JPH02226666A - 高温燃料電池の自動温度・出力制御方法 - Google Patents
高温燃料電池の自動温度・出力制御方法Info
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- JPH02226666A JPH02226666A JP1338877A JP33887789A JPH02226666A JP H02226666 A JPH02226666 A JP H02226666A JP 1338877 A JP1338877 A JP 1338877A JP 33887789 A JP33887789 A JP 33887789A JP H02226666 A JPH02226666 A JP H02226666A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、化学的エネルギを電気的エネルギに変換す
るための高温燃料電池に関するもので、とくに、酸化ジ
ルコニウムをベースとする固体電解質を有する炭化水素
で駆動さｎる１つまたは複数の高温燃料電池を自動温度
および自動電力制御するための方法に関する。
るための高温燃料電池に関するもので、とくに、酸化ジ
ルコニウムをベースとする固体電解質を有する炭化水素
で駆動さｎる１つまたは複数の高温燃料電池を自動温度
および自動電力制御するための方法に関する。
電気化学エネルギ変換は、他の種類の変換器と比べてそ
の効率が良いことから重要視されている。本発明は、イ
オン導体としてのセラミック固体電解質を用いたこの電
気化学的な高温プロセスを改良するもので、そのさいこ
の方法は燃料に無関係に広範に用いられる。
の効率が良いことから重要視されている。本発明は、イ
オン導体としてのセラミック固体電解質を用いたこの電
気化学的な高温プロセスを改良するもので、そのさいこ
の方法は燃料に無関係に広範に用いられる。
燃料電池を用いた化学エネルギから電気エネルギへの電
気化学変換は、一般に公知である。
気化学変換は、一般に公知である。
酸化ジルコンをベースとする固体セラミック電膜質の使
用も、１９′５７年以来実験室で試みられている。この
技術の発展に良い展望をもたらしたのがＦ、Ｊ、Ｒｏｈ
ｒ（ＳＱＬより ＥｂＥｃＴＲｏＬｙＴＥｓ、 １９７
８゜４６１ページ）である。これ以来原理的にはほとん
ど変っていないが、セラミック材料が改良さ扛た。この
固体電解質式燃料電池は低コストの製造に最適である（
Ｗ、Ｊ、Ｄｏｌｌａｒｄ ｕｎｄ Ｗ、Ｇ。
用も、１９′５７年以来実験室で試みられている。この
技術の発展に良い展望をもたらしたのがＦ、Ｊ、Ｒｏｈ
ｒ（ＳＱＬより ＥｂＥｃＴＲｏＬｙＴＥｓ、 １９７
８゜４６１ページ）である。これ以来原理的にはほとん
ど変っていないが、セラミック材料が改良さ扛た。この
固体電解質式燃料電池は低コストの製造に最適である（
Ｗ、Ｊ、Ｄｏｌｌａｒｄ ｕｎｄ Ｗ、Ｇ。
Ｐａｒｋｅｒ、 Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈ
ｅ ＷｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅＩｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ５ｏｌｉ ｏｘｌｄｅ ｆｕｅ
ｌ ａｅｌｌｐｒｏｇｒａｍ、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂ
ｓｔｒａｃｔｓ、Ｆｕｅｌ ＣｅｌｌＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 、Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１８ｅｍｉｎａｒ、 ハーグ、
オランダ、１０月２６日〜２９日、１９８７年を参照の
こと）。
ｅ ＷｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅＩｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ５ｏｌｉ ｏｘｌｄｅ ｆｕｅ
ｌ ａｅｌｌｐｒｏｇｒａｍ、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂ
ｓｔｒａｃｔｓ、Ｆｕｅｌ ＣｅｌｌＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 、Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１８ｅｍｉｎａｒ、 ハーグ、
オランダ、１０月２６日〜２９日、１９８７年を参照の
こと）。
セラミック固体電解質を用いて実現された公知の燃料電
池はすべて人工的な加熱によって動作温度にまであげら
れた。このため直接ないし間接的な電気加熱あるいは高
温燃焼ガスを使った加熱が用いられた。どの場合にもこ
の加熱は、燃料電池が所望の動作温度に達したときおよ
び発生した廃熱で自動的にこの温度が維持できるように
なったとき自動的にまたは手動でスイッチオフされた。
池はすべて人工的な加熱によって動作温度にまであげら
れた。このため直接ないし間接的な電気加熱あるいは高
温燃焼ガスを使った加熱が用いられた。どの場合にもこ
の加熱は、燃料電池が所望の動作温度に達したときおよ
び発生した廃熱で自動的にこの温度が維持できるように
なったとき自動的にまたは手動でスイッチオフされた。
これらの公知の方法にはかなりの制御工学的な出費が強
いられる。すなわち、要求どおりの加熱に必要なパルス
を発生するだめの温度センサを燃料電池の中へ装着しな
げればならないし、さらには、電池内の温度が降下した
とき、常に加熱が可開始されなげればならない。
いられる。すなわち、要求どおりの加熱に必要なパルス
を発生するだめの温度センサを燃料電池の中へ装着しな
げればならないし、さらには、電池内の温度が降下した
とき、常に加熱が可開始されなげればならない。
このように公知の高温燃料電池は不満足であつた。そこ
で難しい制御技術を必要としない動作条件に適した作業
方法を開発しかつ改良することが望まｎていた。
で難しい制御技術を必要としない動作条件に適した作業
方法を開発しかつ改良することが望まｎていた。
本発明の課題は、複雑な制御回路やその制御回路に用い
られるメカニズムを用いなくてもすむような簡単な手段
で実施できるＺｒＯ２をベースとする固体電解質を有す
る高温燃料電池の自動温度・出力制御のための方法を提
供することにある。この方法は温度制御に必要な熱を直
接燃料電池自体の中で自由に使えるようにするもので、
その結果外部からの追加的な加熱は一切必要としなくな
る。
られるメカニズムを用いなくてもすむような簡単な手段
で実施できるＺｒＯ２をベースとする固体電解質を有す
る高温燃料電池の自動温度・出力制御のための方法を提
供することにある。この方法は温度制御に必要な熱を直
接燃料電池自体の中で自由に使えるようにするもので、
その結果外部からの追加的な加熱は一切必要としなくな
る。
この−廟は、つぎのようにすることにより解決される。
すなわち、この「発明の詳細な説明」の項の冒頭のとこ
ろで述べた工うな方法において、該燃料′−池１４に、
一方ではガス状燃料４または液状金していてあとで気化
さ扛る燃料５を吹込みかつ他方ではガス状のｒ１！＝キ
ャリア１を吹込み、残留酸素と場合によってバラストガ
スとを含み、該燃料電池１４の酸漿側から流出するガス
８を２つの流れに分流し、そのさい第１の流れは、前燃
焼用として、燃料の流れ方向にみて該燃料電池１４の上
流に配置されたバーナ１０へ導き、第２の流れは後燃焼
用として廃ガスの流れ方向にみて核燃料電池１４の下流
に配置されたバーナ１１へ導き、η）つこのとき前燃焼
および後燃焼を人工手段に工って開始されかつ維持し、
かつ、該第１の流れはその酸素量が燃料の完全燃焼に足
すないように調量し、一方該第２の流れは常に残留燃料
の完全燃焼以上の過剰酸素が存在するように９４童する
ことによってである。
ろで述べた工うな方法において、該燃料′−池１４に、
一方ではガス状燃料４または液状金していてあとで気化
さ扛る燃料５を吹込みかつ他方ではガス状のｒ１！＝キ
ャリア１を吹込み、残留酸素と場合によってバラストガ
スとを含み、該燃料電池１４の酸漿側から流出するガス
８を２つの流れに分流し、そのさい第１の流れは、前燃
焼用として、燃料の流れ方向にみて該燃料電池１４の上
流に配置されたバーナ１０へ導き、第２の流れは後燃焼
用として廃ガスの流れ方向にみて核燃料電池１４の下流
に配置されたバーナ１１へ導き、η）つこのとき前燃焼
および後燃焼を人工手段に工って開始されかつ維持し、
かつ、該第１の流れはその酸素量が燃料の完全燃焼に足
すないように調量し、一方該第２の流れは常に残留燃料
の完全燃焼以上の過剰酸素が存在するように９４童する
ことによってである。
のちに、この発明をこの発明の実施例である図面を用い
てより詳しく説明するが、図はこの方法全実施する装置
の原理的図解構造図で流れ線を便って示している。１は
ガス状の酸素キャリアの供給流で、今の場合空気（０２
＋ ４ Ｎ２ ）となっている。２は廃ガスによって加
熱される酸素物質のための加熱器である。３は二重壁式
断熱容器（二亘マントル容器）でめる。４はガス状燃料
の供給流で、今の場合メタン（ＯＨ２）である。５は液
体燃料（炭化水素ＣｎＨｍ ）の供給流である。これは
廃ガスによって加熱された蒸発器６の中でガス状に変え
られる。Ｔ！″１．ガス状かつ蒸気状の燃料のための予
備加熱器である。８は残留酸素と（場合によっては）バ
ラストガス（ここでは窒素）の燃料電池からの排出流を
示している。９は残留燃料とガス状反応生成物、今の場
合二酸化炭素および水蒸気１０、の排出流である。１０
は前燃焼のためのバーナで、燃料電池１４の加熱に用い
られる。バーナ１０の出口側には、後燃焼のためのバー
ナ１１が配置され、ここではまだ変換されない残留燃料
の最終的な利用が行なわれる。１２は燃料電池１４後方
の廃ガス排出流で、今の場合Ｎ２． Ｈ２Ｏ。
てより詳しく説明するが、図はこの方法全実施する装置
の原理的図解構造図で流れ線を便って示している。１は
ガス状の酸素キャリアの供給流で、今の場合空気（０２
＋ ４ Ｎ２ ）となっている。２は廃ガスによって加
熱される酸素物質のための加熱器である。３は二重壁式
断熱容器（二亘マントル容器）でめる。４はガス状燃料
の供給流で、今の場合メタン（ＯＨ２）である。５は液
体燃料（炭化水素ＣｎＨｍ ）の供給流である。これは
廃ガスによって加熱された蒸発器６の中でガス状に変え
られる。Ｔ！″１．ガス状かつ蒸気状の燃料のための予
備加熱器である。８は残留酸素と（場合によっては）バ
ラストガス（ここでは窒素）の燃料電池からの排出流を
示している。９は残留燃料とガス状反応生成物、今の場
合二酸化炭素および水蒸気１０、の排出流である。１０
は前燃焼のためのバーナで、燃料電池１４の加熱に用い
られる。バーナ１０の出口側には、後燃焼のためのバー
ナ１１が配置され、ここではまだ変換されない残留燃料
の最終的な利用が行なわれる。１２は燃料電池１４後方
の廃ガス排出流で、今の場合Ｎ２． Ｈ２Ｏ。
ＣＯ２の混合物となっている。１３は本装置の最終排出
時の廃ガスの出口である。１４はセラミック燃料電池で
、これは一方でがス状の酸素キャリアで、他方で同じく
ガス状の燃料で作用される。
時の廃ガスの出口である。１４はセラミック燃料電池で
、これは一方でがス状の酸素キャリアで、他方で同じく
ガス状の燃料で作用される。
この装置の運転開始時あるいはそれまでの運転を中断し
たあとは、燃料電池における電気化学的変換領域中の温
度は低下する。そうすると、固体電解質による酸素イオ
ンの燃料への変換は制限される。したがって酸素側に引
かれるガス流には、一定量の残量酸素が含まれている。
たあとは、燃料電池における電気化学的変換領域中の温
度は低下する。そうすると、固体電解質による酸素イオ
ンの燃料への変換は制限される。したがって酸素側に引
かれるガス流には、一定量の残量酸素が含まれている。
このガスは今ｆ前燃焼および後燃焼のバーナに一定の量
関係で供給される。前燃焼中にガス状燃料の一部が（酸
素不足のため）化学童論的に満たないように燃焼し、こ
のようにして加熱されたガスが燃料電池を通過中にこれ
を加熱する。
関係で供給される。前燃焼中にガス状燃料の一部が（酸
素不足のため）化学童論的に満たないように燃焼し、こ
のようにして加熱されたガスが燃料電池を通過中にこれ
を加熱する。
このことによって燃料電池は動作温度にまで上昇し、固
体電解質による酸素イオンの変換が加速され、強められ
る。この燃料電池から出される電気出力は定格値にまで
増加する。
体電解質による酸素イオンの変換が加速され、強められ
る。この燃料電池から出される電気出力は定格値にまで
増加する。
後燃焼中に、なお残留燃料を含んでいるガスはバラスト
窒素のほかにまだ過剰酸素を含んでいるガスとともに完
全燃焼し、そのエネルギを熱の形で発生する。
窒素のほかにまだ過剰酸素を含んでいるガスとともに完
全燃焼し、そのエネルギを熱の形で発生する。
固体電解質による酸素イオンの変換の増加とともに（電
気出力の増加とともに）、酸素側に燃料を去るガス流中
の酸素は急速に少なくなる。
気出力の増加とともに）、酸素側に燃料を去るガス流中
の酸素は急速に少なくなる。
このために、定格出力が得られたとたんに前燃焼はしだ
いに弱まり、そして完全に消滅する。
いに弱まり、そして完全に消滅する。
こ扛と同じことは後燃焼についても行なわれる。
すなわち、今やこれに必要な反応物がないため後燃焼は
弱ま９、そして定格点で完全に消滅する。燃料電池の固
体電解質中の温度がある理由で低下すると、酸素イオン
の変換も減少し、そしてふたたび自動的に前燃焼領域中
の酸素が自由に使えるよってなる。前燃焼が自動的にセ
ットされ、定格出力までの固体電解質中の温度上昇をも
たらす。
弱ま９、そして定格点で完全に消滅する。燃料電池の固
体電解質中の温度がある理由で低下すると、酸素イオン
の変換も減少し、そしてふたたび自動的に前燃焼領域中
の酸素が自由に使えるよってなる。前燃焼が自動的にセ
ットされ、定格出力までの固体電解質中の温度上昇をも
たらす。
この方法は定格点の平衡を中心にひとシで往ったυ来た
シする。動作媒体に関して自動的に作用する閉じた制御
回路が自動的に形成されるため、いかなる種類の制御・
調整機器もそのフィードバック回路をも追加する必要が
ない。この種の燃料電池は自動制御的であり、熱的かつ
電気的て自己安定的であり、本来的に安全である。この
高温燃料電池の温度・出力制御はこれにより簡単に行な
える。定格動作点は、ガス状反応物の量の配量と予備加
熱によって簡単に調節することができる。
シする。動作媒体に関して自動的に作用する閉じた制御
回路が自動的に形成されるため、いかなる種類の制御・
調整機器もそのフィードバック回路をも追加する必要が
ない。この種の燃料電池は自動制御的であり、熱的かつ
電気的て自己安定的であり、本来的に安全である。この
高温燃料電池の温度・出力制御はこれにより簡単に行な
える。定格動作点は、ガス状反応物の量の配量と予備加
熱によって簡単に調節することができる。
上述の動作状態で良好なガス点火と前燃焼の維持との保
証をするために、対応す°るバーナに点火装置（点火プ
ラグ）が装備される。
証をするために、対応す°るバーナに点火装置（点火プ
ラグ）が装備される。
以下、図を参照しながら、本発明を説明する。
図のように構成された燃料電池１４の堆積物に、それぞ
れ正常な条件のもと呈温で１．６８１Ｊットル／秒の空
気流１とｔＪ、０８４リットル／秒のメタン流４とを供
給した。この条件下で、始めは、燃料゛電池内において
約２０℃の温度が得られた。この温度は燃料電池のそれ
以上の動作にとっては十分でない。
れ正常な条件のもと呈温で１．６８１Ｊットル／秒の空
気流１とｔＪ、０８４リットル／秒のメタン流４とを供
給した。この条件下で、始めは、燃料゛電池内において
約２０℃の温度が得られた。この温度は燃料電池のそれ
以上の動作にとっては十分でない。
燃料電池１４の電気化学的活性幀域を出たガス状媒体の
流れのアウトレット８を選んで２つの流れに分割（その
うちの一方は前燃焼のバーナ１０に、他方は後燃焼バー
ナ１１に供給される。）したため、かつこれらの電池の
中に配設されている燃焼を維持するための水入持続手段
（点火プラグ）のために、後者をこの領域の中を通過さ
せた。
流れのアウトレット８を選んで２つの流れに分割（その
うちの一方は前燃焼のバーナ１０に、他方は後燃焼バー
ナ１１に供給される。）したため、かつこれらの電池の
中に配設されている燃焼を維持するための水入持続手段
（点火プラグ）のために、後者をこの領域の中を通過さ
せた。
２つの分流を適当に選択して調節固定する（前燃焼に対
して２０チ、後燃焼に対して８０％）ことにより、前燃
焼が故意に不完全に行なわれた。しかしながら後燃焼の
領域では酸素が十分に供給されるために、供給されたガ
ス（アウトレット９）の完全燃焼を実行することができ
た。
して２０チ、後燃焼に対して８０％）ことにより、前燃
焼が故意に不完全に行なわれた。しかしながら後燃焼の
領域では酸素が十分に供給されるために、供給されたガ
ス（アウトレット９）の完全燃焼を実行することができ
た。
バーナ１６での前燃焼によって温度ははじめ７２０℃ま
で上昇したが、のちに供給されるメタンの予備燃料によ
って前燃焼が十分に持続されることでさらに上昇した。
で上昇したが、のちに供給されるメタンの予備燃料によ
って前燃焼が十分に持続されることでさらに上昇した。
燃料電池１４の後方にて、つまシバーナ１１の前にて一
部燃えたメタンの温度は、燃料電池１４への熱放出のた
め、はじめは２４０℃であった。
部燃えたメタンの温度は、燃料電池１４への熱放出のた
め、はじめは２４０℃であった。
バーナ１１を長く動作させる点火プラグによって、この
ガス（アウトレット９）をつぎに、第２の分流（アウト
レット８）といっしょに燃焼させた。このとき自由にな
る酸素の量は、常に必要量よりも多かったので、その結
果残留燃料は完全燃焼した。かかる後燃焼を終えると廃
ガス温度は約９８０℃に達した。
ガス（アウトレット９）をつぎに、第２の分流（アウト
レット８）といっしょに燃焼させた。このとき自由にな
る酸素の量は、常に必要量よりも多かったので、その結
果残留燃料は完全燃焼した。かかる後燃焼を終えると廃
ガス温度は約９８０℃に達した。
この温度で廃ガス（アウトレット１２）は空気予備加熱
器２の中へ到達した。供給された空気流１は非常に急速
に高温になシ、燃料電池１４に予備加熱された状態で送
られた。メタン流４は燃料用の予備加熱器７の中で加熱
され、バーナ１０に供給され、このことにより全体の燃
料流の温度レベルが上昇した。
器２の中へ到達した。供給された空気流１は非常に急速
に高温になシ、燃料電池１４に予備加熱された状態で送
られた。メタン流４は燃料用の予備加熱器７の中で加熱
され、バーナ１０に供給され、このことにより全体の燃
料流の温度レベルが上昇した。
この装置にスイッチを入れてからすでに約２分後、燃焼
電池１４に作用する２つのガス流（供給される空気流１
および一部燃焼したバーナ１０後方のメタン）は温度が
９００℃達した。
電池１４に作用する２つのガス流（供給される空気流１
および一部燃焼したバーナ１０後方のメタン）は温度が
９００℃達した。
このガス温度でセラミック燃料電池１４は１２０分後に
約８００℃までに加熱された。
約８００℃までに加熱された。
この温度に達する前にすでに、メタンから水系および一
酸化炭素への化学釣コンバージョン変換が進んでいた。
酸化炭素への化学釣コンバージョン変換が進んでいた。
これに必要な熱は前燃焼によって供給された。この反応
に必要な物質である水蒸気と一酸化炭素は、十分すぎる
ほど前燃焼中に作られた。
に必要な物質である水蒸気と一酸化炭素は、十分すぎる
ほど前燃焼中に作られた。
燃料電池１４が約８００℃の温度にまで達したあとは、
メタンの転換による反応物の供給空気中の酸素との電気
化学的な変換が行なわれた。
メタンの転換による反応物の供給空気中の酸素との電気
化学的な変換が行なわれた。
このことは外部設置の電流・電圧計の振れでわかる。空
気中の酸素の変換のため、排出される媒体（アウトレッ
ト９）の酸素含有は次第にりなくなった。このことによ
り前燃焼惧域中での変換が減少した。よって不燃焼状態
のガスがたくさん電気化学反応に送シ込まれた。
気中の酸素の変換のため、排出される媒体（アウトレッ
ト９）の酸素含有は次第にりなくなった。このことによ
り前燃焼惧域中での変換が減少した。よって不燃焼状態
のガスがたくさん電気化学反応に送シ込まれた。
しかしながら電気化学的変換の効率が増すにつれて、燃
料′電池１４を出ていくガス流（アウトレット９）の燃
料成分も減少していった。後燃焼領域中の直接的な化学
変換は、両ガス流の燃料・酸素成分が減っているため、
大きく抑制された。その結果廃ガス流の温度上昇は１５
０℃となった。このような通常の運転条件のもとてこの
廃が電流の加熱に寄与する大部分は、電気化学的変換で
出てくる熱損失に帰因していた。
料′電池１４を出ていくガス流（アウトレット９）の燃
料成分も減少していった。後燃焼領域中の直接的な化学
変換は、両ガス流の燃料・酸素成分が減っているため、
大きく抑制された。その結果廃ガス流の温度上昇は１５
０℃となった。このような通常の運転条件のもとてこの
廃が電流の加熱に寄与する大部分は、電気化学的変換で
出てくる熱損失に帰因していた。
約６０分の変動期間が経過すると、１．５６ＫＷの定格
電力で、燃料電池１４の運転温度は、約８８０℃で安定
した。この温度と電力はガス変換を高めることによって
上昇させることができ、またガス変換の抑制によって臨
界にまで減少させることができた。燃料電池温度を８０
０℃に維持させるために、最少で０−０１２１／秒のメ
タンのガス量が必要であったー。９８０℃の運転温度で
は０．１２Ｅｌ／秒のガス変換で２．１８ＫＷの出力が
得られた。
電力で、燃料電池１４の運転温度は、約８８０℃で安定
した。この温度と電力はガス変換を高めることによって
上昇させることができ、またガス変換の抑制によって臨
界にまで減少させることができた。燃料電池温度を８０
０℃に維持させるために、最少で０−０１２１／秒のメ
タンのガス量が必要であったー。９８０℃の運転温度で
は０．１２Ｅｌ／秒のガス変換で２．１８ＫＷの出力が
得られた。
調節されるガス変換を固定すると、このシステムは制御
工学的にみてもともと安定的であることがわかった。任
意に短時間ガス供給を中断することによって、調節され
た平衡が意図的に乱された。このことは燃料電池温度の
降下にょつてわかる。ガス供給がふたたび自由に行なわ
れたあとは、まず化学反応が前・後燃焼領域で生じて燃
料電池１４の温度が上昇した。この運転温度が上昇する
と、もともと一定たつん値がふたたび調節された。
工学的にみてもともと安定的であることがわかった。任
意に短時間ガス供給を中断することによって、調節され
た平衡が意図的に乱された。このことは燃料電池温度の
降下にょつてわかる。ガス供給がふたたび自由に行なわ
れたあとは、まず化学反応が前・後燃焼領域で生じて燃
料電池１４の温度が上昇した。この運転温度が上昇する
と、もともと一定たつん値がふたたび調節された。
この発明はこの実施例に限定されるものではない。酸化
ジルコニウムをベースとした固体電解質を有する、１つ
または複数の高温燃料電池１４全自動温度および自動電
力制御するためのこの方法は、該燃料電池１４に、一方
ではガス状燃料４または液状をしていてあとで気化され
る燃料５を吹込みかつ他方ではガス状の酸素キャリア１
を吹込み、残留酸素と場合によってバラストガスとを含
み、該燃料電池１４の酸素側から流出するガス８を２つ
の流れに分流し、そのさい第１の流れは、前燃焼用とし
て、燃料の流れ方向にみて瞑燃料電池１４の上流に配置
されたバーナ１０へ導き、第２の流れは後燃焼用として
廃ガスの流れ方向にみて該燃料電池１４の下流に配置さ
れたバーナ１１へ導き、かっこのとき前燃焼および後燃
焼を人工手段によって開始させかつ維持し、かつ、該第
１の流れはその酸素量が燃料の完全燃焼に足シないよう
に調量し、一方該第２の流れは常に残留燃料の完全燃焼
以上の過剰酸素が存在するように調量することにより実
施する。
ジルコニウムをベースとした固体電解質を有する、１つ
または複数の高温燃料電池１４全自動温度および自動電
力制御するためのこの方法は、該燃料電池１４に、一方
ではガス状燃料４または液状をしていてあとで気化され
る燃料５を吹込みかつ他方ではガス状の酸素キャリア１
を吹込み、残留酸素と場合によってバラストガスとを含
み、該燃料電池１４の酸素側から流出するガス８を２つ
の流れに分流し、そのさい第１の流れは、前燃焼用とし
て、燃料の流れ方向にみて瞑燃料電池１４の上流に配置
されたバーナ１０へ導き、第２の流れは後燃焼用として
廃ガスの流れ方向にみて該燃料電池１４の下流に配置さ
れたバーナ１１へ導き、かっこのとき前燃焼および後燃
焼を人工手段によって開始させかつ維持し、かつ、該第
１の流れはその酸素量が燃料の完全燃焼に足シないよう
に調量し、一方該第２の流れは常に残留燃料の完全燃焼
以上の過剰酸素が存在するように調量することにより実
施する。
簡略化のために、残留酸素を含む前燃焼および後燃焼に
必要なガス流８の量比を一定に調節する。この量比は、
他の実施例において、適当な制御装置を介して運転条件
に適合させられる。
必要なガス流８の量比を一定に調節する。この量比は、
他の実施例において、適当な制御装置を介して運転条件
に適合させられる。
この発明はこれまでの持術と比べて本質的な長所を提供
する。それは空気中のＩ！１．素は動作温度に達したあ
とはじめて電気化学的に変換されることができるので、
運転温度にまだ達していなければ後方から出される廃ガ
ス中にまだ酸素が含まれていることである。廃ガスを堆
積物の前段のガスインレット領域中へ本発明に基づき導
くことによって、廃ガス中に酸素が十分に存在している
ため、この間燃料は熱発生しながら１・酸ｌ！キャリア
（空気流）
する。それは空気中のＩ！１．素は動作温度に達したあ
とはじめて電気化学的に変換されることができるので、
運転温度にまだ達していなければ後方から出される廃ガ
ス中にまだ酸素が含まれていることである。廃ガスを堆
積物の前段のガスインレット領域中へ本発明に基づき導
くことによって、廃ガス中に酸素が十分に存在している
ため、この間燃料は熱発生しながら１・酸ｌ！キャリア
（空気流）
図は本発明による燃料電池の１実施例の略示構成図であ
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化ジルコニウムをベースとする固体電解質を有す
る、炭化水素で駆動される１つまたは複数の高温燃料電
池（１４）の自動温度・出力制御方法において、該燃料
電池（１４）に一方ではガス状燃料（４）または液状を
していてあとで気化される燃料（５）を吹込みかつ他方
ではガス状の酸素キャリア（１）を吹込み、残留酸素と
場合によつてバラストガスとを含み、該燃料電池（１４
）の酸素側から流出するガス（８）を２つの流れに分流
し、そのさい第１の流れは、前燃焼用として、燃料の流
れ方向にみて該燃料電池（１４）の上流に配置されたバ
ーナ（１０）へ導き、第２の流れは後燃焼用として廃ガ
スの流れ方向にみて該燃料電池（１４）の下流に配置さ
れたバーナ（１１）へ導き、かつこのとき前燃焼および
後燃焼を人工手段によつて開始させかつ維持し、かつ、
該第１の流れはその酸素量が燃料の完全燃焼に足りない
ように調量し、一方該第２の流れは常に残留燃料の完全
燃焼以上の過剰酸素が存在するように調量することを特
徴とする高温燃料電池の自動温度・出力制御方法。 ２、残留酸素を含む前燃焼および後燃焼に必要なガス流
（８）の量比を一定に調整する請求項１記載の方法。 ３、残留酸素を含む前燃焼および後燃焼に必要なガス流
（８）の量比を適当な制御装置を介して運転条件に適合
させる請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH1889 | 1989-01-04 | ||
| CH00018/89-0 | 1989-01-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226666A true JPH02226666A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=4177527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338877A Pending JPH02226666A (ja) | 1989-01-04 | 1989-12-28 | 高温燃料電池の自動温度・出力制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0377151A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02226666A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000268842A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Sulzer Hexis Ag | セル積層体の周縁部にてアフターバーニングを行う燃料電池 |
| JP2003045464A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | 燃料電池及びその発電方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0482222A1 (de) * | 1990-10-20 | 1992-04-29 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Trennung von Stickstoff und Kohlenstoffdioxyd und Konzentration des letzteren in energieliefernden Oxydations- und Verbrennungsprozessen |
| EP0580918B1 (de) * | 1992-07-27 | 1995-12-13 | Sulzer Innotec Ag | Vorrichtung mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
| EP0636280B1 (de) * | 1993-02-15 | 1997-09-03 | Klaus Herrmann Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur umwandlung von chemischer energie eines brennstoffs in thermische energie und gleichzeitig direkt in elektrische energie |
| EP0654838A1 (de) * | 1993-11-24 | 1995-05-24 | Sulzer Innotec Ag | Einrichtung mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Verfahren zum Anfahrbetrieb der Einrichtung |
| ATE189341T1 (de) * | 1995-12-19 | 2000-02-15 | Sulzer Hexis Ag | Vorrichtung mit brennstoffzellen |
| DE19618220A1 (de) * | 1996-05-07 | 1997-11-13 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Erzeugung von Wärme und zur elektrochemischen Stromerzeugung |
| DE59610198D1 (de) * | 1996-06-19 | 2003-04-10 | Sulzer Hexis Ag | Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit Brennstoffzellen |
| US5928805A (en) * | 1997-11-20 | 1999-07-27 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Cover and startup gas supply system for solid oxide fuel cell generator |
| AT408041B (de) * | 1998-10-08 | 2001-08-27 | Vaillant Gmbh | Brennstoffzellenanordnung |
| DE10031864C1 (de) | 2000-06-30 | 2002-06-20 | Zsw | Verfahren zur Regelung des wärme- und/oder strombedarfsgeführten Betriebs von Brennstoffzellenanlagen |
| EP1205993B1 (de) * | 2000-11-07 | 2012-12-05 | Hexis AG | Verfahren zur Betreiben einer Brennstoffzellenbatterie mit einer Steuerung |
| DK1205993T3 (da) | 2000-11-07 | 2013-03-04 | Hexis Ag | Fremgangsmåde til drift af et brændselscellebatteri med en styring |
| EP1424742A4 (en) * | 2001-09-07 | 2007-07-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | FUEL CELL DEVICE AND POWER GENERATION UNIT |
| GB2447136B8 (en) * | 2007-02-27 | 2010-05-26 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell stack flow hood. |
| US9093674B2 (en) | 2008-08-21 | 2015-07-28 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell stack flow hood air flow using an air distribution device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2008489A1 (de) * | 1970-02-24 | 1971-09-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | Brennstoffzellen System zum Umsatz von Kohlenwasserstoffen |
| ZA814990B (en) * | 1980-12-22 | 1982-11-24 | Westinghouse Electric Corp | Fuel cell generator |
-
1989
- 1989-12-14 EP EP89123123A patent/EP0377151A1/de not_active Withdrawn
- 1989-12-28 JP JP1338877A patent/JPH02226666A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000268842A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Sulzer Hexis Ag | セル積層体の周縁部にてアフターバーニングを行う燃料電池 |
| JP4675446B2 (ja) * | 1999-03-17 | 2011-04-20 | ヘクシス アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池セル積層体の周縁部にてアフターバーニングを行う燃料電池 |
| JP2003045464A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | 燃料電池及びその発電方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0377151A1 (de) | 1990-07-11 |
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