JP2013073899A - 燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】改質流路32を流れる被改質ガスは触媒39との接触によって燃料ガスに改質される。このとき、燃焼部18での燃焼熱によって改質器20は加熱される。改質流路32では、最も外側に配置される第2蛇行流路38のみが改質器20の側壁に沿って延びる。従って、第2蛇行流路38内の被改質ガスには側壁から燃焼熱が伝達される。その一方で、改質器20の側壁に接触しない上流側流路34には燃焼熱は伝達されにくい。その結果、上流側流路34に比べて第2蛇行流路38で被改質ガスをより効率的に加熱することができる。第2蛇行流路38内の触媒が被改質ガスの改質に用いられても、第2蛇行流路38内で被改質ガスを十分に加熱することができる。第2蛇行流路38で加熱特性を向上させることができる。こうして下流側の触媒39まで有効に利用することができる。
【選択図】図11
Description
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた燃料電池装置において、
前記燃料電池セルの内部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記燃料ガスを流す燃料ガス流路と、
前記燃料電池セルの外部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、前記燃料ガス流路から排出された前記燃料ガスと前記酸化剤ガス流路から排出された前記酸化剤ガスとを混合して燃焼させる燃焼部と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、供給される被改質ガスを前記燃焼部からの熱によって前記燃料ガスに改質する触媒を充填した改質流路を有する改質器と、を備え、
前記改質流路は、
当該改質流路の上流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる上流側流路と、
前記上流側流路の下流端から分岐して当該改質流路の下流端まで蛇行して延びる1対の下流側流路と、を有しており、
各前記下流側流路は、前記上流側流路の下流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる第1蛇行流路と、前記第1蛇行流路よりも外側に配置されて前記第1蛇行流路の下流端から前記改質流路の下流端まで前記改質器の側壁に接触して延びる第2蛇行流路と、を有する燃料電池装置が提供される。
CmHn+xO2 → bCO+cH2 (1)
この部分酸化改質反応POXによって燃料ガスが生成される。部分酸化改質反応POXは発熱反応であるので、生成された燃料ガスは発熱反応によって加熱されてその温度が上昇する。この燃料ガスは、燃料ガスタンク68から燃料電池セル集合体12を経由して燃料室18に供給される。その結果、燃料電池セル集合体12は燃焼部18及び燃料ガスタンク68によって上下方向から加熱される。
CmHn+xO2+yH2O → bCO+cH2 (2)
CmHn+xH2O → bCO+cH2 (3)
この水蒸気改質反応SRでは、高温の被改質ガスと水蒸気とが触媒39の表面に接触することによって吸熱反応が発生する。この段階では、燃料電池セル集合体12は十分に高温に加熱されているので、吸熱反応が進行しても燃料電池セル集合体12で大幅な温度低下を招くことはない。燃焼部18では継続して燃焼が進行する。
32 改質流路
35 上流側流路
36 下流側流路
37 内側流路(第1蛇行流路)
38 外側流路(第2蛇行流路)
39 触媒
79 酸化剤ガス流路
84 燃料電池セル
88 燃料ガス流路
Claims (4)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた燃料電池装置において、
前記燃料電池セルの内部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記燃料ガスを流す燃料ガス流路と、
前記燃料電池セルの外部に形成されて、前記燃料電池セルの下部から上部に向かって前記酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、前記燃料ガス流路から排出された前記燃料ガスと前記酸化剤ガス流路から排出された前記酸化剤ガスとを混合して燃焼させる燃焼部と、
前記燃料電池セルの上方に配置されて、供給される被改質ガスを前記燃焼部からの熱によって前記燃料ガスに改質する触媒を充填した改質流路を有する改質器と、を備え、
前記改質流路は、
当該改質流路の上流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる上流側流路と、
前記上流側流路の下流端から分岐して当該改質流路の下流端まで蛇行して延びる1対の下流側流路と、を有しており、
各前記下流側流路は、前記上流側流路の下流端から前記改質器の側壁に接触せずに延びる第1蛇行流路と、前記第1蛇行流路よりも外側に配置されて前記第1蛇行流路の下流端から前記改質流路の下流端まで前記改質器の側壁に接触して延びる第2蛇行流路と、を有することを特徴とする燃料電池装置。 - 前記下流側流路は前記改質器の長辺に沿って蛇行することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記第2蛇行流路は、前記改質器の長辺側の側壁及び短辺側の側壁の両方に接触して延びることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池装置。
- 前記被改質ガスの流れ方向に直交する前記下流側流路の断面積は、前記被改質ガスの流れ方向に直交する前記上流側流路の断面積よりも小さく設定されることを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池装置。
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JP2011214269A JP5803516B2 (ja) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | 燃料電池装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015013763A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 京セラ株式会社 | 改質器、セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
JP2016157626A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | Toto株式会社 | 固体酸化物形燃料電池装置 |
US11456473B2 (en) | 2016-06-16 | 2022-09-27 | Kyocera Corporation | Reformer, cell stack apparatus, fuel cell module, and fuel cell apparatus |
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2011
- 2011-09-29 JP JP2011214269A patent/JP5803516B2/ja not_active Expired - Fee Related
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