[发明专利]单室型固体氧化物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及单室型固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell：SOFC)具备将燃料极(氢电极)和空气极(氧电极)与由固体氧化物构成的电解质接合(形成)的固体氧化物燃料电池单元(单元)。该燃料电池通过向单元中供给燃料气体和空气等而产生电力。由于该燃料电池在高温下动作，所以不使用贵金属也能够得到高输出和高发电效率。

然而，用隔板把燃料极和空气极隔开，向燃料极侧供给燃料气体、向空气极侧供给空气等所谓的双室型固体氧化物燃料电池由于具有隔板等而导致结构复杂。

与此相对，单室型固体氧化物燃料电池不用隔板将固体氧化物电解质中形成的燃料极和空气极隔开，而是配置在氢或甲烷等燃料气体和空气等混合的环境内来产生电力。

这种单室型固体氧化物燃料电池例如在日本特开2002-280015号公报、日本特开2002-280017号公报、日本特开2002-313357号公报所公开。

单室型固体氧化物燃料电池由于不需要隔板，所以能够实现结构简单且便宜的燃料电池。

但由于使用固体氧化物作为电解质的燃料电池在高温环境中产生电力，所以若不将单元配置于例如摄氏500度到1000度以上的高温环境中，则不产生电力。因此，现有的单室型固体氧化物燃料电池与双室型固体氧化物燃料电池同样地，需要用于实现高温环境的加热器等加热机构和使其动作的能量源，结构的简化受到限制。

在将单室型固体氧化物燃料电池与内燃机或外燃机等组合而构成能量源的混合系统中，需要内燃机等的燃料和燃料电池的燃料气体这两者。因此，结构变得复杂，导致制造成本、运行成本等上升。由于该混合系统需要对燃烧废气进行净化的装置，所以结构更加复杂，成本上升。

发明内容

因此，为了解决上述各问题，本发明提供一种单室型固体氧化物燃料电池，其不使用加热器等而能够实现用于使单元发电的高温环境(发电开始温度以上的高温环境)。

本发明的目的在于提供一种单室型固体氧化物燃料电池，其不使用内燃机等的燃料以外的燃料而能够利用燃料电池得到电力。

而且，本发明的目的在于提供一种能够以简单结构实现便宜的混合系统的单室型固体氧化物燃料电池。

另外，本发明的目的在于提供一种单室型固体氧化物燃料电池，优选能够净化内燃机等的燃烧废气，且能够进一步简化结构和降低成本。

为了达到上述目的，本发明的单室型固体氧化物燃料电池包括：导入燃烧废气的废气导入部；使从所述废气导入部导入的所述燃烧废气流经的燃料电池单元收纳部；将流经所述燃料电池单元收纳部的所述燃烧废气排出的废气排出部；配置在所述燃料电池单元收纳部的内部、且将燃料极和空气极与由固体氧化物构成的电解质接合的固体氧化物燃料电池单元。

因此，本发明的单室型固体氧化物燃料电池利用从废气导入部向燃料电池单元收纳部导入并向废气排出部排出的高温废气，将固体氧化物燃料电池单元加热到例如摄氏500度到1000度以上的发电开始温度以上。因此，不需要另外使用加热器等加热机构就能够利用所述燃料电池单元产生电力。

这样暴露在高温燃烧废气中的所述燃料电池单元的空气极与燃烧废气中的空气等进行反应，生成作为燃料电池进行动作所需要的离子(例如氧离子)。

生成的离子在所述燃料电池单元的固体氧化物电解质内从空气极向燃料极移动，在燃料极与燃烧废气所包含的CHx或COx等进行反应，生成二氧化碳(CO₂)或水(H₂O)。将如此生成的二氧化碳或水(水蒸气)与燃烧废气一并排出到外部。

因此，本发明的单室型固体氧化物燃料电池，能够减少燃烧废气所包含的甲烷气体等CHx(碳氢化合物)或一氧化碳等COx(碳氧化物)，净化燃烧废气。

这样，本发明的单室型固体氧化物燃料电池被燃烧废气的热能加热，将燃烧废气中的CHx或COx等作为燃料气体利用，从而作为燃料电池进行动作。此时，上述单室型固体氧化物燃料电池能够减少燃烧废气中的CHx或COx等，净化燃烧废气。

如上所述，根据本发明的单室型固体氧化物燃料电池，由于不使用加热器等而利用燃烧废气的热能来实现发电开始温度以上的高温环境，所以能够简化结构和降低成本。

根据本发明的单室型固体氧化物燃料电池，由于固体氧化物燃料电池单元使用例如内燃机等的燃烧废气来产生电力，所以能够实现混合系统的简单化和降低成本。