燃料电池系统技术方案

本发明专利技术的燃料电池系统(1)包括：重整器(22)、多个电池堆(23)及废气燃烧器(24)。重整器(22)为沿轴向延伸的筒状，对原燃料进行重整而生成燃料气体。多个电池堆(23)使用燃料气体及氧化剂气体来进行发电。多个电池堆(23)在重整器(22)的径向外侧沿周向并排配置，且在径向上与重整器(22)相向。废气燃烧器(24)使来自多个电池堆(23)的废气中所包含的未利用的燃料气体燃烧。废气燃烧器(24)配置于重整器(22)的径向内侧，且在径向上与重整器(22)相向。多个电池堆(23)分别包括沿径向层叠的多个平板状的电池。由此，可实现燃料电池系统(1)的小型化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池系统。
[0002][关联申请的参照][0003]本申请主张源于2019年7月10日提出申请的日本专利申请JP2019
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128235的优先权的利益，所述申请的全部公开并入本申请中。

技术介绍

[0004]从前，提出了利用燃料电池进行发电的各种燃料电池系统。例如，在日本专利特表平8
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506691号公报(文献1)的固体氧化物型燃料电池系统中，呈环状配置的多个电池堆收纳于容器中，生成燃料气体的重整器配置于容器的外部。在日本专利第6258037号公报(文献2)的高温燃料电池装置中，多个高温燃料电池堆配置成圆筒状，重整器配置于所述多个高温燃料电池堆的径向内侧的空间中。在重整器中生成的燃料气体中的未在高温燃料电池堆中消耗的燃料气体(即，负极废气)被排出至高温燃料电池装置的外部而燃烧。在日本专利第6138356号公报(文献3)的固体氧化物型燃料电池发电系统中，多个单堆与多个重整器呈环状交替地配置。
[0005]此外，在文献1中，重整器中的燃料气体的生成为吸热反应，因此在容器的外部需要用于对重整器进行加热的加热装置。在文献2中，通过来自多个高温燃料电池堆的排热来对重整器进行加热，但高温燃料电池装置中的排热的利用不充分。对于文献3也同样。另外，在文献3的固体氧化物型燃料电池发电系统中，重整器的数量变多，连接配管也增加，因此发电系统的结构复杂化，从而有发电系统大型化之虞。

技术实现思路

[0006]本专利技术是鉴于上述课题而成，其目的在于实现燃料电池系统的小型化。
[0007]本专利技术面向燃料电池系统。本专利技术优选的一形态的燃料电池系统包括：重整器，为沿轴向延伸的筒状，对原燃料进行重整而生成燃料气体；多个电池堆，在所述重整器的径向外侧沿周向并排配置且在径向上与所述重整器相向，使用所述燃料气体及氧化剂气体进行发电；废气燃烧器，配置于所述重整器的径向内侧且在径向上与所述重整器相向，使来自所述多个电池堆的废气中所包含的未利用的所述燃料气体燃烧。所述多个电池堆分别包括沿径向层叠的多个平板状的电池。
[0008]根据所述燃料电池系统，可实现燃料电池系统的小型化。
[0009]优选为：所述废气燃烧器在径向上与所述重整器中进行所述原燃料的供给的供给端口附近的部位相向。
[0010]优选为：所述多个电池堆包括沿所述轴向跨越三段以上排列的多段电池堆群组。所述多段电池堆群组中的除所述轴向上的两端以外的至少一段电池堆群组在径向上与所述重整器中进行所述原燃料的供给的供给端口附近的部位相向。
[0011]优选为：所述燃料电池系统还包括燃烧气体流路，所述燃烧气体流路使自所述废
气燃烧器排出的燃烧气体通过所述重整器的内部。
[0012]优选为：所述燃烧气体流路为在所述重整器内沿所述轴向延伸的U字状。
[0013]优选为：所述燃烧气体流路内的所述燃烧气体的流动方向与所述重整器内的气体的流动方向为相反方向。
[0014]优选为：所述燃料电池系统还包括压力容器，所述压力容器将所述重整器、所述多个电池堆及所述废气燃烧器收纳于密闭的内部空间中。所述多个电池堆分别包括将正极废气向所述压力容器的所述内部空间排出的正极排出口。
[0015]优选为：所述燃料电池系统还包括压力容器，所述压力容器将所述重整器、所述多个电池堆及所述废气燃烧器收纳于密闭的内部空间中；以及氧化剂气体流路，配置于所述压力容器的周围且与所述压力容器相向，并且供向所述多个电池堆供给的所述氧化剂气体流动。
[0016]优选为：所述燃料电池系统还包括废气流路，所述废气流路与所述氧化剂气体流路邻接而配置，供自所述压力容器排出的正极废气或自所述废气燃烧器排出的燃烧气体流动。
[0017]优选为：所述多个电池堆分别为固体氧化物型的燃料电池。
[0018]上述目的及其他目的、特征、形态及优点通过以下参照随附的附图而进行的本专利技术的详细的说明而明确。
附图说明
[0019]图1是表示一实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0020]图2是热模块的纵剖面图。
[0021]图3是热模块的横剖面图。
[0022]图4是热模块的横剖面图。
[0023]图5是热模块的纵剖面图。
[0024]图6是热模块的纵剖面图。
[0025]图7是热模块的横剖面图。
具体实施方式
[0026]图1是表示本专利技术一实施方式的燃料电池系统1的结构的图。燃料电池系统1是使用燃料电池进行发电的发电系统。燃料电池系统1包括：热模块2、原燃料供给部4、及鼓风机51。
[0027]图2是表示热模块2的纵剖面图。图3及图4分别是在图2中的III
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III及IV
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IV的位置将热模块2切断而成的横剖面图。热模块2包括：壳体21、重整器22、多个电池堆23、废气燃烧器24、及压力容器25。在图2中，用侧面描绘了结构的一部分。另外，在图2中，用虚线描绘壳体21，在图3及图4中省略壳体21的图示。
[0028]压力容器25例如是由不锈钢等金属形成的中空的容器。压力容器25例如是以中心轴J1为中心的有盖有底的大致圆筒状容器。在以下的说明中，将中心轴J1延伸的方向称为“轴向”。在图2所示的例子中，所述轴向与上下方向大致平行。在压力容器25的密闭的内部空间250中收纳有重整器22、多个电池堆23及废气燃烧器24。在压力容器25的内部，可也收
纳有燃烧器等热供给部(图示省略)，所述燃烧器等热供给部在燃料电池系统1的起动运转时等对重整器22及多个电池堆23进行加热。
[0029]在燃料电池系统1的输出约为20kW的情况下，压力容器25的直径及高度分别为例如65cm～100cm、及100cm～200cm。在燃料电池系统1设置于办公大楼的楼顶等的情况下，压力容器25优选为设为能够通过电梯等搬入至楼顶的尺寸。再者，燃料电池系统1的输出及压力容器25的大小等能够进行各种变更。
[0030]压力容器25收纳于壳体21的内部空间。壳体21例如为大致长方体状的框体。壳体21的内表面由隔热性相对较高的隔热材料(例如，石棉)形成。作为壳体21，例如利用通过隔热材料覆盖金属制的容器的整个内表面而成的壳体21。
[0031]重整器22在压力容器25内，配置于以中心轴J1为中心的径向(以下，也简称为“径向”)的中央部。重整器22对原燃料进行重整而生成包含燃料气体的重整气体。原燃料例如是烃系燃料。原燃料也可为烃系燃料以外的各种燃料。作为原燃料，例如可利用液化石油(Liquified Petroleum，LP)气体、都市煤气、天然气、煤油、生物气体或生物乙醇等。在重整器22中，例如通过水蒸气重整法、部分氧化重整法、或作为它们的组合的自热重整法等进行原燃料的重整。重整器22中的原燃料的重整整体上是吸热反应。
[0032]重整器22是以中心轴J1为中心沿轴向延伸的大致筒状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，包括：重整器，为沿轴向延伸的筒状，对原燃料进行重整而生成燃料气体；多个电池堆，在所述重整器的径向外侧沿周向并排配置且在径向上与所述重整器相向，使用所述燃料气体及氧化剂气体进行发电；废气燃烧器，配置于所述重整器的径向内侧且在径向上与所述重整器相向，使来自所述多个电池堆的废气中所包含的未利用的所述燃料气体燃烧，且所述多个电池堆分别包括沿径向层叠的多个平板状的电池。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述废气燃烧器在径向上与所述重整器中进行所述原燃料的供给的供给端口附近的部位相向。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中所述多个电池堆包括沿所述轴向跨越三段以上排列的多段电池堆群组，所述多段电池堆群组中的除所述轴向上的两端以外的至少一段电池堆群组在径向上与所述重整器中进行所述原燃料的供给的供给端口附近的部位相向。4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，还包括：燃烧气体流路，使自所述废气燃烧器排出的燃烧气体通过所述重整器的内部。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎泰英，高木义信，八木厚太郎，川见真人，小川贵史，中田谷直広，奥正雄，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：