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JP5378032B2 - Solid oxide fuel cell device - Google Patents

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JP5378032B2
JP5378032B2 JP2009083113A JP2009083113A JP5378032B2 JP 5378032 B2 JP5378032 B2 JP 5378032B2 JP 2009083113 A JP2009083113 A JP 2009083113A JP 2009083113 A JP2009083113 A JP 2009083113A JP 5378032 B2 JP5378032 B2 JP 5378032B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-oxide fuel cell device suppressing unevenness of power generation outputs in the length direction of a stack and advantageous in enhancing the power generation output of the stack. <P>SOLUTION: The solid-oxide fuel cell device includes an exhaust gas passage 7 through which exhaust gas subjected to power generation reaction of a stack 2 which is formed by assembling fuel cells 20 in the length direction is exhausted. The exhaust gas passage 7 includes a dividing chamber group 79 formed with a plurality of dividing chambers 7f, 7s, 7t formed by dividing the stack 2 in the length direction; and a resistance member 100. The resistance member 100 increasing pressure drop in the exhaust gas than that in other dividing chambers is arranged in a high temperature-side dividing chamber where temperature in a state that the resistance member 100 is not arranged is relatively higher than that of other dividing chambers out of the dividing chamber group 79. The resistance member 100 increases evenness of the temperature of the exhaust gas in the length direction of the stack 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は高温の排気ガスを排出させる固体酸化物型燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell device that discharges high-temperature exhaust gas.

固体酸化物型燃料電池装置は、複数の燃料電池(SOFC)が組み付けられたスタックと、スタックの発電反応を経た排気ガスを流出させる排気ガス通路とを有する(特許文献1,2,3)。このものによれば、アノードガスがスタックのアノードに供給され、カソードガスがスタックのカソードに供給され、発電が行われる。   The solid oxide fuel cell device includes a stack in which a plurality of fuel cells (SOFC) are assembled, and an exhaust gas passage through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack flows out (Patent Documents 1, 2, and 3). According to this, the anode gas is supplied to the anode of the stack, and the cathode gas is supplied to the cathode of the stack to generate power.

特許文献1によれば、燃料電池から排出された排気ガスを排気空気で燃焼させる触媒燃焼層を設けることにしている。また特許文献2によれば、スタックの横断面方向において温度むらを低減すべく、複数のガス供給路をスタックの周囲に配置させている。また特許文献3によれば、スタックから排出される排気ガスを燃焼させる触媒燃焼させ、触媒燃焼の熱により熱交換器を加熱させることにより、スタックからの排熱を利用することにしている。   According to Patent Document 1, a catalytic combustion layer for burning exhaust gas discharged from a fuel cell with exhaust air is provided. According to Patent Document 2, a plurality of gas supply paths are arranged around the stack in order to reduce temperature unevenness in the cross-sectional direction of the stack. Further, according to Patent Document 3, exhaust heat from the stack is used by catalytic combustion for burning exhaust gas discharged from the stack and heating the heat exchanger with heat of catalytic combustion.

特開2003−229151号公報JP 2003-229151 A 特開2005−158525号公報JP 2005-158525 A 特開2005−327553号公報JP 2005-327553 A

産業界では、上記した固体酸化物型の燃料電池装置において、スタックの発電効率、耐久性を更に向上させることが要請されている。しかしスタック周囲の温度むらに起因する発電出力のむらが発生するおそれがあり、発電効率および耐久性の向上には限界があった。殊に、スタックが長手方向に沿って延設されているときには、スタックの長手方向において発電出力のむらが発生するおそれがあり、スタックの発電効率および耐久性を向上させるには限界があった。   The industry demands that the power generation efficiency and durability of the stack be further improved in the above-described solid oxide fuel cell device. However, there is a possibility that unevenness in power generation output due to uneven temperature around the stack may occur, and there is a limit to improving power generation efficiency and durability. In particular, when the stack is extended in the longitudinal direction, there is a possibility that unevenness in power generation output may occur in the longitudinal direction of the stack, and there is a limit to improving the power generation efficiency and durability of the stack.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、スタックの長手方向においてスタックの発電出力のむらを抑制し、スタックの発電効率および耐久性を向上させるのに有利な固体酸化物型燃料電池装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a solid oxide fuel cell device that is advantageous in suppressing unevenness of the power generation output of the stack in the longitudinal direction of the stack and improving the power generation efficiency and durability of the stack. It is an issue to provide.

本発明に係る固体酸化物型燃料電池装置は、(i)複数の燃料電池を積層して長手方向に延設されたスタックと、スタックの燃料電池の発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と排気ガスを吐出させる出口とを有し且つスタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路とを具備しており、(ii)排気ガス通路は、スタックの長手方向において分割された複数の分割室で形成された分割室群と、排気ガス通路に配置された抵抗部材とを備えており、(iii)分割室群のうち、抵抗部材が配置されていない状態において温度が他の分割室の温度よりも相対的に高温となる少なくとも高温側分割室には、高温側分割室における圧損を他の分割室における圧損よりも高めるように抵抗部材が配置されている。   A solid oxide fuel cell device according to the present invention includes (i) a stack in which a plurality of fuel cells are stacked and extended in a longitudinal direction, and an inlet through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the fuel cells in the stack flows. An exhaust gas passage having an outlet for discharging exhaust gas and extending along the longitudinal direction of the stack, and (ii) a plurality of exhaust gas passages divided in the longitudinal direction of the stack A divided chamber group formed by the divided chambers and a resistance member disposed in the exhaust gas passage, and (iii) among the divided chamber groups, the temperature is divided into other divided states in the state where the resistive member is not disposed. In at least the high temperature side divided chamber that is relatively higher in temperature than the chamber temperature, a resistance member is arranged so that the pressure loss in the high temperature side divided chamber is higher than the pressure loss in the other divided chambers.

本発明によれば、排気ガス通路は、スタックの長手方向において分割された複数の分割室で形成された分割室群と、排気ガス通路に配置され排気ガスの流れに対して抵抗となる抵抗部材とを備えている。分割室群のうち、抵抗部材が配置されていない状態において温度が他の分割室の温度よりも相対的に高温となる少なくとも高温側分割室には、高温側分割室における圧損を他の分割室における圧損よりも高めるように、抵抗部材が配置されている。   According to the present invention, the exhaust gas passage includes a divided chamber group formed by a plurality of divided chambers divided in the longitudinal direction of the stack, and a resistance member that is disposed in the exhaust gas passage and is resistant to the flow of the exhaust gas. And. Among the divided chamber groups, the pressure loss in the high-temperature-side divided chamber is reduced to at least the high-temperature-side divided chamber at least in the high-temperature-side divided chamber where the temperature is relatively higher than the temperature of the other divided chamber in a state where the resistance member is not disposed The resistance member is arranged so as to be higher than the pressure loss at.

本発明によれば、相対的に高温となる分割室には、排気ガスの流れに対して抵抗となり、圧損を高める抵抗部材が配置されている。このため抵抗部材が配置されていない状態において相対的に高温となる分割室(高温側分割室)に流れる単位時間および単位容積あたりの排気ガスの流量は、抵抗部材を配置していない場合に比較して減少する。結果として、高温の排気ガスは、圧損が高い高温側分割室に向けて流れにくくなる。高温の排気ガスは、圧損が低い低温側分割室に向けて流れ易くなる。   According to the present invention, the resistance chamber that is resistant to the flow of the exhaust gas and increases the pressure loss is arranged in the relatively high temperature division chamber. For this reason, the flow rate of the exhaust gas per unit time and unit volume flowing into the division chamber (the high temperature side division chamber) that is relatively high in the state where the resistance member is not disposed is compared with the case where the resistance member is not disposed. Then decrease. As a result, the high-temperature exhaust gas is less likely to flow toward the high-temperature side division chamber having a high pressure loss. The high temperature exhaust gas is likely to flow toward the low temperature side division chamber having a low pressure loss.

このため、高温の排気ガスが低温側分割室の排気ガス通路を流れるにあたり、スタックの長手方向において、排気ガス通路の温度の均一化を図り得る。ひいては排ガス流路とスタックとの間の温度差が小さくなるので、スタックにおける熱損失も抑制できる。このような本発明では、スタックの長手方向においてスタックの発電出力のむらを抑制し、スタックの発電効率および耐久性を向上させることができる。またスタックの長手方向において排気ガス通路の温度の均一化を図り得るため、スタックの長手方向において排気ガスとカソードガスとの熱交換効率が均一化する。従って、スタックの長手方向において相対的に温度が低い部分に、相対的に高い温度のカソードガスを供給することができる。この意味においても、スタックの長手方向における温度の均一性を高めることができる。   For this reason, when the high-temperature exhaust gas flows through the exhaust gas passage of the low-temperature side division chamber, the temperature of the exhaust gas passage can be made uniform in the longitudinal direction of the stack. As a result, the temperature difference between the exhaust gas flow path and the stack is reduced, so that heat loss in the stack can also be suppressed. In the present invention as described above, unevenness in the power generation output of the stack in the longitudinal direction of the stack can be suppressed, and the power generation efficiency and durability of the stack can be improved. Further, since the temperature of the exhaust gas passage can be made uniform in the longitudinal direction of the stack, the heat exchange efficiency between the exhaust gas and the cathode gas is made uniform in the longitudinal direction of the stack. Accordingly, a relatively high temperature cathode gas can be supplied to a portion having a relatively low temperature in the longitudinal direction of the stack. Also in this sense, the temperature uniformity in the longitudinal direction of the stack can be improved.

本発明に係る固体酸化物型燃料電池装置によれば、高温の排気ガスを排気ガス通路の低温側分割室に多めに流すことができるため、長手方向における排気ガスの温度分布の均一性を高めることができる。ひいては、長手方向における排ガス流路とスタックとの間の温度差が小さくなるので、スタックにおける熱損失も抑制できる。また、スタックの長手方向において排気ガス通路の温度の均一化を図り得るため、長手方向において排気ガスとカソードガスとの熱交換効率が均一化する。従って、スタックの長手方向において相対的に温度が低い部分に、相対的に高い温度のカソードガスを供給できる。ひいてはスタックの長手方向における温度の均一性を高めることができる。従って、スタックの長手方向における発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタックの発電効率および耐久性を高めることができる。   According to the solid oxide fuel cell device of the present invention, a high amount of high-temperature exhaust gas can be allowed to flow into the low-temperature side division chamber of the exhaust gas passage, so that the uniformity of the temperature distribution of the exhaust gas in the longitudinal direction is improved. be able to. As a result, since the temperature difference between the exhaust gas flow path and the stack in the longitudinal direction becomes small, heat loss in the stack can also be suppressed. Moreover, since the temperature of the exhaust gas passage can be made uniform in the longitudinal direction of the stack, the heat exchange efficiency between the exhaust gas and the cathode gas is made uniform in the longitudinal direction. Accordingly, a relatively high temperature cathode gas can be supplied to a portion having a relatively low temperature in the longitudinal direction of the stack. As a result, the temperature uniformity in the longitudinal direction of the stack can be improved. Therefore, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) in the longitudinal direction of the stack can be increased, and the power generation efficiency and durability of the stack can be increased.

実施形態1に係り、燃料電池装置の要部の斜視図である。1 is a perspective view of a main part of a fuel cell device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係り、燃料電池装置の概念を模式的に示す概念図である。1 is a conceptual diagram schematically showing a concept of a fuel cell device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係り、燃料電池装置の要部の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a main part of a fuel cell device according to Embodiment 2. 実施形態3に係り、燃料電池装置の要部の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a main part of a fuel cell device according to Embodiment 3. 実施形態4に係り、燃料電池装置の要部の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a main part of a fuel cell device according to a fourth embodiment. 実施形態5に係り、燃料電池装置の排気ガス通路を水平方向に沿って切断した断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a horizontal direction of an exhaust gas passage of a fuel cell device according to a fifth embodiment. 実施形態6に係り、燃料電池装置の排気ガス通路を水平方向に沿って切断した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a horizontal direction of an exhaust gas passage of a fuel cell device according to a sixth embodiment. 実施形態7に係り、燃料電池装置の排気ガス通路を水平方向に沿って切断した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a horizontal direction of an exhaust gas passage of a fuel cell device according to Embodiment 7. 実施形態8に係り、燃料電池装置の排気ガス通路を水平方向に沿って切断した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a horizontal direction of an exhaust gas passage of a fuel cell device according to an eighth embodiment.

抵抗部材は、排気ガスの流れに対して抵抗となる部材であり、排気ガス通路において排気ガスの圧力損失を発生させる。抵抗部材としては、排気ガスの流れに対して抵抗となるものであれば何でも良く、排気ガスを浄化させる浄化触媒(燃焼触媒)を有する触媒担体を例示できる。浄化触媒としては、CO,HC,NOx,HC等の環境影響成分を低減させるものであり、酸化触媒、還元触媒、3ウェイ触媒が例示される。更に抵抗部材としては、触媒を担持していないセラミックスまたは金属等の部材でも良い。このような部材の形状としては、特に限定されず、球状、粒状、フレーク状、繊維状、モノリス構造体、波板、網体等が例示される。   The resistance member is a member that resists the flow of the exhaust gas, and generates a pressure loss of the exhaust gas in the exhaust gas passage. The resistance member may be anything as long as it resists the flow of exhaust gas, and examples thereof include a catalyst carrier having a purification catalyst (combustion catalyst) for purifying exhaust gas. Examples of the purification catalyst are those that reduce environmental impact components such as CO, HC, NOx, and HC, and examples include an oxidation catalyst, a reduction catalyst, and a three-way catalyst. Furthermore, the resistance member may be a member such as ceramic or metal that does not carry a catalyst. The shape of such a member is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a granular shape, a flake shape, a fibrous shape, a monolith structure, a corrugated plate, and a net.

好ましい形態によれば、分割室群を構成する各分割室には、排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する触媒担体が抵抗部材として収容されている。そして、分割室群のうち、触媒担体が収容されていない状態において温度が他の分割室の温度よりも相対的に高温となる少なくとも高温側分割室には、触媒担体が抵抗部材として配置されていることが好ましい。この場合、高温側分割室における圧損を他の分割室における圧損よりも高めるため、高温の排気ガスが高温側分割室に流れにくくなり、低温側分割室に流れやすくなる。この結果、全体として、スタックの長手方向における温度の均一性を高めることができる。   According to a preferred embodiment, a catalyst carrier having a purification catalyst for purifying exhaust gas is accommodated as a resistance member in each of the divided chambers constituting the divided chamber group. In the divided chamber group, the catalyst carrier is arranged as a resistance member in at least the high temperature side divided chamber where the temperature is relatively higher than the temperatures of the other divided chambers in a state where the catalyst carrier is not accommodated. Preferably it is. In this case, since the pressure loss in the high temperature side division chamber is higher than the pressure loss in the other division chambers, the high temperature exhaust gas is less likely to flow into the high temperature side division chamber and is likely to flow into the low temperature side division chamber. As a result, the uniformity of temperature in the longitudinal direction of the stack can be improved as a whole.

好ましい形態によれば、スタックに供給される発電反応前のカソードガスが流れるカソードガス通路が設けられている。そして、カソードガス通路を流れるカソードガスと、排気ガス通路を流れる排気ガスとが熱交換可能となるように、カソードガス通路および排気ガス通路が設けられている。   According to a preferred embodiment, the cathode gas passage through which the cathode gas before power generation reaction supplied to the stack flows is provided. The cathode gas passage and the exhaust gas passage are provided so that heat exchange is possible between the cathode gas flowing through the cathode gas passage and the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage.

排気ガスの温度が過剰に高温であると、浄化触媒が排気ガスを浄化させる効率が低下したり、触媒の劣化が進行するおそれがある。そこで、好ましい形態によれば、排気ガス通路において、熱交換の促進により排気ガスの温度を低下させる冷却要素が触媒担体の上流に設けられている。この場合、高温の排気ガスが触媒担体に接触することが抑制され、触媒担体に担持されている触媒の熱劣化が抑制される。冷却要素としては、熱伝導に優れた良熱伝導部材(粒状、網状など)が例示される。   If the temperature of the exhaust gas is excessively high, the efficiency with which the purification catalyst purifies the exhaust gas may decrease, or the catalyst may deteriorate. Therefore, according to a preferred embodiment, in the exhaust gas passage, a cooling element that lowers the temperature of the exhaust gas by promoting heat exchange is provided upstream of the catalyst carrier. In this case, contact of the high-temperature exhaust gas with the catalyst carrier is suppressed, and thermal deterioration of the catalyst supported on the catalyst carrier is suppressed. Examples of the cooling element include good heat conducting members (granular, net-like, etc.) excellent in heat conduction.

また、好ましくは、抵抗部材は、排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する触媒担体で形成された第1抵抗部材と、排気ガス通路において第1抵抗部材の上流に配置され且つ排気ガスの温度を低下させる第2抵抗部材とを有する。排気ガスは、触媒担体に接触する前において、第2抵抗部材に接触して冷却される。このため触媒担体と接触する排気ガスの温度の過剰高温化は、抑制される。このため触媒担体の触媒が排気ガスを浄化させる浄化効率を高めることができる。この意味において、第2抵抗部材は、排気ガスを浄化させる浄化触媒を有していないことが好ましい。あるいは、第2抵抗部材が浄化触媒を有していたとしても、単位体積あたりにおける浄化触媒の担持量は、第1抵抗部材における浄化触媒の担持量よりも小さい方が好ましい。   Preferably, the resistance member is disposed upstream of the first resistance member in the exhaust gas passage and is formed of a catalyst carrier having a purification catalyst that purifies the exhaust gas, and lowers the temperature of the exhaust gas. A second resistance member. Before the exhaust gas contacts the catalyst carrier, the exhaust gas contacts the second resistance member and is cooled. For this reason, an excessive increase in the temperature of the exhaust gas in contact with the catalyst carrier is suppressed. For this reason, the purification efficiency by which the catalyst of the catalyst carrier purifies the exhaust gas can be increased. In this sense, it is preferable that the second resistance member does not have a purification catalyst that purifies the exhaust gas. Alternatively, even if the second resistance member has the purification catalyst, it is preferable that the amount of the purification catalyst supported per unit volume is smaller than the amount of the purification catalyst supported on the first resistance member.

圧損が低い方の排気ガス通路にガスが多く流れる。このため、抵抗部材として触媒担体が使用される場合には、圧損が低い方の排気ガス通路は触媒反応(発熱反応)が多く発生し、温度が高くなる。このため触媒が無いときに比較して、圧損が低い方の排気ガス通路の温度の昇温性が確保される。   A large amount of gas flows through the exhaust gas passage having the lower pressure loss. For this reason, when a catalyst carrier is used as the resistance member, the exhaust gas passage with the lower pressure loss causes more catalyst reaction (exothermic reaction) and the temperature becomes higher. For this reason, the temperature raising property of the temperature of the exhaust gas passage having the lower pressure loss is ensured as compared with the case where there is no catalyst.

好ましい形態によれば、浄化触媒を担持する触媒担体が収納されている排気ガス通路に対向するように、スタックに供給される前のカソードガスが流れるカソードガス通路が設けられていることが好ましい。この場合、カソードガスを触媒担体の熱で予熱させると共に、触媒担体をカソードガスで冷却させることができる。故に、触媒および/または触媒担体の熱劣化が抑制される。   According to a preferred embodiment, it is preferable that a cathode gas passage through which the cathode gas before being supplied to the stack flows is provided so as to face the exhaust gas passage in which the catalyst carrier carrying the purification catalyst is accommodated. In this case, the cathode gas can be preheated with the heat of the catalyst carrier and the catalyst carrier can be cooled with the cathode gas. Therefore, thermal deterioration of the catalyst and / or catalyst support is suppressed.

好ましい形態によれば、抵抗部材は、排気ガス通路において排気ガスが流れる方向における中間領域に配置されている。この場合には、排気ガス通路において排気ガスが流れる方向における温度のばらつきを低減させるのに貢献できる。   According to a preferred embodiment, the resistance member is arranged in an intermediate region in the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust gas passage. In this case, it is possible to contribute to reducing temperature variations in the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust gas passage.

(実施形態1)
図1および図2は実施形態1を示す。本実施形態は、固体酸化物型の燃料電池装置1に適用した例を示す。図1は実施形態1に係る燃料電池装置1の概念を示す。燃料電池装置1は、複数の燃料電池20が厚み方向に積層されて長手方向(矢印L方向)に沿って延設されたスタック2を有する。図1に示すように、燃料電池装置1は、配置室30をもつ基体3と、基体3の配置室30に収容された燃料電池20で形成されたスタック2と、基体3の配置室30においてスタック2の上側に配置された改質器4と、スタック2の上端と改質器4の下端との間に形成された燃焼用空間5と、スタック2の外側に配置された断熱材料で形成された断熱層6と、断熱層6の外側に配置された排気ガス通路7と、排気ガス通路7に隣設されて互いに熱交換できるように配置されたカソードガス通路8とを有する。
(Embodiment 1)
1 and 2 show the first embodiment. This embodiment shows an example applied to a solid oxide fuel cell device 1. FIG. 1 shows a concept of a fuel cell device 1 according to the first embodiment. The fuel cell device 1 includes a stack 2 in which a plurality of fuel cells 20 are stacked in the thickness direction and extended along the longitudinal direction (the direction of the arrow L). As shown in FIG. 1, the fuel cell device 1 includes a substrate 3 having an arrangement chamber 30, a stack 2 formed of a fuel cell 20 accommodated in the arrangement chamber 30 of the substrate 3, and an arrangement chamber 30 of the substrate 3. The reformer 4 is disposed on the upper side of the stack 2, the combustion space 5 is formed between the upper end of the stack 2 and the lower end of the reformer 4, and the heat insulating material is disposed on the outer side of the stack 2. The heat insulating layer 6 is disposed, the exhaust gas passage 7 disposed outside the heat insulating layer 6, and the cathode gas passage 8 disposed adjacent to the exhaust gas passage 7 so as to be able to exchange heat with each other.

図1に示すように、排気ガス通路7は、金属を母材とする通路形成部材7a,7cで形成されている。排気ガス通路7は、改質器4および燃焼用空間5に近い側となるように排気ガス通路7の上端側に形成された入口7iと、排気ガス通路7の下端側に形成された出口7pとをもつ。排気ガス通路7は、基本的には縦方向に沿って形成されつつ、スタック2の長手方向(矢印L方向,燃料電池の積層方向)に沿って延設されている。カソードガス通路8は、板状をなす通路形成部材8a,7cで形成されている。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas passage 7 is formed of passage forming members 7a and 7c whose base material is metal. The exhaust gas passage 7 has an inlet 7i formed on the upper end side of the exhaust gas passage 7 so as to be closer to the reformer 4 and the combustion space 5, and an outlet 7p formed on the lower end side of the exhaust gas passage 7. And have. The exhaust gas passage 7 is basically formed along the vertical direction, and extends along the longitudinal direction of the stack 2 (arrow L direction, fuel cell stacking direction). The cathode gas passage 8 is formed by plate-like passage forming members 8a and 7c.

図1に示すように、カソードガス通路8は排気ガス通路7に隣設されており、入口80と、入口80から縦方向に上向きに延びる第1通路81と、第1通路81の上端から横方向にのびる第2通路82と、第2通路82の先端から下向きに延びる第3通路83と、第3通路83の下端側に形成された出口84とをもつ。燃料電池20をこれの厚み方向に積層して形成したスタック2は、第3通路83を挟むように2組設けられている。   As shown in FIG. 1, the cathode gas passage 8 is adjacent to the exhaust gas passage 7, and includes an inlet 80, a first passage 81 that extends upward in the vertical direction from the inlet 80, and a horizontal passage from the upper end of the first passage 81. The second passage 82 extends in the direction, the third passage 83 extends downward from the tip of the second passage 82, and the outlet 84 formed on the lower end side of the third passage 83. Two sets of stacks 2 formed by stacking the fuel cells 20 in the thickness direction are provided so as to sandwich the third passage 83.

スタック2の下部には、アノードガスを燃料電池20の入口に案内するアノードガスマニホルド24が配置されている。図1に示すように、スタック2、カソードガス通路8、排気ガス通路7、改質器4およびアノードガスマニホルド24は、さらには、後述する燃焼用空間5は、燃料電池装置1の長手方向(矢印L方向,燃料電池20の積層方向)に沿って延設されている。矢印L方向は、燃料電池20を積層してスタック2を形成している積層方向である
図1において、カソードガス(空気)は、矢印C1方向,矢印C2方向,矢印C3方向,矢印C4方向,矢印C5方向に沿って第1通路81、第2通路82および第3通路83を流れ、カソードガス通路8の先端の出口84から燃料電池20のカソード22の下部の入口に供給される。さらに、カソード22に供給されたカソードガスは、カソード22を上向きに通過しつつ、カソード22における発電反応に使用される。
An anode gas manifold 24 that guides the anode gas to the inlet of the fuel cell 20 is disposed at the lower portion of the stack 2. As shown in FIG. 1, the stack 2, the cathode gas passage 8, the exhaust gas passage 7, the reformer 4, the anode gas manifold 24, and the combustion space 5, which will be described later, are arranged in the longitudinal direction of the fuel cell device 1 ( It extends along the direction of arrow L, the stacking direction of the fuel cells 20. The arrow L direction is the stacking direction in which the fuel cells 20 are stacked to form the stack 2. In FIG. 1, the cathode gas (air) includes the arrow C1 direction, the arrow C2 direction, the arrow C3 direction, the arrow C4 direction, The gas flows through the first passage 81, the second passage 82, and the third passage 83 along the arrow C5 direction, and is supplied from the outlet 84 at the tip of the cathode gas passage 8 to the lower inlet of the cathode 22 of the fuel cell 20. Further, the cathode gas supplied to the cathode 22 is used for a power generation reaction at the cathode 22 while passing upward through the cathode 22.

発電反応後のカソードガスは、燃料電池20のカソードの上部からカソードオフガスとして燃焼用空間5に吐出される。これに対して、アノードガスは、アノードガスマニホルド24から燃料電池20の内部を上向きに通過しつつ、アノード21の発電反応に使用される。発電反応後のアノードガスは、アノードオフガスとして燃料電池20の上部から燃焼用空間5に吐出される。アノードオフガスは、未反応の可燃成分(水素)を残留させており、再燃焼可能である。カソードオフガスは、未反応の酸素を残留させている。   The cathode gas after the power generation reaction is discharged from the upper part of the cathode of the fuel cell 20 to the combustion space 5 as a cathode off gas. On the other hand, the anode gas is used for power generation reaction of the anode 21 while passing upward from the anode gas manifold 24 through the inside of the fuel cell 20. The anode gas after the power generation reaction is discharged from the upper part of the fuel cell 20 to the combustion space 5 as an anode off gas. The anode off gas leaves unreacted combustible components (hydrogen) and can be reburned. The cathode off gas leaves unreacted oxygen.

図2は燃料電池20および改質器4付近の概念図の一例を示す。図2に例示されるように、スタック2を構成する燃料電池20は、アノードガスが供給される通路21rをもつガス透過性をもつ多孔質導電部21wと、燃料極として機能するアノード21と、カソードガスが供給される酸化剤極として機能するカソード22と、アノード21およびカソード22で挟まれた固体酸化物を母材とする膜状の電解質25と、コネクタ部20xとを有する。固体酸化物は、スタック2の作動温度において酸素イオン(O2−)を伝導させる性質をもつものであり、YSZ等のジルコニア系、ランタンガレート系が例示される。アノード21は、ニッケル−セリア系サーメットが例示される。カソード22は、サマリウムコバルタイト、ランタンマンガナイトが例示される。材質は上記に限定されるものではない。 FIG. 2 shows an example of a conceptual diagram near the fuel cell 20 and the reformer 4. As illustrated in FIG. 2, the fuel cell 20 configuring the stack 2 includes a gas-permeable porous conductive portion 21 w having a passage 21 r to which anode gas is supplied, an anode 21 that functions as a fuel electrode, It has a cathode 22 that functions as an oxidant electrode to which a cathode gas is supplied, a membrane-like electrolyte 25 based on a solid oxide sandwiched between the anode 21 and the cathode 22, and a connector portion 20x. The solid oxide has a property of conducting oxygen ions (O 2− ) at the operating temperature of the stack 2, and examples thereof include zirconia and lanthanum gallates such as YSZ. The anode 21 is exemplified by nickel-ceria cermet. Examples of the cathode 22 include samarium cobaltite and lanthanum manganite. The material is not limited to the above.

上記したように燃料電池20の上部からアノードオフガスが燃焼用空間5に吐出される。燃焼用空間5において、アノードオフガスは、発電反応を経たカソードオフガス、または、発電反応を経ていないカソードガスにより燃焼されて燃焼火炎50を形成し、改質部42および蒸発部40を加熱させる。これにより改質部42における改質反応が維持され、蒸発部40において水蒸気生成反応が維持される。   As described above, the anode off gas is discharged from the upper part of the fuel cell 20 into the combustion space 5. In the combustion space 5, the anode off gas is burned by the cathode off gas that has undergone the power generation reaction or the cathode gas that has not undergone the power generation reaction to form the combustion flame 50, and the reforming unit 42 and the evaporation unit 40 are heated. As a result, the reforming reaction in the reforming unit 42 is maintained, and the steam generation reaction is maintained in the evaporation unit 40.

本実施形態によれば、スタック2のアノード21に供給されるアノードガス(改質部42に供給される燃料原料)の流量としては、燃料電池20のアノード21における発電反応で使用される流量と、燃焼用空間5においてアノードオフガスが燃焼火炎50を形成する流量とを加算した流量が設定されている。カソードガスの流量としては、燃料電池20のカソード22における発電反応で使用される流量と、燃焼用空間5においてカソードオフガスが燃焼用空気として燃焼火炎50を形成する流量と、余裕流量とを加算した流量が設定されている。   According to the present embodiment, the flow rate of the anode gas supplied to the anode 21 of the stack 2 (the fuel raw material supplied to the reforming unit 42) is the flow rate used in the power generation reaction at the anode 21 of the fuel cell 20. In the combustion space 5, a flow rate obtained by adding the flow rate at which the anode off-gas forms the combustion flame 50 is set. As the flow rate of the cathode gas, the flow rate used in the power generation reaction at the cathode 22 of the fuel cell 20, the flow rate at which the cathode off gas forms the combustion flame 50 as combustion air in the combustion space 5, and the surplus flow rate are added. The flow rate is set.

図2に示すように、改質器4は、蒸発部40と、燃料原料が供給される改質部42とを備えている。蒸発部40は、改質水系から蒸発部40に供給される液相状の改質水を水蒸気化させる。改質部42は蒸発部40の下流に設けられており、蒸発部40で生成された水蒸気で炭化水素系の燃料原料を水蒸気改質させてアノードガスを生成させる。アノードガスは水素ガスまたは水素含有ガスである。なお、固体酸化物形の燃料電池20によれば、スタック2の定格運転における燃料電池20の作動温度は例えば500〜1100℃の範囲内、殊に550〜800℃の範囲内であることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the reformer 4 includes an evaporation unit 40 and a reforming unit 42 to which a fuel material is supplied. The evaporator 40 vaporizes the liquid phase reformed water supplied from the reformed water system to the evaporator 40. The reforming unit 42 is provided downstream of the evaporation unit 40 and steam-reforms the hydrocarbon-based fuel material with the steam generated by the evaporation unit 40 to generate anode gas. The anode gas is hydrogen gas or hydrogen-containing gas. According to the solid oxide fuel cell 20, the operating temperature of the fuel cell 20 in the rated operation of the stack 2 is preferably in the range of 500 to 1100 ° C, in particular in the range of 550 to 800 ° C. .

さて、燃料電池20が発電運転しているときについて説明を加える。この場合、燃料原料ポンプ90が駆動するため、炭化水素系の燃料原料が燃料原料供給通路92を介して改質器4の蒸発部40に供給される。また改質水ポンプ93が駆動し、図略の貯水タンクの改質水が改質水通路94を介して蒸発部40に供給される。ここで、燃焼火炎50で蒸発部40は加熱されているため、蒸発部40は液相状の改質水を水蒸気化させる。生成された水蒸気は改質部42に供給される。改質部42は燃料原料を水蒸気改質させ、水素を含むアノードガスを生成させる。燃料原料がメタン系である場合には、水蒸気改質ではアノードガスの生成は、次の(1)式に基づくと考えられている。固体酸化物形の燃料電池20では、H他にCOも燃料となりうる。 Now, a description will be given of when the fuel cell 20 is in a power generation operation. In this case, since the fuel material pump 90 is driven, a hydrocarbon-based fuel material is supplied to the evaporation unit 40 of the reformer 4 through the fuel material supply passage 92. Further, the reforming water pump 93 is driven, and the reforming water in a water storage tank (not shown) is supplied to the evaporator 40 through the reforming water passage 94. Here, since the evaporation part 40 is heated by the combustion flame 50, the evaporation part 40 makes the liquid phase reformed water vapor. The generated water vapor is supplied to the reforming unit 42. The reforming unit 42 steam-reforms the fuel material to generate an anode gas containing hydrogen. When the fuel raw material is methane-based, it is considered that the generation of the anode gas in the steam reforming is based on the following equation (1). In the solid oxide fuel cell 20, CO can be used as fuel in addition to H 2 .

(1)…CH+2HO→4H+CO
CH+HO→3H+CO
CnHmが炭化水素の一般的な化学式であるすると、水蒸気改質の一般式は次の(1−1)式のようになる。n=1、m=4であると、メタンの水蒸気改質の式が得られる。
(1) ... CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
When CnHm is a general chemical formula for hydrocarbons, the general formula for steam reforming is the following formula (1-1). When n = 1 and m = 4, an equation for steam reforming of methane is obtained.

(1−1)…CnHm+2nHO→nCO+[(m/2)+2n)]H
生成された水素を含有するアノードガスは、アノードガスマニホルド24を介して、燃料電池20の通路21rを介してアノード21に供給されて発電に使用される。またカソードガスポンプ95が駆動しているため、空気であるカソードガスが、図1の矢印C1方向,矢印C2方向,矢印C3方向,矢印C4方向,矢印C5方向に沿って第1通路81、第2通路82および第3通路83を流れ、カソードガス通路8の先端の出口84から燃料電池20に向けて供給される。さらに、カソードガスは、カソード22に供給されつつ、燃料電池20の通路32rを上向きに流れ、カソード22の発電反応に使用される。
(1-1) ... CnHm + 2nH 2 O → nCO 2 + [(m / 2) + 2n)] H 2
The produced hydrogen gas containing hydrogen is supplied to the anode 21 via the anode gas manifold 24 and the passage 21r of the fuel cell 20 and used for power generation. Since the cathode gas pump 95 is driven, the cathode gas, which is air, flows along the first passage 81, the second passage along the arrow C1, arrow C2, arrow C3, arrow C4, and arrow C5 directions in FIG. The gas flows through the passage 82 and the third passage 83 and is supplied from the outlet 84 at the tip of the cathode gas passage 8 toward the fuel cell 20. Further, the cathode gas is supplied to the cathode 22 and flows upward in the passage 32 r of the fuel cell 20 and is used for the power generation reaction of the cathode 22.

これに対して、アノードガスは、アノードガスマニホルド24から燃料電池20のアノード21を上向きに通過しつつアノード21の発電反応に使用される。これにより燃料電池20は発電する。発電反応においては、水素含有ガスで供給されるアノード21では基本的には(2)の反応が発生すると考えられている。酸素が供給されるカソード22では基本的には(3)の反応が発生すると考えられている。カソード22において発生した酸素イオン(O2−)がカソード22からアノード21に向けて電解質(酸素イオン伝導体,イオン伝導体)を伝導する。 On the other hand, the anode gas is used for the power generation reaction of the anode 21 while passing upward from the anode gas manifold 24 to the anode 21 of the fuel cell 20. As a result, the fuel cell 20 generates power. In the power generation reaction, it is considered that the reaction (2) basically occurs at the anode 21 supplied with the hydrogen-containing gas. It is considered that the reaction (3) basically occurs at the cathode 22 to which oxygen is supplied. Oxygen ions (O 2− ) generated at the cathode 22 conduct the electrolyte (oxygen ion conductor, ion conductor) from the cathode 22 toward the anode 21.

(2)…H+O2−→HO+2e
COが含まれている場合には、CO+O2−→CO+2e
(3)…1/2O+2e→O2−
発電反応後のアノードオフガスは、燃料電池20のアノード21の上部から燃焼用空間5に排出される。アノードオフガスはカソードオフガスまたはカソードガスにより燃焼し、燃焼火炎50を燃焼用空間5において形成する。(2)の反応式によれば、アノードオフガスは水分(HO)を含むことがある。
(2) ... H 2 + O 2− → H 2 O + 2e
When CO is contained, CO + O 2− → CO 2 + 2e
(3)... 1 / 2O 2 + 2e → O 2−
The anode off gas after the power generation reaction is discharged from the upper part of the anode 21 of the fuel cell 20 to the combustion space 5. The anode off gas is burned by the cathode off gas or the cathode gas, and a combustion flame 50 is formed in the combustion space 5. According to the reaction formula (2), the anode off gas may contain moisture (H 2 O).

燃焼用空間5において燃焼した後のアノードオフガス等のガスは高温の排気ガスとなる。この排気ガスは、入口7iから排気ガス通路7に進入し、排気ガス通路7を下向きに流れ、出口7pから吐出される。ここで、排気ガス通路7を下向きに流れる高温の排気ガスと、カソードガス通路8を上向き(排気ガスの流れ方向と反対方向)に流れる低温のカソードガスとが熱交換する。よって排気ガスが冷却される。更に、スタック2に供給される前のカソードガスが予熱される。予熱されたカソードガスは、カソードガス通路8の第2通路82,第3通路83,出口84を経て、燃料電池20のカソード22に供給されるので、発電効率が向上する。   The gas such as the anode off-gas after burning in the combustion space 5 becomes a high-temperature exhaust gas. The exhaust gas enters the exhaust gas passage 7 from the inlet 7i, flows downward through the exhaust gas passage 7, and is discharged from the outlet 7p. Here, heat exchange is performed between the high-temperature exhaust gas flowing downward in the exhaust gas passage 7 and the low-temperature cathode gas flowing upward in the cathode gas passage 8 (opposite to the flow direction of the exhaust gas). Thus, the exhaust gas is cooled. Further, the cathode gas before being supplied to the stack 2 is preheated. Since the preheated cathode gas is supplied to the cathode 22 of the fuel cell 20 through the second passage 82, the third passage 83, and the outlet 84 of the cathode gas passage 8, the power generation efficiency is improved.

ここで、排気ガス通路7を流れる高温の排気ガスは下向きに流れ、且つ、カソードガス通路8を流れる低温のカソードガスは上向きに流れる。結果として、高温の排気ガスと低温のカソードガスとは、対向流として互いに熱交換する。従って、燃焼用空間5から排出された排気ガスは冷却されると共に、スタック2に供給される前のカソードガスは予熱され、発電効率が向上する。   Here, the hot exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7 flows downward, and the low-temperature cathode gas flowing through the cathode gas passage 8 flows upward. As a result, the hot exhaust gas and the cold cathode gas exchange heat with each other as a counter flow. Therefore, the exhaust gas discharged from the combustion space 5 is cooled, and the cathode gas before being supplied to the stack 2 is preheated to improve the power generation efficiency.

さて本実施形態によれば、図1に示すように、燃料電池装置1は、スタック2を構成する燃料電池20が積層されている方向、つまり、スタック2の長手方向(矢印L方向)に沿って延設されている。排気ガス通路7には、長手方向において、複数の仕切部材86が並設されている。よって排気ガス通路7は、仕切部材86によりスタック2の長手方向(矢印L方向)において仕切られた複数の第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tを長手方向に並設させる。このように第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tは、分割室群79を有する。第1分割室7fの通路厚み、第2分割室7sの通路厚みおよび第3分割室7tの通路厚みそれぞれ同一とされている。隣設する仕切部材86間の間隔寸法Xは、燃料電池装置1に応じて適宜設定できる。   Now, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel cell device 1 is arranged in the direction in which the fuel cells 20 constituting the stack 2 are stacked, that is, along the longitudinal direction of the stack 2 (arrow L direction). It is extended. A plurality of partition members 86 are arranged in the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction. Therefore, the exhaust gas passage 7 includes a plurality of first divided chambers 7f, second divided chambers 7s, and third divided chambers 7t that are partitioned in the longitudinal direction of the stack 2 by the partition member 86 (in the direction of arrow L). Let Thus, the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, and the third divided chamber 7t have the divided chamber group 79. The passage thickness of the first division chamber 7f, the passage thickness of the second division chamber 7s, and the passage thickness of the third division chamber 7t are the same. An interval dimension X between adjacent partition members 86 can be appropriately set according to the fuel cell device 1.

図1から理解できるように、排気ガス通路7においては、これの入口7iは第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tに共通している。従って、入口7iを通過した排気ガスは、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tに分岐される。分岐された排気ガスは、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tから吐出された後に、合流する。   As can be understood from FIG. 1, in the exhaust gas passage 7, the inlet 7i thereof is common to the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, and the third divided chamber 7t. Therefore, the exhaust gas that has passed through the inlet 7i is branched into the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, and the third divided chamber 7t. The branched exhaust gas is discharged from the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, and the third divided chamber 7t, and then merges.

本実施形態によれば、図1に示すように、各分割室7f,7s,7tには、排気ガスを浄化させる浄化触媒を有するセラミックス製の粒状の触媒担体100が抵抗部材(圧損部材)として収容されている。浄化触媒は、排気ガスに含まれる環境影響成分(例えば一酸化酸素など)を酸化させる等して浄化させる触媒であり、白金、パラジウム、金、等の貴金属系が例示される。触媒担体100としてはアルミナが例示される。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, in each of the divided chambers 7f, 7s, and 7t, a ceramic granular catalyst carrier 100 having a purification catalyst that purifies exhaust gas is used as a resistance member (pressure loss member). Contained. The purification catalyst is a catalyst that purifies by oxidizing an environmental influence component (for example, oxygen monoxide) contained in the exhaust gas, and examples thereof include noble metal systems such as platinum, palladium, and gold. An example of the catalyst carrier 100 is alumina.

図1に示すように、スタック2の外側に排気ガス通路7が設けられており、排気ガス通路7を構成する分割室7f,7s,7tに、排気ガスを浄化させるセラミックス製の粒状の触媒担体100が収容されている。具体的には、分割室7fには触媒担体100fが収容されている。分割室7sには触媒担体100sが収容されている。分割室7tには触媒担体100rが収容されている。触媒担体100f,100s,100tは、排気ガスを浄化させる触媒を担持しており、例えば同種および同サイズにできる。なお、図1から理解できるように、浄化触媒を担持する触媒担体100は、排気ガス通路7を構成する通路形成部材7aを介してスタック2側に間接的に対向している。このため触媒担体100(100f,100s,100t)は高温のスタック2から伝熱され易い。この場合、浄化触媒の活性温度領域が比較的温度が高い領域にある場合に有効である。   As shown in FIG. 1, an exhaust gas passage 7 is provided outside the stack 2, and a granular catalyst carrier made of ceramics that purifies exhaust gas in the divided chambers 7 f, 7 s, 7 t constituting the exhaust gas passage 7. 100 are housed. Specifically, the catalyst carrier 100f is accommodated in the division chamber 7f. A catalyst carrier 100s is accommodated in the dividing chamber 7s. A catalyst carrier 100r is accommodated in the division chamber 7t. The catalyst carriers 100f, 100s, and 100t carry a catalyst that purifies exhaust gas, and can be of the same type and size, for example. As can be understood from FIG. 1, the catalyst carrier 100 that carries the purification catalyst indirectly faces the stack 2 side via a passage forming member 7 a that constitutes the exhaust gas passage 7. For this reason, the catalyst carrier 100 (100f, 100s, 100t) is easily transferred from the high-temperature stack 2. In this case, it is effective when the active temperature region of the purification catalyst is in a region where the temperature is relatively high.

図1に示すように、排気ガス通路7を構成する分割室7f,7s,7tの上側(分割室7f,7s,7tにおける上流領域)ではなく、分割室7f,7s,7tの底側(分割室7f,7s,7tにおける下流領域)において、触媒担体100(100f,100s,100t)が抵抗部材として収容されている。なお図1では、触媒担体100のサイズは模式化されて図示されている。   As shown in FIG. 1, it is not the upper side of the divided chambers 7f, 7s, 7t that constitute the exhaust gas passage 7 (upstream region in the divided chambers 7f, 7s, 7t) but the bottom side of the divided chambers 7f, 7s, 7t (divided). In the chambers 7f, 7s, and 7t), the catalyst carrier 100 (100f, 100s, and 100t) is accommodated as a resistance member. In FIG. 1, the size of the catalyst carrier 100 is schematically shown.

ここで、図1に示すように、分割室7f,7s,7tにおいて、触媒担体100よりも上方(上流)には、中空空間7fp,7sp,7tpが配置されている。この中空空間7fp,7sp,7tpは、触媒担体100に接触する前の高温の排気ガスを、カソードガスとの熱交換により低下させる役割を果たすことができる。この中空空間7fp,7sp,7tpを流れる相対的に高温の排気ガスは、カソードガス通路8を流れる相対的に低温のカソードガスと通路形成部材7cを介して熱交換されて冷却される。   Here, as shown in FIG. 1, in the divided chambers 7f, 7s, and 7t, the hollow spaces 7fp, 7sp, and 7tp are arranged above (upstream) from the catalyst carrier 100. The hollow spaces 7fp, 7sp, and 7tp can play a role of reducing the high-temperature exhaust gas before contacting the catalyst carrier 100 by heat exchange with the cathode gas. The relatively hot exhaust gas flowing through the hollow spaces 7fp, 7sp, and 7tp is cooled by heat exchange with the relatively cold cathode gas flowing through the cathode gas passage 8 via the passage forming member 7c.

ところで、燃料電池装置1の定格運転等の発電運転において、一般的には、スタック2の長手方向(矢印L方向)の端領域よりも中間領域は、相対的に高温となり易い。スタック1の長手方向の端領域は放熱され易いためと推察される。ここで、図1から理解できるように、第1分割室7fおよび第3分割室7tは、スタック2の長手方向(矢印L方向)の端領域に相当する。第1分割室7fおよび第3分割室7tで挟まれた第2分割室7sは、スタック2の長手方向(矢印L方向)の中間領域に相当する。   By the way, in the power generation operation such as the rated operation of the fuel cell device 1, generally, the intermediate region tends to be relatively high in temperature compared to the end region in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2. It is assumed that the end region in the longitudinal direction of the stack 1 is easily radiated. Here, as can be understood from FIG. 1, the first division chamber 7 f and the third division chamber 7 t correspond to end regions in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2. The second divided chamber 7s sandwiched between the first divided chamber 7f and the third divided chamber 7t corresponds to an intermediate region in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2.

上記した抵抗部材である触媒担体100(100f,100s,100t)が収容されていない条件下では、中央領域に相当する第2分割室7sは、端領域に相当する第1分割室7fおよび第3分割室7tよりも相対的に高温となり易い。すなわち、燃料電池装置1の定格運転等の発電運転において、触媒担体100が収容されていない状態において第2分割室7sの温度は、本来的には、他の分割室(第1分割室7fおよび第3分割室7t)の温度よりも相対的に高温となる高温側分割室である。換言すると、触媒担体100が収容されていない状態において第1分割室7fおよび第3分割室7tの温度は、本来的には、第2分割室7sの温度よりも相対的に低温となる低温側分割室である。   Under the condition that the catalyst carrier 100 (100f, 100s, 100t), which is the resistance member, is not accommodated, the second divided chamber 7s corresponding to the central region has the first divided chamber 7f and the third divided region corresponding to the end regions. It is likely to be relatively hotter than the dividing chamber 7t. That is, in the power generation operation such as the rated operation of the fuel cell device 1, the temperature of the second division chamber 7 s in the state where the catalyst carrier 100 is not accommodated is essentially the other division chamber (the first division chamber 7 f and This is a high temperature side division chamber that is relatively hotter than the temperature of the third division chamber 7t). In other words, in the state where the catalyst carrier 100 is not accommodated, the temperature of the first division chamber 7f and the third division chamber 7t is essentially the lower temperature side where the temperature is relatively lower than the temperature of the second division chamber 7s. It is a divided room.

この点について本実施形態によれば、相対的に高温となり易い第2分割室7sには、排気ガスの流れに対して抵抗となり圧損を生成させる粒状の触媒担体100が抵抗部材として、第1分割室7f,第3分割室7tよりも多めに収容されている。これにより矢印L方向における排気ガス通路7における圧損が調整されている。   In this regard, according to the present embodiment, the second divided chamber 7s, which is likely to have a relatively high temperature, has a granular catalyst carrier 100 that resists the flow of exhaust gas and generates a pressure loss as a resistance member. It is accommodated more than the chamber 7f and the third divided chamber 7t. Thereby, the pressure loss in the exhaust gas passage 7 in the arrow L direction is adjusted.

換言すると、分割室群79のうち、触媒担体100が収容されていない状態において温度が第2分割室7sの温度よりも相対的に低温となる低温側分割室である第1分割室7fおよび第3分割室7tには、排気ガスの流れに対して抵抗となる触媒担体100が、第2分割室7s(高温側分割室)よりも少な目に収容されている。従って、端領域に相当する第1分割室7fおよび第3分割室7tにおける圧損は、中央領域に相当する第2分割室7sにおける圧損よりも低下されている。   In other words, in the divided chamber group 79, the first divided chamber 7f and the first divided chamber 7f, which are low-temperature-side divided chambers in which the temperature is relatively lower than the temperature of the second divided chamber 7s when the catalyst carrier 100 is not accommodated. In the three-divided chamber 7t, a catalyst carrier 100 that is resistant to the flow of exhaust gas is accommodated in a smaller number than the second divided chamber 7s (high-temperature-side divided chamber). Accordingly, the pressure loss in the first divided chamber 7f and the third divided chamber 7t corresponding to the end region is lower than the pressure loss in the second divided chamber 7s corresponding to the central region.

換言すると、排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)に着目すると、第1分割室7fに収容されている触媒担体100の収容高さをH1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100の収容高さをH2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100の収容高さをH3とすると、H2>H1の関係.H2>H3の関係とされている。   In other words, paying attention to the height direction of the exhaust gas passage 7 (the direction of the arrow H), the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the first division chamber 7f is H1, and is accommodated in the second division chamber 7s. When the accommodation height of the catalyst carrier 100 is H2, and the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the third divided chamber 7t is H3, the relationship of H2> H1. The relationship is H2> H3.

したがって、排気ガス通路7において、圧損を調整する前に比較すると、排気ガスが第2分割室7sに流れにくくなり、且つ、第1分割室7fおよび第3分割室7tには流れ易くなる。このように排気ガス通路7において排気ガスの分配性が調整される。このため、圧損を調整する前に比較して、第2分割室7sの温度が相対的に低めに調整され、第1分割室7fおよび第3分割室7tの温度が相対的に高めに調整される。これにより長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。結果として、長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタック2の発電効率を向上させるのに有利となる。   Therefore, in the exhaust gas passage 7, compared to before adjusting the pressure loss, the exhaust gas is less likely to flow into the second divided chamber 7 s and more easily flows into the first divided chamber 7 f and the third divided chamber 7 t. Thus, the exhaust gas distribution in the exhaust gas passage 7 is adjusted. Therefore, the temperature of the second divided chamber 7s is adjusted to be relatively lower than before adjusting the pressure loss, and the temperature of the first divided chamber 7f and the third divided chamber 7t is adjusted to be relatively high. The Thereby, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. As a result, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be improved, which is advantageous in improving the power generation efficiency of the stack 2.

殊に、固体酸化物型の燃料電池20では、その温度が発電出力(発電電圧)に大きな影響を与える。これを考慮すれば、スタック2の長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることは有効である。   In particular, in the solid oxide fuel cell 20, the temperature greatly affects the power generation output (power generation voltage). Considering this, it is effective to improve the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction of the stack 2 (the direction of the arrow L).

更に前述したように、長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得るため、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tのそれぞれに収容されている浄化触媒の浄化効果のばらつきを低減させることができ、排気ガスの浄化性能を高めることができる。加えて、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tのそれぞれにおける浄化触媒の耐久性のばらつきを低減させることができる。   Further, as described above, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform, so that it is accommodated in each of the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, and the third divided chamber 7t. The variation in the purification effect of the purification catalyst that is present can be reduced, and the exhaust gas purification performance can be enhanced. In addition, it is possible to reduce variations in the durability of the purification catalyst in each of the first division chamber 7f, the second division chamber 7s, and the third division chamber 7t.

本実施形態によれば、図1から理解できるように、排気ガス通路7およびカソードガス通路8は通路形成部材7cを介して互いに対向している。このため、排気ガス通路7に収容されている浄化触媒を担持する触媒担体100に対向するように、スタック2に供給される前のカソードガスが流れるカソードガス通路8が設けられている。この場合、外気である相対的に低温のカソードガスを触媒担体100の熱で予熱させると共に、触媒担体100をカソードガス通路8のカソードガスで冷却させることができる。故に、触媒および/または触媒担体100の熱劣化が抑制され、触媒の耐久性を高め得る。   According to this embodiment, as can be understood from FIG. 1, the exhaust gas passage 7 and the cathode gas passage 8 face each other through the passage forming member 7c. For this reason, the cathode gas passage 8 through which the cathode gas before being supplied to the stack 2 flows is provided so as to face the catalyst carrier 100 carrying the purification catalyst accommodated in the exhaust gas passage 7. In this case, it is possible to preheat a relatively low temperature cathode gas, which is the outside air, with the heat of the catalyst carrier 100 and to cool the catalyst carrier 100 with the cathode gas in the cathode gas passage 8. Therefore, thermal deterioration of the catalyst and / or the catalyst carrier 100 can be suppressed, and the durability of the catalyst can be improved.

本実施形態によれば、上記したように長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。このため、排気ガス通路7を流れる排気ガスと、カソードガス通路8を流れるカソードガスとを熱交換させるにあたり、長手方向(矢印L方向)において熱交換の均一性を高めることができる。このため、スタック2に供給されるカソードガスの温度の均一化にも貢献でき、スタック2の長手方向(矢印L方向)における発電むらの低減にも貢献できる。従って、スタック2の長手方向における発電出力のむらを抑制し、スタック2の発電効率および耐久性を向上させるのに貢献できる。   According to the present embodiment, as described above, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, in exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7 and the cathode gas flowing through the cathode gas passage 8, the uniformity of heat exchange can be improved in the longitudinal direction (arrow L direction). For this reason, it can also contribute to the uniformity of the temperature of the cathode gas supplied to the stack 2, and can contribute to the reduction of power generation unevenness in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2. Therefore, it is possible to suppress unevenness in the power generation output in the longitudinal direction of the stack 2 and contribute to improving the power generation efficiency and durability of the stack 2.

(実施形態2)
図3は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。図3に示すように、貫通孔89を有する通気性を備えた横仕切部材88が排気ガス通路7に架設されている。横仕切部材88は分割室7f,7s,7tを上下に分割している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a second embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. As shown in FIG. 3, a lateral partition member 88 having a through hole 89 and having air permeability is installed in the exhaust gas passage 7. The horizontal partition member 88 divides the division chambers 7f, 7s, and 7t vertically.

燃焼用空間5から吐出された排気ガスの温度が過剰に高温であると、触媒担体100に担持されている浄化触媒が排気ガスを浄化させる効率が低下したり、浄化触媒および/または触媒担体100の劣化が進行するおそれがある。このような場合には、図3に示すように、排気ガス通路7に配置される抵抗部材は、排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する触媒担体100で形成された第1抵抗部材102fと、排気ガス通路7において第1抵抗部材102fの上流に配置され且つ排気ガスの温度を低下させるための第2抵抗部材102sとを有する。   If the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion space 5 is excessively high, the efficiency with which the purification catalyst carried on the catalyst carrier 100 purifies the exhaust gas is reduced, or the purification catalyst and / or the catalyst carrier 100 is removed. There is a risk of deterioration of In such a case, as shown in FIG. 3, the resistance member disposed in the exhaust gas passage 7 includes the first resistance member 102f formed of the catalyst carrier 100 having a purification catalyst for purifying the exhaust gas, and the exhaust gas. The gas passage 7 includes a second resistance member 102s disposed upstream of the first resistance member 102f and for reducing the temperature of the exhaust gas.

図3に示すように、排気ガスを浄化させる機能と冷却させる機能とを併有する第2抵抗部材102s(冷却要素)は、横仕切部材88に載せられており、触媒担体100の上流に配置されている。従って、高温の排気ガスは、触媒担体100に担持されている浄化触媒に接触する前に、第2抵抗部材102sに接触して冷却される。このため、排気ガスが触媒担体100と接触するときには、排気ガスの過剰高温化は抑制されている。   As shown in FIG. 3, the second resistance member 102 s (cooling element) having both the function of purifying the exhaust gas and the function of cooling is placed on the horizontal partition member 88 and disposed upstream of the catalyst carrier 100. ing. Accordingly, the hot exhaust gas contacts the second resistance member 102s and is cooled before it contacts the purification catalyst supported on the catalyst carrier 100. For this reason, when the exhaust gas comes into contact with the catalyst carrier 100, an excessive increase in the temperature of the exhaust gas is suppressed.

このため、燃焼用空間5から吐出された直後の排気ガスの温度が過剰に高温であったとしても、触媒担体100の浄化触媒が排気ガスを浄化させる浄化効率を高めることができる。このように第2抵抗部材102sは、浄化触媒を担持する触媒担体で形成されているのではなく、浄化触媒を担持していない複数の粒状または球状のセラミックスまたは金属を基材とする部材で形成されていることが好ましい。第2抵抗部材102sを構成するセラミックス部材として、セラミックス繊維の集合体で形成しても良いし、あるいは、モノリス構造体で形成しても良い。第2抵抗部材102sを形成するセラミックスとしては、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、窒化アルミニウム等が例示される。   For this reason, even if the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the combustion space 5 is excessively high, the purification efficiency with which the purification catalyst of the catalyst carrier 100 purifies the exhaust gas can be enhanced. In this way, the second resistance member 102s is not formed of a catalyst carrier that supports the purification catalyst, but is formed of a member that is based on a plurality of granular or spherical ceramics or metals that do not carry the purification catalyst. It is preferable that The ceramic member constituting the second resistance member 102s may be formed of an aggregate of ceramic fibers, or may be formed of a monolith structure. Examples of the ceramic forming the second resistance member 102s include alumina, silica, magnesia, zirconia, and aluminum nitride.

図3から理解できるように、排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)に着目すると、第1分割室7fに収容されている触媒担体100の収容高さをH1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100の収容高さをH2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100の収容高さをH3とすると、H2≒H1の関係.H2≒H3の関係とされている。但し、H2>H1の関係.H2>H3の関係とされていても良い。   As can be understood from FIG. 3, when attention is paid to the height direction of the exhaust gas passage 7 (arrow H direction), the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the first division chamber 7f is H1, and the second division chamber. When the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in 7s is H2, and the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the third divided chamber 7t is H3, the relationship of H2≈H1. The relationship is H2≈H3. However, the relationship of H2> H1. The relationship H2> H3 may be satisfied.

更に、図3から理解できるように、排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)に着目すると、第1分割室7fに収容されている第2抵抗部材102sの収容高さをM1とし、第2分割室7sに収容されている第2抵抗部材102sの収容高さをM2とし、第3分割室7tに収容されている第2抵抗部材102sの収容高さをM3とすると、M2>M1の関係.M2>M3の関係とされている。従って、第2分割室7sにおける流体抵抗は、第1分割室7fにおける流体抵抗、第3分割室7tにおける流体抵抗に比較して大きく設定されている。換言すると、第2分割室7sにおける圧損は、第1分割室7fにおける圧損、第3分割室7tにおける圧損に比較して大きく設定されている。   Further, as can be understood from FIG. 3, when attention is paid to the height direction of the exhaust gas passage 7 (arrow H direction), the accommodation height of the second resistance member 102s accommodated in the first divided chamber 7f is M1, When the accommodation height of the second resistance member 102s accommodated in the second division chamber 7s is M2, and the accommodation height of the second resistance member 102s accommodated in the third division chamber 7t is M3, M2> M1 connection of. The relationship is M2> M3. Accordingly, the fluid resistance in the second divided chamber 7s is set to be larger than the fluid resistance in the first divided chamber 7f and the fluid resistance in the third divided chamber 7t. In other words, the pressure loss in the second division chamber 7s is set larger than the pressure loss in the first division chamber 7f and the pressure loss in the third division chamber 7t.

このような本実施形態によれば、排気ガス通路7において、圧損を調整する前に比較すると、排気ガスが第2分割室7sに流れにくくなり、第1分割室7fおよび第3分割室7tには流れ易くなる。このため圧損を調整する前に比較して、排気ガス通路7における排気ガスの分配性が調整され、故に、第2分割室7sの温度が相対的に低めに移行し、第1分割室7fおよび第3分割室7tの温度が相対的に高めに移行する。これにより長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。結果として、長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタック2の発電効率を向上させることができる。   According to the present embodiment as described above, in the exhaust gas passage 7, compared to before adjusting the pressure loss, the exhaust gas is less likely to flow into the second divided chamber 7 s, and the first divided chamber 7 f and the third divided chamber 7 t Becomes easier to flow. For this reason, compared to before adjusting the pressure loss, the distribution of the exhaust gas in the exhaust gas passage 7 is adjusted, so that the temperature of the second divided chamber 7s is shifted to a relatively lower level, and the first divided chamber 7f and The temperature of the third divided chamber 7t shifts relatively high. Thereby, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. As a result, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be improved, and the power generation efficiency of the stack 2 can be improved.

上記したように、スタック2の長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tのそれぞれに収容されている浄化触媒の浄化効果のばらつきを低減させることができ、排気ガスの浄化性能を高めることができる。加えて、第1分割室7f、第2分割室7sおよび第3分割室7tのそれぞれにおける浄化触媒の耐久性のばらつきを低減させることができる。   As described above, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction of the stack 2 (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, variation in the purification effect of the purification catalyst accommodated in each of the first division chamber 7f, the second division chamber 7s and the third division chamber 7t can be reduced, and the exhaust gas purification performance can be improved. it can. In addition, it is possible to reduce variations in the durability of the purification catalyst in each of the first division chamber 7f, the second division chamber 7s, and the third division chamber 7t.

本実施形態によれば、上記したように長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。このため、排気ガス通路7を流れる排気ガスと、カソードガス通路8を流れるカソードガスとを熱交換させるにあたり、長手方向(矢印L方向)において熱交換の均一性を高めることができる。このため、スタック2に供給されるカソードガスの温度の均一化にも貢献でき、スタック2の長手方向(矢印L方向)における発電むらの低減にも貢献できる。従って、スタック2の長手方向における発電出力のむらを抑制し、スタック2の発電効率および耐久性を向上させるのに貢献できる。   According to the present embodiment, as described above, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, in exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7 and the cathode gas flowing through the cathode gas passage 8, the uniformity of heat exchange can be improved in the longitudinal direction (arrow L direction). For this reason, it can also contribute to the uniformity of the temperature of the cathode gas supplied to the stack 2, and can contribute to the reduction of power generation unevenness in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2. Therefore, it is possible to suppress unevenness in the power generation output in the longitudinal direction of the stack 2 and contribute to improving the power generation efficiency and durability of the stack 2.

(実施形態3)
図4は実施形態3を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。図4に示すように、排気ガス通路7には、排気ガス通路7を流れる排気ガスの流れ方向と交差する方向に沿って延設された横仕切部材88が設けられている。横仕切部材88は分割室7f,7s,7tを上下に分割している。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a third embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. As shown in FIG. 4, the exhaust gas passage 7 is provided with a horizontal partition member 88 extending along a direction intersecting with the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7. The horizontal partition member 88 divides the division chambers 7f, 7s, and 7t vertically.

図4から理解できるように、横仕切部材88は、排気ガス通路7の高さ方向(排気ガス通路7におけるガス流れ方向に相当,矢印H方向)において中間領域に保持されており、複数の貫通孔89を有しており、ガス透過性を有する。圧損部材や抵抗部材として機能できる触媒担体100は、横仕切部材88に載せられて収容されている。このため、浄化触媒を担持する触媒担体100は、排気ガス通路7においてこれの高さ方向(矢印H方向)において中間領域に配置されている。この場合、排気ガス通路7の上端の温度と下端の温度とのばらつきを抑制させるのに貢献できる。従って排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)における温度の均一性を高めるのに貢献できる。   As can be understood from FIG. 4, the horizontal partition member 88 is held in an intermediate region in the height direction of the exhaust gas passage 7 (corresponding to the gas flow direction in the exhaust gas passage 7, the direction of the arrow H), and has a plurality of through holes. It has a hole 89 and has gas permeability. A catalyst carrier 100 that can function as a pressure loss member or a resistance member is placed on and accommodated on a horizontal partition member 88. For this reason, the catalyst carrier 100 carrying the purification catalyst is disposed in the intermediate region in the exhaust gas passage 7 in the height direction (arrow H direction). In this case, it is possible to contribute to suppressing variation between the temperature at the upper end and the temperature at the lower end of the exhaust gas passage 7. Therefore, it is possible to contribute to improving the temperature uniformity in the height direction (arrow H direction) of the exhaust gas passage 7.

図4に示すように、排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)に着目すると、第1分割室7fに収容されている触媒担体100の収容高さをH1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100の収容高さをH2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100の収容高さをH3とすると、H2>H1の関係.H2>H3の関係とされている。従って、第2分割室7sの抵抗は、第1分割室7fの抵抗、第3分割室7tの抵抗に比較して大きく設定されている。よって、第2分割室7sにおける圧損は、第1分割室7fにおける圧損、第3分割室7tにおける圧損に比較して大きく設定されている。   As shown in FIG. 4, paying attention to the height direction (arrow H direction) of the exhaust gas passage 7, the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the first division chamber 7f is H1, and the second division chamber 7s. If the housing height of the catalyst carrier 100 housed in the catalyst chamber 100 is H2, and the housing height of the catalyst carrier 100 housed in the third divided chamber 7t is H3, the relationship of H2> H1. The relationship is H2> H3. Therefore, the resistance of the second division chamber 7s is set to be larger than the resistance of the first division chamber 7f and the resistance of the third division chamber 7t. Therefore, the pressure loss in the second division chamber 7s is set larger than the pressure loss in the first division chamber 7f and the pressure loss in the third division chamber 7t.

本実施形態においても、上記したように長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。このため、排気ガス通路7を流れる排気ガスと、カソードガス通路8を流れるカソードガスとを熱交換させるにあたり、長手方向(矢印L方向)において熱交換の均一性を高めることができる。このため、スタック2に供給されるカソードガスの温度の均一化にも貢献でき、スタック2の長手方向(矢印L方向)における発電むらの低減にも貢献できる。従って、スタック2の長手方向における発電出力のむらを抑制し、スタック2の発電効率および耐久性を向上させるのに貢献できる。   Also in this embodiment, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform as described above. For this reason, in exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7 and the cathode gas flowing through the cathode gas passage 8, the uniformity of heat exchange can be improved in the longitudinal direction (arrow L direction). For this reason, it can also contribute to the uniformity of the temperature of the cathode gas supplied to the stack 2, and can contribute to the reduction of power generation unevenness in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2. Therefore, it is possible to suppress unevenness in the power generation output in the longitudinal direction of the stack 2 and contribute to improving the power generation efficiency and durability of the stack 2.

(実施形態4)
図5は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。図5に示すように、触媒担体100fは第1分割室7fに収容されている。触媒担体100sは第2分割室7sに収容されている。触媒担体100tは第3分割室7tに収容されている。
(Embodiment 4)
FIG. 5 shows a fourth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. As shown in FIG. 5, the catalyst carrier 100f is accommodated in the first division chamber 7f. The catalyst carrier 100s is accommodated in the second division chamber 7s. The catalyst carrier 100t is accommodated in the third division chamber 7t.

排気ガス通路7の高さ方向(矢印H方向)に着目すると、第1分割室7fに収容されている触媒担体100fの収容高さをH1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100sの収容高さをH2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100tの収容高さをH3とすると、H2≒H1の関係.H2≒H3の関係とされている。但し、第1分割室7fに収容されている触媒担体100fの粒径をD1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100sの粒径をD2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100tの粒径をD3とすると、D2はD1,D3よりも小さく設定されている。粒径は排気ガスが通過する通過性に影響を与える。触媒担体100f,100s,100tの収容高さが同一であれば、粒径が小さい方が排気ガスの通過に対して抵抗となり、圧損を生成させる。   Focusing on the height direction of the exhaust gas passage 7 (the direction of the arrow H), the height of the catalyst carrier 100f accommodated in the first divided chamber 7f is H1, and the catalyst carrier accommodated in the second divided chamber 7s. When the accommodation height of 100 s is H2, and the accommodation height of the catalyst carrier 100t accommodated in the third divided chamber 7t is H3, the relationship of H2≈H1. The relationship is H2≈H3. However, the particle size of the catalyst carrier 100f accommodated in the first divided chamber 7f is D1, and the particle size of the catalyst carrier 100s accommodated in the second divided chamber 7s is D2, and is accommodated in the third divided chamber 7t. If the particle size of the catalyst carrier 100t is D3, D2 is set smaller than D1 and D3. The particle size affects the passage of exhaust gas. If the accommodation heights of the catalyst carriers 100f, 100s, and 100t are the same, the smaller the particle diameter, the resistance to the passage of the exhaust gas, and the pressure loss is generated.

このような本実施形態によれば、排気ガス通路7において、圧損を調整する前に比較すると、排気ガスが第2分割室7sに流れにくくなり、第1分割室7fおよび第3分割室7tには流れ易くなる。このため圧損を調整する前に比較して、第2分割室7sの温度が相対的に低めに移行し、第1分割室7fおよび第3分割室7tの温度が相対的に高めに移行する。これにより長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。結果として、長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタック2の発電効率を向上させることができる。   According to the present embodiment as described above, in the exhaust gas passage 7, compared to before adjusting the pressure loss, the exhaust gas is less likely to flow into the second divided chamber 7 s, and the first divided chamber 7 f and the third divided chamber 7 t Becomes easier to flow. For this reason, compared with before adjusting a pressure loss, the temperature of the 2nd division chamber 7s shifts relatively low, and the temperature of the 1st division chamber 7f and the 3rd division chamber 7t shifts relatively high. Thereby, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. As a result, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. For this reason, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be improved, and the power generation efficiency of the stack 2 can be improved.

本実施形態においても、上記したように長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。このため、排気ガス通路7を流れる排気ガスと、カソードガス通路8を流れるカソードガスとを熱交換させるにあたり、長手方向(矢印L方向)において熱交換の均一性を高めることができる。このため、スタック2に供給されるカソードガスの温度の均一化にも貢献でき、スタック2の長手方向(矢印L方向)における発電むらの低減にも貢献できる。   Also in this embodiment, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform as described above. For this reason, in exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 7 and the cathode gas flowing through the cathode gas passage 8, the uniformity of heat exchange can be improved in the longitudinal direction (arrow L direction). For this reason, it can also contribute to the uniformity of the temperature of the cathode gas supplied to the stack 2, and can contribute to the reduction of power generation unevenness in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2.

(実施形態5)
図6は実施形態5を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。図6に示すように、第1分割室7fの通路厚み、第2分割室7sの通路厚みおよび第3分割室7tの通路厚みはそれぞれ寸法t1とされ、同一とされている。圧損部材として機能できる抵抗部材が排気ガス通路7に配置されていない場合において、相対的に高温となり易い第2分割室7sには、排気ガスにおける圧損を第1分割室7fおよび第3分割室7tにおける圧損よりも高めるための波板で形成された抵抗部材106が配置されている。換言すると、分割室群79のうち、抵抗部材106が収容されていない状態において温度が第2分割室7sの温度よりも相対的に低温となる低温側分割室である第1分割室7fおよび第3分割室7tには、抵抗部材Fが配置されていない。抵抗部材106は波板に限定されない。
(Embodiment 5)
FIG. 6 shows a fifth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. As shown in FIG. 6, the passage thickness of the first division chamber 7f, the passage thickness of the second division chamber 7s, and the passage thickness of the third division chamber 7t are set to the same dimension t1, respectively. When the resistance member that can function as the pressure loss member is not disposed in the exhaust gas passage 7, the pressure in the exhaust gas is reduced to the first division chamber 7f and the third division chamber 7t. A resistance member 106 formed of a corrugated plate is disposed to increase the pressure loss. In other words, in the divided chamber group 79, the first divided chamber 7f and the first divided chamber 7f, which are low-temperature-side divided chambers in which the temperature is relatively lower than the temperature of the second divided chamber 7s when the resistance member 106 is not accommodated. The resistance member F is not disposed in the three-divided chamber 7t. The resistance member 106 is not limited to a corrugated plate.

(実施形態6)
図7は実施形態6を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。スタック2の長手方向(矢印L方向)において、排気ガス通路7は、4個に分割されており、第1分割室7f、第2分割室7s、第3分割室7tおよび第4分割室7eを有する。第1分割室7fの通路厚み、第2分割室7sの通路厚み、第3分割室7tの通路厚み、第4分割室7eの通路厚みは、それぞれ寸法t1とされ、同一とされている。排気ガス通路7の高さ方向に着目すると、第1分割室7fに収容されている触媒担体100の収容高さをH1とし、第2分割室7sに収容されている触媒担体100の収容高さをH2とし、第3分割室7tに収容されている触媒担体100の収容高さをH3とし、第4分割室に収容されている触媒担体100の収容高さをH4とすると、H2,H3>H1,H2の関係とされている。H2≒H3の関係とされている。H1≒H2の関係とされている。従って、第2分割室7sおよび第3分割室7tにおける圧損は、第1分割室7fにおける圧損、第2分割室7sにおける圧損に比較して大きく設定されている。
(Embodiment 6)
FIG. 7 shows a sixth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. In the longitudinal direction of the stack 2 (the direction of the arrow L), the exhaust gas passage 7 is divided into four parts, and the first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, the third divided chamber 7t, and the fourth divided chamber 7e are divided. Have. The passage thickness of the first division chamber 7f, the passage thickness of the second division chamber 7s, the passage thickness of the third division chamber 7t, and the passage thickness of the fourth division chamber 7e are set to the same dimension t1, respectively. When attention is paid to the height direction of the exhaust gas passage 7, the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the first division chamber 7f is H1, and the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the second division chamber 7s. Is H2, the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the third division chamber 7t is H3, and the accommodation height of the catalyst carrier 100 accommodated in the fourth division chamber is H4, H2, H3> The relationship is H1 and H2. The relationship is H2≈H3. The relationship is H1≈H2. Therefore, the pressure loss in the second division chamber 7s and the third division chamber 7t is set to be larger than the pressure loss in the first division chamber 7f and the pressure loss in the second division chamber 7s.

結果として、これにより長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。故に、スタック2の長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタック2の発電効率を向上させることができる。   As a result, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. Therefore, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2 can be made uniform. For this reason, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be improved, and the power generation efficiency of the stack 2 can be improved.

(実施形態7)
図8は実施形態7を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。スタック2の長手方向(矢印L方向)において、排気ガス通路7は5個に分割されており、第1分割室7f、第2分割室7s、第3分割室7t、第4分割室7eおよび第5分割室7hを有する。第1分割室7fには、排気ガスを浄化させる浄化触媒の触媒層を担体に担持した第1モノリス構造体104fが収容されている。第2分割室7sには、浄化触媒の触媒層を担体に担持した第2モノリス構造体104sが収容されている。第3分割室7tには、浄化触媒の触媒層を担体に担持した第3モノリス構造体104tが収容されている。第4分割室4eには、浄化触媒の触媒層を担体に担持した第4モノリス構造体104eが収容されている。第5分割室4hには、浄化触媒の触媒層を担体に担持した第5モノリス構造体104hが収容されている。
(Embodiment 7)
FIG. 8 shows a seventh embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. In the longitudinal direction of the stack 2 (in the direction of the arrow L), the exhaust gas passage 7 is divided into five parts. The first divided chamber 7f, the second divided chamber 7s, the third divided chamber 7t, the fourth divided chamber 7e, and the It has 5 division chambers 7h. The first division chamber 7f accommodates a first monolith structure 104f in which a catalyst layer of a purification catalyst for purifying exhaust gas is supported on a carrier. A second monolith structure 104s in which a catalyst layer of a purification catalyst is supported on a carrier is accommodated in the second division chamber 7s. In the third division chamber 7t, a third monolith structure body 104t in which the catalyst layer of the purification catalyst is supported on the carrier is accommodated. The fourth division chamber 4e accommodates a fourth monolith structure 104e in which the catalyst layer of the purification catalyst is supported on the carrier. The fifth monolithic structure 104h in which the catalyst layer of the purification catalyst is supported on the carrier is accommodated in the fifth division chamber 4h.

第1モノリス構造体104fの圧力損失をα1とし、第2モノリス構造体104sの圧力損失をα2とし、第3モノリス構造体104tの圧力損失をα3とし、第4モノリス構造体104eの圧力損失をα4とし、第5モノリス構造体104hの圧力損失をα5とすると、α1≒α5、α2≒α4とされている。α3>(α2,α4)>(α1,α5)の関係とされている。   The pressure loss of the first monolith structure 104f is α1, the pressure loss of the second monolith structure 104s is α2, the pressure loss of the third monolith structure 104t is α3, and the pressure loss of the fourth monolith structure 104e is α4. Assuming that the pressure loss of the fifth monolith structure 104h is α5, α1≈α5 and α2≈α4. α3> (α2, α4)> (α1, α5).

従って、長手方向(矢印L方向)の中央領域に相当する第3分割室7tにおける圧損は、第1分割室7fにおける圧損、第2分割室7sにおける圧損、第4分割室7eにおける圧損、第5分割室8hにおける圧損に比較して大きく設定されている。また、第1分割室7fにおける圧損、第5分割室4hにおける圧損は、第2分割室7sにおける圧損および第4分割室4eにおける圧損に比較してそれぞれ低く設定されている。このため、高温の排気ガスが第3分割室7tに流れることが制約され、圧損調整前に比較して、第3分解室7tの温度が低下する。結果として、これにより長手方向(矢印L方向)における排気ガス通路7の温度分布の均一化を図り得る。結果として、スタック2の長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の温度分布の均一化を図り得る。このため長手方向(矢印L方向)におけるスタック2の発電出力(発電電圧)の均一性を高めることができ、スタック2の発電効率を向上させることができる。   Therefore, the pressure loss in the third divided chamber 7t corresponding to the central region in the longitudinal direction (arrow L direction) is the pressure loss in the first divided chamber 7f, the pressure loss in the second divided chamber 7s, the pressure loss in the fourth divided chamber 7e, It is set larger than the pressure loss in the dividing chamber 8h. Further, the pressure loss in the first division chamber 7f and the pressure loss in the fifth division chamber 4h are set lower than the pressure loss in the second division chamber 7s and the pressure loss in the fourth division chamber 4e, respectively. For this reason, it is restricted that high temperature exhaust gas flows into the 3rd division room 7t, and the temperature of the 3rd decomposition room 7t falls compared with before pressure loss adjustment. As a result, the temperature distribution of the exhaust gas passage 7 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be made uniform. As a result, the temperature distribution of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) of the stack 2 can be made uniform. For this reason, the uniformity of the power generation output (power generation voltage) of the stack 2 in the longitudinal direction (arrow L direction) can be improved, and the power generation efficiency of the stack 2 can be improved.

(実施形態8)
図9は実施形態8を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、実施形態1と相違する部分を中心として説明する。スタック2の長手方向(矢印L方向)において、排気ガス通路7を形成する通路形成部材7aには、ガイド溝7mを形成するガイド部7sが複数個形成されている。燃料電池システムの組み付け時において、任意のガイド部7sのガイド溝7mに仕切部材86を挿入する。これにより分割室群79を仕切る隣設する仕切部材86間の間隔寸法Xは、調整可能とされている。従って、燃料電池システムの設置環境の温度(例えば寒冷地)に応じて、間隔寸法Xを調整できる。
(Embodiment 8)
FIG. 9 shows an eighth embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. In the longitudinal direction of the stack 2 (arrow L direction), the passage forming member 7a that forms the exhaust gas passage 7 is formed with a plurality of guide portions 7s that form guide grooves 7m. When the fuel cell system is assembled, the partition member 86 is inserted into the guide groove 7m of the arbitrary guide portion 7s. Thereby, the space | interval dimension X between the partition members 86 which adjoin the partition chamber group 79 is made adjustable. Therefore, the interval dimension X can be adjusted according to the temperature of the installation environment of the fuel cell system (for example, a cold region).

(その他)
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。スタック2は、カソードガス通路8の第3通路83を挟むように2組設けられているが、これに限らず、スタックはカソードガス通路8の第3通路83に隣設するように1組設けられている構造でも良い。スタック2は、複数の燃料電池を厚み方向に積層して形成されているが、これに限らず、複数のチューブ型の燃料電池を組み付けてスタックを形成しても良い。この場合であっても、スタックは長手方向に延設されている。上記した実施形態1によれば、燃料原料を改質させる改質部が設けられているが、場合によっては、スタックは高温で発電運転しているため、改質部を廃止し、蒸発部で形成した水蒸気と燃料原料とをスタックのアノードに直接的に供給することにしても良い。燃料としてはメタン系に限らず、プロパン系、ブタン系でも良い。排気ガス通路7は分割室7f,7s,7tに分割されているが、矢印L方向において4個以上に分割されていても良い。
(Other)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist. The following technical idea can also be grasped from the above description. Two sets of stacks 2 are provided so as to sandwich the third passage 83 of the cathode gas passage 8, but the present invention is not limited to this, and one set of stacks is provided adjacent to the third passage 83 of the cathode gas passage 8. The structure may be used. The stack 2 is formed by stacking a plurality of fuel cells in the thickness direction. However, the stack 2 is not limited thereto, and a stack may be formed by assembling a plurality of tube-type fuel cells. Even in this case, the stack extends in the longitudinal direction. According to the first embodiment described above, the reforming unit for reforming the fuel material is provided. However, in some cases, the stack is operating at a high temperature, so the reforming unit is abolished and the evaporation unit is used. The formed water vapor and fuel material may be supplied directly to the anode of the stack. The fuel is not limited to methane, but may be propane or butane. Although the exhaust gas passage 7 is divided into the divided chambers 7f, 7s, and 7t, it may be divided into four or more in the arrow L direction.

[付記項1]長手方向に延設されたスタックと、スタックの発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と排気ガスを吐出させる出口とを有し且つスタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路と、排気ガス通路と熱交換可能なカソードガス通路とを具備しており、排気ガス通路は、スタックの長手方向において分割された複数の分割室で形成された分割室群と、排気ガス通路に配置された抵抗部材とを備えており、分割室群のうち、抵抗部材が配置されていない状態において温度が他の分割室の温度よりも相対的に高温となる少なくとも高温側分割室には、排気ガスにおける圧損を他の分割室における圧損よりも高めて、スタック長手方向において排気ガスとカソードガスとの熱交換における均一性を高めるように抵抗部材が配置されている燃料電池装置。この場合、スタックの長手方向において排気ガスとカソードガスとの熱交換における均一性を高めることができる。カソードガスの温度の均一性を図り得る。よって長手方向における発電出力のむらの低減できる。   [Additional Item 1] The stack has a stack extending in the longitudinal direction, an inlet through which the exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack, and an outlet through which the exhaust gas is discharged. The stack extends along the longitudinal direction of the stack. An exhaust gas passage, and a cathode gas passage that can exchange heat with the exhaust gas passage, and the exhaust gas passage includes a plurality of divided chamber groups formed in the longitudinal direction of the stack, And a resistance member arranged in the exhaust gas passage, and at least a high temperature side division in which the temperature is relatively higher than the temperature of the other division chamber in a state where no resistance member is arranged in the division chamber group A resistance member is arranged in the chamber so that the pressure loss in the exhaust gas is higher than the pressure loss in the other divided chambers, and the uniformity in heat exchange between the exhaust gas and the cathode gas is increased in the stack longitudinal direction. It is to have a fuel cell device. In this case, the uniformity in heat exchange between the exhaust gas and the cathode gas in the longitudinal direction of the stack can be improved. The uniformity of the temperature of the cathode gas can be achieved. Therefore, the unevenness of the power generation output in the longitudinal direction can be reduced.

[付記項2]長手方向に延設されたスタックと、前記スタックの発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と前記排気ガスを吐出させる出口とを有し且つ前記スタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路とを具備しており、前記排気ガス通路は、前記スタックの前記長手方向において分割された複数の分割室で形成された分割室群と、前記排気ガス通路に配置された抵抗部材とを備えている燃料電池装置。   [Additional Item 2] The stack has a stack extending in the longitudinal direction, an inlet through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack, and an outlet through which the exhaust gas is discharged, and extends along the longitudinal direction of the stack. An exhaust gas passage provided, and the exhaust gas passage is disposed in the exhaust gas passage and a divided chamber group formed by a plurality of divided chambers divided in the longitudinal direction of the stack. And a resistance member.

[付記項3]長手方向に延設されたスタックと、前記スタックの発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と前記排気ガスを吐出させる出口とを有し且つ前記スタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路とを具備しており、前記排気ガス通路は、前記排気ガス通路に配置された抵抗部材を備えている燃料電池装置。抵抗部材としては、排気ガスの有害成分を浄化させる浄化触媒を担持する触媒担体とすることができる。   [Additional Item 3] The stack includes a stack extending in the longitudinal direction, an inlet through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack, and an outlet through which the exhaust gas is discharged, and extends along the longitudinal direction of the stack. An exhaust gas passage provided, wherein the exhaust gas passage includes a resistance member disposed in the exhaust gas passage. The resistance member may be a catalyst carrier that supports a purification catalyst that purifies harmful components of exhaust gas.

[付記項4]長手方向に延設されたスタックと、前記スタックの発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と前記排気ガスを吐出させる出口とを有し且つ前記スタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路とを具備する燃料電池装置。   [Additional Item 4] The stack has a stack extending in the longitudinal direction, an inlet through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack, and an outlet through which the exhaust gas is discharged, and extends along the longitudinal direction of the stack. A fuel cell device comprising an exhaust gas passage provided.

本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用などの燃料電池システムに利用することができる。   The present invention can be used in, for example, fuel cell systems for stationary use, vehicle use, electrical equipment use, and electronic equipment use.

1は燃料電池装置、2はスタック、20は燃料電池、21はアノード、22はカソード、3は基体、4は改質器、40は蒸発部、42は改質部、5は燃焼用空間、50は燃焼火炎、7は排気ガス通路、7mはガイド溝、7sはガイド部、8はカソードガス通路、86は仕切部材、7fは第1分割室、7sは第2分割室、7tは第3分割室、89は分割室群、100は触媒担体(抵抗部材)、102は第2抵抗部材、104はモノリス構造体を示す。   1 is a fuel cell device, 2 is a stack, 20 is a fuel cell, 21 is an anode, 22 is a cathode, 3 is a substrate, 4 is a reformer, 40 is an evaporation unit, 42 is a reforming unit, 5 is a combustion space, 50 is a combustion flame, 7 is an exhaust gas passage, 7m is a guide groove, 7s is a guide portion, 8 is a cathode gas passage, 86 is a partition member, 7f is a first division chamber, 7s is a second division chamber, and 7t is a third portion. Reference numeral 89 denotes a division chamber group, reference numeral 100 denotes a catalyst carrier (resistance member), reference numeral 102 denotes a second resistance member, and reference numeral 104 denotes a monolith structure.

Claims (5)

複数の燃料電池を並設して長手方向に延設されたスタックと、前記スタックの発電反応を経た排気ガスを流入させる入口と前記排気ガスを吐出させる出口とを有し且つ前記スタックの長手方向に沿って延設されている排気ガス通路とを具備しており、
前記排気ガス通路は、前記スタックの前記長手方向において分割された複数の分割室で形成された分割室群と、前記排気ガス通路に配置された抵抗部材とを備えており、
前記分割室群のうち、前記抵抗部材が配置されていない状態において温度が他の分割室の温度よりも相対的に高温となる少なくとも高温側分割室には、前記排気ガスにおける圧損を前記他の分割室における圧損よりも高める抵抗部材が配置されている燃料電池装置。
A stack having a plurality of fuel cells arranged in parallel and extending in the longitudinal direction, an inlet through which exhaust gas that has undergone a power generation reaction of the stack, and an outlet through which the exhaust gas is discharged are provided, and the longitudinal direction of the stack And an exhaust gas passage extending along
The exhaust gas passage includes a division chamber group formed by a plurality of division chambers divided in the longitudinal direction of the stack, and a resistance member disposed in the exhaust gas passage,
Among the divided chamber groups, in the state where the resistance member is not arranged, at least the high temperature side divided chamber where the temperature is relatively higher than the temperature of the other divided chamber, fuel cell system enhances Ru than the pressure loss in the divided chamber resistance member is disposed.
請求項1において、前記抵抗部材は、前記排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する触媒担体、あるいは、浄化触媒を有していないセラミックスまたは金属で形成された部材である燃料電池装置。   2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the resistance member is a catalyst carrier having a purification catalyst that purifies the exhaust gas, or a member formed of ceramics or metal that does not have a purification catalyst. 請求項1または2において、前記スタックに供給される発電反応前のカソードガスが流れるカソードガス通路が設けられており、前記カソードガス通路を流れる前記カソードガスと前記排気ガス通路を流れる前記排気ガスとが熱交換可能となるように、前記カソードガス通路および前記排気ガス通路が設けられている燃料電池装置。   In Claim 1 or 2, the cathode gas passage through which the cathode gas before power generation reaction supplied to the stack flows is provided, the cathode gas which flows through the cathode gas passage, and the exhaust gas which flows through the exhaust gas passage, A fuel cell device in which the cathode gas passage and the exhaust gas passage are provided so that can exchange heat. 請求項1〜3のうちの一項において、前記抵抗部材は、前記排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する触媒担体で形成された第1抵抗部材と、前記排気ガス通路において前記第1抵抗部材の上流に配置され且つ前記排気ガスの温度を低下させる第2抵抗部材とを有する燃料電池装置。   The resistance member according to claim 1, wherein the resistance member includes a first resistance member formed of a catalyst carrier having a purification catalyst for purifying the exhaust gas, and the first resistance member in the exhaust gas passage. And a second resistance member that is disposed upstream and reduces the temperature of the exhaust gas. 請求項1〜4のうちの一項において、前記抵抗部材は、前記排気ガス通路において前記排気ガスが流れる方向における中間領域に配置されている燃料電池装置。 In one of claims 1-4, wherein the resistance member is a fuel cell device is arranged in an intermediate area the in the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust gas passage.
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