JP4313558B2 - 燃料電池およびその運転方法 - Google Patents
燃料電池およびその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4313558B2 JP4313558B2 JP2002284424A JP2002284424A JP4313558B2 JP 4313558 B2 JP4313558 B2 JP 4313558B2 JP 2002284424 A JP2002284424 A JP 2002284424A JP 2002284424 A JP2002284424 A JP 2002284424A JP 4313558 B2 JP4313558 B2 JP 4313558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- gas
- combustion
- oxygen
- 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.)
- Expired - Fee Related
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)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池およびその運転方法に関し、特に起動を迅速に行うことができる燃料電池およびその運転方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。
【0003】
固体電解質型燃料電池は、複数の固体電解質型燃料電池セルからなるセルスタックを収納容器内に収容して構成されている。
【0004】
固体電解質型燃料電池は作動温度が600〜1000℃と高いため、この温度まで燃料電池セルを加熱する必要があり、実質的に発電するまでの時間が長いという問題があった。
【0005】
また、燃料電池セルを加熱するために長い時間を要するために、起動時間が長いという問題とともに、効率のよい加熱方法でなければエネルギーのロスも生じるため、総合的な発電効率が低下するという問題もある。
このような問題を解決するため、従来、円筒型燃料電池セルを用いた燃料電池においては、発電に関与しない余剰燃料を燃焼させる燃焼室を設け、導入ガスとの熱交換器の機能を持たせ、この燃焼熱により間接的に燃料電池セルを加熱する手段とし、熱効率を高めることが行われている。
【0006】
また、この手法では燃料電池セル自体が熱伝導体となり、燃焼室で発生する燃焼熱を、燃料電池セルの一端部から燃料電池セル全体に熱伝導させ、燃料電池セルが加熱されている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平4−237963号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した燃料電池セルを一端部から加熱する方法では、燃料電池セルの一端部の加熱部から、加熱すべき燃料電池セルの他端部までの距離が大きいため、燃料電池セルを発電可能な温度まで加熱するのに時間がかかり、発電開始までの時間が未だ長いという問題がある。
【0009】
また、燃料電池セルの一端部の加熱部と他端部までの距離が大きいため、燃料電池セルの一端部の加熱部を急激に加熱すると燃料電池セルの他端部との間に大きな温度差が発生し、熱応力により破損しやすいという問題もある。
【0010】
さらに、燃料電池セルの一端部を加熱する場合は、燃料電池セルの被加熱部は、燃料電池セル全体に対して非常に小さく、短時間で十分な熱量を燃料電池セル全体に伝えることが困難であるという問題もある。
すなわち、従来手法では起動時間の短縮を十分に達成できず、未だ起動に時間がかかるという問題があった。
【0011】
本発明は、起動時間を大幅に短縮できる燃料電池およびその運転方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は、収納容器内に、長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池であって、前記燃料電池セルをその側方から加熱する平板状の加熱体を、前記燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けたことを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを側方から加熱する平板状の加熱体を、燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けることで、加熱部とこの加熱部から最も遠い燃料電池セルの部分との距離を小さくできるため、燃料電池セル全体を加熱するために要する時間を大幅に短縮することができる。
【0014】
さらに、同様の理由で燃料電池セル内の温度差を小さくできるために、急速加熱をした場合でも燃料電池セルに発生する熱応力を小さくすることができ、その結果、急速加熱と信頼性の向上を同時に達成することができる。
【0015】
また、燃料電池セル端部と比較して被加熱面積の大きい燃料電池セルの側面から加熱することにより、短時間でより多くの熱を燃料電池セルに加えることができるようになり、加熱時間を大幅に短縮できる。
【0016】
さらに燃料電池セルと加熱体の距離が十分に小さい場合には直接加熱も可能となり、さらに起動時間の短縮と効率の向上が可能となる。
【0017】
以上、説明を行った効果が相乗して作用するために、本発明によれば燃料電池の起動時間を大幅に短縮することができる。
【0018】
また、本発明の燃料電池では、加熱体が平板状の加熱体であることを特徴とする。棒状加熱体であっても密に配置すれば、同様の効果は得られるが、平板状の加熱体を用いることで、燃料電池セルのより均一な加熱が可能となり、急速加熱時の熱応力などによる破壊を防止することができる。
【0019】
また、棒状加熱体と比較して部品点数を少なくできることから組み立て性が向上し、ひいては製品のコストも下げることができる。
【0020】
また本発明の燃料電池では、平板状の加熱体の長さが、燃料電池セルの配列方向における燃料電池セルスタックの長さと同じ長さであることが好ましい。それにより、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルのより均一な加熱が可能となる。
また、本発明の燃料電池では、平板状の加熱体は表裏面に加熱部を有することが好ましい。
【0021】
平板状の加熱体の表裏面に加熱部を有することで、複数の方向にある燃料電池セルを同時に加熱することが可能になる。また、同様の理由で、燃料電池セルと、断熱材、熱交換器、熱媒体、その他の部材等を同時に加熱することが可能となり、加熱時間の短縮と、部品数の削減による空間の節約を同時に達成することが可能となる。
【0022】
また、本発明の燃料電池では、平板状の加熱体は面燃焼型バーナーであることが好ましい。
【0023】
電気式のヒーターを用いても同様の効果は得られるが、高温加熱という目的においては電気による加熱よりも燃焼による加熱の方が高い効率が得られる。
また、面燃焼型バーナーを用いることにより、より均一な加熱を実現でき、高効率で、均一な燃料電池セルの加熱が可能となる。
また、本発明の燃料電池では、平板状の加熱体は燃料電池セル側に燃焼プレートを有する面燃焼型バーナーであり、前記燃焼プレートがセラミックスよりなることが好ましい。
【0024】
面燃焼型バーナーの燃焼プレートをセラミックスとすることで耐熱性や耐久性が向上する。また、元素の揮散などによる燃料電池セルへの悪影響も抑制できる。
【0025】
また、本発明の燃料電池では、前記燃料電池セルが燃料側電極を有し、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなるとともに、前記平板状の加熱体には、燃焼用ガスが供給される燃焼ガス供給路が形成されており、発電時に前記平板状の加熱体の前記燃焼用ガス供給路を介して前記燃料電池セル間に酸素含有ガスが供給されることが好ましい。
【0026】
燃焼用ガスは平板状の加熱体で燃焼に関与するガスを指し、プロパン等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスの混合ガスとされている。
【0027】
本発明によれば、平板状の加熱体に酸素含有ガス導入の機能を付与することで、別途燃料電池セル間に酸素含有ガスを供給する供給管を設ける必要がない。
【0028】
また、本発明の平板状の加熱体はそれ自体が熱を発生するため、容易に酸素含有ガスを必要な温度まで加熱することができる。
【0029】
さらに、熱の発生源が燃料電池セルの近傍にあるため酸素含有ガスを複雑に取り回す必要がなく、セル間に供給でき、熱エネルギーのロスを最小限にでき、熱効率も必然的に高くなる。
また、本発明の燃料電池の運転方法は、収納容器内に、燃料側電極を有するとともに、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなり、かつ長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池の運転方法であって、起動時には、前記燃料電池セルと所定間隔をおいて設けられた平板状の加熱体の燃焼ガス供給路に燃料ガスと酸素含有ガスを供給して、前記平板状の加熱体の加熱部において燃焼させ、前記燃料電池セルの側面を側方から加熱し、発電時には、前記平板状の加熱体の燃焼ガス供給路を介して酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給することを特徴とする。
【0030】
停止状態から、定常運転に移行する間の前半では燃料電池セルは発電する能力がないために発電に要する酸素は必要ない。
【0031】
燃料電池に導入され排出されるガスは、加熱あるいは発電に関与しない限りには、燃料電池を冷却する媒体として機能する。従って、加熱あるいは発電に関与しないガスの総量が多ければ、多いほど系外に排出される熱が増え、効率が低下する。そのため、この温度領域においては酸素含有ガスの導入量は不具合が生じない程度に少なくてもかまわない。従って、発電前の温度領域では平板状の加熱体はもっぱら加熱の機能を優先させればよく、加熱に必要な燃料ガスと、燃料ガスを完全燃焼させるに足る酸素含有ガスを平板状の加熱体の加熱部に供給し燃焼させ、燃料電池セルの側面を側方から加熱する。
【0032】
燃料電池セルが発電できる温度領域では、平板状の加熱体の加熱部における燃料ガスの燃焼に要する酸素と燃料電池セルの発電に要する酸素とが必要となるため、温度の上昇に伴い、燃料電池セルが発電を開始した時点で、徐々に酸素含有ガスの導入量を増加させる必要があり、少なくとも、平板状の加熱体の加熱部における燃料ガスの燃焼に要する酸素と燃料電池セルの発電に要する酸素の合量の酸素含有ガスと、燃料ガスとを平板状の加熱体の加熱部に供給し、燃料ガスの燃焼に関与しない平板状の加熱体により加熱された酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給する。
このように、燃料電池の運転状況に応じて、平板状の加熱体を通じて供給される酸素含有ガスの量および燃料ガスの量を適宜、調整することで発電効率を向上させることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の燃料電池の一形態を示すもので、符号1は断熱構造を有する収納容器を示している。
【0034】
収納容器1は耐熱性金属からなる枠体(図示せず)と、この枠体の内面に設けられた断熱材(図示せず)とから構成されている。
【0035】
この収納容器1の内部には複数の燃料電池セル2が集合した燃料電池セルスタック3が複数収納され、燃料電池セルスタック3を構成する燃料電池セル2の下端部は燃料電池セル2の支持体を兼ねた燃料ガスタンク5の上蓋6に支持固定され、上端部は仕切り板7に支持固定されている。
【0036】
この仕切り板7により、収納容器1内に発電室9と燃焼室11が形成されている。また、この仕切り板7には酸素含有ガスを発電室9から燃焼室11に導入する酸素含有ガス排出孔13が形成されている。
燃料電池セルスタック3は、例えば、図2に示すように、複数の燃料電池セル2を2列に整列させ、隣設した2列の最外部の燃料電池セル2の電極同士が導電部材15で接続され、これにより2列に整列した複数の燃料電池セル2が電気的に直列に接続している。
【0037】
なお、図2では燃料電池セル2の詳細な構造は省略した。
【0038】
図3は燃料電池セル2および燃料電池セルスタック3の構造を具体的に説明するもので、燃料電池セル2は、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状であり、その内部には長手方向に複数の燃料ガス通路17が形成されている。この燃料電池セル2は燃料ガス通路17方向に長い形状であり、長手方向の長さは、長手方向と直交する幅方向長さよりも長く形成されている。
【0039】
この燃料電池セル2は、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状の多孔質な金属を主成分とする燃料側電極2aの外面に、緻密質な固体電解質2b、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極2cを順次積層し、酸素側電極2cと反対側の燃料側電極2aの外面にインターコネクタ2dを形成して構成されており、燃料側電極2aが支持体となっている。
【0040】
一方の燃料電池セル2と他方の燃料電池セル2との間には、金属フェルト及び/又は金属板からなる集電部材19を介在させ、一方の燃料電池セル2の燃料側電極2aを、該燃料側電極2aに設けられたインターコネクタ2d、集電部材19を介して他方の燃料電池セル2の酸素側電極2cに電気的に接続して、燃料電池セルスタック3が構成されている。
【0041】
燃料電池セルスタック3において燃料側電極2a、固体電解質2b、酸素側電極2cが重畳した部分が発電する部分である。
【0042】
燃料電池セル2の長手方向において、燃料側電極2a、固体電解質2b、酸素側電極2cが重畳した部分は、発電室9の中央部に存在し、燃料電池セル2の長手方向における両端部は、固体電解質2bの上面に酸素側電極2cが形成されていない領域が形成されており、燃料電池セル2の両端部は発電に寄与していない。この酸素側電極2cが形成されていない燃料電池セル2の両端部が燃料タンク5の上蓋6、仕切り板7に支持されている。また、緻密な固体電解質2bにより、発電室9内における固体電解質2bの内外のガス混合を防止している。
【0043】
燃料ガスタンク5は上蓋6と底板並びに側板とで構成されており、その内部には燃料ガスタンク室21が形成され、この燃料ガスタンク室21には燃料電池セル2の発電に要する燃料ガスを導入する燃料ガス導入管22が接合されている。燃料電池セル2と燃料ガスタンク5の上蓋6にはガス通路が形成され(図示せず)、このガス通路は燃料電池セル2の燃料ガス通路17に連通しており、燃料ガスは、燃料ガス導入管22、燃料ガスタンク室21を介し、ガス通路、燃料電池セル2の燃料ガス通路17を通過し、燃料電池セル2の上端から、燃焼室11へと導入される。
【0044】
そして、本発明の燃料電池では、燃料電池セル2の側方、すなわち、燃料電池セル2の側面と所定間隔をおいて燃料電池セルの側面を加熱する平板状の加熱体23が配置されている。なお、以降の説明において平板状の加熱体23を加熱体23と略して説明する。
【0045】
図4に加熱手段として燃料ガスの燃焼を利用した加熱体23の断面構造を示す。
【0046】
加熱体23は対向して設けられた燃焼プレート23aと、これらの燃焼プレート23aを保持する外枠25と、この外枠25に接続され燃料プレート23a間の燃焼用ガス供給路23c内に燃料ガスと酸素含有ガスを供給する配管27とから構成されている。
【0047】
この配管27は収納容器1外部からの燃焼用ガス導入管28に接続されている。
【0048】
燃焼用ガスはプロパン等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスの混合ガスとされている。燃焼プレート23aは通気性を有する多孔質のセラミックスであり、燃焼プレート23aの外面である燃焼面(加熱部)23dにおいて、燃料ガスを燃焼させることにより加熱体としての機能を発現するものである。この燃焼プレート23aは、発電室9内における燃料電池セル2の側面のほぼ全体に対向するように形成されている。
【0049】
このとき、配管27を通じて燃焼用ガス供給路23cへ導入された燃料ガスと酸素含有ガスは、燃焼プレート23aの細孔を通過し、燃焼面23dで燃焼する。この燃焼により加熱体23、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル2、収納容器1が同時に加熱されることになる。
【0050】
燃焼に寄与しなかった酸素含有ガスは燃料ガスの燃焼により加熱され、燃料電池セル2間へと供給される。
【0051】
このとき、燃焼面23dに到達した燃料ガスに、着火装置(図示せず)を用いて着火し、燃焼面23dの全面を燃焼領域としている。
【0052】
なお、図4の例で用いる燃焼プレート23aの細孔径は燃料ガスおよび酸素含有ガスを通過させうるものであればよい。また、燃焼プレートの補強のため、耐熱金属による網などを複合化させたものなどを用いてもよい。
【0053】
以上のように構成された燃料電池は、例えば以下のようにして運転される。
燃料電池が停止している状態から、燃料電池が発電を開始するまでの状態、すなわち、燃料電池セル2が発電を開始しない温度領域では、加熱体23に燃料ガスと、燃料電池セル2を加熱するために利用される燃料ガスを燃焼させるために必要な量の酸素を含む酸素含有ガスを導入する。
【0054】
加熱体23の燃焼プレート23aの燃焼面23dで、燃焼用ガスを燃焼させ、発生した燃焼熱で加熱体23、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル2、収納容器1を加熱する。
燃料電池セル2が加熱され、発電を開始する温度に達すると、燃料ガスを完全燃焼させるために必要な酸素に加え、燃料電池セル2が発電のために消費する酸素を導入しなければならないため、この温度領域では起動直後に比べ、酸素含有ガスの導入量を増加させる。
【0055】
さらに燃料電池セル2の温度が上昇し、定常運転状態になった場合には加熱に要する燃料ガスの量は減少する。もしくは不要となる。従って、この温度領域では保温に要する燃料ガスのみを導入する。あるいは加熱が不要な場合には燃料ガスの供給を停止する。
【0056】
燃料ガスを燃焼させるために必要な酸素含有ガスの量も同時に減少するが、燃料電池セルが発電で消費する酸素含有ガスは増加する。そのため、定常運転時には保温に要する燃料ガスを燃焼させるために必要な酸素含有ガスの量と、燃料電池セルが発電で消費する酸素含有ガスの量との合量を導入する。
【0057】
燃料電池セル2における発電は、燃料ガス導入管22、燃料ガスタンク室21を介して、燃料電池セル2の燃料ガス通路17に導入される燃料ガスと、加熱体23を介して発電室9に導入される酸素含有ガスにより行われる。
【0058】
発電に関与しなかった余剰の燃料ガス、例えば水素は燃料電池セル2の上端から燃焼室11へ排出される。
【0059】
また、発電に関与しなかった余剰の酸素含有ガス、例えば空気は発電室9と燃焼室11を仕切る仕切り板7に設けられた酸素含有ガス排出孔13より、燃焼室11へ排出される。
【0060】
余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスは燃焼室11で燃焼させられ、排気ガス排出管29より外部へ排出される。
【0061】
なお、燃焼室11においても、余剰燃料に着火するための着火装置(図示せず)が設けられている。
【0062】
以上のように構成された燃料電池では、燃料電池セル2をその側方から側面全体をほぼ均一に急速に加熱することができる。
【0063】
また、平板状の加熱体23を用い、燃料電池セル2の側面を加熱することから燃料電池セル2の被加熱部の面積を大きくすることができるため、単位時間あたりに燃料電池セル2に与えられる熱量を大きくすることができ、起動時間を短くすることができる。
【0064】
また、酸素含有ガスを加熱体23を通して燃料電池セル2に供給するため、酸素含有ガスの加熱が容易に行える。さらに、酸素含有ガスの加熱のための熱交換器や余熱器を設ける必要がなく、構造を簡単にできる。
【0065】
また、本発明の燃料電池の運転方法では、加熱あるいは発熱に関与しない場合には冷却媒体として機能する酸素含有ガスや燃料ガスの導入量を運転状況に応じて変化させる、すなわち、加熱体23に導入する燃料電池の起動に必要な燃料ガスと、燃料ガスの燃焼に必要な酸素含有ガス、燃料電池セル2が発電で消費する酸素含有ガスの量を変化させることで、起動時間の短縮と発電効率の向上を同時に達成できる。
【0066】
ここで、さらに本発明の燃料電池の他の形態を図5を用いて説明する。この図5の例では燃料電池スタック3と収納容器1間に、2つの燃焼用ガス導入管28のそれぞれに接続された2つの加熱体23が配置された形態となっており、複数の燃料電池セルスタック3を取り囲むように加熱体23が設けられている。
【0067】
図2、5いずれの場合も加熱体23は配管27を通して燃焼用ガス導入管28と接合されており、酸素含有ガスが加熱体23より燃料電池セル2に供給される。この様な燃料電池では、上記形態よりも燃料電池セル2を均一に、かつ、迅速に加熱できるとともに、燃料電池セル2間に酸素含有ガスを十分に供給できる。本発明の燃料電池に用いられる加熱体の他の形態を図6(a)、(b)を用いて説明する。
【0068】
図6(a)の加熱体は図4と同様に燃料ガスの燃焼を利用した例である。この図6(a)の加熱体53は、燃焼プレート53bと、燃焼プレート53bを保持する外枠55と、外枠55に接続された配管27から構成され、燃焼プレート53b間には燃焼用ガス供給路53cが形成されている。燃焼プレート53bにはガス導出孔53eが形成されている。
【0069】
この様な加熱体53では配管27を通じて燃料ガスと酸素含有ガスを燃焼用ガス供給路53cへ導入し、燃焼プレート53bのガス導出孔53eを経路として、燃焼面53dへと導く。燃焼面53dに到達した燃料ガスに、着火装置(図示せず)を用いて着火し、燃焼面53dの全面を燃焼領域とする。
【0070】
この燃焼により加熱体53、燃料ガス、酸素含有ガス、燃料電池セル2、収納容器1が同時に加熱されることになる。
【0071】
この構造の場合も図4の場合と同様に、燃料ガスの燃焼に寄与しなかった酸素含有ガスは燃料ガスの燃焼熱により加熱され、燃料電池セル2へと供給される。
【0072】
図4との差異は燃焼プレートとして通気性を有する多孔質体ではなく、緻密な板にガス導出孔53eを設けた燃焼プレート53bを用いることである。
【0073】
ここで表記したガス導出孔53eは燃料ガスを排出し、燃焼することから、一般的な呼称としては炎口とも言い換えられる。
【0074】
図6(a)の加熱体では緻密体を用いることで燃焼プレート53bの強度が向上し、加熱体53を小さくすることができる。
【0075】
また、燃焼プレート53bの材質は耐熱性等の点から、セラミック製であることが望ましいが、耐熱金属で作製してもよい。ガス導出孔53eの孔形状や配置については燃焼プレート53bの全面に燃焼領域が形成されるものであればよく、何ら限定されるものではない。
【0076】
なお、本発明において加熱の手段として燃料ガスの燃焼を用いる場合には、収納容器外、あるいは収納容器内に燃料ガスと酸素含有ガスの混合室を設ける必要がある。あるいは、加熱体53中の燃焼用ガス供給路53cを燃料ガスと酸素含有ガスの混合室として用いてもよい。
【0077】
図6(b)は加熱体63の他の形態を示すもので、電気式のヒーター23fを用いたものである。
【0078】
この図6(b)の加熱体63は、加熱プレート63bと、これらの加熱プレート63bを保持する外枠65とから構成され、加熱プレート63b間には酸素含有ガス供給路63cが形成されている。
【0079】
加熱プレート63bには酸素含有ガス導出孔63gが形成されるとともに、ヒーター63fが形成されている。加熱体63には配管27が接続されている。
この様な加熱体63ではヒーター63fに電流を流し加熱しながら、配管27を通じて酸素含有ガス供給路63cへ酸素含有ガスを導入し、酸素含有ガス導出孔63gから酸素含有ガスを燃料電池セル2へと供給する。
【0080】
この際、加熱面63iが燃料電池セル2の側面や収納容器1を加熱し、同時に酸素含有ガスも加熱できる。
【0081】
なお、本発明の加熱体23、53、63の構造は上記の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、変形可能である。
【0082】
また、上記形態では、図3に示したような楕円柱状で複数の燃料ガス通路17を有する燃料電池セル2を用いてセルスタックを構成した例について説明したが、燃料電池セルは円筒状で、燃料ガス通路が一つであっても良く、燃料電池セルの形状は特に限定されるものではない。
【0083】
また、熱交換器については図示していないが熱効率や総合効率を向上させるために種々の熱交換器を用いても良いことは勿論である。
【0084】
【発明の効果】
本発明の燃料電池によれば、長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを側方から加熱する平板状の加熱体を、燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けることで、加熱部とこの加熱部から最も遠い燃料電池セルの部分との距離を小さくできるため、燃料電池セル全体を加熱するために要する時間を大幅に短縮することができ、起動時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の燃料電池の一形態を示す概略断面図である。
【図2】 図1で示す燃料電池の概略横断面図である。
【図3】 図1の燃料電池セルスタックを説明するための断面図である。
【図4】 本発明の燃料電池で用いられる加熱体の例を示すもので、燃焼プレートが通気性を有するセラミックスで形成された加熱体を示す断面図である。
【図5】 本発明の燃料電池の他の形態を示す概略横断面図である。
【図6】 本発明の燃料電池で用いられる加熱体の他の形態を示すもので、(a)は燃焼プレートが炎口を有するセラミックスで形成された加熱体を示す断面図、(b)は電気式ヒーター内蔵型の加熱体を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・収納容器
2・・・燃料電池セル
2b・・・固体電解質
2c・・・酸素側電極
22・・・燃料ガス導入管
23、53,63・・・加熱体
23c、53c・・・燃焼用ガス供給路
23d、53d、63i・・・加熱部
Claims (7)
- 収納容器内に、長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池であって、前記燃料電池セルをその側方から加熱する平板状の加熱体を、前記燃料電池セルの側面と所定間隔をおいて設けたことを特徴とする燃料電池。
- 前記平板状の加熱体の長さが、前記燃料電池セルの配列方向における前記燃料電池セルスタックの長さと同じ長さであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記平板状の加熱体は表裏面に加熱部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池。
- 前記平板状の加熱体は面燃焼型バーナーであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれかに記載の燃料電池。
- 前記平板状の加熱体は、前記燃料電池セル側に燃焼プレートを有する面燃焼型バーナーであり、前記燃焼プレートがセラミックスよりなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれかに記載の燃料電池。
- 前記燃料電池セルが燃料側電極を有し、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなるとともに、前記平板状の加熱体には、燃焼ガスが供給される燃焼用ガス供給路が形成されており、発電時に前記平板状の加熱体の前記燃焼用ガス供給路を介して前記燃料電池セル間に酸素含有ガスが供給されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちいずれかに記載の燃料電池。
- 収納容器内に、燃料側電極を有するとともに、該燃料側電極の外面に、固体電解質、酸素側電極を順に形成してなり、かつ長手方向に複数のガス流通路を有する楕円柱状の燃料電池セルを所定間隔をおいて複数配列した燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池の運転方法であって、起動時には、前記燃料電池セルと所定間隔をおいて設けられた平板状の加熱体の燃焼用ガス供給路に燃料ガスと酸素含有ガスを供給して、前記平板状の加熱体の加熱部において燃焼させ、前記燃料電池セルの側面を側方から加熱し、発電時には、前記平板状の加熱体の燃焼用ガス供給路を介して酸素含有ガスを前記燃料電池セル間に供給することを特徴とする燃料電池の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002284424A JP4313558B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃料電池およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002284424A JP4313558B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃料電池およびその運転方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008136437A Division JP4986930B2 (ja) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | 燃料電池およびその運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004119316A JP2004119316A (ja) | 2004-04-15 |
JP4313558B2 true JP4313558B2 (ja) | 2009-08-12 |
Family
ID=32277990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002284424A Expired - Fee Related JP4313558B2 (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃料電池およびその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4313558B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5343111B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2013-11-13 | 京セラ株式会社 | 燃料電池 |
JP5300172B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2013-09-25 | 京セラ株式会社 | 燃料電池 |
JP4958080B2 (ja) * | 2005-03-11 | 2012-06-20 | 一般財団法人電力中央研究所 | 遮熱容器を備えた燃料電池 |
JP2007018966A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
JP2007026929A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
JP2007026928A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池 |
JP5244292B2 (ja) * | 2005-10-17 | 2013-07-24 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池モジュールおよび燃料電池システム |
JP5295629B2 (ja) * | 2008-05-12 | 2013-09-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002284424A patent/JP4313558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004119316A (ja) | 2004-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4986930B2 (ja) | 燃料電池およびその運転方法 | |
JP5235291B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4969284B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP5300172B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP2004207007A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP3894817B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP3796182B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4313558B2 (ja) | 燃料電池およびその運転方法 | |
JP2004234969A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP4991087B2 (ja) | 燃料電池組立体 | |
JP2010245049A (ja) | 燃料電池組立体 | |
JP2003045464A (ja) | 燃料電池及びその発電方法 | |
JP4776606B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4018922B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP5409166B2 (ja) | 燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
JP5078216B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4814497B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP2000058102A (ja) | 円筒型セルタイプ固体電解質型燃料電池 | |
JP2011029201A (ja) | 燃料電池及び燃料電池の運転方法 | |
JP3854170B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4761722B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4018916B2 (ja) | 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池 | |
JP4859359B2 (ja) | 燃料電池の運転方法 | |
JP5496241B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP2003234122A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050118 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080325 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080526 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090421 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090515 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130522 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140522 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |