JP2007073282A - Portable-type emergency power source - Google Patents

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晃 川上
Satoshi Matsuoka
聡 松岡
Naoki Watanabe
直樹 渡邉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable-type emergency power source, that is compact and has high reliability, and high degrees of freedom of available fuel. <P>SOLUTION: The portable type emergency power source is provided with a solid oxide fuel cell. The solid oxide fuel cell comprises a cell stack 10, equipped with a plurality of cylindrical cells and a current collector connecting the cells, a fuel flow channel 11 supplying the cell stack with fuel, an air flow channel 13 supplying the cell stack with air, a blowing means 14 for blowing air to the cell stack, a heating means 15 for the cell stack, an heat insulating part 16 arranged so as to surround the cell stack, a casing 17 arranged so as to surround the heat insulating part, and a plurality of terminals 18 for drawing out the power to outside of the casing. The cell is provided with a fuel electrode layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer, the thickness of the adiabatic part is 10 to 15 mm, and the cell stack is a portable emergency power source can operate even at 400°C to 700°C. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池を備え、小型で信頼性が高く、特に災害時などに好適に使用することのできる可搬型非常用電源に関する発明である。   The present invention relates to a portable emergency power source that includes a solid oxide fuel cell, is small and highly reliable, and can be suitably used particularly in a disaster.

従来から、系統電源を使用できない環境下で電力を使用する場合には、電池が使用されている。しかし1次電池の場合、使い捨てであるため地球資源の有効活用の観点から問題がある。また2次電池の場合、充電用の器具、充電時間が必要であり利便性の観点から問題がある。特に災害時など系統電源を使用できない場合には、充電自体ができないという問題も起こり得る。また2次電池のエネルギー容量は大きくなく、長時間に及ぶ連続運転が難しいという問題がある。   Conventionally, a battery is used when power is used in an environment where a system power supply cannot be used. However, since the primary battery is disposable, there is a problem from the viewpoint of effective use of earth resources. In the case of a secondary battery, there is a problem from the viewpoint of convenience because it requires a charging device and charging time. In particular, when the system power supply cannot be used, such as during a disaster, there may be a problem that charging cannot be performed. In addition, the secondary battery has a large energy capacity, and there is a problem that continuous operation over a long time is difficult.

一方、可搬型の電源として、エンジン発電機も使用されている。エンジン発電機は燃料を補給すれば長時間使用することも可能であるが、騒音や振動が大きく、また有害な排気ガスを排出するという問題がある。   On the other hand, an engine generator is also used as a portable power source. Although the engine generator can be used for a long time if fuel is replenished, there are problems that noise and vibration are large and harmful exhaust gas is discharged.

これらの問題を解決するために、燃料電池を用いた可搬型の電源の開発が行われている。燃料電池は、燃料タンクの交換などにより燃料を補給すれば連続運転が可能であり、騒音や有害な排気ガスなども排出しないため、系統電源を使用できない環境下で使用する可搬型の電源として好適であると考えられる。   In order to solve these problems, a portable power source using a fuel cell has been developed. The fuel cell can be operated continuously if fuel is replenished by replacing the fuel tank, etc., and does not emit noise or harmful exhaust gas, making it suitable as a portable power source for use in environments where system power cannot be used. It is thought that.

可搬型の燃料電池としては、直接メタノール型の固体高分子形燃料電池が注目されている（例えば、特許文献1〜2参照）。その理由は、改質器を使わずメタノールの直接供給で発電できるため、構造が簡単であるからである。しかしながら、直接メタノール型の固体高分子形燃料電池の燃料として使用されるメタノールは、毒性（劇物指定）が強いため、その保存管理方法も含めて、例えば、一般家庭でも使用できるかなど、安全性に課題がある。また燃料としてメタノールしか使用できないことは、特に災害時などの流通が遮断された状況下では、燃料を入手することが困難であることが予想され、大きな問題となる可能性が高い。
さらに直接メタノール型の固体高分子形燃料電池は、高分子電解質膜が燃料のメタノールを吸収して膨潤し易く、メタノールが高分子電解質膜を透過して電池素子の出力が大きく低下するクロスオーバーの問題がある。特に高濃度メタノールはクロスオーバーを起こし易く、実際にはメタノールを希釈して使用するため、エネルギー密度が低下し、燃料電池システムとしてコンパクト性に欠けるという問題がある。 Direct methanol type polymer electrolyte fuel cells have attracted attention as portable fuel cells (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This is because the structure is simple because power can be generated by direct supply of methanol without using a reformer. However, since methanol used as a fuel for direct methanol type polymer electrolyte fuel cells is highly toxic (designated as a deleterious substance), it can be used safely at home, including its storage management methods. There is a problem with sex. In addition, the fact that only methanol can be used as a fuel is likely to be a serious problem because it is expected that it will be difficult to obtain fuel, especially under circumstances where distribution is interrupted during a disaster or the like.
Furthermore, the direct methanol type solid polymer fuel cell is a crossover in which the polymer electrolyte membrane absorbs methanol easily and swells, and the methanol permeates the polymer electrolyte membrane and the output of the battery element is greatly reduced. There's a problem. In particular, high-concentration methanol is liable to cause crossover. In fact, since methanol is diluted and used, there is a problem that the energy density is lowered and the fuel cell system is not compact.

その他の可搬型の燃料電池としては、改質型の固体高分子形燃料電池がある。改質型の固体高分子形燃料電池の場合、電池素子の出力は直接メタノール型の固体高分子形燃料電池よりも高いが、一酸化炭素などにより電池素子が被毒される問題がある。従って、改質器に求められる要求仕様が高く、改質器が複雑で大きくなってしまうため、燃料電池システムとしてコンパクト性に欠けるという問題がある。   Other portable fuel cells include reformed polymer electrolyte fuel cells. In the case of the reforming type solid polymer fuel cell, the output of the battery element is higher than that of the direct methanol type polymer electrolyte fuel cell, but there is a problem that the battery element is poisoned by carbon monoxide or the like. Accordingly, the required specifications required for the reformer are high, and the reformer becomes complicated and large, so that there is a problem that the fuel cell system is not compact.

その他の燃料電池としては、固体酸化物形燃料電池がある。固体酸化物形燃料電池の運転温度は一般的に800℃〜1000℃であり、全体を厚い断熱部で覆う必要があることから、電池素子としては出力が高いものの、燃料電池システムとしてコンパクト性に欠けるという問題がある。
特開２００２−５６８５６号公報（第１−６頁、第１−６図） 特開２００１−２９７７７９号公報（第１−５頁、第１−２図） Other fuel cells include solid oxide fuel cells. The operating temperature of a solid oxide fuel cell is generally 800 ° C to 1000 ° C, and it is necessary to cover the whole with a thick heat insulating part. Therefore, although the output is high as a battery element, it is compact as a fuel cell system. There is a problem of lacking.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-56856 (Pages 1-6, FIGS. 1-6) JP-A-2001-277779 (page 1-5, FIG. 1-2)

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、小型で信頼性が高く、使用できる燃料の多様性に優れた可搬型非常用電源を提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a portable emergency power source that is small in size, highly reliable, and excellent in a variety of usable fuels.

上記目的を達成するために本発明の可搬型非常用電源は、固体酸化物形燃料電池を備え、前記固体酸化物形燃料電池は、複数の円筒状のセルと、前記複数のセルを接続する集電体とを備えたセルスタックと、前記セルスタックに燃料を供給する燃料流路と、前記セルスタックに空気を供給する空気流路と、前記セルスタックに空気を送るための送風手段と、前記セルスタックの加熱手段と、前記セルスタックを取り囲むように配置された断熱部と、前記断熱部を取り囲むように配置されたケーシングと、前記ケーシング外部に電力を取り出すための複数の端子と、を備え、前記セルは燃料極層と固体電解質層と空気極層とを備え、前記断熱部の厚みは、10〜50mmであり、前記セルスタックは、400℃〜700℃でも運転可能としたことを特徴とする。   To achieve the above object, a portable emergency power source according to the present invention includes a solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell connects a plurality of cylindrical cells and the plurality of cells. A cell stack comprising a current collector, a fuel flow path for supplying fuel to the cell stack, an air flow path for supplying air to the cell stack, and a blowing means for sending air to the cell stack; A heating means for the cell stack, a heat insulating part arranged so as to surround the cell stack, a casing arranged so as to surround the heat insulating part, and a plurality of terminals for taking out electric power outside the casing, The cell is provided with a fuel electrode layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer, the thickness of the heat insulating portion is 10 to 50 mm, and the cell stack can be operated at 400 ° C. to 700 ° C. Features.

本発明によれば、小型で信頼性が高く、使用できる燃料の多様性に優れる可搬型非常用電源を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a portable emergency power source that is small and highly reliable and excellent in the variety of fuels that can be used.

以下に本発明の可搬型非常用電源について詳細に説明する。本発明の可搬型非常用電源は、固体酸化物形燃料電池を備え、前記固体酸化物形燃料電池は、複数の円筒状のセルと、前記複数のセルを接続する集電体とを備えたセルスタックと、前記セルスタックに燃料を供給する燃料流路と、前記セルスタックに空気を供給する空気流路と、前記セルスタックに空気を送るための送風手段と、前記セルスタックの加熱手段と、前記セルスタックを取り囲むように配置された断熱部と、前記断熱部を取り囲むように配置されたケーシングと、前記ケーシング外部に電力を取り出すための複数の端子と、を備え、前記セルは燃料極層と固体電解質層と空気極層とを備え、前記断熱部の厚みは、10〜50mmであり、前記セルスタックは、400℃〜700℃でも運転可能としたことを特徴とする。   The portable emergency power supply of the present invention will be described in detail below. The portable emergency power source of the present invention includes a solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell includes a plurality of cylindrical cells and a current collector that connects the plurality of cells. A cell stack; a fuel flow path for supplying fuel to the cell stack; an air flow path for supplying air to the cell stack; a blowing means for sending air to the cell stack; and a heating means for the cell stack; A heat insulating portion disposed so as to surround the cell stack, a casing disposed so as to surround the heat insulating portion, and a plurality of terminals for taking out electric power to the outside of the casing, the cell being a fuel electrode A layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer, wherein the heat insulating portion has a thickness of 10 to 50 mm, and the cell stack can be operated at 400 to 700 ° C.

固体酸化物形燃料電池の燃料としては、水素はもちろんのこと、一酸化炭素や低次の炭化水素系燃料など多様な燃料を用いることができる。これは低次の炭化水素系燃料について、セル自身十分な改質性能を有しているためである。このため炭化水素系燃料が有する燃焼エネルギーを極力損なうことなく電気エネルギーに変換できるデバイスであり、直接メタノール型の固体高分子形燃料電池に見られるクロスオーバーなどの問題もないことから、電池素子としての出力が非常に大きく、また改質器を設ける場合にも構造を簡単にすることができる。また、特に災害時など流通が遮断された状況下においては、燃料の多様性に優れることは、直接メタノール型の固体高分子形燃料電池などと比較して、燃料入手の観点から、大きな優位性を有する。   As a fuel for the solid oxide fuel cell, various fuels such as carbon monoxide and low-order hydrocarbon fuel can be used as well as hydrogen. This is because the cell itself has sufficient reforming performance for low-order hydrocarbon fuels. For this reason, it is a device that can convert the combustion energy of hydrocarbon fuel into electrical energy without losing it as much as possible, and there is no problem such as crossover found in direct methanol type polymer electrolyte fuel cells. The output can be very large, and the structure can be simplified when a reformer is provided. Also, especially in situations where distribution is interrupted, such as in the event of a disaster, superior fuel diversity is a major advantage from the standpoint of fuel availability compared to direct methanol polymer electrolyte fuel cells. Have

しかしながら一般的な固体酸化物形燃料電池は、その運転温度が800℃〜1000℃であり、全体を厚い断熱部で覆う必要があることから、燃料電池システムとしてはコンパクト性に欠ける。   However, a general solid oxide fuel cell has an operating temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. and needs to be entirely covered with a thick heat insulating portion, so that it is not compact as a fuel cell system.

本発明におけるセルスタックは400℃〜700℃でも運転可能であるため、断熱部の厚さを薄くすることが可能であり、燃料電池システムとしてコンパクトであり、手軽に持ち運びすることができる。また起動時には、室温から運転温度までセルスタックを昇温させる必要があるが、400℃〜700℃という従来の固体酸化物形燃料電池よりも低温でも運転できるため、起動性、すなわち利便性にも優れる。   Since the cell stack according to the present invention can be operated at 400 ° C. to 700 ° C., the thickness of the heat insulating portion can be reduced, and the fuel cell system is compact and can be easily carried. At startup, the cell stack needs to be heated from room temperature to the operating temperature, but it can be operated at lower temperatures than conventional solid oxide fuel cells of 400 ° C to 700 ° C. Excellent.

また固体酸化物形燃料電池は、セラミックス材料を中心に構成されているため、セラミックス材料固有の安定性に起因する高耐久性を有しているが、本発明におけるセルスタックは、400℃〜700℃という従来よりも低温でも運転できるため、周辺部材を含めてより耐久性、信頼性に優れる。   Further, since the solid oxide fuel cell is mainly composed of a ceramic material, it has high durability due to the inherent stability of the ceramic material. Since it can be operated at a temperature lower than the conventional temperature of ° C, it is more durable and reliable including peripheral members.

なお、ここで言うセルスタックの運転温度は、実際には完全に均一ではなく、セルスタックの場所によって不均一な分布となるが、本明細書中におけるセルスタックの運転温度は、セルスタック中心部の代表的な温度を差すものとする。   Note that the operating temperature of the cell stack referred to here is actually not completely uniform and has a non-uniform distribution depending on the location of the cell stack, but the operating temperature of the cell stack in this specification is the center of the cell stack. The typical temperature of

本発明におけるセルの形状は円筒状である。固体酸化物形燃料電池のセルの形状としては、一般的に円筒状および平板状に分類できる。本発明における可搬型非常用電源は、可搬型という性質上、頻繁に持ち運ぶことが予想されるが、本発明におけるセルの形状は円筒状であるため、耐衝撃性に優れる。また、可搬型電源としての利便性を考えると、起動性が良いことが求められる。従って起動時には、室温から運転温度までセルスタックを急速に加熱する必要があるが、本発明におけるセルの形状は円筒状であるため、その際の耐熱衝撃性にも優れる。以上の観点より、セルはマイクロチューブタイプ（外径10mm以下、より好ましくは5mm以下）の円筒状のセルが好ましい。なお本明細書中における円筒状とは、その断面が真円状はもちろんのこと楕円状であっても良く、また扁平状のフラットチューブ型などであっても良い。   The shape of the cell in the present invention is cylindrical. The cell shape of the solid oxide fuel cell can be generally classified into a cylindrical shape and a flat plate shape. Although the portable emergency power source in the present invention is expected to be frequently carried due to the property of being portable, the shape of the cell in the present invention is cylindrical, so that it has excellent impact resistance. Moreover, considering the convenience as a portable power source, it is required to have good startability. Therefore, at the time of start-up, it is necessary to rapidly heat the cell stack from room temperature to the operating temperature. However, since the shape of the cell in the present invention is cylindrical, the thermal shock resistance at that time is also excellent. From the above viewpoint, the cell is preferably a micro tube type (outer diameter 10 mm or less, more preferably 5 mm or less) cylindrical cell. In addition, the cylindrical shape in this specification may be an elliptical shape as well as a perfect circular shape, and may be a flat tube type having a flat shape.

本発明における断熱部の厚みは10〜50mmである。断熱部の厚みを10mm以上とすることで、セルスタック部からの放熱を抑制し、セルスタックを400℃〜700℃の運転温度に保持することが可能である。またケーシング外表面の温度を実使用上安全な温度まで下げることができる。一方、断熱部の厚みを50mm以下にすることで、燃料電池システムとしてコンパクトであり、容易に手で持ち運ぶことが可能となるためである。   The thickness of the heat insulation part in this invention is 10-50 mm. By setting the thickness of the heat insulating portion to 10 mm or more, heat dissipation from the cell stack portion can be suppressed, and the cell stack can be maintained at an operating temperature of 400 ° C to 700 ° C. Further, the temperature of the outer surface of the casing can be lowered to a safe temperature for practical use. On the other hand, when the thickness of the heat insulating part is 50 mm or less, the fuel cell system is compact and can be easily carried by hand.

図１は、本発明における固体酸化物形燃料電池100を備えた可搬型非常用電源の一態様を略示する図である。本発明における可搬型非常用電源は、災害時などに使われる非常用の可搬型電源として好適に用いることができるものである。少なくとも一つ以上の電力取り出し口101、起動用スイッチ102、停止スイッチ103、出力電力や異常時の警告、残燃料量などを表示する表示パネル104、ケーシング17、取手105などを備えることが出来る。また図１に示すように、燃料タンク21を取り付けて燃料を供給することも出来る。また固体酸化物形燃料電池から得られる直流電力を交流電力に変換するDC/ACインバータを備えることも出来る。   FIG. 1 is a diagram schematically showing one embodiment of a portable emergency power source including a solid oxide fuel cell 100 according to the present invention. The portable emergency power source according to the present invention can be suitably used as an emergency portable power source used in a disaster or the like. At least one or more power outlets 101, a start switch 102, a stop switch 103, a display panel 104 for displaying output power, a warning in case of abnormality, a remaining fuel amount, and the like, a casing 17, a handle 105, and the like can be provided. Further, as shown in FIG. 1, a fuel tank 21 can be attached to supply fuel. A DC / AC inverter that converts direct current power obtained from the solid oxide fuel cell into alternating current power can also be provided.

図２は、本発明における固体酸化物形燃料電池の一態様を略示する図である。なお本発明は、本一態様に限定されるものではない。図２は、複数の円筒状のセルと、前記複数のセルを接続する集電体とを備えたセルスタック10と、前記セルスタック10に燃料を供給する燃料流路11と、燃料の流量を調節するための燃料流調手段12と、前記セルスタックに空気を供給する空気流路13と、前記セルスタックに空気を送るための送風手段14と、前記セルスタックの加熱手段15と、前記セルスタックを取り囲むように配置された断熱部16と、前記断熱部を取り囲むように配置されたケーシング17と、前記ケーシング外部に電力を取り出すための複数の電力取出し端子18と、制御手段19と、熱交換器20と、燃料タンク21を備えたタイプである。なお図２は、後述するように、セルスタックの加熱手段が燃料改質部を兼ねているタイプである。   FIG. 2 is a diagram schematically showing one embodiment of a solid oxide fuel cell according to the present invention. Note that the present invention is not limited to this embodiment. FIG. 2 shows a cell stack 10 having a plurality of cylindrical cells, a current collector for connecting the plurality of cells, a fuel flow path 11 for supplying fuel to the cell stack 10, and a flow rate of fuel. Fuel flow adjusting means 12 for adjusting, air flow path 13 for supplying air to the cell stack, air blowing means 14 for sending air to the cell stack, heating means 15 for the cell stack, and the cell A heat insulating portion 16 disposed so as to surround the stack, a casing 17 disposed so as to surround the heat insulating portion, a plurality of power extraction terminals 18 for extracting electric power to the outside of the casing, a control means 19, and heat This type is provided with an exchanger 20 and a fuel tank 21. FIG. 2 shows a type in which the heating means of the cell stack also serves as a fuel reforming section, as will be described later.

本発明におけるセルは、燃料極層と固体電解質層と空気極層を備えており、燃料極層と空気極層の間に固体電解質層が配置されている。セルの空気極層に空気などの酸化剤ガス、燃料極層に燃料を供給することで、固体電解質層の両側において電気化学反応が起こり、電力と熱と水を発生する。   The cell in the present invention includes a fuel electrode layer, a solid electrolyte layer, and an air electrode layer, and the solid electrolyte layer is disposed between the fuel electrode layer and the air electrode layer. By supplying an oxidant gas such as air to the air electrode layer of the cell and fuel to the fuel electrode layer, an electrochemical reaction occurs on both sides of the solid electrolyte layer to generate electric power, heat, and water.

燃料は、燃料流調手段12、燃料流路11を通じてセルスタック10に供給され、その後各セルの燃料極層近傍に分配され、発電に寄与する。なお燃料は、原燃料を直接セルスタックに供給しても良いが、燃料流路11の途中に燃料改質部を設置し、原燃料を水素リッチガスに改質してからセルスタックに供給するのが好ましい。また燃料改質部は後述のようにセルスタックの加熱手段も兼ねることが可能である。なお燃料改質部は、セルスタック10と断熱部16の間に設置されるのが好ましい。   The fuel is supplied to the cell stack 10 through the fuel flow control means 12 and the fuel flow path 11, and is then distributed to the vicinity of the fuel electrode layer of each cell to contribute to power generation. The fuel may be supplied directly to the cell stack, but a fuel reforming unit is installed in the middle of the fuel flow path 11 to reform the raw fuel into hydrogen rich gas and then supply it to the cell stack. Is preferred. The fuel reformer can also serve as a heating means for the cell stack as will be described later. The fuel reforming section is preferably installed between the cell stack 10 and the heat insulating section 16.

ここで言う燃料流調手段12は、バルブとしての機能や、固体酸化物形燃料電池の出力に応じて燃料の流量をコントロールする機能を備え、制御手段19で制御することが出来る。燃料流調手段12、制御手段19は、ケーシング17の内部であって断熱部16の外側に設置(以下、ケーシング内蔵とも言う)しても良いし、ケーシング17の外部に設置(以下、外付けとも言う)しても良い。ケーシング内蔵とすることで、燃料電池システムをコンパクトにすることができる。また、外付けとすることで、断熱部が破損した際の温度異常などによって燃料流調手段12、制御手段19が破損するのを防ぐことができ、万が一故障した場合でも修理が容易である。   The fuel flow control means 12 here has a function as a valve and a function of controlling the flow rate of the fuel in accordance with the output of the solid oxide fuel cell, and can be controlled by the control means 19. The fuel flow control means 12 and the control means 19 may be installed inside the casing 17 and outside the heat insulating portion 16 (hereinafter also referred to as a built-in casing), or installed outside the casing 17 (hereinafter referred to as external attachment). It may also be said). By incorporating the casing, the fuel cell system can be made compact. In addition, the external attachment can prevent the fuel flow control means 12 and the control means 19 from being damaged due to a temperature abnormality or the like when the heat insulating portion is damaged, and can be easily repaired even if a failure occurs.

本発明における燃料は、水素、炭化水素、都市ガス、LPG（液化石油ガス）、DME（ジメチルエーテル）、アルコール類（メタノール、エタノールなど）、天然ガス、ガソリン、軽油、灯油、ディーゼル油、ジェット燃料、石炭ガス、バイオマスガスなどを用いることができる。またこれらの燃料は、燃料タンクなどに貯蔵して使用することが出来る。燃料タンクは図２に示すようにケーシング17内に内臓されていても良いし、図１に示すように外付けであっても良い。   The fuel in the present invention is hydrogen, hydrocarbon, city gas, LPG (liquefied petroleum gas), DME (dimethyl ether), alcohols (methanol, ethanol, etc.), natural gas, gasoline, light oil, kerosene, diesel oil, jet fuel, Coal gas, biomass gas, etc. can be used. These fuels can be stored and used in a fuel tank or the like. The fuel tank may be built in the casing 17 as shown in FIG. 2, or may be externally attached as shown in FIG.

なお燃料は、可搬型電源で重要な要素となる体積エネルギー密度が高いという観点から、燃料タンクに液体で貯蔵できる燃料が好ましい。特にLPGやDMEのような、常温、常圧では気体であるが加圧すると容易に液化する燃料は、燃料タンクを開けると即気化するため、気化器が不要であり、コンパクトにできるため、より好ましい。   The fuel is preferably a fuel that can be stored in a liquid form in a fuel tank from the viewpoint of high volumetric energy density, which is an important factor in a portable power source. In particular, fuels that are gases at normal temperature and normal pressure, such as LPG and DME, but easily liquefy when pressurized are immediately vaporized when the fuel tank is opened, eliminating the need for a vaporizer and making it more compact. preferable.

空気は、空気を送るための送風手段14から、空気流路13を通じてセルスタックに供給され、その後各セルの空気極層近傍に分配され、発電に寄与する。   Air is supplied from the air blowing means 14 for sending air to the cell stack through the air flow path 13, and is then distributed to the vicinity of the air electrode layer of each cell to contribute to power generation.

本発明におけるセルスタックに空気を送るための送風手段14としては例えば空気ブロワーを用いることが出来る。なお空気ブロワーは、セルスタック10の発電による電力によって稼動するものであることが好ましい。また空気ブロワーは、制御手段19で制御することが出来る。送風手段14、制御手段19は、ケーシング内蔵であっても良いし、外付けにしても良い。ケーシング内蔵とすることで、燃料電池システムをコンパクトにすることができる。また外付けとすることで、断熱部が破損した際の温度異常などによって送風手段14、制御手段19が破損するのを防ぐことができ、万が一故障した場合でも修理が容易である。   As the air blowing means 14 for sending air to the cell stack in the present invention, for example, an air blower can be used. Note that the air blower is preferably operated by electric power generated by the cell stack 10. The air blower can be controlled by the control means 19. The air blowing means 14 and the control means 19 may be built in the casing or may be externally attached. By incorporating the casing, the fuel cell system can be made compact. Further, by providing external attachment, it is possible to prevent the air blowing means 14 and the control means 19 from being damaged due to a temperature abnormality when the heat insulating portion is damaged, and repair is easy even if a failure occurs.

発電に寄与した後の、燃料および空気は、排燃料、排空気として排出される。なお燃焼室（図示しない）をセルスタック内または、排ガス流路22の途中に設け、燃焼室で排燃料と排空気を燃焼させ、そこで発生する燃焼熱をセルスタックの加熱に有効利用することが好ましい。例えば図２に示すように熱交換器20を配置し、燃焼ガスの燃焼熱を利用して、空気の予熱を行うことができる。同様に燃料の予熱をしても良い。供給する燃料または空気は、セルスタックの温度を低下させないように、できるだけセルスタックの運転温度に近づけておくことが好ましい。熱交換した燃焼ガスは排ガスとして排ガス流路22から排出される。なお熱交換器を設ける場合、セルスタック10と断熱部16の間に設置するのが好ましい。   The fuel and air after contributing to power generation are discharged as exhaust fuel and exhaust air. In addition, a combustion chamber (not shown) is provided in the cell stack or in the middle of the exhaust gas flow path 22 so that exhaust fuel and exhaust air are combusted in the combustion chamber, and the combustion heat generated there can be effectively used for heating the cell stack. preferable. For example, as shown in FIG. 2, a heat exchanger 20 can be arranged to preheat the air using the combustion heat of the combustion gas. Similarly, the fuel may be preheated. The supplied fuel or air is preferably as close as possible to the operating temperature of the cell stack so as not to lower the temperature of the cell stack. The heat exchanged combustion gas is discharged from the exhaust gas passage 22 as exhaust gas. In addition, when providing a heat exchanger, it is preferable to install between the cell stack 10 and the heat insulation part 16.

本発明におけるセルスタックの加熱手段としては、部分酸化方式やオートサーマル方式の改質触媒を用いることが出来る。このような改質触媒を用いることで、セルスタックの加熱と、燃料の改質を同時に行うことが出来るため好ましい。ここでいう部分酸化方式は、原燃料の一部のみを酸化、燃焼させて、生成物として水素、一酸化炭素を主成分とするガスを得る改質方法である。この反応は発熱反応であるため、水素リッチガスに加えて、反応熱をセルスタックへ同時に供給できるため、起動時のセルスタックの昇温、および発電時のセルスタックの温度維持といったセルスタックの加熱手段として用いることが出来る。またここでいうオートサーマル方式は、部分酸化触媒の後段にさらに水蒸気・二酸化炭素改質触媒を設置したものであり、生成する燃料効率を向上することができるものである。なお部分酸化方式やオートサーマル方式を用いる場合、燃料改質部へ燃料と同時に空気を導入する必要があるが、空気ブロア−から導入する方法や、燃料流路途中にエゼクターを設置して空気を取り込む方法などがある（図示しない）。   As a means for heating the cell stack in the present invention, a partial oxidation type or autothermal type reforming catalyst can be used. It is preferable to use such a reforming catalyst because the cell stack can be heated and the fuel can be reformed simultaneously. The partial oxidation method here is a reforming method in which only a part of the raw fuel is oxidized and burned to obtain a gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide as a product. Since this reaction is an exothermic reaction, in addition to hydrogen-rich gas, reaction heat can be supplied to the cell stack at the same time, so cell stack heating means such as temperature rise of the cell stack at startup and cell stack temperature maintenance during power generation Can be used as In addition, the autothermal system here is a system in which a steam / carbon dioxide reforming catalyst is further installed in the subsequent stage of the partial oxidation catalyst, and the generated fuel efficiency can be improved. When using the partial oxidation system or the autothermal system, it is necessary to introduce air into the fuel reforming section at the same time as the fuel. However, the air can be introduced from the air blower or by installing an ejector in the middle of the fuel flow path. There is a method of capturing (not shown).

本発明におけるセルスタックの加熱手段としては燃焼バーナーや電気ヒーターを用いても良い。またこれらの加熱手段は、２種以上設けても良い。   As the means for heating the cell stack in the present invention, a combustion burner or an electric heater may be used. Two or more kinds of these heating means may be provided.

セルスタック10は、運転温度を維持するために断熱部16によって取り囲まれており、さらにその外側を、金属などのケーシング17によって取り囲まれている。またケーシング17の外部に電力を取り出して利用するために、複数の電力取出し端子18が設置されている。   The cell stack 10 is surrounded by a heat insulating portion 16 in order to maintain the operation temperature, and further, the cell stack 10 is surrounded by a casing 17 made of metal or the like. A plurality of power extraction terminals 18 are installed in order to extract and use the power outside the casing 17.

本発明における断熱部16は、セルスタックの運転温度を維持し、かつ本発明における可搬型非常用電源のケーシング外表面の温度が、実使用上安全な温度となるように設計される。断熱部16は、例えば断熱性、耐熱性に優れ、軽量であるセラミックス製断熱材を用いることが出来る。   The heat insulating portion 16 in the present invention is designed so that the operating temperature of the cell stack is maintained, and the temperature of the casing outer surface of the portable emergency power source in the present invention is a safe temperature for practical use. As the heat insulating part 16, for example, a ceramic heat insulating material that is excellent in heat insulating property and heat resistance and is lightweight can be used.

表１にセルスタックの運転温度の違いが断熱部の厚みに及ぼす影響について概算した。ここでは一例として、外径が100mmの円筒状のセルスタックを想定し、その周りを厚さXmmの断熱材で覆うモデルを仮定した。セルスタック部のガス温度をセルスタックの運転温度と仮定し、各ガス温度の場合における、断熱部の厚さを計算した。なお外気温度は20℃、断熱部外表面温度は50℃となるように計算した。断熱部の熱伝導率は一般的に市販されているセラミックス製断熱材のカタログ値を使用した。各温度における熱伝達係数は別途実験から求めた値を使用した。計算に使用した熱伝導度、熱伝達係数の値を表１に示した。またこれらの値を用いて計算された各運転温度の場合における、断熱部の厚みの計算結果を表１に示した。   Table 1 shows the effect of the difference in the operating temperature of the cell stack on the thickness of the heat insulating part. Here, as an example, a cylindrical cell stack having an outer diameter of 100 mm is assumed, and a model in which the periphery is covered with a heat insulating material having a thickness of X mm is assumed. Assuming the gas temperature in the cell stack as the operating temperature of the cell stack, the thickness of the heat insulating part was calculated for each gas temperature. The outside air temperature was calculated to be 20 ° C, and the outer surface temperature of the heat insulating part was calculated to be 50 ° C. The thermal conductivity of the heat insulating part is a catalog value of a ceramic heat insulating material that is generally commercially available. The heat transfer coefficient at each temperature was obtained from a separate experiment. Table 1 shows the values of thermal conductivity and heat transfer coefficient used in the calculation. Table 1 shows the calculation results of the thickness of the heat insulating portion in the case of each operating temperature calculated using these values.

Figure 2007073282
Figure 2007073282

表１を見ると、断熱部の厚みはセルスタックの運転温度により大きく異なることが分かる。本発明におけるセルスタックは400℃〜700℃でも運転できるため、断熱部の厚みを薄くすることが可能であり、コンパクト性に優れる固体酸化物形燃料電池を得ることができる。なお、セルスタックの運転温度が400℃よりも低いと、得られるセルスタックの出力が小さくなるため、好ましくない。   When Table 1 is seen, it turns out that the thickness of a heat insulation part changes greatly with the operating temperature of a cell stack. Since the cell stack in the present invention can be operated at 400 ° C. to 700 ° C., the thickness of the heat insulating portion can be reduced, and a solid oxide fuel cell excellent in compactness can be obtained. Note that it is not preferable that the operating temperature of the cell stack is lower than 400 ° C. because the output of the obtained cell stack becomes small.

以下に本発明における、円筒状セルについて詳細に説明する。本発明における円筒状のセルは、片端封止形でも両端開放形のどちらでも良い。ただし、片端封止形はガスシール性に優れるが、ガス供給管を必要とするため、セルの径は一定以上の大きさを要する。従ってコンパクト性の観点から両端開放形の方が好ましい。   Below, the cylindrical cell in this invention is demonstrated in detail. The cylindrical cell in the present invention may be either one-end sealed type or both-end open type. However, the one-end sealed type is excellent in gas sealing properties, but requires a gas supply pipe, so the cell diameter needs to be a certain size or larger. Therefore, the both ends open type is preferable from the viewpoint of compactness.

本発明におけるセルの燃料極層は、400℃〜700℃の運転温度でも高い出力が得られれば特に制限はないが、ＮｉＯと、Ｃａ、Ｙ、Ｓｃや希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、ＮｉＯと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、ＮｉＯと、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレートとの混合体を用いることが出来る。ＮｉＯの一部をＣｕＯ、Ｆｅ2Ｏ3に置き換えても良く、炭素を含むガスを燃料とした時の出力性能の低下を最小限にすることが出来る。 The fuel electrode layer of the cell in the present invention is not particularly limited as long as a high output can be obtained even at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C., but doped with NiO and at least one selected from Ca, Y, Sc and rare earth elements. A mixture of zirconia, a mixture of NiO and ceria doped with at least one selected from rare earth elements, NiO and lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr, Mg, Co, Fe, Ni, Cu Can be used. A part of NiO may be replaced with CuO or Fe 2 O 3 , and a decrease in output performance when a gas containing carbon is used as a fuel can be minimized.

本発明におけるセルの固体電解質層は、400℃〜700℃の運転温度でも高い出力が得られれば特に制限はないが、400℃〜700℃の運転温度においても酸素イオン伝導性の高い希土類元素をドープしたセリアや、Ｓｒ、Ｍｇをドープしたランタンガレートが好ましい。また固体電解質層がランタンガレートの場合には、電極との反応を抑制する為に、希土類元素をドープしたセリアとの積層電解質層としても良い。   The solid electrolyte layer of the cell in the present invention is not particularly limited as long as a high output can be obtained even at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C., but a rare earth element having high oxygen ion conductivity is also used at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C. Doped ceria and lanthanum gallate doped with Sr and Mg are preferred. When the solid electrolyte layer is lanthanum gallate, a laminated electrolyte layer with ceria doped with a rare earth element may be used in order to suppress reaction with the electrode.

本発明におけるセルの空気極層は、400℃〜700℃の運転温度でも高い出力が得られれば特に制限はないが、Ｓｒ、Ｃａをドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたサマリウムコバルタイトなどを用いることが出来る。   The air electrode layer of the cell in the present invention is not particularly limited as long as a high output can be obtained even at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C., but is selected from lanthanum manganite doped with Sr and Ca, Sr, Fe, Ni and Cu. For example, lanthanum cobaltite doped with at least one selected from the above, samarium cobaltite doped with at least one selected from Sr, Fe, Ni, and Cu can be used.

本発明におけるセルは、空気極層または燃料極層を支持体とし固体電解質層を極力薄膜化した電極支持型であっても、固体電解質層でセルの強度を担保する電解質自立膜型であっても良いが、400℃〜700℃の運転温度で高い出力を得ることができる観点から、電極支持型が好ましい。   The cell in the present invention is an electrode supporting type in which the air electrode layer or the fuel electrode layer is used as a support and the solid electrolyte layer is made as thin as possible. However, the electrode support type is preferable from the viewpoint of obtaining a high output at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C.

本発明におけるセルの好ましい一態様を図３に示す。支持体となる燃料極層１の外側に形成された固体電解質層２と、該固体電解質層の外側に形成された空気極層３から構成されたもので、燃料極層１と固体電解質層２との間には、400℃〜700℃の運転温度でも高い出力を得ることを目的に燃料極触媒層４が設けられている。また、固体電解質層２は、第一の層２ａと第二の層２ｂから構成される。このような構成とすることで400℃〜700℃の運転温度でも高い出力を得ることが出来る。以下に図３に示すセルの材料および作製方法についてより詳しく示す。   A preferred embodiment of the cell in the present invention is shown in FIG. It is composed of a solid electrolyte layer 2 formed outside the fuel electrode layer 1 as a support and an air electrode layer 3 formed outside the solid electrolyte layer. The fuel electrode layer 1 and the solid electrolyte layer 2 The fuel electrode catalyst layer 4 is provided between and for the purpose of obtaining a high output even at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C. The solid electrolyte layer 2 includes a first layer 2a and a second layer 2b. With such a configuration, a high output can be obtained even at an operating temperature of 400 ° C. to 700 ° C. In the following, the material of the cell shown in FIG.

燃料極層１は、支持体として強度に優れ、かつ安定性が高いという観点から、ＮｉＯと、Ｙをドープしたジルコニア（例えば(ZrO2)0.90(Y2O3)0.10）との混合体を用いることができる。ＮｉＯと、Ｙをドープしたジルコニアの混合比率は、電子伝導性と酸素イオン伝導性に優れるという観点から、重量比率で90:10〜10:90が好ましい。 The anode layer 1 is made of a mixture of NiO and Y-doped zirconia (for example, (ZrO 2 ) 0.90 (Y 2 O 3 ) 0.10 ) from the viewpoint of excellent strength as a support and high stability. Can be used. The mixing ratio of NiO and Y-doped zirconia is preferably 90:10 to 10:90 in terms of weight ratio from the viewpoint of excellent electron conductivity and oxygen ion conductivity.

燃料極触媒層４は、電子伝導性と酸素イオン伝導性に優れると言う観点から、ＮｉＯと、ＧｄまたはＳｍをドープしたセリア(例えば(Ce0.9Gd0.1)O1.95)との混合体を用いることができる。ＮｉＯと、ＧｄまたはＳｍをドープしたセリアの混合比率は、電子伝導性と酸素イオン伝導性に優れるという観点から、重量比率で90:10〜10:90が好ましい。 The anode catalyst layer 4 uses a mixture of NiO and ceria doped with Gd or Sm (for example, (Ce 0.9 Gd 0.1 ) O 1.95 ) from the viewpoint of excellent electronic conductivity and oxygen ion conductivity. Can do. The mixing ratio of NiO and ceria doped with Gd or Sm is preferably 90:10 to 10:90 in terms of weight ratio from the viewpoint of excellent electron conductivity and oxygen ion conductivity.

固体電解質層における第ニの層２ｂは、酸素イオン伝導性が高いという観点から、Ｓｒ、Ｍｇをドープしたランタンガレート（例えば（La0.8Sr0.2）(Ga0.8Mg0.2)O2.8）を用いることが出来る。 The second layer 2b in the solid electrolyte layer uses lanthanum gallate doped with Sr and Mg (for example, (La 0.8 Sr 0.2 ) (Ga 0.8 Mg 0.2 ) O 2.8 ) from the viewpoint of high oxygen ion conductivity. I can do it.

固体電解質層における第一の層２ａは、燃料極層と、固体電解質層における第ニの層との反応を抑制でき、かつ固体電解質層における第ニの層との反応性が小さい、Ｌａをドープしたセリア（例えば(Ce0.6La0.4)O1.8）を用いることが出来る。また固体電解質層における第一の層には、焼結性を向上させるために酸化ガリウムなどの焼結助剤を添加することが好ましい。 The first layer 2a in the solid electrolyte layer is doped with La, which can suppress the reaction between the fuel electrode layer and the second layer in the solid electrolyte layer, and has low reactivity with the second layer in the solid electrolyte layer. Ceria (for example, (Ce 0.6 La 0.4 ) O 1.8 ) can be used. Further, it is preferable to add a sintering aid such as gallium oxide to the first layer in the solid electrolyte layer in order to improve the sinterability.

空気極層３は、電子伝導性と酸素イオン伝導性に優れると言う観点から、Ｓｒ、Ｆｅをドープしたランタンコバルタイト（例えば(La0.6Sr0.4）(Co0.8Fe0.2)O3)を用いることが出来る。 The air electrode layer 3 uses lanthanum cobaltite doped with Sr and Fe (for example, (La 0.6 Sr 0.4 ) (Co 0.8 Fe 0.2 ) O 3 ) from the viewpoint of being excellent in electron conductivity and oxygen ion conductivity. I can do it.

本発明におけるセルの作製方法は、量産性を考慮すると焼結法が好ましく、少なくとも２種以上、望ましくはすべての部材を一度に焼結させる共焼結法がより好ましい。例えば図３のセルを例に取ると、燃料極層の原料粉から支持体の成形体を作製し、800℃〜1200℃で仮焼する工程と、得られた仮焼体の表面に燃料極触媒層と固体電解質層を成形し1200℃〜1400℃で支持体と一緒に焼結させる工程と、焼結した固体電解質層の表面に空気極層を成形し800℃〜1200℃で焼結させる工程と、を備えるセル作製方法が好ましい。なお、燃料極層の原料粉は、均一混合性、成形性などの観点から、平均1次粒子径が0.05〜0.5μm、平均2次粒子径が0.5〜5μmであることが好ましい。また、共焼結温度は、支持体と固体電解質層との反応を抑制する観点と、ガス透過性の無い固体電解質層を得る観点から、1250℃〜1350℃がより好ましい。   The cell production method in the present invention is preferably a sintering method in view of mass productivity, and more preferably a co-sintering method in which at least two kinds, desirably all members are sintered at once. For example, taking the cell of FIG. 3 as an example, a step of preparing a molded body of the support from the raw material powder of the fuel electrode layer and calcining at 800 ° C. to 1200 ° C. The catalyst layer and the solid electrolyte layer are formed and sintered together with the support at 1200 to 1400 ° C, and the air electrode layer is formed on the surface of the sintered solid electrolyte layer and sintered at 800 to 1200 ° C. And a cell manufacturing method comprising the steps. In addition, the raw material powder of the fuel electrode layer preferably has an average primary particle size of 0.05 to 0.5 μm and an average secondary particle size of 0.5 to 5 μm from the viewpoints of uniform mixing properties and moldability. The co-sintering temperature is more preferably 1250 ° C. to 1350 ° C. from the viewpoint of suppressing the reaction between the support and the solid electrolyte layer and obtaining a solid electrolyte layer having no gas permeability.

本発明のセルスタックは、複数の円筒状のセルと、これらを電気的に接続するための集電体を備えているものであり、セル自身の性能を低下させない構造であれば特に制限はない。   The cell stack of the present invention includes a plurality of cylindrical cells and a current collector for electrically connecting them, and is not particularly limited as long as it does not deteriorate the performance of the cell itself. .

本発明における集電体としては、ランタンクロマイトのセラミックス材料や、銀や、フェライトの耐熱性ステンレスや、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金などを用いることが出来る。加工のし易さから、ステンレスや合金を用いることが好ましい   As the current collector in the present invention, a lanthanum chromite ceramic material, heat resistant stainless steel such as silver or ferrite, Ni alloy, Cr alloy, or the like can be used. In view of ease of processing, it is preferable to use stainless steel or an alloy.

本発明における可搬型非常用電源のサイズ（幅Ａ×奥行Ｂ×高さＣ）は、好ましくはＡ＜100cm、かつＢ＜100cm、かつＣ＜100cm、より好ましくはＡ＜50cm、かつＢ＜50cm、かつC＜50cm、もっとも好ましくはＡ＜30cm、かつＢ＜30cm、かつＣ＜30cmである。   The size (width A × depth B × height C) of the portable emergency power source in the present invention is preferably A <100 cm, B <100 cm, and C <100 cm, more preferably A <50 cm and B <50 cm. And C <50 cm, most preferably A <30 cm, B <30 cm, and C <30 cm.

本発明における可搬型非常用電源の重量Ｍは、好ましくはＭ＜30kg、より好ましくはＭ＜10kg、もっとも好ましくはＭ＜5kgである。

The weight M of the portable emergency power source in the present invention is preferably M <30 kg, more preferably M <10 kg, and most preferably M <5 kg.

本発明の可搬型非常用電源の一態様を略示する図である。It is a figure which shows schematically the one aspect | mode of the portable emergency power supply of this invention. 本発明における固体酸化物形燃料電池の一態様を略示する図である。1 is a diagram schematically showing one embodiment of a solid oxide fuel cell according to the present invention. 本発明におけるセルの断面の一態様を略示する図である。It is a figure which shows schematically the one aspect | mode of the cross section of the cell in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1：燃料極層（燃料極支持体）
2：固体電解質層
2a：固体電解質層の第一の層
2b：固体電解質層の第ニの層
3：空気極層
4：燃料極触媒層
10：セルスタック
11：燃料流路
12：燃料流調手段
13：空気流路
14：空気送風手段
15：セルスタック加熱手段
16：断熱部
17：ケーシング
18：電力取出し端子
19：制御手段
20：熱交換器
21：燃料タンク
22：排ガス流路
100：固体酸化物形燃料電池
101：電力取出し口
102：起動用スイッチ
103：停止スイッチ
104：表示パネル
105：取手

1: Fuel electrode layer (fuel electrode support)
2: Solid electrolyte layer
2a: The first layer of the solid electrolyte layer
2b: Second layer of the solid electrolyte layer
3: Air electrode layer
4: Fuel electrode catalyst layer
10: Cell stack
11: Fuel flow path
12: Fuel flow adjustment means
13: Air flow path
14: Air blowing means
15: Cell stack heating means
16: Thermal insulation
17: Casing
18: Power extraction terminal
19: Control means
20: Heat exchanger
21: Fuel tank
22: Exhaust gas flow path
100: Solid oxide fuel cell
101: Power outlet
102: Start switch
103: Stop switch
104: Display panel
105: Toride

Claims (1)

固体酸化物形燃料電池を備えた可搬型非常用電源であって、前記固体酸化物形燃料電池は、複数の円筒状のセルと、前記複数のセルを接続する集電体とを備えたセルスタックと、前記セルスタックに燃料を供給する燃料流路と、前記セルスタックに空気を供給する空気流路と、前記セルスタックに空気を送るための送風手段と、前記セルスタックの加熱手段と、前記セルスタックを取り囲むように配置された断熱部と、前記断熱部を取り囲むように配置されたケーシングと、前記ケーシング外部に電力を取り出すための複数の端子と、を備え、前記セルは燃料極層と固体電解質層と空気極層とを備え、前記断熱部の厚みは、10〜50mmであり、前記セルスタックは、400℃〜700℃でも運転可能としたことを特徴とする可搬型非常用電源。

A portable emergency power source including a solid oxide fuel cell, wherein the solid oxide fuel cell includes a plurality of cylindrical cells and a current collector connecting the plurality of cells. A stack, a fuel flow path for supplying fuel to the cell stack, an air flow path for supplying air to the cell stack, a blowing means for sending air to the cell stack, a heating means for the cell stack, A heat insulating portion disposed so as to surround the cell stack; a casing disposed so as to surround the heat insulating portion; and a plurality of terminals for extracting electric power to the outside of the casing, wherein the cell has a fuel electrode layer. And a solid electrolyte layer and an air electrode layer, wherein the heat insulating portion has a thickness of 10 to 50 mm, and the cell stack can be operated at 400 ° C. to 700 ° C. .

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009034997A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Nippon Oil Corporation Fuel cell system
JP2009199985A (en) * 2008-02-25 2009-09-03 Casio Comput Co Ltd Power generating device and electronic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004171989A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Sanyo Electric Co Ltd Hydrogen generator for fuel cell
JP2004273141A (en) * 2003-03-05 2004-09-30 Toto Ltd Fuel cell system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004171989A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Sanyo Electric Co Ltd Hydrogen generator for fuel cell
JP2004273141A (en) * 2003-03-05 2004-09-30 Toto Ltd Fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009034997A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Nippon Oil Corporation Fuel cell system
JP2009199985A (en) * 2008-02-25 2009-09-03 Casio Comput Co Ltd Power generating device and electronic device

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