JP2011014495A - Fuel battery module - Google Patents

Fuel battery module Download PDF

Info

Publication number
JP2011014495A
JP2011014495A JP2009159816A JP2009159816A JP2011014495A JP 2011014495 A JP2011014495 A JP 2011014495A JP 2009159816 A JP2009159816 A JP 2009159816A JP 2009159816 A JP2009159816 A JP 2009159816A JP 2011014495 A JP2011014495 A JP 2011014495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
gas
fuel cell
reformer
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009159816A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigenori Onuma
重徳 尾沼
Kazuki Nishimura
一毅 西村
Takashi Ono
孝 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Kyocera Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2009159816A priority Critical patent/JP2011014495A/en
Publication of JP2011014495A publication Critical patent/JP2011014495A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize the temperature distribution of a fuel battery cell, in the fuel battery module with a built-in reformer.SOLUTION: The fuel battery module 10 includes the reformer 20, having a vaporizing section 21 and a reforming section 22, the fuel battery cell performing power generation by an oxide gas including oxygen and a fuel gas generated in the reformer 20 and having a fuel gas passage, where the fuel gas is internally circulated and discharging a fuel off-gas not served to power generation from a second end by introducing the fuel gas from a first end; and a combustion section 70 for burning the fuel off-gas not served to power generation in the vicinity of the second end of the fuel battery cell. In the reformer 20 of the fuel cell module 10, the vaporizing section 21 is arranged in the vicinity of the second end of the fuel battery cell, and the reforming section 22 is arranged along the fuel battery cell so as to be arranged in the vicinity of the first end of the fuel battery cell.

Description

本発明は、改質器を内蔵する燃料電池モジュールに関する。   The present invention relates to a fuel cell module incorporating a reformer.

改質器を内蔵する燃料電池モジュールとしては、例えば、固体酸化物形の燃料電池セルを複数個積層してなるセルスタックを筐体内に収納してなる燃料電池モジュールがある。固体酸化物形の燃料電池セルは、作動温度が７００〜１０００℃と比較的高温であるため、その排熱を利用して、改質器による改質反応を促進させることができる。また、固体酸化物形の燃料電池セルを用いてなる燃料電池モジュールの中には、燃料電池セルから排出された燃料オフガスを燃料電池モジュールの筐体内で燃焼させ、この燃焼熱によって内部の改質器を積極的に加熱するものもある。   As a fuel cell module incorporating a reformer, for example, there is a fuel cell module in which a cell stack formed by stacking a plurality of solid oxide fuel cell cells is housed in a casing. Since the solid oxide fuel cell has a relatively high operating temperature of 700 to 1000 ° C., it is possible to promote the reforming reaction by the reformer using the exhaust heat. In some fuel cell modules using solid oxide fuel cells, the fuel off-gas discharged from the fuel cells is burned in the housing of the fuel cell module, and the internal heat is reformed by the combustion heat. Some also actively heat the vessel.

このような固体酸化物形の燃料電池セルを用いてなる燃料電池モジュールでは、上記温度に作動温度を保つことによって発電効率を高めることができる。そのため、例えば、特許文献１に記載の技術では、燃料電池セルを収容する燃料電池セル収容室と、燃焼ガスが通過する燃焼ガス通過室との間に断熱部材を配置することで、燃料電池セル収容室から燃焼ガス通過室に熱が放熱してしまうことを抑制している。しかし、燃料電池セルのガス下流側は、オフガスが燃焼する部分に近接しているため、ガス上流側に比べて高温となり、燃料電池セルの温度分布が、ガスの上流側と下流側とで不均一になる可能性があるという問題があった。このような問題は、固体酸化物形の燃料電池に限らず、改質器を内蔵する燃料電池モジュールに共通する問題であった。   In a fuel cell module using such a solid oxide fuel cell, power generation efficiency can be increased by maintaining the operating temperature at the above temperature. Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, a fuel cell unit is provided by disposing a heat insulating member between a fuel cell storage chamber that stores a fuel cell and a combustion gas passage chamber through which combustion gas passes. The heat is prevented from radiating from the storage chamber to the combustion gas passage chamber. However, since the gas downstream side of the fuel cell is close to the portion where the off-gas is combusted, the temperature is higher than that of the gas upstream side, and the temperature distribution of the fuel cell is not good between the upstream side and the downstream side of the gas. There was a problem that it might become uniform. Such a problem is not limited to solid oxide fuel cells, but is a problem common to fuel cell modules incorporating a reformer.

特開２００６−１４７５１７号公報JP 2006-147517 A 特開２００５−１９０３６号公報JP 2005-19036 A 特開２００７−１５７４８０号公報JP 2007-157480 A 特開２００８−１３３９３号公報JP 2008-13393 A 特開２００８−２８７９５９号公報JP 2008-287959 A

このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、改質器を内蔵する燃料電池モジュールにおいて、燃料電池セルの温度分布の均一化を図ることにある。   In view of such problems, the problem to be solved by the present invention is to make the temperature distribution of fuel cells uniform in a fuel cell module incorporating a reformer.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］筐体内に、水分と原燃料とを昇温して水蒸気を含む原燃料ガスを生成する気化部と、該気化部から供給された前記原燃料ガスを改質して水素を含有する燃料ガスを生成する改質部と、を有する改質器と、酸素を含有する酸化ガスと前記改質器で生成された前記燃料ガスとで発電を行なうとともに、内部に前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路を有し、第１の端部から前記燃料ガスを導入して、第２の端部から発電に供されなかった燃料オフガスを排出する燃料電池セルと、前記燃料電池セルの第２の端部近傍において発電に供されなかった前記燃料オフガスを燃焼させる燃焼部と、を備え、前記改質器は、前記気化部が前記燃料電池セルの第２の端部近傍に配置され、前記改質部が前記燃料電池セルの第１の端部近傍に配置されるよう、前記燃料電池セルに沿って設けられていることを特徴とする燃料電池モジュール。 [Application Example 1] In a casing, a vaporization section that raises moisture and raw fuel to generate raw fuel gas containing water vapor, and reforms the raw fuel gas supplied from the vaporization section to generate hydrogen. A reformer having a reforming unit that generates a fuel gas contained therein, an oxidizing gas containing oxygen and the fuel gas generated by the reformer, and generating the fuel gas therein A fuel cell that has a flowing fuel gas flow path, introduces the fuel gas from a first end, and discharges fuel off-gas that has not been used for power generation from the second end; and A combustion section that burns the fuel off gas that has not been used for power generation in the vicinity of the second end, and the reformer has the vaporization section disposed in the vicinity of the second end of the fuel cell. The reforming part is disposed in the vicinity of the first end of the fuel cell. Cormorants, fuel cell module, characterized in that provided along the fuel cell.

このような構成の燃料電池モジュールであれば、改質器の気化部が、燃料電池セルの第２の端部近傍に配置されているので、この気化部が必要とする気化熱を、燃焼部による燃焼熱や発電に伴う発熱によって比較的高温になる燃料電池セルの第２の端部から効率よく奪うことができる。この結果、燃料電池セルの第２の端部の温度を低下させることができるため、燃料電池モジュールの耐久性や発電効率の向上を図ることが可能になる。更に、上記構成によれば、改質器が燃料電池セルに沿って設けられているので、改質器の側壁が固体熱伝導体として働き、第１の端部から第２の端部にかけての燃料電池セルの温度分布の均一化を図ることが可能になる。この結果、燃料電池モジュールの耐久性や発電効率を向上させることが可能になる。   In the fuel cell module having such a configuration, since the vaporizer of the reformer is disposed in the vicinity of the second end of the fuel cell, the heat of vaporization required by the vaporizer is transferred to the combustion unit. It is possible to efficiently take away from the second end portion of the fuel cell that becomes relatively high temperature due to the combustion heat generated by the heat generation and the heat generated by power generation. As a result, the temperature of the second end portion of the fuel cell can be lowered, so that the durability and power generation efficiency of the fuel cell module can be improved. Furthermore, according to the above configuration, since the reformer is provided along the fuel cell, the side wall of the reformer functions as a solid heat conductor, and extends from the first end to the second end. The temperature distribution of the fuel cell can be made uniform. As a result, the durability and power generation efficiency of the fuel cell module can be improved.

［適用例２］前記筐体内に、前記燃焼部の近傍を通る流路部分を経由して、前記酸化ガスを前記燃料電池セルの第１の端部側に供給する酸化ガス流路を備える、適用例１に記載の燃料電池モジュール。このような構成であれば、燃焼部における燃焼熱を、燃料電池セルに供給する酸化ガスの予熱に利用することができるので、燃料電池セルの第２の端部の温度を低下させることが可能になるとともに、第１の端部側の温度を上昇させることができ、第１の端部から第２の端部にかけての燃料電池セルの温度分布の均一化を図ることが可能になる。この結果、燃料電池モジュールの耐久性の向上や発電効率の向上を図ることが可能になる。 Application Example 2 In the casing, an oxidizing gas channel that supplies the oxidizing gas to the first end side of the fuel cell via a channel portion that passes through the vicinity of the combustion unit is provided. The fuel cell module according to Application Example 1. With such a configuration, the combustion heat in the combustion section can be used for preheating the oxidizing gas supplied to the fuel cell, so that the temperature of the second end of the fuel cell can be lowered. As a result, the temperature on the first end side can be increased, and the temperature distribution of the fuel cells from the first end to the second end can be made uniform. As a result, it becomes possible to improve the durability of the fuel cell module and improve the power generation efficiency.

［適用例３］前記筐体内に、前記燃料電池セルの第２の端部を囲むように配置された流路部分を経由して、前記酸化ガスを前記燃料電池セルの第１の端部側に供給する酸化ガス流路を備える、適用例１に記載の燃料電池モジュール。このような構成であれば、燃料電池セルの第２の端部における発電に伴った発熱を、酸化ガスの予熱に利用することができるので、燃料電池セルの第２の端部の温度を低下させることが可能になるとともに、第１の端部側の温度を上昇させることができ、第１の端部から第２の端部にかけての燃料電池セルの温度分布の均一化を図ることが可能になる。この結果、燃料電池モジュールの耐久性の向上や発電効率の向上を図ることが可能になる。 Application Example 3 First Oxide Gas Side of the Fuel Cell through the Channel Portion Arranged in the Case to Surround the Second End of the Fuel Cell The fuel cell module according to Application Example 1, which includes an oxidizing gas flow path for supplying to the fuel cell. With such a configuration, the heat generated by the power generation at the second end of the fuel cell can be used for preheating the oxidizing gas, so the temperature at the second end of the fuel cell is lowered. The temperature on the first end side can be increased, and the temperature distribution of the fuel cells from the first end to the second end can be made uniform. become. As a result, it becomes possible to improve the durability of the fuel cell module and improve the power generation efficiency.

本発明の第１例としての燃料電池モジュール１０の鉛直断面を正面側から見た図である。It is the figure which looked at the perpendicular section of fuel cell module 10 as the 1st example of the present invention from the front side. セルスタック３０の概略構成とその周辺の部材の配置を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the cell stack 30, and arrangement | positioning of the member of the periphery. 本発明の第２例としての燃料電池モジュール１０ｂの鉛直断面を正面側から見た図である。It is the figure which looked at the perpendicular section of fuel cell module 10b as the 2nd example of the present invention from the front side.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ例に基づき説明する。
図１は、本発明の第１例としての燃料電池モジュール１０の鉛直断面を正面側から見た図である。以下では、紙面に向かって左側、右側、上側、下側が、それぞれ、燃料電池モジュール１０の左側、右側、上側、下側であるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view of a vertical section of a fuel cell module 10 as a first example of the present invention as seen from the front side. In the following description, it is assumed that the left side, right side, upper side, and lower side of the fuel cell module 10 are the left side, right side, upper side, and lower side of the fuel cell module 10, respectively.

燃料電池モジュール１０は、固体酸化物形の燃料電池セルを用いてなる燃料電池モジュールであり、断熱性部材によって形成された略直方体状の筐体１２内に、改質器２０ａ，２０ｂと、燃料電池セルを積層したセルスタック３０ａ，３０ｂと、酸素を含有する酸化ガス（本例では、空気）を外部から導入する酸化ガス流路４０と、改質器２０によって生成された燃料ガス（水素含有ガス）をセルスタック３０ａ，３０ｂのそれぞれに供給する燃料ガス流路５０と、筐体１２内のオフガスを外部に排出するオフガス流路６０と、を備えている。各流路は、金属製の板材によって筐体１２内を区画することで形成されている。なお、改質器２０ａと改質器２０ｂとは同一の構成を有するため、以下では、まとめて、改質器２０という場合がある。また、セルスタック３０ａとセルスタック３０ｂも同一の構成であるため、以下では、まとめて、セルスタック３０という場合がある。   The fuel cell module 10 is a fuel cell module using solid oxide fuel cells, and is provided with reformers 20a and 20b, a fuel, and a fuel cell module 12 in a substantially rectangular parallelepiped casing 12 formed of a heat insulating member. Cell stacks 30a and 30b in which battery cells are stacked, an oxidizing gas passage 40 for introducing an oxidizing gas containing oxygen (air in this example) from the outside, and a fuel gas (containing hydrogen) generated by the reformer 20 Gas) to each of the cell stacks 30a and 30b, and an off-gas passage 60 for discharging off-gas in the housing 12 to the outside. Each flow path is formed by partitioning the inside of the housing 12 with a metal plate material. In addition, since the reformer 20a and the reformer 20b have the same configuration, hereinafter, they may be collectively referred to as the reformer 20. In addition, since the cell stack 30a and the cell stack 30b have the same configuration, they may be collectively referred to as the cell stack 30 below.

酸化ガス流路４０は、酸化ガスを外部から導入する酸化ガス導入口４１と、分岐部４２と、筐体１２の上方に配置される上方流路４３と、筐体１２の側方に配置される内壁に沿って配置される側面流路４４とを備えている。酸化ガス導入口４１は、筐体１２の上部略中央を貫くように設けられている。酸化ガス流路４０は、この酸化ガス導入口４１から筐体１２内に延伸された部分において、分岐部４２によって流路が左右方向に向かって二股に分岐される。分岐部４２によって分岐された酸化ガス流路４０は、それぞれ、上方流路４３によって、筐体１２の上側内壁に沿って左右方向に延伸された後、側面流路４４により、筐体１２の左側内壁および右側内壁に沿って鉛直下向きに延伸されている。このような構成により、セルスタック３０ａ，３０ｂには、その下端部側から、酸化ガスが供給される。   The oxidizing gas channel 40 is disposed on the side of the casing 12, the oxidizing gas inlet 41 for introducing the oxidizing gas from the outside, the branch portion 42, the upper channel 43 disposed above the casing 12. And a side flow path 44 disposed along the inner wall. The oxidizing gas inlet 41 is provided so as to penetrate through the upper center of the housing 12. The portion of the oxidizing gas channel 40 extending from the oxidizing gas inlet 41 into the housing 12 is bifurcated by the branching portion 42 in the left-right direction. The oxidant gas flow paths 40 branched by the branch portions 42 are respectively extended in the left-right direction along the upper inner wall of the casing 12 by the upper flow paths 43, and then left by the side flow paths 44. It extends vertically downward along the inner wall and the right inner wall. With such a configuration, the oxidizing gas is supplied to the cell stacks 30a and 30b from the lower end side.

セルスタック３０ａは、筐体１２の左側内壁に沿って配置された側面流路４４に近接して、その内側に立設されている。また、セルスタック３０ｂは、筐体１２の右側内壁に沿って配置された側面流路４４に近接して、その内側に立設されている。セルスタック３０ａ，３０ｂは、それぞれ、鉛直方向に延びる略柱状の燃料電池セルが、燃料電池モジュール１０の正面側から背面側（図１の紙面を貫く方向）に向けて集電部材を介して複数積層されて構成されている。   The cell stack 30a is proximate to the side flow path 44 disposed along the left inner wall of the housing 12, and is erected on the inside thereof. Further, the cell stack 30b is erected in the vicinity of the side flow path 44 disposed along the right inner wall of the housing 12. Each of the cell stacks 30a and 30b includes a plurality of substantially columnar fuel cells extending in the vertical direction from the front side of the fuel cell module 10 toward the back side (direction passing through the paper surface of FIG. 1) via current collecting members. It is configured by stacking.

図２は、セルスタック３０ｂの概略構成とその周辺の部材の配置を示す図である。この図は、図１におけるＡ−Ａ断面を示している。破線で示すように、セルスタック３０ｂの外側（図２における右側）には、酸化ガス流路４０（具体的には、側面流路４４）が配置され、内側（図２における左側）には、改質器２０ｂが配置されている。   FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the cell stack 30b and arrangement of members around the cell stack 30b. This figure shows an AA cross section in FIG. As indicated by a broken line, the oxidizing gas flow path 40 (specifically, the side flow path 44) is disposed outside the cell stack 30b (right side in FIG. 2), and inside (left side in FIG. 2), A reformer 20b is disposed.

セルスタック３０ｂを構成する各燃料電池セル３１は、固体電解質３２と、アノード３３と、カソード３４と、支持基材３５と、インターコネクタ３６とを備えている。各燃料電池セル３１の間には、導電性の集電部材３７が配置されている。集電部材３７は、内部に中空部３８を有しており、この中空部３８には、酸化ガス流路４０から供給された酸化ガスが流れる。なお、図２には、セルスタック３０ｂの構成を示しているが、セルスタック３０ａの構成も、セルスタック３０ｂと同一である。   Each fuel cell 31 constituting the cell stack 30b includes a solid electrolyte 32, an anode 33, a cathode 34, a support base 35, and an interconnector 36. A conductive current collecting member 37 is disposed between the fuel cells 31. The current collecting member 37 has a hollow portion 38 inside, and the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas channel 40 flows through the hollow portion 38. 2 shows the configuration of the cell stack 30b, the configuration of the cell stack 30a is the same as that of the cell stack 30b.

支持基材３５は、ガス透過性および導電性を有する平板状の部材であり、鉄属金属成分と、後述するアノード３３の材質となる希土類酸化物とから形成されている。この支持基材３５には、燃料ガスが流れる複数（図２では４本）の燃料ガス流路３９が内部に形成されている。支持基材３５は、気孔率が１０〜５０％の多孔質部材によって形成されており、燃料ガス流路３９からアノード３３に燃料ガスを透過する。支持基材３５の第１の面３５ａと、湾曲した２つの側面３５ｂとは、このアノード３３によって被覆されている。   The support substrate 35 is a flat plate member having gas permeability and conductivity, and is formed of an iron group metal component and a rare earth oxide that is a material of the anode 33 described later. A plurality (four in FIG. 2) of fuel gas passages 39 through which the fuel gas flows are formed in the support base 35. The support base 35 is formed of a porous member having a porosity of 10 to 50%, and allows the fuel gas to pass from the fuel gas flow path 39 to the anode 33. The first surface 35 a of the support base 35 and the two curved side surfaces 35 b are covered with the anode 33.

アノード３３は、多孔質の導電性セラミックスであり、本例では、希土類酸化物を固溶させたＺｒＯ２（安定化ジルコニア）とＮｉとから形成される。希土類酸化物としては、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕなどを用いることができる。なお、アノード３３の材質はこのような材質に限定されるものではなく、例えば、安定化ジルコニアとＮｉＯとで形成してもよいし、安定化ジルコニアとＮｉ及びＮｉＯとで形成してもよい。   The anode 33 is a porous conductive ceramic. In this example, the anode 33 is made of ZrO 2 (stabilized zirconia) in which a rare earth oxide is dissolved and Ni. Examples of rare earth oxides include Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The material of the anode 33 is not limited to such a material. For example, the anode 33 may be formed of stabilized zirconia and NiO, or may be formed of stabilized zirconia, Ni, and NiO.

アノード３３の外表面は、固体電解質３２によって被覆されている。固体電解質３２は、イオン伝導性に優れる緻密質なセラミックスであり、本例では、上述の安定化ジルコニアを用いた。   The outer surface of the anode 33 is covered with a solid electrolyte 32. The solid electrolyte 32 is a dense ceramic having excellent ion conductivity, and the above-described stabilized zirconia is used in this example.

支持基材３５の第１の面３５ａ側の固体電解質３２上には、カソード３４が配置されている。カソード３４は、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。こうしたペロブスカイト型酸化物としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物、特にＡサイトにＬａを有するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物の少なくとも１種が好適であり、６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＦｅＯ３系酸化物が特に好適である。なお、上記ペロブスカイト型酸化物においては、ＡサイトにＬａと共にＳｒなどが存在していてもよいし、さらに、Ｂサイトには、ＦｅとともにＣｏやＭｎが存在していてもよい。   A cathode 34 is disposed on the solid electrolyte 32 on the first surface 35 a side of the support base 35. The cathode 34 is formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. As such a perovskite oxide, at least one of transition metal perovskite oxides, particularly LaMnO 3 oxides, LaFeO 3 oxides, and LaCoO 3 oxides having La at the A site is suitable, and is about 600 to 1000 ° C. From the viewpoint of high electrical conductivity at the operating temperature, LaFeO 3 oxide is particularly suitable. In the perovskite oxide, Sr and the like may exist together with La at the A site, and Co and Mn may exist together with Fe at the B site.

支持基材３５の第２の面３５ｃには、発電された電気を集電するためのインターコネクタ３６が配置されている。本例では、インターコネクタ３６は、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）によって平板状に形成されている。インターコネクタ３６には、湾曲された固体電解質３２の両端部と、湾曲されたアノード３３の両端部とが接合されている。インターコネクタ３６は、燃料ガス流路３９内を通る燃料ガスと、集電部材３７内の中空部３８を通る酸化ガスとを分離させる役割も果たしている。   An interconnector 36 for collecting the generated electricity is disposed on the second surface 35 c of the support base 35. In this example, the interconnector 36 is formed in a flat plate shape from a lanthanum chromite perovskite oxide (LaCrO 3 oxide). Both ends of the curved solid electrolyte 32 and both ends of the curved anode 33 are joined to the interconnector 36. The interconnector 36 also serves to separate the fuel gas passing through the fuel gas flow path 39 and the oxidizing gas passing through the hollow portion 38 in the current collecting member 37.

各燃料電池セル３１は、隣接する一方の燃料電池セル３１のカソード３４と集電部材３７とが接触し、隣接する他方の燃料電池セル３１のインターコネクタ３６と集電部材３７とが接触するように連続的に配置され、電気的に直列に接続される。集電部材３７内の中空部３８を通る酸化ガスは、集電部材３７に設けられたスリット（図示せず）を通じてカソード３４に供給される。   In each fuel cell 31, the cathode 34 of one adjacent fuel cell 31 and the current collecting member 37 are in contact with each other, and the interconnector 36 and the current collecting member 37 of the other adjacent fuel cell 31 are in contact with each other. Are arranged continuously and electrically connected in series. The oxidizing gas passing through the hollow portion 38 in the current collecting member 37 is supplied to the cathode 34 through a slit (not shown) provided in the current collecting member 37.

以上のように構成されたセルスタック３０ａ，３０ｂの内側（図１参照）には、改質器２０ａ，２０ｂが近接して配置されている。改質器２０ａ，２０ｂは、略直方体状をなしており、それぞれ、セルスタック３０ａ，３０ｂの鉛直方向に沿って、略平行に配置されている。この改質器２０は、金属製のケーシング内が、気化部２１と改質部２２とに区画されることで構成されている。気化部２１は、セルスタック３０（燃料電池セル３１）の上端側（ガス下流側）に近接して配置され、改質部２２は、セルスタック３０（燃料電池セル３１）の下端側（ガス上流側）に近接して配置されている。   Inside the cell stacks 30a and 30b configured as described above (see FIG. 1), the reformers 20a and 20b are arranged close to each other. The reformers 20a and 20b have a substantially rectangular parallelepiped shape, and are arranged substantially in parallel along the vertical direction of the cell stacks 30a and 30b, respectively. The reformer 20 is configured by partitioning a metal casing into a vaporization section 21 and a reforming section 22. The vaporization unit 21 is disposed in the vicinity of the upper end side (gas downstream side) of the cell stack 30 (fuel cell 31), and the reforming unit 22 is disposed on the lower end side (gas upstream of the cell stack 30 (fuel cell 31)). Side).

気化部２１には、燃料電池モジュール１０の正面側から背面側に向けて延びる原料導入配管２３が接続されている。気化部２１には、この原料導入配管２３から、原燃料と改質用水とが供給される。原燃料とは、改質器２０における水蒸気改質に供される燃料であり、本例では、メタン（ＣＨ4）を含有する、例えば都市ガスを用いる。なお、原燃料としては、その他にも、プロパン、ブタン、灯油、ナフサ等の炭化水素系燃料や、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル等の含酸素燃料を用いることができる。改質用水とは、この原燃料の水蒸気改質に供される水分である。 A raw material introduction pipe 23 extending from the front side to the back side of the fuel cell module 10 is connected to the vaporization unit 21. The raw fuel and reforming water are supplied from the raw material introduction pipe 23 to the vaporization unit 21. The raw fuel is a fuel used for steam reforming in the reformer 20, and in this example, for example, city gas containing methane (CH 4 ) is used. In addition, as the raw fuel, other hydrocarbon fuels such as propane, butane, kerosene, and naphtha, and oxygen-containing fuels such as methanol, ethanol, and dimethyl ether can be used. The reforming water is water that is used for steam reforming of the raw fuel.

気化部２１では、原料導入配管２３から供給された原燃料と改質用水とが、後述する燃焼部７０における燃焼熱とセルスタック３０の発電による発熱とを受けて加熱される。この加熱により、気化部２１では、原燃料が水蒸気改質反応に適した温度、例えば１００〜６００℃まで昇温され、改質用水が気化されて発生した水蒸気と混合される。こうして加熱された水蒸気を含む原燃料のことを、以下では、原燃料ガスという。気化部２１には、例えば、原燃料の昇温を補助するためのセラミックスボール（例えば、Ａｌ2Ｏ3やＺｒＯ2）が収容されていてもよい。 In the vaporization unit 21, the raw fuel and the reforming water supplied from the raw material introduction pipe 23 are heated by receiving combustion heat in the combustion unit 70 described later and heat generated by the power generation of the cell stack 30. By this heating, the vaporization unit 21 raises the raw fuel to a temperature suitable for the steam reforming reaction, for example, 100 to 600 ° C., and the reforming water is vaporized and mixed with the generated steam. The raw fuel containing the steam thus heated is hereinafter referred to as raw fuel gas. For example, a ceramic ball (for example, Al 2 O 3 or ZrO 2 ) for assisting in raising the temperature of the raw fuel may be accommodated in the vaporization unit 21.

改質部２２の内部には、水蒸気改質反応を促進するための触媒が配置されている。触媒としては、ルテニウム系触媒やニッケル系触媒を用いることができる。改質部２２は、気化部２１から原燃料ガスの供給を受けて原燃料ガスを改質し、燃料ガス（水素含有ガス）を生成する。この水蒸気改質反応は、吸熱反応であり、約６００℃の温度で原燃料ガスが改質される。改質部２２によって生成された燃料ガスは、改質器２０ａおよび改質器２０ｂの下端に接続された燃料ガス流路５０を通じて、セルスタック３０ａ，３０ｂの下端部（第１の端部）に供給される。   A catalyst for promoting a steam reforming reaction is disposed inside the reforming unit 22. As the catalyst, a ruthenium catalyst or a nickel catalyst can be used. The reforming unit 22 receives the supply of the raw fuel gas from the vaporization unit 21 and reforms the raw fuel gas to generate a fuel gas (hydrogen-containing gas). This steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the raw fuel gas is reformed at a temperature of about 600 ° C. The fuel gas generated by the reforming unit 22 passes through the fuel gas channel 50 connected to the lower ends of the reformer 20a and the reformer 20b, and reaches the lower ends (first ends) of the cell stacks 30a and 30b. Supplied.

セルスタック３０の下端部に供給された燃料ガスは、各燃料電池セル３１の支持基材３５内の燃料ガス流路３９（図２参照）を通って、燃料電池セル３１内を下方から上方に流れ、電気化学反応に供される。また、セルスタック３０の下端部側に供給された酸化ガスは、セルスタック３０に備えられた集電部材３７内の中空部３８（図２参照）を通って、燃料ガスと並行してセルスタック３０内を下方から上方に流れ、電気化学反応に供される。燃料電池セル３１の上端（第２の端部）より排出された発電に供されなかった燃料ガスのオフガス（以下、燃料オフガスという場合がある。）は、集電部材３７の上端より排出された酸化ガスのオフガスと反応し、セルスタック３０の上端と酸化ガス流路４０（具体的には、上方流路４３）との間に形成された空間である燃焼部７０において燃焼される。燃焼部７０の近傍には、スパーク電極７２が設けられている。スパーク電極７２は、燃料電池モジュール１０の始動時に火花放電され、これにより、燃焼部７０において燃料オフガスが着火する。   The fuel gas supplied to the lower end of the cell stack 30 passes through the fuel gas flow path 39 (see FIG. 2) in the support base 35 of each fuel cell 31 to move the fuel cell 31 from below to above. Flowing and subjected to electrochemical reaction. Further, the oxidizing gas supplied to the lower end portion side of the cell stack 30 passes through the hollow portion 38 (see FIG. 2) in the current collecting member 37 provided in the cell stack 30, and in parallel with the fuel gas, the cell stack. It flows through the inside of 30 from the bottom to the top and is subjected to an electrochemical reaction. Off-gas of the fuel gas that has not been used for power generation discharged from the upper end (second end) of the fuel battery cell 31 (hereinafter sometimes referred to as fuel off-gas) is discharged from the upper end of the current collecting member 37. It reacts with the oxidizing gas off-gas and burns in the combustion section 70 which is a space formed between the upper end of the cell stack 30 and the oxidizing gas flow path 40 (specifically, the upper flow path 43). A spark electrode 72 is provided in the vicinity of the combustion unit 70. The spark electrode 72 is spark-discharged when the fuel cell module 10 is started, whereby the fuel off-gas is ignited in the combustion unit 70.

燃焼部７０において燃焼されたオフガス（燃焼オフガス）は、改質器２０ａと改質器２０ｂとの間に設けられたオフガス流路６０を通じて下方に流れ、筐体１２の下部に設けられたオフガス排出口６１を通じて燃料電池モジュール１０の外部に排出される。   Off-gas combusted in the combustion unit 70 (combustion off-gas) flows downward through an off-gas flow path 60 provided between the reformer 20a and the reformer 20b, and the off-gas exhaust gas provided at the lower portion of the casing 12 is discharged. The fuel is discharged from the fuel cell module 10 through the outlet 61.

以上のように構成された燃料電池モジュール１０では、改質器２０の気化部２１が、燃焼部７０による燃焼熱や発電に伴う発熱によって比較的高温になるセルスタック３０の上端部に近接して配置されている。そのため、気化部２１が必要とする気化熱が、燃焼部７０やセルスタック３０から奪われるため、セルスタック３０の上端部側を冷却することが可能になる。この結果、セルスタック３０の上端部側が著しく高温になることが抑制され、セルスタック３０の耐久性能を向上させることが可能になる。さらには、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることができ、発電効率を向上させることができる。   In the fuel cell module 10 configured as described above, the vaporization unit 21 of the reformer 20 is close to the upper end of the cell stack 30 that becomes relatively high due to combustion heat generated by the combustion unit 70 and heat generated by power generation. Has been placed. Therefore, the heat of vaporization required by the vaporization unit 21 is taken away from the combustion unit 70 and the cell stack 30, so that the upper end side of the cell stack 30 can be cooled. As a result, the upper end portion side of the cell stack 30 is suppressed from becoming extremely high temperature, and the durability performance of the cell stack 30 can be improved. Furthermore, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be made uniform, and the power generation efficiency can be improved.

また、本例の燃料電池モジュール１０では、セルスタック３０に酸化ガスを供給する酸化ガス流路４０のうち、上方流路４３が、燃焼部７０の上方に配置されている。そのため、酸化ガス流路４０の酸化ガス導入口４１から温度の低い酸化ガス（室温の酸化ガス等）が供給されると、この酸化ガスが、上方流路４３を通る際に、燃焼部７０によって予熱されることになる。こうして予熱された酸化ガスは、セルスタック３０の側面に沿って配置された側面流路４４を通る際に、セルスタック３０の上端部側の熱を、比較的運転温度が低い下端部側へと伝搬する。そのため、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることが可能になる。また、酸化ガスは、側面流路４４の下端部を通る際には、燃焼部７０やセルスタック３０の上端部の熱によって予熱されているため、セルスタック３０の下端部側が必要以上に冷却されることが抑制される。本例では、このような構成の酸化ガス流路４０を配置した結果、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向の温度差を小さくする（例えば、５０℃以下）ことが可能になるため、発電効率を向上させることが可能になる。   Further, in the fuel cell module 10 of this example, the upper flow path 43 of the oxidizing gas flow path 40 that supplies the oxidizing gas to the cell stack 30 is disposed above the combustion unit 70. Therefore, when an oxidizing gas having a low temperature (such as an oxidizing gas at room temperature) is supplied from the oxidizing gas inlet 41 of the oxidizing gas channel 40, the oxidizing gas is passed by the combustion unit 70 when passing through the upper channel 43. It will be preheated. When the oxidizing gas thus preheated passes through the side flow path 44 arranged along the side surface of the cell stack 30, the heat at the upper end side of the cell stack 30 is transferred to the lower end side where the operation temperature is relatively low. Propagate. Therefore, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be made uniform. Further, since the oxidizing gas is preheated by the heat of the combustion section 70 and the upper end of the cell stack 30 when passing through the lower end of the side flow path 44, the lower end of the cell stack 30 is cooled more than necessary. Is suppressed. In this example, as a result of the arrangement of the oxidizing gas flow path 40 having such a configuration, the temperature difference in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be reduced (for example, 50 ° C. or less). It becomes possible to improve the power generation efficiency.

また、本例の燃料電池モジュール１０では、セルスタック３０と改質器２０とが、近接して鉛直方向に沿って、略平行に配置されている。そのため、セルスタック３０と近接する改質器２０（特に改質部２２）のセルスタック３０側の側壁が、固体熱伝導体として働き、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることができる。そのため、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向の温度差を小さくする（例えば、５０℃以下）ことが可能になり、発電効率を向上させることが可能になる。   Further, in the fuel cell module 10 of the present example, the cell stack 30 and the reformer 20 are arranged in close proximity to each other along the vertical direction. Therefore, the side wall on the cell stack 30 side of the reformer 20 (particularly the reforming unit 22) adjacent to the cell stack 30 functions as a solid heat conductor, and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30). Can be made uniform. Therefore, the temperature difference in the vertical direction of the fuel battery cell 31 (cell stack 30) can be reduced (for example, 50 ° C. or less), and the power generation efficiency can be improved.

図３は、本発明の第２例としての燃料電池モジュール１０ｂの鉛直断面を正面側から見た図である。第２例では、酸化ガスが、筐体１２ｂの下方から導入される点と、改質器２０が、セルスタック３０の外側に配置されている点とが、第１例と異なる。   FIG. 3 is a view of a vertical section of a fuel cell module 10b as a second example of the present invention as seen from the front side. The second example is different from the first example in that the oxidizing gas is introduced from below the housing 12b and the reformer 20 is disposed outside the cell stack 30.

本例の酸化ガス流路４０ｂは、酸化ガス導入口４１ｂと、分岐部４２ｂと、下方流路４５ｂと、側面流路４４ｂと、上方流路４３ｂと、中央流路４６ｂとを備えている。本例では、酸化ガス導入口４１ｂは、筐体１２ｂの下部の略中央に設けられている。酸化ガス流路４０ｂは、酸化ガス導入口４１ｂから筐体１２ｂの内部に延伸された部分において、分岐部４２ｂによって流路が二股に分岐される。分岐部４２ｂによって分岐された酸化ガス流路４０ｂは、下方流路４５ｂによって、筐体１２ｂの下側内壁に沿って左右方向に延伸された後、側面流路４４ｂにより、筐体１２ｂの左側内壁および右側内壁に沿って鉛直上向きに延伸される。鉛直方向上向きに延伸された各側面流路４４ｂは、筐体１２ｂの上側内壁に達すると、左右方向からそれぞれ筐体１２ｂの内側に向けて屈曲されて、上方流路４３ｂによって、筐体１２ｂ内の上部中央において結合する。筐体１２ｂの上部中央において結合した部分には、筐体１２ｂの下方に向けて酸化ガスを流す中央流路４６ｂが設けられている。この中央流路４６ｂの下端は、セルスタック３０ａ，３０ｂの下端部に接続されている。本例では、このような構成により、筐体１２ｂの下方から導入された酸化ガスが、改質器２０とセルスタック３０とを取り囲むようにして流れ、セルスタック３０の下端部に供給される。   The oxidizing gas channel 40b of this example includes an oxidizing gas inlet 41b, a branch portion 42b, a lower channel 45b, a side channel 44b, an upper channel 43b, and a central channel 46b. In this example, the oxidizing gas inlet 41b is provided at the approximate center at the bottom of the housing 12b. The portion of the oxidizing gas channel 40b that extends from the oxidizing gas inlet 41b to the inside of the housing 12b is bifurcated by the branching portion 42b. The oxidizing gas flow path 40b branched by the branch portion 42b is extended in the left-right direction along the lower inner wall of the housing 12b by the lower flow path 45b, and then the left inner wall of the housing 12b by the side flow path 44b. And vertically upward along the right inner wall. Each side flow path 44b extended upward in the vertical direction is bent toward the inside of the casing 12b from the left and right directions when reaching the upper inner wall of the casing 12b, and is formed in the casing 12b by the upper flow path 43b. Join at the center of the top. A central flow path 46b through which an oxidizing gas flows toward the lower side of the housing 12b is provided at a portion joined at the upper center of the housing 12b. The lower end of the central channel 46b is connected to the lower ends of the cell stacks 30a and 30b. In this example, with such a configuration, the oxidizing gas introduced from below the casing 12 b flows so as to surround the reformer 20 and the cell stack 30 and is supplied to the lower end portion of the cell stack 30.

本例では、セルスタック３０ａ，３０ｂは、中央流路４６ｂにそれぞれ近接して立設されている。また、改質器２０ａ，２０ｂは、セルスタック３０ａ，３０ｂの外側に、セルスタック３０ａ，３０ｂと略平行に配置されている。改質器２０の気化部２１は、セルスタック３０の上端側（ガス下流側）に近接して配置され、改質部２２は、セルスタック３０の下端側（ガス上流側）に近接して配置されている。改質部２２によって生成された燃料ガスは、改質器２０ａおよび改質器２０ｂの下端に接続された燃料ガス流路５０ｂを通じて、セルスタック３０ａ，３０ｂの下端部（第１の端部）に供給される。   In this example, the cell stacks 30a and 30b are erected in close proximity to the central flow path 46b. Further, the reformers 20a and 20b are disposed outside the cell stacks 30a and 30b and substantially parallel to the cell stacks 30a and 30b. The vaporizer 21 of the reformer 20 is disposed close to the upper end side (gas downstream side) of the cell stack 30, and the reformer 22 is disposed close to the lower end side (gas upstream side) of the cell stack 30. Has been. The fuel gas generated by the reforming unit 22 passes through the fuel gas flow path 50b connected to the lower ends of the reformer 20a and the reformer 20b to the lower end portions (first end portions) of the cell stacks 30a and 30b. Supplied.

セルスタック３０の下端部に供給された燃料ガスは、各燃料電池セル３１の燃料ガス流路３９を通って燃料電池セル３１内を下方から上方に流れる。また、セルスタック３０の下端部側に供給された酸化ガスは、セルスタック３０における集電部材３７内の中空部３８内を上方に向けて流れる。そして、燃料電池セル３１の上端（第２の端部）より排出された燃料オフガスは、集電部材３７の上端より排出された酸化ガスと反応し、セルスタック３０の上端と酸化ガス流路４０ｂ（詳しくは、上方流路４３ｂ）との間に形成された空間である燃焼部７０ｂにおいて燃焼される。燃焼部７０ｂの近傍には、スパーク電極７２ｂが設けられている。スパーク電極７２ｂは、燃料電池モジュール１０ｂの始動時に火花放電され、これにより、燃焼部７０ｂにおいて燃料オフガスが着火する。   The fuel gas supplied to the lower end of the cell stack 30 flows from the lower side to the upper side in the fuel cell 31 through the fuel gas channel 39 of each fuel cell 31. The oxidizing gas supplied to the lower end portion side of the cell stack 30 flows upward in the hollow portion 38 in the current collecting member 37 in the cell stack 30. The fuel off-gas discharged from the upper end (second end) of the fuel cell 31 reacts with the oxidizing gas discharged from the upper end of the current collecting member 37, and the upper end of the cell stack 30 and the oxidizing gas flow path 40b. (In detail, it burns in the combustion part 70b which is the space formed between the upper flow path 43b). A spark electrode 72b is provided in the vicinity of the combustion unit 70b. The spark electrode 72b is spark-discharged when the fuel cell module 10b is started, whereby the fuel off-gas is ignited in the combustion unit 70b.

燃焼部７０ｂにおいて燃焼されたオフガス（燃焼オフガス）は、改質器２０と側面流路４４ｂとの間にそれぞれ配置されたオフガス流路６０ｂを通じて、筐体１２ｂ内を下方に流れ、筐体１２ｂの下部に設けられたオフガス排出口６１ｂを通じて燃料電池モジュール１０ｂの外部に排出される。   The off gas (combustion off gas) combusted in the combustion unit 70b flows downward in the housing 12b through the off gas passage 60b disposed between the reformer 20 and the side passage 44b. It is discharged to the outside of the fuel cell module 10b through an off-gas discharge port 61b provided in the lower part.

以上のように構成された第２例の燃料電池モジュール１０ｂにおいても、改質器２０の気化部２１が、燃焼部７０ｂによる燃焼熱や発電に伴う発熱によって比較的高温になるセルスタック３０の上端部に近接して配置されている。そのため、気化部２１が必要とする気化熱が、燃焼部７０ｂやセルスタック３０から奪われるため、セルスタック３０の上端部側を冷却することが可能になる。この結果、セルスタック３０の上端部側が著しく高温になることが抑制され、セルスタック３０の耐久性能を向上させることが可能になる。さらには、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることができ、発電効率を向上させることができる。   Also in the fuel cell module 10b of the second example configured as described above, the upper end of the cell stack 30 in which the vaporizer 21 of the reformer 20 becomes relatively high due to combustion heat generated by the combustion unit 70b and heat generated by power generation. It is arranged close to the part. Therefore, the heat of vaporization required by the vaporization unit 21 is taken away from the combustion unit 70b and the cell stack 30, so that the upper end side of the cell stack 30 can be cooled. As a result, the upper end portion side of the cell stack 30 is suppressed from becoming extremely high temperature, and the durability performance of the cell stack 30 can be improved. Furthermore, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be made uniform, and the power generation efficiency can be improved.

また、本例の燃料電池モジュール１０ｂにおいても、セルスタック３０に酸化ガスを供給する酸化ガス流路４０ｂのうち、上方流路４３ｂが、燃焼部７０ｂの上方に配置されている。そのため、酸化ガス流路４０ｂの酸化ガス導入口４１ｂから温度の低い酸化ガスが供給されると、この酸化ガスが、上方流路４３ｂを通る際に、燃焼部７０ｂによって予熱されることになる。こうして予熱された酸化ガスは、セルスタック３０ａ，３０ｂに挟まれる中央流路４６ｂを通る際に、セルスタック３０の上端部側の熱を、比較的運転温度が低い下端部側へと伝搬する。そのため、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることが可能になる。また、酸化ガスは、中央流路４６ｂの下端部を通る際には、燃焼部７０ｂやセルスタック３０の上端部の熱によって予熱されているため、セルスタック３０の下端部側が必要以上に冷却されることが抑制される。よって、本例においても、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向の温度差を小さくする（例えば５０℃以下）ことが可能になるため、発電効率を向上させることが可能になる。   Also in the fuel cell module 10b of this example, the upper flow path 43b of the oxidizing gas flow path 40b that supplies the oxidizing gas to the cell stack 30 is disposed above the combustion unit 70b. Therefore, when an oxidizing gas having a low temperature is supplied from the oxidizing gas inlet 41b of the oxidizing gas channel 40b, the oxidizing gas is preheated by the combustion unit 70b when passing through the upper channel 43b. When the preheated oxidizing gas passes through the central flow path 46b sandwiched between the cell stacks 30a and 30b, the heat on the upper end side of the cell stack 30 is propagated to the lower end side where the operation temperature is relatively low. Therefore, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be made uniform. In addition, when the oxidizing gas passes through the lower end portion of the central flow path 46b, it is preheated by the heat of the upper end portion of the combustion portion 70b and the cell stack 30, so that the lower end portion side of the cell stack 30 is cooled more than necessary. Is suppressed. Therefore, also in this example, since the temperature difference in the vertical direction of the fuel battery cell 31 (cell stack 30) can be reduced (for example, 50 ° C. or less), the power generation efficiency can be improved.

また、本例の燃料電池モジュール１０ｂにおいても、セルスタック３０と改質器２０とが、近接して鉛直方向に沿って、略平行に配置されている。そのため、セルスタック３０と近接する改質器２０（特に改質部２２）のセルスタック３０側の側壁が、固体熱伝導体として働き、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向における温度分布の均一化を図ることができる。そのため、燃料電池セル３１（セルスタック３０）の上下方向の温度差を小さくすることが可能になり、発電効率を向上させることが可能になる。   Also in the fuel cell module 10b of this example, the cell stack 30 and the reformer 20 are arranged close to each other along the vertical direction. Therefore, the side wall on the cell stack 30 side of the reformer 20 (particularly the reforming unit 22) adjacent to the cell stack 30 functions as a solid heat conductor, and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30). Can be made uniform. Therefore, the temperature difference in the vertical direction of the fuel cell 31 (cell stack 30) can be reduced, and the power generation efficiency can be improved.

以上、本発明の種々の例について説明したが、本発明はこれらの例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、以下のような変形が可能である。   As mentioned above, although the various examples of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these examples, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning. For example, the following modifications are possible.

変形例１：
上記例では、セルスタック３０と改質器２０とが、鉛直方向に平行に近接して設けられていることとしたが、セルスタック３０と改質器２０とが略平行に近接して設けられていればよく、セルスタック３０の構成にあわせて、水平方向あるいは斜め方向に平行に近接して設けられていることとしてもよい。 Modification 1:
In the above example, the cell stack 30 and the reformer 20 are provided close to each other in parallel to the vertical direction, but the cell stack 30 and the reformer 20 are provided close to each other in parallel. In other words, it may be provided in parallel with the horizontal direction or the oblique direction in accordance with the configuration of the cell stack 30.

変形例２：
上記例では、酸化ガスと燃料ガスとが、セルスタック３０内を下端側から上端側に流れることとしたが、上端側から下端側に流れる構成としてもよい。 Modification 2:
In the above example, the oxidizing gas and the fuel gas flow in the cell stack 30 from the lower end side to the upper end side. However, the oxidizing gas and the fuel gas may flow from the upper end side to the lower end side.

変形例３：
上記例では、酸化ガスが、燃焼部７０やセルスタック３０の上端部の近傍に配置された酸化ガス流路４０を経由してセルスタック３０に供給されることとしたが、燃焼部７０やセルスタック３０の上端部の近傍を経由せずに、セルスタック３０に供給される構成としてもよい。 Modification 3:
In the above example, the oxidizing gas is supplied to the cell stack 30 via the oxidizing gas flow path 40 disposed in the vicinity of the combustion section 70 and the upper end portion of the cell stack 30. The configuration may be such that the cell stack 30 is supplied without going through the vicinity of the upper end of the stack 30.

変形例４：
上記例では、セルスタック３０と改質器２０とは、それぞれ２組ずつ設けられているが、それぞれ１組だけ設けられていてもよいし、３組以上設けられていてもよい。 Modification 4:
In the above example, two sets of cell stacks 30 and reformers 20 are provided, but only one set may be provided, or three or more sets may be provided.

変形例５：
上記例では、燃料電池モジュール１０として固体酸化物形燃料電池を用いる場合を示したが、改質器から燃料ガスの供給を受ける燃料電池であれば、他の形式の燃料電池についても本発明を適宜適用可能である。 Modification 5:
In the above example, a case where a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell module 10 has been shown. However, the present invention can be applied to other types of fuel cells as long as the fuel cell is supplied with fuel gas from a reformer. Applicable as appropriate.

１０，１０ｂ…燃料電池モジュール
１２，１２ｂ…筐体
２０，２０ａ，２０ｂ…改質器
２１…気化部
２２…改質部
２３…原料導入配管
３０，３０ａ，３０ｂ…セルスタック
３１…燃料電池セル
３２…固体電解質
３３…アノード
３４…カソード
３５…支持基材
３６…インターコネクタ
３７…集電部材
３８…中空部
３９…燃料ガス流路
４０，４０ｂ…酸化ガス流路
４１，４１ｂ…酸化ガス導入口
４２，４２ｂ…分岐部
４３，４３ｂ…上方流路
４４，４４ｂ…側面流路
４５ｂ…下方流路
４６ｂ…中央流路
５０、５０ｂ…燃料ガス流路
６０，６０ｂ…オフガス流路
６１，６１ｂ…オフガス排出口
７０，７０ｂ…燃焼部
７２，７２ｂ…スパーク電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10b ... Fuel cell module 12, 12b ... Housing | casing 20, 20a, 20b ... Reformer 21 ... Vaporization part 22 ... Reformation part 23 ... Raw material introduction piping 30, 30a, 30b ... Cell stack 31 ... Fuel cell 32 ... Solid electrolyte 33 ... Anode 34 ... Cathode 35 ... Support base material 36 ... Interconnector 37 ... Current collecting member 38 ... Hollow part 39 ... Fuel gas passage 40, 40b ... Oxidation gas passage 41, 41b ... Oxidation gas inlet 42 , 42b ... branching portion 43, 43b ... upper flow path 44, 44b ... side flow path 45b ... lower flow path 46b ... central flow path 50, 50b ... fuel gas flow path 60, 60b ... off gas flow path 61, 61b ... off gas exhaust Outlet 70, 70b ... Combustion part 72, 72b ... Spark electrode

Claims (3)

筐体内に、
水分と原燃料とを昇温して水蒸気を含む原燃料ガスを生成する気化部と、該気化部から供給された前記原燃料ガスを改質して水素を含有する燃料ガスを生成する改質部と、を有する改質器と、
酸素を含有する酸化ガスと前記改質器で生成された前記燃料ガスとで発電を行なうとともに、内部に前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路を有し、第１の端部から前記燃料ガスを導入して、第２の端部から発電に供されなかった燃料オフガスを排出する燃料電池セルと、
前記燃料電池セルの第２の端部近傍において発電に供されなかった前記燃料オフガスを燃焼させる燃焼部と、を備え、
前記改質器は、前記気化部が前記燃料電池セルの第２の端部近傍に配置され、前記改質部が前記燃料電池セルの第１の端部近傍に配置されるよう、前記燃料電池セルに沿って設けられている
ことを特徴とする燃料電池モジュール。 In the housing,
A vaporization unit that raises moisture and raw fuel to produce raw fuel gas containing water vapor, and a reformer that reforms the raw fuel gas supplied from the vaporization unit to produce a fuel gas containing hydrogen A reformer having a portion,
Power generation is performed using an oxidizing gas containing oxygen and the fuel gas generated by the reformer, and a fuel gas passage through which the fuel gas flows is provided, and the fuel gas is supplied from a first end. A fuel cell that introduces and discharges fuel off-gas that has not been used for power generation from the second end; and
A combustion section that burns the fuel off gas that has not been subjected to power generation in the vicinity of the second end of the fuel cell, and
In the reformer, the fuel cell is configured such that the vaporization unit is disposed in the vicinity of the second end of the fuel cell, and the reforming unit is disposed in the vicinity of the first end of the fuel cell. A fuel cell module provided along a cell. 前記筐体内に、前記燃焼部の近傍を通る流路部分を経由して、前記酸化ガスを前記燃料電池セルの第１の端部側に供給する酸化ガス流路を備える、請求項１に記載の燃料電池モジュール。   The oxidant gas channel which supplies the oxidant gas to the 1st end side of the fuel cell via the channel part which passes near the combustion part in the case is provided. Fuel cell module. 前記筐体内に、前記燃料電池セルの第２の端部を囲むように配置された流路部分を経由して、前記酸化ガスを前記燃料電池セルの第１の端部側に供給する酸化ガス流路を備える、請求項１に記載の燃料電池モジュール。   An oxidizing gas that supplies the oxidizing gas to the first end portion side of the fuel battery cell via a flow path portion disposed in the casing so as to surround the second end portion of the fuel battery cell. The fuel cell module according to claim 1, comprising a flow path.
JP2009159816A 2009-07-06 2009-07-06 Fuel battery module Pending JP2011014495A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009159816A JP2011014495A (en) 2009-07-06 2009-07-06 Fuel battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009159816A JP2011014495A (en) 2009-07-06 2009-07-06 Fuel battery module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011014495A true JP2011014495A (en) 2011-01-20

Family

ID=43593164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009159816A Pending JP2011014495A (en) 2009-07-06 2009-07-06 Fuel battery module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011014495A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137931A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP2015216011A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 東京瓦斯株式会社 Hot module

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293999A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Daikin Ind Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2010212038A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Toyota Motor Corp Fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293999A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Daikin Ind Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2010212038A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Toyota Motor Corp Fuel cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137931A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP6030547B2 (en) * 2011-04-06 2016-11-24 京セラ株式会社 Fuel cell module
JP2015216011A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 東京瓦斯株式会社 Hot module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6283269B2 (en) Fuel cell module
CN111868983B (en) Fuel cell unit, fuel cell module, and fuel cell device
KR102046842B1 (en) Fuel Cell Modules and Fuel Cell Devices
JP5383550B2 (en) Fuel cell module
JP4956946B2 (en) Fuel cell
JP4745618B2 (en) Operation method of fuel cell structure
JP5409333B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5254588B2 (en) Solid oxide fuel cell module
JP2016051574A (en) Fuel cell module
JP2011222136A (en) Fuel cell module
JP5481181B2 (en) Power generator
EP3240074B1 (en) Module and module accommodation device
JP5315210B2 (en) Fuel cell module
JP5856024B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2012003941A (en) Fuel cell
JP2014191896A (en) Fuel cell device and fuel cell system
JP2011014495A (en) Fuel battery module
JP2016051573A (en) Fuel cell module
JP6001625B2 (en) Fuel cell system
JP6183777B2 (en) Solid oxide fuel cell device
WO2017038893A1 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5431800B2 (en) Raw material supply device for fuel cells
JP2010238433A (en) Fuel battery module
JP5491079B2 (en) Fuel cell system
JP2016038975A (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120312

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20120403

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120403

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131126