JPH08287937A - 固体電解質燃料電池モジュール - Google Patents
固体電解質燃料電池モジュールInfo
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- JPH08287937A JPH08287937A JP7088028A JP8802895A JPH08287937A JP H08287937 A JPH08287937 A JP H08287937A JP 7088028 A JP7088028 A JP 7088028A JP 8802895 A JP8802895 A JP 8802895A JP H08287937 A JPH08287937 A JP H08287937A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 供給された炭化水素燃料の固体電解質燃料電
池の発電に支障を生じない燃料ガスへの改質を、燃料供
給室で行う。 【構成】 容器１２内部の発電室１上方に設置され、外
部から供給される燃料ガスＳＦを受け入れて、燃料電池
２に供給するようにされている燃料供給室４内に、燃焼
ガスに改質する前の炭化水素燃料を供給して、水蒸気と
反応させ、水素と一酸化炭素の燃料ガスＳＦに改質する
水蒸気改質触媒１００を充填し、これにより、改質装置
を別体で設ける必要がなくなり、水蒸気改質反応に必要
な熱は、発電室１からの輻射熱又は排燃料の熱が利用で
き、システムの熱効率が向上できるようになり、発電室
１の輻射熱が、改質反応に吸収されるので、重量物を支
持する管板１０，１１の高温化が低減でき、これらの高
温化に伴う管板１０，１１の厚肉化、又は高級材料の使
用を回避できる、固体電解室燃料電池モジュール。
池の発電に支障を生じない燃料ガスへの改質を、燃料供
給室で行う。 【構成】 容器１２内部の発電室１上方に設置され、外
部から供給される燃料ガスＳＦを受け入れて、燃料電池
２に供給するようにされている燃料供給室４内に、燃焼
ガスに改質する前の炭化水素燃料を供給して、水蒸気と
反応させ、水素と一酸化炭素の燃料ガスＳＦに改質する
水蒸気改質触媒１００を充填し、これにより、改質装置
を別体で設ける必要がなくなり、水蒸気改質反応に必要
な熱は、発電室１からの輻射熱又は排燃料の熱が利用で
き、システムの熱効率が向上できるようになり、発電室
１の輻射熱が、改質反応に吸収されるので、重量物を支
持する管板１０，１１の高温化が低減でき、これらの高
温化に伴う管板１０，１１の厚肉化、又は高級材料の使
用を回避できる、固体電解室燃料電池モジュール。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、供給された炭化水素燃
料の固体電解質燃料電池の発電に支障を生じない燃料ガ
スへの改質を、燃料供給室で行うようにした固体電解質
燃料電池モジュールに関する。
料の固体電解質燃料電池の発電に支障を生じない燃料ガ
スへの改質を、燃料供給室で行うようにした固体電解質
燃料電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】メタンを主成分とする天然ガス等の炭化
水素燃料と水蒸気を直接供給して、高温の固体電解質燃
料電池の燃料極であるニッケル電極で、メタンの水蒸気
改質反応を生じさせ、また、固体電解質燃料電池で発生
する熱の一部をこの水蒸気改質反応の吸熱反応熱として
利用するようにした技術を内部改質技術という。
水素燃料と水蒸気を直接供給して、高温の固体電解質燃
料電池の燃料極であるニッケル電極で、メタンの水蒸気
改質反応を生じさせ、また、固体電解質燃料電池で発生
する熱の一部をこの水蒸気改質反応の吸熱反応熱として
利用するようにした技術を内部改質技術という。
【０００３】しかし、この内部改質技術は、固体電解質
燃料電池では、作動温度が８００℃から１０００℃と高
く、水蒸気と天然ガス中のＣ（炭素）のモル比であるＳ
／Ｃが３以上でも、燃料極でカーボンの発生が見られ、
固体電解質燃料電池に適用するには不具合が生じる。こ
のため、従来の固体電解質燃料電池システムでは、固体
電解質燃料電池モジュールへ供給する前に、改質装置を
設け、天然ガスを部分的に水蒸気改質反応をおこさせ、
燃料ガスにした後、固体電解質燃料電池モジュールに供
給するようにして、不具合を解消している。
燃料電池では、作動温度が８００℃から１０００℃と高
く、水蒸気と天然ガス中のＣ（炭素）のモル比であるＳ
／Ｃが３以上でも、燃料極でカーボンの発生が見られ、
固体電解質燃料電池に適用するには不具合が生じる。こ
のため、従来の固体電解質燃料電池システムでは、固体
電解質燃料電池モジュールへ供給する前に、改質装置を
設け、天然ガスを部分的に水蒸気改質反応をおこさせ、
燃料ガスにした後、固体電解質燃料電池モジュールに供
給するようにして、不具合を解消している。
【０００４】図２は、このような、従来の固体電解質燃
料電池モジュールの断面を示す図である。図において、
外周が断熱材９で被包された容器１２の内部には、発電
室１が、その上部を下部管板１１で区画され、形成され
ている。この発電室１には、電解質を介装して内側に燃
料極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を複
数直列に接続してなり、下端を閉鎖した円筒型にされた
固体電解質燃料電池スタック２（以下単にスタックとい
う）が多数鉛直状態に配置されている。
料電池モジュールの断面を示す図である。図において、
外周が断熱材９で被包された容器１２の内部には、発電
室１が、その上部を下部管板１１で区画され、形成され
ている。この発電室１には、電解質を介装して内側に燃
料極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を複
数直列に接続してなり、下端を閉鎖した円筒型にされた
固体電解質燃料電池スタック２（以下単にスタックとい
う）が多数鉛直状態に配置されている。
【０００５】また、容器１２内の発電室１の上方には、
下部管板１１および下部管板１１と間隔を設けて、その
上方に設けられた上部管板１０で区画された燃料排出室
５が、さらに、その上方の容器１２内の上端に、上部管
板１０で下方が区画された燃料供給室３が、それぞれ画
成されている。さらに、スタック２の円筒型の軸心部に
は燃料供給管４が設置され、その上端は、燃料供給室３
に連通するとともに、下端は下端が閉鎖されたスタック
２の下端部に連通されている。また、図示しない輻射変
換体等により区画された容器１２内部の発電室１の下方
には、輻射変換体と間隔を設けて空気熱交換器６が設け
られている。
下部管板１１および下部管板１１と間隔を設けて、その
上方に設けられた上部管板１０で区画された燃料排出室
５が、さらに、その上方の容器１２内の上端に、上部管
板１０で下方が区画された燃料供給室３が、それぞれ画
成されている。さらに、スタック２の円筒型の軸心部に
は燃料供給管４が設置され、その上端は、燃料供給室３
に連通するとともに、下端は下端が閉鎖されたスタック
２の下端部に連通されている。また、図示しない輻射変
換体等により区画された容器１２内部の発電室１の下方
には、輻射変換体と間隔を設けて空気熱交換器６が設け
られている。
【０００６】また、燃料供給室３には、外部から燃料ガ
スＳＦを供給するための燃料導入管１３が連結されてお
り、この燃料導入管１３の途中には、天然ガスＮＧの部
分的な改質反応するための改質装置０７が設けられてい
る。すなわち、外部から燃料導入管１３で供給された天
然ガスＮＧと水蒸気ＳＴは、改質装置０７に入り、ここ
で天然ガスＮＧの主成分である、メタンの一部が、天然
ガスＮＧとともに、改質装置０７に移送された水蒸気Ｓ
Ｔと反応し、水素と一酸化炭素の燃料ガスＳＦに分解さ
れ改質される。この燃料ガスＳＦは、さらに、燃料導入
管１３を通って燃料供給室３に供給される。
スＳＦを供給するための燃料導入管１３が連結されてお
り、この燃料導入管１３の途中には、天然ガスＮＧの部
分的な改質反応するための改質装置０７が設けられてい
る。すなわち、外部から燃料導入管１３で供給された天
然ガスＮＧと水蒸気ＳＴは、改質装置０７に入り、ここ
で天然ガスＮＧの主成分である、メタンの一部が、天然
ガスＮＧとともに、改質装置０７に移送された水蒸気Ｓ
Ｔと反応し、水素と一酸化炭素の燃料ガスＳＦに分解さ
れ改質される。この燃料ガスＳＦは、さらに、燃料導入
管１３を通って燃料供給室３に供給される。
【０００７】燃料供給室３に供給された燃料ガスＳＦ
は、燃料供給室３から燃料供給管４内を通ってスタック
２の下端部に供給される。下端が閉鎖されたスタック２
の下端に供給された燃料ガスＳＦは、スタック２の軸心
部に設置された燃料供給管４の外周面上と、スタック２
の内周面の間を上昇するとき、スタック２の内側に設け
た燃料極における発電反応に使用された後、排燃料ＥＦ
となって、スタック２の上端を開口させた下部管板１０
を通過して、燃料排出室５に集められ、燃料排出室５に
設けた燃料排出管１４によって容器１２内から排気され
る。
は、燃料供給室３から燃料供給管４内を通ってスタック
２の下端部に供給される。下端が閉鎖されたスタック２
の下端に供給された燃料ガスＳＦは、スタック２の軸心
部に設置された燃料供給管４の外周面上と、スタック２
の内周面の間を上昇するとき、スタック２の内側に設け
た燃料極における発電反応に使用された後、排燃料ＥＦ
となって、スタック２の上端を開口させた下部管板１０
を通過して、燃料排出室５に集められ、燃料排出室５に
設けた燃料排出管１４によって容器１２内から排気され
る。
【０００８】また、燃料ガスＳＦとともに、スタック２
の発電に使用される供給空気ＳＡは、空気熱交換器６に
連結されている空気導入管１５によって、外部から空気
熱交換器６に供給される。空気熱交換器６には、発電室
１内で加熱された排空気ＥＡを容器１２外へ排出するた
め、発電室１内に垂設された空気排出管８の下端が連結
されている。空気導入管１５で空気熱交換器６に供給さ
れた供給空気ＳＡは、同様に空気排出管８で供給された
排空気ＥＡとの間で再生熱交換を行い予熱される。空気
熱交換器６で予熱された供給空気ＳＡは、発電室１の下
部を区画する多孔体の素材で形成された輻射変換体の下
方に供給される。輻射変換体は、スタック２から放射さ
れる熱により高温となった発電室１からの熱を受熱し、
高温となっており、その内部を通過する予熱された供給
空気ＳＡを、さらに加熱する。
の発電に使用される供給空気ＳＡは、空気熱交換器６に
連結されている空気導入管１５によって、外部から空気
熱交換器６に供給される。空気熱交換器６には、発電室
１内で加熱された排空気ＥＡを容器１２外へ排出するた
め、発電室１内に垂設された空気排出管８の下端が連結
されている。空気導入管１５で空気熱交換器６に供給さ
れた供給空気ＳＡは、同様に空気排出管８で供給された
排空気ＥＡとの間で再生熱交換を行い予熱される。空気
熱交換器６で予熱された供給空気ＳＡは、発電室１の下
部を区画する多孔体の素材で形成された輻射変換体の下
方に供給される。輻射変換体は、スタック２から放射さ
れる熱により高温となった発電室１からの熱を受熱し、
高温となっており、その内部を通過する予熱された供給
空気ＳＡを、さらに加熱する。
【０００９】このように、発電室１内の発熱を利用し
て、輻射変換体内で、空気熱交換器６で予熱された供給
空気ＳＡを、さらに加熱することで、発電室１内部での
空気の温度上昇幅を抑え、発電室１内部の温度差を小さ
くすることができる。輻射変換体を通過して発電室１内
に供給された供給空気ＳＡは、発電室１内に鉛直状態に
配設されている、スタック２の外周面に沿って上昇する
とき、スタック２の外側に設けた空気極における発電反
応に使用されるとともに、発電室１内の冷却を行う。ま
た、発電室１内での発電等に使用され、９００〜１００
０℃に加熱された排空気ＥＦは、前述の空気排出管８に
集められ、前述したように、空気熱交換器６に導入さ
れ、供給空気ＳＡの予熱に使用された後、空気排出管１
６によって容器１２外へ排気される。
て、輻射変換体内で、空気熱交換器６で予熱された供給
空気ＳＡを、さらに加熱することで、発電室１内部での
空気の温度上昇幅を抑え、発電室１内部の温度差を小さ
くすることができる。輻射変換体を通過して発電室１内
に供給された供給空気ＳＡは、発電室１内に鉛直状態に
配設されている、スタック２の外周面に沿って上昇する
とき、スタック２の外側に設けた空気極における発電反
応に使用されるとともに、発電室１内の冷却を行う。ま
た、発電室１内での発電等に使用され、９００〜１００
０℃に加熱された排空気ＥＦは、前述の空気排出管８に
集められ、前述したように、空気熱交換器６に導入さ
れ、供給空気ＳＡの予熱に使用された後、空気排出管１
６によって容器１２外へ排気される。
【００１０】このように、発電室１内は、スタック２に
おける発電のために、９００〜１０００℃の高温に保つ
必要があり、前述したように、発電室１を内部に収容す
る容器１２の外周を被包する断熱材９により保温され
て、高温を保持するようにしている。また、発電室１の
上部を区画する下部管板１１は、発電室１内に鉛直状態
に配置されているスタック２を支持すると同時に、燃料
排出室５内の排燃料ＥＦと発電室１内の供給空気ＳＡ、
又は排空気ＥＡとが混合燃焼するのを防止している。さ
らに、下部管板１１とともに、燃料排出室５を区画し、
容器１２の上端に設置される燃料供給室３の下部を区画
する上部管板１０は、スタック２の軸心部に垂下させた
燃料供給管４を支持するとともに、燃料供給室３と燃料
排出室５との隔壁となって燃料ガスＳＦと排燃料ＥＦと
の混合を防止している。
おける発電のために、９００〜１０００℃の高温に保つ
必要があり、前述したように、発電室１を内部に収容す
る容器１２の外周を被包する断熱材９により保温され
て、高温を保持するようにしている。また、発電室１の
上部を区画する下部管板１１は、発電室１内に鉛直状態
に配置されているスタック２を支持すると同時に、燃料
排出室５内の排燃料ＥＦと発電室１内の供給空気ＳＡ、
又は排空気ＥＡとが混合燃焼するのを防止している。さ
らに、下部管板１１とともに、燃料排出室５を区画し、
容器１２の上端に設置される燃料供給室３の下部を区画
する上部管板１０は、スタック２の軸心部に垂下させた
燃料供給管４を支持するとともに、燃料供給室３と燃料
排出室５との隔壁となって燃料ガスＳＦと排燃料ＥＦと
の混合を防止している。
【００１１】しかしながら、このような、従来の固体電
解質燃料電池モジュールに使用する燃料ガスを得るため
に、天然ガスの水蒸気改質反応に使用する改質装置０３
では、固体電解質燃料電池モジュールと別体の装置を必
要とするほか、次のような不具合がある。 （１）水蒸気改質反応が吸熱反応であり、発電室１から
の排燃料ＥＡや燃料ガスＳＦの一部を燃焼するなどして
改質装置０３を加熱する必要があり、システムの効率が
低下する。 （２）発電室１の温度は、９００〜１０００℃であり、
スタック２および燃料供給管４を支持する、下部および
上部管板１１、１０の温度が高温となるため、厚肉化や
高級材料の使用が必要である。 （３）高温の、下部および上部管板１０、１１部から容
器１２外への放熱が多くなり、発電室１から回収できる
熱量が低下し、システムの効率が低下する。
解質燃料電池モジュールに使用する燃料ガスを得るため
に、天然ガスの水蒸気改質反応に使用する改質装置０３
では、固体電解質燃料電池モジュールと別体の装置を必
要とするほか、次のような不具合がある。 （１）水蒸気改質反応が吸熱反応であり、発電室１から
の排燃料ＥＡや燃料ガスＳＦの一部を燃焼するなどして
改質装置０３を加熱する必要があり、システムの効率が
低下する。 （２）発電室１の温度は、９００〜１０００℃であり、
スタック２および燃料供給管４を支持する、下部および
上部管板１１、１０の温度が高温となるため、厚肉化や
高級材料の使用が必要である。 （３）高温の、下部および上部管板１０、１１部から容
器１２外への放熱が多くなり、発電室１から回収できる
熱量が低下し、システムの効率が低下する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の固体電解質燃料電池モジュールの不具合を解消する
ため、別体の改質装置の設置を不要にできるとともに、
水蒸気改質反応に必要な加熱に、燃料や排燃料による燃
焼ガスを供給する必要がなく、また、下部および上部管
板の過熱を防止でき軽量化、低コスト化できるとともに
外部への放熱を少くして熱効率を向上できる固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを課題とする。
来の固体電解質燃料電池モジュールの不具合を解消する
ため、別体の改質装置の設置を不要にできるとともに、
水蒸気改質反応に必要な加熱に、燃料や排燃料による燃
焼ガスを供給する必要がなく、また、下部および上部管
板の過熱を防止でき軽量化、低コスト化できるとともに
外部への放熱を少くして熱効率を向上できる固体電解質
燃料電池モジュールを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の従来の
固体電解質燃料電池モジュールの不具合を解消するた
め、容器内部の発電室の上部に設置された燃料供給室内
に、外部から燃料供給室に供給された炭化水素燃料を、
水蒸気と反応させて水素と一酸化炭素の燃料ガスに改質
する水蒸気改質触媒を充填した。
固体電解質燃料電池モジュールの不具合を解消するた
め、容器内部の発電室の上部に設置された燃料供給室内
に、外部から燃料供給室に供給された炭化水素燃料を、
水蒸気と反応させて水素と一酸化炭素の燃料ガスに改質
する水蒸気改質触媒を充填した。
【００１４】
【作用】本発明の固体電解質燃料電池モジュールでは、
上述の手段により、燃料供給室内で、水蒸気改質反応が
起き、供給された炭化水素燃料が水蒸気と反応し、一部
水素と一酸化炭素に変化した燃料ガスに改質される。こ
のときの反応は、吸熱反応であり、反応熱は、燃料排出
室に排気される排燃料による加熱、および燃料排出室を
経て燃料供給室に放熱される発電室からの加熱で賄われ
る。
上述の手段により、燃料供給室内で、水蒸気改質反応が
起き、供給された炭化水素燃料が水蒸気と反応し、一部
水素と一酸化炭素に変化した燃料ガスに改質される。こ
のときの反応は、吸熱反応であり、反応熱は、燃料排出
室に排気される排燃料による加熱、および燃料排出室を
経て燃料供給室に放熱される発電室からの加熱で賄われ
る。
【００１５】これにより、水蒸気改質反応を行わせるた
めの改質装置の設置が不要になるとともに、改質装置の
加熱に必要であった、発電室から容器の外に設けられた
改質装置へ移送され燃焼させる排燃料の供給、又は燃料
の使用が不要となり、システムとしての効率を向上でき
る。
めの改質装置の設置が不要になるとともに、改質装置の
加熱に必要であった、発電室から容器の外に設けられた
改質装置へ移送され燃焼させる排燃料の供給、又は燃料
の使用が不要となり、システムとしての効率を向上でき
る。
【００１６】また、燃料供給室内での水蒸気改質反応に
よる吸熱により、発電室からの放熱により加熱される上
部管板、および下部管板が冷却され、高温化が防止でき
る。これにより、これらの管板の厚肉化、若しくは高級
材料の使用が不要となり、軽量化、および低コスト化が
達成できる。また、これらの管板の高温化を防止するこ
とにより、これらの部分から、断熱材を通って容器の外
へ放出される熱量を少くでき、発電室で発生する熱量の
回収を多くでき、システムのほかの熱源として使用でき
るようになり、これにより、熱効率が改善されシステム
効率を向上できる。
よる吸熱により、発電室からの放熱により加熱される上
部管板、および下部管板が冷却され、高温化が防止でき
る。これにより、これらの管板の厚肉化、若しくは高級
材料の使用が不要となり、軽量化、および低コスト化が
達成できる。また、これらの管板の高温化を防止するこ
とにより、これらの部分から、断熱材を通って容器の外
へ放出される熱量を少くでき、発電室で発生する熱量の
回収を多くでき、システムのほかの熱源として使用でき
るようになり、これにより、熱効率が改善されシステム
効率を向上できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の固体電解質燃料電池モジュー
ルの実施例を、図面にもとづき説明する。図１は、本発
明の固体電解質燃料電池モジュールの一実施例を示す側
断面図である。なお、図２で示した部材と同一部材は、
同一符番を行い説明は省略した。
ルの実施例を、図面にもとづき説明する。図１は、本発
明の固体電解質燃料電池モジュールの一実施例を示す側
断面図である。なお、図２で示した部材と同一部材は、
同一符番を行い説明は省略した。
【００１８】図において、発電室１には、内側に燃料
極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を、複
数直列に接続してなる円筒型のスタック２が鉛直状態で
配置されている。なお、スタック２の下端は閉鎖され発
電室１とは遮断されている。外部からの天然ガスＮＧと
水蒸気ＳＴは、燃料導入管１３を通じて発電室１の上部
に設置された燃料供給室３に供給される。燃料供給室３
の内部には、水蒸気改質触媒１００が充填されており、
ここで、供給された天然ガスＮＧの主成分であるメタン
の一部が水蒸気と反応し、水素と一酸化炭素の燃料ガス
ＳＦに分解され、改質される。
極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を、複
数直列に接続してなる円筒型のスタック２が鉛直状態で
配置されている。なお、スタック２の下端は閉鎖され発
電室１とは遮断されている。外部からの天然ガスＮＧと
水蒸気ＳＴは、燃料導入管１３を通じて発電室１の上部
に設置された燃料供給室３に供給される。燃料供給室３
の内部には、水蒸気改質触媒１００が充填されており、
ここで、供給された天然ガスＮＧの主成分であるメタン
の一部が水蒸気と反応し、水素と一酸化炭素の燃料ガス
ＳＦに分解され、改質される。
【００１９】燃料供給管４は、円筒型のスタック２内部
軸心部に設置され、上端を燃料供給室３に開口させてい
る。燃料供給室３の通過時、改質された燃料ガスＳＦ
は、燃料供給室３から燃料供給管４内を通ってスタック
２の下端部に供給され、スタック２の内周面と燃料供給
管４の外周面を上昇するとき、スタック２内周面に配設
された燃料極と発電反応し、発電に使用された後、スタ
ック２の上端が開口した燃料排出室５に集められ、燃料
排出室５上端に連結された燃料排出管１４により外部へ
排気される。
軸心部に設置され、上端を燃料供給室３に開口させてい
る。燃料供給室３の通過時、改質された燃料ガスＳＦ
は、燃料供給室３から燃料供給管４内を通ってスタック
２の下端部に供給され、スタック２の内周面と燃料供給
管４の外周面を上昇するとき、スタック２内周面に配設
された燃料極と発電反応し、発電に使用された後、スタ
ック２の上端が開口した燃料排出室５に集められ、燃料
排出室５上端に連結された燃料排出管１４により外部へ
排気される。
【００２０】供給空気ＳＡは、発電室１の下部に設けら
れた空気熱交換器６により、空気排出管８で発電室１か
ら導入された排空気ＥＡとの間で、再生熱交換を行い、
予熱された後、発電室１の下方を区画する輻射変換体を
通過して、さらに、加熱されて、発電室１に供給され
る。そして、発電室１内を上昇するとき、スタック２の
外側に設けられた空気極と発電反応し、発電を行う。こ
の発電反応により、９００〜１０００℃に加熱された排
空気ＥＡは、空気排出管８に集められ、空気熱交換器６
に送られ、前述の通り、供給空気ＳＡと熱交換をした
後、空気排出管１６で外部へ排気される。
れた空気熱交換器６により、空気排出管８で発電室１か
ら導入された排空気ＥＡとの間で、再生熱交換を行い、
予熱された後、発電室１の下方を区画する輻射変換体を
通過して、さらに、加熱されて、発電室１に供給され
る。そして、発電室１内を上昇するとき、スタック２の
外側に設けられた空気極と発電反応し、発電を行う。こ
の発電反応により、９００〜１０００℃に加熱された排
空気ＥＡは、空気排出管８に集められ、空気熱交換器６
に送られ、前述の通り、供給空気ＳＡと熱交換をした
後、空気排出管１６で外部へ排気される。
【００２１】発電室内は９００〜１０００℃の高温に保
つ必要があり、発電室１全体は、断熱材９により保温さ
れる。なお、下部管板１１は、固体電解質燃料電池スタ
ック２を支持すると同時に、排燃料ＥＦと発電室１内の
供給空気ＳＡ、若しくは排空気ＥＡが混合燃焼するのを
防止している。また、上部管板１０は、燃料供給管４を
支持すると共に、燃料供給室３と燃料排出室５との隔壁
となっている。
つ必要があり、発電室１全体は、断熱材９により保温さ
れる。なお、下部管板１１は、固体電解質燃料電池スタ
ック２を支持すると同時に、排燃料ＥＦと発電室１内の
供給空気ＳＡ、若しくは排空気ＥＡが混合燃焼するのを
防止している。また、上部管板１０は、燃料供給管４を
支持すると共に、燃料供給室３と燃料排出室５との隔壁
となっている。
【００２２】このような構成の固体電解質燃料電池モジ
ュールにおいて、天然ガスＮＧと水蒸気ＳＴが供給され
る燃料供給室３内での水蒸気改質反応に伴う吸熱は、発
電室１から下部管板１１を介して、上部管板１０および
燃料供給室３へ放射される輻射熱、および発電反応によ
り加熱された排燃料ＥＡの保有する熱により賄われる。
ュールにおいて、天然ガスＮＧと水蒸気ＳＴが供給され
る燃料供給室３内での水蒸気改質反応に伴う吸熱は、発
電室１から下部管板１１を介して、上部管板１０および
燃料供給室３へ放射される輻射熱、および発電反応によ
り加熱された排燃料ＥＡの保有する熱により賄われる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の固体電解質
燃料電池モジュールによれば、特許請求の範囲に示す構
成により、次の効果が得られる。
燃料電池モジュールによれば、特許請求の範囲に示す構
成により、次の効果が得られる。
【００２４】（１）高温の固体電解質燃料電池モジュー
ルの発電室上部の燃料供給室内に、水蒸気改質触媒が設
置されているため、メタンを主成分とする天然ガス等の
炭化水素燃料を、固体電解質燃料電池の燃料ガスに改質
するために別体で設置される改質装置の設置が不要とな
る。また、高温の発電室から上部への損失熱を利用して
水蒸気改質反応をおこすことが可能で、改質用の燃料や
排燃料の燃焼ガスによる加熱が不要となり、システムの
熱効率を向上できる。
ルの発電室上部の燃料供給室内に、水蒸気改質触媒が設
置されているため、メタンを主成分とする天然ガス等の
炭化水素燃料を、固体電解質燃料電池の燃料ガスに改質
するために別体で設置される改質装置の設置が不要とな
る。また、高温の発電室から上部への損失熱を利用して
水蒸気改質反応をおこすことが可能で、改質用の燃料や
排燃料の燃焼ガスによる加熱が不要となり、システムの
熱効率を向上できる。
【００２５】（２）水蒸気改質反応の吸熱を利用して、
下部および上部管板を冷却することで、これらの管板の
過熱を防止できる。この管板の温度が低下により、高温
時において、管板の強度を維持するのに必要であった、
肉厚が低減でき、あるいは材料の低級化を図ることがで
きる。
下部および上部管板を冷却することで、これらの管板の
過熱を防止できる。この管板の温度が低下により、高温
時において、管板の強度を維持するのに必要であった、
肉厚が低減でき、あるいは材料の低級化を図ることがで
きる。
【００２６】（３）管板の温度が低下するため、管板部
から外部へ排出される熱量が少くなり、発電室で発生す
る熱をシステムで必要とする他の機器に、効果的に使用
でき、システムの熱効率を向上させることもできる。
から外部へ排出される熱量が少くなり、発電室で発生す
る熱をシステムで必要とする他の機器に、効果的に使用
でき、システムの熱効率を向上させることもできる。
【図１】本発明の固体電解質燃料電池モジュールの一実
施例を示す側断面図、
施例を示す側断面図、
【図２】従来の固体電解質燃料電池モジュールの一例を
示す側断面図である。
示す側断面図である。
１ 発電室 ２ （固体電解質燃料電池）スタック ３ 燃料供給室 ４ 燃料供給管 ５ 燃料排出室 ６ 空気熱交換器 ８ 空気排出管 ９ 断熱材 １０ 上部管板 １１ 下部管板 １２ 容器 １３ 燃料導入管 １４ 燃料排出管 １５ 空気導入管 １６ 空気排出管 １００ 水蒸気改質触媒 ０７ 改質装置 ＳＡ 供給空気 ＥＡ 排空気 ＳＦ 燃料ガス ＥＦ 排燃料 ＮＧ 天然ガス ＳＴ 水蒸気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 勝己 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】 断熱材で被包された容器内部に画成され
た発電室、前記発電室に垂設され電解質を介して内側に
燃料極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を
複数個直列に接続し、下端が閉鎖した円筒状にされたス
タック、前記容器内の前記発電室上方に画成された燃料
供給室、前記発電室と前記燃料供給室の間に区画され、
前記スタックの上端を開口させた燃料排出室、一端を前
記燃料供給室に開口させ他端を前記スタックの下端内部
に開口させて、前記スタックの内部に挿通された燃料供
給管、および前記容器内の前記発電室下方に設置され、
前記発電室に供給する供給空気を予熱する空気熱交換器
を具える固体電解質燃料電池モジュールにおいて、外部
から供給された炭化水素燃料を水蒸気と反応させて水素
と一酸化炭素に改質する水蒸気改質触媒を前記燃料供給
室内に充填したことを特徴とする固体電解質燃料電池モ
ジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7088028A JPH08287937A (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 固体電解質燃料電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7088028A JPH08287937A (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 固体電解質燃料電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08287937A true JPH08287937A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=13931376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7088028A Pending JPH08287937A (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 固体電解質燃料電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08287937A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071450A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2005158530A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2007191386A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Kyocera Corp | 改質装置 |
| JP2008159467A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2011175853A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Kyocera Corp | 燃料電池モジュール |
| JP2012148972A (ja) * | 2005-12-22 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | 改質装置 |
-
1995
- 1995-04-13 JP JP7088028A patent/JPH08287937A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071450A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Daikin Ind Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2005158530A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2007191386A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-08-02 | Kyocera Corp | 改質装置 |
| JP2012148972A (ja) * | 2005-12-22 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | 改質装置 |
| JP2008159467A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2011175853A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Kyocera Corp | 燃料電池モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020108 |