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JP2003151610A - 固体電解質型燃料電池システム - Google Patents

固体電解質型燃料電池システム

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Publication number
JP2003151610A
JP2003151610A JP2001347182A JP2001347182A JP2003151610A JP 2003151610 A JP2003151610 A JP 2003151610A JP 2001347182 A JP2001347182 A JP 2001347182A JP 2001347182 A JP2001347182 A JP 2001347182A JP 2003151610 A JP2003151610 A JP 2003151610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
insulating material
heat insulating
high temperature
temperature heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001347182A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Otani
雄一 大谷
Masaharu Watabe
正治 渡部
Hidetoshi Aiki
英鋭 相木
Koichi Takenobu
弘一 武信
Yuichi Kitamura
友一 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001347182A priority Critical patent/JP2003151610A/ja
Publication of JP2003151610A publication Critical patent/JP2003151610A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、効率を向上させることができる
固体電解質型燃料電池システムを提供することを課題と
する。 【解決手段】 空気供給源から燃料電池スタック１の空
気投入口６に空気を供給すると共に燃料供給源から燃料
を予熱器で予熱した後に燃料電池スタック１の燃料投入
口７に供給する。これにより、燃料電池スタック１内に
おいて１０００℃程度の高温下で反応が進んで発電が行
われる。空気供給源から供給された空気は、高温断熱材
３と低温断熱材４との間に形成された流体流路５を流通
することにより燃料電池スタック１から放出された熱に
よって高温に予熱され、その後燃料電池スタック１の空
気投入口６に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解質型燃
料電池システムに係り、特に燃料電池スタックから系外
への放熱の有効利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
燃料電池スタックに例えば脱硫された天然ガスを燃料と
して、空気を酸化剤としてそれぞれ供給し、１０００℃
程度の高温下での反応により発電を行うものである。高
温状態となることから燃料電池スタックは耐火材からな
るキャニスタの内部に収納され、さらにキャニスタの周
囲を断熱材で覆って系外への放熱を防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャニ
スタを断熱材で覆っても一部の熱は断熱材を通して系外
へ放出されるため、熱損失により燃料電池システムとし
ての効率が低下するという問題があった。また、断熱材
による断熱効率を向上させようとすると、断熱材の厚さ
を厚くしなければならず、装置が大型化するという問題
があった。この発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、装置の大型化を回避しつつ熱損失を
低減してシステムの効率の向上を図ることができる固体
電解質型燃料電池システムを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る固体電解質型燃料電池システムは、キャニスタの周囲
を覆う高温断熱材と、高温断熱材との間に流体流路を画
成するように高温断熱材の外周部に配設された低温断熱
材とを備え、流体流路に燃料電池へ供給する空気を流通
させて燃料電池スタックからの放熱により予熱するもの
である。
【０００５】請求項２に係る固体電解質型燃料電池シス
テムは、キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、高温断
熱材との間に流体流路を画成するように高温断熱材の外
周部に配設された低温断熱材とを備え、流体流路に燃料
電池へ供給する燃料を流通させて燃料電池スタックから
の放熱により予熱するものである。
【０００６】請求項３に係る固体電解質型燃料電池シス
テムは、キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、高温断
熱材との間に二つの流体流路を画成するように高温断熱
材の外周部に配設された低温断熱材とを備え、二つの流
体流路にそれぞれ燃料電池へ供給する空気及び燃料を流
通させて燃料電池スタックからの放熱により予熱するも
のである。
【０００７】請求項４に係る固体電解質型燃料電池シス
テムは、キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、高温断
熱材との間に流体流路を画成するように高温断熱材の外
周部に配設された低温断熱材とを備え、流体流路に水を
流通させて水蒸気または温水を製造するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１に係る固
体電解質型燃料電池システムの構成を示す。ＳＯＦＣ
（固体電解質型燃料電池）の燃料電池スタック１が耐火
材からなるキャニスタ２の内部に収納され、キャニスタ
２の周囲が高温断熱材３で覆われている。さらに、高温
断熱材３の外周部に低温断熱材４が配設され、高温断熱
材３と低温断熱材４との間には流体流路５が画成されて
いる。流体流路５の一端は図示しない空気供給源に接続
され、他端は燃料電池スタック１の空気投入口６に接続
されている。なお、燃料電池スタック１の燃料投入口７
には図示しない燃料供給源が接続されている。
【０００９】次に、この実施の形態１の動作について説
明する。空気供給源から燃料電池スタック１の空気投入
口６に酸化剤として空気を供給すると共に燃料供給源か
らの脱硫された天然ガス等の燃料を予熱器で予熱した後
に燃料電池スタック１の燃料投入口７に供給する。これ
により、燃料電池スタック１内において１０００℃程度
の高温下で反応が進んで発電が行われる。このとき、空
気供給源から供給された空気は、高温断熱材３と低温断
熱材４との間に形成された流体流路５を流通することに
より燃料電池スタック１から放出された熱によって高温
に予熱され、その後燃料電池スタック１の空気投入口６
に供給される。すなわち、燃料電池スタック１からの放
熱が供給空気の予熱に有効に利用され、熱損失を低減し
てシステムの効率の向上が図られる。
【００１０】なお、流体流路５内における予熱のみでは
不十分な場合には、高温断熱材３の内部に熱交換器を設
け、流体流路５から排出された空気を熱交換器でさらに
予熱した後に燃料電池スタック１の空気投入口６に供給
することもできる。
【００１１】実施の形態２．図２に実施の形態２に係る
固体電解質型燃料電池システムの構成を示す。このシス
テムは、図１に示した実施の形態１のシステムにおい
て、流体流路５の一端を空気供給源に、他端を燃料電池
スタック１の空気投入口６に接続する代わりに、流体流
路５の一端を図示しない燃料供給源に、他端を燃料電池
スタック１の燃料投入口７に接続したものである。な
お、燃料電池スタック１の空気投入口６には図示しない
空気供給源が接続されている。
【００１２】次に、この実施の形態２の動作について説
明する。空気供給源から空気を予熱器で予熱した後に燃
料電池スタック１の空気投入口６に供給すると共に燃料
供給源から燃料を流体流路５を流通させて燃料電池スタ
ック１の燃料投入口７に供給する。このとき、燃料供給
源から供給された燃料は、高温断熱材３と低温断熱材４
との間に形成された流体流路５を流通することにより燃
料電池スタック１から放出された熱によって高温に予熱
され、その後燃料電池スタック１の燃料投入口７に供給
される。すなわち、燃料電池スタック１からの放熱が供
給燃料の予熱に有効に利用され、熱損失を低減してシス
テムの効率の向上が図られる。このようにして供給され
た燃料と空気により、燃料電池スタック１内において１
０００℃程度の高温下で反応が進んで発電が行われる。
【００１３】なお、流体流路５内における予熱のみでは
不十分な場合には、高温断熱材３の内部に熱交換器を設
け、流体流路５から排出された燃料を熱交換器でさらに
予熱した後に燃料電池スタック１の燃料投入口７に供給
することもできる。
【００１４】実施の形態３．図３に実施の形態３に係る
固体電解質型燃料電池システムの構成を示す。このシス
テムは、図１に示した実施の形態１のシステムにおい
て、流体流路５の代わりに高温断熱材３と低温断熱材４
との間に互いに独立した二つの流体流路８及び９を画成
し、一方の流体流路８の一端を図示しない空気供給源に
接続すると共に他端を燃料電池スタック１の空気投入口
６に接続し、他方の流体流路９の一端を図示しない燃料
供給源に接続すると共に他端を燃料電池スタック１の燃
料投入口７に接続したものである。
【００１５】次に、この実施の形態３の動作について説
明する。空気供給源から流体流路８を流通させて燃料電
池スタック１の空気投入口６に空気を供給すると共に燃
料供給源から流体流路９を流通させて燃料電池スタック
１の燃料投入口７に燃料を供給する。このとき、空気供
給源から供給された空気及び燃料供給源から供給された
燃料は、それぞれ高温断熱材３と低温断熱材４との間に
形成された流体流路８及び９を流通することにより燃料
電池スタック１から放出された熱によって高温に予熱さ
れ、その後燃料電池スタック１の空気投入口６及び燃料
投入口７に供給される。すなわち、燃料電池スタック１
からの放熱が供給空気及び供給燃料の予熱に有効に利用
され、熱損失を低減してシステムの効率の向上が図られ
る。このようにして供給された燃料と空気により、燃料
電池スタック１内において１０００℃程度の高温下で反
応が進んで発電が行われる。
【００１６】なお、流体流路８及び９内における予熱の
みでは不十分な場合には、高温断熱材３の内部に空気熱
交換器及び燃料熱交換器を設け、流体流路８から排出さ
れた空気を空気熱交換器でさらに予熱した後に燃料電池
スタック１の空気投入口６に供給する一方、流体流路９
から排出された燃料を燃料熱交換器でさらに予熱した後
に燃料電池スタック１の燃料投入口７に供給することも
できる。
【００１７】実施の形態４．図４に実施の形態４に係る
固体電解質型燃料電池システムの構成を示す。このシス
テムは、図１に示した実施の形態１のシステムにおい
て、流体流路５の一端を空気供給源に、他端を燃料電池
スタック１の空気投入口６に接続する代わりに、流体流
路５の一端を図示しない水供給源に接続し、他端から温
水あるいは水蒸気を取り出すようにしたものである。な
お、燃料電池スタック１の空気投入口６及び燃料供給口
７には図示しない空気供給源及び燃料供給源が接続され
ている。
【００１８】次に、この実施の形態４の動作について説
明する。空気供給源から空気を予熱器で予熱した後に燃
料電池スタック１の空気投入口６に供給すると共に燃料
供給源から燃料を予熱器で予熱した後に燃料電池スタッ
ク１の燃料投入口７に供給する。これにより、燃料電池
スタック１内において１０００℃程度の高温下で反応が
進んで発電が行われる。ここで、図示しない水供給源に
より流体流路５に水を流通させると、この水は流体流路
５内において燃料電池スタック１から放出された熱によ
って加熱され、温水となって、あるいは水蒸気となって
流体流路５から排出される。すなわち、燃料電池スタッ
ク１からの放熱を温水加熱器、蒸発器あるいは節炭器と
して有効に利用することができ、熱損失を低減してシス
テム全体の効率の向上が図られる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、高温断熱材
との間に流体流路を画成するように高温断熱材の外周部
に配設された低温断熱材とを備え、流体流路に燃料電池
へ供給する空気、燃料、空気及び燃料あるいは水を流通
させて燃料電池スタックからの放熱を有効利用するの
で、装置を大型化することなくシステムの効率の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る固体電解質型
燃料電池システムの構成を示す断面図である。
【図２】 実施の形態２に係る固体電解質型燃料電池シ
ステムの構成を示す断面図である。
【図３】 実施の形態３に係る固体電解質型燃料電池シ
ステムの構成を示す断面図である。
【図４】 実施の形態４に係る固体電解質型燃料電池シ
ステムの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池スタック、２ キャニスタ、３ 高温断熱
材、４ 低温断熱材、５，８，９ 流体流路、６ 空気
投入口、７ 燃料投入口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相木 英鋭 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 武信 弘一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 北村 友一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料電池スタックをキャニスタ内部に収
    納すると共にキャニスタの周囲を断熱材で覆った固体電
    解質型燃料電池システムにおいて、 キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、 前記高温断熱材との間に流体流路を画成するように前記
    高温断熱材の外周部に配設された低温断熱材とを備え、
    前記流体流路に燃料電池へ供給する空気を流通させて燃
    料電池スタックからの放熱により予熱することを特徴と
    する固体電解質型燃料電池システム。
  2. 【請求項２】 燃料電池スタックをキャニスタ内部に収
    納すると共にキャニスタの周囲を断熱材で覆った固体電
    解質型燃料電池システムにおいて、 キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、 前記高温断熱材との間に流体流路を画成するように前記
    高温断熱材の外周部に配設された低温断熱材とを備え、
    前記流体流路に燃料電池へ供給する燃料を流通させて燃
    料電池スタックからの放熱により予熱することを特徴と
    する固体電解質型燃料電池システム。
  3. 【請求項３】 燃料電池スタックをキャニスタ内部に収
    納すると共にキャニスタの周囲を断熱材で覆った固体電
    解質型燃料電池システムにおいて、 キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、 前記高温断熱材との間に二つの流体流路を画成するよう
    に前記高温断熱材の外周部に配設された低温断熱材とを
    備え、前記二つの流体流路にそれぞれ燃料電池へ供給す
    る空気及び燃料を流通させて燃料電池スタックからの放
    熱により予熱することを特徴とする固体電解質型燃料電
    池システム。
  4. 【請求項４】 燃料電池スタックをキャニスタ内部に収
    納すると共にキャニスタの周囲を断熱材で覆った固体電
    解質型燃料電池システムにおいて、 キャニスタの周囲を覆う高温断熱材と、 前記高温断熱材との間に流体流路を画成するように前記
    高温断熱材の外周部に配設された低温断熱材とを備え、
    前記流体流路に水を流通させて水蒸気または温水を製造
    することを特徴とする固体電解質型燃料電池システム。
JP2001347182A 2001-11-13 2001-11-13 固体電解質型燃料電池システム Withdrawn JP2003151610A (ja)

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