JP2698482B2

JP2698482B2 - 発電装置

Info

Publication number: JP2698482B2
Application number: JP3081221A
Authority: JP
Inventors: 捷二清家; 英延三澤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH04294068A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有底筒状の固体電解質
型燃料電池素子を用いた発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、燃料電池が発電装置として注目さ
れている。これは、燃料が有する化学エネルギーを直接
電気エネルギーに変換できる装置で、カルノーサイクル
の制約を受けないため、本質的に高いエネルギー変換効
率を有し、燃料の多様化が可能で（ナフサ、天然ガス、
メタノール、石炭改質ガス、重油等）、低公害で、しか
も発電効率が設備規模によって影響されず、極めて有望
な技術である。特に固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）
は、1000℃の高温で作動するため電極反応が極めて活発
で、高価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず、分
極が小さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギー変
換効率が他の燃料電池にくらべ著しく高い。更に、構造
材は全て固体から構成されるため、安定且つ長寿命であ
る。

【０００３】このうち、特に有底円筒状のＳＯＦＣ素子
を用いた発電装置について図５に示す。図５において
は、有底円筒状の多孔質支持体17の表面に、空気電極1
8、固体電解質19、燃料電極20を順次形成し、有底円筒
状のＳＯＦＣ素子６を構成する。このＳＯＦＣ素子６を
発電室12内の所定位置に固定する。但し、通常はＳＯＦ
Ｃ素子６を直列及び並列に多数接続して集合電池を構成
するのであるが、図５においては便宜上ＳＯＦＣ素子６
を一個だけ図示する。発電室12の下方には燃料ガス室22
を設け、燃料ガス室22と発電室12とを有底部側隔壁３で
区分する。燃料ガス室22の下側には断熱隔壁21が設けら
れる。発電室12の上方には排ガス室８を設け、排ガス室
８と発電室12とを開口端側隔壁７で区分する。開口端側
隔壁７には貫通孔７a を形成し、この貫通孔７a にＳＯ
ＦＣ素子６の開口端部を挿通する。排ガス室８の上側に
断熱隔壁11を設け、その貫通孔に酸化ガス供給管10を挿
通し、保持する。酸化ガス供給管10の先端開口は、ＳＯ
ＦＣ素子６の筒内空間15でＳＯＦＣ素子６の有底部へと
向って開口する。

【０００４】この発電装置の動作時に、矢印Ｆのよう
に、酸化ガスを酸化ガス室より酸化ガス供給管10へと供
給すると、酸化ガス供給口より流出した酸化ガスが有底
部で反転し、多孔質支持体17の筒内空間15内を流れ、矢
印Ｄのように排ガス室８内に流出する。一方、底部の断
熱隔壁21の燃料ガス供給孔21a より矢印Ａのように燃料
ガスを供給すると、燃料ガス室22内の圧力が高くなるの
で、有底部側隔壁３の燃料ガス供給口３a を通して燃料
ガスが矢印Ｂのように発電室12内へと供給される。この
燃料ガスが燃料電極20の表面に沿って流れると、燃料電
極20の表面で上記燃料ガスと固体電解質内を拡散してき
た酸素イオンとが反応し、その結果、空気電極18と燃料
電極20との間に電流が流れる。発電に使用された燃料ガ
スは、開口端側隔壁７とＳＯＦＣ素子６の開口端部との
間隙を通り抜け、矢印Ｅのように排ガス室８内に流れ
る。このＳＯＦＣ素子６は1000℃程度の高温下で使用さ
れるため、シール部なしで構成できる図５に示す形態が
好ましい態様といえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＳＯＦＣの実用化にお
いてはコストの低減と電力密度の向上が必要である。こ
のためＳＯＦＣ素子６を長尺化して一本当たりの発電出
力を上げることが要請されている。しかし、図５に示す
ような構成のＳＯＦＣにおいては、特に燃料ガス流の濃
度勾配に起因して著しい温度勾配が生ずるという問題が
あった。即ち、燃料ガス供給口３a の近辺では、まだ燃
料含有量が多いため、この付近では電気化学的反応に消
費される燃料の量が多く温度が上昇する。この温度上昇
によって、燃料電極20における酸素イオンと燃料との電
気化学的反応がますます活性化する。

【０００６】一方、燃料ガス供給口３a から離れるにつ
れ、燃料ガス中の燃料濃度が減少し、この結果電気化学
的反応に消費される燃料の量が減少する。このため、燃
料電極20の温度があまり上昇せず、従って電気化学的反
応が一層不活発となる。しかも、濃度が減少した燃料ガ
ス中には、電気化学的反応の結果としてかなりCO₂ や水
蒸気等が含まれており、これらが燃料電極20の表面に付
着して反応を阻害するため、ますます反応が不活発とな
る。このため、燃料ガス流の上流側と下流側とでは大き
な温度勾配が生じ、長期間発電装置を作動させた場合
に、クラック発生の原因となりうるし、発電効率自体に
も悪影響がある。そして、この傾向は、ＳＯＦＣ素子６
が長くなるにつれて一層激しく、顕著になる。

【０００７】本発明の課題は、有底筒状のＳＯＦＣ素子
を接続した集合電池を発電室内に設置して発電を行う発
電装置において、発電室内を流れる燃料ガス中の燃料濃
度の勾配を小さくし、これにより生ずる温度差を低減す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに直列接
続および並列接続された複数の有底筒状固体電解質型燃
料電池素子を備えている発電装置の改良に関するもので
ある。この発電装置は、発電室と、燃料ガス室と、燃焼
室とを備えており、発電室内で素子が互いに略平行に延
びるように配列されている。発電室は、素子の開口端部
側に設けられた開口端側隔壁と、素子の長さ方向に対し
てほぼ垂直となるように素子の有底部側に設けられた有
底部側隔壁と、開口端側隔壁と有底部側隔壁との間に素
子の長さ方向に対してほぼ平行となるように設けられた
側部隔壁とによって、包囲されている。開口端側隔壁に
よって発電室が燃焼室と区分されている。側部隔壁およ
び有底部側隔壁によって、発電室が燃料ガス供給室と区
分されている。開口端側隔壁に複数の貫通孔が形成され
ており、各貫通孔にそれぞれ素子の開口端部が挿通され
ている。隣り合う素子のインターコネクターと燃料電極
とが金属フェルトによって直列接続されている。隣り合
う素子の燃料電極同士が、それぞれ複数の互いに分離さ
れた金属フェルトによって並列接続されており、並列接
続された素子の配列方向が側部隔壁に対して略平行とな
るように各素子が配列されている。素子の筒内空間へと
酸化ガスを供給して、素子の開口から燃焼室へと排出さ
せる。燃料ガス供給室から側部隔壁および有底部側隔壁
を通して発電室内へと燃料ガスを供給し、側部隔壁から
供給された燃料ガスが、隣り合う素子の燃料電極同士を
並列接続する複数の互いに分離された金属フェルトの隙
間を通るように構成する。

【０００９】燃料ガスとは、水素、改質水素、一酸化炭
素等の燃料を含むガスをいう。「酸化ガス」とは、酸
素、過酸化水素等の酸化剤を含むガスをいう。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る発電装置を示
す概略断面図、図２は図１の発電装置の一部を示す概略
平面図である。図５における部材と同一機能部材には同
一符号を付し、その説明は省略することがある。また、
図３に図２の部分拡大断面図を示す。

【００１１】まず、有底筒状のＳＯＦＣ素子６を直列及
び並列に接続して集合電池を形成する。この際、図１、
図２においては、直列及び並列共に４列毎としたが、こ
の列数は適当に変更してよい。有底円筒状の多孔質支持
体17の外周には空気電極18が設けられ、空気電極18の外
周に沿って固体電解質19、燃料電極20が配設され、また
図３において上側の領域では空気電極18上にインターコ
ネクター16が設けられ、この上に接続端子13を付着させ
ている。そして、ＳＯＦＣ素子６を直列接続するには、
ＳＯＦＣ素子６の空気電極18と隣接するＳＯＦＣ素子の
燃料電極20とをインターコネクター16、接続端子13、金
属フェルト９を介して接続する。金属フェルト９および
インターコネクター16は、素子６の長さ方向へと向かっ
て切れ目なく延びている。またＳＯＦＣ素子６を並列接
続するには、隣接するＳＯＦＣ素子６の燃料電極20間
を、金属フェルト14で接続する。各金属フェルト14は、
互いに一定間隔を置いて設けられており、各金属フェル
ト14の間に隙間がある。

【００１２】このようにしてＳＯＦＣ素子６を直列及び
並列に接続して、図２に示すように４×４列にＳＯＦＣ
素子６を配置した集合電池を構成する。ただし、図１、
図２においては、便宜上、各ＳＯＦＣ素子６の詳細な構
造等は図示せず、またインターコネクター16と接続端子
13とを一体化して図示してある。このようにして構成し
た集合電池の正極と負極とを、それぞれ金属フェルト９
を介して集電板５に電気的に接続する。この集電板５は
一対で集合電池の集電体として作用するものであり、各
集電板５は図示しないリード線に接続されている。この
集合電池と集電板５とは、一体化された状態で発電室12
に収容される。

【００１３】発電室12を形成する隔壁のうち、有底円筒
状のＳＯＦＣ素子６の開口端部側には開口端側隔壁７が
設けられ、この開口端側隔壁７にはＳＯＦＣ素子６の位
置に対応して４×4 列の円形貫通孔７a が設けられ、各
円形貫通孔７a にそれぞれＳＯＦＣ素子６の開口端部が
挿通されている。各ＳＯＦＣ素子６の筒内空間15にはそ
れぞれ酸化ガス供給管10が挿入される。各ＳＯＦＣ素子
６の筒内空間15に供給された酸化ガスは、筒内空間15内
を図において上方へと流れ、矢印Ｄのように排ガス室８
へと流入する。

【００１４】発電室12を形成する隔壁のうち、ＳＯＦＣ
素子６の有底部側に設けられた有底部側隔壁３は、ＳＯ
ＦＣ素子６の長さ方向に対してほぼ垂直をなしている。
本実施例では、ＳＯＦＣ素子６の有底部が、有底部側隔
壁３上に載置されている。また、発電室12を形成する隔
壁のうち、16個のＳＯＦＣ素子６からなる集合電池と２
枚の集電板５とを挟むように、一対の側部隔壁４が設け
られている。これらの側部隔壁４は、ＳＯＦＣ素子６の
長さ方向に対してほぼ平行となっており、かつ一対の側
部隔壁４が互いにほぼ平行に配置されている。また、側
部隔壁４と集電板５とは、若干の間隔を置いて対向して
いる。有底部側隔壁３及び一対の側部隔壁４を包囲する
ように、断熱材からなる略直方体形状の缶体１が形成さ
れ、缶体１と有底部側隔壁３及び側部隔壁４との間に燃
料ガス室２が設けられる。燃料ガス室２は図１において
は略コの字状断面をなしており、燃料ガス室２の上端と
排ガス室８とは缶体１によって区分されている。缶体１
の底部には燃料ガス供給口１a が設けられている。

【００１５】有底部側隔壁３には、複数の燃料ガス供給
口３a が互いに所定間隔を置いて規則的に設けられてい
る。また、各側部隔壁４には、それぞれ縦横に基盤目状
に燃料ガス供給口４a が設けられている。更に、各集電
板５にも縦横に基盤目状に貫通孔５a が形成されてお
り、各貫通孔５aと各燃料ガス供給口４a とは寸法及び
位置合わせをして、ガスが両者を通り抜け易いようにす
る。

【００１６】この発電装置を動作させるときには、燃料
ガス供給口１a から矢印Ａのように燃料ガスを燃料ガス
室２へと供給する。これにより燃料ガス室２の圧力が上
昇するので、各燃料ガス供給口３a から矢印Ｂのように
燃料ガスが発電室12内へと供給される。これと共に、各
側部隔壁４の燃料ガス供給口４a 及び各集電板５の貫通
孔５a を通って矢印Ｃのように燃料ガスが発電室12内へ
と供給される。この燃料ガスは、主として図２において
上下方向に矢印Ｇのように流れる。この理由は後述す
る。発電に充分利用され、減損した燃料ガスは、最終的
に各ＳＯＦＣ素子６と開口端側隔壁７との間隙を通り抜
け、矢印Ｅのように排ガス室８に流入し、減損した酸化
ガスと混合される。

【００１７】空気電極18はドーピングされたか、又はド
ーピングされていないLaMnO₃, CaMnO₃, LaNiO₃, LaCo
O₃, LaCrO₃等の導電性ペロブスカイト形酸化物で製造で
き、ストロンチウムをドーピングしたLaMnO₃が好まし
い。固体電解質19は、イットリア安定化ジルコニア、イ
ットリア部分安定化ジルコニア等で製造するのが好まし
い。燃料電極20は、一般にはニッケル−ジルコニアサー
メット又はコバルト−ジルコニアサーメットが好まし
い。インターコネクター16としては、ドーピングされた
か又はドーピングされていない、ペロブスカイト形LaCr
O₃, LaMnO₃等が好ましい。

【００１８】側部隔壁４は、ＳＯＦＣ素子の動作時に使
用する燃料ガスに対して耐性があり、かつＳＯＦＣ素子
の動作温度で安定な耐熱性の金属又はセラミックスで形
成する。こうした耐熱性の金属としては、例えば、Ni−
Cr, Ni−Fe−Cr, Ni−Fe−Cr−Al, Co−Ni−Cr, Fe−C
r, Fe−Cr−Al等の各組成の合金がある。

【００１９】本実施例によれば、図２に示すようないわ
ゆるセルユニット単位の側部隔壁４からも発電室12へと
燃料ガスを供給したので、新鮮で減損の少ない燃料ガス
を各ＳＯＦＣ素子６の開口端部に近い側にも常時供給で
きる。従って、発電室12内における燃料濃度の勾配が小
さくなり、均一化されるので、ＳＯＦＣ素子６の長さ方
向における温度勾配も小さくできる。この結果、発電装
置を長時間作動させてもＳＯＦＣ素子６にクラック等が
発生しにくくなり、また電気化学的反応のムラも少なく
できることから各ＳＯＦＣ素子６における発電効率も従
来より向上させることができる。

【００２０】また、従来は、側部隔壁４から燃料ガスを
発電室１２内に供給していないので、燃料ガス室は図１
において有底部側隔壁３の下側のみにあり、側部隔壁４
の外は例えば低温の大気であったので、側部隔壁４それ
自体に相当の断熱効果を付与する必要があった。言い換
えると、側部隔壁４は、断熱隔壁として設計されていた
のである。従って、側部隔壁４は相当に厚くしなければ
ならず、例えば数十ｍｍ程度の厚さが必要であった。こ
れに対して、本実施例では、燃料室２内に高温の燃料ガ
スが充満しており、この部分で燃料ガスの空冷効果によ
って大きな断熱作用が得られる。従って、側部隔壁４を
断熱設計にする必要がないので、従来の発電装置よりも
小型化が可能になる。

【００２１】また、本実施例では、側部隔壁４からの燃
料ガスの流れを図２において上下方向にしたことも重要
である。並列接続された各素子６の配列方向は、側部隔
壁４に対して略平行となるように各素子が配列されてい
る。図２における上下方向、即ち、ＳＯＦＣ素子６の直
列接続方向では、各ＳＯＦＣ素子６に長さ方向に向って
帯状のインターコネクターが設けられ、これに対応して
帯状の金属フェルト９がＳＯＦＣ素子６間を塞いでいる
ので、燃料ガスが通りにくい。一方、ＳＯＦＣ素子６を
並列に接続する金属フェルト14は、金属フェルト９やイ
ンターコネクター16のように帯状のものでなく、隣り合
うＳＯＦＣ素子６の間の一箇所又は二箇所、あるいは高
々数箇所に、互いに間隔を置いて設けられている。燃料
ガス供給室２から、側部隔壁４を通して発電室内へと燃
料ガスを供給すると、側部隔壁４から供給された燃料ガ
スが、隣り合う素子の燃料電極同士を並列接続する複数
の互いに分離された金属フェルト14の隙間を容易に通り
抜ける。従って、矢印Ｃの方向に燃料ガスを供給すれ
ば、発電室12の全域にわたって、一層容易に燃料ガスを
行き渡らせることができるので、発電室のうち側部隔壁
４の近くと発電室の中央部との間での温度差を抑制する
ことができる。

【００２２】図１の実施例において、ＳＯＦＣ素子６の
長さ方向にみて燃料濃度をより一層安定に均一にするに
は、燃料ガス供給口４a 及び貫通孔５a の面積及び個数
を適切に設計する必要がある。

【００２３】図４は、他の実施例に係る発電装置を示
す、図１と同様の概略断面図である。本実施例において
は、有底部側隔壁23及び一対の側部隔壁24を、いずれも
多孔質材料によって形成する。これにより、燃料ガス室
２内の燃料ガスは、排ガス室８と燃料ガス室２との差圧
により、矢印Ｂのように有底部側隔壁23を透過して発電
室12に流入し、矢印Ｃのように側部隔壁24を透過して発
電室12に流入する。側部隔壁24を透過した燃料ガスは、
更に貫通孔５a を通過し、燃料電極の表面に沿って流れ
る。本実施例においても、図１の実施例と同様の効果を
奏しうる。しかも、側部隔壁24全体を多孔質材料として
いるのであるから、側部隔壁24全体に非常に均一に燃料
ガスを供給できるものと考えられる。

【００２４】ただ、仮に側部隔壁24全体にまったく同じ
流量の燃料ガスを供給すると、やはり図４において有底
部付近では若干燃料濃度が高くなるものと考えられる。
そこで、側部隔壁24の図４において下端から上端へと向
って徐々に気孔率を大きくし、燃料ガスの透過量が徐々
に大きくなるようにすると好ましい。また、有底部側隔
壁23及び側部隔壁24は、高温の燃料ガスに対して安定で
なければならない。この点で、これらを耐還元金属粉末
を焼結してなる多孔質金属や、耐還元金属粉末とセラミ
ックス粉末との混合物を焼結してなる多孔質サーメット
で形成すると好ましい。ここで、セラミックス粉末とし
ては、アルミナやジルコニアを主成分とするセラミック
スの粉末を例示できる。耐還元金属粉末としては、Ni−
Cr, Ni−Fe−Cr, Ni−Fe−Cr−Al, Co−Ni−Cr, Fe−C
r, Fe−Cr−Al等の合金の粉末や、Ni, Co, Feの粉末を
例示できる。

【００２５】側部隔壁24の開気孔率としては、10〜90％
とすることが好ましい。開気孔率が90％を超えると、側
部隔壁24の強度が低下し、開気孔率が10％未満である
と、燃料ガスの透過量が少なくなる。

【００２６】側部隔壁24の開気孔率に勾配を設けるに
は、以下の２つの方法を例示できる。 (1) 多孔質金属又は多孔質サーメットからなる側部隔
壁24を焼成によって製造する際に、側部隔壁の形状をし
た粉末成形体の一端部を保持し、この粉末成形体の他端
に均等におもりをつけて粉末成形体を吊り下げる。これ
により、粉末成形体の一端部に近い側には比較的大きな
荷重がかかって若干引き延ばされ、開気孔率が大きくな
る。また、粉末成形体の他端部に近い側にはあまり荷重
がかからないので、開気孔率が比較的小さくなる。 (2) 多孔質金属又は多孔質サーメットからなる壁状の
焼結体を作製する。次いで、この焼結体の開気孔中へと
充填材を含浸させてある程度開気孔を充填し、次いで焼
結体を乾燥又は加熱して充填材を定着させる。この際、
壁状の焼結体の各部分における充填材の含浸量を変える
ことで、この焼結体の開気孔率に勾配を設けることがで
きる。

【００２７】また、側部隔壁24からの燃料ガスの透過量
を制御するには、以下の方法がある。即ち、側部隔壁24
を二重構造にする。具体的には、まず多孔質金属からな
る壁状の焼結体を製作する。この焼結体においては開気
孔率を一定とする。次いで、この焼結体にスラリーを帯
状に複数列互いに間隔を置いて塗布し、焼結する。この
際、帯状に塗布したスラリーの幅を大きくしたり、スラ
リーとスラリーとの間隔を小さくすれば、燃料ガスの透
過が抑えられる。逆に、帯状のスラリーの幅を小さくし
たり、スラリー間の間隔を大きくすれば、燃料ガスの透
過が促進される。更に、スラリー中に含有される耐還元
性金属粉末、セラミックス粉末の粒径を小さくすれば燃
料ガスが透過しにくくなり、これらの粒径を大きくすれ
ば燃料ガスが透過し易くなる。この場合、壁状の焼結体
は燃料ガス室側に向けてバックアップ材として用い、ス
ラリーを塗布して焼結した側を発電室へ向けることが好
ましい。

【００２８】上記の各実施例においては、各ＳＯＦＣ素
子６を上下方向に保持した。即ち、各ＳＯＦＣ素子６の
長さ方向は鉛直方向であった。しかし、各ＳＯＦＣ素子
６を水平方向に保持し、各ＳＯＦＣ素子６の長さ方向を
水平方向に一致させて発電装置を作製することもでき
る。

【００２９】更に、図１及び図５に示した各発電装置を
用い、ＳＯＦＣ素子の長さ方向における温度勾配を測定
した。但し、測定点としては、図１に示したような測定
点ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを選択し、各測定点の間隔はそれ
ぞれ100mmとした。燃料ガスとしては、水素96％、水蒸
気４％のものを用い、酸化ガスとしては大気を用いた。
ＳＯＦＣ素子の温度を測定するには、熱電対を用いた。
また、図１及び図５に示すＳＯＦＣ素子の一本当たりの
出力も比較した。結果を下記に示す。以上の結果から解るように、図１の発電装置によれ
ば、測定点ａ〜ｅの間の温度勾配を小さくでき、これに
より全体の出力を大きくできる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、集合電池と集電体とを
収容する発電室を形成する隔壁のうち、有底筒状のＳＯ
ＦＣ素子の長さ方向に対してほぼ平行となるように設け
られた側部隔壁から燃料ガスを発電室へ供給するので、
新鮮で減損の少ない燃料ガスを各ＳＯＦＣ素子の開口端
部に近い側にも常時供給できる。従って、発電室内にお
ける燃料濃度の勾配が小さくなり、均一化されるので、
ＳＯＦＣ素子の長さ方向における温度勾配も小さくでき
る。この結果、発電装置を長時間作動させてもＳＯＦＣ
素子にクラック等が発生しにくくなり、また電気化学的
反応のムラも少なくできることから各ＳＯＦＣ素子にお
ける発電効率も従来より向上させることができる。

【００３１】しかも、高温の燃料ガスを側部隔壁の外側
から発電室へと供給するのであるから、側部隔壁に対し
て従来のように断熱機能を付与し、発電室内の熱が側部
隔壁から外へと逃げないようにする必要はない。従っ
て、側部隔壁を薄くしても発電室内を充分にＳＯＦＣ素
子の動作温度に保持できるので、発電装置を小型化でき
る。しかも、燃料ガス供給室から、側部隔壁を通して発
電室内へと燃料ガスを供給すると、側部隔壁から供給さ
れた燃料ガスが、隣り合う素子の燃料電極同士を並列接
続する複数の互いに分離された金属フェルトの隙間を容
易に通り抜ける。従って、発電室の全域にわたって、一
層容易に燃料ガスを行き渡らせることができるので、発
電室のうち側部隔壁の近くと発電室の中央部との間での
温度差を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る発電装置を概略的に示す
部分断面図である。

【図２】図１の発電装置を概略的に示す平面図である。

【図３】図２に示す集合電池の一部を拡大した断面図で
ある。

【図４】他の実施例に係る発電装置を概略的に示す部分
断面図である。

【図５】従来の発電装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１缶体２，22 燃料ガス室３，23 有底部側隔壁３a ，４a 燃料ガス供給口４，24 側部隔壁５集電板５a 貫通孔６有底円筒状のＳＯＦＣ素子７開口端側隔壁７a ＳＯＦＣ素子の開口端部が挿通された貫通孔９帯状の金属フェルト 10 酸化ガス供給管 12 発電室 16 帯状のインターコネクターＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｇ燃料ガスの流れＤ，Ｆ酸化ガスの流れ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに直列接続および並列接続された複
数の有底筒状固体電解質型燃料電池素子を備えている発
電装置であって、発電室と、燃料ガス室と、燃焼室とを備えており、前記
発電室内で前記素子が互いに略平行に延びるように配列
されており、前記発電室が、前記素子の開口端部側に設
けられた開口端側隔壁と、前記素子の長さ方向に対して
ほぼ垂直となるように前記素子の有底部側に設けられた
有底部側隔壁と、前記開口端側隔壁と前記有底部側隔壁
との間に前記素子の長さ方向に対してほぼ平行となるよ
うに設けられた側部隔壁とによって包囲されており、前
記開口端側隔壁によって前記発電室が前記燃焼室と区分
されており、前記側部隔壁および前記有底部側隔壁によ
って前記発電室が前記燃料ガス供給室と区分されてお
り、前記開口端側隔壁に複数の貫通孔が形成されてお
り、これらの各貫通孔にそれぞれ前記素子の開口端部が
挿通されており、隣り合う前記素子のインターコネクタ
ーと燃料電極とが金属フェルトによって直列接続されて
おり、隣り合う前記素子の燃料電極同士が、それぞれ複
数の互いに分離された金属フェルトによって並列接続さ
れており、並列接続された前記素子の配列方向が前記側
部隔壁に対して略平行となるように各素子が配列されて
おり、前記素子の筒内空間へと酸化ガスを供給して前記
素子の開口から前記燃焼室へと排出させ、前記燃料ガス
供給室から前記側部隔壁および前記有底部側隔壁を通し
て前記発電室内へと燃料ガスを供給し、この際前記側部
隔壁から供給された燃料ガスが、隣り合う前記素子の燃
料電極同士を並列接続する複数の互いに分離された金属
フェルトの隙間を通るように構成されていることを特徴
とする、発電装置。
【請求項２】前記側部隔壁が多孔質材料からなることを
特徴とする、請求項１記載の発電装置。
【請求項３】前記発電室内に、前記複数の素子の正極に
電気的に接続されている集電板と、前記複数の素子の負
極に電気的に接続されている集電板とが収容されてお
り、各集電板が前記側部隔壁と略平行に設置されてお
り、前記の各集電板にそれぞれ燃料ガスの透過孔が形成
されていることを特徴とする、請求項１または２記載の
発電装置。