專利名稱：發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將燃料氣體向燃料電池的燃料極供給而進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池由夾有電解質(zhì)的燃料極及空氣極構(gòu)成。向其中供給燃料氣體等進(jìn)行發(fā)電。特別是，固體氧化物型燃料電池(SOFC)在由固體氧化物構(gòu)成的電解質(zhì)中接合燃料極(氫極)和空氣極(氧極)等。通過向燃料極供給燃料氣體，向空氣極供給空氣等，可產(chǎn)生高輸出的電力。另外，固體氧化物型燃料電池也可以使用不僅含有大量氫氣，而且還含有大量ー氧化碳的氣體(例如，由汽車等的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛的排放廢氣)作為燃料氣體。這種固體氧化物型燃料電池記載于專利文獻(xiàn)I中。該電池將燃料極和空氣極設(shè)于不同的室，由各個(gè)室供給氫及氧。這樣構(gòu)造的固體氧化物型燃料電池為ニ室型。在將該ニ 室型的SOFC設(shè)置于排放廢氣流通的廢氣管的情況下，利用排放廢氣的流通向燃料極側(cè)取入氫，使用泵等將氧送入空氣極側(cè)的室內(nèi)。但是，為了向空氣極供給空氣中的氧而使用泵等會(huì)使裝置大型化，所以不予優(yōu)選。由于省略該泵等，所以也可以將空氣極設(shè)于大氣中，但從保護(hù)空氣極的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選空氣極配置在室內(nèi)。因此，優(yōu)選在將空氣極配置于室內(nèi)的狀態(tài)下，不需要其它的空氣供給而高效地向空氣極供給空氣中的氧的方法。專利文獻(xiàn)I :(日本)特開2000 — 156239號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置，在將空氣極配置于室內(nèi)的狀態(tài)下，不需要其它空氣供給裝置就能夠高效地向空氣極供給空氣中的氧。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置，其使用具有供給燃料氣體的燃料極和供給空氣的空氣極的燃料電池，其中，具備燃料氣體管路，所述燃料氣體在該燃料氣體管路中流通；罩，其覆蓋該燃料氣體管路的外側(cè)，在與所述燃料氣體管路的周壁之間形成沿所述燃料氣體管路延伸的空氣流路；空氣流入孔，其形成于所述罩，用于使空氣流入所述空氣流路；空氣流出孔，其設(shè)于在所述空氣流路露出的所述空氣極的下游側(cè)，使所述燃料氣體管路和所述空氣流路彼此連通。優(yōu)選的是，由所述燃料極形成內(nèi)管，所述罩形成與所述內(nèi)管一同構(gòu)成雙重管構(gòu)造的外管，該外管被固定在與所述內(nèi)管連續(xù)并使所述燃料氣體在其中流通的燃料氣體管。優(yōu)選的是，形成有多個(gè)所述空氣流入ロ。優(yōu)選的是，所述燃料氣體是車輛的排放廢氣。根據(jù)本發(fā)明，由于在空氣流路的下游側(cè)具備與燃料氣體管路連通的空氣流出孔，所以燃料氣體在燃料氣體管路內(nèi)高速流通的情況下，經(jīng)由空氣流出孔產(chǎn)生負(fù)壓，空氣流路的空氣向燃料氣體管路流出。由此，在空氣流路產(chǎn)生一方向的流動(dòng)，可向空氣極高效地供給空氣，能夠提高發(fā)電效率。另外，該空氣的流動(dòng)為利用負(fù)壓的緩慢流動(dòng)，因此，燃料氣體不會(huì)被空氣冷卻，可以進(jìn)行高溫下的發(fā)電。因此，可以進(jìn)一歩提高發(fā)電效率。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于為使燃料氣體在內(nèi)管流通，使空氣在外管流通的雙重管構(gòu)造，所以作為裝置整體，可以緊湊化。另外，由于將外管固定在配置于燃料氣體的流通方向的前后的燃料氣體管，故而外管只要由僅考慮強(qiáng)度的材質(zhì)形成即可。因此，通過使外管的材質(zhì)適合，可以防止使用帶來的劣化。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于形成有多個(gè)空氣流入ロ，故而可以將大量的空氣導(dǎo)入空氣流路，可以向空氣極高效地供給空氣。另外，根據(jù)本發(fā)明，通過以車輛的排放廢氣為燃料氣體，可以利用排放廢氣中的碳化氫等。進(jìn)而，也可以利用廢氣的流速形成經(jīng)由空氣流出孔的負(fù)壓產(chǎn)生的空氣的流動(dòng)。


圖I是本發(fā)明的發(fā)電裝置的概略剖面圖；圖2是本發(fā)明的其它發(fā)電裝置的概略剖面圖。標(biāo)記說明I :發(fā)電裝置2:燃料電池3 :燃料氣體管路4:空氣流路5 :燃料極6 :空氣極7 電解質(zhì)8:內(nèi)管8a :周壁9:罩(外管)10 :空氣流入孔11 :空氣流出孔12 :燃料氣體管13:蓋13a:中心孔
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的發(fā)電裝置I具備燃料電池2、燃料氣體管路3、空氣流路4。燃料電池2具有燃料極5、空氣極6以及在其之間緊密貼合的電解質(zhì)7。燃料極5在燃料氣體管路3露出。向燃料極5供給在燃料氣體管路3中沿箭頭B方向流動(dòng)的燃料氣體?？諝鈽O6在空氣流路4露出。向空氣極6供給在空氣流路4中沿箭頭A方向流動(dòng)的空氣。由此，空氣極6將空氣中的氧還原，被還原后的氧離子通過電解質(zhì)7，在燃料極5與燃料氣體中的氫反應(yīng)而生成水。此吋，在燃料極5生成的電子在電路(未圖示)中移動(dòng)，在空氣極6再次將氧離子化，并且在電路中流過電流而進(jìn)行發(fā)電。電解質(zhì)7例如為固體氧化物。在使用這樣的固體氧化物的情況下，燃料電池2為固體氧化物型燃料電池(S0FC)。特別是，在作為燃料氣體利用廢氣的情況下，耐受高溫且不需要催化劑，從輸出密度的高度來看可以小型化，因此，優(yōu)選使用SOFC。另外，同樣在作為燃料氣體使用廢氣的情況下，優(yōu)選在燃料氣體管路3的比燃料極5更上游側(cè)設(shè)置燃料改性材料(未圖示)。該燃料改性材料用于將排放廢氣中的碳化氫或水等轉(zhuǎn)化成氫，使氫濃度提高。燃料氣體管路3由中空?qǐng)A筒狀的內(nèi)管8形成?？諝饬髀?經(jīng)由內(nèi)管8的周壁8a與燃料氣體管路3隔開，由覆蓋周壁8a的一部分的罩9包圍而形成。S卩，空氣流路4由周壁8a和罩9形成。在罩9上設(shè)有用于將空氣導(dǎo)入空氣流路4的空氣流入孔10。因此，在空氣流路4中，空氣流入孔10側(cè)為上游端。在于空氣流路4露出的空氣極6的下游側(cè)(圖中為空氣流路4的下游端)的內(nèi)管8設(shè)有用于使空氣流路4和燃料氣體管路3連通的空氣流出孔11。這樣，由于在空氣流路4的下游側(cè)具備與燃料氣體管路3連通的空氣流出孔11，故而在燃料氣體在燃料氣體管路3中高速流通的情況下，經(jīng)由空氣流出孔11產(chǎn)生負(fù)壓，空氣流路4的空氣向燃料氣體管路3流出。由此，在空氣流路4中產(chǎn)生一方向的流動(dòng)，可以將空氣高效地供給空氣極6。因此，能夠提高發(fā)電效率。另外，該空氣的流動(dòng)為利用負(fù)壓的緩慢 流動(dòng)，因此，燃料氣體不會(huì)被空氣冷卻，可以進(jìn)行高溫下的發(fā)電。因此，可以進(jìn)ー步提高發(fā)電效率。即使空氣的流動(dòng)緩慢，由于空氣中存在約21%的氧，故而氧對(duì)空氣極的供給量上也沒有問題。另外，在作為燃料氣體利用車輛的排放廢氣的情況下，也可以利用排放廢氣的流速容易地形成經(jīng)由空氣流出孔11的負(fù)壓產(chǎn)生的空氣的流動(dòng)。該情況下，向燃料極5供給排放廢氣中的碳化氫等。如圖2所示，也可以將罩9設(shè)為直徑比內(nèi)管8大的中空?qǐng)A筒狀，與內(nèi)管8 —同形成雙重管構(gòu)造，構(gòu)成所謂的管型。該情況下，罩9相對(duì)于內(nèi)管8成為外管。在內(nèi)管8與外管9之間形成空氣流路4，該空氣流路4的兩端面被蓋13塞住。在空氣流路4的下游側(cè)的蓋13形成有沿管8、9的長度方向貫通該蓋13的空氣流出孔11。這樣，具有雙重管構(gòu)造的管型的發(fā)電裝置I被配設(shè)在燃料氣體流通的燃料氣體管12的中途。即，燃料氣體管路3由內(nèi)管8和與該內(nèi)管8連續(xù)而向兩側(cè)延伸的燃料氣體管12形成。外管9在其兩端部被固定于燃料氣體管12。圖示的情況中，燃料極5兼?zhèn)鋬?nèi)管8。即，燃料極5形成為中空?qǐng)A筒狀，形成燃料氣體管路3。此外，形成于管狀的蓋13的中心孔13a也形成內(nèi)管8的一部分。這樣，由于構(gòu)成為使燃料氣體在內(nèi)管8流動(dòng)，使空氣在外管9流動(dòng)的雙重管構(gòu)造，因此，作為裝置整體，可以緊湊。另外，由于將外管9固定在配置于燃料氣體的流通方向的前后的燃料氣體管12，故而外管9只要由僅考慮強(qiáng)度的材質(zhì)形成即可。因此，通過使外管的材質(zhì)適合，可以防止使用帶來的劣化。作為外管9的材質(zhì)，例如可利用金屬或高強(qiáng)度的陶瓷等。此外，也可以設(shè)置多個(gè)設(shè)于外管(罩)9的空氣流入ロ 10。由此，可以將大量的空氣導(dǎo)入空氣流路4，可以將空氣高效地向空氣極6供給。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電裝置，其使用具有供給燃料氣體的燃料極和供給空氣的空氣極的燃料電池，其特征在于，具備 燃料氣體管路，所述燃料氣體在該燃料氣體管路中流通； 罩，其覆蓋所述燃料氣體管路的外側(cè)，在與所述燃料氣體管路的周壁之間形成沿所述燃料氣體管路延伸的空氣流路； 空氣流入孔，其形成于所述罩，用于使空氣流入所述空氣流路； 空氣流出孔，其設(shè)于在所述空氣流路露出的所述空氣極的下游側(cè)，使所述燃料氣體管路和所述空氣流路彼此連通。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電裝置，其特征在干， 由所述燃料極形成內(nèi)管， 所述罩形成與所述內(nèi)管一同構(gòu)成雙重管構(gòu)造的外管， 所述外管被固定在與所述內(nèi)管連續(xù)并使所述燃料氣體在其中流通的燃料氣體管。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電裝置，其特征在于，形成有多個(gè)所述空氣流入ロ。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述燃料氣體是車輛的排放廢氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置(1)，其使用具有供給燃料氣體的燃料極(5)和供給空氣的空氣極(6)的燃料電池(2)，其中，具備燃料氣體管路(3)，所述燃料氣體在該燃料氣體管路中流通；罩(9)，其覆蓋該燃料氣體管路(3)的外側(cè)，在與所述燃料氣體管路(3)的周壁(8a)之間形成沿所述燃料氣體管路(3)延伸的空氣流路(4)；空氣流入孔(10)，其形成于所述罩(9)，用于使空氣流入所述空氣流路(4)；空氣流出孔(11)，其設(shè)于在所述空氣流路(4)露出的所述空氣極的下游側(cè)，使所述燃料氣體管路(3)和所述空氣流路(4)彼此連通。
文檔編號(hào)H01M8/12GK102823042SQ201180016050
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者內(nèi)山直樹, 內(nèi)山靖之, 中林正剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社渥美精機(jī)