(57)【要約】【課題】排ガスを利用して効率良く発電することができる発電装置を提供することを課題とする。【解決手段】粒子状物質を含む炭化水素系の排ガスから前記粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置３と、粒子状物質除去装置３で前記粒子状物質が除去された炭化水素系の排ガスと酸化剤ガスとの混合ガスにより発電する固体酸化物形燃料電池４と、を備える発電装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を含む炭化水素系の排ガスから前記粒子状物質を除去する粒子状物質除去手段と、
前記粒子状物質除去手段で前記粒子状物質が除去された炭化水素系の排ガスと酸化剤ガスとの混合ガスにより発電する固体酸化物形燃料電池と、を備える発電装置。
【請求項２】
前記粒子状物質除去手段は、前記排ガスからＮＯｘを除去可能に構成されている請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
燃料を燃焼させて前記排ガスを排出するガス排出手段に接続可能に構成されており、
前記固体酸化物形燃料電池は、前記粒子状物質除去手段に連結されており、
前記粒子状物質除去手段は、前記ガス排出手段で排出された前記排ガスから前記粒子状物質を除去する、請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記粒子状物質除去手段は、ガス透過性を有する固体電解質と、当該固体電解質の一方面に配置されたアノードと、前記固体電解質の他方面に配置されたカソードとを備え、
前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加する印加手段を更に備える、請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
前記カソードには、ＮＯｘ吸蔵剤であるバリウムが担持されている、請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記印加手段が前記固体酸化物形燃料電池である、請求項４又は５に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を備える発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関等と固体酸化物型燃料電池を組合わせたハイブリッドシステムが知られていた（特許文献１）。
【０００３】
このハイブリッドシステムは、固体酸化物形燃料電池を、内燃機関等の燃焼排ガスの流路内に配置して、排ガス導入部から燃料電池セル収納部に導入されて排ガス排出部へと排出される高温の燃焼排ガスの流れの中に位置づけて、燃焼排ガスの熱エネルギーにて固体酸化物形燃料電池セルを加熱することから、ヒーター等の加熱手段を用いることがない。また燃焼排ガスに含まれるＣＨｘ、ＣＯｘを燃料ガスとして使用することで燃料極において反応し、ＣＯ２やＨ２Ｏを生成することから、ＣＨｘ、ＣＯｘを減少させて、燃焼排ガスを浄化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２０５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のハイブリッドシステムでは、固体酸化物形燃料電池に供給するガスとして燃焼排ガスを用いているが、燃料極上での炭素の析出が大きく、電極劣化に繋がり、耐久性に課題があり、燃焼排ガス中に含まれる微粒子状物質である炭素を低減することが望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、排ガスを利用して効率良く発電することができる発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するための発電装置であり、粒子状物質を含む炭化水素系の排ガスから前記粒子状物質を除去する粒子状物質除去手段と、前記粒子状物質除去手段で前記粒子状物質が除去された炭化水素系の排ガスと酸化剤ガスとの混合ガスにより発電する固体酸化物形燃料電池とを備える。
【０００８】
このような発電装置によれば、粒子状物質除去手段により排ガスから粒子状物質を除去することにより排ガスを浄化することができると共に、浄化された排ガスを用いて固体酸化物形燃料電池で発電するので、浄化したガスを有効利用して発電することができる。また、浄化したガスにより発電するので、効率良く発電することができる。
【０００９】
また、上記発電装置が、燃料を燃焼させて前記排ガスを排出するガス排出手段に接続可能に構成されており、前記固体酸化物形燃料電池が、前記粒子状物質除去手段に連結されており、前記粒子状物質除去手段が、前記ガス排出手段で排出された前記排ガスから前記粒子状物質を除去するように構成されていてもよい。この構成によれば、燃料を燃焼させるときにガス排出手段で発生する熱が当該ガス排出手段から粒子状物質除去手段に伝わると共に、固体酸化物形燃料電池で発電を行うときに当該燃料電池から発生する熱が粒子状物質除去手段に伝わる。これにより、粒子状物質除去手段の両側から熱が伝わるので、粒子状物質除去手段の温度を均一にすることができ、粒子状物質の除去効率を上げることができる。これにより、ガスを効率良く浄化することができ、発電効率を高めることができる。
【００１０】
また、前記粒子状物質除去手段は、ガス透過性を有する固体電解質と、当該固体電解質の一方面に配置されたアノードと、前記固体電解質の他方面に配置されたカソードとを備え、前記アノード及びカソードを介して前記固体電解質に電圧を印加する印加手段を更に備えることができる。この構成によれば、粒子状物質除去手段で粒子状物質を除去した後、粒子状物質除去手段に電圧を印加することにより、粒子状物質を酸化させて分解することができる。これにより、粒子状物質除去手段を繰り返し使用することができる。
【００１１】
また、前記粒子状物質除去手段は、前記排ガスからＮＯｘを除去可能に構成されていてもよく、具体的には、前記カソードにＮＯｘ吸蔵剤であるバリウムが担持されていてもよい。この構成によれば、排ガスに含まれるＮＯｘをカソードにおいて吸蔵することにより、ＮＯｘを除去することができる。
【００１２】
また、前記印加手段が前記固体酸化物形燃料電池であってもよい。この構成によれば、固体酸化物形燃料電池の発電による電気を効率良く利用することができるので、発電装置全体のエネルギー効率が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電装置によれば、排ガスを利用して効率良く発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電装置の概略構成図である。
【図２】発電装置の構成を示すブロック図である。
【図３】粒子状物質除去装置の縦断面図である。
【図４】粒子状物質除去装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】粒子状物質除去装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】積層された固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る発電装置の概略構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発電装置の概略構成図であり、図２は、この発電装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、この発電装置１は、ガス排出装置２に接続され、当該ガス排出装置２から排出された排ガスを利用して発電するものであり、ガス排出装置２の下流側に順に配置された粒子状物質除去装置３、及び、固体酸化物形燃料電池４を備えている。また、発電装置１は、ケーシング１５により囲まれることにより上流側（図面左方向）から下流側（図面右方向）へ向かって順に形成された排ガス流路１０、上流チャンバー１１、反応ガス流路１２、下流チャンバー１３、及び後方流路１４を備えている。
【００１７】
ガス排出装置２は、図示しない燃料供給源から供給される燃料を燃焼させて、炭化水素系の排ガスを排出するように構成されている。このガス排出装置２としては、例えば、ディーゼル機関、ガソリン機関、ボイラー、及び、工業炉などが挙げられるが、本実施形態では、ディーゼル機関を用いている。燃料としては、例えば、ガソリンや軽油などが挙げられ、炭化水素系の排ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、及びブタン等が挙げられる。排ガスには、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、及び、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含有されている。また、ガス排出装置２は、排ガス流路１０に接続されており、発生した排ガスを排ガス流路１０に送るように構成されている。また、排ガス以外に、空気などの酸化剤ガスが排ガス流路１０に送られるように構成されている。この酸化剤ガスは、ガス排出装置２から排ガス流路１０に送られてもよく、又、図示しない酸化剤ガス供給部から排ガス流路１０に送られてもよい。排ガス流路１０は、上流チャンバー１１に接続されており、排ガス及び酸化剤ガスが混合されたガスが、排ガス流路１０から上流チャンバー１１に導入される。
【００１８】
粒子状物質除去装置３は、排ガス中に含まれる粒子状物質を除去できるものであり、例えば、ＥＣＲ（Electrochemical Reduction），ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOxReduction System）などを用いることができるが、本実施形態ではＥＣＲを用いている。
【００１９】
ＥＣＲは、多孔質の固体電解質を介したフィルタリングによりアノードでＰＭを捕集すると共に、カソードにおけるＮＯｘ吸蔵剤によりＮＯｘを吸蔵し、その後、固体電解質への通電によりＰＭ及びＮＯｘを同時に低減させることができるシステムである。
【００２０】
この粒子状物質除去装置３は、円筒状に形成されており、上流チャンバー１１内に配置されている。図３は、粒子状物質除去装置の縦断面図である。図３に示すように、粒子状物質除去装置３は、円筒体の軸方向に延びる複数の隔壁３６と、各隔壁３６に囲まれることにより形成された導入流路３４及び排出流路３５を複数備えることにより、ハニカム状に形成されている。導入流路３４及び排出流路３５は、それぞれ対向する一端部が開放されると共に他端部が閉塞されている。これにより、導入流路３４は、ガス排出装置２から排出されたガスを導入可能に構成されており、一方、排出流路３５は、ガスを固体酸化物形燃料電池４に向けて排出可能に構成されている。こうして、上流側（図３の左側）から粒子状物質除去装置３にガスが導入され、下流側（図３の右側）へ排出される。図４は、粒子状物質除去装置の要部を拡大して示す断面図である。図４に示すように、隔壁３６は、固体電解質３６１、アノード３６２及びカソード３６３を備えており、これらはそれぞれガス透過性を有している。したがって、粒子状物質除去装置３は、上流チャンバー１１内の排ガスが導入流路３４に導入され、その後、隔壁３６を通過して排出流路３５に導入され、排出流路３５から排出されるように構成されている。
【００２１】
アノード３６２は、導入流路３４に対向するように、固体電解質３６１の一方面に配置されており、排ガスが隔壁３６を通過するときに、排ガス中のＰＭを捕集するように構成されている。一方、カソード３６３は、排出流路３５に対向するように、固体電解質３６１の他方面に配置されている。カソード３６３には、ＮＯｘ吸蔵剤が担持されており、排ガスが隔壁３６を通過するときに、排ガス中のＮＯｘを吸蔵するように構成されている。このように、粒子状物質除去装置３は、上流チャンバー１１内の排ガスが粒子状物質除去装置３を通過する過程で、この排ガスからＰＭやＮＯｘといった不純物を除去するように構成されている。不純物が除去された排ガスは、粒子状物質除去装置３から排出される。
【００２２】
粒子状物質除去装置３の軸方向の両端部には、メッシュ状の集電体３０が設置されている。集電体３０は、電源５に接続されており、電源５は、集電体３０を介して粒子状物質除去装置３の両端部間に電圧を印加する。図５は、粒子状物質除去装置の要部を拡大して示す断面図である。図５（ａ）に示すように、粒子状物質除去装置３の軸方向一端部には、アノード３６２が配置されており、集電体３０は、粒子状物質除去装置３の一端部において、アノード３６２に密着するように設置されている。また、図５（ｂ）に示すように、粒子状物質除去装置３の軸方向他端部には、カソード３６３が配置されており、集電体３０は、粒子状物質除去装置３の他端部において、カソード３６３に密着するように設置されている。これにより、アノード３６２及びカソード３６３を介して、電源５から固体電解質３６１に電圧を印加できるように構成されている。
【００２３】
固体酸化物形燃料電池４は、図１に示すように、下流チャンバー１３内に複数配置されており、下流チャンバー１３内の反応ガスにより発電するように構成されている。下流チャンバー１３は、反応ガス流路１２を介して上流チャンバー１１に接続されており、上流チャンバー１１から下流チャンバー１３へガスを送出可能に構成されている。また、複数の固体酸化物形燃料電池４は、それぞれの間に配置された集電体４０を介して積層されることによりスタック化されている。図６は、積層された固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。図６に示すように、固体酸化物形燃料電池４は、平板状の電解質４０１と、電解質４０１の一方面に配置された燃料極４０２と、電解質４０１の他方面に配置された空気極４０３とを備えている。固体酸化物形燃料電池４は、燃料極４０２と反応ガスとを良好に接触させて発電効率を高める観点から、燃料極４０２が反応ガス流路１２に向くように配置することが好ましい。
【００２４】
また、燃料極４０２及び空気極４０３には、メッシュ状の集電体４０が取り付けられている。積層された複数の固体酸化物形燃料電池４の両端部における集電体４０は、蓄電池６に接続されており、固体酸化物形燃料電池４で発生した電気が蓄電池６に充電される。蓄電池６としては、公知の鉛蓄電池を用いることができる。
【００２５】
下流チャンバー１３には、後方流路１４が接続されており、固体酸化物形燃料電池４を通過した反応ガスが流路１４に流される。
【００２６】
次に、上述した発電装置１の各構成要素の材料について説明する。
【００２７】
まず、粒子状物質除去装置３の材料について説明する。粒子状物質除去装置３の固体電解質３６１としては、従来より知られているイットリウム安定化ジルコニア（ジルコニア系電解質ＹＳＺ）、セリア系酸化物（ＧＤＣ，ＳＤＣ）、又は溶融炭酸塩型のものがある。ジルコニア系電解質の場合、３５０℃以上の高い排気温度下では十分な酸素イオン供給が可能になる、一方、２５０〜３５０℃の低温下では、後述するＰＭ粒子の酸化反応を促進させるために、固体電解質３６１の形状、厚さを調整することで、イオン導電性を向上させることができる。例えば、固体電解質３６１はその厚さが１μｍ以上で５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは１０μｍ以上で５００μｍである。固体電解質３６１の厚さが厚すぎると、導入した排ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。多孔質である固体電解質３６１における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのが良く、好ましくは１μm以上３０μｍである。また、気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると導入される圧力損失が大きくなり、値が大きすぎると単位面積あたりのイオン導電率が小さくなるおそれがある。
【００２８】
アノード３６２及びカソード３６３は、銀粒子に固体電解質材料を混合し、これを焼成することにより形成される。この際、銀粒子の粒径および固体電解質粒子を０．０１μｍ以上１０μｍ以下とするのが好ましく、例えば１μｍの銀粒子と０．１μｍの固体電解質粒子を混合することができる。また銀と固体電解質材料の混合比率は、固体電解質材料を全体の６０vol％以下とするのが好ましく、より好ましくは固体電解質材料を全体において２０vol％以上４０vol％以下である。
【００２９】
また、カソード３６３には、ＮＯｘ吸蔵剤を含ませることができる。すなわち、アルカリ土類金属またはアルカリ金属などを含有させることができ、具体的にはカルシウム，ストロンチウム，バリウム，ラジウム，リチウム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウム，フランシウムとすることができる。このうち、安定性等の性質やコスト面で好ましいのは、カルシウム，ストロンチウム，バリウム，カリウムである。
【００３０】
アノード３６２は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるアノード３６２における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると導入される排ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３１】
カソード３６３は、厚さが１μｍ以上５ｍｍ以下とするのがよく、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下である。この厚さが厚すぎると排ガスの圧力損失が大きくなる恐れがある。また、多孔質であるカソード３６３における孔の平均孔径は０．５μｍ以上１００μｍ以下とするのがよく、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下である。気孔率は１０％以上８０％以下とするのがよく、好ましくは４０％以上６０％以下である。これらの値が小さくなると導入される排ガスの圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３２】
次に、固体酸化物形燃料電池４の材料について説明する。固体酸化物形燃料電池４の電解質４０１の材料としては、公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
【００３３】
燃料極４０２は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００３４】
空気極４０３を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００３５】
電解質４０１、燃料極４０２、及び空気極４０３の原材料となるセラミック粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００３６】
電解質４０１、燃料極４０２、及び空気極４０３の形成方法としては、例えば印刷法を用いることができ、具体的には、スクリーン印刷法やドクターブレード法、スプレーコート等の印刷方法を用いることができる。これ以外にも、燃料極４０２、及び空気極４０３を形成する粉末材料をバインダーと混合して、シート上に塗布しておき（いわゆるグリーンシート）、これらを電解質と積層することによって電極を形成することもできる。
【００３７】
集電体３０、４０は、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ等の導電性金属や、導電性を有する炭素繊維等から形成されており、メッシュや多孔質状に形成されている。
【００３８】
次に、以上のように構成された発電装置１を用いて発電する方法について説明する。
【００３９】
まず、ガス排出装置２から排出された排ガスが排ガス流路１０を介して上流チャンバー１１に導入される。この排ガスは、粒子状物質除去装置３における導入流路３４の開放された端部から導入流路３４に導入される。そして、アノード３６２、固体電解質３６１、及びカソード３６３がガス透過性であるため、排ガスはこれらを順に通過し、排出流路３５に導入され、その後、排出流路３５から粒子状物質除去装置３の外部へ排出される。この過程において、排ガス中に含まれるＰＭは、アノード３６２の表面に捕捉されるため、排ガスは、ＰＭが除去された状態でカソード３６３へ送られる。そして、カソード３６３にはＮＯｘ吸蔵剤が担持されているため、排ガス中に含まれるＮＯｘが捕捉される。こうして、粒子状物質除去装置３を通過した排ガスからＰＭ及びＮＯｘを除去することにより排ガスを浄化する。また、排ガスと共に、空気等の酸化剤ガスも同時に粒子状物質除去装置３を通過する。
【００４０】
その後、浄化された排ガスと酸化剤との混合ガスが、反応ガスとして上流チャンバー１１から反応ガス流路１２を介して下流チャンバー１３に導入される。そして、この反応ガスが固体酸化物形燃料電池４を通過し、通過する過程で固体酸化物形燃料電池４による発電が行われる。また、発電された電気は、蓄電池６に充電される。
【００４１】
一方、アノード３６２及びカソード３６３にＰＭ及びＮＯｘがそれぞれ堆積した後は、適宜、アノード３６２とカソード３６３との間に電圧を印加する。これにより、カソード３６３に捕捉したＮＯｘをＮ２へ還元することができるとともに、この化学反応で生じた酸素イオンをカソード３６３からアノード３６２へ供給することができる。その結果、アノード３６２に存在するＰＭを酸化して分解することができる。こうして、アノード３６２及びカソード３６３に堆積したＰＭ及びＮＯｘを除去することができる。
【００４２】
以上のような本実施形態に係る発電装置１によれば、粒子状物質除去装置３により排ガスからＰＭを除去することにより排ガスを浄化することができると共に、浄化された排ガスを用いて固体酸化物形燃料電池４で発電するので、浄化したガスを有効利用して発電することができる。また、浄化したガスにより発電するので、効率良く発電することができる。したがって、排ガスを利用して効率良く発電することができる。
【００４３】
また、粒子状物質除去装置３で粒子状物質を除去した後、粒子状物質除去装置３に電圧を印加することにより、ＰＭを酸化させて分解することができる。
【００４４】
また、カソード３６３には、ＮＯｘ吸蔵剤であるバリウムが担持されているので、排ガスに含まれるＮＯｘをカソード３６３において吸蔵することができる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、粒子状物質除去装置３と固体酸化物形燃料電池４とは、異なるチャンバー１１及び１３に収容され、分離されていたが、粒子状物質除去装置３で生成された反応ガスが固体酸化物形燃料電池４に供給可能であれば、この構成に限定されない。図７は、本発明の他の実施形態に係る発電装置の概略構成図である。図７において、図１と同様の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、粒子状物質除去装置３及び複数の固体酸化物形燃料電池４は、一列に配置され、集電体３０、４０及び絶縁体５０を介して連結されている。
【００４７】
絶縁体５０の材料としては、例えば、ジルコニア、シリカ、アルミナ等の材料を主成分とした材料や、マイカ（雲母）などを用いることができる。絶縁体はガス拡散する必要があるために、多孔質であることが好ましい。多孔質に形成するには上記材料からなるペーストを網目状に印刷する方法、上記材料からなるペーストに造孔剤を含有させて、ベタ印刷もしくはシート状に成形したものを用いることができる。
【００４８】
このような構成によれば、燃料を燃焼させるときにガス排出装置２で発生する熱がガス排出装置２から粒子状物質除去装置３に伝わると共に、固体酸化物形燃料電池４で発電を行うときに当該燃料電池４から発生する熱が粒子状物質除去装置３に伝わる。これにより、粒子状物質除去装置３の両側から熱が伝わるので、粒子状物質除去装置３の温度を均一にすることができ、ＰＭの除去効率を上げることができる。これにより、ガスを効率良く浄化することができ、発電効率を更に高めることができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、電源５により粒子状物質除去装置３に電圧を印加していたが、電圧を印加可能であればこの構成に限定されず、図８に示すように、蓄電池６から印加することもできる。この場合、蓄電池６は、図示しないスイッチにより、固体酸化物形燃料電池４からの充電と、粒子状物質除去装置３への電圧印加とを切り替えることができる。このような構成によれば、固体酸化物形燃料電池４の電力をＰＭ除去のために有効に利用することができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、粒子状物質除去装置３としてＥＣＲを用いていたが、この構成に限定されず、ＤＰＦやＤＰＮＲであってもよい。
【００５１】
このＤＰＦは、排ガス中のＰＭを除去するためのフィルターであり、セラミックス製の多孔質体から構成され、多孔質体のフィルタリングによりＰＭを捕集するものである。また、酸化触媒を組み合わせることにより、ＰＭを除去するものが実用化されている。
【００５２】
また、ＤＰＮＲは、ＤＰＦにＮＯｘ吸蔵型触媒を担持させ、ＰＭとＮＯｘを一つの触媒で同時に低減するものであり、排出ガス中のＰＭをフィルタリングにより捕集すると共に、排出ガスが酸素過剰雰囲気となっているときに、ＮＯｘを硝酸塩に変化させて吸蔵し、このとき生じた活性酸素と、排出ガス中の酸素により、捕集したＰＭを酸化するものである。また、排出ガスが還元雰囲気となっているときに、排出ガス中に含まれる還元剤としての炭化水素やＣＯにより、吸蔵されたＮＯｘを窒素に還元する共に、このとき生じた活性酸素によりＰＭを酸化する。このようにして、ＰＭとＮＯｘとを同時に除去すると共に、ＰＭが捕集されたフィルタを再生することが可能となっている。
【００５３】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池として、単室型の固体酸化物形燃料電池を用いていたが、この構成に限定されず、混合ガスを燃料極に、酸化剤ガスを空気極にそれぞれ供給する、いわゆる２室型の固体酸化物形燃料電池であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池４は板状に形成されていたが、この構成に限定されず、例えば、ハニカム状に形成されていてもよい。ハニカム状の形状については、上記実施形態に係る粒子状物質除去装置３の形状と同様なので、説明を省略する。
【符号の説明】
【００５５】
１    発電装置
２    ガス排出装置
３    粒子状物質除去装置
４    固体酸化物形燃料電池
５    電源
６    蓄電池
３６１  固体電解質
３６２  アノード
３６３  カソード
４０１  電解質
４０２  燃料極
４０３  空気極
【図１】
2010232093.tif 000003
【図２】
2010232093.tif 000004
【図３】
2010232093.tif 000005
【図４】
2010232093.tif 000006
【図５】
2010232093.tif 000007
【図６】
2010232093.tif 000008
【図７】
2010232093.tif 000009
【図８】
2010232093.tif 000010