JPH05190188A - 溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池

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JPH05190188A
JPH05190188A JP4003956A JP395692A JPH05190188A JP H05190188 A JPH05190188 A JP H05190188A JP 4003956 A JP4003956 A JP 4003956A JP 395692 A JP395692 A JP 395692A JP H05190188 A JPH05190188 A JP H05190188A
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gas
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JP4003956A
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English (en)
Inventor
Shunsuke Taniguchi
俊輔 谷口
Masato Nishioka
正人 西岡
Kimihiko Okudo
公彦 尾久土
Naoya Nakanishi
直哉 中西
Toshihiko Saito
俊彦 齋藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セル面内の温度が均一で、且つ、電池性能や
安定性が優れた長寿命な溶融炭酸塩型燃料電池を提供す
ることを目的とする。 【構成】 電解質板の両面にアノードとカソードとを配
したセルと,ガス分離板とが複数個積層され、且つ、複
数のセル間のうち少なくとも2以上のセル間には原料ガ
スAを導入するための原料ガス導入部8を有する改質器
2が介在されて成る溶融炭酸塩型燃料電池において、上
記改質器2の内壁には、この内壁と平行して拡散隔壁1
1が設けられると共に、前記内壁と拡散隔壁11との間
には原料ガス導入部8から供給された原料ガスAが流れ
る通路12が設けられ、且つ、前記拡散隔壁11は前記
通路12の上流側から下流側に流れる原料ガスAを改質
器内2aに徐々に供給することができるように構成され
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電池に
関し、特に間接式内部改質方式の溶融炭酸塩型燃料電池
における改質ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、溶融炭酸塩型燃料電池の内部改
質方式としては、直接式内部改質方式と間接式内部改質
方式とがある。直接式内部改質方式は、アノードガスス
ペースに改質触媒が保持されているため構成が簡単であ
るという利点を有する一方、改質触媒が溶融炭酸塩によ
って被毒されやすいため安定性に劣るという欠点を有す
る。これに対し、間接式内部改質方式は電池スタック中
に改質ユニットを介在させて改質触媒とアノードとを隔
離しているので上記直接式の欠点を解消することができ
ると共に、前記改質ユニットが電池反応熱を除去する冷
却板としても働くという利点を有する。
【0003】従来の間接式内部改質方式では、例えば、
図5に示すような構造の改質ユニット20を用いて原料
ガスの改質を行っている。即ち、原料ガス導入管21か
ら導入された原料ガスは、改質触媒22が充填されてい
る改質ユニット20内を蛇行状に流れる間に電池作動時
の反応熱によって水蒸気改質され、アノードガスとして
アノードガス排出管23から排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
改質ユニット20によれば、原料ガスの導入側(原料ガ
ス上流側)では、改質反応に寄与する前の濃度の高い原
料ガスが流れるため改質反応が盛んに行われる一方、ア
ノードガスの排出側(原料ガス下流側)では、改質反応
に寄与した後の濃度の低い原料ガスが流れるため改質反
応は上流側ほど盛んに行われない。ここで、前記改質ユ
ニット20にはセルが接して配されるため、吸熱を伴う
改質反応が盛んに行われる原料ガス上流側と接するセル
面では熱が集中的に奪われる一方、原料ガス下流側と接
するセル面ではあまり熱は奪われない。したがって、セ
ル面内の温度が不均一となるので電池構成要素に局部的
な熱応力を与える。その結果、電池構成要素に亀裂が生
じ、電池性能や安定性が低下するという課題を有してい
た。
【0005】本発明は上記課題に鑑み、セル面内の温度
が均一で、且つ、電池性能や安定性が優れた長寿命な溶
融炭酸塩型燃料電池を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、電解質板の両面にアノードとカソードとを配
したセルと,ガス分離板とが複数個積層され、且つ、複
数のセル間のうち少なくとも2以上のセル間には原料ガ
スを導入するための原料ガス導入部を有する改質器が介
在されて成る溶融炭酸塩型燃料電池において、上記改質
器の内壁には、この内壁と平行して拡散隔壁が設けられ
ると共に、前記内壁と拡散隔壁との間には原料ガス導入
部から供給された原料ガスが流れる通路が設けられ、且
つ、前記拡散隔壁は前記通路の上流側から下流側に流れ
る原料ガスを改質器内に徐々に供給することができるよ
うに構成されていることを特徴とする。
【0007】
【作用】上記構成によれば、拡散隔壁は通路の上流側か
ら下流側に流れる原料ガスを改質器内に徐々に供給する
ことができるように構成されているので、上流側を流れ
る濃度の高い原料ガスが改質器内に集中的に供給される
ことがない。したがって、原料ガスは改質器内に略均一
に供給されるので、改質器内に原料ガスの濃度勾配が生
じるのを抑制することができ、改質器内に予め充填され
ている改質触媒と略均一に改質反応を行うことができ
る。その結果、改質器内に温度勾配が生じるのを抑制す
ることができるので、この改質器と接して設けられるセ
ルの面内温度を略均一にすることができる。
【0008】加えて、電池構成要素への局部的な熱応力
の発生を抑制することができるので、電池性能や安定性
を向上させることができる。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図4に基づいて以
下に説明する。図1は本発明の一実施例に係る溶融炭酸
塩型燃料電池の概略正面図であり、図2は図1に示す電
池の概略平面図である。この電池は、電解質板の両面に
アノードとカソードとを配したセルと,ガス分離板(い
ずれも図示せず)とを複数個積層させ、且つ、複数のセ
ル間のうち少なくとも2以上のセル間には原料ガスAを
改質するための改質ユニット2が介在されて成る電池ス
タック1を有し、この電池スタック1の一方の対向側面
には改質後のアノードガスBを各アノードに供給する閉
鎖マニホールド4と、反応後の排アノードガスCを排出
するアノードガス排出用マニホールド5とが設けられて
おり、前記電池スタック1の他方の対向側面には各カソ
ードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給用マニホー
ルド6と、反応済の酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排
出用マニホールド7とが設けられている。図中、8は前
記改質ユニット2に原料ガスAを供給する原料ガス導入
管である。
【0010】図3は上記改質ユニット2の斜視図であ
り、図4は図3に示す改質ユニット2の概略断面図であ
る。この改質ユニット2はインコネル板から成り、内部
には中空状の改質ユニット室2aが形成されている。こ
の改質ユニット室2aの酸化剤ガス排出用マニホールド
7側の内壁と平行する位置にはメッシュの金網から成る
拡散隔壁11が設けられ、この拡散隔壁11と前記内壁
との間には原料ガス導入管8から供給された原料ガスA
が流れる原料ガス導入通路12が形成されている。一
方、前記改質ユニット室2aの閉鎖マニホールド4側の
側壁には改質ガスを上記閉鎖マニホールド4に導入する
ためのアノードガス導出口9が形成されている。図中、
10は前記拡散隔壁11の固定や改質ユニット2の補強
のために設けられるリブである。なお、前記改質ユニッ
ト室2aには改質触媒(例えば、チップ状のニッケル系
触媒)が充填されている。
【0011】次に、上記構成の溶融炭酸塩型燃料電池の
作動について説明する。先ず、原料ガス導入管8より供
給された原料ガスA(天然ガス等の燃料とスチームとの
混合原料ガス)は各改質ユニット2に分配され、改質ユ
ニット室2a内に設けられる原料ガス導入通路12を上
流側から下流側に流れる間に、拡散隔壁11を通過して
前記改質ユニット室2a内に拡散される。その後、電池
作動時の反応熱(温度約650℃)を利用して、前記改
質ユニット室2a内に予め充填されている改質触媒によ
って改質反応が行われる。この場合、前記拡散隔壁11
はメッシュの金網から構成されているため前記通路12
を流れる原料ガスAを略均一に改質ユニット室2a内に
供給することができる。したがって、前記改質ユニット
室2a内に原料ガスAの濃度勾配が生じるのを抑制する
ことができるので、改質ユニット室2a内で略均一に改
質反応が行われる。その結果、改質ユニット室2a内に
温度勾配が生じるのを抑制することができるので、前記
改質ユニット2と接して設けられるセル面内の温度を略
均一にすることができる。
【0012】一方、前記改質反応により生じた改質ガス
は、前記改質ユニット室2a内の側壁に設けられるアノ
ードガス導出口9を通って閉鎖マニホールド4に導入さ
れた後、マニホールド4の内壁に衝突してマニホールド
4内に略均一に分散される。その後、前記閉鎖マニホー
ルド4に略均一に分散されているアノードガスBは各ア
ノードに供給され、酸化剤ガス供給用マニホールド6か
らカソードに供給された酸化剤ガスと反応して電力を発
生させる。この反応により生じた排アノードガスCは、
アノードガス排出用マニホールド5を通って電池外に排
出される。
【0013】上記実施例によれば、改質ユニット室2a
内の原料ガス導入通路12が反応済の酸化剤ガスが流れ
る酸化剤ガス排出用マニホールド7側に形成されている
ため、前記酸化剤ガスの高温の熱を利用して改質反応を
行うことができる。
【0014】
【発明の効果】以上の本発明によれば、改質器内に原料
ガスの濃度勾配が生じるのを抑制することができるの
で、改質器内で略均一に改質反応を起こさせることがで
きる。その結果、前記改質器と接して設けられるセルの
面内温度を略均一にすることができる。加えて、電池構
成要素への局部的な熱応力の発生を抑制することができ
るので、電池性能や安定性を向上させることができると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
の概略正面図である。
【図2】図1の電池の概略平面図である。
【図3】図1の電池に係る改質ユニットの斜視図であ
る。
【図4】図1の電池に係る改質ユニット室の概略断面図
である。
【図5】従来の改質ユニットの概略断面図である。
【符号の説明】
2 改質ユニット 8 原料ガス導入管 11 拡散隔壁 12 原料ガス導入通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 直哉 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 齋藤 俊彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質板の両面にアノードとカソード
    とを配したセルと,ガス分離板とが複数個積層され、且
    つ、複数のセル間のうち少なくとも2以上のセル間には
    原料ガスを導入するための原料ガス導入部を有する改質
    器が介在されて成る溶融炭酸塩型燃料電池において、 上記改質器の内壁には、この内壁と平行して拡散隔壁が
    設けられると共に、前記内壁と拡散隔壁との間には原料
    ガス導入部から供給された原料ガスが流れる通路が設け
    られ、且つ、前記拡散隔壁は前記通路の上流側から下流
    側に流れる原料ガスを改質器内に徐々に供給することが
    できるように構成されていることを特徴とする溶融炭酸
    塩型燃料電池。
JP4003956A 1992-01-13 1992-01-13 溶融炭酸塩型燃料電池 Pending JPH05190188A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001043218A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-14 Sofco L.P. Integrated manifold/reformer for fuel cell systems
JP2010198896A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Kyocera Corp 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

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US6326095B1 (en) * 1999-12-13 2001-12-04 Sofco L.P. Integrated manifold/reformer for fuel cell systems
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