JPH11238519A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH11238519A JPH11238519A JP10042100A JP4210098A JPH11238519A JP H11238519 A JPH11238519 A JP H11238519A JP 10042100 A JP10042100 A JP 10042100A JP 4210098 A JP4210098 A JP 4210098A JP H11238519 A JPH11238519 A JP H11238519A
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- Japan
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- combustion chamber
- cell
- solid oxide
- fuel gas
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セルの開口部の側方の燃焼領域を無くすことが
でき、セルの開口部に作用する熱応力を効果的に低減で
きる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】反応容器５１内に燃焼室仕切板６３を用い
て燃焼室Ｂと反応室Ｃを形成し、複数の有底筒状の固体
電解質型燃料電池セル５２を、燃焼室仕切板６３に形成
された複数のセル挿入孔に、開口部が燃焼室仕切板６３
から燃焼室Ｂ側に突出するようにそれぞれ挿入し固定し
た固体電解質型燃料電池であって、燃焼室仕切板６３の
余剰燃料ガス噴出孔に、固体電解質型燃料電池セル５２
の開口部６５よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管
８３を設けたものである。
でき、セルの開口部に作用する熱応力を効果的に低減で
きる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】反応容器５１内に燃焼室仕切板６３を用い
て燃焼室Ｂと反応室Ｃを形成し、複数の有底筒状の固体
電解質型燃料電池セル５２を、燃焼室仕切板６３に形成
された複数のセル挿入孔に、開口部が燃焼室仕切板６３
から燃焼室Ｂ側に突出するようにそれぞれ挿入し固定し
た固体電解質型燃料電池であって、燃焼室仕切板６３の
余剰燃料ガス噴出孔に、固体電解質型燃料電池セル５２
の開口部６５よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管
８３を設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室および
反応室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
電池に関し、特に、燃焼室仕切板を用いて燃焼室および
反応室を形成した固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の固体電解質型燃料電池は、燃焼室仕
切板の余剰燃料ガス噴出孔に設けられる余剰燃料ガス噴
出管を除いて本発明の固体電解質型燃料電池と同様であ
るため、図１を用いて説明する。
切板の余剰燃料ガス噴出孔に設けられる余剰燃料ガス噴
出管を除いて本発明の固体電解質型燃料電池と同様であ
るため、図１を用いて説明する。
【０００３】固体電解質型燃料電池は、図１に示すよう
に、反応容器５１内に、空気室仕切板６１、燃焼室仕切
板６３、燃料ガス室仕切板５５を用いて空気室Ａ、燃焼
室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されている。
に、反応容器５１内に、空気室仕切板６１、燃焼室仕切
板６３、燃料ガス室仕切板５５を用いて空気室Ａ、燃焼
室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄが形成されている。
【０００４】反応容器５１内に収容された複数の有底筒
状の固体電解質型燃料電池セル５２は燃焼室仕切板６３
に形成された複数のセル挿入孔にそれぞれ挿入固定され
ており、その開口部６５は燃焼室仕切板６３から燃焼室
Ｂ内に突出し、その内部には、空気室仕切板６１に固定
された空気導入管５９の一端が挿入されている。
状の固体電解質型燃料電池セル５２は燃焼室仕切板６３
に形成された複数のセル挿入孔にそれぞれ挿入固定され
ており、その開口部６５は燃焼室仕切板６３から燃焼室
Ｂ内に突出し、その内部には、空気室仕切板６１に固定
された空気導入管５９の一端が挿入されている。
【０００５】燃焼室仕切板６３には、余剰の燃料ガスを
燃焼室Ｂに導入するための余剰燃料ガス噴出孔が複数形
成されており、燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスを
反応室Ｃ内に供給するための供給孔が複数形成されてい
る。
燃焼室Ｂに導入するための余剰燃料ガス噴出孔が複数形
成されており、燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスを
反応室Ｃ内に供給するための供給孔が複数形成されてい
る。
【０００６】また、反応容器５１には、例えば水素から
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口５３、空気を導
入する空気導入口５７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６７が形成されている。
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口５３、空気を導
入する空気導入口５７、燃焼室Ｂ内で燃焼したガスを排
出するための排気口６７が形成されている。
【０００７】このような固体電解質型燃料電池は、空気
室Ａからの空気を固体電解質型燃料電池セル５２内にそ
れぞれ供給し、かつ、燃料ガス室Ｄからの燃料ガスを複
数の固体電解質型燃料電池セル間に供給し、反応室Ｃに
て反応させ、余剰の空気と燃料ガスを燃焼室Ｂにて燃焼
させ、燃焼したガスが排気口６７から外部に排出され
る。
室Ａからの空気を固体電解質型燃料電池セル５２内にそ
れぞれ供給し、かつ、燃料ガス室Ｄからの燃料ガスを複
数の固体電解質型燃料電池セル間に供給し、反応室Ｃに
て反応させ、余剰の空気と燃料ガスを燃焼室Ｂにて燃焼
させ、燃焼したガスが排気口６７から外部に排出され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
円筒状固体電解質型燃料電池は、図８に示すように、有
底筒状の固体電解質型燃料電池セル５２の開口部６５が
燃焼室仕切板６３から燃焼室Ｂ内に突出しており、この
開口部６５付近に、燃焼室仕切板６３に形成された余剰
燃料ガス噴出孔から余剰の燃料ガスが噴出されるため、
しかも、構造上、複数の固体電解質型燃料電池セル５２
の集合体からなるスタックと反応容器５１の内壁面との
距離ｄを一定以上確保する必要があるため、この間の空
間に空気が回り込み、セル５２の開口部６５の側方に燃
料ガスと空気の混合領域Ｇ、即ち燃焼領域が形成されて
いた。このため、燃焼室Ｂに突出したセル５２の開口部
６５側面がスポット的に高温にさらされ、熱応力によっ
て割れるという問題があった。この開口部６５の割れに
起因してセル全体が破損し、発電性能が劣化する虞があ
った。
円筒状固体電解質型燃料電池は、図８に示すように、有
底筒状の固体電解質型燃料電池セル５２の開口部６５が
燃焼室仕切板６３から燃焼室Ｂ内に突出しており、この
開口部６５付近に、燃焼室仕切板６３に形成された余剰
燃料ガス噴出孔から余剰の燃料ガスが噴出されるため、
しかも、構造上、複数の固体電解質型燃料電池セル５２
の集合体からなるスタックと反応容器５１の内壁面との
距離ｄを一定以上確保する必要があるため、この間の空
間に空気が回り込み、セル５２の開口部６５の側方に燃
料ガスと空気の混合領域Ｇ、即ち燃焼領域が形成されて
いた。このため、燃焼室Ｂに突出したセル５２の開口部
６５側面がスポット的に高温にさらされ、熱応力によっ
て割れるという問題があった。この開口部６５の割れに
起因してセル全体が破損し、発電性能が劣化する虞があ
った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
に検討を加えた結果、燃焼室仕切板の余剰燃料ガス噴出
孔に、セルの開口部よりも燃焼室仕切板から燃焼室に突
出する余剰燃料ガス噴出管を設け、余剰燃料ガスをセル
の開口部よりも上方に導入することにより、セルの開口
部の側方の燃焼領域を無くすことができ、セルの開口部
に作用する熱応力を効果的に低減できることを見出し、
本発明に至ったのである。
に検討を加えた結果、燃焼室仕切板の余剰燃料ガス噴出
孔に、セルの開口部よりも燃焼室仕切板から燃焼室に突
出する余剰燃料ガス噴出管を設け、余剰燃料ガスをセル
の開口部よりも上方に導入することにより、セルの開口
部の側方の燃焼領域を無くすことができ、セルの開口部
に作用する熱応力を効果的に低減できることを見出し、
本発明に至ったのである。
【００１０】即ち、本発明の固体電解質型燃料電池は、
反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応室を形
成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電池セルを、
前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入孔に、開
口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側に突出するよ
うにそれぞれ挿入し固定してなり、空気を前記固体電解
質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガス
を前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供
給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃焼室仕切板に
形成された複数の余剰燃料ガス噴出孔から前記燃焼室内
に噴出させ、前記燃焼室内の空気と反応させて燃焼させ
る固体電解質型燃料電池であって、前記燃焼室仕切板の
余剰燃料ガス噴出孔に、前記固体電解質型燃料電池セル
の開口部よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管を設
けたものである。
反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室と反応室を形
成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料電池セルを、
前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル挿入孔に、開
口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側に突出するよ
うにそれぞれ挿入し固定してなり、空気を前記固体電解
質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガス
を前記反応室内の前記固体電解質型燃料電池セル間に供
給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃焼室仕切板に
形成された複数の余剰燃料ガス噴出孔から前記燃焼室内
に噴出させ、前記燃焼室内の空気と反応させて燃焼させ
る固体電解質型燃料電池であって、前記燃焼室仕切板の
余剰燃料ガス噴出孔に、前記固体電解質型燃料電池セル
の開口部よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管を設
けたものである。
【００１１】ここで、余剰燃料ガス噴出管の燃焼室仕切
板からの突出長さが異なることが望ましい。
板からの突出長さが異なることが望ましい。
【００１２】
【作用】本発明の固体電解質型燃料電池では、燃焼室仕
切板の余剰燃料ガス噴出孔に、固体電解質型燃料電池セ
ルの開口部よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管を
設けたので、余剰の燃料ガスが、固体電解質型燃料電池
セルの開口部よりも上方、例えば燃焼室の中央部に導入
され、固体電解質型燃料電池セルの開口部から、余剰の
燃料ガスが噴出される部分を離すことができ、燃焼室内
の局所的な高温を抑制できる。
切板の余剰燃料ガス噴出孔に、固体電解質型燃料電池セ
ルの開口部よりも上方に突出する余剰燃料ガス噴出管を
設けたので、余剰の燃料ガスが、固体電解質型燃料電池
セルの開口部よりも上方、例えば燃焼室の中央部に導入
され、固体電解質型燃料電池セルの開口部から、余剰の
燃料ガスが噴出される部分を離すことができ、燃焼室内
の局所的な高温を抑制できる。
【００１３】つまり、余剰の燃料ガスが、セルの開口部
の上方に噴出されることになり、燃料ガスと空気の混合
領域（燃焼領域）がセルの開口部の側方に形成されるこ
とがなく、スタックの最も外側に配列されたセルの開口
部の側方が直接燃焼領域に曝され、スポット的に高温に
なる事態が発生せず、セル端部に作用する熱応力を効果
的に低減できるとともに、燃焼室の各部材への熱的負荷
を軽減できる。
の上方に噴出されることになり、燃料ガスと空気の混合
領域（燃焼領域）がセルの開口部の側方に形成されるこ
とがなく、スタックの最も外側に配列されたセルの開口
部の側方が直接燃焼領域に曝され、スポット的に高温に
なる事態が発生せず、セル端部に作用する熱応力を効果
的に低減できるとともに、燃焼室の各部材への熱的負荷
を軽減できる。
【００１４】また、余剰燃料ガス噴出管の燃焼室仕切板
からの突出長さを異ならせることにより、余剰の燃料ガ
スが燃焼室の異なる高さ部分に噴出され、燃焼領域、即
ち発熱源が分散され、燃焼室内の局所的な高温を抑制で
きる。これにより燃焼室の各部材への熱的負荷を軽減す
ることができる。
からの突出長さを異ならせることにより、余剰の燃料ガ
スが燃焼室の異なる高さ部分に噴出され、燃焼領域、即
ち発熱源が分散され、燃焼室内の局所的な高温を抑制で
きる。これにより燃焼室の各部材への熱的負荷を軽減す
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池
を、図１で説明する。尚、従来技術と同様の部材の場合
には、従来技術と同一符号を付した。
を、図１で説明する。尚、従来技術と同様の部材の場合
には、従来技術と同一符号を付した。
【００１６】本発明の固体電解質型燃料電池は、図１に
示すように、反応容器５１内に、複数の固体電解質型燃
料電池セル５２を配置して構成されており、この反応容
器５１には、例えば水素からなる燃料ガスを導入する燃
料ガス導入口５３、燃料ガスを分散するための燃料ガス
室仕切板５５、反応室から燃焼室に余剰の燃料ガスを導
入する余剰燃料ガス噴出管８３、セル５２と余剰燃料ガ
ス噴出管８３を固定する燃焼室仕切板６３、空気を導入
する空気導入口５７、およびセル５２内に空気を導入す
る空気導入管５９、この空気導入管５９を固定する空気
室仕切板６１が形成されている。
示すように、反応容器５１内に、複数の固体電解質型燃
料電池セル５２を配置して構成されており、この反応容
器５１には、例えば水素からなる燃料ガスを導入する燃
料ガス導入口５３、燃料ガスを分散するための燃料ガス
室仕切板５５、反応室から燃焼室に余剰の燃料ガスを導
入する余剰燃料ガス噴出管８３、セル５２と余剰燃料ガ
ス噴出管８３を固定する燃焼室仕切板６３、空気を導入
する空気導入口５７、およびセル５２内に空気を導入す
る空気導入管５９、この空気導入管５９を固定する空気
室仕切板６１が形成されている。
【００１７】燃料ガス室仕切板５５には、燃料ガスをセ
ル５２間に分散するための分散孔（図示せず）が形成さ
れている。空気室仕切板６１とセル５２を固定する燃焼
室仕切板６３との間は、空気と水素が燃焼する燃焼室Ｂ
とされ、燃焼室仕切板６３には、セル５２間を通過した
余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂ内に導入する余剰燃料ガス噴
出孔が形成され、この余剰燃料ガス噴出孔には、図２に
示すように、噴出口８２がセル５２の開口部６５よりも
上方に位置する余剰燃料ガス噴出管８３が挿入固定され
ている。この余剰燃料ガス噴出管８３により、図１に示
したように、余剰の燃料ガスはセル５２の開口部６５よ
りも上方の燃焼室Ｂの中央部に導入される。燃焼室Ｂ内
で燃焼したガスは反応容器５１に設けられた排気口６７
を介して外部に排出される。
ル５２間に分散するための分散孔（図示せず）が形成さ
れている。空気室仕切板６１とセル５２を固定する燃焼
室仕切板６３との間は、空気と水素が燃焼する燃焼室Ｂ
とされ、燃焼室仕切板６３には、セル５２間を通過した
余剰の燃料ガスを燃焼室Ｂ内に導入する余剰燃料ガス噴
出孔が形成され、この余剰燃料ガス噴出孔には、図２に
示すように、噴出口８２がセル５２の開口部６５よりも
上方に位置する余剰燃料ガス噴出管８３が挿入固定され
ている。この余剰燃料ガス噴出管８３により、図１に示
したように、余剰の燃料ガスはセル５２の開口部６５よ
りも上方の燃焼室Ｂの中央部に導入される。燃焼室Ｂ内
で燃焼したガスは反応容器５１に設けられた排気口６７
を介して外部に排出される。
【００１８】複数のセル５２は燃焼室仕切板６３に形成
されたセル挿入孔に挿入固定され、空気導入管５９は、
空気室仕切板６１に形成された空気導入管挿入孔に挿入
固定されている。各仕切板５５、６１、６３は、各室
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるガスの漏出を防止している。
されたセル挿入孔に挿入固定され、空気導入管５９は、
空気室仕切板６１に形成された空気導入管挿入孔に挿入
固定されている。各仕切板５５、６１、６３は、各室
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるガスの漏出を防止している。
【００１９】セル５２は、図３に示すように、例えば、
支持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極７１と、この空気
極７１の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 から
なる固体電解質７２と、固体電解質７２の表面に形成さ
れたＮｉ−ジルコニア系の燃料極７３と、空気極７１と
電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなるインターコ
ネクタ７４とから構成されている。
支持管としてのＬａＭｎＯ3 系空気極７１と、この空気
極７１の表面に形成されたＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 から
なる固体電解質７２と、固体電解質７２の表面に形成さ
れたＮｉ−ジルコニア系の燃料極７３と、空気極７１と
電気的に接続されるＬａＣｒＯ3 系よりなるインターコ
ネクタ７４とから構成されている。
【００２０】そして、図４に示すように、一方のセル５
２のインターコネクタ７４を、他方のセル５２の燃料極
７３にＮｉ金属繊維等の接続部材７５を介して、他方の
セル５２の燃料極７３に接続して、複数のセル５２が電
気的に接続され、スタック７７が構成されており、この
ようなスタック７７が、図１に示したように、反応容器
５１内に収容されて固体電解質型燃料電池が構成されて
いる。反応容器５１内には、一つのセル５２のインター
コネクタ７４に接続された電極７８と、他方のセル５２
の燃料極７３に接続された電極（図示せず）が配置され
ており、これらの電極７８を介して電力が取り出され
る。
２のインターコネクタ７４を、他方のセル５２の燃料極
７３にＮｉ金属繊維等の接続部材７５を介して、他方の
セル５２の燃料極７３に接続して、複数のセル５２が電
気的に接続され、スタック７７が構成されており、この
ようなスタック７７が、図１に示したように、反応容器
５１内に収容されて固体電解質型燃料電池が構成されて
いる。反応容器５１内には、一つのセル５２のインター
コネクタ７４に接続された電極７８と、他方のセル５２
の燃料極７３に接続された電極（図示せず）が配置され
ており、これらの電極７８を介して電力が取り出され
る。
【００２１】そして、本発明の固体電解質型燃料電池で
は、図５、図６に示すように、燃焼室仕切板６３の余剰
燃料ガス噴出孔に余剰燃料ガス噴出管８３をそれぞれ挿
入固定し、この余剰燃料ガス噴出管８３の噴出口８２が
燃焼室Ｂの中央部に位置しているものである。
は、図５、図６に示すように、燃焼室仕切板６３の余剰
燃料ガス噴出孔に余剰燃料ガス噴出管８３をそれぞれ挿
入固定し、この余剰燃料ガス噴出管８３の噴出口８２が
燃焼室Ｂの中央部に位置しているものである。
【００２２】ここで、図７に示すように、燃焼室仕切板
６３から突出する余剰燃料ガス噴出管８３の突出長さＬ
を異ならせることにより、発熱源である燃焼領域Ｇを分
散できるため望ましい。特に、図７に示したように、余
剰燃料ガス噴出管８３の燃焼室仕切板６３からの突出長
さＬが、排気口６７に向けて次第に短くすることによ
り、燃焼領域Ｇをさらに分散することができ、燃焼室Ｂ
内の局所的な高温を抑制でき、燃焼室Ｂの各部材への熱
的負荷を軽減することができる。
６３から突出する余剰燃料ガス噴出管８３の突出長さＬ
を異ならせることにより、発熱源である燃焼領域Ｇを分
散できるため望ましい。特に、図７に示したように、余
剰燃料ガス噴出管８３の燃焼室仕切板６３からの突出長
さＬが、排気口６７に向けて次第に短くすることによ
り、燃焼領域Ｇをさらに分散することができ、燃焼室Ｂ
内の局所的な高温を抑制でき、燃焼室Ｂの各部材への熱
的負荷を軽減することができる。
【００２３】このような固体電解質型燃料電池は、空気
を空気導入口５７から空気導入管５９を介してセル５２
内に空気を導入するとともに、燃料ガス導入口５３から
水素を導入し、燃料ガス室仕切板５５の分散孔で分散し
てセル５２の外部に導入することにより行われ、余剰の
空気と燃料ガスは燃焼室Ｂ内で燃焼させられ、排気口６
７から外部に排出される。
を空気導入口５７から空気導入管５９を介してセル５２
内に空気を導入するとともに、燃料ガス導入口５３から
水素を導入し、燃料ガス室仕切板５５の分散孔で分散し
てセル５２の外部に導入することにより行われ、余剰の
空気と燃料ガスは燃焼室Ｂ内で燃焼させられ、排気口６
７から外部に排出される。
【００２４】以上のように構成された固体電解質型燃料
電池では、燃焼室仕切板６３の余剰燃料ガス噴出孔に、
セル５２の開口部６５よりも上方に突出する余剰燃料ガ
ス噴出管８３を設けたので、余剰の燃料ガスをセル５２
の開口部６５よりも上方の燃焼室Ｂの中央部に導入する
ことができ、固体電解質型燃料電池セル５２の開口部６
５から、余剰の燃料ガスが噴出される部分（燃焼領域
Ｇ）を離すことができる。
電池では、燃焼室仕切板６３の余剰燃料ガス噴出孔に、
セル５２の開口部６５よりも上方に突出する余剰燃料ガ
ス噴出管８３を設けたので、余剰の燃料ガスをセル５２
の開口部６５よりも上方の燃焼室Ｂの中央部に導入する
ことができ、固体電解質型燃料電池セル５２の開口部６
５から、余剰の燃料ガスが噴出される部分（燃焼領域
Ｇ）を離すことができる。
【００２５】即ち、余剰の燃料ガスが噴出される部分が
セル５２の上方となり、燃焼領域Ｇがセル５２の開口部
６５の側方に形成されることがなく、常に、セル５２か
ら離れた燃焼室Ｂの中央部に形成されることになる。よ
って、スタックの最も外側に配列されたセル５２の開口
部６５の側方が直接燃焼領域に曝され、スポット的に高
温になる事態が発生せず、セル５２端部に作用する熱応
力を効果的に低減できる。
セル５２の上方となり、燃焼領域Ｇがセル５２の開口部
６５の側方に形成されることがなく、常に、セル５２か
ら離れた燃焼室Ｂの中央部に形成されることになる。よ
って、スタックの最も外側に配列されたセル５２の開口
部６５の側方が直接燃焼領域に曝され、スポット的に高
温になる事態が発生せず、セル５２端部に作用する熱応
力を効果的に低減できる。
【００２６】
【実施例】空気極材料として純度９９．９％で平均粒径
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 を、固体電解質材
料として純度が９９．９％の平均粒径が０．７μｍの１
０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 を、インターコネ
クタ材料として純度９９．９％、平均粒径が１μｍのＬ
ａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を、燃料極材料として８０
重量％Ｎｉを含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準備した。
が５μｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 を、固体電解質材
料として純度が９９．９％の平均粒径が０．７μｍの１
０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 を、インターコネ
クタ材料として純度９９．９％、平均粒径が１μｍのＬ
ａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を、燃料極材料として８０
重量％Ｎｉを含有するＺｒＯ2 をそれぞれ準備した。
【００２７】Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 粉末を押出成形
にて、焼結後、外径が１８ｍｍ、厚みが２．３ｍｍ、長
さが３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極成形体
を作製した。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺ
ｒＯ2 粉末と、Ｌａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を用いて
ドクターブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解質シ
ートおよびインターコネクタシートを作製した後、それ
ぞれのシートを上記の空気極成形体に巻き付け、１５０
０℃で３時間焼成し空気極に焼き付けた。
にて、焼結後、外径が１８ｍｍ、厚みが２．３ｍｍ、長
さが３００ｍｍになるような中空円筒状の空気極成形体
を作製した。この後、１０モル％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺ
ｒＯ2 粉末と、Ｌａ0.8 Ｃａ0.22ＣｒＯ3 粉末を用いて
ドクターブレード法にて厚み１５０μｍの固体電解質シ
ートおよびインターコネクタシートを作製した後、それ
ぞれのシートを上記の空気極成形体に巻き付け、１５０
０℃で３時間焼成し空気極に焼き付けた。
【００２８】さらに、固体電解質の表面に８０重量％Ｎ
ｉを含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラリーを塗布し、
１４００℃で２時間焼き付けを行い、図３に示したよう
な固体電解質型燃料電池セルを作製した。
ｉを含有するＺｒＯ2 粉末からなるスラリーを塗布し、
１４００℃で２時間焼き付けを行い、図３に示したよう
な固体電解質型燃料電池セルを作製した。
【００２９】１６本の円筒状固体電解質型燃料電池セル
を４直４並列に接続してスタックを形成し、このスタッ
クを図１に示すような反応容器内に配置した。尚、燃焼
室仕切板からのセルの突出高さは１５ｍｍであった。そ
して、燃焼室仕切板の余剰燃料ガス噴出孔に余剰燃料ガ
ス噴出管を挿入固定した本発明の固体電解質型燃料電池
と、燃料ガス導入管を設けなかった従来の固体電解質型
燃料電池を作製した。
を４直４並列に接続してスタックを形成し、このスタッ
クを図１に示すような反応容器内に配置した。尚、燃焼
室仕切板からのセルの突出高さは１５ｍｍであった。そ
して、燃焼室仕切板の余剰燃料ガス噴出孔に余剰燃料ガ
ス噴出管を挿入固定した本発明の固体電解質型燃料電池
と、燃料ガス導入管を設けなかった従来の固体電解質型
燃料電池を作製した。
【００３０】余剰燃料ガス噴出管の燃焼室からの突出長
さＬを６０ｍｍとした。
さＬを６０ｍｍとした。
【００３１】そして、空気極内部に４０ＳＬＭの空気
を、燃料極側に６．３ＳＬＭの水素ガスを流して、発電
炉の温度設定を１０００℃として発電した。この発電試
験において５分経過後のセルの開口部付近と、燃焼ガス
の排気口付近の温度を熱電対を用いて測定したところ、
余剰燃料ガス噴出管を設けなかった従来の固体電解質型
燃料電池ではセルの開口部付近が約１２３８℃、燃焼室
排気口付近が１０８８℃であり、余剰燃料ガス噴出管を
設けた本発明の固体電解質型燃料電池ではセルの開口部
付近が約１０４３℃、燃焼室排気口付近が１０９５℃で
あった。このことから、セル端部に作用する熱応力を効
果的に低減できることが判る。
を、燃料極側に６．３ＳＬＭの水素ガスを流して、発電
炉の温度設定を１０００℃として発電した。この発電試
験において５分経過後のセルの開口部付近と、燃焼ガス
の排気口付近の温度を熱電対を用いて測定したところ、
余剰燃料ガス噴出管を設けなかった従来の固体電解質型
燃料電池ではセルの開口部付近が約１２３８℃、燃焼室
排気口付近が１０８８℃であり、余剰燃料ガス噴出管を
設けた本発明の固体電解質型燃料電池ではセルの開口部
付近が約１０４３℃、燃焼室排気口付近が１０９５℃で
あった。このことから、セル端部に作用する熱応力を効
果的に低減できることが判る。
【００３２】また、余剰燃料ガス噴出管の燃焼室からの
突出長さＬを、燃焼ガスの排気口に向けて６０ｍｍ〜３
０ｍｍで次第に短くして、上記のような発電試験を行な
ったところ、発電試験後５分経過後のセルの開口部付近
の温度は１０４８℃、燃焼室排気口付近が１０３２℃で
あった。これにより、燃焼領域をさらに分散することが
でき、燃焼室内の局所的な高温を抑制でき、燃焼室の各
部材への熱的負荷を軽減できることが判る。
突出長さＬを、燃焼ガスの排気口に向けて６０ｍｍ〜３
０ｍｍで次第に短くして、上記のような発電試験を行な
ったところ、発電試験後５分経過後のセルの開口部付近
の温度は１０４８℃、燃焼室排気口付近が１０３２℃で
あった。これにより、燃焼領域をさらに分散することが
でき、燃焼室内の局所的な高温を抑制でき、燃焼室の各
部材への熱的負荷を軽減できることが判る。
【００３３】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池では、余
剰の燃料ガスが噴出される部分をセル開口部の上方に離
すことができ、燃料ガスと空気の混合領域（燃焼領域）
がセルの開口部の側方に形成されることがなく、燃焼室
内の局所的な高温を抑制できる。よって、スタックの最
も外側に配列されたセルの開口部の側方が直接燃焼領域
に曝され、スポット的に高温になる事態が発生せず、セ
ル端部に作用する熱応力を効果的に低減できるととも
に、燃焼室の各部材への熱的負荷を軽減できる。
剰の燃料ガスが噴出される部分をセル開口部の上方に離
すことができ、燃料ガスと空気の混合領域（燃焼領域）
がセルの開口部の側方に形成されることがなく、燃焼室
内の局所的な高温を抑制できる。よって、スタックの最
も外側に配列されたセルの開口部の側方が直接燃焼領域
に曝され、スポット的に高温になる事態が発生せず、セ
ル端部に作用する熱応力を効果的に低減できるととも
に、燃焼室の各部材への熱的負荷を軽減できる。
【図１】固体電解質型燃料電池の模式図である。
【図２】燃焼室仕切板およびその近傍を示すもので、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】固体電解質型燃料電池セルの断面図である。
【図４】スタックを示す平面図である。
【図５】余剰燃料ガス噴出管の配置状態を示す模式図で
ある。
ある。
【図６】図５の平面図である。
【図７】長さの異なる余剰燃料ガス噴出管を配置した固
体電解質型燃料電池の模式図である。
体電解質型燃料電池の模式図である。
【図８】従来の固体電解質型燃料電池の模式図である。
５１・・・反応容器 ５２・・・固体電解質型燃料電池セル ５５・・・燃料ガス室仕切板 ６１・・・空気室仕切板 ６３・・・燃焼室仕切板 ６５・・・セルの開口部 ８２・・・余剰燃料ガス噴出管の噴出口 ８３・・・余剰燃料ガス噴出管 Ａ・・・空気室 Ｂ・・・燃焼室 Ｃ・・・反応室 Ｄ・・・燃料ガス室 Ｌ・・・余剰燃料ガス噴出管の突出長さ
Claims (2)
- 【請求項１】反応容器内に燃焼室仕切板を用いて燃焼室
と反応室を形成し、複数の有底筒状の固体電解質型燃料
電池セルを、前記燃焼室仕切板に形成された複数のセル
挿入孔に、開口部が前記燃焼室仕切板から前記燃焼室側
に突出するようにそれぞれ挿入し固定してなり、空気を
前記固体電解質型燃料電池セル内にそれぞれ供給し、か
つ、燃料ガスを前記反応室内の前記固体電解質型燃料電
池セル間に供給して反応させ、余剰の燃料ガスを前記燃
焼室仕切板に形成された複数の余剰燃料ガス噴出孔から
前記燃焼室内に噴出させ、前記燃焼室内の空気と反応さ
せて燃焼させる固体電解質型燃料電池であって、前記燃
焼室仕切板の余剰燃料ガス噴出孔に、前記固体電解質型
燃料電池セルの開口部よりも上方に突出する余剰燃料ガ
ス噴出管を設けたことを特徴とする固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項２】余剰燃料ガス噴出管の燃焼室仕切板からの
突出長さが異なることを特徴とする請求項１記載の固体
電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04210098A JP3585363B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04210098A JP3585363B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238519A true JPH11238519A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3585363B2 JP3585363B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=12626579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04210098A Expired - Fee Related JP3585363B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3585363B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077496A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池 |
| US7132189B2 (en) * | 2002-05-24 | 2006-11-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack with bypass |
| JP2011113890A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池のオフガス燃焼装置及びオフガス燃焼方法 |
| JP2013243150A (ja) * | 2013-07-19 | 2013-12-05 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池のオフガス燃焼装置及びオフガス燃焼方法 |
| JP2015018752A (ja) * | 2013-07-12 | 2015-01-29 | Toto株式会社 | 固体酸化物型燃料電池装置 |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP04210098A patent/JP3585363B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077496A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池 |
| US7132189B2 (en) * | 2002-05-24 | 2006-11-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack with bypass |
| JP2011113890A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池のオフガス燃焼装置及びオフガス燃焼方法 |
| JP2015018752A (ja) * | 2013-07-12 | 2015-01-29 | Toto株式会社 | 固体酸化物型燃料電池装置 |
| JP2013243150A (ja) * | 2013-07-19 | 2013-12-05 | Tokyo Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池のオフガス燃焼装置及びオフガス燃焼方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3585363B2 (ja) | 2004-11-04 |
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