JPH01167959A - 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 - Google Patents
内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池Info
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- JPH01167959A JPH01167959A JP62327998A JP32799887A JPH01167959A JP H01167959 A JPH01167959 A JP H01167959A JP 62327998 A JP62327998 A JP 62327998A JP 32799887 A JP32799887 A JP 32799887A JP H01167959 A JPH01167959 A JP H01167959A
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- reforming
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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
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、例えば炭化水素を含む燃料を電池内部で改質
しながら発電を行う内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池に
関するものである。
しながら発電を行う内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池に
関するものである。
［従来の技術１
従来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池の断面図の例を
第３図に示す。この第３図において、ｌは多孔性のセラ
ミックで構成され、その空隙に炭酸塩を含浸している電
解質マトリックス、２は多孔性のニッケル等で構成さ・
れた燃料電極、３は多孔性の酸化ニッケル等で構成され
た酸化剤電極であり、燃料電極２と酸化剤電極３は電解
質マトリックスｌを介して対向するように配置されてい
る。
第３図に示す。この第３図において、ｌは多孔性のセラ
ミックで構成され、その空隙に炭酸塩を含浸している電
解質マトリックス、２は多孔性のニッケル等で構成さ・
れた燃料電極、３は多孔性の酸化ニッケル等で構成され
た酸化剤電極であり、燃料電極２と酸化剤電極３は電解
質マトリックスｌを介して対向するように配置されてい
る。
４は燃料通路であり、５は燃料側セパレータである。６
は酸化剤通路であり、７は酸化剤側セパレータである。
は酸化剤通路であり、７は酸化剤側セパレータである。
セパレータ５と７は一体となっていてもよい。８は改質
触媒であり、燃料通路４の少なくとも一部に配置されて
いる。従来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池は以上の
如く構成されている。
触媒であり、燃料通路４の少なくとも一部に配置されて
いる。従来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池は以上の
如く構成されている。
丘記構成の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池は、燃料通
路４に炭化水素などの燃料と水蒋気が供給されると、改
質触媒９の触媒反応により炭化水素は水蒸気と反応し、
水素、−酸化炭素および二酸化炭素に改質される。炭化
水素がメタンの場合には、この反応は以下の式で表わさ
れる。
路４に炭化水素などの燃料と水蒋気が供給されると、改
質触媒９の触媒反応により炭化水素は水蒸気と反応し、
水素、−酸化炭素および二酸化炭素に改質される。炭化
水素がメタンの場合には、この反応は以下の式で表わさ
れる。
Ｃ１１４＋Ｈ２０→３１（２＋ＧＯ（１）Ｈ２Ｏ＋ Ｃ
ｏ ＋ ｔｉ２＋Ｃ０２（２）そして、生成した水素お
よび一酸化炭素は多孔性の燃料電極２の細孔内を電解質
マトリックスｌの方へ拡散する。一方、酸化剤通路６に
は空気と二酸化炭素が供給され、多孔性の酸化剤電極３
の細孔内を電解質マトリックスｌの方へ拡散する。電解
質マトリックスｌに含浸されている炭酸塩と燃料電極２
との界面および炭酸塩と酸化剤電極３との界面でそれぞ
れ（３）、（４）式のような電気化学反応か起こり、燃
料電極２と酸化剤電極３の間に電圧か生じ、これを外部
に電力として取り出すことができる。
ｏ ＋ ｔｉ２＋Ｃ０２（２）そして、生成した水素お
よび一酸化炭素は多孔性の燃料電極２の細孔内を電解質
マトリックスｌの方へ拡散する。一方、酸化剤通路６に
は空気と二酸化炭素が供給され、多孔性の酸化剤電極３
の細孔内を電解質マトリックスｌの方へ拡散する。電解
質マトリックスｌに含浸されている炭酸塩と燃料電極２
との界面および炭酸塩と酸化剤電極３との界面でそれぞ
れ（３）、（４）式のような電気化学反応か起こり、燃
料電極２と酸化剤電極３の間に電圧か生じ、これを外部
に電力として取り出すことができる。
＋１２＋ＧＯ：ｌ’−−＋Ｈ，０＋（：０２ ＋２ｅ
（３）％０２＋Ｃ０２＋２ｅ＋ＧＯ，”−（４）改質
触媒上で起こる改質反応は吸熱反応てあり、この反応を
持続させるために必要な熱量は、上記電気化学反応に伴
なう非可逆反応による発熱か改質触媒に供給されること
てまかなわれている。このように電池の中で発熱反応と
吸熱反応を組合わせることにより熱利用が効率的に行え
、さらに生成した水素および一酸化炭素か直ちに電気化
学反応により消費されるために改質反応の化学平衡かよ
り多量の水素および一酸化炭素を生成する方向に移動し
、ために発電効率か高いことか内部改質式溶融炭酸塩型
燃料電池の特徴である。
（３）％０２＋Ｃ０２＋２ｅ＋ＧＯ，”−（４）改質
触媒上で起こる改質反応は吸熱反応てあり、この反応を
持続させるために必要な熱量は、上記電気化学反応に伴
なう非可逆反応による発熱か改質触媒に供給されること
てまかなわれている。このように電池の中で発熱反応と
吸熱反応を組合わせることにより熱利用が効率的に行え
、さらに生成した水素および一酸化炭素か直ちに電気化
学反応により消費されるために改質反応の化学平衡かよ
り多量の水素および一酸化炭素を生成する方向に移動し
、ために発電効率か高いことか内部改質式溶融炭酸塩型
燃料電池の特徴である。
［従来技術の問題点］
しかしながら従来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池に
おいては、電解質マトリックスｌから電解質か蒸発して
燃料電極２を通過して燃料通路４に移動し、改質触媒８
に付着して該触媒の活性を低下させ、ために電池性能か
低下してしまうという問題かある。この問題は、改質触
媒層の中を電解質蒸気が下流側に流れてしまう燃料通路
構造をもつことか原因となって生じている。
おいては、電解質マトリックスｌから電解質か蒸発して
燃料電極２を通過して燃料通路４に移動し、改質触媒８
に付着して該触媒の活性を低下させ、ために電池性能か
低下してしまうという問題かある。この問題は、改質触
媒層の中を電解質蒸気が下流側に流れてしまう燃料通路
構造をもつことか原因となって生じている。
本発明は、電池内のガスの流れを分離することによって
改質触媒に移動する電解質蒸気の量を低減することがで
き、ために電池の寿命を長くすることができる内部改質
式溶融炭酸塩型燃料電池を提供するのか目的である。
改質触媒に移動する電解質蒸気の量を低減することがで
き、ために電池の寿命を長くすることができる内部改質
式溶融炭酸塩型燃料電池を提供するのか目的である。
［問題点を解決するための手段］
上記問題点を解決するために提案される本発明の構成は
以下のとおりである。
以下のとおりである。
電解質マトリックスを挟んで燃料電極と酸化剤電極が対
向し、前記燃料電極の他面にはその一部に改質触媒を充
填した燃料通路を、酸化剤電極の他面には酸化剤通路を
構成して成る燃料電池において、その燃料通路が燃料人
口マニホールドおよび燃料電極と連通ずるが、燃料出口
マニホールドと連通せず、かつ少なくともその一部に改
質触媒を配置した燃料入口通路、および燃料人口マニホ
ールドと連通せずに燃料出口マニホールドおよび燃料電
極と連通し、かつ燃料入口通路とはガス不透過性の隔壁
で仕切られている燃料出口通路により構成される内部改
質式溶融炭酸塩型燃料電池。
向し、前記燃料電極の他面にはその一部に改質触媒を充
填した燃料通路を、酸化剤電極の他面には酸化剤通路を
構成して成る燃料電池において、その燃料通路が燃料人
口マニホールドおよび燃料電極と連通ずるが、燃料出口
マニホールドと連通せず、かつ少なくともその一部に改
質触媒を配置した燃料入口通路、および燃料人口マニホ
ールドと連通せずに燃料出口マニホールドおよび燃料電
極と連通し、かつ燃料入口通路とはガス不透過性の隔壁
で仕切られている燃料出口通路により構成される内部改
質式溶融炭酸塩型燃料電池。
［作用］
木発明は上記のように、燃料通路の入口側と出口側を区
分することによって、電池内のガスの流れは分離される
。すなわち燃料人口マニホールドから燃料入口通路内に
供給された燃料は燃料入口通路内に配置された改質触媒
で改質された後、その道が閉ざされているため、多孔質
の燃料電極中へ滲透流入し燃料電極内で電気化学反応を
起こししかる後燃料出口通路内に流出し、ここを通過し
て燃料出口マニホールド内に至り、排出される。
分することによって、電池内のガスの流れは分離される
。すなわち燃料人口マニホールドから燃料入口通路内に
供給された燃料は燃料入口通路内に配置された改質触媒
で改質された後、その道が閉ざされているため、多孔質
の燃料電極中へ滲透流入し燃料電極内で電気化学反応を
起こししかる後燃料出口通路内に流出し、ここを通過し
て燃料出口マニホールド内に至り、排出される。
このため電解質マトリックスから蒸発した電解質蒸気が
燃料の流れに逆らって燃料入口通路の方に移動すること
を抑制でき、その結果、改質触媒に対する電解質蒸気の
付着量を低減するこ左かできる。
燃料の流れに逆らって燃料入口通路の方に移動すること
を抑制でき、その結果、改質触媒に対する電解質蒸気の
付着量を低減するこ左かできる。
［実施例コ
以下、第１．２図により本発明の実施例を具体的に説明
する。第１図は木発明に係る燃料電池の全体を示す平面
図、第２図は該電池の一部所面図である。実施例の燃料
通路は燃料入口マニホールド９と連通し、かつ燃料上ロ
マニホールト１０と連通しない燃料入口通路４−ａおよ
び燃料入口マニホールド９と連通せずに燃料上ロマニホ
ールト１０とは連通している燃料出口通路４−ｂから構
成され、４−ａと４−ｂとはガス不透過性の隔壁１１で
仕切られている。改質触媒８は燃料入口通路４−ａの中
の少なくとも一部に配置されている。符号の１２は酸化
剤入口マニホールド、１３は酸化削出ロマニホールトで
ある。図中符号の１．２，３．５．６．７は前記従来例
と同一構造なのでその説明を省略する。このようにして
、本発明の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池が構成され
る。
する。第１図は木発明に係る燃料電池の全体を示す平面
図、第２図は該電池の一部所面図である。実施例の燃料
通路は燃料入口マニホールド９と連通し、かつ燃料上ロ
マニホールト１０と連通しない燃料入口通路４−ａおよ
び燃料入口マニホールド９と連通せずに燃料上ロマニホ
ールト１０とは連通している燃料出口通路４−ｂから構
成され、４−ａと４−ｂとはガス不透過性の隔壁１１で
仕切られている。改質触媒８は燃料入口通路４−ａの中
の少なくとも一部に配置されている。符号の１２は酸化
剤入口マニホールド、１３は酸化削出ロマニホールトで
ある。図中符号の１．２，３．５．６．７は前記従来例
と同一構造なのでその説明を省略する。このようにして
、本発明の内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池が構成され
る。
上記実施例によると、燃料入口マニホールド９から炭化
水素を含む燃料と水蒸気か燃料入口通路４−ａ内に供給
されると、該通路に配置されている改質触媒８により改
質されて水素、−酸化炭素および二酸化炭素が生成され
る。燃料入口通路４−ａと燃料出口通路４−ｂはガス不
透過性の隔壁１１て仕切られているため、改質されたガ
スは燃料入口通路４−ａから４−ａに隣接する燃料電極
２の細孔中に拡散する。燃料電極２の中に拡散した水素
と一酸化炭素の一部は電気化学反応により消費されて、
水蒸気および二酸化炭素を生成する。
水素を含む燃料と水蒸気か燃料入口通路４−ａ内に供給
されると、該通路に配置されている改質触媒８により改
質されて水素、−酸化炭素および二酸化炭素が生成され
る。燃料入口通路４−ａと燃料出口通路４−ｂはガス不
透過性の隔壁１１て仕切られているため、改質されたガ
スは燃料入口通路４−ａから４−ａに隣接する燃料電極
２の細孔中に拡散する。燃料電極２の中に拡散した水素
と一酸化炭素の一部は電気化学反応により消費されて、
水蒸気および二酸化炭素を生成する。
生成した水蒸気と二酸化炭素および未反応の燃料改質ガ
スは燃料電極２から燃料出口通路４−ｂに排出される。
スは燃料電極２から燃料出口通路４−ｂに排出される。
４−ｂの中でまだ利用されず残っている水素と一酸化炭
素は４−ｂに接する燃料電極２の中に拡散し、電気化学
反応により消費され、水蒸気および二酸化炭素を生成す
る。これらの生成ガスは再び燃料出口通路４−ｂに排出
され、他の燃料出口通路４−ｂ内のガスとともに燃料上
ロマニホールト１０に排出される。このように未発明に
よる内部改質電池ては、該電池に供給される燃料は燃料
入口通路４−ａから燃料″電極２を通って燃料出口通路
４−ｂ ｅ流れ出る。
素は４−ｂに接する燃料電極２の中に拡散し、電気化学
反応により消費され、水蒸気および二酸化炭素を生成す
る。これらの生成ガスは再び燃料出口通路４−ｂに排出
され、他の燃料出口通路４−ｂ内のガスとともに燃料上
ロマニホールト１０に排出される。このように未発明に
よる内部改質電池ては、該電池に供給される燃料は燃料
入口通路４−ａから燃料″電極２を通って燃料出口通路
４−ｂ ｅ流れ出る。
−・方、電解質マトリックス１からは電解質か蒸発する
か、この電解質蒸気は燃料電極２の中で上記のような燃
料の流れに同伴されて燃料出口通路４−ｂに排出される
。このとき燃料は上記のごとく流れるため、電解質蒸気
は燃料の流れの上流側に位置する改質触媒８の方に移動
しにくくなり、したがって改質触媒８に対する電解質蒸
気の付着を抑制することができ、ために電池の寿命を長
くすることがてきる。酸化剤は酸化剤入口マニホールド
１２から酸化剤通路６を通って酸化削出ロマニホールト
１３に至り排出される。
か、この電解質蒸気は燃料電極２の中で上記のような燃
料の流れに同伴されて燃料出口通路４−ｂに排出される
。このとき燃料は上記のごとく流れるため、電解質蒸気
は燃料の流れの上流側に位置する改質触媒８の方に移動
しにくくなり、したがって改質触媒８に対する電解質蒸
気の付着を抑制することができ、ために電池の寿命を長
くすることがてきる。酸化剤は酸化剤入口マニホールド
１２から酸化剤通路６を通って酸化削出ロマニホールト
１３に至り排出される。
上記は本発明の実施態様の一例てあり、これ以外にも種
々の実施態様がある。例えば第１図は燃料通路と酸化剤
通路６が直交しているものを示したが、これらの通路は
平行していてもよく、各マニホールド９．１０は外部マ
ニホールドても内部マニホールドでもよく、また燃料通
路あるいは酸化剤通路６は平板状のセパレータと波形状
の燃料通路用スペーサ或いは酸化剤通路用スペーサとて
構成されていてもよく、さらに改質触媒８の形状はベレ
ット状ても燃料通路の形状に成型されていてもよい。
々の実施態様がある。例えば第１図は燃料通路と酸化剤
通路６が直交しているものを示したが、これらの通路は
平行していてもよく、各マニホールド９．１０は外部マ
ニホールドても内部マニホールドでもよく、また燃料通
路あるいは酸化剤通路６は平板状のセパレータと波形状
の燃料通路用スペーサ或いは酸化剤通路用スペーサとて
構成されていてもよく、さらに改質触媒８の形状はベレ
ット状ても燃料通路の形状に成型されていてもよい。
［発明の効果］
本発明によれば、燃料通路か人口側と出口側にガス不透
過性の隔壁で分類されているため、燃料は燃料入口通路
内に配置された改質触媒で改質された後、燃料電極内を
通って燃料出口通路に排出される。したがって電解質マ
トリックスから蒸発する電解質か改質触媒と接触するこ
とを効果的に抑制できるので、改質触媒に対する電解質
の付着量を低減することかでき、ために従来のものに比
較して電池の寿命が長くなる。
過性の隔壁で分類されているため、燃料は燃料入口通路
内に配置された改質触媒で改質された後、燃料電極内を
通って燃料出口通路に排出される。したがって電解質マ
トリックスから蒸発する電解質か改質触媒と接触するこ
とを効果的に抑制できるので、改質触媒に対する電解質
の付着量を低減することかでき、ために従来のものに比
較して電池の寿命が長くなる。
第１図は本発明に係る内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池
の全体を示す平面図、第２図は一部断面図、第３図は従
来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料゛電池の断面図である
。 ｌ・・・・・・電解質マトリックス ２・・・・・・燃料゛１シ極 ３・・・・・・酸化剤’ｉｔｔ極 ４・・・・・・燃料通路 ４−ａ・・・燃料入口通路 ４−ｂ・・・燃料出口通路 ５・・・・・・燃料側セバレータ ６・・・・・・酸化剤通路 ７・・・・・・酸化剤側セパレータ ８・・・・・・改質触媒 ９・・・・・・燃料入ロマニホールト １０・・・燃料量ロマニホールト １１・・・隔壁
の全体を示す平面図、第２図は一部断面図、第３図は従
来の内部改質式溶融炭酸塩型燃料゛電池の断面図である
。 ｌ・・・・・・電解質マトリックス ２・・・・・・燃料゛１シ極 ３・・・・・・酸化剤’ｉｔｔ極 ４・・・・・・燃料通路 ４−ａ・・・燃料入口通路 ４−ｂ・・・燃料出口通路 ５・・・・・・燃料側セバレータ ６・・・・・・酸化剤通路 ７・・・・・・酸化剤側セパレータ ８・・・・・・改質触媒 ９・・・・・・燃料入ロマニホールト １０・・・燃料量ロマニホールト １１・・・隔壁
Claims (1)
- 電解質マトリックスを挟んで燃料電極と酸化剤電極が対
向し、前記燃料電極の他面にはその一部に改質触媒を充
填した燃料通路を、酸化剤電極の他面には酸化剤通路を
構成して成る燃料電池において、その燃料通路が燃料入
口マニホールドおよび燃料電極と連通するが、燃料出口
マニホールドと連通せず、かつ少なくともその一部に改
質触媒を配置した燃料入口通路、および燃料入口マニホ
ールドと連通せずに燃料出口マニホールドおよび燃料電
極と連通し、かつ燃料入口通路とはガス不透過性の隔壁
で仕切られている燃料出口通路により構成される内部改
質式溶融炭酸塩型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327998A JP2604393B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327998A JP2604393B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167959A true JPH01167959A (ja) | 1989-07-03 |
| JP2604393B2 JP2604393B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=18205362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62327998A Expired - Lifetime JP2604393B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604393B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166423A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
| CN110346442A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 徐磊 | 一种用于煤粉锅炉工作环境的监测装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122569A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-05-15 | Energy Res Corp | 燃料電池 |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62327998A patent/JP2604393B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122569A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-05-15 | Energy Res Corp | 燃料電池 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166423A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
| US7632594B2 (en) | 2003-12-02 | 2009-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell with improved gas exhaust |
| JP4682511B2 (ja) * | 2003-12-02 | 2011-05-11 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物型燃料電池 |
| CN110346442A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 徐磊 | 一种用于煤粉锅炉工作环境的监测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2604393B2 (ja) | 1997-04-30 |
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