JPH1021942A - 固体電解質型燃料電池セル - Google Patents
固体電解質型燃料電池セルInfo
- Publication number
- JPH1021942A JPH1021942A JP8171290A JP17129096A JPH1021942A JP H1021942 A JPH1021942 A JP H1021942A JP 8171290 A JP8171290 A JP 8171290A JP 17129096 A JP17129096 A JP 17129096A JP H1021942 A JPH1021942 A JP H1021942A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming reaction
- fuel
- fuel supply
- tube
- conductive tube
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質反応を促進し、燃料利用率の高い燃料電
池を実現する。 【解決手段】 この発明の固体電解質型燃料電池セル
は、燃料供給兼導電管２１の外周面を粗面状態２３にす
ることによって改質反応触媒材との接触面積を広くし、
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高める。
池を実現する。 【解決手段】 この発明の固体電解質型燃料電池セル
は、燃料供給兼導電管２１の外周面を粗面状態２３にす
ることによって改質反応触媒材との接触面積を広くし、
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池セルに関し、特に外側から順に空気極、電解質、燃
料極、改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管を同心に配
置した構造の円筒型固体電解質型燃料電池セルに関す
る。
電池セルに関し、特に外側から順に空気極、電解質、燃
料極、改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管を同心に配
置した構造の円筒型固体電解質型燃料電池セルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、インタコネクタを廃し、外側から
順に空気極、電解質、燃料極、改質反応触媒材及び燃料
供給兼導電管を同心に配置した構造の円筒型固体電解質
型燃料電池セルとして、特開平７−２６３００１号公報
に開示され、また図５に示す構成のものが知られてい
る。この従来の円筒型固体電解質型燃料電池セルは、一
般に、空気極１にストロンチウム添加ランタンマンガナ
イト、電解質２にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）、燃料極３にニッケル・ジルコニア・サーメットの
ような燃料改質の触媒機能を有する材料が使用されてい
る。また燃料極３の内側に配置される改質反応触媒材４
には、主にニッケル、白金、コバルト、パラジウム、ル
テニウムなどの導電性を有すると共に燃料改質反応の触
媒機能を有する物質で、フェルト状にしたものが用いら
れている。
順に空気極、電解質、燃料極、改質反応触媒材及び燃料
供給兼導電管を同心に配置した構造の円筒型固体電解質
型燃料電池セルとして、特開平７−２６３００１号公報
に開示され、また図５に示す構成のものが知られてい
る。この従来の円筒型固体電解質型燃料電池セルは、一
般に、空気極１にストロンチウム添加ランタンマンガナ
イト、電解質２にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）、燃料極３にニッケル・ジルコニア・サーメットの
ような燃料改質の触媒機能を有する材料が使用されてい
る。また燃料極３の内側に配置される改質反応触媒材４
には、主にニッケル、白金、コバルト、パラジウム、ル
テニウムなどの導電性を有すると共に燃料改質反応の触
媒機能を有する物質で、フェルト状にしたものが用いら
れている。
【０００３】そして燃料供給管兼導電管として働く燃料
供給兼導電管５に内部に供給されてくる燃料を改質反応
触媒材４に通過させ、かつ導電性を有すると共に改質反
応の触媒機能を有する有する物質として、ＳＵＳ３０
４、インコネル、ニッケル、白金、コバルト、パラジウ
ム、ニッケルジルコニアサーメットなどを材料とし、多
孔質のチューブ形状に仕上げたものが用いられている。
供給兼導電管５に内部に供給されてくる燃料を改質反応
触媒材４に通過させ、かつ導電性を有すると共に改質反
応の触媒機能を有する有する物質として、ＳＵＳ３０
４、インコネル、ニッケル、白金、コバルト、パラジウ
ム、ニッケルジルコニアサーメットなどを材料とし、多
孔質のチューブ形状に仕上げたものが用いられている。
【０００４】そしてこれらの空気極１、電解質２、燃料
極３、改質反応触媒材４及び燃料供給兼導電管５を同心
に多重管となるように組み上げ、閉塞部材６で各管を固
定し、さらに中央の燃料供給兼導電管５の燃料供給口８
側をガスセパレータ９に固定することによってセル７の
全体を支持するようにしている。
極３、改質反応触媒材４及び燃料供給兼導電管５を同心
に多重管となるように組み上げ、閉塞部材６で各管を固
定し、さらに中央の燃料供給兼導電管５の燃料供給口８
側をガスセパレータ９に固定することによってセル７の
全体を支持するようにしている。
【０００５】このような構造の固体電解質型燃料電池セ
ル７は、その複数本をガスセパレータ９によって束ねて
支持させ、空気極１同士を陽極１０に並列接続し、また
燃料供給兼導電管５同士を陰極１１に並列接続すること
によって所望の発電力を持つ固体電解質型燃料電池ユニ
ットとして組み立てられる。
ル７は、その複数本をガスセパレータ９によって束ねて
支持させ、空気極１同士を陽極１０に並列接続し、また
燃料供給兼導電管５同士を陰極１１に並列接続すること
によって所望の発電力を持つ固体電解質型燃料電池ユニ
ットとして組み立てられる。
【０００６】固体電解質型燃料電池セル７内の発電作用
について説明すると、天然ガス、メタン、石炭ガス化ガ
スなどの燃料ガスを水蒸気と共に燃料供給口８から燃料
供給兼導電管５内に導入することにより、この燃料供給
兼導電管５の多孔質の管壁を通じて燃料ガスと水蒸気が
改質反応触媒材４内に均一に流れ込む。
について説明すると、天然ガス、メタン、石炭ガス化ガ
スなどの燃料ガスを水蒸気と共に燃料供給口８から燃料
供給兼導電管５内に導入することにより、この燃料供給
兼導電管５の多孔質の管壁を通じて燃料ガスと水蒸気が
改質反応触媒材４内に均一に流れ込む。
【０００７】そしてこの部分において高温度条件下、通
常、９００℃〜１０００℃の条件下で、燃料供給兼導電
管５及び改質反応触媒材４の触媒機能により、次式の改
質反応が発生する。
常、９００℃〜１０００℃の条件下で、燃料供給兼導電
管５及び改質反応触媒材４の触媒機能により、次式の改
質反応が発生する。
【０００８】
【化１】 この改質反応で発生する水素ガスに対して、電解質２を
介して対極する空気極１と燃料極３との部分では、次の
化２式の発電反応を起こし、遊離した電子を集電するこ
とによって発電力を得ることができる。
介して対極する空気極１と燃料極３との部分では、次の
化２式の発電反応を起こし、遊離した電子を集電するこ
とによって発電力を得ることができる。
【０００９】
【化２】 つまり、燃料極３においては化２（ａ）式に示すよう
に、改質反応で生成された供給された水素が電解質２か
ら供給される酸素イオンと反応して水蒸気と電子を生成
する。そして燃料極３で生成された電子が燃料供給兼導
電管５と改質反応触媒材４とを経て外部回路に回り、空
気極１に到達すると、この空気極１において、化２
（ｂ）式に示すように空気中の酸素と反応して酸素イオ
ンを生成し、これが電解質２に放出され、燃料極３側に
到達して化２（ａ）式の反応に供されるのである。
に、改質反応で生成された供給された水素が電解質２か
ら供給される酸素イオンと反応して水蒸気と電子を生成
する。そして燃料極３で生成された電子が燃料供給兼導
電管５と改質反応触媒材４とを経て外部回路に回り、空
気極１に到達すると、この空気極１において、化２
（ｂ）式に示すように空気中の酸素と反応して酸素イオ
ンを生成し、これが電解質２に放出され、燃料極３側に
到達して化２（ａ）式の反応に供されるのである。
【００１０】このような発電機構において、上記の改質
反応を有効に生起させるためには、改質反応触媒材４と
燃料供給兼導電管５の材料に改質反応触媒機能を有する
ものを選択しなければならないが、従来では上記のニッ
ケル金属、あるいはニッケルを主体とする合金やセラミ
ック材が用いられている。
反応を有効に生起させるためには、改質反応触媒材４と
燃料供給兼導電管５の材料に改質反応触媒機能を有する
ものを選択しなければならないが、従来では上記のニッ
ケル金属、あるいはニッケルを主体とする合金やセラミ
ック材が用いられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の円筒形固体電解質型燃料電池セルでは、次のよう
な問題点があった。すなわち、燃料の改質反応は燃料供
給兼導電管の表面と改質反応触媒材の部分で起こるが、
従来、燃料供給兼導電管の表面状態が平滑であったため
に、燃料供給兼導電管に改質反応の触媒機能を有する材
質のものを用いていても改質反応触媒材との接触面積が
小さくて改質反応触媒材中に充満している燃料と燃料供
給兼導電管表面との接触面積も小さく、その触媒機能を
十分に利用することができず、効率良く改質反応を生起
させることができない問題点があった。
従来の円筒形固体電解質型燃料電池セルでは、次のよう
な問題点があった。すなわち、燃料の改質反応は燃料供
給兼導電管の表面と改質反応触媒材の部分で起こるが、
従来、燃料供給兼導電管の表面状態が平滑であったため
に、燃料供給兼導電管に改質反応の触媒機能を有する材
質のものを用いていても改質反応触媒材との接触面積が
小さくて改質反応触媒材中に充満している燃料と燃料供
給兼導電管表面との接触面積も小さく、その触媒機能を
十分に利用することができず、効率良く改質反応を生起
させることができない問題点があった。
【００１２】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、燃料供給兼導電管の体積を増やすこと
なく、その表面と改質反応触媒材との接触面積を広くし
て改質反応触媒材中に充満している燃料と燃料供給兼導
電管表面との接触面積をも広くし、改質反応を促進し、
ひいては燃料利用率を高めることができる固体電解質型
燃料電池セルを提供することを目的とする。
なされたもので、燃料供給兼導電管の体積を増やすこと
なく、その表面と改質反応触媒材との接触面積を広くし
て改質反応触媒材中に充満している燃料と燃料供給兼導
電管表面との接触面積をも広くし、改質反応を促進し、
ひいては燃料利用率を高めることができる固体電解質型
燃料電池セル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】請求項１の発明は、外側
から順に空気極、電解質、燃料極、改質反応触媒材及び
燃料供給兼導電管を同心に配置して成る固体電解質型燃
料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の外周面を
粗い表面状態にしたものである。
から順に空気極、電解質、燃料極、改質反応触媒材及び
燃料供給兼導電管を同心に配置して成る固体電解質型燃
料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の外周面を
粗い表面状態にしたものである。
【００１４】この請求項１の発明の固体電解質型燃料電
池セルでは、燃料供給兼導電管の外周面を粗面状態にす
ることによって改質反応触媒材との接触面積を広くし、
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高めることができる。
池セルでは、燃料供給兼導電管の外周面を粗面状態にす
ることによって改質反応触媒材との接触面積を広くし、
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高めることができる。
【００１５】請求項２の発明は、請求項１の固体電解質
型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管を多数
の小孔が開いているコルゲート管により構成したもので
あり、これによって、燃料供給兼導電管の表面積を広く
して改質反応触媒材との接触面積を広くし、請求項１の
固体電解質型燃料電池セルと同様に改質反応を促進さ
せ、ひいては燃料利用率を高めることができる。
型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管を多数
の小孔が開いているコルゲート管により構成したもので
あり、これによって、燃料供給兼導電管の表面積を広く
して改質反応触媒材との接触面積を広くし、請求項１の
固体電解質型燃料電池セルと同様に改質反応を促進さ
せ、ひいては燃料利用率を高めることができる。
【００１６】請求項３の発明は、請求項１の固体電解質
型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管をスパ
イラル状にした帯材により構成したものであり、これに
よって、燃料供給兼導電管の表面積を広くして改質反応
触媒材との接触面積を広くし、請求項１の固体電解質型
燃料電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひいては燃
料利用率を高めることができる。
型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管をスパ
イラル状にした帯材により構成したものであり、これに
よって、燃料供給兼導電管の表面積を広くして改質反応
触媒材との接触面積を広くし、請求項１の固体電解質型
燃料電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひいては燃
料利用率を高めることができる。
【００１７】請求項４の発明は、請求項１〜３の固体電
解質型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の
外周面を溶射により粗い表面状態にしたものであり、こ
れによって燃料供給兼導電管の表面に微小な凹凸が一様
に分布する粗い表面状態が得られ、結果として改質反応
触媒材との接触面積をいっそう広くし、改質反応触媒材
中に充満している燃料との接触面積をもいっそう広く
し、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひいて
は燃料利用率をいっそう高めることができる。
解質型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の
外周面を溶射により粗い表面状態にしたものであり、こ
れによって燃料供給兼導電管の表面に微小な凹凸が一様
に分布する粗い表面状態が得られ、結果として改質反応
触媒材との接触面積をいっそう広くし、改質反応触媒材
中に充満している燃料との接触面積をもいっそう広く
し、その触媒機能によって改質反応を促進させ、ひいて
は燃料利用率をいっそう高めることができる。
【００１８】請求項５の発明は、請求項１〜３の固体電
解質型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の
外周面をブラストにより粗い表面状態にしたものであ
り、これによって請求項４の燃料供給兼導電管と同様
に、その表面に微小な凹凸が一様に分布する粗い表面状
態が得られ、結果として改質反応触媒材との接触面積を
いっそう広くして改質反応触媒材中に充満している燃料
との接触面積をもいっそう広くし、その触媒機能によっ
て改質反応を促進させ、ひいては燃料利用率をいっそう
高めることができる。
解質型燃料電池セルにおいて、前記燃料供給兼導電管の
外周面をブラストにより粗い表面状態にしたものであ
り、これによって請求項４の燃料供給兼導電管と同様
に、その表面に微小な凹凸が一様に分布する粗い表面状
態が得られ、結果として改質反応触媒材との接触面積を
いっそう広くして改質反応触媒材中に充満している燃料
との接触面積をもいっそう広くし、その触媒機能によっ
て改質反応を促進させ、ひいては燃料利用率をいっそう
高めることができる。
【００１９】請求項６の発明は、外側から順に空気極、
電解質、燃料極、改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管
を同心に配置して成る固体電解質型燃料電池セルにおい
て、前記燃料供給兼導電管を導電性の高い材質の外管と
改質反応触媒機能の高い材質の内管との２重管構造にし
たものである。
電解質、燃料極、改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管
を同心に配置して成る固体電解質型燃料電池セルにおい
て、前記燃料供給兼導電管を導電性の高い材質の外管と
改質反応触媒機能の高い材質の内管との２重管構造にし
たものである。
【００２０】この請求項６の発明の固体電解質型燃料電
池セルでは、燃料供給兼導電管を導電性の高い材質の外
管と改質反応触媒機能の高い材質の内管との２重管構造
にすることにより、内管では改質反応を促進させ、外管
ではもっぱら集電作用を行わせることができ、これによ
って製造時にそれらの機能に適した材質を選択すること
ができ、改質反応の促進が図れて、ひいては燃料利用率
を高めることができる。
池セルでは、燃料供給兼導電管を導電性の高い材質の外
管と改質反応触媒機能の高い材質の内管との２重管構造
にすることにより、内管では改質反応を促進させ、外管
ではもっぱら集電作用を行わせることができ、これによ
って製造時にそれらの機能に適した材質を選択すること
ができ、改質反応の促進が図れて、ひいては燃料利用率
を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。本発明の固体電解質型燃料電池セル
の一般的な構造は上記従来例で説明したものであり、本
発明の特徴とするところはその燃料供給兼導電管の部分
にある。
基づいて詳説する。本発明の固体電解質型燃料電池セル
の一般的な構造は上記従来例で説明したものであり、本
発明の特徴とするところはその燃料供給兼導電管の部分
にある。
【００２２】図１は第１の実施の形態の燃料供給兼導電
管２１を示しており、この実施の形態の燃料供給兼導電
管２１は、改質反応の触媒機能を有する材料であるニッ
ケル、パラジウム、コバルト、あるいはニッケルジルコ
ニアサーメットで形成され、金属素材の場合には多数の
燃料通過孔２２を打ち抜き形成し、セラミック素材であ
れば製造の最初からポーラスなものとして、その基材の
表面にニッケル又は酸化ニッケルを酸素アセチレン溶射
法によって溶射し、微小な凹凸が一様に分布する粗い表
面状態２３に仕上げられている。
管２１を示しており、この実施の形態の燃料供給兼導電
管２１は、改質反応の触媒機能を有する材料であるニッ
ケル、パラジウム、コバルト、あるいはニッケルジルコ
ニアサーメットで形成され、金属素材の場合には多数の
燃料通過孔２２を打ち抜き形成し、セラミック素材であ
れば製造の最初からポーラスなものとして、その基材の
表面にニッケル又は酸化ニッケルを酸素アセチレン溶射
法によって溶射し、微小な凹凸が一様に分布する粗い表
面状態２３に仕上げられている。
【００２３】この燃料供給兼導電管２１のサイズは特に
制限されることはないが、厚さ数ｍｍ程度として、また
セル全体の外径が２０ｍｍφ程度であるときには、その
外径を１４ｍｍ程度にする。
制限されることはないが、厚さ数ｍｍ程度として、また
セル全体の外径が２０ｍｍφ程度であるときには、その
外径を１４ｍｍ程度にする。
【００２４】このようにして形成された燃料供給兼導電
管２１は、図５に示した燃料供給兼導電管５に代えて使
用することにより、燃料供給口８側から供給される燃料
ガスを多数の燃料通過孔２２を通じて外部の改質反応触
媒材４に供給し、改質反応を生起させる。
管２１は、図５に示した燃料供給兼導電管５に代えて使
用することにより、燃料供給口８側から供給される燃料
ガスを多数の燃料通過孔２２を通じて外部の改質反応触
媒材４に供給し、改質反応を生起させる。
【００２５】この改質反応の際、燃料供給兼導電管２１
の表面状態が粗くて表面積が広いために改質反応触媒材
４との接触面積が広く、それだけ改質反応触媒材４中に
供給されている燃料との接触面積も広くなり、優れた触
媒機能を十分に発揮して改質反応を促進させることがで
き、ひいては上記した化２式の発電反応も効率良く行わ
せることができるようになる。
の表面状態が粗くて表面積が広いために改質反応触媒材
４との接触面積が広く、それだけ改質反応触媒材４中に
供給されている燃料との接触面積も広くなり、優れた触
媒機能を十分に発揮して改質反応を促進させることがで
き、ひいては上記した化２式の発電反応も効率良く行わ
せることができるようになる。
【００２６】なお、この第１の実施の形態では溶射法に
より燃料供給兼導電管２１を粗い表面状態２３にした
が、これに限らず、燃料供給兼導電管２１の素材に改質
反応に対する触媒機能に優れた材質のものを用い、その
表面をブラスト処理することによって粗い表面状態にし
て用いることもできる。
より燃料供給兼導電管２１を粗い表面状態２３にした
が、これに限らず、燃料供給兼導電管２１の素材に改質
反応に対する触媒機能に優れた材質のものを用い、その
表面をブラスト処理することによって粗い表面状態にし
て用いることもできる。
【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態を図２に
基づいて説明する。この第２の実施の形態は、コルゲー
ト管を用いて燃料供給兼導電管３１を構成したことを特
徴とするものである。この燃料供給兼導電管３１のコル
ゲート管３２は、燃料の改質反応の触媒機能を有する素
材としてニッケルあるいはルテニウムを基材とする合金
で形成され、燃料通過孔３３がほぼ全面に開けられてい
る。
基づいて説明する。この第２の実施の形態は、コルゲー
ト管を用いて燃料供給兼導電管３１を構成したことを特
徴とするものである。この燃料供給兼導電管３１のコル
ゲート管３２は、燃料の改質反応の触媒機能を有する素
材としてニッケルあるいはルテニウムを基材とする合金
で形成され、燃料通過孔３３がほぼ全面に開けられてい
る。
【００２８】この第２の実施の形態の燃料供給兼導電管
３１は、従来例として示した図５の固体電解質型燃料電
池セルにおける燃料供給兼導電管５に代えて使用され
る。これによって、燃料供給兼導電管３１の表面積が直
管の場合よりも広くなり、それだけ外部の改質反応触媒
材４との接触面積も広くなり、燃料の改質反応を効果的
に促進させることができ、ひいては燃料利用率を向上さ
せることができる。
３１は、従来例として示した図５の固体電解質型燃料電
池セルにおける燃料供給兼導電管５に代えて使用され
る。これによって、燃料供給兼導電管３１の表面積が直
管の場合よりも広くなり、それだけ外部の改質反応触媒
材４との接触面積も広くなり、燃料の改質反応を効果的
に促進させることができ、ひいては燃料利用率を向上さ
せることができる。
【００２９】しかもこの第２の実施の形態の場合、燃料
供給兼導電管３１がコルゲート管３２であるために大き
な伸縮自由度があって、１０００℃程度の温度条件下の
使用において各部材の熱膨張が大きくても熱歪みを燃料
供給兼導電管３１で吸収することができ、素材の経年劣
化を抑制することができて長期間の使用に耐えることが
できるようになる。
供給兼導電管３１がコルゲート管３２であるために大き
な伸縮自由度があって、１０００℃程度の温度条件下の
使用において各部材の熱膨張が大きくても熱歪みを燃料
供給兼導電管３１で吸収することができ、素材の経年劣
化を抑制することができて長期間の使用に耐えることが
できるようになる。
【００３０】なお、この第２の実施の形態においても燃
料供給兼導電管３１を構成するコルゲート管３２の表面
を溶射あるいはブラスト処理によって微小な凹凸のある
粗い表面状態にすることができ、それによっていっそう
改質反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応を促進
することができるようになる。
料供給兼導電管３１を構成するコルゲート管３２の表面
を溶射あるいはブラスト処理によって微小な凹凸のある
粗い表面状態にすることができ、それによっていっそう
改質反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応を促進
することができるようになる。
【００３１】次に、本発明の第３の実施の形態を図３に
基づいて説明する。この第３の実施の形態の特徴は、燃
料供給兼導電管４１を改質反応に対する触媒機能を有す
る素材、例えば、ニッケルあるいはルテニウムを取材と
する金属帯材４２を所定の径を持たせてスパイラルに巻
いたもので構成した点にある。このスパイラル状の金属
帯材４２は、隣り合うピッチ間に所定の隙間４３をとっ
てスパイラルに巻くことによって燃料供給兼導電管４１
のほぼ全長、全周に渡ってほぼ一様に燃料が供給できる
ようにしてある。
基づいて説明する。この第３の実施の形態の特徴は、燃
料供給兼導電管４１を改質反応に対する触媒機能を有す
る素材、例えば、ニッケルあるいはルテニウムを取材と
する金属帯材４２を所定の径を持たせてスパイラルに巻
いたもので構成した点にある。このスパイラル状の金属
帯材４２は、隣り合うピッチ間に所定の隙間４３をとっ
てスパイラルに巻くことによって燃料供給兼導電管４１
のほぼ全長、全周に渡ってほぼ一様に燃料が供給できる
ようにしてある。
【００３２】この第３の実施の形態の燃料供給兼導電管
４１も、図５に示した従来の固体電解質型燃料電池セル
における燃料供給兼導電管５に代えて使用される。これ
によって、スパイラルに巻いた金属帯材４２が熱伸縮を
容易に吸収することができるので、１０００℃程度の温
度条件下の使用において各部材の熱膨張が大きくても熱
歪みを燃料供給兼導電管４１で吸収することができ、素
材の経年劣化を抑制することができて長期間の使用に耐
えることができるようになる。
４１も、図５に示した従来の固体電解質型燃料電池セル
における燃料供給兼導電管５に代えて使用される。これ
によって、スパイラルに巻いた金属帯材４２が熱伸縮を
容易に吸収することができるので、１０００℃程度の温
度条件下の使用において各部材の熱膨張が大きくても熱
歪みを燃料供給兼導電管４１で吸収することができ、素
材の経年劣化を抑制することができて長期間の使用に耐
えることができるようになる。
【００３３】なお、この第３の実施の形態においても燃
料供給兼導電管４１を構成する金属帯材４２の表面を溶
射あるいはブラスト処理によって微小な凹凸のある粗い
表面状態にすることができ、それによっていっそう改質
反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応を促進する
ことができるようになる。
料供給兼導電管４１を構成する金属帯材４２の表面を溶
射あるいはブラスト処理によって微小な凹凸のある粗い
表面状態にすることができ、それによっていっそう改質
反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応を促進する
ことができるようになる。
【００３４】次に、本発明の第４の実施の形態を図４に
基づいて説明する。この第４の実施の形態の特徴は、燃
料供給兼導電管５１を、多孔質又は多数の燃料通過孔の
形成されている内管５２と同じく多孔質又は多数の燃料
通過孔の形成されている外管５３との二重パイプ構造の
ものでその内部に改質反応の触媒機能を有する物質のパ
ウダーあるいはフェルト材５４を収容した構造にした点
にある。
基づいて説明する。この第４の実施の形態の特徴は、燃
料供給兼導電管５１を、多孔質又は多数の燃料通過孔の
形成されている内管５２と同じく多孔質又は多数の燃料
通過孔の形成されている外管５３との二重パイプ構造の
ものでその内部に改質反応の触媒機能を有する物質のパ
ウダーあるいはフェルト材５４を収容した構造にした点
にある。
【００３５】内管５２はニッケル又はルテニウムのよう
な改質反応の触媒機能を有する素材を主とし、多数の燃
料通過孔５５が開けられている。外管５３はとくに集電
機能を主目的としてニッケル合金やＹＳＺを素材とする
多孔質のもの、あるいは多数の燃料通過孔５６が開けら
れたもので構成されている。そして内管５２と外管５３
との間の空間に充填されているパウダーあるいはフェル
ト材５４には改質反応の触媒機能を有するニッケル、ル
テニウム又はコバルトを主材とするものが用いられる。
な改質反応の触媒機能を有する素材を主とし、多数の燃
料通過孔５５が開けられている。外管５３はとくに集電
機能を主目的としてニッケル合金やＹＳＺを素材とする
多孔質のもの、あるいは多数の燃料通過孔５６が開けら
れたもので構成されている。そして内管５２と外管５３
との間の空間に充填されているパウダーあるいはフェル
ト材５４には改質反応の触媒機能を有するニッケル、ル
テニウム又はコバルトを主材とするものが用いられる。
【００３６】この第４の実施の形態の場合にも、図５に
示した従来の固体電解質型燃料電池セルの燃料供給兼導
電管５に代えて使用されるが、そのときに燃料供給兼導
電管５１の内管５２の内部に供給される燃料を燃料通過
孔５５を通じて改質反応促進用のパウダー又はフェルト
材５４内に供給し、この内管５２とフェルト材５４の部
分で燃料の改質反応を主に生起させる。そして外管５３
側は燃料極３側からの電子の集電作用を主に行わせる。
示した従来の固体電解質型燃料電池セルの燃料供給兼導
電管５に代えて使用されるが、そのときに燃料供給兼導
電管５１の内管５２の内部に供給される燃料を燃料通過
孔５５を通じて改質反応促進用のパウダー又はフェルト
材５４内に供給し、この内管５２とフェルト材５４の部
分で燃料の改質反応を主に生起させる。そして外管５３
側は燃料極３側からの電子の集電作用を主に行わせる。
【００３７】この第４の実施の形態においては、燃料供
給兼導電管５１の構造を主に改質反応を行う内管５２と
主に集電機能を果たす外管５３との二重パイプ構造とす
ることにより、それぞれの素材に特にその目的に適した
材料を選択して使用することができ、燃料の改質反応の
促進と集電作用とを共に効果的におこなう燃料供給兼導
電管を実現することができるようになる。
給兼導電管５１の構造を主に改質反応を行う内管５２と
主に集電機能を果たす外管５３との二重パイプ構造とす
ることにより、それぞれの素材に特にその目的に適した
材料を選択して使用することができ、燃料の改質反応の
促進と集電作用とを共に効果的におこなう燃料供給兼導
電管を実現することができるようになる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
燃料供給兼導電管の外周面を粗面状態にすることによっ
て改質反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応触媒
材中に充満している燃料との接触面積をも広くし、その
触媒機能によって改質反応を促進させ、ひいては燃料利
用率を高めることができる。
燃料供給兼導電管の外周面を粗面状態にすることによっ
て改質反応触媒材との接触面積を広くし、改質反応触媒
材中に充満している燃料との接触面積をも広くし、その
触媒機能によって改質反応を促進させ、ひいては燃料利
用率を高めることができる。
【００３９】請求項２の発明によれば、燃料供給兼導電
管を多数の小孔が開いているコルゲート管により構成す
ることによって、燃料供給兼導電管の表面積を広くして
改質反応触媒材との接触面積を広くし、請求項１の固体
電解質型燃料電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高めることができる。
管を多数の小孔が開いているコルゲート管により構成す
ることによって、燃料供給兼導電管の表面積を広くして
改質反応触媒材との接触面積を広くし、請求項１の固体
電解質型燃料電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひ
いては燃料利用率を高めることができる。
【００４０】請求項３の発明によれば、燃料供給兼導電
管をスパイラル状にした帯材により構成することによっ
て、燃料供給兼導電管の表面積を広くして改質反応触媒
材との接触面積を広くし、請求項１の固体電解質型燃料
電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひいては燃料利
用率を高めることができる。
管をスパイラル状にした帯材により構成することによっ
て、燃料供給兼導電管の表面積を広くして改質反応触媒
材との接触面積を広くし、請求項１の固体電解質型燃料
電池セルと同様に改質反応を促進させ、ひいては燃料利
用率を高めることができる。
【００４１】請求項４の発明によれば、燃料供給兼導電
管の外周面を溶射により粗い表面状態にすることによっ
て、燃料供給兼導電管の表面に微小な凹凸が一様に分布
する粗い表面状態が得られ、結果として改質反応触媒材
との接触面積を広くし、改質反応触媒材中に充満してい
る燃料との接触面積をも広くし、その触媒機能によって
改質反応を促進させ、燃料利用率をいっそう高めること
ができる。
管の外周面を溶射により粗い表面状態にすることによっ
て、燃料供給兼導電管の表面に微小な凹凸が一様に分布
する粗い表面状態が得られ、結果として改質反応触媒材
との接触面積を広くし、改質反応触媒材中に充満してい
る燃料との接触面積をも広くし、その触媒機能によって
改質反応を促進させ、燃料利用率をいっそう高めること
ができる。
【００４２】請求項５の発明によれば、燃料供給兼導電
管の外周面をブラストにより粗い表面状態にすることに
よって、請求項４の燃料供給兼導電管と同様に、その表
面に微小な凹凸が一様に分布する粗い表面状態が得ら
れ、結果として改質反応触媒材との接触面積を広くして
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、燃
料利用率をいっそう高めることができる。
管の外周面をブラストにより粗い表面状態にすることに
よって、請求項４の燃料供給兼導電管と同様に、その表
面に微小な凹凸が一様に分布する粗い表面状態が得ら
れ、結果として改質反応触媒材との接触面積を広くして
改質反応触媒材中に充満している燃料との接触面積をも
広くし、その触媒機能によって改質反応を促進させ、燃
料利用率をいっそう高めることができる。
【００４３】請求項６の発明によれば、燃料供給兼導電
管を導電性の高い材質の外管と改質反応触媒機能の高い
材質の内管との２重管構造にすることにより、内管では
改質反応を促進させ、外管ではもっぱら集電作用を行わ
せることができ、これによって製造時にそれらの機能に
適した材質を選択することができ、改質反応の促進と集
電効率の向上が図れて燃料利用率を高めることができ
る。
管を導電性の高い材質の外管と改質反応触媒機能の高い
材質の内管との２重管構造にすることにより、内管では
改質反応を促進させ、外管ではもっぱら集電作用を行わ
せることができ、これによって製造時にそれらの機能に
適した材質を選択することができ、改質反応の促進と集
電効率の向上が図れて燃料利用率を高めることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態の燃料供給兼導電管
の斜視図。
の斜視図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の燃料供給兼導電管
の斜視図。
の斜視図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の燃料供給兼導電管
の斜視図。
の斜視図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の燃料供給兼導電管
の斜視図。
の斜視図。
【図５】従来例の断面図。
１ 空気極 ２ 電解質 ３ 燃料極 ４ 改質反応触媒材 ２１ 燃料供給兼導電管 ２２ 燃料通過孔 ２３ 表面状態 ３１ 燃料供給兼導電管 ３２ コルゲート管 ３３ 燃料通過孔 ４１ 燃料供給兼導電管 ４２ 帯材 ４３ 隙間 ５１ 燃料供給兼導電管 ５２ 内管 ５３ 外管 ５４ フェルト材 ５５ 燃料通過孔 ５６ 燃料通過孔
フロントページの続き (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 小野 幹幸 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 岩澤 力 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 兼田 波子 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内
Claims (6)
- 【請求項１】 外側から順に空気極、電解質、燃料極、
改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管を同心に配置して
成る固体電解質型燃料電池セルにおいて、 前記燃料供給兼導電管の外周面を粗い表面状態にしたこ
とを特徴とする固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項２】 前記燃料供給兼導電管を、多数の小孔が
開いているコルゲート管により構成したことを特徴とす
る請求項１記載の固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項３】 前記燃料供給兼導電管を、スパイラル状
にした帯材により構成したことを特徴とする請求項１記
載の固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項４】 前記燃料供給兼導電管の外周面を溶射に
より粗い表面状態にしたことを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項５】 前記燃料供給兼導電管の外周面をブラス
トにより粗い表面状態にしたことを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項６】 外側から順に空気極、電解質、燃料極、
改質反応触媒材及び燃料供給兼導電管を同心に配置して
成る固体電解質型燃料電池セルにおいて、 前記燃料供給兼導電管を導電性の高い材質の外管と改質
反応触媒機能の高い材質の内管との２重管構造にしたこ
とを特徴とする固体電解質型燃料電池セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8171290A JPH1021942A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 固体電解質型燃料電池セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8171290A JPH1021942A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 固体電解質型燃料電池セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1021942A true JPH1021942A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15920574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8171290A Pending JPH1021942A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 固体電解質型燃料電池セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1021942A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507054A (ja) * | 2000-08-14 | 2004-03-04 | シュテファン ブルーム | マイクロリアクタ |
| JP2005216652A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 固体酸化物型燃料電池セル及びそれを備えた固体酸化物型燃料電池スタック |
| JP2005243642A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムの改質器及びこれを備えた燃料電池システム |
| JP2006032343A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Ford Motor Co | 固体酸化物燃料電池の内部改質の反応速度を制御する装置及び方法 |
| JP2010232007A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Toyota Motor Corp | 固体酸化物型燃料電池 |
| KR101113386B1 (ko) | 2009-11-17 | 2012-03-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료극 지지형 고체 산화물 연료전지용 셀 |
| JP2012091140A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子、発電装置及びガス分解方法 |
| CN109755616A (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 具有内重整特性的中空对称结构双阴极固态燃料电池及其制备方法 |
-
1996
- 1996-07-01 JP JP8171290A patent/JPH1021942A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507054A (ja) * | 2000-08-14 | 2004-03-04 | シュテファン ブルーム | マイクロリアクタ |
| JP2005216652A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 固体酸化物型燃料電池セル及びそれを備えた固体酸化物型燃料電池スタック |
| JP2005243642A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池システムの改質器及びこれを備えた燃料電池システム |
| JP4674099B2 (ja) * | 2004-02-26 | 2011-04-20 | 三星エスディアイ株式会社 | 燃料電池システムの改質器及びこれを備えた燃料電池システム |
| US8486162B2 (en) | 2004-02-26 | 2013-07-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Reformer for fuel cell system and fuel cell system having the same |
| JP2006032343A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Ford Motor Co | 固体酸化物燃料電池の内部改質の反応速度を制御する装置及び方法 |
| JP2010232007A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Toyota Motor Corp | 固体酸化物型燃料電池 |
| KR101113386B1 (ko) | 2009-11-17 | 2012-03-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료극 지지형 고체 산화물 연료전지용 셀 |
| JP2012091140A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子、発電装置及びガス分解方法 |
| CN109755616A (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 具有内重整特性的中空对称结构双阴极固态燃料电池及其制备方法 |
| CN109755616B (zh) * | 2017-11-08 | 2022-05-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 具有内重整特性的中空对称结构双阴极固态燃料电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4490444A (en) | High temperature solid electrolyte fuel cell configurations and interconnections | |
| EP1825546B1 (en) | Solid oxide fuel cell system | |
| JP2008509532A (ja) | 管状固体酸化物形燃料電池 | |
| EP0055016B1 (en) | High temperature solid electrolyte fuel cell configurations | |
| EP0451971B1 (en) | Solid oxide fuel cells | |
| US5336569A (en) | Power generating equipment | |
| EP0740358B1 (en) | Cell units for solid oxide fuel cells and power generators using such cell units | |
| KR100570752B1 (ko) | 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지시스템 | |
| JP2006066387A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH1021942A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP2790666B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2816476B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池モジュール | |
| JPH01313855A (ja) | 固体電解質型燃料電池の電極部材、その製造方法および固体電解質型燃料電池 | |
| JPH02192665A (ja) | 固体電解質型燃料電池モジュール | |
| KR101222836B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 모듈 | |
| JP3706959B2 (ja) | 導電性チューブを挿入した円筒形固体電解質型燃料電池セルの構造、このセルを複数本束ねたバンドルの構造並びにこのバンドルを用いた発電モジュールの構造 | |
| EP3796442B1 (en) | Fuel cell system | |
| JP4329345B2 (ja) | 内部改質式燃料電池 | |
| JP2816473B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池モジュール | |
| JP2012124018A (ja) | 平板型固体電解質燃料電池 | |
| JPH1021941A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JPH04292866A (ja) | 発電装置 | |
| KR101364131B1 (ko) | 원통형 고체산화물 연료전지 | |
| JP2005203257A (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JPH0359956A (ja) | 燃料電池発電装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050920 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |