JPH02186565A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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- JPH02186565A JPH02186565A JP1005412A JP541289A JPH02186565A JP H02186565 A JPH02186565 A JP H02186565A JP 1005412 A JP1005412 A JP 1005412A JP 541289 A JP541289 A JP 541289A JP H02186565 A JPH02186565 A JP H02186565A
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- reforming
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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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は間接式内部改質方式の溶融炭酸塩燃料電池に関
するものである。
するものである。
（ロ）従来の技術
溶融炭酸塩燃料電池の内部改質方式には直接式と間接式
がある。前者はアノード極ガス室に改質触媒が保持され
ているため構成が簡単となるが、触媒が溶融炭酸塩によ
って被毒されやすく安定性に問題があり、後者は電池ス
タックに改質反応器を介在させ改質触媒とアノード極と
を隔離しているので直接式の欠点が解消される。
がある。前者はアノード極ガス室に改質触媒が保持され
ているため構成が簡単となるが、触媒が溶融炭酸塩によ
って被毒されやすく安定性に問題があり、後者は電池ス
タックに改質反応器を介在させ改質触媒とアノード極と
を隔離しているので直接式の欠点が解消される。
しかし改質反応は吸熱反応であって改質器近傍のセルは
電池反応熱を奪はれるためその他のセルに比し温度が低
下し、電池スタック内のセル温度が不均一となる。電池
が規定負荷で運転している場合この温度不均一は余り問
題にならない程度に小さいが、電池の起動に際し電池が
所定温度に昇温して後、改質反応器に天然ガスとスチー
ムの混合ガスを導入して改質反応を開始した時点や負荷
の急増（例えば２５％から１００％への増大）に応じて
多量の前記混合ガスを導入した時点では、吸熱によりセ
ル温度不均一が大きくなって電池特性の低下をもたらす
。更に改質反応も円滑に行はれす改質特性にも影響する
などの問題があった。
電池反応熱を奪はれるためその他のセルに比し温度が低
下し、電池スタック内のセル温度が不均一となる。電池
が規定負荷で運転している場合この温度不均一は余り問
題にならない程度に小さいが、電池の起動に際し電池が
所定温度に昇温して後、改質反応器に天然ガスとスチー
ムの混合ガスを導入して改質反応を開始した時点や負荷
の急増（例えば２５％から１００％への増大）に応じて
多量の前記混合ガスを導入した時点では、吸熱によりセ
ル温度不均一が大きくなって電池特性の低下をもたらす
。更に改質反応も円滑に行はれす改質特性にも影響する
などの問題があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は前記問題点を解消し、特性良好な間接式内部改
質方式の溶融炭酸塩燃料電池を提供するものである。
質方式の溶融炭酸塩燃料電池を提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は電解質板の両面にアノード極・カソード極を夫
々設けたセルと前記各極背面に各反応ガス室を構成する
ガス分離板とを交互に多数積重してなる電池スタック、
該スタックに数セル毎に介在させた改質反応器及び該反
応器に隣接配置した触媒燃焼加熱器とを備えるものであ
る。
々設けたセルと前記各極背面に各反応ガス室を構成する
ガス分離板とを交互に多数積重してなる電池スタック、
該スタックに数セル毎に介在させた改質反応器及び該反
応器に隣接配置した触媒燃焼加熱器とを備えるものであ
る。
（ホ）作用
本発明では、電池スタックに数セル毎に介在させた改質
反応器に触媒燃焼加熱器を隣接配置し、この加熱器の燃
焼熱で改質反応に要する熱量を得ることができるので、
改質器近傍のセル温度の低下が補償され特に燃焼器への
供給ガス量を調整することにより、改質反応器の立上り
時や負荷変動時に速応してスタック温度を一定に保つこ
とができると共に電池起動時の昇温及び停止時の降温を
所定のパターンで行うことができる。
反応器に触媒燃焼加熱器を隣接配置し、この加熱器の燃
焼熱で改質反応に要する熱量を得ることができるので、
改質器近傍のセル温度の低下が補償され特に燃焼器への
供給ガス量を調整することにより、改質反応器の立上り
時や負荷変動時に速応してスタック温度を一定に保つこ
とができると共に電池起動時の昇温及び停止時の降温を
所定のパターンで行うことができる。
（へ）実施例
第１図は本発明による間接式内部改質方式の溶融炭酸塩
燃料電池の平面図、第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ線に
よる要部縦断面図である。
燃料電池の平面図、第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ線に
よる要部縦断面図である。
電池スタック（１）は周知のように電解質板（２）の両
面に夫々アノード極（３）・カソード極（・１）を配置
したセル（５）と、前記各極背面にアノードガス室（３
′）・カソードガス室（４′）を夫々形成するガス分離
板（６）とを交互に多数積重してなる。このスタック（
１）には、数セル例えば４〜１０セル毎に、改質反応器
（７０）と触媒燃焼加熱器（８０）とを互に隣接配置し
て介在させている。第３図及び第４図は夫々改質反応器
（７０）及び触媒燃焼加熱器（８０）の横断平面図を示
し、第５図はこれら改質反応器（７０）と触媒燃焼加熱
器（８０）とを厚みの大きいガス分離板（６０）に一体
に組込んだ斜面図である。
面に夫々アノード極（３）・カソード極（・１）を配置
したセル（５）と、前記各極背面にアノードガス室（３
′）・カソードガス室（４′）を夫々形成するガス分離
板（６）とを交互に多数積重してなる。このスタック（
１）には、数セル例えば４〜１０セル毎に、改質反応器
（７０）と触媒燃焼加熱器（８０）とを互に隣接配置し
て介在させている。第３図及び第４図は夫々改質反応器
（７０）及び触媒燃焼加熱器（８０）の横断平面図を示
し、第５図はこれら改質反応器（７０）と触媒燃焼加熱
器（８０）とを厚みの大きいガス分離板（６０）に一体
に組込んだ斜面図である。
改質反応器（７０）は内部仕切壁（７１）により形成さ
れた蛇行状通路に改質触媒（７２）を充填し、原料ガス
（Ａ、 ）の導入管（７３）と改質ガス（Ｂ）の導出口
（７４）を有する。導出Ｄ（７４）には触媒（７２）の
飛散防止用フィルター（７５）としてニッケル繊維より
なるフェルトを設ける。
れた蛇行状通路に改質触媒（７２）を充填し、原料ガス
（Ａ、 ）の導入管（７３）と改質ガス（Ｂ）の導出口
（７４）を有する。導出Ｄ（７４）には触媒（７２）の
飛散防止用フィルター（７５）としてニッケル繊維より
なるフェルトを設ける。
触媒燃焼加熱器（８０）は、内部に燃焼触媒（８１）を
充填し、燃料ガス及び空気の各導入管（８２）（８３）
と燃焼排ガスの導出管（８４）とが対角線上に配置され
ている。燃料ガス導入管（８２）の先端ノズル（８２°
）は、空気室（８５）とスリットを介して連通ずる混合
室（８６）に開口し、この混合室（８６）と燃焼触媒（
８１）との間は逆火防止要素（８７）で区隔されている
。又燃焼触媒（８１）の充填部には混合ガスが全面に亘
って拡散するよう複数の案内壁（８８）が設けられてい
る。
充填し、燃料ガス及び空気の各導入管（８２）（８３）
と燃焼排ガスの導出管（８４）とが対角線上に配置され
ている。燃料ガス導入管（８２）の先端ノズル（８２°
）は、空気室（８５）とスリットを介して連通ずる混合
室（８６）に開口し、この混合室（８６）と燃焼触媒（
８１）との間は逆火防止要素（８７）で区隔されている
。又燃焼触媒（８１）の充填部には混合ガスが全面に亘
って拡散するよう複数の案内壁（８８）が設けられてい
る。
電池スタック（１）の一対向面には夫々改質ガスの分配
用マニホルド（９）とアノード排ガス用マニホルド（１
０）が、又他対向面には夫々カソードガスの供給マニホ
ルド（１１）と排出マニホルド（１２）が夫々取付けら
れている。
用マニホルド（９）とアノード排ガス用マニホルド（１
０）が、又他対向面には夫々カソードガスの供給マニホ
ルド（１１）と排出マニホルド（１２）が夫々取付けら
れている。
次に本発明の詳細な説明する。
雰囲気温度で停止状態にある電池の起動に際し、電池を
昇温するため、触媒燃焼加熱器（８０）に燃料ガスと空
気を夫々導入管（８２）（８３）を介して導入する。こ
の導入燃料ガスと空気は混合室（８６）で混合された後
、燃焼触媒（８１）上で炎を出さずにおだやかに触媒燃
焼する。電池の昇温は約り０℃／時間の割合で行はれる
よう、燃料ガスと空気の導入量を制御する。
昇温するため、触媒燃焼加熱器（８０）に燃料ガスと空
気を夫々導入管（８２）（８３）を介して導入する。こ
の導入燃料ガスと空気は混合室（８６）で混合された後
、燃焼触媒（８１）上で炎を出さずにおだやかに触媒燃
焼する。電池の昇温は約り０℃／時間の割合で行はれる
よう、燃料ガスと空気の導入量を制御する。
電池温度が電解質である混合炭酸塩の溶融温度（約５０
０℃）以上に達すると、改質反応器（７０）に天然ガス
とスチームとの混合ガス（Ａ）を導入し、多少活性にな
った改質触媒（７２）により改質されて発生する水素含
有ガスを用いてアノード極（３）を還元していく。この
場合改質反応に伴う吸熱により昇温中の電池温度の低下
を防止するため、触媒燃焼加熱器（８０）の燃焼度を向
上する。ついで改質ガス（Ｂ）を分配マニホルド（９）
により各アノード極（３）に供給すると共に、ＣＯ７を
含む空気をカソード極（４）に供給し、電池反応を開始
して電池反応熱による昇温を行う。この場合も規定の昇
温パターンとなるよう加熱器（８０）の燃焼度を制御す
る。
０℃）以上に達すると、改質反応器（７０）に天然ガス
とスチームとの混合ガス（Ａ）を導入し、多少活性にな
った改質触媒（７２）により改質されて発生する水素含
有ガスを用いてアノード極（３）を還元していく。この
場合改質反応に伴う吸熱により昇温中の電池温度の低下
を防止するため、触媒燃焼加熱器（８０）の燃焼度を向
上する。ついで改質ガス（Ｂ）を分配マニホルド（９）
により各アノード極（３）に供給すると共に、ＣＯ７を
含む空気をカソード極（４）に供給し、電池反応を開始
して電池反応熱による昇温を行う。この場合も規定の昇
温パターンとなるよう加熱器（８０）の燃焼度を制御す
る。
やがて電池が規定作動温度（約６５０℃）に達すると正
規の負荷へ給電する。
規の負荷へ給電する。
このような昇温過程において通常改質反応器（７０）が
セルに比べて熱容量大であるので、間接式内部改質方式
の電池を昇温するためには普通の電池に比べて余分に熱
量が必要となる。これに対しても改質反応器（７０）と
一体化した触媒燃焼器（８０）が存在すると、電池内部
の熱容量の大きい部分に熱源が接しているため電池の規
定パターンによる昇温か容易となる。又電池作動中細ら
かのトラブル・メンテナンスのため電池を常温まで降温
する必要が生じた時、自然放熱では急激に降温して電池
の損傷を伴うおそれがある。この場合も規定のパターン
で降温するよう加熱器（８０）の発熱量を順次低減する
ことにより電池の損傷を防止することができる。
セルに比べて熱容量大であるので、間接式内部改質方式
の電池を昇温するためには普通の電池に比べて余分に熱
量が必要となる。これに対しても改質反応器（７０）と
一体化した触媒燃焼器（８０）が存在すると、電池内部
の熱容量の大きい部分に熱源が接しているため電池の規
定パターンによる昇温か容易となる。又電池作動中細ら
かのトラブル・メンテナンスのため電池を常温まで降温
する必要が生じた時、自然放熱では急激に降温して電池
の損傷を伴うおそれがある。この場合も規定のパターン
で降温するよう加熱器（８０）の発熱量を順次低減する
ことにより電池の損傷を防止することができる。
電池が一定負荷で作動しているとき電池反応と改質反応
との熱バランスかはパとれているため加熱器（８０）の
発熱量を著しく抑制する。しかし負荷が増大した場合改
質反応器（７０）へ導入される原料ガス量を増加する必
要があり、そのため吸熱量の増大で熱バランスがくづれ
て改質反応熱が不足することになるが、加熱器（８０）
の発熱量を増大させることにより改質反応熱を充分補う
ことができる。
との熱バランスかはパとれているため加熱器（８０）の
発熱量を著しく抑制する。しかし負荷が増大した場合改
質反応器（７０）へ導入される原料ガス量を増加する必
要があり、そのため吸熱量の増大で熱バランスがくづれ
て改質反応熱が不足することになるが、加熱器（８０）
の発熱量を増大させることにより改質反応熱を充分補う
ことができる。
第５図の実施例では隔壁（６１）で一体化された改質反
応器（７０）と触媒燃焼加熱器（８０）がガス分離板（
６０）に内設され、改質ガス（Ｂ）を受入れるアノード
ガス室（３゛）とＣＯ２を含む空気を受入れるカソード
ガス室（４′）を構成しており、この部分に別途ガス分
離板（６）を設ける必要がない。
応器（７０）と触媒燃焼加熱器（８０）がガス分離板（
６０）に内設され、改質ガス（Ｂ）を受入れるアノード
ガス室（３゛）とＣＯ２を含む空気を受入れるカソード
ガス室（４′）を構成しており、この部分に別途ガス分
離板（６）を設ける必要がない。
（ト）発明の効果
本発明によれば電池スタフクに数セル毎に介在させた改
質反応器に触媒燃焼加熱器を隣接配置し、この加熱器の
燃焼熱で改質反応に要する熱量を得ることができるので
、改質器近傍のセル温度の低下を補償して電池スタック
温度の均一化と改質反応性の向上が達成される。
質反応器に触媒燃焼加熱器を隣接配置し、この加熱器の
燃焼熱で改質反応に要する熱量を得ることができるので
、改質器近傍のセル温度の低下を補償して電池スタック
温度の均一化と改質反応性の向上が達成される。
特に燃焼器への供給ガス量を調整するとにより、改質反
応器の立上り時や負荷変動時に速応し、電池温度の安定
化と負荷追従性が得られると共に、電池起動時の昇温及
び停止時の降温を所定のパターンで行うことができる。
応器の立上り時や負荷変動時に速応し、電池温度の安定
化と負荷追従性が得られると共に、電池起動時の昇温及
び停止時の降温を所定のパターンで行うことができる。
このように適正な改質ガス供給機能と電池温度管理機能
を合せ持った信頼性の高い間接式内部改質方式の燃料電
池を提供できるという効果がある。
を合せ持った信頼性の高い間接式内部改質方式の燃料電
池を提供できるという効果がある。
第１図は本発明による間接式内部改質方式の溶融炭酸塩
燃料電池の平面図、第２図は第１図Ｉ＋ −１１線によ
る要部縦断面図、第３図は本発明による改質反応器の横
断面図、第４図は同じく触媒燃焼加熱器の横断面図、第
５図はガス分離板内に同上反応器と加熱器とを組込んだ
場合の斜面図である。
燃料電池の平面図、第２図は第１図Ｉ＋ −１１線によ
る要部縦断面図、第３図は本発明による改質反応器の横
断面図、第４図は同じく触媒燃焼加熱器の横断面図、第
５図はガス分離板内に同上反応器と加熱器とを組込んだ
場合の斜面図である。
Claims (3)
- （１）電解質板の両面にアノード極・カソード極を夫々
設けたセルと、前記各極背面にアノードガス室・カソー
ドガス室を構成するガス分離板とを交互に多数積重して
なる電池スタック、該スタックに数セル毎に介在させた
改質反応器、及び該改質反応器に隣接配置した触媒燃焼
加熱器とを備えることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池
。 - （２）前記改質反応器と触媒燃焼加熱器とが一体に形成
されていることを特徴とする請求項１の溶融炭酸塩燃料
電池。 - （３）前記改質反応器と触媒燃焼加熱器は厚みの大きい
前記ガス分離板内に分割配置されていることを特徴とす
る請求項２の溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005412A JPH02186565A (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005412A JPH02186565A (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02186565A true JPH02186565A (ja) | 1990-07-20 |
Family
ID=11610433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1005412A Pending JPH02186565A (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02186565A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0691701A1 (en) * | 1994-07-05 | 1996-01-10 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate reformer |
| JP2004508670A (ja) * | 2000-08-28 | 2004-03-18 | モトローラ・インコーポレイテッド | セラミック技術を利用した一体型燃料電池を備えた燃料処理器 |
| JP2006059614A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| US7157169B2 (en) * | 2001-10-30 | 2007-01-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| EP1628355A3 (de) * | 2004-08-20 | 2008-09-24 | Behr GmbH & Co. KG | Wärmeübertrager, Stromerzeuger und Heizungs- und/oder Klimaanlage |
| JP2009536143A (ja) * | 2006-05-08 | 2009-10-08 | コンパクトジーティーエル パブリック リミテッド カンパニー | 交互に配置された第一および第二フローチャネルを備えた触媒作用反応器 |
-
1989
- 1989-01-12 JP JP1005412A patent/JPH02186565A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0691701A1 (en) * | 1994-07-05 | 1996-01-10 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate reformer |
| US5609834A (en) * | 1994-07-05 | 1997-03-11 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate reformer |
| US5670269A (en) * | 1994-07-05 | 1997-09-23 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Co., Ltd. | Molten carbonate power generation system with plate reformer |
| JP2004508670A (ja) * | 2000-08-28 | 2004-03-18 | モトローラ・インコーポレイテッド | セラミック技術を利用した一体型燃料電池を備えた燃料処理器 |
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| JP2006059614A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| US8247129B2 (en) | 2004-08-19 | 2012-08-21 | Hitachi, Ltd. | Solid oxide fuel cell for a power generation |
| EP1628355A3 (de) * | 2004-08-20 | 2008-09-24 | Behr GmbH & Co. KG | Wärmeübertrager, Stromerzeuger und Heizungs- und/oder Klimaanlage |
| JP2009536143A (ja) * | 2006-05-08 | 2009-10-08 | コンパクトジーティーエル パブリック リミテッド カンパニー | 交互に配置された第一および第二フローチャネルを備えた触媒作用反応器 |
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