JPH0147863B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0147863B2 JPH0147863B2 JP58140306A JP14030683A JPH0147863B2 JP H0147863 B2 JPH0147863 B2 JP H0147863B2 JP 58140306 A JP58140306 A JP 58140306A JP 14030683 A JP14030683 A JP 14030683A JP H0147863 B2 JPH0147863 B2 JP H0147863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- passage
- electrode
- oxidizer
- reforming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、例えば炭化水素などの燃料を電池
内で改質しながら発電を行なう内部改質形燃料電
池に関するものである。
内で改質しながら発電を行なう内部改質形燃料電
池に関するものである。
従来この種の燃料電池として第１図に示すもの
があつた。図において、１は多孔性のセラミツク
スで構成され、その空間には炭酸塩が充填されて
いる電解質マトリツクス、２は多孔性のニツケル
などで構成された燃料電極、３は酸化ニツケルな
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とは電解質マトリツク
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のスペー
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。
があつた。図において、１は多孔性のセラミツク
スで構成され、その空間には炭酸塩が充填されて
いる電解質マトリツクス、２は多孔性のニツケル
などで構成された燃料電極、３は酸化ニツケルな
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とは電解質マトリツク
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のスペー
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、一酸化炭素、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。
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、一酸化炭素、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＋H2O→CO＋3H2
生成された水素および一酸化炭素は、燃料側ス
ペーサ５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
ツクス１に含浸され、動作温度である600℃付近
では溶融状態になつている炭酸塩、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、電流コレクタ（図示せず）間に電位が生じ、
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、上記電気化学
反応に伴な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。
ペーサ５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
ツクス１に含浸され、動作温度である600℃付近
では溶融状態になつている炭酸塩、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、電流コレクタ（図示せず）間に電位が生じ、
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、上記電気化学
反応に伴な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。
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、燃料改質反応は燃料通路７の入
口側の急激に起こり、吸熱量も大きい。他方電気
化学的反応は反応ガスの分圧を起動力として起き
るので、燃料改質反応がある程度進行した点で最
大となり、発熱量も大きくなる。したがつて、燃
料通路７入口側では温度が低下し、燃料通路７出
口側では温度が上昇することになり、電池内に大
きな温度差が生ずるという欠点を有していた。
されているので、燃料改質反応は燃料通路７の入
口側の急激に起こり、吸熱量も大きい。他方電気
化学的反応は反応ガスの分圧を起動力として起き
るので、燃料改質反応がある程度進行した点で最
大となり、発熱量も大きくなる。したがつて、燃
料通路７入口側では温度が低下し、燃料通路７出
口側では温度が上昇することになり、電池内に大
きな温度差が生ずるという欠点を有していた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、燃料通路における
燃料の流れ方向に直角な断面積を上記燃料の流れ
方向に向かつて拡大することにより、上記燃料の
流れ方向に燃料改質反応を均一化し、その結果、
電池内の温度分布を一様化することのできる内部
改質形燃料電池を提供することを目的としてい
る。
去するためになされたもので、燃料通路における
燃料の流れ方向に直角な断面積を上記燃料の流れ
方向に向かつて拡大することにより、上記燃料の
流れ方向に燃料改質反応を均一化し、その結果、
電池内の温度分布を一様化することのできる内部
改質形燃料電池を提供することを目的としてい
る。
第２図はこの発明の一実施例による内部改質形
燃料電池を示す斜視図である。図において、電解
質マトリツクス１、燃料電極２、および酸化剤電
極３で構成される単電池、並びに酸化剤供給のた
めの酸化剤通路４の構造は従来と同様である。燃
料側スペーサ５に設けられたリブ６は、燃料の流
れ方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつ
て減少しており、その結果、酸化剤電極５とリブ
６で構成される燃料通路７の幅つまり燃料の流れ
方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつて
拡大する。
燃料電池を示す斜視図である。図において、電解
質マトリツクス１、燃料電極２、および酸化剤電
極３で構成される単電池、並びに酸化剤供給のた
めの酸化剤通路４の構造は従来と同様である。燃
料側スペーサ５に設けられたリブ６は、燃料の流
れ方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつ
て減少しており、その結果、酸化剤電極５とリブ
６で構成される燃料通路７の幅つまり燃料の流れ
方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつて
拡大する。
なお、燃料通路７には従来と同様に燃料改質触
媒８が充填されている。
媒８が充填されている。
次に動作について説明する。従来と同様に、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との接触により、炭化水
素は水蒸気と反応して水素、一酸化炭素、および
炭酸ガスに変換される。この際、この発明におい
ては燃料通路７の燃料の流れ方向に直角な断面積
が燃料の流れ方向に向かつて拡大しており、その
結果、燃料通路７に充填されている燃料改質触媒
８の量の燃料の流れ方向に向かつて増大してい
る。したがつて、改質反応の反応速度の大きい燃
料通路７入口付近では触媒８量が少なく、反応速
度の小さい出口付近では触媒８量が大きくなり、
燃料の流れ方向に改質反応が均一化し、したがつ
て吸熱量も均一化するので、電池内温度分布が一
様化する。
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との接触により、炭化水
素は水蒸気と反応して水素、一酸化炭素、および
炭酸ガスに変換される。この際、この発明におい
ては燃料通路７の燃料の流れ方向に直角な断面積
が燃料の流れ方向に向かつて拡大しており、その
結果、燃料通路７に充填されている燃料改質触媒
８の量の燃料の流れ方向に向かつて増大してい
る。したがつて、改質反応の反応速度の大きい燃
料通路７入口付近では触媒８量が少なく、反応速
度の小さい出口付近では触媒８量が大きくなり、
燃料の流れ方向に改質反応が均一化し、したがつ
て吸熱量も均一化するので、電池内温度分布が一
様化する。
なお、上記実施例では燃料通路７の燃料の流れ
方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつて
拡大するのに、燃料通路７の幅を燃料の流れ方向
に向かつて広くしたものを示したが、第３図に示
すように燃料側スペーサ５の厚さを変えることに
より燃料流路７の深さを燃料の流れ方向に向かつ
て深くしてもよい。また、燃料通路７の幅と深さ
の両方を変化させてもよい。
方向に直角な断面積を燃料の流れ方向に向かつて
拡大するのに、燃料通路７の幅を燃料の流れ方向
に向かつて広くしたものを示したが、第３図に示
すように燃料側スペーサ５の厚さを変えることに
より燃料流路７の深さを燃料の流れ方向に向かつ
て深くしてもよい。また、燃料通路７の幅と深さ
の両方を変化させてもよい。
また、第１図、第２図では簡単のため、燃料電
極２、酸化剤電極３、および電解質マトリツクス
１よりなる単電池の両側に燃料通路７および酸化
剤通路４を設けたものを示したが、実際には、こ
れらがガス分離板を反して複数個積層されて運転
されることが多い。
極２、酸化剤電極３、および電解質マトリツクス
１よりなる単電池の両側に燃料通路７および酸化
剤通路４を設けたものを示したが、実際には、こ
れらがガス分離板を反して複数個積層されて運転
されることが多い。
また、上記実施例では燃料通路７および酸化剤
通路４をそれぞれ燃料電極２および酸化剤電極３
とは別に設けたものを示したが、これら電極２，
３を直接溝を堀るなどして通路４，７を形成した
場合にもこの発明は適用可能である。
通路４をそれぞれ燃料電極２および酸化剤電極３
とは別に設けたものを示したが、これら電極２，
３を直接溝を堀るなどして通路４，７を形成した
場合にもこの発明は適用可能である。
また、燃料側スペーサ５に設けた孔は、燃料通
路７で改質された燃料を燃料電極２へ拡散させる
ためのものであり、上記のように電極２に直接通
路７を形成した場合や、燃料側スペーサ５が多孔
性材料などで構成されている場合には不要であ
る。
路７で改質された燃料を燃料電極２へ拡散させる
ためのものであり、上記のように電極２に直接通
路７を形成した場合や、燃料側スペーサ５が多孔
性材料などで構成されている場合には不要であ
る。
以上のように、この発明によれば燃料通路にお
ける燃料の流れ方向に直角な断面積を上記燃料の
流れ方向に向かつて拡大したので、上記燃料の流
れ方向に燃料改質反応を均一化でき、その結果、
電池内の温度分布を一様化することができる内部
改質形燃料電池が得られる効果がある。
ける燃料の流れ方向に直角な断面積を上記燃料の
流れ方向に向かつて拡大したので、上記燃料の流
れ方向に燃料改質反応を均一化でき、その結果、
電池内の温度分布を一様化することができる内部
改質形燃料電池が得られる効果がある。
第１図は従来の内部改質形燃料電池を示す斜視
図、第２図はこの発明の一実施例による内部改質
形燃料電池を示す斜視図、第３図はこの発明の他
の実施例に係わる燃料通路を示す斜視図である。 図において、１は電解質マトリツクス、２は燃
料電極、３は酸化剤電極、４は酸化剤通路、５は
燃料側スペーサ、６はリブ、７は燃料側スペー
サ、５とリブ６とで構成される燃料通路、８は燃
料改質触媒である。なお、図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示すものとする。
図、第２図はこの発明の一実施例による内部改質
形燃料電池を示す斜視図、第３図はこの発明の他
の実施例に係わる燃料通路を示す斜視図である。 図において、１は電解質マトリツクス、２は燃
料電極、３は酸化剤電極、４は酸化剤通路、５は
燃料側スペーサ、６はリブ、７は燃料側スペー
サ、５とリブ６とで構成される燃料通路、８は燃
料改質触媒である。なお、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 (1)
- 【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ツク
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形燃料電
池において、上記燃料通路の燃料の流れ方向に直
角な断面積を上記燃料の流れ方向に向かつて拡大
したことを特徴とする内部改質形燃料電池。 ２ 燃料通路は、その幅を燃料の流れ方向に向か
つて広くしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の内部改質形燃料電池。 ３ 燃料通路は、その深さを燃料の流れ方向に向
かつて深くしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載の内部改質形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140306A JPS6032255A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内部改質形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140306A JPS6032255A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内部改質形燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032255A JPS6032255A (ja) | 1985-02-19 |
| JPH0147863B2 true JPH0147863B2 (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=15265715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58140306A Granted JPS6032255A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内部改質形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032255A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023172291A (ja) * | 2022-05-23 | 2023-12-06 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4524113A (en) * | 1983-07-05 | 1985-06-18 | United Technologies Corporation | Direct use of methanol fuel in a molten carbonate fuel cell |
| JPH0656765B2 (ja) * | 1984-05-15 | 1994-07-27 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
| JPH081805B2 (ja) * | 1985-06-14 | 1996-01-10 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池 |
| JPS6212269U (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-24 | ||
| JP2510982B2 (ja) * | 1985-12-13 | 1996-06-26 | 株式会社日立製作所 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料システムの起動方法 |
| JPH0831321B2 (ja) * | 1985-12-13 | 1996-03-27 | 株式会社日立製作所 | 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池 |
| GB9621540D0 (en) * | 1996-10-16 | 1996-12-04 | British Gas Plc | An electric power generation system |
| GB9623327D0 (en) * | 1996-11-08 | 1997-01-08 | British Gas Plc | An electric power generation system |
| DE102005005231B4 (de) | 2005-01-31 | 2012-04-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung mit einem ein Medium führenden Kanal und Verfahren zur Entfernung von Einschlüssen |
| KR100646985B1 (ko) | 2005-06-24 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 평판형 연료개질 시스템 및 이를 구비한 연료전지 시스템 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58140306A patent/JPS6032255A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023172291A (ja) * | 2022-05-23 | 2023-12-06 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6032255A (ja) | 1985-02-19 |
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| JPS63158754A (ja) | 内部改質形燃料電池 | |
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