[发明专利]燃料电池

说明书

本发明的目的在于提供简单且紧凑并且电池容量及能量密度足够大的结构的燃料电池。本发明的燃料电池(10)具有筒状的电极复合体(12)、负极燃料物质体(14)、加热器(16)和密闭容器(20)。电极复合体(12)包括筒状的气密性的固体电解质体(12a)、正极(12b)和负极(12c)。固体电解质体(12a)传导氧离子，正极(12b)形成在固体电解质体(12a)的内侧的面，在放电时将空气中的氧还原为氧离子，负极(12c)形成在固体电解质体(12a)的外侧的面，在放电时将氢气氧化为水蒸气。负极燃料物质体(14)与水蒸气反应生成氢气，自身成为氧化物。加热器(16)配置在密闭容器(20)的外侧以及电极复合体(12)的内侧中的至少一方。密闭容器(20)配置在电极复合体(12)的外侧，将负极燃料物质体(14)与电极复合体(12)一起密封在内部。

技术领域

本发明涉及作为放置用或机动车等移动体用的电源以及便携式电源有用的燃料电池，特别是涉及使用铁粉在体系内使燃料气体再生的固体氧化物型燃料电池。

背景技术

燃料电池是通过供给燃料气体而使发电体产生电力的单元。除期待用作固定式的中型蓄能装置、或者作为电力机动车、混合动力机动车的驱动源以外，还正在推进通过轻型化、小型化而用作面向移动电话、笔记本型电脑等能够携带的设备的电力源的研究开发。

已知在燃料电池中使用了氧导电性的无机固体电解质的固体氧化物型燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)是清洁且发电效率高的优异的发电装置。

在专利文献1中记载了通过贯通排出室内设置筒状体从而能够简化气体供排构造并能够实现电池的小型化的气体供排歧管以及具备其的固体氧化物型燃料电池组。此外，在专利文献2中记载了如下的燃料电池发电系统，即，通过在氢产生装置和燃料电池之间具备储存箱，即使燃料电池的负荷变化也能够稳定地供给氢。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5188236号

专利文献2：日本特开2004-281393

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1的燃料电池组存在如下这样的问题，即，作为燃料气体，只要不将例如氢持续供给至燃料电池组，就不能连续地供电。此外，专利文献2的燃料电池发电系统具备氢产生装置和储存箱，所以能够连续地供电，但是必须将燃料电池、氢产生装置和它们之间的储存箱这样的分别独立的三个结构要素连接来使用，因此存在整体变得复杂且大规模这样的问题。

本发明鉴于现有的上述问题点而作，其目的在于提供一种通过内置氢产生部从而简单且紧凑并且电池容量以及能量密度足够大的结构的燃料电池。

此外，除上述目的以外，本发明的其他目的在于提供一种供电的稳定性高至与以往同等以上且可靠性、维护性和能量效率良好的燃料电池。

用于解决课题的技术方案

本发明者为了达成上述目的，进行了潜心研究，结果发现：首先，使筒状的正极形成在固体电解质体的内表面，使筒状的负极形成在固体电解质体的外表面，空气在正极内侧自然对流或者强制对流，将负极燃料物质体和水放入在负极的外侧设置的密闭容器中，对整体进行加热，由此能够将内置了氢产生部的燃料电池设为简单且紧凑并且电池容量以及能量密度足够大的结构。

此外，本发明者发现：通过使正极内侧的空气流量在正极内侧的空气温度高的情况下增加而在低的情况下减少，并且在正极和负极之间的开路电压高的情况下减少而在低的情况下增加，此外，在即使增加正极内侧的空气流量而正极和负极之间的开路电压也不上升的情况下，通过向密闭容器中注入规定量的水，从而能够提高供电的稳定性，从而完成了本发明。