JP5803515B2 - 燃料電池装置 - Google Patents
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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下流側流路と、を有しており、
前記下流側流路を流れる前記被改質ガスは、前記上流側流路を流れる被改質ガスに比べてより大きく攪拌され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
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 (3)
- 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る直方体形状の筐体と、該筐体の内部に形成され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とを有する改質器と、を備え、
前記改質流路は、
当該改質流路の上流端から前記筐体の長手方向に沿って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前記長手方向に沿って延びる下流側流路と、を有しており、
前記下流側流路内の前記被改質ガスの流速が前記上流側流路内の前記被改質ガスの流速よりも大きくなるように、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が、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で、前記下流側流路を流れる前記被改質ガスは、前記上流側流路を流れる被改質ガスに比べてより大きく攪拌されることを特徴とする燃料電池装置。 - 前記下流側流路は、前記上流側流路に接して前記長手方向に延びる内側流路と、前記内側流路に接して前記長手方向に延びる外側流路とを有し、
前記改質流路内の前記被改質ガスの流速が、前記上流側流路内、前記内側流路内、前記外側流路内の順に大きくなるように、前記被改質ガスの流れ方向に直交する前記改質流路の断面積が、前記上流側流路、前記内側流路、前記外側流路の順に小さく設定されていることで、前記被改質ガスは前記外側流路、前記内側流路、前記上流側流路の順に大きく攪拌されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。 - 前記改質流路は1対の前記下流側流路を有しており、1対の前記下流側流路の下流端同士は相互に合流することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池装置。
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