JPH11238522A - 二重容器型燃料電池装置 - Google Patents
二重容器型燃料電池装置Info
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- JPH11238522A JPH11238522A JP10042297A JP4229798A JPH11238522A JP H11238522 A JPH11238522 A JP H11238522A JP 10042297 A JP10042297 A JP 10042297A JP 4229798 A JP4229798 A JP 4229798A JP H11238522 A JPH11238522 A JP H11238522A
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- anode
- cathode
- gas
- container
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 コンパクトで熱損失の少ない二重容器型燃料
電池装置を提供する。 【解決手段】 仕切り材１３で上下に仕切られ上部に積
層電池１５を配置し、下部に改質器１６を配置し、仕切
り材１３には積層電池１５のカソード排ガスとアノード
排ガスとを燃焼して燃焼排ガスを下部に排出する燃焼器
１４が配置された内容器１１と、この内容器１１を包囲
し、内容器底部に設けられた排出口２４より流出する燃
焼排ガスを内容器頂部へ導く外部流路１９を形成する外
容器１２と、この外容器内の底部に設けられ燃焼排ガス
を外部流路１９に導く炭酸ガスブロワ１８と、この外容
器内の頂部にはカソード排ガスを吸引し、空気口２１よ
り導入される空気と燃焼排ガスを混合してカソードガス
として押し込み口２０より押し込むカソードブロワ装置
１７，２０が設置されている。
電池装置を提供する。 【解決手段】 仕切り材１３で上下に仕切られ上部に積
層電池１５を配置し、下部に改質器１６を配置し、仕切
り材１３には積層電池１５のカソード排ガスとアノード
排ガスとを燃焼して燃焼排ガスを下部に排出する燃焼器
１４が配置された内容器１１と、この内容器１１を包囲
し、内容器底部に設けられた排出口２４より流出する燃
焼排ガスを内容器頂部へ導く外部流路１９を形成する外
容器１２と、この外容器内の底部に設けられ燃焼排ガス
を外部流路１９に導く炭酸ガスブロワ１８と、この外容
器内の頂部にはカソード排ガスを吸引し、空気口２１よ
り導入される空気と燃焼排ガスを混合してカソードガス
として押し込み口２０より押し込むカソードブロワ装置
１７，２０が設置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料
電池を用い、これを二重の容器に格納した二重容器型燃
料電池装置に関する。
電池を用い、これを二重の容器に格納した二重容器型燃
料電池装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として
高温で溶融状態になる溶融炭酸塩を用いたものであり、
約６５０℃前後の高温で作動し高い発電効率を達成でき
る特徴を有している。図６は、かかる溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた従来の燃料電池装置の基本構成を示す。こ
の図において、１はカソードとアノードとを有する燃料
電池であり、２は水蒸気を含む燃料ガスを改質して水素
を主成分とする改質ガス（アノードガス）にする装置
で、改質反応を行なう改質室とこの改質室を加熱する加
熱室よりなる改質器である。３は燃料電池１の排ガスを
再度燃焼して燃焼排ガスを生成し、この燃焼排ガスを加
熱室に供給する燃焼器である。４は燃料ガスを加熱する
熱交換器で、改質室からの改質ガスにより燃料ガスを加
熱して改質室に送り込む。５は炭酸ガスブロワで加熱室
から出た燃焼排ガスをカソードに送り込む。６はカソー
ドブロワでカソード排ガスの一部を吸引し、炭酸ガスブ
ロワ５からの燃焼排ガスと空気とを混合してカソードガ
スとしカソードに供給する。７は燃料電池１、改質器
２、燃焼器３、熱交換器４を格納する格納容器である。
８はリサイクルラインでカソード排ガスの一部をカソー
ドに循環させるラインであり、流量が多いため大径管で
構成され、高温のガスが流れる。各機器１〜６は配管で
接続されている。
高温で溶融状態になる溶融炭酸塩を用いたものであり、
約６５０℃前後の高温で作動し高い発電効率を達成でき
る特徴を有している。図６は、かかる溶融炭酸塩型燃料
電池を用いた従来の燃料電池装置の基本構成を示す。こ
の図において、１はカソードとアノードとを有する燃料
電池であり、２は水蒸気を含む燃料ガスを改質して水素
を主成分とする改質ガス（アノードガス）にする装置
で、改質反応を行なう改質室とこの改質室を加熱する加
熱室よりなる改質器である。３は燃料電池１の排ガスを
再度燃焼して燃焼排ガスを生成し、この燃焼排ガスを加
熱室に供給する燃焼器である。４は燃料ガスを加熱する
熱交換器で、改質室からの改質ガスにより燃料ガスを加
熱して改質室に送り込む。５は炭酸ガスブロワで加熱室
から出た燃焼排ガスをカソードに送り込む。６はカソー
ドブロワでカソード排ガスの一部を吸引し、炭酸ガスブ
ロワ５からの燃焼排ガスと空気とを混合してカソードガ
スとしカソードに供給する。７は燃料電池１、改質器
２、燃焼器３、熱交換器４を格納する格納容器である。
８はリサイクルラインでカソード排ガスの一部をカソー
ドに循環させるラインであり、流量が多いため大径管で
構成され、高温のガスが流れる。各機器１〜６は配管で
接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の燃料電池
装置では、リサイクルラインは大流量のため大径となり
配置スペースが大きく装置のコンパクト化が困難であっ
た。また高温であり、容器７外部に配置されているため
熱損失が多かった。
装置では、リサイクルラインは大流量のため大径となり
配置スペースが大きく装置のコンパクト化が困難であっ
た。また高温であり、容器７外部に配置されているため
熱損失が多かった。
【０００４】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コン
パクトで熱損失の少ない二重容器型燃料電池装置を提供
することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コン
パクトで熱損失の少ない二重容器型燃料電池装置を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、仕切り材で上下に仕切られ上
部に積層電池を配置し、下部に改質器を配置し、前記仕
切り材には積層電池のカソード排ガスとアノード排ガス
とを燃焼して燃焼排ガスを下部に排出する燃焼器が配置
された内容器と、この内容器を包囲し、内容器底部に設
けられた排出口より流出する前記燃焼排ガスを内容器頂
部へ導く外部流路を形成する外容器と、この外容器内の
底部に設けられ前記燃焼排ガスを前記外部流路に導く炭
酸ガスブロワと、この外容器内の頂部に設けられ、内容
器頂部に設けられた吸引口より積層電池のカソード排ガ
スを吸引し、前記外部流路に導入される空気と、この外
部流路からの燃焼排ガスを混合してカソードガスとし内
容器頂部に設けられた押し込み口よりこのカソードガス
を押し込むカソードブロワ装置と、前記改質器に燃料ガ
スを供給する燃料配管と、この改質器で生成されたアノ
ードガスを積層電池の各アノードに供給するアノード配
管と、アノードからのアノード排ガスを前記燃焼器に導
くアノード排ガス配管とを備える。
め、請求項１の発明では、仕切り材で上下に仕切られ上
部に積層電池を配置し、下部に改質器を配置し、前記仕
切り材には積層電池のカソード排ガスとアノード排ガス
とを燃焼して燃焼排ガスを下部に排出する燃焼器が配置
された内容器と、この内容器を包囲し、内容器底部に設
けられた排出口より流出する前記燃焼排ガスを内容器頂
部へ導く外部流路を形成する外容器と、この外容器内の
底部に設けられ前記燃焼排ガスを前記外部流路に導く炭
酸ガスブロワと、この外容器内の頂部に設けられ、内容
器頂部に設けられた吸引口より積層電池のカソード排ガ
スを吸引し、前記外部流路に導入される空気と、この外
部流路からの燃焼排ガスを混合してカソードガスとし内
容器頂部に設けられた押し込み口よりこのカソードガス
を押し込むカソードブロワ装置と、前記改質器に燃料ガ
スを供給する燃料配管と、この改質器で生成されたアノ
ードガスを積層電池の各アノードに供給するアノード配
管と、アノードからのアノード排ガスを前記燃焼器に導
くアノード排ガス配管とを備える。
【０００６】上記本発明の構成によれば、カソードブロ
ワの循環作用によって供給されるカソードガスと改質器
からのアノードガスにより燃料電池は発電し、カソード
排ガスとアノード排ガスを放出するが、このカソード排
ガスの一部は内容器を通り、アノード排ガスはアノード
排ガス管を通り、仕切り材に設けられた燃焼器に入り、
再燃焼して高温の燃焼排ガスとなり、炭酸ガスブロワに
吸引されて内容器下部に入り、改質器を加熱し炭酸ガス
ブロワに吸引されて外部流路に入り、外部流路に導入さ
れた空気とともにカソードブロワに吸引された燃料電池
からのカソード排ガスと混合してカソードガスとなる。
このカソードガスは内容器頂部の押し込み口より各燃料
電池のカソードに供給される。一方燃料配管から供給さ
れた水蒸気を含む燃料ガスは改質器で燃焼排ガスによっ
て加熱されアノードガスとなり、アノード配管によりア
ノードに供給される。リサイクルラインは内容器と外容
器との間の空間に案内板等を入れることにより構成で
き、配管を用いる場合に比べ小さなスペースでよい。ま
た外容器の内側で内容器とも接しているので放熱を容易
に少くすることができる。
ワの循環作用によって供給されるカソードガスと改質器
からのアノードガスにより燃料電池は発電し、カソード
排ガスとアノード排ガスを放出するが、このカソード排
ガスの一部は内容器を通り、アノード排ガスはアノード
排ガス管を通り、仕切り材に設けられた燃焼器に入り、
再燃焼して高温の燃焼排ガスとなり、炭酸ガスブロワに
吸引されて内容器下部に入り、改質器を加熱し炭酸ガス
ブロワに吸引されて外部流路に入り、外部流路に導入さ
れた空気とともにカソードブロワに吸引された燃料電池
からのカソード排ガスと混合してカソードガスとなる。
このカソードガスは内容器頂部の押し込み口より各燃料
電池のカソードに供給される。一方燃料配管から供給さ
れた水蒸気を含む燃料ガスは改質器で燃焼排ガスによっ
て加熱されアノードガスとなり、アノード配管によりア
ノードに供給される。リサイクルラインは内容器と外容
器との間の空間に案内板等を入れることにより構成で
き、配管を用いる場合に比べ小さなスペースでよい。ま
た外容器の内側で内容器とも接しているので放熱を容易
に少くすることができる。
【０００７】請求項２の発明では、仕切り材で上下に仕
切られ上部に改質器を配置し、下部に積層電池を配置
し、前記仕切り材には積層電池のカソード排ガスとアノ
ード排ガスとを燃焼して燃焼排ガスを上部に排出する燃
焼器が配置された内容器と、この内容器を包囲し、内容
器頂部に設けられた排出口より流出する前記燃焼排ガス
を内容器底部へ導く外部流路を形成する外容器と、この
外容器内の頂部に設けられ前記燃焼排ガスを前記外部流
路に導く炭酸ガスブロワと、この外容器内の底部に設け
られ、内容器底部に設けられた吸引口より積層電池のカ
ソード排ガスを吸引し、前記外部流路に導入される空気
と、この外部流路からの燃焼排ガスとを混合してカソー
ドガスとし内容器底部に設けられた押し込み口よりこの
カソードガスを押し込むカソードブロワ装置と、前記改
質器に燃料ガスを供給する燃料配管と、この改質器で生
成されたアノードガスを積層電池の各アノードに供給す
るアノード配管と、アノードからのアノード排ガスを前
記燃焼器に導くアノード排ガス配管とを備える。
切られ上部に改質器を配置し、下部に積層電池を配置
し、前記仕切り材には積層電池のカソード排ガスとアノ
ード排ガスとを燃焼して燃焼排ガスを上部に排出する燃
焼器が配置された内容器と、この内容器を包囲し、内容
器頂部に設けられた排出口より流出する前記燃焼排ガス
を内容器底部へ導く外部流路を形成する外容器と、この
外容器内の頂部に設けられ前記燃焼排ガスを前記外部流
路に導く炭酸ガスブロワと、この外容器内の底部に設け
られ、内容器底部に設けられた吸引口より積層電池のカ
ソード排ガスを吸引し、前記外部流路に導入される空気
と、この外部流路からの燃焼排ガスとを混合してカソー
ドガスとし内容器底部に設けられた押し込み口よりこの
カソードガスを押し込むカソードブロワ装置と、前記改
質器に燃料ガスを供給する燃料配管と、この改質器で生
成されたアノードガスを積層電池の各アノードに供給す
るアノード配管と、アノードからのアノード排ガスを前
記燃焼器に導くアノード排ガス配管とを備える。
【０００８】本発明は請求項１の発明の内容器の燃料電
池と改質器との配置を上下入れ換え、これに伴い炭酸ガ
スブロワとカソードブロワ装置を上下入れ換えたもの
で、請求項１の発明とほぼ同じ機能を有し、動作をす
る。
池と改質器との配置を上下入れ換え、これに伴い炭酸ガ
スブロワとカソードブロワ装置を上下入れ換えたもの
で、請求項１の発明とほぼ同じ機能を有し、動作をす
る。
【０００９】請求項３の発明では、請求項１または２の
改質器は積層して設けられ、前記燃料配管は各改質器毎
に燃料ガスを供給するヘッダーを有し、前記アノード配
管はｍ個の改質器からアノードガスをｎ個の電池に供給
するヘッダーである。
改質器は積層して設けられ、前記燃料配管は各改質器毎
に燃料ガスを供給するヘッダーを有し、前記アノード配
管はｍ個の改質器からアノードガスをｎ個の電池に供給
するヘッダーである。
【００１０】改質器も複数設けこれを積層することによ
り据付スペースを小さくする。各改質器入側にはヘッダ
ーが接続され、このヘッダーは燃料配管に接続されてい
る。また改質器出側にもヘッダーが接続され、このヘッ
ダーは燃料電池のアノードに接続され、ｍ個の改質器と
ｎ個のアノードを接続する。
り据付スペースを小さくする。各改質器入側にはヘッダ
ーが接続され、このヘッダーは燃料配管に接続されてい
る。また改質器出側にもヘッダーが接続され、このヘッ
ダーは燃料電池のアノードに接続され、ｍ個の改質器と
ｎ個のアノードを接続する。
【００１１】請求項４の発明では、前記内容器と前記外
容器は角形である。
容器は角形である。
【００１２】内外容器を角形にすることにより、角形の
電池および改質器を配置することができる。角形の電池
および改質器はガスの流路を一様断面とすることがで
き、安定した性能が得られる。また製作も容易となる。
電池および改質器を配置することができる。角形の電池
および改質器はガスの流路を一様断面とすることがで
き、安定した性能が得られる。また製作も容易となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明の二重容器型燃料電池装置の縦断面
図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は図１のＹ
−Ｙ断面図である。また図５は本発明の基本構成を説明
する図である。先ず基本構成を図５を用い、従来の図６
と対比して説明する。太線で示した流路は内容器、外容
器にて構成される流路を示す。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明の二重容器型燃料電池装置の縦断面
図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は図１のＹ
−Ｙ断面図である。また図５は本発明の基本構成を説明
する図である。先ず基本構成を図５を用い、従来の図６
と対比して説明する。太線で示した流路は内容器、外容
器にて構成される流路を示す。
【００１４】１はカソードとアノードとを有する燃料電
池、２は水蒸気を含む燃料ガスを改質して水素を主成分
とする改質ガス（アノードガス）にする装置であり、改
質反応を行なう改質室２ａとこの改質室２ａで生成され
たアノードガスにより改質室２ａを加熱してゆくＨＸ
（熱交換器）ゾーン２ｂである。３は燃料電池１の排ガ
スを再度燃焼して燃焼排ガスを生成し、この燃焼排ガス
を加熱室に供給する燃焼器である。この燃焼排ガスが改
質器２を覆うようになっており、改質室２ａはこの燃焼
排ガスで加熱される。改質室２ａを出た改質ガスは、Ｈ
ｘゾーン２ｂにて改質器内部で熱交換されるため、図６
に示す燃料ガスを加熱する熱交換器４は用いられていな
い。５は炭酸ガスブロワで改質器２を加熱した燃焼排ガ
スをカソードに送り込む。６はカソードブロワでカソー
ド排ガスの一部を吸引し、炭酸ガスブロワ５からの燃焼
排ガスと空気とを混合してカソードガスとしカソードに
供給する。７は燃料電池１、改質器２、燃焼器３、炭酸
ガスブロワ５、カソードブロワ６を格納する格納容器で
ある。８はリサイクルラインでカソード排ガスの一部を
カソードに循環させるラインであり、容器で構成された
流路を流れる。燃料ガスを改質器２に供給する燃料配管
３０、改質器２で生成したアノードガスをアノードに供
給するアノード配管３１、アノードからのアノード排ガ
スを燃焼器３に供給するアノード排ガス配管３２は配管
で構成されている。
池、２は水蒸気を含む燃料ガスを改質して水素を主成分
とする改質ガス（アノードガス）にする装置であり、改
質反応を行なう改質室２ａとこの改質室２ａで生成され
たアノードガスにより改質室２ａを加熱してゆくＨＸ
（熱交換器）ゾーン２ｂである。３は燃料電池１の排ガ
スを再度燃焼して燃焼排ガスを生成し、この燃焼排ガス
を加熱室に供給する燃焼器である。この燃焼排ガスが改
質器２を覆うようになっており、改質室２ａはこの燃焼
排ガスで加熱される。改質室２ａを出た改質ガスは、Ｈ
ｘゾーン２ｂにて改質器内部で熱交換されるため、図６
に示す燃料ガスを加熱する熱交換器４は用いられていな
い。５は炭酸ガスブロワで改質器２を加熱した燃焼排ガ
スをカソードに送り込む。６はカソードブロワでカソー
ド排ガスの一部を吸引し、炭酸ガスブロワ５からの燃焼
排ガスと空気とを混合してカソードガスとしカソードに
供給する。７は燃料電池１、改質器２、燃焼器３、炭酸
ガスブロワ５、カソードブロワ６を格納する格納容器で
ある。８はリサイクルラインでカソード排ガスの一部を
カソードに循環させるラインであり、容器で構成された
流路を流れる。燃料ガスを改質器２に供給する燃料配管
３０、改質器２で生成したアノードガスをアノードに供
給するアノード配管３１、アノードからのアノード排ガ
スを燃焼器３に供給するアノード排ガス配管３２は配管
で構成されている。
【００１５】図１において、１１は内容器、１２は外容
器でいずれも角形であり、内容器１１を外容器１２が覆
っている。内容器１１の上下方向ほぼ中央に仕切り材１
３が設けられ上部と下部に仕切っている。仕切り材１３
の両端には後述するアノード排ガスとカソード排ガスに
含まれる未燃焼ガスを燃焼用触媒で燃焼する触媒燃焼器
１４が配置され、高温の燃焼排ガスを内容器下部に供給
する。内容器１１上部には燃料電池１５が積層されて配
置されている。燃料電池１５は電解質板１５ａと、この
両側に設けられたカソード１５ｂとアノード１５ｃから
構成される。内容器１１下部には改質器１６が積層され
て配置されている。改質器１６は、燃料ガスを改質触媒
とともに加熱して水素を主体とする改質ガス（アノード
ガス）を生成する改質室１６ａと、この改質ガスで改質
室１６ａを加熱するＨＸゾーン１６ｂよりなる。なお、
改質器１６の周囲は触媒燃焼器１４より排出された燃焼
排ガスで覆われ加熱されている。
器でいずれも角形であり、内容器１１を外容器１２が覆
っている。内容器１１の上下方向ほぼ中央に仕切り材１
３が設けられ上部と下部に仕切っている。仕切り材１３
の両端には後述するアノード排ガスとカソード排ガスに
含まれる未燃焼ガスを燃焼用触媒で燃焼する触媒燃焼器
１４が配置され、高温の燃焼排ガスを内容器下部に供給
する。内容器１１上部には燃料電池１５が積層されて配
置されている。燃料電池１５は電解質板１５ａと、この
両側に設けられたカソード１５ｂとアノード１５ｃから
構成される。内容器１１下部には改質器１６が積層され
て配置されている。改質器１６は、燃料ガスを改質触媒
とともに加熱して水素を主体とする改質ガス（アノード
ガス）を生成する改質室１６ａと、この改質ガスで改質
室１６ａを加熱するＨＸゾーン１６ｂよりなる。なお、
改質器１６の周囲は触媒燃焼器１４より排出された燃焼
排ガスで覆われ加熱されている。
【００１６】外容器１２内の頂部にはカソードブロワ１
７が設けられ、容器内底部には炭酸ガスブロワ１８が設
けられている。これらのブロワ１７，１８を駆動する電
動機は外容器１２外に設けられている。内容器１１と外
容器１２との間に形成される空間を外部流路１９とす
る。内容器１１の頂部外側で外容器１２内に循環案内構
造２０が設けられている。この循環案内構造２０の下面
と内容器１１の頂部で構成される流路のレベルの外容器
１２に空気口２１が設けられ、内容器１１の上部から外
容器１２を貫通してカソード排ガスを外部に供給する排
ガス口２２が設けられている。内容器１１頂部にはカソ
ード１５ｂに供給するカソードガスを導入する押し込み
口２３が設けられ、内容器１１底部には改質器１６を加
熱した燃焼排ガスを排出する排出口２４が設けられてい
る。
７が設けられ、容器内底部には炭酸ガスブロワ１８が設
けられている。これらのブロワ１７，１８を駆動する電
動機は外容器１２外に設けられている。内容器１１と外
容器１２との間に形成される空間を外部流路１９とす
る。内容器１１の頂部外側で外容器１２内に循環案内構
造２０が設けられている。この循環案内構造２０の下面
と内容器１１の頂部で構成される流路のレベルの外容器
１２に空気口２１が設けられ、内容器１１の上部から外
容器１２を貫通してカソード排ガスを外部に供給する排
ガス口２２が設けられている。内容器１１頂部にはカソ
ード１５ｂに供給するカソードガスを導入する押し込み
口２３が設けられ、内容器１１底部には改質器１６を加
熱した燃焼排ガスを排出する排出口２４が設けられてい
る。
【００１７】循環案内構造２０は、中空箱状で底部に内
容器１１の上部と連通し、カソード排ガスを吸引する複
数の吸引管２５が設けられ、頂部には吸引したカソード
排ガスをカソードブロワ１７が吸い出す吸い出し口２６
が設けられている。かかる構成により、内容器１１上部
のカソード１５ｂより排出されたカソード排ガスの一部
はカソードブロワ１７により吸引され空気口２１から供
給される空気と、外部流路１９を上昇してくる燃焼排ガ
スと混合されてカソードガスになり、内容器１１頂板の
押し込み口２３より内容器１１上部に導入され、燃料電
池１５のカソード１５ｂに供給される。この構造は図６
に示すリサイクルラインを構成している。
容器１１の上部と連通し、カソード排ガスを吸引する複
数の吸引管２５が設けられ、頂部には吸引したカソード
排ガスをカソードブロワ１７が吸い出す吸い出し口２６
が設けられている。かかる構成により、内容器１１上部
のカソード１５ｂより排出されたカソード排ガスの一部
はカソードブロワ１７により吸引され空気口２１から供
給される空気と、外部流路１９を上昇してくる燃焼排ガ
スと混合されてカソードガスになり、内容器１１頂板の
押し込み口２３より内容器１１上部に導入され、燃料電
池１５のカソード１５ｂに供給される。この構造は図６
に示すリサイクルラインを構成している。
【００１８】水蒸気を含む燃料ガスを供給する燃料配管
３０が各改質室１６ａに接続されている。配管３０と各
改質室１６ａとの取り合いの構造はヘッダーとなってい
る。各改質器１６のＨＸゾーン１６ｂと各燃料電池１５
のアノード１５ｃはアノード配管３１により接続され、
各改質室１６ａで生成したアノードガスが各アノード１
５ｃに供給される。このアノード配管３１はヘッダー構
造になっている。各アノード１５ｃと触媒燃焼器１４を
接続するアノード排ガス配管３２が設けられ、アノード
排ガスを触媒燃焼器１４に供給する。このアノード排ガ
ス配管３２もヘッダー構造になっている。
３０が各改質室１６ａに接続されている。配管３０と各
改質室１６ａとの取り合いの構造はヘッダーとなってい
る。各改質器１６のＨＸゾーン１６ｂと各燃料電池１５
のアノード１５ｃはアノード配管３１により接続され、
各改質室１６ａで生成したアノードガスが各アノード１
５ｃに供給される。このアノード配管３１はヘッダー構
造になっている。各アノード１５ｃと触媒燃焼器１４を
接続するアノード排ガス配管３２が設けられ、アノード
排ガスを触媒燃焼器１４に供給する。このアノード排ガ
ス配管３２もヘッダー構造になっている。
【００１９】図２において、丸の中に黒丸のある符号は
紙面の下から上への流れを示し、丸の中にばつのある符
号は紙面の上から下への流れを示す。また実線の矢印は
カソード１５ｂ内のカソードガスの流れを示し、破線の
矢印はアノード１５ｃ内のアノードガスの流れを示す。
燃料電池１５は幅方向に４個が並んで１組となり、この
組みが互いに対向して配置されている。なおこの配置は
一例であり、幅方向４個の代わりに任意の数としてもよ
い。カソードガスは内容器１１の押し込み口２３から導
入され、各カソード１５ｂに流入する。またアノードガ
スはアノード配管３１から各アノード１５ｃに供給され
る。カソード排ガスは３方向に分かれ、一方は内容器１
１の頂板に設けられた複数の吸引管２５から吸引され、
他の一方は触媒燃焼器１４に吸引され、残りは排ガス口
２２から排出され、圧縮空気を発生したり、燃料ガスに
混入する水蒸気を発生する熱源としてエネルギを回収さ
れる。アノード１５ｃからのアノード排ガスはアノード
排ガス管３２により触媒燃焼器１４に送られる。外部流
路１９からは炭酸ガスブロワ１８により吸引された燃焼
排ガスが上昇する。
紙面の下から上への流れを示し、丸の中にばつのある符
号は紙面の上から下への流れを示す。また実線の矢印は
カソード１５ｂ内のカソードガスの流れを示し、破線の
矢印はアノード１５ｃ内のアノードガスの流れを示す。
燃料電池１５は幅方向に４個が並んで１組となり、この
組みが互いに対向して配置されている。なおこの配置は
一例であり、幅方向４個の代わりに任意の数としてもよ
い。カソードガスは内容器１１の押し込み口２３から導
入され、各カソード１５ｂに流入する。またアノードガ
スはアノード配管３１から各アノード１５ｃに供給され
る。カソード排ガスは３方向に分かれ、一方は内容器１
１の頂板に設けられた複数の吸引管２５から吸引され、
他の一方は触媒燃焼器１４に吸引され、残りは排ガス口
２２から排出され、圧縮空気を発生したり、燃料ガスに
混入する水蒸気を発生する熱源としてエネルギを回収さ
れる。アノード１５ｃからのアノード排ガスはアノード
排ガス管３２により触媒燃焼器１４に送られる。外部流
路１９からは炭酸ガスブロワ１８により吸引された燃焼
排ガスが上昇する。
【００２０】図３において、丸の中の黒丸と丸の中のば
つの符号は図２と同じ意味を示し、矢印は燃焼排ガスの
流れを示す。改質器１６も幅方向に４個が並んで１組と
なり、この組みが互いに対向して配置されている。なお
この配置は一例であり、幅方向４個の代わりに任意の数
としてもよい。燃焼排ガスは触媒燃焼器１４から内容器
１１の下部に排出され、各改質室１６ａを包んでこれら
を加熱した後、排出口２４から炭酸ガスブロワ１８によ
り吸引され外部流路１９に排出される。
つの符号は図２と同じ意味を示し、矢印は燃焼排ガスの
流れを示す。改質器１６も幅方向に４個が並んで１組と
なり、この組みが互いに対向して配置されている。なお
この配置は一例であり、幅方向４個の代わりに任意の数
としてもよい。燃焼排ガスは触媒燃焼器１４から内容器
１１の下部に排出され、各改質室１６ａを包んでこれら
を加熱した後、排出口２４から炭酸ガスブロワ１８によ
り吸引され外部流路１９に排出される。
【００２１】以上のように構成された装置の動作を説明
する。燃料配管３０から水蒸気を含む都市ガスなどの燃
料ガスが供給され、改質室１６ａに入り水素を主とする
改質ガス（アノードガス）が生成され、ＨＸゾーン１６
ｂで熱交換してアノード配管３１により燃料電池１５の
アノード１５ｃに供給される。一方内容器１１の頂板の
押し込み口２３からは酸素と炭酸ガスを含むカソードガ
スが押し込まれ、カソード１５ｂに供給される。電池１
５内で電池反応により電気を発生した後、カソード１５
ｂからは酸素を含むカソード排ガスが排出され、アノー
ド１５ｃからは未燃焼の水素や一酸化炭素などを含むア
ノード排ガスが排出され、このカソード排ガスの一部と
アノード排ガスは触媒燃焼器１４で触媒の作用で燃焼
し、高温の燃焼排ガスを内容器１１の下部に排出する。
する。燃料配管３０から水蒸気を含む都市ガスなどの燃
料ガスが供給され、改質室１６ａに入り水素を主とする
改質ガス（アノードガス）が生成され、ＨＸゾーン１６
ｂで熱交換してアノード配管３１により燃料電池１５の
アノード１５ｃに供給される。一方内容器１１の頂板の
押し込み口２３からは酸素と炭酸ガスを含むカソードガ
スが押し込まれ、カソード１５ｂに供給される。電池１
５内で電池反応により電気を発生した後、カソード１５
ｂからは酸素を含むカソード排ガスが排出され、アノー
ド１５ｃからは未燃焼の水素や一酸化炭素などを含むア
ノード排ガスが排出され、このカソード排ガスの一部と
アノード排ガスは触媒燃焼器１４で触媒の作用で燃焼
し、高温の燃焼排ガスを内容器１１の下部に排出する。
【００２２】燃焼排ガスは改質器１６を包んで改質室１
６ａの改質反応に必要な熱を与え、炭酸ガスブロワ１８
に吸引されて排出口２４から外部流路１９を上昇する。
カソード排ガスの他の一部は、吸引管２５よりカソード
ブロワ１７に吸引され、空気口２１から供給される空気
と、外部流路１９を上昇してきた炭酸ガスを含む燃焼排
ガスと混合されてカソードガスになり、押し込み口２３
よりカソード１５ｂに供給される。
６ａの改質反応に必要な熱を与え、炭酸ガスブロワ１８
に吸引されて排出口２４から外部流路１９を上昇する。
カソード排ガスの他の一部は、吸引管２５よりカソード
ブロワ１７に吸引され、空気口２１から供給される空気
と、外部流路１９を上昇してきた炭酸ガスを含む燃焼排
ガスと混合されてカソードガスになり、押し込み口２３
よりカソード１５ｂに供給される。
【００２３】次に、図４により他の実施形態を説明す
る。本実施形態は図１に示す燃料電池装置に対し、内容
器１１の上部に改質器１６を配置し、下部に燃料電池１
５を配置し、これに伴い炭酸ガスブロワ１８を外容器内
で外容器１２の頂部に配置し、カソードブロワ１７と循
環案内構造２０等を外容器内で外容器１２の底部に配置
したものである。本実施形態の機能と動作は図１に示し
た実施形態とほぼ同じである。
る。本実施形態は図１に示す燃料電池装置に対し、内容
器１１の上部に改質器１６を配置し、下部に燃料電池１
５を配置し、これに伴い炭酸ガスブロワ１８を外容器内
で外容器１２の頂部に配置し、カソードブロワ１７と循
環案内構造２０等を外容器内で外容器１２の底部に配置
したものである。本実施形態の機能と動作は図１に示し
た実施形態とほぼ同じである。
【００２４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。例えば、上述した実施形
態では、内外容器１１，１２は角形の場合を示したが円
筒形のものも可能である。また、内外容器は垂直にして
も、水平にしても良い。また、燃料電池のアノード配管
３１、３２は内部マニホールド構造とすることもでき
る。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。例えば、上述した実施形
態では、内外容器１１，１２は角形の場合を示したが円
筒形のものも可能である。また、内外容器は垂直にして
も、水平にしても良い。また、燃料電池のアノード配管
３１、３２は内部マニホールド構造とすることもでき
る。
【００２５】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池装置
は、内容器と外容器内に燃料電池、改質器、燃焼器、ブ
ロワ類を配置し、リサイクルラインの流路をこの二重容
器で構成しているので、大きな流路を確保でき圧損を低
下させて効率を向上させるとともに、他の系統の配管も
容器の構造で代替することとあいまってコンパクトな装
置を実現できる。また高温で流量の多いリサイクルライ
ンが容器内に格納されているため放熱量が少くなり装置
の効率が向上する。
は、内容器と外容器内に燃料電池、改質器、燃焼器、ブ
ロワ類を配置し、リサイクルラインの流路をこの二重容
器で構成しているので、大きな流路を確保でき圧損を低
下させて効率を向上させるとともに、他の系統の配管も
容器の構造で代替することとあいまってコンパクトな装
置を実現できる。また高温で流量の多いリサイクルライ
ンが容器内に格納されているため放熱量が少くなり装置
の効率が向上する。
【図１】本発明の実施形態の二重容器型燃料電池装置の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態の二重容器型燃料電池装
置の縦断面図である。
置の縦断面図である。
【図５】本発明の二重容器型燃料電池装置の基本構成図
である。
である。
【図６】従来の燃料電池装置の基本構成図である。
１ 燃料電池 ２ 改質器 ２ａ 改質室 ２ｂ ＨＸゾーン ３ 燃焼器 ５ 炭酸ガスブロワ ６ カソードブロワ ７ 容器 ８ リサイクルライン １１ 内容器 １２ 外容器 １３ 仕切り材 １４ 触媒燃焼器 １５ 燃料電池 １５ａ 電解質板 １５ｂ カソード １５ｃ アノード １６ 改質器 １６ａ 改質室 １６ｂ ＨＸゾーン １７ カソードブロワ １８ 炭酸ガスブロワ １９ 外部流路 ２０ 循環案内構造 ２０ａ 整流材 ２１ 空気口 ２２ 排ガス口 ２３ 押し込み口 ２４ 排出口 ２５ 吸引管 ２６ 吸出口 ３０ 燃料配管 ３１ アノード配管 ３２ アノード排ガス配管
Claims (4)
- 【請求項１】 仕切り材で上下に仕切られ上部に積層電
池を配置し、下部に改質器を配置し、前記仕切り材には
積層電池のカソード排ガスとアノード排ガスとを燃焼し
て燃焼排ガスを下部に排出する燃焼器が配置された内容
器と、この内容器を包囲し、内容器底部に設けられた排
出口より流出する前記燃焼排ガスを内容器頂部へ導く外
部流路を形成する外容器と、この外容器内の底部に設け
られ前記燃焼排ガスを前記外部流路に導く炭酸ガスブロ
ワと、この外容器内の頂部に設けられ、内容器頂部に設
けられた吸引口より積層電池のカソード排ガスを吸引
し、前記外部流路に導入される空気と、この外部流路か
らの燃焼排ガスを混合してカソードガスとし内容器頂部
に設けられた押し込み口よりこのカソードガスを押し込
むカソードブロワ装置と、前記改質器に燃料ガスを供給
する燃料配管と、この改質器で生成されたアノードガス
を積層電池の各アノードに供給するアノード配管と、ア
ノードからのアノード排ガスを前記燃焼器に導くアノー
ド排ガス配管とを備えたことを特徴とする二重容器型燃
料電池装置。 - 【請求項２】 仕切り材で上下に仕切られ上部に改質器
を配置し、下部に積層電池を配置し、前記仕切り材には
積層電池のカソード排ガスとアノード排ガスとを燃焼し
て燃焼排ガスを上部に排出する燃焼器が配置された内容
器と、この内容器を包囲し、内容器頂部に設けられた排
出口より流出する前記燃焼排ガスを内容器底部へ導く外
部流路を形成する外容器と、この外容器内の頂部に設け
られ前記燃焼排ガスを前記外部流路に導く炭酸ガスブロ
ワと、この外容器内の底部に設けられ、内容器底部に設
けられた吸引口より積層電池のカソード排ガスを吸引
し、前記外部流路に導入される空気と、この外部流路か
らの燃焼排ガスを混合してカソードガスとし内容器底部
に設けられた押し込み口よりこのカソードガスを押し込
むカソードブロワ装置と、前記改質器に燃料ガスを供給
する燃料配管と、この改質器で生成されたアノードガス
を積層電池の各アノードに供給するアノード配管と、ア
ノードからのアノード排ガスを前記燃焼器に導くアノー
ド排ガス配管とを備えたことを特徴とする二重容器型燃
料電池装置。 - 【請求項３】 前記改質器は積層して設けられ、前記燃
料配管は各改質器毎に燃料ガスを供給するヘッダーを有
し、前記アノード配管はｍ個の改質器からアノードガス
をｎ個の電池に供給するヘッダーである、ことを特徴と
する請求項１または２記載の二重容器型燃料電池装置。 - 【請求項４】 前記内容器と前記外容器は角形であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の二重容器型燃料
電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04229798A JP3925756B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 二重容器型燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04229798A JP3925756B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 二重容器型燃料電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238522A true JPH11238522A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3925756B2 JP3925756B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=12632108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04229798A Expired - Fee Related JP3925756B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 二重容器型燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3925756B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653008B1 (en) | 1999-10-08 | 2003-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell apparatus |
| JP2005100942A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
| JP2005327553A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2006054132A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物形燃料電池 |
| US20080187806A1 (en) * | 2006-05-23 | 2008-08-07 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| JP2009093923A (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
| JP2009277375A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| WO2011012942A1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
| WO2012141303A1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池モジュール |
| JP2013527580A (ja) * | 2010-06-04 | 2013-06-27 | ワルトシラ フィンランド オサケユキチュア | 燃料電池システムにおける燃料電池スタックの熱バランスを制御するための方法および配置 |
| KR101309901B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-09-17 | 주식회사 포스코 | 연료전지 |
| CN118538974A (zh) * | 2024-07-26 | 2024-08-23 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) | 燃料电池发电模块 |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP04229798A patent/JP3925756B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009093923A (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
| JP2009277375A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| CN102473948A (zh) * | 2009-07-30 | 2012-05-23 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池系统及其控制方法 |
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| US9406949B2 (en) | 2009-07-30 | 2016-08-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
| US9929415B2 (en) | 2009-07-30 | 2018-03-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and control method thereof |
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| US8623560B2 (en) | 2010-06-04 | 2014-01-07 | Convion Oy | Method and arrangement to control the heat balance of fuel cell stacks in a fuel cell system |
| KR101309901B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-09-17 | 주식회사 포스코 | 연료전지 |
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| JP2012226869A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 燃料電池モジュール |
| CN118538974A (zh) * | 2024-07-26 | 2024-08-23 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) | 燃料电池发电模块 |
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|---|---|
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