JP2730919B2 - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
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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
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- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は間接式内部改質方式の溶融炭酸塩燃料電池に
関するものである。
関するものである。
（ロ） 従来の技術 溶融炭酸塩燃料電池の内部改質方式には直接式の間接
式があり、前者はアノード極ガススペースに改質触媒が
保持されているため構成が簡単となるが、触媒が溶融塩
によって被毒されやすく安定性に劣るという欠点があ
り、後者は電池スタック中に改質ユニットを介在させて
改質触媒とアノード極とを隔離しているので直接式の欠
点が解消される。
式があり、前者はアノード極ガススペースに改質触媒が
保持されているため構成が簡単となるが、触媒が溶融塩
によって被毒されやすく安定性に劣るという欠点があ
り、後者は電池スタック中に改質ユニットを介在させて
改質触媒とアノード極とを隔離しているので直接式の欠
点が解消される。
しかし従来の間接式内部改質方式には次のような問題
点があった。即ち、改質ユニットが数セル毎に電池スタ
ックに介在しているため、改質ユニットに隣接するセル
が改質反応熱を奪われて温度低下し、電池スタックの積
重方向温度分布が不均一となると共に電池スタック高さ
が大きくなると改質ユニット数も増大し、これらユニッ
トへ原料ガスを供給する配管が複雑となる。また改質ユ
ニットで改質されたガスが各セルのアノード極に均一に
分配され難く電池反応の不均一性をもたらすなどの欠点
があった。
点があった。即ち、改質ユニットが数セル毎に電池スタ
ックに介在しているため、改質ユニットに隣接するセル
が改質反応熱を奪われて温度低下し、電池スタックの積
重方向温度分布が不均一となると共に電池スタック高さ
が大きくなると改質ユニット数も増大し、これらユニッ
トへ原料ガスを供給する配管が複雑となる。また改質ユ
ニットで改質されたガスが各セルのアノード極に均一に
分配され難く電池反応の不均一性をもたらすなどの欠点
があった。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は間接式内部改質方式の前記問題点を解消し、
電池スタック積重方向の温度分布の均一化、原料ガスの
供給の簡単化及び改質ガスの均一配分化を図り、特にセ
ル積重数の多い電池に適した改質方式を提供するもので
ある。
電池スタック積重方向の温度分布の均一化、原料ガスの
供給の簡単化及び改質ガスの均一配分化を図り、特にセ
ル積重数の多い電池に適した改質方式を提供するもので
ある。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明はセルと交互に積重して電池スタックを構成す
る各ガス分離板のアノード側スペーサ部の一方に、改質
触媒を充填した改質室を形設し、前記スタックの一周面
には、前記各改質室に連通する原料ガス供給マニホルド
とアノードガス室に連通するアノード排ガスマニホルド
とを並設し、且前記スタックの対向周面には、改質ガス
をアードガス室に導く閉鎖マニホルドを取付けたもので
ある。前記改質室はカソードガス排出側の高温部に位置
するスペーサー部に形成される。
る各ガス分離板のアノード側スペーサ部の一方に、改質
触媒を充填した改質室を形設し、前記スタックの一周面
には、前記各改質室に連通する原料ガス供給マニホルド
とアノードガス室に連通するアノード排ガスマニホルド
とを並設し、且前記スタックの対向周面には、改質ガス
をアードガス室に導く閉鎖マニホルドを取付けたもので
ある。前記改質室はカソードガス排出側の高温部に位置
するスペーサー部に形成される。
（ホ） 作用 本発明ではセル間に介在する各ガス分離板の一方のア
ノード側スペーサ部に改質触媒室を形成し、これら触媒
室入口が上下方向に開口する一スタック面に取付けたマ
ニホルドから原料ガスを供給し、触媒室出口とアノード
ガス室入口とが開口する他スタック面に取付けた閉鎖マ
ニホルドにより、改質済のガスをアノードガス室に反転
供給するもので、一セルに一改質部が対応しているため
アノードガスの均一供給が可能となると共に電池スタッ
クの積重方向温度分布を均一化し、且原料ガス供給構成
の簡単化が達成される。
ノード側スペーサ部に改質触媒室を形成し、これら触媒
室入口が上下方向に開口する一スタック面に取付けたマ
ニホルドから原料ガスを供給し、触媒室出口とアノード
ガス室入口とが開口する他スタック面に取付けた閉鎖マ
ニホルドにより、改質済のガスをアノードガス室に反転
供給するもので、一セルに一改質部が対応しているため
アノードガスの均一供給が可能となると共に電池スタッ
クの積重方向温度分布を均一化し、且原料ガス供給構成
の簡単化が達成される。
（ヘ） 実施例 電池スタック（１）は、第１図に示すよう溶融炭酸塩
を含有する電解質板（２）の両面に夫々アノード極
（３）・カソード極（４）を配置してなるセルと、前記
各極背面にアノードガス室・カソードガス室を夫々形成
するガス分離板（５）とを交互に多数積重して構成され
る。各ガス分離板（５）には、互に交錯する方向のアノ
ード側スペーサ部（51）（51′）とカソード側スペーサ
部（52）を夫々一対有するが、カソードガス排出側に対
応する１方のアノード側スペーサ部（51）は他方より巾
は広くし、この内部に改質触媒（６）を充填した改質室
（７）が形成される。この改質室（７）の両端開口は改
質触媒（６）を保持するための金網が設けられている。
を含有する電解質板（２）の両面に夫々アノード極
（３）・カソード極（４）を配置してなるセルと、前記
各極背面にアノードガス室・カソードガス室を夫々形成
するガス分離板（５）とを交互に多数積重して構成され
る。各ガス分離板（５）には、互に交錯する方向のアノ
ード側スペーサ部（51）（51′）とカソード側スペーサ
部（52）を夫々一対有するが、カソードガス排出側に対
応する１方のアノード側スペーサ部（51）は他方より巾
は広くし、この内部に改質触媒（６）を充填した改質室
（７）が形成される。この改質室（７）の両端開口は改
質触媒（６）を保持するための金網が設けられている。
このガス分離板（５）は第２図に示すようステンレス
鋼板を折曲加工してセパレータ部（53）と一体にアノー
ド側及びカソード側のスペーサ部（51）（51′）及び
（52）を形成し、この巾広のアノード側スペーサ部（5
1）に、改質触媒（６）を充填したカートリッジ
（７′）を挾み込んで改質室（７）とする、又、スペー
サ部（51）を角筒状に折曲げてこの内部を改質室（７）
としてもよい。アノード側スペーサ部（51）を除く他の
スペーサ部（51′）（52）には補強板（54）を挾み込
む。電池スタック（１）の一周面には、上下方向に配列
する改質室（７）とアノードガス室（３′）が開口して
おり、第４図に示すよう改質室（７）の入口側に、原料
ガス例えば天然ガスとスチームとの混合ガス（Ａ）の供
給用マニホルド（８）が取付けられ、スタックの他周面
には、改質室（７）の出口側とアノードガス室（３′）
の入口側を連通するよう改質ガス（Ｂ）の供給用の閉鎖
マニホルド（９）が夫々取付けられる。又、原料ガス供
給用マニホルド（８）と並置してアノードガス室
（３′）の出口側にアノード排ガス（Ｃ）の排出用マニ
ホルド（10）が取付けられる。
鋼板を折曲加工してセパレータ部（53）と一体にアノー
ド側及びカソード側のスペーサ部（51）（51′）及び
（52）を形成し、この巾広のアノード側スペーサ部（5
1）に、改質触媒（６）を充填したカートリッジ
（７′）を挾み込んで改質室（７）とする、又、スペー
サ部（51）を角筒状に折曲げてこの内部を改質室（７）
としてもよい。アノード側スペーサ部（51）を除く他の
スペーサ部（51′）（52）には補強板（54）を挾み込
む。電池スタック（１）の一周面には、上下方向に配列
する改質室（７）とアノードガス室（３′）が開口して
おり、第４図に示すよう改質室（７）の入口側に、原料
ガス例えば天然ガスとスチームとの混合ガス（Ａ）の供
給用マニホルド（８）が取付けられ、スタックの他周面
には、改質室（７）の出口側とアノードガス室（３′）
の入口側を連通するよう改質ガス（Ｂ）の供給用の閉鎖
マニホルド（９）が夫々取付けられる。又、原料ガス供
給用マニホルド（８）と並置してアノードガス室
（３′）の出口側にアノード排ガス（Ｃ）の排出用マニ
ホルド（10）が取付けられる。
電池スタックの他方の対向周面には、夫々カソードガ
ス（例えば空気と炭酸ガスの混合ガス）の供給用及び排
出用の各マニホルド（11）及び（12）が取付けられる。
ス（例えば空気と炭酸ガスの混合ガス）の供給用及び排
出用の各マニホルド（11）及び（12）が取付けられる。
次に本発明の作動を説明する。
原料ガス（Ａ）は、マニホルド（８）より各改質触媒
室（７）に供給され電池反応熱（温度約650℃）の他に
高温のカソード排ガス熱を受けてスチーム改質が行われ
る。各触媒室（７）で生成した改質ガス（Ｂ）は閉鎖マ
ニホルド（９）により反転して各アノードガス室
（３′）に導入され、各カソードガス室（４′）に供給
されたカソードガスと反応して電力を発生する。反応済
のアノード排ガス（Ｃ）はマニホルド（10）を経て系外
に排出される。
室（７）に供給され電池反応熱（温度約650℃）の他に
高温のカソード排ガス熱を受けてスチーム改質が行われ
る。各触媒室（７）で生成した改質ガス（Ｂ）は閉鎖マ
ニホルド（９）により反転して各アノードガス室
（３′）に導入され、各カソードガス室（４′）に供給
されたカソードガスと反応して電力を発生する。反応済
のアノード排ガス（Ｃ）はマニホルド（10）を経て系外
に排出される。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、セル間に介在する各ガス分離板の一
方のアノード側スペーサ部に改質触媒室を形成し、これ
ら触媒室入口が上下方向に配列するスタック周面に取付
けたマニホルドから原料ガスを供給し、改質室出口とア
ノードガス室入口とが開口する他スタック周面に取付け
た閉鎖マニホルドにより改質済のガスをアノード室に反
転供給するもので、改質部が一セル毎に分散されている
ため電池スタック積層方向の温度分布を均一化すると共
に原料ガス供給構成の簡単化と改質ガスの供給の均一化
が達成される。また、改質部全体が各セルのカソードガ
ス排出側の高温部に位置し、しかも改質部入口部分がア
ノードガス排出側にあるため、改質反応が円滑に行われ
るなどの特長を有する。
方のアノード側スペーサ部に改質触媒室を形成し、これ
ら触媒室入口が上下方向に配列するスタック周面に取付
けたマニホルドから原料ガスを供給し、改質室出口とア
ノードガス室入口とが開口する他スタック周面に取付け
た閉鎖マニホルドにより改質済のガスをアノード室に反
転供給するもので、改質部が一セル毎に分散されている
ため電池スタック積層方向の温度分布を均一化すると共
に原料ガス供給構成の簡単化と改質ガスの供給の均一化
が達成される。また、改質部全体が各セルのカソードガ
ス排出側の高温部に位置し、しかも改質部入口部分がア
ノードガス排出側にあるため、改質反応が円滑に行われ
るなどの特長を有する。
第１図は本発明内部改質方式の溶融炭酸塩燃料電池の要
部斜面図、第２図は同上に用いたガス分離板の作成例を
示す分解斜面図、第３図は同上電池の外観斜面図、第４
図は同上の横断平面図である。 （１）……電池スタック、（２）……電解質板、（３）
……アノード極、（４）……カソード極、（５）……ガ
ス分離板、（51）……アノード側スペーサ部、（６）…
…改質触媒、（７）……改質室、（８）……原料ガス供
給マニホルド、（９）……閉鎖マニホルド、（10）……
アノード排ガス排出マニホルド、（11）（12）……カソ
ードガス給・排マニホルド、（Ａ）……原料ガス、
（Ｂ）……改質ガス（アノードガス）、（Ｃ）……アノ
ード排ガス。
部斜面図、第２図は同上に用いたガス分離板の作成例を
示す分解斜面図、第３図は同上電池の外観斜面図、第４
図は同上の横断平面図である。 （１）……電池スタック、（２）……電解質板、（３）
……アノード極、（４）……カソード極、（５）……ガ
ス分離板、（51）……アノード側スペーサ部、（６）…
…改質触媒、（７）……改質室、（８）……原料ガス供
給マニホルド、（９）……閉鎖マニホルド、（10）……
アノード排ガス排出マニホルド、（11）（12）……カソ
ードガス給・排マニホルド、（Ａ）……原料ガス、
（Ｂ）……改質ガス（アノードガス）、（Ｃ）……アノ
ード排ガス。
Claims (2)
- 【請求項１】電解質板の両面にアノード極・カソード極
を夫々配置してなるセルと、前記各極背面にアノードガ
ス室・カソードガス室を構成するガス分離板とを交互に
多数積層してなる電池スタックを備え、前記各ガス分離
板の一対のアノード側スペーサ部分の一方に改質触媒を
充填した改質室を形設し、前記スタックの一周面に前記
改質室と連通する原料ガスの供給マニホルドと前記アノ
ードガス室に連通するアノード排ガスの排出マニホルド
とを並設し、前記スタックの他周面に、前記原料ガスを
改質したアノードガスを前記アノードガス室に反転供給
する閉鎖マニホルドを取付けたことを特徴とする溶融炭
酸塩燃料電池。 - 【請求項２】前記改質室はカソードガスの排出側に位置
していることを特徴とする請求項１の溶融炭酸塩燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232801A JP2730919B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232801A JP2730919B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282464A JPH0282464A (ja) | 1990-03-23 |
| JP2730919B2 true JP2730919B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=16944975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63232801A Expired - Fee Related JP2730919B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730919B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5175062A (en) * | 1991-01-30 | 1992-12-29 | Energy Research Corporation | Reforming unit for fuel cell stack |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2581662B2 (ja) * | 1985-02-20 | 1997-02-12 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池発電装置 |
| JPS63285876A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池 |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP63232801A patent/JP2730919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0282464A (ja) | 1990-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |