JPH06196192A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH06196192A JPH06196192A JP4341769A JP34176992A JPH06196192A JP H06196192 A JPH06196192 A JP H06196192A JP 4341769 A JP4341769 A JP 4341769A JP 34176992 A JP34176992 A JP 34176992A JP H06196192 A JPH06196192 A JP H06196192A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- reaction chamber
- supply pipe
- fuel
- cell
- 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.)
- Withdrawn
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-
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応室内の温度を均一化するように図った固
体電解質型燃料電池を提供する。 【構成】 モジュールの周囲が断熱材で囲まれてなり、
内部上部に配した燃料ヘッダー８と、この燃料ヘッダー
８の下方側に設けられた反応室下部２１を有する反応室
７と、この反応室７の下方側に形成した空気予熱器４
と、上記燃料ヘッダー８から反応室７内に吊下げられ内
部に燃料供給管１１を配設した有底のセルチューブ１と
を具備する固体電解質型燃料電池において、上記燃料ヘ
ッダー８の下面近傍に上端開口部を有すると共に、供給
空気２を下方から上方へ通過させてなる空気供給管２２
を設けてなり、上記セルチューブ１内を流れる燃料ガス
１０を下方から上方へ向って流すと共に、当該セルチュ
ーブ１外を流れる空気を上方から下方へ向って流す。
体電解質型燃料電池を提供する。 【構成】 モジュールの周囲が断熱材で囲まれてなり、
内部上部に配した燃料ヘッダー８と、この燃料ヘッダー
８の下方側に設けられた反応室下部２１を有する反応室
７と、この反応室７の下方側に形成した空気予熱器４
と、上記燃料ヘッダー８から反応室７内に吊下げられ内
部に燃料供給管１１を配設した有底のセルチューブ１と
を具備する固体電解質型燃料電池において、上記燃料ヘ
ッダー８の下面近傍に上端開口部を有すると共に、供給
空気２を下方から上方へ通過させてなる空気供給管２２
を設けてなり、上記セルチューブ１内を流れる燃料ガス
１０を下方から上方へ向って流すと共に、当該セルチュ
ーブ１外を流れる空気を上方から下方へ向って流す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池に
関し、特に反応室内の温度を均一化するように図ったも
のである。
関し、特に反応室内の温度を均一化するように図ったも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来技術に係る固体電解質型燃料
電池の概略を示す。図２において、１はセルチューブ，
２は空気，３は排空気，４は空気予熱器，５は空気排出
管，６はセラミックス発泡体，７は反応室，８は燃料ヘ
ッダー，９は断熱材，１０は燃料ガス，１１燃料供給
管，１２は空気入口管及び１３は空気出口管を各々図示
する。
電池の概略を示す。図２において、１はセルチューブ，
２は空気，３は排空気，４は空気予熱器，５は空気排出
管，６はセラミックス発泡体，７は反応室，８は燃料ヘ
ッダー，９は断熱材，１０は燃料ガス，１１燃料供給
管，１２は空気入口管及び１３は空気出口管を各々図示
する。
【０００３】図２を参照して従来のモジュールにおける
空気予熱方法を説明すると、先ず、空気入口管１２から
導入された空気２は空気予熱器４により、約７００℃程
度まで予熱された後、反応室７の入口に介装されたセラ
ミックス発泡体６の表面により反応室７内の熱を吸収
し、さらに９００℃まで予熱され反応室７内に加熱空気
が供給されている。
空気予熱方法を説明すると、先ず、空気入口管１２から
導入された空気２は空気予熱器４により、約７００℃程
度まで予熱された後、反応室７の入口に介装されたセラ
ミックス発泡体６の表面により反応室７内の熱を吸収
し、さらに９００℃まで予熱され反応室７内に加熱空気
が供給されている。
【０００４】さらに、反応室７内を上昇しながら発電に
消費された後、排空気３は例えばＡｌ2Ｏ3製の空気排出
管５を通過し、次いで空気予熱器４を通った後、空気出
口管１３からモジュール外に排出されている。
消費された後、排空気３は例えばＡｌ2Ｏ3製の空気排出
管５を通過し、次いで空気予熱器４を通った後、空気出
口管１３からモジュール外に排出されている。
【０００５】一方、燃料ガス１０は燃料ガスヘッダー８
より、セルチューブ１内へ燃料供給管１１を通って供給
されている。その後、セルチューブ１内を上昇しながら
発電に用いられた後、燃料ヘッダー８を通ってモジュー
ル外へ排出されている。
より、セルチューブ１内へ燃料供給管１１を通って供給
されている。その後、セルチューブ１内を上昇しながら
発電に用いられた後、燃料ヘッダー８を通ってモジュー
ル外へ排出されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
おいては発電に用いられるセルチューブ１内の燃料ガス
１０とその外部を流れる加熱された空気２とが同じ方向
に流れている。
おいては発電に用いられるセルチューブ１内の燃料ガス
１０とその外部を流れる加熱された空気２とが同じ方向
に流れている。
【０００７】この際、セルチューブ１内においては発電
時にセルの内部抵抗による電圧降下分だけの発熱（下記
「数１」参照）が生じる。
時にセルの内部抵抗による電圧降下分だけの発熱（下記
「数１」参照）が生じる。
【０００８】
【数１】Ｑ＝Ｉ・ΔＥ＝Ｉ2 Ｒ ここでＱ：発電量，Ｉ：電流，ΔＥ：電圧降下，Ｒ：セ
ル内部抵抗である。
ル内部抵抗である。
【０００９】この反応がセルチューブ１の下方から上方
（入口側から出口側）へ向って進行していくので、当該
セルチューブ１の上部（出口側）近傍の温度が上昇傾向
になる。
（入口側から出口側）へ向って進行していくので、当該
セルチューブ１の上部（出口側）近傍の温度が上昇傾向
になる。
【００１０】また、空気１もセルチューブ１の反応熱に
より上昇しながら吸熱するので、反応室７の上部の温度
が上昇する。一方、セラミックス発泡体６が反応室７下
部の熱量を吸収するために、反応室７の下部温度は低下
する傾向となる。
より上昇しながら吸熱するので、反応室７の上部の温度
が上昇する。一方、セラミックス発泡体６が反応室７下
部の熱量を吸収するために、反応室７の下部温度は低下
する傾向となる。
【００１１】従って、反応室７内の温度は全般的に下部
側が低く、上部側が高いという温度勾配を生じるという
問題がある。従って、反応室内の温度上昇を積極的に抑
えるため空気流量を増大し、そのため補機動力を必要と
し、発電効率が悪いという問題がある。
側が低く、上部側が高いという温度勾配を生じるという
問題がある。従って、反応室内の温度上昇を積極的に抑
えるため空気流量を増大し、そのため補機動力を必要と
し、発電効率が悪いという問題がある。
【００１２】本発明は上記問題に鑑み、反応室内の温度
の均一化を図った固体電解質型燃料電池を提供すること
を目的とする。
の均一化を図った固体電解質型燃料電池を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る固体電解質型燃料電池の構成は、モジュールの
周囲が断熱材で囲まれてなり、内部上部に配した燃料ヘ
ッダーと、この燃料ヘッダーの下方側に設けられた反応
室下部を有する反応室と、この反応室の下方側に形成し
た空気予熱器と、上記燃料ヘッダーから反応室内に吊下
げられ内部に燃料供給管を配設した有底のセルチューブ
とを具備する固体電解質型燃料電池において、上記燃料
ヘッダーの下面近傍に上端開口部を有すると共に、供給
空気を下方から上方へ通過させてなる空気供給管を反応
室内に設けてなり、上記セルチューブ内を流れる燃料ガ
スを下方から上方へ向って流すと共に、当該セルチュー
ブ外を流れる空気を上方から下方へ向って流すことを特
徴とする。
明に係る固体電解質型燃料電池の構成は、モジュールの
周囲が断熱材で囲まれてなり、内部上部に配した燃料ヘ
ッダーと、この燃料ヘッダーの下方側に設けられた反応
室下部を有する反応室と、この反応室の下方側に形成し
た空気予熱器と、上記燃料ヘッダーから反応室内に吊下
げられ内部に燃料供給管を配設した有底のセルチューブ
とを具備する固体電解質型燃料電池において、上記燃料
ヘッダーの下面近傍に上端開口部を有すると共に、供給
空気を下方から上方へ通過させてなる空気供給管を反応
室内に設けてなり、上記セルチューブ内を流れる燃料ガ
スを下方から上方へ向って流すと共に、当該セルチュー
ブ外を流れる空気を上方から下方へ向って流すことを特
徴とする。
【００１４】
【作用】前記構成において、反応室内に吊下げられた多
数のセルチューブ内を流れる燃料ガスを下方から上方へ
流すと共に、当該セルチューブの外側を流れる空気を空
気供給管の上端部側から供給し、反応室上部側から下部
側へ流し、反応室内の均熱化を図る。
数のセルチューブ内を流れる燃料ガスを下方から上方へ
流すと共に、当該セルチューブの外側を流れる空気を空
気供給管の上端部側から供給し、反応室上部側から下部
側へ流し、反応室内の均熱化を図る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の固体電解質型燃料電池の好適
な一実施例を図面を参照して説明する。
な一実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】同図に示すように、固体電解質型燃料電池
モジュールは全体が断熱材９で囲まれた内部上部が燃料
ヘッダー８と、その下方に設けられた反応室下部２１と
の間を反応室７として形成されており、その下部側には
空気予熱器４が備えられている。
モジュールは全体が断熱材９で囲まれた内部上部が燃料
ヘッダー８と、その下方に設けられた反応室下部２１と
の間を反応室７として形成されており、その下部側には
空気予熱器４が備えられている。
【００１７】上記反応室７内には、円筒型有底のセルチ
ューブ１が燃料ヘッダー８に取付けられて多数配置され
ており、その内部に燃料供給管１０が下端近傍まで挿入
され、図示しない燃料供給部より燃料供給管１０内に燃
料を供給している。
ューブ１が燃料ヘッダー８に取付けられて多数配置され
ており、その内部に燃料供給管１０が下端近傍まで挿入
され、図示しない燃料供給部より燃料供給管１０内に燃
料を供給している。
【００１８】また、空気予熱器４の上部には、スカート
状の空気を導入する開口端部を有し且つその内部にセラ
ミックス発泡体６を充填した空気供給管２２が配設され
ており、この空気供給管２２の上端部は開放されてお
り、反応室７の下面の上部近傍まで達している。
状の空気を導入する開口端部を有し且つその内部にセラ
ミックス発泡体６を充填した空気供給管２２が配設され
ており、この空気供給管２２の上端部は開放されてお
り、反応室７の下面の上部近傍まで達している。
【００１９】さらに、モジュールの下方には、空気入口
管１２と空気出口管１３とが各々接続されている。この
空気予熱器４内においては、空気供給路と空気排出路と
が別々の流路を形成したので、排空気３の流路と空気２
の流路とは混合しないで熱交換を行うものである。尚、
反応室７内で発電に供しなかった排空気３は空気予熱器
４の横方向より流入し、下方の空気出口管１３より排出
される。
管１２と空気出口管１３とが各々接続されている。この
空気予熱器４内においては、空気供給路と空気排出路と
が別々の流路を形成したので、排空気３の流路と空気２
の流路とは混合しないで熱交換を行うものである。尚、
反応室７内で発電に供しなかった排空気３は空気予熱器
４の横方向より流入し、下方の空気出口管１３より排出
される。
【００２０】上記構成において、モジュール下部の空気
入口管１２より供給された空気２は、空気予熱器４を通
り、さらに反応室７の中央部に配設した空気供給管２２
を通った後、反応室７内へ供給される。この際、本実施
例では空気供給管２２内には反応室７内からの空気２へ
の伝熱を促進するためにセラミックス発泡体６が充填さ
れている。尚、このセラミックス発泡体６は必ずしも充
填する必要はないが、充填した方が反応室４内の温度が
均一化するので好ましい。
入口管１２より供給された空気２は、空気予熱器４を通
り、さらに反応室７の中央部に配設した空気供給管２２
を通った後、反応室７内へ供給される。この際、本実施
例では空気供給管２２内には反応室７内からの空気２へ
の伝熱を促進するためにセラミックス発泡体６が充填さ
れている。尚、このセラミックス発泡体６は必ずしも充
填する必要はないが、充填した方が反応室４内の温度が
均一化するので好ましい。
【００２１】このセラミックス発泡体６が充填された空
気供給管２２の上端開口部から出た空気２は反応室４の
上部側から下部側へ流れ、発電に用いられた後、空気予
熱器４を通り、モジュール外へ排出される。上記空気供
給管２２の材質は、反応室７の熱（輻射熱、伝導熱）を
効率的に充填したセラミックス発泡体６に伝えるために
例えば石英管や熱伝導率の高い材料（例えば金属）を用
いなければよい。
気供給管２２の上端開口部から出た空気２は反応室４の
上部側から下部側へ流れ、発電に用いられた後、空気予
熱器４を通り、モジュール外へ排出される。上記空気供
給管２２の材質は、反応室７の熱（輻射熱、伝導熱）を
効率的に充填したセラミックス発泡体６に伝えるために
例えば石英管や熱伝導率の高い材料（例えば金属）を用
いなければよい。
【００２２】よって、セルチューブ１内を下方から上方
に向って流れる燃料ガス１０とその外側を上方から下方
に向って流れる加熱された空気とは対向して流れること
となり、供給される空気２は反応室７全体より空気への
効率的な吸熱ができるので、反応室７内温度の均一化が
図れる。尚、反応室７の下方部分において温度が下がる
場合には、反応室下部２１内にも上記セラミックス発泡
体６を配し、反応室下部２１から下方へ当該反応室７内
の輻射熱等が逃げるのを妨げるようにしてもよい。
に向って流れる燃料ガス１０とその外側を上方から下方
に向って流れる加熱された空気とは対向して流れること
となり、供給される空気２は反応室７全体より空気への
効率的な吸熱ができるので、反応室７内温度の均一化が
図れる。尚、反応室７の下方部分において温度が下がる
場合には、反応室下部２１内にも上記セラミックス発泡
体６を配し、反応室下部２１から下方へ当該反応室７内
の輻射熱等が逃げるのを妨げるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上、実施例と共に説明したように本発
明によれば空気を反応室の上部近傍へ加熱しながら供給
し、その後、セルチューブ内の燃料ガスと対向するよ
う、反応室下方側へ流れるので、反応室内温度の均一化
を図ることができる。また、モジュールが大容量化した
場合には、空気の均一分配のため空気供給管を複数にす
る必要があるが、このような場合においても反応室内部
の熱を効率的に吸熱できると共に反応室内部の温度上昇
も抑えることができる。よって、反応室内温度の上昇を
抑えるために空気流量を増やすために積極的に冷却しな
ければならないが、本発明の構造とすると空気流量を減
らすことが可能となり、その分補機動力を削減できる。
明によれば空気を反応室の上部近傍へ加熱しながら供給
し、その後、セルチューブ内の燃料ガスと対向するよ
う、反応室下方側へ流れるので、反応室内温度の均一化
を図ることができる。また、モジュールが大容量化した
場合には、空気の均一分配のため空気供給管を複数にす
る必要があるが、このような場合においても反応室内部
の熱を効率的に吸熱できると共に反応室内部の温度上昇
も抑えることができる。よって、反応室内温度の上昇を
抑えるために空気流量を増やすために積極的に冷却しな
ければならないが、本発明の構造とすると空気流量を減
らすことが可能となり、その分補機動力を削減できる。
【図１】本実施例に係る固体電解質型燃料電池の概略図
である。
である。
【図２】従来技術に係る固体電解質型燃料電池の概略図
である。
である。
１ セルチューブ ２ 空気 ３ 排空気 ４ 空気予熱器 ５ 空気排出管 ６ セラミックス発泡体 ７ 反応室 ８ 燃料ヘッダー ９ 断熱材 １０ 燃料ガス １１ 燃料供給管 １２ 空気入口管 １３ 空気出口管 ２１ 反応室下部 ２２ 空気供給管
Claims (2)
- 【請求項１】 モジュールの周囲が断熱材で囲まれてな
り、内部上部に配した燃料ヘッダーと、この燃料ヘッダ
ーの下方側に設けられた反応室下部を有する反応室と、
この反応室の下方側に形成した空気予熱器と、上記燃料
ヘッダーから反応室内に吊下げられ内部に燃料供給管を
配設した有底のセルチューブとを具備する固体電解質型
燃料電池において、上記燃料ヘッダーの下面近傍に上端
開口部を有すると共に、供給空気を下方から上方へ通過
させてなる空気供給管を反応室内に設けてなり、上記セ
ルチューブ内を流れる燃料ガスを下方から上方へ向って
流すと共に、当該セルチューブ外を流れる空気を上方か
ら下方へ向って流すことを特徴とする固体電解質型燃料
電池。 - 【請求項２】 請求項１において、空気供給管内にセラ
ミックス発泡体を充填してなることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4341769A JPH06196192A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4341769A JPH06196192A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196192A true JPH06196192A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18348625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4341769A Withdrawn JPH06196192A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196192A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006009264A1 (ja) * | 2004-07-21 | 2008-05-01 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2009158122A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Kyocera Corp | 燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
| JP2015052147A (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 株式会社東芝 | 電気化学装置及びその運転方法 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4341769A patent/JPH06196192A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006009264A1 (ja) * | 2004-07-21 | 2008-05-01 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム |
| JP5208417B2 (ja) * | 2004-07-21 | 2013-06-12 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2009158122A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Kyocera Corp | 燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
| JP2015052147A (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 株式会社東芝 | 電気化学装置及びその運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |