[發明專利]固體氧化物型燃料電池裝置

有效

• 申請號: 201510541256.8
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105390722B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 赤木陽祐;坪井文雄;齋藤健;松尾卓哉
• 申請（專利權）人: TOTO株式會社
• 主分類號: H01M8/12
• 分類號: H01M8/12;H01M8/0606;H01M8/04014;H01M8/04223
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 周善來;王玉玲

本發明提供一種在能夠解除燃料電池模塊的溫度不均的同時，確保蒸發器中的水的蒸發性能，并且提高換熱器中的熱交換性，從而實現起動時的有效的升溫的固體氧化物型燃料電池裝置。具體而言，固體氧化物型燃料電池裝置具有：多個燃料電池單電池單元；模塊箱體，收容多個燃料電池單電池單元；絕熱材料，被設置為覆蓋模塊箱體的周圍；重整器，利用水蒸氣對原燃料氣體進行重整從而生成燃料氣體；燃燒室，使殘余的燃料氣體燃燒從而加熱重整器；換熱器，在氧化劑氣體和排放氣體之間進行熱交換；及蒸發器，被設置在絕熱材料內且在模塊箱體的外部，在剛剛在換熱器中進行了熱交換之后的排放氣體和水之間進行熱交換從而生成水蒸氣。

技術領域

本發明涉及一種固體氧化物型燃料電池裝置，尤其涉及在收容多個燃料電池單電池的模塊箱體的外部設置有蒸發器的固體氧化物型燃料電池裝置。

背景技術

固體氧化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也稱為“SOFC”)裝置是將氧化物離子導電性固體電解質用作電解質，在其兩側安裝電極，在一側供給燃料氣體，在另一側供給氧化劑氣體(空氣、氧等)，并在較高的溫度下進行動作的燃料電池。

在日本國特開2012-221659號公報(專利文獻1)中，記載有單電池燃燒器方式的固體氧化物型燃料電池裝置，其在模塊箱體內配置有多個燃料電池單電池，并在這些多個燃料電池單電池的上方使未被利用于發電而剩余的燃料氣體(剩余氣體)燃燒，以便利用燃燒熱加熱模塊箱體內的重整器。尤其，在專利文獻1所記載的固體氧化物型燃料電池裝置中，從如下觀點出發，即抑制因生成向重整器供給的水蒸氣的蒸發器(汽化器)奪走大量的周圍的熱量而引起的起動工序中的模塊內溫度的升溫性能的惡化、燃料電池模塊的溫度不均(熱不均)等觀點，而將蒸發器設置在模塊箱體外部的絕熱材料內。

專利文獻1：日本國特開2012-221659號公報

在此，以往是利用燃燒剩余氣體后的排放氣體來使氧化劑氣體升溫，具體而言，是使用換熱器(空氣換熱器)在排放氣體和換熱器內的氧化劑氣體之間進行熱交換來使氧化劑氣體升溫，并通過將該氧化劑氣體供給到燃料電池單電池來實現在起動時等的固體氧化物型燃料電池裝置的運行溫度的上升。在所述的專利文獻1所記載的固體氧化物型燃料電池裝置中，將換熱器設置在排放氣體的流動方向上蒸發器的下游側，也就是說，將蒸發器中進行熱交換后的排放氣體供給到換熱器，并在該排放氣體和氧化劑氣體之間進行熱交換。

但是，在將換熱器設置在蒸發器的下游側的專利文獻1所記載的構成中，由于在上游側的蒸發器中奪走了大量的排放氣體的熱，因此下游側的換熱器中的熱交換性(熱的回收性能)降低，從而不能在換熱器中使氧化劑氣體適當地升溫。因此，不能迅速地提高在起動時等的固體氧化物型燃料電池裝置的運行溫度，從而導致在起動時的升溫上花費時間。此外，在試圖加快起動時的升溫時，需要更多地導入熱量自足用的剩余氣體等，則存在有提高固體氧化物型燃料電池裝置的運行成本的傾向。

發明內容

因而，本發明所要解決的技術問題是，提供一種在能夠解除燃料電池模塊的溫度不均的同時，確保蒸發器中的水的蒸發性能，并同時提高換熱器中的熱交換性以便使其在起動時有效地升溫，且能夠降低發電時的運行成本(提高發電效率)的固體氧化物型燃料電池裝置。