • Such an SO FC has a high operating temperature of about 700 to 1000°C in order to increase the ionic conductivity, and is known as a highly efficient high-temperature fuel cell with a wide range of applications.
  • SO FC can be combined with rotary equipment such as gas turbines, micro gas turbines, and turbochargers to increase operating pressure to enable more efficient power generation.
  • the compressed air discharged from the compressor is supplied as an oxidizing gas to the oxygen side electrode of S ⁇ FC, and the high temperature exhaust fuel gas discharged from S ⁇ FC is converted into gas.
  • Power can be recovered by supplying the combustor at the inlet of rotating equipment such as a turbine for combustion and rotating the rotating equipment with the high-temperature combustion gas generated in the combustor.
  • a fuel cell module is configured, for example, to form a cell stack with a plurality of fuel battery cells and to form a power generation chamber with a plurality of cell stacks housed in a container.
  • the fuel battery cell has a fuel gas passage and an oxidizing gas passage therein, supplies fuel gas from the fuel gas supply pipe to the fuel gas passage, and supplies oxidizing gas from the oxidizing gas supply pipe to the oxidizing gas passage. (For example, air) is supplied. ⁇ 2020/175181 2 (:171? 2020/005756
  • Patent Documents 1 and 2 a container in which a cell stack is housed is housed inside a pressure container, and pressurized fuel gas and oxidizing gas are supplied to a fuel cell unit to improve power generation efficiency. A pressure system adapted to do so is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 1 6-9 1 9 6 8
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 20 1 8-1 3 9 1 9 3
  • the cell stack generates heat by power generation and rises in temperature, but since the power generation performance varies depending on the operating temperature, it is necessary to adjust the temperature.
  • the pressurizing system disclosed in Patent Document 1 forms convection inside and outside the pressure vessel via a flow path formed in the partition wall of the vessel containing the cell stack.
  • the temperature of the cell stack is adjusted by adjusting the flow rate of convection. Since the convective gas circulates inside and outside the container in this temperature adjusting means, the amount of heat released from the inside of the storage container to the outside of the storage container increases, and therefore the amount of heat dissipation outside the pressure container also increases. There is a problem that heat loss increases.
  • One embodiment of the present disclosure aims to solve the problems of the pressurized power generation system described in Patent Documents 1 and 2. That is, it is intended to control the temperature of the cell stack, suppress heat release to the outside of the pressure vessel, and prevent deformation or damage of the vessel that houses the cell stack.
  • the fuel cell module according to the embodiment is ⁇ 2020/175181 3 (:171? 2020/005756
  • At least one cell stack including a plurality of fuel cells that generate electric power by being supplied with fuel gas and oxidizing gas;
  • An oxidizing gas supply pipe for supplying an oxidizing gas to the cell stack
  • At least _ pressure equalizing openings for communicating the inside and outside of the housing are formed in the housing,
  • a plurality of pressure-equalizing openings at the highest position and a plurality of pressure-equalizing openings at the lowest position are provided within a range of 0.1! Includes pressure equalization opening.
  • the inner space and the outer space of the housing communicate with each other via the pressure equalizing opening, limited heat radiation from inside the housing to outside the housing is achieved. As a result, it is possible to avoid an abnormal temperature rise in the housing. Moreover, since the pressure equalizing opening does not generate a pressure difference between the inside and outside of the housing, it is possible to prevent the pressure inside the housing from being excessively increased. Therefore, the deformation and damage of the housing can be prevented. Since the homogeneous pressure aperture is provided one or a plurality in a housing, which is provided to zero. 1 11 within proximity position in the height direction of the even housing when it is plural provided, and out of the housing No convection of the gas across the room occurs. Therefore, it is possible to suppress the heat release from the inside of the housing to the outside of the housing and the heat release to the outside of the pressure vessel, so that it is possible to suppress the decrease in the power generation efficiency of the fuel cell module due to the heat loss.
  • the pressure equalizing opening provided in the partition wall of the housing is a gap that is unavoidably produced in the partition wall of the housing, and allows gas to flow, but extends over the inside and outside of the housing. Includes gaps that do not form convection. ⁇ 2020/175181 4 ⁇ (:171? 2020 /005756
  • At least one cell stack including a plurality of fuel cells that generate electric power by being supplied with fuel gas and oxidizing gas;
  • An oxidizing gas supply pipe for supplying an oxidizing gas to the cell stack
  • At least _ one equalizing pressure aperture of the for communicating the inside and outside of the housing to the oxidizing gas supply pipe or the casing of the pressure vessel is formed
  • Oxidizing gas is a gas containing approximately 15% to 30% of oxygen, and air is typically preferable. However, in addition to air, a mixed gas of combustion exhaust gas and air, and oxygen. A mixed gas of air and air can be used.
  • At least one pressure equalizing opening provided in the casing or the oxidizing gas supply pipe allows the abnormal increase in the inside of the casing to occur as in the configuration of (1) above.
  • the temperature can be avoided and the case can be prevented from being deformed or damaged.
  • only one pressure equalizing opening is provided in the case or the oxidizing gas supply pipe, no convection will occur across the inside and outside of the case.
  • the first pressure equalizing opening is provided in the casing and the second pressure equalizing opening is provided in the oxidizing gas supply pipe, there is no pressure difference between the inside and the outside of the casing, so the gas flow through the first pressure equalizing opening.
  • the pressure equalizing opening is provided in an upper partition of the housing,
  • the oxidizing gas supply pipe is installed from the lower part of the housing to the inside of the housing.
  • the pressure equalizing opening and the oxidizing gas supply pipe are separated from each other in the height direction. Since it is provided at the position, it is possible to prevent the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply pipe into the housing from bypassing and exhausting from the pressure equalizing opening without chemically reacting in the fuel cell.
  • the partition wall of the housing is a first heat insulating material layer having air permeability, and the first heat insulating material layer.
  • a sealing outer plate that is provided so as to partially cover from the outside, and the first heat insulating material layer that is exposed to an outer region of the housing without being covered by the outer plate serves as the pressure equalizing opening.
  • the partition wall of the casing constituted by the portion of the first heat insulating material layer not covered by the outer plate functions as the pressure equalizing opening, the pressure equalizing opening is formed and installed. Position selection becomes easy.
  • a fuel gas supply pipe for supplying a fuel gas to the cell stack
  • An exhaust oxidizing gas exhaust pipe for exhausting the exhaust oxidizing gas from the cell stack
  • Exhaust fuel gas discharged from the cell stack is discharged from the exhaust oxidizing gas discharge pipe.
  • the exhausted oxidizing gas and exhausted fuel gas exhausted from the cell stack can be exhausted to the outside of the casing by one exhausted oxidizing gas exhaust pipe, the exhausted fuel gas after the chemical reaction is exhausted. Also, the exhaust oxidizing gas exhaust mechanism can be made compact. ⁇ 2020/175 181 6 ⁇ (: 171? 2020 /005756
  • the pressure equalizing opening is provided in an upper partition wall of the housing,
  • a gas concentration sensor for detecting the concentration of unreacted fuel gas in the inner upper space of the pressure vessel is provided.
  • a second heat insulating material layer is provided on the inner surface of the pressure vessel.
  • a first conduit provided with a heater
  • the pressure equalizing opening is provided in either the first pipeline or the second pipeline inside the pressure vessel.
  • the oxidizing gas is passed through the second conduit when the fuel cell module is started. Supply to the cell stack in the housing. This allows rapid boosting of the oxidizing gas in the cell stack.
  • the oxidizing gas may be supplied to the cell stack through the first conduit.
  • a fuel cell module having any one of the configurations (1) to (8), ⁇ 2020/175 181 7 ⁇ (: 171? 2020 /005756
  • a rotary device that generates rotary power using exhaust fuel gas and exhaust oxidizing gas exhausted from the fuel cell module
  • the fuel cell module is supplied with the oxidizing gas compressed using the rotational power, and the fuel cell module generates electricity using the fuel gas and the compressed oxidizing gas.
  • the rotating equipment is composed of a gas turbine or an evening boat. According to the configuration of (10) above, in addition to improving the power generation efficiency and reducing the required dynamic power of the power generation system, since the rotating equipment is a gas turbine, combined power generation is possible with the fuel cell module and the gas turbine. ..
  • the power generation efficiency can be improved, and the excessive pressure increase in the container accommodating the cell stack can be achieved. It is possible to suppress the deformation and damage of the storage container.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel cell module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell module according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel cell module according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cell stack according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a system diagram of a power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a system diagram of a power generation system according to an embodiment. ⁇ 2020/175 181 8 ⁇ (:171? 2020 /005756
  • the expression that things are in the same state does not mean that they are exactly equal, but also that there is a tolerance or a difference to the same degree. It also indicates the existing state.
  • the representation of a shape such as a quadrangle or a cylinder does not only represent the shape of a quadrangle or a cylinder in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a shape within a range in which the same effect can be obtained.
  • the shape including the chamfered portion and the like is also shown.
  • FIGS. 1 to 4 show a fuel cell module 10 (10 ⁇ 8>, 10 ⁇ 10>, 100 ⁇ 0>, 100) according to some embodiments.
  • the fuel cell module 10 is provided with at least one cell stack 1 4 (1 4 3, 1 4 13) inside a housing 12 (1 2 3, 1 2 claw) that can be sealed inside.
  • the cell stack 14 is composed of a plurality of fuel cells.
  • a fuel gas and an oxidizing gas are supplied to the plurality of fuel cells, and power generation occurs due to a chemical reaction using these gases as raw materials, and a power generation chamber is formed inside the housing 12.
  • the case 12 is housed inside a pressure vessel 16 having a closed structure.
  • a fuel gas supply pipe 18 for supplying the fuel gas to the plurality of fuel cells and an oxidizing gas for supplying the oxidizing gas 3 to the plurality of fuel cells. ⁇ 2020/175181 9 ⁇ (: 171-1?2020/005756
  • the gas supply pipe 20 is connected to the casing 12 from the outside of the pressure container 16 through the partition wall of the pressure container 16.
  • the exhausted fuel gas after the chemical reaction in the fuel cell is exhausted to the outside of the pressure vessel 16 through the exhausted fuel gas exhaust pipe 22 and the exhausted oxidizing gas after the chemical reaction in the fuel cell is discharged. It is discharged to the outside of the pressure vessel 16 through the exhaust oxidizing gas discharge pipe 24.
  • At least one pressure equalizing opening 26 is provided in at least one of the partition wall of the housing 12 and the oxidizing gas supply pipe 20.
  • only one pressure equalizing opening 2 6 (2 6 3) is provided in the partition wall of the housing 12.
  • a plurality of pressure equalizing openings 26 are provided in the partition wall of the housing 12.
  • the pressure equalizing opening 26 (26 sq.) at the highest position and the pressure equalizing opening 26 (26. ) And I ! are set in the range of 1 ⁇ 1 1 £ ⁇ .1 1 ⁇ 1.
  • only one pressure equalizing opening 26 (26) is provided in the oxidizing gas supply pipe 20, and in the embodiment shown in FIG.
  • a pressure equalization opening 2 6 (2 6 3) first pressure equalization opening
  • one pressure equalization opening 2 6 (2 6 6) (second pressure equalization opening) is provided in the oxidizing gas supply pipe 20. It is provided.
  • the inside of the supply pipe 20 has a higher pressure than the outer space 32 of the housing 12, no gas flow from the outer space 32 into the oxidizing gas supply pipe 20 occurs. Therefore, no convection over the inside and outside of the casing 12 occurs. Therefore, the heat release from the inside of the housing 12 to the outside of the housing 12 and the heat release to the outside of the pressure vessel 16 can be suppressed, and the heat loss of the fuel cell module 10 can be suppressed, so that the reduction of the power generation efficiency is suppressed. it can.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cell stack 14 according to an embodiment.
  • the cell stack 14 is composed of a base body 30 and a plurality of fuel battery cells 32 formed on the surface of the base body 30 and an interconnector 4 formed between adjacent fuel battery cells 3 2.
  • the fuel cell 32 is formed by stacking a fuel side electrode 34, an electrolyte 36, and an oxygen side electrode 38 on a surface of a substrate 30 in order.
  • the inter-connector 40 has conductivity, electrically connects the fuel-side electrode 34 and the oxygen-side electrode 38 of the adjacent fuel cell units 32, and connects the adjacent fuel cell units in series. In this way, the DC power generated by the plurality of fuel cells 32 arranged in series is taken out to the end of the base body 30 by the interconnector 40.
  • the cell stack 14 is classified into a cylindrical type and a flat type depending on the shape of the base body 30.
  • the base body 30 is composed of a cylindrical base body tube in which the fuel gas flows, and in the flat plate type cell stack, the base body 30 is formed in a flat plate shape.
  • the embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 4 is a cylindrical cell stack 14 (1 4 3) ⁇ 2020/175181 1 1 ⁇ (: 171-1?2020/005756
  • FIG. 3 comprises a flat cell stack 1 4 (1 4 13 ).
  • the pressure equalizing openings 26 (2 6 3) are provided in the housing 1
  • the oxidizing gas supply pipe 20 is guided from the lower part of the housing 12 to the inside of the housing 12. According to this embodiment, since the pressure equalizing opening 26 (2 6 3) and the oxidizing gas supply pipe 20 are separated from each other, the oxidizing gas supply pipe 20 and the housing 12 are connected to each other. It is possible to prevent the supplied oxidizing gas 3 from bypassing from the pressure equalizing opening 26 (2 6 3) to the outside of the housing 12 without chemically reacting in the fuel cell 3 2.
  • the partition wall of the housing 12 includes a breathable heat insulating material layer 42 (first heat insulating material layer), A heat-insulating material layer 42 is provided to partially cover the heat-insulating material layer 42 from the outside, and an exterior plate 44 having a sealing property is included.
  • the pressure equalizing opening 26 (2 6 3 to 2 6 0) is not covered by the outer plate 4 4 and is exposed to the outside of the casing 12 in the inner space of the pressure vessel 16.
  • Layer 42 functions as a pressure equalizing opening.
  • the heat insulating material layer 42 is made of a gas permeable heat insulating material. According to this embodiment, the pressure equalizing opening 26 can be formed only by removing the exterior plate 4 4 from the partition wall of the housing 12 composed of the heat insulating material layer 42 and the exterior plate 4 4. The formation of the pressure opening 26 and selection of its installation position become easy.
  • the exhaust fuel gas exhaust pipe 22 is eliminated, and the exhaust fuel gas exhaust discharged from the cell stack 1 4 (1 4 3) is exhausted. It is configured to be discharged from the oxidizing gas discharge pipe 24.
  • the exhausted oxidizing gas: exhausted from the cell stack 14 and the exhausted fuel gas are exhausted from the housing 12 and the pressure vessel 16 by a single exhausted oxidizing gas exhaust pipe 24.
  • the exhaust gas exhaust gas and exhaust oxidizing gas exhaust mechanism can be made compact.
  • the pressure equalizing opening 26 (2 6 3) is provided in the upper partition wall of the housing 12 and the gas concentration sensor 46 is provided in the pressure vessel 16 6.
  • Top of ⁇ 2020/175 181 12 boxes (: 171-1? 2020/005756
  • the gas concentration sensor 46 is configured to detect the concentration of the unreacted fuel gas stagnant in the upper space inside the pressure vessel 16. Abnormality or failure Serusuta' click 1 4 occurs, when the fuel cell 3 2 not to cause a chemical reaction, 1 to 1 2, unreacted fuel gas interference is equalizing pressure aperture mainly a hundred 2 6 (2 6 3) to collect in the upper space inside the pressure vessel 16. The unreacted fuel gas stagnant in the inner upper space is detected by the gas concentration sensor 46, and when the concentration of the unreacted fuel gas st exceeds a threshold value, it is determined that the cell stack 14 has an abnormality or failure. This enables early detection of anomalies and failures in the cell stack 1 4 (1 4 3 ).
  • a pressure vessel 16 is provided with a heat insulating material layer 48 (second heat insulating material layer) on the inner surface thereof.
  • a heat insulating material layer 48 second heat insulating material layer
  • heat release to the outside of the pressure vessel can be further suppressed. Therefore, the heat loss of the fuel cell module 10 can be further suppressed, so that the reduction of the power generation efficiency of the fuel cell module 10 can be suppressed.
  • the oxidizing gas supply pipe 20 is provided in the pipeline 50 (first pipeline) provided with the heater 54 and the pipeline 50. And a conduit 5 2 (second conduit) that bypasses the heater 5 4 provided.
  • the pressure equalizing opening 26 (26d) is provided inside the pressure vessel 16 in either the conduit 50 or the conduit 52.
  • the fuel cell module 10 is provided.
  • the oxidizing gas 3 is supplied to the cell stack 1 4 (1 4 13) in the housing 1 2 via the conduit 5 2.
  • the oxidizing gas in the cell stack 14 (1 4 13) causes the oxidizing gas in the cell stack 14 (1 4 13) to be discharged.
  • a rapid pressurization of 3 is possible, which enables a rapid start-up.
  • the oxidizing gas 3 can be It is sent to the heater 54 through the path 50 so that the heater 54 heats it.
  • a valve 5 6 is provided in the conduit 52, and
  • the flow path of the oxidizing gas supply pipe 20 All of the a can be supplied to the cell stack 14 (1 4 b) from the line 50, or a part of the oxidizing gas a can be passed through the line 52.
  • the pipeline 50 is provided with a header 58. Since the oxidizing gas a passing through the pipe 50 becomes a turbulent flow on the downstream side after passing through the heater 54, the turbulent oxidizing gas a is temporarily stored at the pipe draw 58 to eliminate the turbulent state. it can.
  • the cell stack 14 (1 4 b) housed in the housing 12 (1 2 b) has a flat plate shape.
  • the enclosure 12 (1 2 b) does not have the armor plate 44 used in the other embodiments, but instead uses a seal line 60 located inside the insulation layer 42 for the enclosure 1 2 (1 2 b). It has a sealed structure that seals the inside.
  • the plurality of cell stacks 14 (14 b) housed in the housing 12 (12 b) have a sealed structure for each one, or a housing having a sealed structure. It may be provided.
  • the fuel cell module equipped with S FC is a GTCC (G as Turbin eCombined Cycle: gas turbine combined cycle power generation), MGT (Micro G as Turbine: micro gas turbine), or an evening battery It may be applied to combined power generation systems that are used in combination.
  • GTCC Turbin eCombined Cycle: gas turbine combined cycle power generation
  • MGT Micro G as Turbine: micro gas turbine
  • an evening battery It may be applied to combined power generation systems that are used in combination.
  • FIG. 6 is a system diagram showing a power generation system 70 (70 A) according to one embodiment.
  • a power generation system 70 (70A) includes a fuel cell module 10 according to some embodiments of the above configuration and a gas turbine 72 (rotating device).
  • the oxidizing gas a is supplied to the compressor 74 that constitutes the gas turbine 72, and the oxidizing gas a is compressed by the compressor 74 and then supplied to the fuel cell module 10 via the oxidizing gas supply pipe 20. To be done.
  • the exhausted oxidizing gas a'and the exhausted fuel gas f'after being used for the chemical reaction for power generation in the fuel cell module 10 are discharged through the exhausted fuel gas exhaust pipe 22 and the exhausted oxidizing gas exhaust pipe 24.
  • This compressed gas is supplied to the oxidizing gas supply pipe 20 of the fuel cell module 10 as the oxidizing gas 3.
  • the fuel cell module 10 uses the compressed oxidizing gas 3 and the fuel gas to generate electricity.
  • the fuel cell module 10 (100, 100) shown in FIGS. 3 and 4 is used.
  • the fuel cell module 10 by including the fuel cell module 10 according to some of the above embodiments, it is possible to suppress excessive temperature rise and pressure increase in the housing 12 and to the outside of the pressure container 16 It is possible to suppress the heat radiation of and reduce the decrease in power generation efficiency. Moreover, since the compressed oxidizing gas 3 can be supplied to the fuel cell module 10, the power generation efficiency can be improved. In addition, the exhaust oxidizing gas exhausted from the fuel cell module 10 and the exhaust fuel gas chain' drive the combustor 78 to generate rotational power, which reduces the power required by the power generation system 70 (708). it can. Furthermore, since both the fuel cell module 10 and the gas turbine 72 can generate combined power, the amount of power generation can be increased.
  • FIG. 7 is a system diagram showing a power generation system 70 (70) according to one embodiment.
  • a rotating device is used in the power generation system 70 (70).
  • the oxidizing gas 3 is supplied to the compressor 8 4 that constitutes the evening battery 8 2 and compressed, and the compressed oxidizing gas 3 is supplied to the fuel cell module 10.
  • the exhausted oxidizing gas and exhausted fuel gas after being used in the chemical reaction for power generation in the fuel cell module 10 are discharged through the exhausted fuel gas exhaust pipe 2 2 and the exhausted oxidizing gas exhaust pipe 2 4 to the turbocharger 8 It is sent to the turbine 8 6 that composes 2, and the turbine 8 6 is rotated to generate rotational power.
  • the exhaust gas exhaust pipe 24 serves to both discharge the exhaust fuel gas and exhaust the exhaust oxidizing gas, as shown in FIGS. 1 and 2. 0) is used.
  • the power generation efficiency of the power generation system 70 (70) can be improved and the required power can be reduced. ⁇ 2020/175181 15 (:171? 2020/005756 Industrial availability
  • the temperature of the cell stack it is possible to control the temperature of the cell stack, suppress heat dissipation to the pressure vessel to suppress a decrease in power generation efficiency, and prevent excessive temperature inside the vessel that stores the cell stack. It is possible to suppress the pressurization of the container and prevent the container from being deformed or damaged.

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Abstract

一実施形態に係る燃料電池モジュールは、燃料ガス及び酸化性ガスが供給されて発電する複数の燃料電池セルを備える少なくとも一つのセルスタックと、前記少なくとも一つのセルスタックが収納されて内部に発電室を形成したシール性を有する筐体と、該筐体を収容する圧力容器と、前記セルスタックに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給管と、を備え、前記筐体に前記筐体の内外を連通させるための少なくとも一つの均圧開口が形成され、前記少なくとも一つの均圧開口は、１個の均圧開口のみ、又は、前記筐体の高さがＨであるとき、最も高所にある均圧開口と最も低所にある均圧開口との間隔が０．１Ｈ以内の範囲に設けられた複数の均圧開口を含む。

Description

明 細 書
発明の名称 ： 燃料電池モジュール及び発電システム
技術分野
[0001] 本開示は、 燃料電池モジュール及び発電システムに関する。
背景技術
[0002] 次世代エネルギとして、 燃料側電極、 電解質及び酸素側電極で構成される 燃料電池セルを最小単位とし、 燃料側電極に供給される燃料ガスと酸素側電 極に供給される酸化性ガスとを化学反応させて発電する燃料電池が知られて いる。
このうち、 固体酸化物形燃料電池 （SO FC） （S o l i d Ox i d e F u e l Ce 丨 丨） は、 電解質としてジルコニアセラミックスなどのセ ラミックスが用いられ、 都市ガス、 天然ガス、 石油、 メタノール、 石炭ガス 化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。 このような SO FCは 、 イオン伝導率を高めるために作動温度が約 700〜 1 000°C程度と高く 、 用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。 SO FCは、 例 えばガスタービンやマイクロガスタービン及び夕ーボチヤージヤ等の回転機 器と組み合わせ、 運転圧力を高めることでより高効率の発電が可能となる。 このような加圧発電システムにおいて、 圧縮機から吐出される圧縮空気を酸 化性ガスとして S〇 F Cの酸素側電極に供給すると共に、 S〇 F Cから排出 される高温の排燃料ガスを、 ガスタービンなどの回転機器入口の燃焼器に供 給して燃焼させ、 燃焼器で発生した高温の燃焼ガスで回転機器を回転させる ことで、 動力の回収を図ることができる。
[0003] 燃料電池モジュールは、 例えば、 複数の燃料電池セルでセルスタックを形 成し、 容器内に収納された複数のセルスタックで発電室を形成するように構 成される。 燃料電池セルは、 内部に燃料ガス通路と酸化性ガス通路を有し、 該燃料ガス通路に燃料ガス供給管から燃料ガスを供給し、 該酸化性ガス通路 に酸化性ガス供給管から酸化性ガス （例えば空気） を供給する。 〇 2020/175181 2 卩（：171? 2020 /005756
[0004] 特許文献 1及び 2には、 セルスタックを収納した容器を圧力容器の内部に 収納し、 燃料電池セルに加圧された燃料ガス及び酸化性ガスを供給すること で、 発電効率を向上させるようにした加圧システムが開示されている。 先行技術文献
特許文献
[0005] 特許文献 1 :特開 2 0 1 6 - 9 1 9 6 8号公報
特許文献 2 :特開 2 0 1 8 - 1 3 9 1 9 3号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0006] セルスタックは発電により発熱し昇温するが、 作動温度により発電性能が 変動するため、 温度を調節する必要がある。 温度調節手段として、 特許文献 1 に開示された加圧システムは、 圧力容器の内部で、 セルスタックを収納し た容器の隔壁に形成した流路を介して、 容器の内外に循環する対流を形成し 、 対流の流量を調整することで、 セルスタックの温度調整を行っている。 こ の温度調整手段は、 対流気体が容器の内外を循環するため、 収納容器内から 収納容器外への放熱量が多くなり、 従って、 必然的に圧力容器外への放熱量 も多くなるため、 熱損失が増加するという問題がある。
[0007] 特許文献 2に開示された加圧システムでは、 圧力容器外への放熱量を抑制 するため、 セルスタックの収納容器にシール性を付与している。 この場合、 収納容器内が密閉されるため収納容器内が昇圧しやすく、 過度に昇圧すると 収納容器の変形又は損傷が発生するおそれがある。
[0008] 本開示に係る一実施形態は、 特許文献 1及び 2に記載された加圧発電シス テムの問題点を解消することを目的とする。 即ち、 セルスタックの温度調節 を可能にしながら、 圧力容器外への熱放出を抑制し、 かつセルスタックを収 納する容器の変形又は損傷を防止することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] ( 1 ) —実施形態に係る燃料電池モジュールは、 〇 2020/175181 3 卩（：171? 2020 /005756
燃料ガス及び酸化性ガスが供給されて発電する複数の燃料電池セルを備え る少なくとも一つのセルスタックと、
前記少なくとも一つのセルスタックが収納されて内部に発電室を形成した シール性を有する筐体と、
該筐体を収容する圧力容器と、
前記セルスタックに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給管と、 を備え、
前記筐体に前記筐体の内外を連通させるための少なくとも _つの均圧開口 が形成され、
前記少なくとも一つの均圧開口は、
1個の均圧開口のみ、
又は、
前記筐体の高さが 1~1であるとき、 最も高所にある均圧開口と最も低所にあ る均圧開口との間隔が 0 . 1 ! !以内の範囲に設けられた複数の均圧開口を含 む。
[0010] 上記 （1） の構成によれば、 上記均圧開口を介して上記筐体の内側空間と 外側空間とが連通していることから、 筐体内から筐体外への限定された放熱 が可能となるため、 筐体内の異常昇温を回避できる。 また、 均圧開口によっ て筐体内外の差圧は発生しないため、 筐体内が過度に昇圧するのを防止でき る。 そのため、 筐体の変形や損傷を防止できる。 該均圧開口は筐体に 1個又 は複数個設けられるが、 複数個設けられる場合でも筐体の高さ方向で 0 . 1 1~1以内の近接位置に設けられるため、 筐体の内外に跨る気体の対流は発生し ない。 従って、 筐体内から筐体外への熱放出及び圧力容器外への熱放出を抑 制できるため、 熱損失による燃料電池モジュールの発電効率の低下を抑制で きる。
[001 1 ] なお、 上記筐体の隔壁に設けられる均圧開口は、 製作上不可避的に筐体の 隔壁に発生する隙間であって、 気体の流通が可能であるが、 筐体内外に跨る 対流を形成しない隙間を含む。 〇 2020/175181 4 卩（：171? 2020 /005756
[0012] （2） —実施形態に係る燃料電池モジュールは、
燃料ガス及び酸化性ガスが供給されて発電する複数の燃料電池セルを備え る少なくとも一つのセルスタックと、
前記少なくとも一つのセルスタックが収容されて内部に発電室を形成した シール性を有する筐体と、
該筐体を収容する圧力容器と、
前記セルスタックに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給管と、 を備え、
前記圧力容器内の前記酸化性ガス供給管又は前記筐体に前記筐体の内外を 連通させるための少なくとも _つの均圧開口が形成され、
前記少なくとも一つの均圧開口は、
1個の均圧開口のみ、
又は、
前記筐体に設けられた第 1均圧開口、 及び、 前記酸化性ガス供給管に設け られた第 2均圧開口
を含む。
[0013] 酸化性ガスとは、 酸素を略 1 5 %〜 3 0 %含むガスであり、 代表的には空 気が好適であるが、 空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、 酸素と空 気の混合ガスなどが使用できる。
[0014] 上記 （2） の構成によれば、 筐体又は酸化性ガス供給管に設けられた少な くとも一つの均圧開口によって、 上記 （1） の構成と同様に、 筐体内の異常 昇温を回避できると共に、 筐体の変形や損傷を防止できる。 また、 均圧開口 が筐体又は酸化性ガス供給管に 1個のみ設けられる場合、 筐体の内外を跨る 対流は発生しない。 筐体に第 1均圧開口が設けられ、 酸化性ガス供給管に第 2均圧開口が設けられた場合、 筐体の内外に圧力差はないため、 第 1均圧開 口を通るガス流は発生せず、 また、 酸化性ガス供給管内の圧力は筐体外の圧 力より高いため、 筐体外から酸化性ガス供給管に流入するガス流は発生しな い。 従って、 筐体内外に跨る対流は発生しないことから、 筐体内から筐体外 〇 2020/175181 5 卩（：171? 2020 /005756
への熱放出及び圧力容器外への熱放出を抑制できるため、 熱損失による燃料 電池モジユールの発電効率の低下を抑制できる。
[0015] （3） —実施形態では、 前記 （1） 又は （2） の構成において、
前記均圧開口は前記筐体の上部隔壁に設けられ、
前記酸化性ガス供給管は前記筐体の下部から前記筐体の内部に導設される 上記 （3） の構成によれば、 均圧開口と酸化性ガス供給管とは高さ方向で 離れた位置に設けられるため、 酸化性ガス供給管から筐体内に供給された酸 化性ガスが燃料電池セルで化学反応しないまま均圧開口からバイパスして排 出されるのを抑制できる。
[0016] （4） —実施形態では、 前記 （1） 〜 （3） の何れかの構成において、 前記筐体の隔壁は、 通気性を有する第 1断熱材層と、 前記第 1断熱材層を 部分的に外側から覆うように設けられたシール性を有する外装板と、 を含み 前記外装板に覆われず前記筐体の外側領域に露出した前記第 1断熱材層が 前記均圧開口として機能する。
上記 （4） の構成によれば、 外装板に覆われない第 1断熱材層の部位で構 成される筐体の隔壁が均圧開口として機能するため、 均圧開口の形成及びそ の設置位置の選択が容易になる。
[0017] （5） —実施形態では、 前記 （1） 〜 （4） の何れかの構成において、 前記セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
前記セルスタックから排酸化性ガスを排出する排酸化性ガス排出管と、 を備え、
前記セルスタックから排出される排燃料ガスは前記排酸化性ガス排出管か ら排出されるように構成される。
上記 （5） の構成によれば、 セルスタックから排出される排酸化性ガス及 び排燃料ガスを 1本の排酸化性ガス排出管で筐体外へ排出できるので、 化学 反応後の排燃料ガス及び排酸化性ガスの排出機構をコンパクト化できる。 〇 2020/175181 6 卩（：171? 2020 /005756
[0018] （6） —実施形態では、 前記 （1） 〜 （5） の何れかの構成において、 前記均圧開口は前記筐体の上部隔壁に設けられ、
前記圧力容器の内側上部空間の未反応燃料ガスの濃度を検出するためのガ ス濃度センサを備える。
セルスタックに異常や故障が起きて燃料電池セルで化学反応が起きないと き、 1~1 2、 〇〇を主体とする未反応燃料ガスが均圧開口を通して圧力容器の内 側上部空間に溜まる。 上記 （6） の構成によれば、 圧力容器の内側上部空間 に溜まった未燃燃料ガスを上記ガス濃度センサで検知することで、 セルスタ ックの異常や故障の発生を早期に発見できる。
[0019] （7） —実施形態では、 前記 （1） 〜 （6） の何れかの構成において、 前記圧力容器の内面に設けられた第 2断熱材層を備える。
上記 （7） の構成によれば、 圧力容器の内面に上記第 1断熱材層を備える ことで、 圧力容器外への熱放出をさらに抑制できる。
[0020] （8） —実施形態では、 前記 （1） 〜 （7） の何れかの構成において、 前記酸化性ガス供給管は、
加熱器が設けられた第 1管路と、
前記加熱器をバイパスする第 2管路と、
を備え、
前記均圧開口は、 前記圧力容器の内部において前記第 1管路又は前記第 2 管路のどちらか一方に設けられる。
上記 （8） の構成によれば、 上記第 1管路は酸化性ガスが圧力損失を起し やすい加熱器を備えるため、 燃料電池モジュールの起動時には、 第 2管路を 通して酸化性ガスを筐体内のセルスタックに供給する。 これによって、 セル スタック内の酸化性ガスの急速昇圧が可能になる。 また、 セルスタックに昇 温した酸化性ガスを供給したいときは、 第 1管路を介してセルスタックに酸 化性ガスを供給すればよい。
[0021 ] （9） —実施形態に係る発電システムは、
前記 （1） 〜 （8） の何れかの構成を有する燃料電池モジュールと、 〇 2020/175181 7 卩（：171? 2020 /005756
前記燃料電池モジュールから排気される排燃料ガスと排酸化性ガスとを用 いて回転動力を発生させる回転機器と、
を備え、
前記燃料電池モジュールには、 前記回転動力を用いて圧縮された前記酸化 性ガスが供給され、 前記燃料電池モジュールは、 前記燃料ガスと前記圧縮さ れた酸化性ガスを用いて発電する。
上記 （9） の構成によれば、 本開示に係る上記目的を達成しつつ、 燃料電 池モジュールに圧縮された酸化性ガスを供給できるので、 発電効率を向上で きると共に、 燃料電池モジュールから排気される排燃料ガスと排酸化性ガス とを用いて回転動力を発生させるため、 発電システムの所要動力を低減でき る。
[0022] （1 0） —実施形態では、 前記 （9） の構成において、
前記回転機器は、 ガスタービン又は夕ーボチヤージヤで構成される。 上記 （1 0） の構成によれば、 発電効率の向上及び発電システムの所要動 力低減に加えて、 回転機器がガスタービンであるため、 燃料電池モジュール とガスタービンとで複合発電が可能になる。
発明の効果
[0023] 幾つかの実施形態によれば、 セルスタックの温度調節を可能にしながら、 熱損失を抑制することで、 発電効率を向上でき、 かつセルスタックを収納す る容器内の過度の昇圧を抑制して該収納容器の変形又は損傷を防止できる。 図面の簡単な説明
[0024] [図 1 ]_実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。
[図 2]_実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。
[図 3]_実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。
[図 4]_実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。
[図 5]_実施形態に係るセルスタックの断面図である。
[図 6]_実施形態に係る発電システムの系統図である。
[図 7]_実施形態に係る発電システムの系統図である。 〇 2020/175181 8 卩（：171? 2020 /005756
発明を実施するための形態
[0025] 以下、 添付図面を参照して、 本発明の幾つかの実施形態について説明する 。 ただし、 これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成 部品の寸法、 材質、 形状及びその相対的配置等は、 本発明の範囲をこれに限 定する趣旨ではなく、 単なる説明例にすぎない。
例えば、 「ある方向に」 、 「ある方向に沿って」 、 「平行」 、 「直交」 、 「中心」 、 「同心」 或いは 「同軸」 等の相対的或いは絶対的な配置を表す表 現は、 厳密にそのような配置を表すのみならず、 公差、 若しくは、 同じ機能 が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すもの とする。
例えば、 「同一」 、 「等しい」 及び 「均質」 等の物事が等しい状態である ことを表す表現は、 厳密に等しい状態を表すのみならず、 公差、 若しくは、 同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、 四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、 幾何学的に厳密な意 味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、 同じ効果が得られる 範囲で、 凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、 一つの構成要素を 「備える」 、 「具える」 、 「具備する」 、 「含む 」 、 又は 「有する」 という表現は、 他の構成要素の存在を除外する排他的な 表現ではない。
[0026] 図 1〜図 4は、 幾つかの実施形態に係る燃料電池モジュール 1 0 （1 0八 、 1 〇巳、 1 〇〇、 1 0 0） を示す。 燃料電池モジュール 1 0は、 内部をシ —ル可能な筐体 1 2 （1 2 3、 1 2匕） の内部に少なくとも一つのセルスタ ック 1 4 （1 4 3、 1 4 13） を備える。 セルスタック 1 4は複数の燃料電池 セルを含んで構成される。 複数の燃料電池セルには燃料ガス及び酸化性ガス が供給され、 これらのガスを原料とした化学反応により発電が起り、 筐体 1 2の内部に発電室◦が形成される。 筐体 1 2は密閉構造を有する圧力容器 1 6の内部に収容される。 複数の燃料電池セルに燃料ガスチを供給する燃料ガ ス供給管 1 8、 及び複数の燃料電池セルに酸化性ガス 3を供給する酸化性ガ 〇 2020/175181 9 卩（：171? 2020 /005756
ス供給管 2 0が、 圧力容器 1 6の外側から圧力容器 1 6の隔壁を貫通して筐 体 1 2に接続される。 燃料電池セルで化学反応した後の排燃料ガスチ’ は、 排燃料ガス排出管 2 2を通って圧力容器 1 6の外側へ排出され、 燃料電池セ ルで化学反応した後の排酸化性ガス は排酸化性ガス排出管 2 4を通って 圧力容器 1 6の外側へ排出される。
[0027] 幾つかの実施形態では、 筐体 1 2の隔壁又は酸化性ガス供給管 2 0のどち らか少なくとも一方に少なくとも 1個の均圧開口 2 6が設けられる。
図 1 に示す実施形態では、 筐体 1 2の隔壁に 1個のみの均圧開口 2 6 （2 6 3） が設けられる。 図 2に示す実施形態では、 筐体 1 2の隔壁に複数の均 圧開口 2 6 （2 6匕、 2 6〇） が設けられる。 この実施形態では、 筐体 1 2 の高さが 1~1であるとき、 最も高所にある均圧開口 2 6 （2 6匕） と最も低所 にある均圧開口 2 6 （2 6〇） との間隔!· I !が 1~1 1 £〇. 1 1~1の範囲に設けら れる。 図 3に示す実施形態では、 酸化性ガス供給管 2 0に 1個のみの均圧開 口 2 6 （ 2 6 ） が設けられ、 図 4に示す実施形態では、 筐体 1 2に 1個の 均圧開口 2 6 （2 6 3） （第 1均圧開口） が設けられ、 酸化性ガス供給管 2 0に 1個の均圧開口 2 6 （2 6 6） （第 2均圧開口） が設けられる。
[0028] 上記各実施形態によれば、 均圧開口 2 6を介して筐体 1 2の内側空間 3 1 と外側空間 3 2とが連通しているため、 筐体内から筐体外への限定された放 熱が可能になる。 そのため、 筐体内の異常昇温を回避できる。 また、 均圧開 口 2 6があるため筐体内外の差圧は発生しない。 従って、 筐体 1 2内が過度 に昇圧するのを防止でき、 これによって、 筐体 1 2の変形や損傷を防止でき る。 また、 均圧開口 2 6が 1個のみ設けられる場合、 筐体 1 2の内外に跨る 気体の対流は発生しない。 均圧開口 2 6が複数設けられる場合、 例えば、 図 2に示すように、 筐体 1 2の高さ 1~1に対して最も高所にある均圧開口 2 6 （ 2 6 b） と最も低所にある均圧開口 2 6 （2 6〇） との間隔
Figure imgf000011_0001
1 ! !の範囲に設けられた場合、 筐体 1 2の内外に跨る気体の対流は発生しな い。 また、 図 4に示すように、 筐体 1 2の隔壁及び酸化性ガス供給管 2 0に 夫々均圧開口 2 6 （2 6 3 , 2 6 6） が設けられる場合でも、 酸化性ガス供 〇 2020/175181 10 卩（：171? 2020 /005756
給管 2 0の内部は筐体 1 2の外側空間 3 2より高圧であるため、 外側空間 3 2から酸化性ガス供給管 2 0に流入する気体流は起こらない。 従って、 筐体 1 2内外に跨る対流は起こらない。 従って、 筐体 1 2内から筐体 1 2外への 熱放出及び圧力容器 1 6外への熱放出を抑制でき、 燃料電池モジュール 1 0 の熱損失を抑制できるため、 発電効率の低下を抑制できる。
[0029] なお、 筐体 1 2の隔壁に複数の均圧開口が設けられる場合、 均圧開口 2 6 を介した筐体内外に跨る対流が起らないための条件として、 一実施形態では 、 上記のように、 均圧開口 2 6の高さ方向の位置条件を設定している。 これ は、 対流が筐体内外の高さ方向の温度差に起因して発生し、 高さ方向に沿っ た流れとなることを想定しているためである。 他方、 複数の均圧開口が同一 高さにあっても平面視で離れた位置にある場合には、 対流が発生する可能性 がある。 従って、 平面視でも互いに近い位置に形成することが望ましい。 そ のため、 平面視において複数の均圧開口が最も離れた間隔を としたとき、
Figure imgf000012_0001
[0030] 図 5は、 一実施形態に係るセルスタック 1 4の断面図である。 図 5におい て、 セルスタック 1 4は、 基体 3 0、 基体 3 0の表面に形成された複数の燃 料電池セル 3 2と、 隣り合う燃料電池セル 3 2の間に形成されたインタコネ クタ 4 0と、 を含んでいる。 燃料電池セル 3 2は、 基体 3 0の表面に燃料側 電極 3 4と電解質 3 6と酸素側電極 3 8とが順に積層して形成される。 イン タコネクタ 4 0は導電性を有し、 隣り合う燃料電池セル 3 2の燃料側電極 3 4と酸素側電極 3 8とを電気的に接続し、 隣り合う燃料電池セル同士を直列 に接続する。 こうして、 直列に配置された複数の燃料電池セル 3 2で発電さ れた直流電力は、 インタコネクタ 4 0によって基体 3 0の端部まで取り出さ れる。
[0031 ] セルスタック 1 4は、 基体 3 0の形状によって円筒型と平板型とがある。
円筒型セルスタックは、 基体 3 0が内部に燃料ガスチが流れる円筒形の基体 管で構成され、 平板型セルスタックは、 基体 3 0が平板形状に構成される。 図 1、 図 2及び図 4に示す実施形態は、 円筒型セルスタック 1 4 ( 1 4 3 ) 〇 2020/175181 1 1 卩（：171? 2020 /005756
を備え、 図 3に示す実施形態は平板型セルスタック 1 4 ( 1 4 13 ) を備える
[0032] —実施形態では、 図 1 に示すように、 均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ) は、 筐体 1
2の上部隔壁に設けられ、 他方、 酸化性ガス供給管 2 0は筐体 1 2の下部か ら筐体 1 2の内部に導設される。 この実施形態によれば、 均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ) と酸化性ガス供給管 2 0とは互いに離れた位置にあるため、 酸化性ガ ス供給管 2 0から筐体 1 2内に供給された酸化性ガス 3が燃料電池セル 3 2 で化学反応せずに、 均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ) から筐体 1 2の外部へバイパス してしまうのを抑制できる。
[0033] 幾つかの実施形態では、 図 1、 図 2及び図 4に示すように、 筐体 1 2の隔 壁は、 通気性を有する断熱材層 4 2 (第 1断熱材層) と、 断熱材層 4 2を部 分的に外側から覆うように設けられたシール性を有する外装板 4 4と、 を含 んで構成される。 そして、 均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ~ 2 6〇) は、 外装板 4 4 に覆われずに、 圧力容器 1 6の内部空間のうち筐体 1 2の外側領域に露出し た断熱材層 4 2が均圧開口として機能する。 断熱材層 4 2は、 通気性がある 断熱性材料で構成される。 この実施形態によれば、 均圧開口 2 6は、 断熱材 層 4 2と外装板 4 4とで構成された筐体 1 2の隔壁から外装板 4 4を取り除 くだけで構成できるので、 均圧開口 2 6の形成及びその設置位置の選択が容 易になる。
[0034] —実施形態では、 図 1及び図 2に示すように、 排燃料ガス排出管 2 2をな く し、 セルスタック 1 4 ( 1 4 3 ) から排出される排燃料ガス干’ は排酸化 性ガス排出管 2 4から排出されるように構成される。 この実施形態によれば 、 セルスタック 1 4から排出される排酸化性ガス： 及び排燃料ガス干’ を 1本の排酸化性ガス排出管 2 4で筐体 1 2及び圧力容器 1 6の外部へ排出で きるので、 排燃料ガスチ’ 及び排酸化性ガス の排出機構をコンパクト化 できる。
[0035] —実施形態では、 図 1及び図 4に示すように、 均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ) が 筐体 1 2の上部隔壁に設けられ、 ガス濃度センサ 4 6が圧力容器 1 6の上部 〇 2020/175181 12 卩（：171? 2020 /005756
内面に設けられる。 ガス濃度センサ 4 6は、 圧力容器 1 6の内側上部空間に 溜まった未反応燃料ガスチの濃度を検出可能に構成されている。 セルスタッ ク 1 4に異常や故障が発生し、 燃料電池セル 3 2に化学反応が起きないとき 、 1~1 2、 〇〇を主体とする未反応燃料ガス干が均圧開口 2 6 ( 2 6 3 ) を通し て圧力容器 1 6の内側上部空間に溜まる。 該内側上部空間に溜まった未反応 燃料ガスチをガス濃度センサ 4 6で検知し、 未反応燃料ガスチの濃度が閾値 を越えたとき、 セルスタック 1 4に異常や故障が発生したと判断する。 これ によって、 セルスタック 1 4 ( 1 4 3 ) の異常や故障の発生を早期に発見で きる。
[0036] 幾つかの実施形態では、 図 1〜図 4に示すように、 圧力容器 1 6の内面に 断熱材層 4 8 (第 2断熱材層) を備える。 この実施形態によれば、 圧力容器 1 6の内面に断熱材層 4 2を備えることで、 圧力容器外への熱放出をさらに 抑制できる。 従って、 燃料電池モジュール 1 〇の熱損失をさらに抑制できる ため、 燃料電池モジュール 1 〇の発電効率の低下を抑制できる。
[0037] —実施形態では、 図 3に示すように、 酸化性ガス供給管 2 0は、 加熱器 5 4が設けられた管路 5 0 (第 1管路) と、 管路 5 0に設けられた加熱器 5 4 をバイパスする管路 5 2 (第 2管路) と、 を備える。 均圧開口 2 6 ( 2 6 d ) は、 圧力容器 1 6の内部において管路 5 0又は管路 5 2のどちらか一方に 設けられる。 この実施形態によれば、 管路 5 0は酸化性ガス 3が蛇行する内 部配管を流れる間に圧力損失を起しやすい加熱器 5 4を備えるため、 燃料電 池モジュール 1 0 ( 1 〇〇 の起動時には、 管路 5 2を通して酸化性ガス 3 を筐体 1 2内のセルスタック 1 4 ( 1 4 13 ) に供給する。 これによって、 セ ルスタック 1 4 ( 1 4 13 ) 内の酸化性ガス 3の急速昇圧が可能になり、 これ によって、 急速起動が可能になる。 また、 セルスタック 1 4 ( 1 4 13 ) に昇 温した酸化性ガス 3を供給したいときは、 酸化性ガス 3を管路 5 0を介して 加熱器 5 4に送り、 加熱器 5 4で加熱するようにする。
[0038] 図 3に示す実施形態において、 管路 5 2にバルブ 5 6が設けられ、 バルブ
5 6の開閉を操作することで、 酸化性ガス供給管 2 0の流路を、 酸化性ガス aをすベて管路 50からセルスタック 1 4 (1 4 b) に供給するか、 あるい は酸化性ガス aの一部を管路 52を通すかを選択できる。 また、 管路 50は 管寄せ 58を備える。 管路 50を通る酸化性ガス aは加熱器 54を通った後 下流側で乱流となるので、 乱流となった酸化性ガス aを管寄せ 58で一時貯 留して乱流状態を解消できる。
[0039] 図 3に示す実施形態において、 筐体 1 2 (1 2 b) に収納されたセルスタ ック 1 4 (1 4 b) は平板形状を有する。 筐体 1 2 (1 2 b) は、 他の実施 形態で用いられる外装板 44はなく、 代わりに、 断熱材層 42の内側に位置 するシールライン 60で筐体 1 2 (1 2 b) の内部をシールする密閉構造を 有する。 別な実施形態では、 筐体 1 2 (1 2 b) に収納された複数のセルス タック 1 4 ( 1 4 b) は、 1個毎に密閉構造を有するか、 あるいは密閉構造 を有する筐体を備えるようにしてもよい。
[0040] S〇 F Cを備える燃料電池モジュールは、 GTCC (G a s T u r b i n eCom b i n e d C y c l e :ガスタービンコンバインドサイクル発 電) 、 MGT (M i c r o G a s T u r b i n e :マイクロガスタービ ン) 、 又は夕ーボチヤージヤと組み合わされて利用される複合発電システム に適用されることがある。
[0041] 図 6は、 一実施形態に係る発電システム 70 (70 A) を示す系統図であ る。 図 6において、 発電システム 70 (70A) は、 上記構成の幾つかの実 施形態に係る燃料電池モジュール 1 〇と、 ガスタービン 72 (回転機器) と を備える。 ガスタービン 72を構成する圧縮機 74に酸化性ガス aが供給さ れ、 酸化性ガス aは圧縮機 74で圧縮された後、 酸化性ガス供給管 20を介 して燃料電池モジュール 1 〇に供給される。 燃料電池モジュール 1 0で発電 のための化学反応に用いられた後の排酸化性ガス a’ 及び排燃料ガス f ’ は 、 排燃料ガス排出管 22及び排酸化性ガス排出管 24を介してガスタービン 72を構成する燃焼器 78に送られ、 燃焼器 78で高温の燃焼ガスを生成す る。 この燃焼ガスをタービン 76で断熱膨張させることにより発生する回転 動力により、 発電機 80で電力が生成されると共に、 圧縮機 74を駆動する 〇 2020/175181 14 卩（：171? 2020 /005756
ことで、 圧縮ガスが発生する。 この圧縮ガスを酸化性ガス 3として燃料電池 モジュール 1 0の酸化性ガス供給管 2 0に供給する。 燃料電池モジュール 1 0は、 圧縮された酸化性ガス 3と燃料ガス干を用いて発電する。
この実施形態においては、 例えば、 図 3及び図 4に示す燃料電池モジュー ル 1 0 （1 〇〇、 1 0 0） が用いられる。
[0042] 上記構成によれば、 上記幾つかの実施形態に係る燃料電池モジュール 1 0 を備えることで、 筐体 1 2内の過度の昇温及び昇圧を抑制しつつ、 圧力容器 1 6外への放熱を抑制して発電効率の低下を抑制できる。 また、 燃料電池モ ジュール 1 0に圧縮された酸化性ガス 3を供給できるので、 発電効率を向上 できる。 また、 燃料電池モジュール 1 0から排気される排酸化性ガス と 排燃料ガスチ’ で燃焼器 7 8を駆動させて回転動力を発生させるため、 発電 システム 7 0 （7 0八） の所要動力を低減できる。 さらに、 燃料電池モジュ —ル 1 〇とガスタービン 7 2の両方で複合的に発電できるので、 発電量を増 加できる。
[0043] 図 7は、 一実施形態に係る発電システム 7 0 （7 0巳） を示す系統図であ る。 発電システム 7 0 （7 0巳） は、 回転機器として夕ーボチヤージヤ 8 2 が用いられる。 図 7において、 夕ーボチヤージヤ 8 2を構成する圧縮機 8 4 に酸化性ガス 3を供給して圧縮し、 圧縮された酸化性ガス 3を燃料電池モジ ュール 1 0に供給する。 燃料電池モジュール 1 0で発電のための化学反応に 用いられた後の排酸化性ガス 及び排燃料ガスチ’ は、 排燃料ガス排出管 2 2及び排酸化性ガス排出管 2 4を介してターボチヤージヤ 8 2を構成する タービン 8 6に送られ、 タービン 8 6を回転させて回転動力が発生する。 こ の回転動力で圧縮機 8 4を駆動することで、 圧縮ガスが発生する。 この実施 形態においては、 例えば、 排酸化性ガス排出管 2 4が排燃料ガス干’ 及び排 酸化性ガス の排出を兼用する図 1及び図 2に示す燃料電池モジュール 1 0 （ 1 0八、 1 0巳） が用いられる。
この実施形態によれば、 発電システム 7 0 （7 0巳） の発電効率を向上で き、 かつ所要動力を低減できる。 〇 2020/175181 15 卩（：171? 2020 /005756 産業上の利用可能性
[0044] 幾つかの実施形態によれば、 セルスタックの温度調節を可能にしながら、 圧力容器への熱放熱を抑制して発電効率の低下を抑制でき、 かつセルスタッ クを収納する容器内の過度の昇圧を抑制して該容器の変形又は損傷を防止で きる。
符号の説明
[0045] 1 0 （1 0八、 1 0巳、 1 〇〇、 1 00） 燃料電池モジュール
1 2 （1 23、 1 2匕） 筐体
1 4 （1 43、 1 4匕） セルスタック
1 6 圧力容器
1 8 燃料ガス供給管
20 酸化性ガス供給管
22 排燃料ガス排出管
24 排酸化性ガス排出管
26 （263、 2613、 26。、 266.266） 均圧開口
30 基体
32 燃料電池セル
34 燃料側電極
36 電解質
38 酸素側電極
40 インタコネクタ
42 断熱材層 （第 1断熱材層）
44 外装板
46 ガス濃度センサ
48 断熱材層 （第 2断熱材層）
50 管路 （第 1管路）
52 管路 （第 2管路）
54 加熱器 \¥0 2020/175181 16 20201005156
5 6 バルブ
5 8 管寄せ
6 0 シールライン
7 0 （7 0八、 7 0巳） 発電システム
7 2 ガスタービン
7 4、 8 4 圧縮機
7 6、 8 6 タービン
8 2 ターボチヤージヤ
7 8 燃焼器
8 0 発電機
0 発電室
3 酸化性ガス
排酸化性ガス
干 燃料ガス
干’ 排燃料ガス

Claims

\¥0 2020/175181 17 卩（：17 2020 /005756 請求の範囲
[請求項 1 ] 燃料ガス及び酸化性ガスが供給されて発電する複数の燃料電池セル を備える少なくとも一つのセルスタックと、
前記少なくとも一つのセルスタックが収納されて内部に発電室を形 成したシール性を有する筐体と、
該筐体を収容する圧力容器と、
前記セルスタックに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給管と、 を備え、
前記筐体に前記筐体の内外を連通させるための少なくとも _つの均 圧開口が形成され、
前記少なくとも一つの均圧開口は、
1個の均圧開口のみ、
又は、
前記筐体の高さが ! !であるとき、 最も高所にある均圧開口と最も低 所にある均圧開口との間隔が 0 . 1 ! !以内の範囲に設けられた複数の 均圧開口を含むことを特徴とする燃料電池モジュール。
[請求項 2] 燃料ガス及び酸化性ガスが供給されて発電する複数の燃料電池セル を備える少なくとも一つのセルスタックと、
前記少なくとも一つのセルスタックが収容されて内部に発電室を形 成したシール性を有する筐体と、
該筐体を収容する圧力容器と、
前記セルスタックに酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給管と、 を備え、
前記圧力容器内の前記酸化性ガス供給管又は前記筐体に前記筐体の 内外を連通させるための少なくとも _つの均圧開口が形成され、 前記少なくとも一つの均圧開口は、
1個の均圧開口のみ、
又は、 〇 2020/175181 18 卩（：171? 2020 /005756
前記筐体に設けられた第 1均圧開口、 及び、 前記酸化性ガス供給管 に設けられた第 2均圧開口
を含むことを特徴とする燃料電池モジュール。
[請求項 3] 前記均圧開口は前記筐体の上部隔壁に設けられ、
前記酸化性ガス供給管は前記筐体の下部から前記筐体の内部に導設 されることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の燃料電池モジュール
[請求項 4] 前記筐体の隔壁は、 通気性を有する第 1断熱材層と、 前記第 1断熱 材層を部分的に外側から覆うように設けられたシール性を有する外装 板と、 を含み、
前記外装板に覆われず前記筐体の外側領域に露出した前記第 1断熱 材層が前記均圧開口として機能する
ことを特徴とする請求項 1乃至 3の何れか一項に記載の燃料電池モジ ュ _ル。
[請求項 5] 前記セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
前記セルスタックから排酸化性ガスを排出する排酸化性ガス排出管 と、
を備え、
前記セルスタックから排出される排燃料ガスは前記排酸化性ガス排 出管から排出されるように構成されることを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか一項に記載の燃料電池モジュール。
[請求項 6] 前記均圧開口は前記筐体の上部隔壁に設けられ、
前記圧力容器の内側上部空間の未燃燃料ガスの濃度を検出するため のガス濃度センサを備えることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れか —項に記載の燃料電池モジュール。
[請求項 7] 前記圧力容器の内面に設けられた第 2断熱層を備えることを特徴と する請求項 1乃至 6の何れか一項に記載の燃料電池モジュール。
[請求項 8] 前記酸化性ガス供給管は、 〇 2020/175181 19 卩（：171? 2020 /005756
加熱器が設けられた第 1管路と、
前記加熱器をバイパスする第 2管路と、
を備え、
前記均圧開口は、 前記圧力容器の内部において前記第 1管路又は前 記第 2管路のどちらか一方に設けられることを特徴とする請求項 1乃 至 7の何れか一項に記載の燃料電池モジュール。
[請求項 9] 請求項 1乃至 8の何れか一項に記載の燃料電池モジュールと、 前記燃料電池モジュールから排気される排燃料ガスと排酸化性ガス とを用いて回転動力を発生させる回転機器と、
を備え、
前記燃料電池モジュールには、 前記回転動力を用いて圧縮された前 記酸化性ガスが供給され、 前記燃料電池モジュールは、 前記燃料ガス と前記圧縮された酸化性ガスを用いて発電することを特徴とする発電 システム。
[請求項 1 0] 前記回転機器は、 ガスタービン又は夕ーボチヤージヤで構成される ことを特徴とする請求項 9に記載の発電システム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102262654B1 (ko) * 2020-12-11 2021-06-09 주식회사 미코파워 연료전지 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07282826A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池の差圧制御方法及び装置
JP2010228605A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toyota Motor Corp 燃料電池スタックの収納ケースのケース変形抑制構造
JP2014165009A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd セルスタックの評価装置、及びその評価方法
JP2015109240A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池およびその運転方法
JP2016091968A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池モジュール、これを備えた複合発電システムおよび燃料電池発電部の温度制御方法
JP2017128202A (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 新明和工業株式会社 作業車両
JP2018073718A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000149978A (ja) * 1998-11-16 2000-05-30 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池
JP2000243426A (ja) * 1999-02-16 2000-09-08 Tokyo Gas Co Ltd 平板型固体電解質燃料電池、およびその破損防止方法
JP5312008B2 (ja) 2003-02-25 2013-10-09 京セラ株式会社 燃料電池
JP4654567B2 (ja) * 2003-05-01 2011-03-23 三菱マテリアル株式会社 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法
JP2006066387A (ja) * 2004-07-27 2006-03-09 Toto Ltd 燃料電池
JP4346575B2 (ja) * 2005-03-30 2009-10-21 株式会社東芝 燃料改質装置及び燃料電池システム
KR101413534B1 (ko) * 2009-09-28 2014-07-01 쿄세라 코포레이션 연료 전지 장치
JP5609205B2 (ja) 2010-03-26 2014-10-22 三菱マテリアル株式会社 燃料電池システム
JP2013033592A (ja) 2011-07-29 2013-02-14 Kyocera Corp 燃料電池組立体
JP2013069433A (ja) 2011-09-20 2013-04-18 Kyocera Corp 燃料電池装置
US9295958B2 (en) * 2012-08-09 2016-03-29 Intelligent Energy Inc. Fuel unit, refillable hydrogen generator and fuel cell system
WO2017098787A1 (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 日産自動車株式会社 固体酸化物型燃料電池システム、及び固体酸化物型燃料電池システムの換気方法
JP6738144B2 (ja) * 2015-12-22 2020-08-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池カートリッジ及び燃料電池モジュール並びに燃料電池セルスタックの冷却方法
JP2018133305A (ja) * 2017-02-17 2018-08-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池モジュール、これを備えた複合発電システム及び燃料電池モジュールの温度調整方法
JP6953146B2 (ja) 2017-02-24 2021-10-27 三菱パワー株式会社 燃料電池モジュール及び燃料電池モジュールを備えた複合発電システム並びにサブモジュールの組み立て方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07282826A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池の差圧制御方法及び装置
JP2010228605A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toyota Motor Corp 燃料電池スタックの収納ケースのケース変形抑制構造
JP2014165009A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd セルスタックの評価装置、及びその評価方法
JP2015109240A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池およびその運転方法
JP2016091968A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料電池モジュール、これを備えた複合発電システムおよび燃料電池発電部の温度制御方法
JP2017128202A (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 新明和工業株式会社 作業車両
JP2018073718A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両

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