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DE69125872T2 - Festoxidbrennstoffzelle - Google Patents

Festoxidbrennstoffzelle

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DE69125872T2
DE69125872T2 DE69125872T DE69125872T DE69125872T2 DE 69125872 T2 DE69125872 T2 DE 69125872T2 DE 69125872 T DE69125872 T DE 69125872T DE 69125872 T DE69125872 T DE 69125872T DE 69125872 T2 DE69125872 T2 DE 69125872T2
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DE
Germany
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fuel cell
solid oxide
oxide fuel
cell body
sofc
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DE69125872T
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Takeshi Ishihara
Hidenobu Misawa
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/243Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1231Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festoxid-Brennstoffzelle.
  • In letzter Zeit wurden Brennstoffzellen immer mehr als stromerzeugende Vorrichtungen verwendet. Die Brennstoffzelle ist eine Vorrichtung, welche die chemische Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie umwandeln kann. Da die Brennstoffzelle nicht den Einschränkungen des Carnotschen Kreisprozesses unterliegt, stellt sie ein sehr vielversprechendes Verfahren dar, da sie einen hohen Wirkungsgrad der Energieumwandlung aufweist; es eignen sich verschiedene Brennstoffe (Naphtha, Erdgas, Methanol, reformiertes Kohlengas, Schweröl usw.), die Belastungen für die Öffentlichkeit sind geringer, und der Wirkungsgrad der Stromerzeugung wird durch die Größe der Vorrichtung nicht beeinflußt.
  • Insbesondere da die Festoxid-Brennstoffzelle (nachstehend als SOFC abgekürzt) bei hohen Temperaturen von 1.000ºC oder darüber betrieben wird, ist auch die Aktivität der Elektrode sehr hoch und die Verwendung eines Edelmetallkatalysators, wie z.B. teures Platin, nicht unbedingt erforderlich. Da die SOFC zusätzlich eine geringe Polarisierung und eine relativ hohe Ausgangsspannung aufweist, ist der Wirkungsgrad der Energieumwandlung deutlich höher als bei anderen Brennstoffzellen. Da die SOFC weiters aus festen Materialien besteht, ist sie stabil und besitzt eine lange Betriebsdauer.
  • Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform dieser Art von SOFC.
  • In Fig. 6 steht Bezugszeichen 10 für ein Zufuhrrohr zur Einleitung eines oxidierenden Gases, wie z.B. Luft oder dergleichen, Bezugszeichen 6 für ein mit einem Boden versehenes, zylindrisches, poröses Stützrohr, Bezugszeichen 7 für eine Luftelektrode, Bezugszeichen 8 für einen Festelektrolyt, Bezugszeichen 9 für eine Brennstoffelektrode, Bezugszeichen 16 für eine obere Platte, die das Zufuhrrohr 10 für oxidierendes Gas stützt und eine Kammer 27 für oxidierendes Gas und eine Abgaskammer 17 voneinander trennt, Bezugszeichen 20 für eine Bodenplatte, die einen SOFC-Körper 5 stützt und mit einem Brennstoffloch 20a versehen ist, das eine Zellreaktionskammer 19 mit einer Brennstoffkammer 26 verbindet, und Bezugszeichen 18 für eine Platte, die den äußeren Umfang einer Öffnungsseite des SOFC-Körpers 5 hält und mit einem Gasloch 18a versehen ist, das die Zellreaktionskammer 19 mit der Abgaskammer 17 verbindet.
  • Wenn das oxidierende Gas, wie z.B. Luft oder dergleichen, von der Kammer 27 für oxidierendes Gas in das Zufuhrrohr 10 für oxidierendes Gas geleitet wird (siehe Pfeil A), wird es aus einer Auslaßöffnung 10a für das oxidierende Gas ausgestoßen und im Bodenabschnitt im SOFC-Körper 5 umgelenkt (siehe Pfeil B), um in die Abgaskammer 17 zu strömen (siehe Pfeil C). Ein Brenngas, wie z.B. H&sub2;, CH&sub4; oder dergleichen, wird hingegen durch das Brennstoffloch 20a der Bodenpatte 20 hindurch entlang einer Außenfläche des SOFC-Körpers 5 geführt (siehe Pfeil D). Auf diese Weise strömt Sauerstoff im SOFC-Körper 5 in Form von Sauerstoffionen durch den Festelektrolyt 8 hindurch zur Brennstoffelektrode 9 hin und reagiert mit dem Brenngas an der Brennstoffelektrode 9, um zwischen der Luftelektrode 7 und der Brennstoffelektrode 9 Strom zu erzeugen, wodurch die Zelle als Brennstoffzelle verwendet werden kann. Da die Brennstoffzelle bei hohen Temperaturen von etwa 1.000ºC betrieben wird, gilt die in Fig. 6 gezeigte Form ohne Dichtungsabschnitt als bevorzugt, da das Auftreten von thermischen Spannungen verringert werden kann.
  • In der SOFC der obigen Struktur sind jedoch das Zufuhrror 10 für oxidierendes Gas und der SOFC-Körper 5 getrennt ausgebildet, und die Befestigung des Zufuhrrohrs 10 wird nur durch Eingriff mit der oberen Platte 16 erreicht, sodaß insofern ein Problem auftritt, als die Positionierung des Zufuhrrohrs 10 im SOFC-Körper 5 schwierig wird.
  • Da sich die Position des Zufuhrrohrs 10 im SOFC-Körper 5 aufgrund der Schwierigkeit der Positionierung ändert, wenn das oxidierende Gas, wie z.B. Luft oder dergleichen, durch das Zufuhrrohr 10 hindurch geleitet und im Bodenabschnitt im SOFC-Körper 5 umgelenkt wird, um zwischen der Außenfläche des Zufuhrrohrs 10 und der Innenfläche des SOFC-Körpers 5 nach oben zu steigen, ändert sich die Strömung des oxidierenden Gases je nach der Position des Zufuhrrohrs 10 im SOFC-Körper 5, sodaß es zu problematischen Leistungsschwankungen der Zellen kommt.
  • Ein weiteres Problem liegt darin, daß die mechanische Beständigkeit gegenüber Vibrationen oder dergleichen beim Montieren oder während des Betriebs nicht ausreicht, da das Zufuhrrohr 10 und der SOFC-Körper 5 - wie bereits erwähnt - getrennt ausgebildet sind.
  • EP-A-0.242.201 beschreibt einen Brennstoffzellengenerator, in dem sich eine Leitung in jede Brennstoffzelle hinein erstreckt. Die Leitungen werden als mit Außengraten versehen beschrieben, um eine selbstzentrierende Wirkung zu erzielen.
  • EP-A-0.376.579 (veröffentlicht nach dem zugeteilten Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung) offenbart ein Keramikdoppelrohr, umfassend ein Außenrohr mit einem geschlossenen Ende, ein konzentrisches Innenrohr und zumindest ein Stützelement, das sich seitwärts erstreckt, um das Außen- und das Innenrohr zu überbrücken. Ein erwähnter Verwendungszweck eines solchen Rohrs ist in einer Brennstoffzelle.
  • Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Festoxid-Brennstoffzelle bereitzustellen, welche die Positionierung des Zufuhrrohrs für oxidierendes Gas oder Brenngas innerhalb des SOFC-Körpers präzise festlegen kann sowie über eine ausreichende mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Vibrationen oder dergleichen verfügt, die bei der Montage oder während des Betriebs auftreten können.
  • Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
  • Es folgt eine Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen, worin:
  • Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsform einer erfindungsgemäßen SOFC ist;
  • Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II aus Fig. 1 ist;
  • die Fig. 3 und 4 Schnittansichten des Hauptteils anderer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen SOFC sind;
  • Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen SOFC ist; und
  • Fig. 6 eine Längsschnittansicht der herkömmlichen SOFC ist.
  • In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen SOFC im Schnitt dargestellt, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1. Fig. 1 entspricht einem Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 2. In der dargestellten SOFC sind die gleichen Funktionsteile wie in Fig. 6 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In dieser Ausführungsform erstrecken sich ein mit Boden versehenes, zylindrisches, poröses Stützrohr 6 und ein Festelektrolyt 8 in einem SOFC-Körper 15 in der Abbildung nach oben, wobei eine äußere Umfangsfläche 30 des SOFC-Körpers 15 an seiner Öffnungsendseite durch eine obere Platte 16 starr gehalten wird und an dieser befestigt ist. In einem Hohlraum des SOFC-Körpers 15 sind drei ebene Plattenunterteilungselemente 1A, 1B, 1C von der äußeren Umfangsfläche des Zufuhrrors 10 für oxidierendes Gas weg zur inneren Umfangsfläche des SOFC-Körpers 15 hin radial angeordnet (siehe Fig. 2), wodurch der Hohlraum in drei Strömungsdurchgänge 3A, 3B, 3C für oxidierendes Gas unterteilt wird. Am Öffnungsende des SOFC-Körpers 15 ist ein ringartiges Dichtungselement 4 zwischen dem Gaszufuhrrohr 10 und dem mit Boden versehenen, zylindrischen, porösen Stützrohr 6 angeordnet, um das Austreten des oxidierenden Gases aus den Gasströmungsdurchgängen 3A, 3B, 3C in eine Kammer 27 für oxidierendes Gas zu verhindern. In den Gasströmungsdurchgängen 3A, 3B, 3C für oxidierendes Gas sind gegenüber der Abgaskammer 17 Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C für das oxidierende Gas angeordnet. In diesem Fall unterscheiden sich die Höhen dieser Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C in Aufwärts- und Abwärtsrichtung jeweils so voneinander, daß bei einem Horizontalschnitt durch den SOFC-Körper 15 in Querrichtung nicht zwei oder mehrere benachbarte Auslaßöffnungen in der gleichen Schnittebene liegen.
  • Beim Betrieb der SOFC wird das oxidierende Gas von einer Einlaßöffnung 10a des Zufuhrrohrs 10 für oxidierendes Gas weg zum Hohlraum des SOFC-Körpers 15 hin und aus den Gasströmungsdurchgängen 3A, 3B, 3C durch die Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C hindurch in das Innere der Abgaskammer 17 geleitet, wie durch Pfeil F angezeigt.
  • Die Luftelektrode 7 kann aus dotiertem oder undotiertem LaMnO&sub3;, CaMnO&sub3;, LaNiO&sub3;, LaCoO&sub3;, LaCrO&sub3; oder dergleichen bestehen, wovon mit Strontium dotiertes LaMnO&sub3; bevorzugt wird. Der Festelektrolyt 8 kann im allgemeinen aus mit Yttriumoxid oder dergleichen stabilisiertem Zirkonoxid bestehen. Die Brennstoffelektrode 9 besteht im allgemeinen aus Nickel-Zirkonoxid-Cermet oder Kobalt-Zirkonoxid-Cermet.
  • Die SOFC der obigen Ausführungsform erzielt die folgenden Wirkungen:
  • (1) In der herkömmlichen SOFC mit der in Fig. 6 gezeigten Struktur sind das Zufuhrror 10 für oxidierendes Gas und der SOFC-Körper 5 getennt ausgebildet, sodaß es schwierig ist, das Zufuhrrohr 10 präzise im Hohlraum des SOFC-Körpers zu positionieren. Dadurch ändert sich die Position des Zufuhrrohrs 10 im Hohlraum und somit auch der Strom des oxidierenden Gases, das zwischen der äußeren Umfangsfläche des Zufuhrrohrs 10 und der inneren Umfangsfläche des mit Boden versehenen, zylindrischen, porösen Stützrohrs 6 nach oben steigt, sodaß es zu problematischen Leistungsschwankungen bei allen Zellen kommt.
  • In der obigen Ausführungsform hingegen ist das Zufuhrrohr 10 für oxidierendes Gas über die ebenen Plattenunterteilungselemente 1A, 1B, 1C mit dem SOFC-Körper 15 verbunden, sodaß das Zufuhrrohr 10 fest im Hohlraum positioniert werden kann, weshalb kein Problem von Leistungsschwankungen aufgrund relativer Positionsveränderungen zwischen dem Zufuhrrohr 10 und dem SOFC-Körper 15 auftritt. Außerdem erstrecken sich die drei ebenen Plattenunterteilungselemente 1A, 1B, 1C radial vom Zufuhrrohr 10 weg, sodaß die mechanische Festigkeit des SOFC-Körpers 15 angesichts der Strukturdynamik deutlich ansteigt.
  • (2) Da die äußere Umfangsfläche 30 des SOFC-Körpers 15 an seiner Öffnungsendseite von der obere Platte 16 gehalten wird und an dieser fixiert ist, kann der SOFC-Körper 15 selbst starr gehalten werden. Weiters wird das Zufuhrrohr 10 von den ebenen Plattenunterteilungselementen 1A, 1B, 1C am SOFC-Körper 15 gehalten und an diesem fixiert. Daher ist die Festigkeit der Fixierung des SOFC-Körpers 15 ausreichend hoch.
  • (3) Das Verschlußelement 4 ist am Öffnungsende des SOFC-Körpers 15 angeordnet und wirkt als Dichtungsmittel für den Strom des oxidierenden Gases, sodaß die mechanische Festigkeit des Öffnungsabschnitts des SOFC-Körpers 15, insbesondere seine Festigkeit in radialer Richtung, deutlich erhöht ist, wodurch die äußere Umfangsfläche 30 des Öffnungsabschnitts im SOFC-Körper fest gehalten werden kann. In der Folge steigt auch die Festigkeit der Fixierung des SOFC-Körpers 15.
  • (4) Die Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C für das oxidierende Gas sind in den jeweiligen Strömungsdurchgängen 3A, 3B, 3C für das oxidierende Gas angeordnet, das eine geringere Konzentration aufweist und aus jeder der Auslaßöffnungen heraus geleitet wird, sodaß der Strom des oxidierenden Gases in keinem einzigen Gasströmungsdurchgang unterbrochen wird und immer frisches oxidierendes Gas durch den Hohlraum strömt. Daher kann die gesamte Fläche der Luftelektrode und Brennstoffelektrode effizient zur Stromerzeugung genutzt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Stromerzeugung verbessert werden kann.
  • (5) Wenn die Auslaßöffnungen für das oxidierende Gas in der Seitenfläche des SOFC- Körpers angeordnet sind, wird die Festigkeit im Abschnitt mit der Auslaßöffnung reduziert, wodurch sich der SOFC-Körper 15 möglicherweise um die Auslaßöffnung herum biegt. Wenn die Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C der jeweiligen Strömungsdurchgänge 3A, 3B, 3C für oxidierendes Gas auf gleicher Höhe oder so, daß bei einem Horizontalschnitt durch den SOFC-Körper 15 in Querrichtung zwei oder drei Auslaßöffnungen in der gleichen Schnittebene liegen, angeordnet sind, nimmt die Biegefestigkeit des SOFC-Körpers 15 lokal auf dieser Höhe deutlich ab, sodaß der SOFC-Körper 15 leicht zu biegen ist.
  • In der SOFC der obigen Ausführungsform hingegen unterscheiden sich die Höhen der Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C für das oxidierende Gas voneinander, sodaß keine Auslaßöffnungen auf gleicher Höhe nebeneinander liegen und die Biegefestigkeit daher nicht herabgesetzt wird.
  • Die Fig. 3 und 4 sind partielle Schnittansichten anderer Ausführungsformen, in denen der SOFC-Abschnitt in der Nähe der Öffnungsendseite dargestellt ist.
  • In der SOFC aus Fig. 3 sind sechs ebene Plattenunterteilungselemente 11 im Hohlraum des SOFC-Körpers zwischen dem äußeren Umfang des Zufuhrrohrs für oxidierendes Gas und dem inneren Umfang des SOFC-Körpers radial angeordnet, um den Hohlraum in sechs Strömungsdurchgänge 13 für oxidierendes Gas zu unterteilen. Jede der rechteckigen, schlitzartigen Auslaßöffnungen 12A, 12B, 12C für das oxidierende Gas ist weiters in jedem der Strömungsdurchgänge 13 für oxidierendes Gas angeordnet (die gleichen Auslaßöffnungen sind in einer nicht gezeigten Seite positioniert). In diesem Fall ändern sich die Höhen dieser Auslaßöffnungen zwischen benachbarten Strömungsdurchgängen 13 für oxidierendes Gas, wodurch verhindert wird, daß diese Auslaßöffnungen für die benachbarten Strömungsdurchgänge 13 für oxidierendes Gas bei einem Horizontalschnitt durch den SOFC-Körper 15 in Querrichtung auf der gleichen Schnittebene liegen. Somit wird verhindert, daß die Biegefestigkeit des SOFC- Körpers in Querrichtung an der Auslaßöffnung für das oxidierende Gas sinkt, was eine lokal geringe Strukturfestigkeit bewirkt.
  • Die SOFC aus Fig. 4 ist eine modifizierte Ausführungsform der aus Fig. 3 ersichtlichen SOFC, worin der mit zwei Auslaßöffnungen 2A, 2C versehene Strömungsdurchgang 13 für oxidierendes Gas und der mit einer Auslaßöffnung 2B versehene Strömungsdurchgang 13 für oxidierendes Gas in Umfangsrichtung des SOFC-Körpers alternierend angeordnet sind, sodaß die Höhe der Auslaßöffnung 2B zwischen den Höhen der Ausgangsöffnugnen 2A und 2C liegt.
  • Fig. 5 zeigt die andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen SOFC, die gegenüber der Ausführungsform aus Fig. 1 modifiziert ist.
  • In dieser Ausführungsform ist eine scheibenförmige Vertiefung 29a in einer oberen Platte 29 augebildet und der obere Teil des SOFC-Körpers 15 in die Vertiefung 29a eingesetzt, wodurch die äußere Umfangsfläche 30 des SOFC-Körpers 15 von der oberen Platte 29 gehalten wird und an dieser befestigt ist. Die Auslaßöffnungen 2A, 2B, 2C für das oxidierende Gas sind weiters in den jeweiligen Strömungsdurchgängen 3A, 3B, 3C für oxidierendes Gas angeordnet, um das oxidierende Gas wie in Fig. 1 mit einer geringeren Konzentration abzuführen. Ein Austritt von oxidierendem Gas, das in jedem der Strömungsdurchgänge 3A, 3B, 3C für oxidierendes Gas nach oben strömt, wird außerdem durch das Verschlußelement 4 verhindert.
  • Die obigen Ausführungsformen können auf unterschiedliche Weise verändert bzw. modifiziert werden.
  • Obwohl die obigen Ausführungsformen in bezug auf die sogenannte einzellige, mit Boden versehene, zylindrische SOFCs beschrieben wurden, ist die Erfindung natürlich auch auf sogenannte mehrzellige SOFCs anwendbar.
  • In den obigen Ausführungsformen ist die Brennstoffelektrode 9 außerhalb der Luftelektrode 7 angeordnet, diese Elektrodenanordnung kann jedoch auch umgekehrt werden. Im letzteren Fall wird das Brenngas in einen Hohlraum des SOFC-Körpers geführt, während das oxidierende Gas an die Außenseite des SOFC-Körpers geleitet wird.
  • Die Anzahl an ebenen, den Hohlraum unterteilender Plattenunterteilungselemente oder die Zahl der Gasströmungsdurchgänge kann variieren. Beispielsweise können etwa zwölf ebene Plattenunterteilungselemente vorhanden sein. Selbst wenn die Zahl ebener Plattenunterteilungselemente höher ist, kann der Verlust an Hohlraum reduziert werden, indem die Dicke jedes der Unterteilungselemente herabgesetzt wird. Außerdem kann das den Hohlraum unterteilende Unterteilungselement neben der einer ebenen Platte auch verschiedene andere Formen aufweisen, z.B. eine im Schnitt ersichtliche Wellenform.
  • In den obigen Ausführungsformen ist die Zelleneinheit auf dem mit Boden versehenen, zylindrischen, porösen Körper ausgebildet, der Zellkörper kann jedoch auch selbsttragend sein, indem die Luftelektrode mit einem starren Körper konstruiert wird.
  • Weiters wird nur der Hohlraum zwischen dem Gaszufuhrrohr 10 und dem mit Boden versehenen, zylindrischen, porösen Stützrohr 6 durch die flachen Plattenunterteilungselemente 1A, 1B, 1C unterteilt; es kann jedoch auch das Innere des Zufuhrrohrs 10 unterteilt werden, indem diese Unterteilungselemente bis zum Mittelpunkt des Zufuhrrohrs verlängert werden.
  • Wenn demnach auf einem Teil der Oberfläche des mit Boden versehenen, zylindrischen, porösen Stützrohrs durch Dampfablagerungsreaktion ein Dünnfilm ausgebildet wird, wie z.B. bei Zwischenverbindern für Brennstoffzellen, wird die lokale Ausbildung des Dünnfilms ermöglicht, indem Reaktionsgas durch einen Raum geleitet wird, der dem Filmausbildungsabschnitt entspricht, wodurch die üblicherweise eingesetzte Maskierung entfallen kann.
  • In der erfindungsgemäßen Festoxid-Brennstoffzelle ist das Unterteilungselement zwischen der inneren Umfangsfläche des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers und der äußeren Umfangsfläche des Gaszufuhrrohrs befestigt, sodaß das Gaszufuhrrohr im Hohlraum des Brennstoffzellenkörpers fix positioniert werden kann, wodurch Leistungsschwankungen bei der Stromerzeugung im SOFC-Körper aufgrund relativer Positionsänderungen zwischen dem Gaszufuhrrohr und dem SOFC-Körper verhindert werden können und die mechanische Festigkeit des SOFC-Körpers deutlich erhöht werden kann.
  • Außerdem ist die äußere Umfangsfläche des SOFC-Körpers an seiner Öffnungsendseite an der oberen Platte befestigt, sodaß der SOFC-Körper selbst starr gehalten werden kann, wodurch das Gaszufuhrrohr durch die Unterteilungselemente vom SOFC-Körper gehalten wird und an diesem fixiert ist.
  • Außerdem wird das Öffnungsende des SOFC-Körpers vom Verschlußelement dicht abgeschlossen, und es ist in jedem Gasströmungsdurchgang zumindest eine Auslaßöffnung zum Abführen von Gas mit verringerter Konzentration zur Abgaskammer hin vorgesehen, sodaß das Gas mit verringerter Konzentration nicht in allen Gasströmungsdurchgängen zurückgehalten wird und immer frisches Gas durch den Hohlraum strömt; in der Folge kann die gesamte Fläche der Luftelektrode und der Brennstoffelektrode wirkungsvoll zur Stromerzeugung genutzt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Stromerzeugung steigt.

Claims (7)

1. Festoxid-Brennstoffzelle, umfassend:
einen mit Boden versehenen, zylindrischen Festoxid-Brennstoffzellenkörper (15), der zumindest mit einem Trockenelektrolyten (8), einer Luftelektrode (7) und einer Brennstoffelektrode (9) versehen ist;
ein Gaszufuhrrohr (10) zur Zuleitung eines oxidierenden Gases oder eines Brennstoffgases in einen Hohlraum des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15); und
Trennelemente (1), die sich zwischen einer inneren Umfangsfläche des Festoxid- Brennstoffzellenkörpers (15) und einer äußeren Umfangsfläche des Gaszufuhrrohrs (10) erstrecken und den Hohlraum des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15) in mehrere Gasströmungsdurchgänge (3) unterteilen, die sich entlang des Festoxid- Brennstoffzellenkörpers (15) erstrecken;
ein Dichtungselement (4), das sich zwischen der inneren Umfangsfläche des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15) und der äußeren Umfangsfläche des Gaszufuhrrohrs (10) erstreckt, um ein Öffnungsende des Festoxid- Brennstoffzellenkörpers zu verschließen;
ein Stützmittel (16), das eine äußere Umfangsfläche (30) des Festoxid- Brennstoffzellenkörpers (15) hält und am Öffnungsende des Festoxid- Brennstoffzellenkörpers (15) angeordnet ist; und
zumindest eine Auslaßöffnung (2), die von jedem der Gasströmungsdurchgänge (3) aus durch den Festoxid-Brennstoffzellenkörper (15) hindurch ausgebildet ist, um das oxidierende Gas oder Brennstoffgas, das in den Gasströmungsdurchgängen strömt, von diesen Durchgängen in eine Abgaskammer (17) abzuleiten, die sich um den Festoxid- Brennstoffzellenkörper (15) herum, angrenzend an das Stützmittel (16) befindet.
2. Festoxid-Brennstoffzelle nach Anspruch 1, worin die in den Gasströmungsdurchgängen (3) ausgebildeten Auslaßöffnungen (2) in unterschiedlicher Höhe relativ zur Auslaßöffnung (2) der jeweils anderen Gasströmungsdurchgänge (3) liegen, sodaß sie bei Horizontalschnitt durch den Brennstoffzellenkörper (15) in Querrichtung nicht in der gleichen Schnittebene liegen.
3. Festoxid-Brennstoffzelle nach Anspruch 1, worin die Luftelektrode (7) aus dotiertem oder undotiertem LaMnO&sub3;, CaMnO&sub3;, LaNiO&sub3;, LaCoO&sub3; oder LaCrO&sub3; besteht.
4. Festoxid-Brennstoffzelle nach Anspruch 3, worin die Luffelektrode (7) aus mit Strontium dotiertem LaMnO&sub3; besteht.
5. Festoxid-Brennstoffzelle nach Anspruch 1, worin der Trockenelektrolyt (8) aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid besteht.
6. Festoxid-Brennstoffzelle nach Anspruch 1, worin die Brennstoffelektrode (9) aus Nickel-Zirkonoxid-Cermet oder Kobalt-Zirkonoxid-Cermet besteht.
7. Festoxid-Brennstoffzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin eine Länge des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15) keine Elektroden aufweist, wobei diese Länge ohne Elektroden den Kontaktbereich zwischen dem Stützmittel (16) und der äußeren Umfangsfläche (30) am Öffnungsende des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15) und weiters jenen Abschnitt des Festoxid-Brennstoffzellenkörpers (15), in dem die Auslaßöffnungen (2) ausgebildet sind, umfaßt.
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