[发明专利]燃料电池电堆装置以及燃料电池装置

说明书

本发明提供一种燃料电池电堆装置，可应用于装置的小型化，不需要将废气送出至燃烧部的配管。具体而言，具备：第1分流器(2a)，连接于第1电堆(10a)所具备的多个燃料电池单电池上端，从上方向第1电堆所具备的多个燃料电池单电池供给从重整器(12)供给的燃料气体；及第2分流器(2b)，连接于第2电堆(10b)所具备的多个燃料电池单电池下端，回收从第1电堆排出的燃料气体，同时从下方向第2电堆所具备的多个燃料电池单电池供给回收的燃料气体。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池电堆装置以及燃料电池装置。尤其涉及一种通过对原料气体进行重整而得到的燃料气体与氧化剂气体的反应来进行发电的燃料电池电堆装置以及燃料电池装置。

背景技术

固体氧化物型燃料电池装置(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)是具备由固体电解质及电极等所构成的燃料电池单电池的燃料电池装置，固体电解质作为电解质而具有氧化物离子导电性，电极配置在固体电解质的两侧。另外，固体氧化物型燃料电池装置是如下取出电力的装置，在模块容器内配设多个该燃料电池单电池，向燃料电池单电池的一个电极(燃料极)供给燃料气体，向另一个电极(空气极)供给氧化剂气体(空气、氧气等)，通过发电反应来进行发电。相对于高分子电解质型燃料电池装置等其他燃料电池装置，固体氧化物型燃料电池装置例如以700～1000℃左右的比较高的温度进行工作。

作为用于固体氧化物型燃料电池装置的燃料电池单电池，已周知专利文献1所记载的平圆筒型单电池、专利文献2所记载的圆筒型单电池、专利文献3所记载的圆筒横条型等。

但是，作为这样的燃料电池装置，要求较高的燃料利用率(Uf)、较高的发电效率。于是，为了提高燃料利用率及发电效率，提出了如专利文献4、专利文献5所记载的两层结构的级联型燃料电池装置，将燃料电池单电池排列分割为2个单电池群而分别作为第一层、第二层，将在第一层的燃料电池单电池的发电中残余的燃料气体供向第二层的燃料电池单电池而促进燃料气体的级联利用。

专利文献1：日本国特开2015-082389号公报

专利文献2：日本国专利5234554号公报

专利文献3：日本国特开平7-130385号公报

专利文献4：日本国特开2016-100136号公报

专利文献5：日本国特开2016-100138号公报

发明内容

但是，难以将这样的两层结构的级联型燃料电池应用于使用现有的筒状燃料电池单电池的燃料电池电堆及燃料电池装置。之所以这样，是因为会使燃料电池装置的结构变复杂，产生燃料电池装置的小型化受阻等的问题。

尤其，燃料电池装置中，通过燃烧未使用于发电的燃料气体(废气)来加热重整器，重整器中将原料气体重整为含氢的燃料气体。但是，在想要应用两层结构的燃料电池时，当从燃料电池单电池的下方将燃料气体供向一次侧的燃料电池单电池时，在一次侧的燃料电池单电池中未使用的燃料气体在燃料电池单电池的上方发生折返。该燃料气体供向二次侧的燃料电池单电池。因此，虽然废气从二次侧的燃料电池单电池的下方排放，但是在这样的情况下，需要将废气送出至设置在现有燃料电池单电池上方的燃烧部的配管。

本发明是鉴于上述问题而进行的。所要解决的技术问题是提供一种如下简易装置，在使用柱状燃料电池单电池的两层结构的级联型燃料电池电堆装置中，抑制复杂化且也可以应用于小型化。尤其，其目的在于提供一种不需要将废气送出至燃烧部的配管的燃料电池电堆装置。