JPH07272741A - 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造 - Google Patents
円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造Info
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- JPH07272741A JPH07272741A JP6062373A JP6237394A JPH07272741A JP H07272741 A JPH07272741 A JP H07272741A JP 6062373 A JP6062373 A JP 6062373A JP 6237394 A JP6237394 A JP 6237394A JP H07272741 A JPH07272741 A JP H07272741A
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination 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
- H01M8/0625—Combination 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発電効率の向上を図った円筒型固体電解質型
燃料電池のモジュール構造を提供する。 【構成】 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール本
体１１において、内部に改質用触媒２０を充填した改質
用反応管１７を発電室１８内に設置して成り、導入され
た燃料及び改質用蒸気Ａを該改質用反応管１７に供給
し、次いで電池内の燃料注入管２２を通してＳＯＦＣ２
３内に供給する。
燃料電池のモジュール構造を提供する。 【構成】 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール本
体１１において、内部に改質用触媒２０を充填した改質
用反応管１７を発電室１８内に設置して成り、導入され
た燃料及び改質用蒸気Ａを該改質用反応管１７に供給
し、次いで電池内の燃料注入管２２を通してＳＯＦＣ２
３内に供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は円筒型固体電解質型燃料
電池のモジュール構造に関する。
電池のモジュール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の固体電解質型燃料電池のう
ち電池構造が円筒管状で内部改質方式のモジュールの概
略を示す。ここで、同図中、符号１は燃料及び改質用蒸
気、２はプレリフォーマ、３はＳＯＦＣ、４は空気注入
管、５は発電室、６は燃料室、７は燃焼ガス再循環ライ
ン、８は反応用空気、９は燃焼排ガスを各々図示する。
ち電池構造が円筒管状で内部改質方式のモジュールの概
略を示す。ここで、同図中、符号１は燃料及び改質用蒸
気、２はプレリフォーマ、３はＳＯＦＣ、４は空気注入
管、５は発電室、６は燃料室、７は燃焼ガス再循環ライ
ン、８は反応用空気、９は燃焼排ガスを各々図示する。
【０００３】同図に示すように、従来のモジュールにお
いては、燃料極でのカーボナイズを抑制するために、発
電室５の外部に設けたプレリフォーマ２により、予め燃
料ガス１の一部を改質した上で、ＳＯＦＣ３へ供給する
方式を採用している。
いては、燃料極でのカーボナイズを抑制するために、発
電室５の外部に設けたプレリフォーマ２により、予め燃
料ガス１の一部を改質した上で、ＳＯＦＣ３へ供給する
方式を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の内部改質方式のＳＯＦＣモジュールにおいては、上
記発電室５の外部に設けたプレリフォーマ２によって改
質するようにしているが、例えば燃料としてメタン（Ｃ
Ｈ4 ）を用いた場合、下記「化１」に示す反応式（１）
の反応がが進行する。
来の内部改質方式のＳＯＦＣモジュールにおいては、上
記発電室５の外部に設けたプレリフォーマ２によって改
質するようにしているが、例えば燃料としてメタン（Ｃ
Ｈ4 ）を用いた場合、下記「化１」に示す反応式（１）
の反応がが進行する。
【０００５】
【化１】 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 −2,410 Kcal／ Nm3 ・・・（１）
【０００６】上記反応において、改質反応に必要な熱量
の一部は外部のプレフォーマ２において供給されるた
め、発電室５の内部での吸熱量が減少し、発電時の温度
上昇を抑えるため、より過剰な空気を流す必要がある。
また、プレフォーマ２に改質用熱源として高温のガスを
供給するため、設備が大型化するという問題もある。
の一部は外部のプレフォーマ２において供給されるた
め、発電室５の内部での吸熱量が減少し、発電時の温度
上昇を抑えるため、より過剰な空気を流す必要がある。
また、プレフォーマ２に改質用熱源として高温のガスを
供給するため、設備が大型化するという問題もある。
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、空気量の低減を
図るとともに、設備の小型化を図った円筒型固体電解質
型燃料電池のモジュール構造を提供することを目的とす
る。
図るとともに、設備の小型化を図った円筒型固体電解質
型燃料電池のモジュール構造を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造
は、円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造にお
いて、内部改質用反応管を発電室内に設置して成り、燃
料及び改質用蒸気を該改質用反応管に供給し、次いで電
池内の燃料注入管を通して供給することを特徴とする。
明に係る円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造
は、円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造にお
いて、内部改質用反応管を発電室内に設置して成り、燃
料及び改質用蒸気を該改質用反応管に供給し、次いで電
池内の燃料注入管を通して供給することを特徴とする。
【０００９】
（１）発電室の内部に設けた燃料改質用反応管は、該発
電室内の熱を吸収することで、燃料の改質を行いＳＯＦ
Ｃ（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：固
体電界質燃料電池）の燃料極でのカーボナイズを抑制す
ると同時に、冷却作用により発電室内の内部温度を一定
に保つために必要な空気量の低減が図られる。 （２）プレリフォーマを発電室の内部に組み込むことに
より、該プレリフォーマに高温のガスを供給する配管等
が不要となり、設備の小型化及び簡素化が図られると共
に、これによりコストの低減を図ることが出来る。
電室内の熱を吸収することで、燃料の改質を行いＳＯＦ
Ｃ（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：固
体電界質燃料電池）の燃料極でのカーボナイズを抑制す
ると同時に、冷却作用により発電室内の内部温度を一定
に保つために必要な空気量の低減が図られる。 （２）プレリフォーマを発電室の内部に組み込むことに
より、該プレリフォーマに高温のガスを供給する配管等
が不要となり、設備の小型化及び簡素化が図られると共
に、これによりコストの低減を図ることが出来る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
て具体的に説明する。図１は本実施例に係る円筒型固体
電解質型燃料電池のモジュール構造の概略図であり、図
２はその要部のガスの流れ図である。
て具体的に説明する。図１は本実施例に係る円筒型固体
電解質型燃料電池のモジュール構造の概略図であり、図
２はその要部のガスの流れ図である。
【００１１】これらの図面に示すように、モジュール本
体１１の上部開口部を閉塞する閉塞板１２には、燃料及
び改質用蒸気Ａを供給する燃料供給管１３が貫通して設
けられており、その下端部は上部仕切り板１４と下部仕
切り板１５とで囲まれた改質用原料ガス供給室１６に貫
通して設けられている。この改質用原料ガス供給室１６
の下部仕切り板１５には、該ガス供給室１６に上部が開
口する改質用反応管１７がその下方が発電室１８内に達
するように設けられている。
体１１の上部開口部を閉塞する閉塞板１２には、燃料及
び改質用蒸気Ａを供給する燃料供給管１３が貫通して設
けられており、その下端部は上部仕切り板１４と下部仕
切り板１５とで囲まれた改質用原料ガス供給室１６に貫
通して設けられている。この改質用原料ガス供給室１６
の下部仕切り板１５には、該ガス供給室１６に上部が開
口する改質用反応管１７がその下方が発電室１８内に達
するように設けられている。
【００１２】また、図２に示すように、該改質用反応管
１７は、その内部中央部に改質ガス供給管１９を備えた
二重管となっており、これら改質用反応管１７と改質ガ
ス供給管１９との間の環状部内には改質用触媒２０が充
填されている。さらに、改質ガス供給管１９の上端部は
上部仕切り板１４に取りつけられており、モジュール本
体１１の閉塞板１２と上部仕切り板１４とにより囲まれ
た改質ガス供給室２１内へ開口している。また、この上
部仕切り板１４には、燃料を注入するための燃料注入管
２２が取りつけられている。
１７は、その内部中央部に改質ガス供給管１９を備えた
二重管となっており、これら改質用反応管１７と改質ガ
ス供給管１９との間の環状部内には改質用触媒２０が充
填されている。さらに、改質ガス供給管１９の上端部は
上部仕切り板１４に取りつけられており、モジュール本
体１１の閉塞板１２と上部仕切り板１４とにより囲まれ
た改質ガス供給室２１内へ開口している。また、この上
部仕切り板１４には、燃料を注入するための燃料注入管
２２が取りつけられている。
【００１３】一方、発電室１８の上部側には、ＳＯＦＣ
２３を取りつけた管板２４が設けられており、その中央
には燃料注入管２２が連通されており、ＳＯＦＣ２３の
下方に改質用ガスを供給している。また、下部仕切り板
１５と管板２４とで囲まれた燃料排出室２５が発電室２
２の上部に形成されており、未反応の燃料ガスを排出す
る排出管２６が接続されている。
２３を取りつけた管板２４が設けられており、その中央
には燃料注入管２２が連通されており、ＳＯＦＣ２３の
下方に改質用ガスを供給している。また、下部仕切り板
１５と管板２４とで囲まれた燃料排出室２５が発電室２
２の上部に形成されており、未反応の燃料ガスを排出す
る排出管２６が接続されている。
【００１４】また、モジュール本体１１の下部側には、
反応用空気Ｂを注入するための反応用空気供給管２７が
備えられており、上記発電室２２に接続されると共に、
未反応の空気を排出するための空気排出管２８が上記反
応用空気供給管２７内部に配設されている。
反応用空気Ｂを注入するための反応用空気供給管２７が
備えられており、上記発電室２２に接続されると共に、
未反応の空気を排出するための空気排出管２８が上記反
応用空気供給管２７内部に配設されている。
【００１５】上記構成において、燃料及び改質用蒸気Ａ
は、モジュール本体１１の中央部に設けた燃料供給管１
３より改質用ガス供給室１６へ導入された後、発電室１
８内に設けられた改質用触媒２０を充填した改質用反応
管１７内へ供給される。ここで、必要量改質されたのち
改質ガス供給管１９により、改質ガス供給室２１内へ導
入される。さらに、この改質ガスは燃料注入管２２を介
して各ＳＯＦＣ２３へ供給され、発電用燃料に供され
る。該ＳＯＦＣ２３において未反応の燃料ガス及び発電
によって生じた水蒸気・二酸化酸素等の排ガスａは、燃
料排出室２５内に導入されたのち、排出管２６を介して
モジュール本体１１の外へ排出される。
は、モジュール本体１１の中央部に設けた燃料供給管１
３より改質用ガス供給室１６へ導入された後、発電室１
８内に設けられた改質用触媒２０を充填した改質用反応
管１７内へ供給される。ここで、必要量改質されたのち
改質ガス供給管１９により、改質ガス供給室２１内へ導
入される。さらに、この改質ガスは燃料注入管２２を介
して各ＳＯＦＣ２３へ供給され、発電用燃料に供され
る。該ＳＯＦＣ２３において未反応の燃料ガス及び発電
によって生じた水蒸気・二酸化酸素等の排ガスａは、燃
料排出室２５内に導入されたのち、排出管２６を介して
モジュール本体１１の外へ排出される。
【００１６】一方、反応用空気Ｂは、発電室の下部に設
けた反応用空気管２７から供給され、また未反応の空気
は空気排出管２８から外部へ排出される。
けた反応用空気管２７から供給され、また未反応の空気
は空気排出管２８から外部へ排出される。
【００１７】この内部改質方式のＳＯＦＣモジュールに
おけるガスの流れについて、図２を参照してさらに説明
する。
おけるガスの流れについて、図２を参照してさらに説明
する。
【００１８】図２に示すように、燃料及び改質用蒸気Ａ
は、まず、改質用原料供給室１６へ導入される。改質用
反応管１７は、中央部に改質ガス供給管１９を配設した
二重管となっており、その環状部内には改質用触媒２０
が充填されている。このため、改質用原料供給室１６へ
導入された原料は、改質用反応管１７の触媒２０の充填
部（環状部）を下向きに流れながら、外部より熱を受け
て改質される。
は、まず、改質用原料供給室１６へ導入される。改質用
反応管１７は、中央部に改質ガス供給管１９を配設した
二重管となっており、その環状部内には改質用触媒２０
が充填されている。このため、改質用原料供給室１６へ
導入された原料は、改質用反応管１７の触媒２０の充填
部（環状部）を下向きに流れながら、外部より熱を受け
て改質される。
【００１９】この際、改質ガスの改質の割合（プレリフ
ォーム率）は、触媒充填量（ｓ／ｖ値）や、改質用反応
管１７の本数により調整される。
ォーム率）は、触媒充填量（ｓ／ｖ値）や、改質用反応
管１７の本数により調整される。
【００２０】また、改質された燃料ガスは、改質ガス供
給管１９を下から上へと流れ、改質ガス供給室２１へ導
入され、さらに改質ガス供給室２１と連通する燃料注入
管２２により、各ＳＯＦＣ２３の先端部へ供給される。
そして、改質ガスは各ＳＯＦＣ２３を下から上へと流れ
て発電に利用され、未反応の燃料ガ等の排ガスａは燃料
排出室２５から排出管２６を介して、モジュール本体１
１の外へ排出される。
給管１９を下から上へと流れ、改質ガス供給室２１へ導
入され、さらに改質ガス供給室２１と連通する燃料注入
管２２により、各ＳＯＦＣ２３の先端部へ供給される。
そして、改質ガスは各ＳＯＦＣ２３を下から上へと流れ
て発電に利用され、未反応の燃料ガ等の排ガスａは燃料
排出室２５から排出管２６を介して、モジュール本体１
１の外へ排出される。
【００２１】上記本実施例の構成によれば、発電室１８
の内部に設けた燃料改質用反応管１７は、該発電室１８
内の熱を吸収することで、触媒２０の活性化を図り燃料
の改質を行い、その後燃料注入管２２を介してＳＯＦＣ
２３の燃料極に供給され、ここでのカーボナイズを抑制
すると同時に、冷却作用により、発電室１８内の内部温
度を一定に保つために必要な空気量の導入を従来に比べ
て大幅な低減が図られる。
の内部に設けた燃料改質用反応管１７は、該発電室１８
内の熱を吸収することで、触媒２０の活性化を図り燃料
の改質を行い、その後燃料注入管２２を介してＳＯＦＣ
２３の燃料極に供給され、ここでのカーボナイズを抑制
すると同時に、冷却作用により、発電室１８内の内部温
度を一定に保つために必要な空気量の導入を従来に比べ
て大幅な低減が図られる。
【００２２】また、従来では図３に示すように改質用の
プレリフォーマ２を発電室５の外部に設置していたが、
本実施例のように発電室１８の内部に改質用反応管１７
を組み込むことにより、従来のプレリフォーマ２に高温
のガスを供給する配管等が不要となり、設備の小型化及
び簡素化が図られる。
プレリフォーマ２を発電室５の外部に設置していたが、
本実施例のように発電室１８の内部に改質用反応管１７
を組み込むことにより、従来のプレリフォーマ２に高温
のガスを供給する配管等が不要となり、設備の小型化及
び簡素化が図られる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発電室内におけるＳＯＦＣの発熱を直接内部改質用反応
管の吸熱として回収することで、発電室の温度を一定に
保つための空気量の低減を図ることが可能となり、この
結果、ＳＯＦＣモジュールの発電効率が向上する。
発電室内におけるＳＯＦＣの発熱を直接内部改質用反応
管の吸熱として回収することで、発電室の温度を一定に
保つための空気量の低減を図ることが可能となり、この
結果、ＳＯＦＣモジュールの発電効率が向上する。
【００２４】また、プレリフォーマをモジュールと一体
管とすることで、プレリフォーマ用の高温ガスの排出管
が不要となり、設備の小型化及びコストの低減化を図る
ことが可能となる。
管とすることで、プレリフォーマ用の高温ガスの排出管
が不要となり、設備の小型化及びコストの低減化を図る
ことが可能となる。
【図１】本発明に係る内部改質方式ＳＯＦＣモジュール
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図２】その要部拡大概略図である。
【図３】従来の内部改質方式ＳＯＦＣモジュールの概略
構成図である。
構成図である。
１１ モジュール本体 １２ 閉塞板 １３ 燃料供給管 １４，１５ 仕切り板 １６ ガス供給室 １７ 改質用反応管 １８ 発電室 １９ 改質ガス供給管 ２０ 改質用触媒 ２１ 改質ガス供給室 ２２ 燃料注入管 ２３ ＳＯＦＣ（固体電界質燃料電池） ２４ 管板 ２５ 燃料排出室 ２６ 排出管 ２７ 反応用空気供給管 ２８ 空気排出管
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュー
ル構造において、内部改質用反応管を発電室内に設置し
て成り、燃料及び改質用蒸気を該改質用反応管に供給
し、次いで電池内の燃料注入管を通して供給することを
特徴とする円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062373A JPH07272741A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062373A JPH07272741A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07272741A true JPH07272741A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13198258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6062373A Withdrawn JPH07272741A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 円筒型固体電解質型燃料電池のモジュール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07272741A (ja) |
Cited By (18)
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-
1994
- 1994-03-31 JP JP6062373A patent/JPH07272741A/ja not_active Withdrawn
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