(57)【要約】【課題】簡易な構成で、装置内部で発生する熱エネルギーを有効に利用しつつ、高い健全性を実現する電気化学装置を提供する。【解決手段】電気化学装置１０は、反応容器１１の内部に設けられ、固体酸化物電解質１２に水素極１３及び酸素極１４を形成した電気化学セル１５と、電気化学セル１５で水蒸気電解反応又は燃料電池反応を起こさせる供給ガスを水素極１３及び酸素極１４のそれぞれに供給するガス供給ライン１７（１７ａ、１７ｂ）と、反応容器１１の外表面に設けられ、水蒸気電解反応及び燃料電池反応によって電気化学セル１５で生じる熱エネルギーを供給ガスが流動するガス供給ライン１７に伝達させる熱交換部１８と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器の内部に設けられ、固体酸化物電解質に水素極及び酸素極を形成した電気化学セルと、
前記電気化学セルで水蒸気電解反応又は燃料電池反応を起こさせる供給ガスを前記水素極及び前記酸素極のそれぞれに供給するガス供給ラインと、
前記反応容器の外表面に設けられ、前記水蒸気電解反応及び前記燃料電池反応によって前記電気化学セルで生じる熱エネルギーを前記供給ガスが流動する前記ガス供給ラインに伝達させる熱交換部と、
を備えることを特徴とする電気化学装置。
【請求項２】
前記反応容器内の圧力、温度またはガス流量を検出する検出部と、
この検出されたプロセス量に基づいて反応容器内の流体を攪拌する攪拌部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
【請求項３】
前記反応容器内の圧力、温度またはガス流量を検出する検出部と、
この検出されたプロセス量に基づいて、前記ガス供給ラインに設けられた流量調整弁の弁開度を調整する弁開度調整部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学装置。
【請求項４】
前記供給ガスの排出流路に設けられ、反応容器内の温度上昇に伴って前記排出流路の流動抵抗を小さくする流動抵抗調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気化学装置。
【請求項５】
前記電気化学セルは、前記水蒸気電解反応又は前記燃料電池反応によって発生する熱を蓄える蓄熱器を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電気化学装置。
【請求項６】
前記電気化学セルの前記水素極に供給する前記供給ガスの組成が、前記水蒸気電解反応及び前記燃料電池反応において同一であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気化学装置。
【請求項７】
反応容器内に設けられ、固体酸化物電解質に水素極及び酸素極を形成した電気化学セルにおいて、水蒸気電解反応または燃料電池反応を起こさせる供給ガスを前記水素極及び前記酸素極のそれぞれにガス供給ラインを介して供給するステップと、
前記反応容器の外表面において、前記水蒸気電解反応及び前記燃料電池反応によって前記電気化学セルで生じる熱エネルギーを前記供給ガスが流動する前記ガス供給ラインに伝達させるステップと、
を含むことを特徴とする電気化学装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の水蒸気を電気分解して水素と酸素を生成する高温水蒸気電解及び水素と酸素を反応させることにより電力を取り出す燃料電池反応を用いた電気化学装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素及び酸素の製造技術の一つとして、高温水蒸気電解法が知られている。この高温水蒸気電解法は、高温（通常、５００℃以上）の水蒸気を電気分解することにより水素及び酸素を生成する方法である。
【０００３】
この方法は、高温環境下で水蒸気の電気分解を行うことにより、水の電気分解に比べて電解に必要なエンタルピーを下げると共に、電解に必要な電気量を低減することができるというメリットを有す。
【０００４】
具体的には、固体酸化物電解質を中心に配置し、その両側に水素極と酸素極とを設けて電気化学セルを構成する。そして、高温水蒸気を水素極に導入して、両極に電解電圧を供給することにより、水蒸気から水素及び酸素が分解・生成される。
【０００５】
一方、燃料電池反応は、高温水蒸気電解の逆反応であり、水素、酸素のそれぞれを電気化学セルの水素極、酸素極に供給して反応させることにより、電力を取り出すことができる。
【０００６】
従来から、高温水蒸気電解を用いた水素製造装置において、機械的な強度を保持し、両極間でのガスリークを抑制する健全性の高い装置構成が開示されている（例えば、特許文献１）。
また、高温水蒸気電解に必要なエネルギーを低減しつつ、効率的に水素を生成する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
近年では、余剰電力の活用手段として、高温水蒸気電解による水素製造と燃料電池反応を組み合わせるシステムが検討されている。
これは、余剰電力を活用して高温水蒸気電解を用いて水素を生成・貯蔵し、電力が不足した際に、貯蔵した水素を利用して燃料電池反応により電力を供給するシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３１４８３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９０４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高温水蒸気電解及び燃料電池反応は、その反応温度が約５００℃〜９００℃と高温状態で行われる。このため、各反応において供給ガスとなる水蒸気、水素ガス、酸素ガス等を昇温するための熱エネルギー源が必要となる。
【００１０】
通常、供給ガスの昇温を行う予熱器、電気炉等は、反応容器外部に設けられる。このため、装置全体が大型化してしまい、装置をコンパクト化する上で障害となっていた。
【００１１】
また、複数の電気化学セルを積層してセル集合体を構成した場合、電気的接続及び装置のコンパクト化のため、電気化学セルは集積した配置とする必要がある。しかし、高温水蒸気電解は吸熱反応となり、一方燃料電池反応は発熱反応となるため、集積して配置された電気化学セルの温度は不均一となり易い。
このため、電気化学セルの性能低下やその周辺の構造部材の健全性に影響を及ぼすという課題があった。
【００１２】
また、高温水蒸気電解では、原料ガスとして水蒸気ガスを高濃度で供給し、燃料電池反応では、原料ガスとして水素を高濃度で供給する。
このように原料とするガス組成が異なるため、水蒸気電解と燃料電池反応とを組み合わせて運転を行うシステムでは、電解反応による運転と燃料電池反応による運転とを切り替える際に、ガス組成を切り替える時間を必要とする。
このため、外部からの電力要求に対する時間の遅れが生じるとともに、ガス組成の切り替えの際に運転状態を保持するための予熱設備等の補機を設けなければならないという課題があった。
【００１３】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、簡易な構成により、装置内部で発生する熱エネルギーを有効に利用しつつ、高い健全性を実現する電気化学装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本実施形態の電気化学装置は、反応容器の内部に設けられ、固体酸化物電解質に水素極及び酸素極を形成した電気化学セルと、前記電気化学セルで水蒸気電解反応又は燃料電池反応を起こさせる供給ガスを前記水素極及び前記酸素極のそれぞれに供給するガス供給ラインと、前記反応容器の外表面に設けられ、前記水蒸気電解反応及び前記燃料電池反応によって前記電気化学セルで生じる熱エネルギーを前記供給ガスが流動する前記ガス供給ラインに伝達させる熱交換部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易な構成により、装置内部で発生する熱エネルギーを有効に利用しつつ、高い健全性を実現する電気化学装置及びその運転方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態に係る電気化学装置を示す構成図。
【図２】（Ａ）第一実施形態に適用される集合セルの縦断面図、（Ｂ）ＩＩ−ＩＩの断面図。
【図３】第二実施形態に係る電気化学装置を示す構成図。
【図４】第三実施形態に適用される集合セルの縦断面図。
【図５】（Ａ）第四実施形態に適用される電気化学装置の運転方法を説明する図、（Ｂ）従来の運転方法によるタイミングチャート、（Ｃ）第四実施形態における運転方法によるタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１に示す第一実施形態に係る電気化学装置１０は、反応容器１１の内部に設けられ、固体酸化物電解質１２に水素極１３及び酸素極１４を形成した電気化学セル１５と、電気化学セル１５で水蒸気電解反応又は燃料電池反応を起こさせる供給ガスを水素極１３及び酸素極１４のそれぞれに供給するガス供給ライン１７（１７ａ、１７ｂ）と、反応容器１１の外表面に設けられ、水蒸気電解反応及び燃料電池反応によって電気化学セル１５で生じる熱エネルギーを供給ガスが流動するガス供給ライン１７に伝達させる熱交換部１８と、を備えることを特徴とする。
ガス供給ライン１７（１７ａ、１７ｂ）のそれぞれは、反応容器１１の外表面に沿って配置されて、供給ガスを電気化学セル１５に供給する。
【００１８】
集合セル１６は、複数の電気化学セル１５を積層して集合体としたものである。また、ガス供給ライン１７からの供給ガスを流入、流出させるガス流入口Ａ、ガス流出口Ｂ及びガス流入口Ｃを備えている。なお、図１では、集合セル１６を２つで構成しているが、この構成に限定されるものではない。
【００１９】
ガス供給ライン１７は、水素極供給ライン１７ａ、酸素極供給ライン１７ｂ、から構成される。
水素極供給ライン１７ａは、水蒸気電解反応又は燃料電池反応に用いる供給ガスを、熱交換部１８を介して電気化学セル１５の水素極１３に供給する。
同様に、酸素極供給ライン１７ｂは、水蒸気電解反応又は燃料電池反応に用いる供給ガスを、熱交換部１８を介して電気化学セル１５の酸素極１４に供給する。
【００２０】
ここで、集合セル１６の縦断面図を示す図２（Ａ）を用いて、電気化学セル１５の具体的な構成、そして水蒸気電解反応及び燃料電池反応について説明する。
【００２１】
固体酸化物電解質１２は、酸素イオンを移動させることが可能な固体材料であり、稠密な構造を有し、その内部を気体が通過することはできない材料である。固体酸化物電解質１２として、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）が例示される。ここでは、平板形状の固体酸化物電解質１２について説明する。
【００２２】
電気化学セル１５は、固体酸化物電解質１２に電極を形成したものであり、固体酸化物電解質１２の一方の面に水素極１３が形成され、固体酸化物電解質１２を挟むように反対側の面に酸素極１４が形成される。
水素極１３及び酸素極１４には、それぞれの極を流動する供給ガスの流路となるように、多孔質材料が選択される。
【００２３】
水素極１３としては、触媒作用を有するニッケル酸化物等が好適であり、ＮｉＯ−ＹＳＺ（Ｎｉ酸化物及びＹＳＺの焼結体）が例示される。
一方、酸素極１４として、ＬＳＣ（ランタンストロンチウムコバルトタイト）等の酸化物セラミックスが例示される。
【００２４】
集合セル１６は、２つの電気化学セル１５が並べて構成され、電気化学セル１５の間及び両端には導電性を有するセパレータ２０が設けられて積層構造をとっている。
【００２５】
セパレータ２０は、電気化学セル１５の間を流動する供給ガスのそれぞれを隔離する。
また、セパレータ２０は、図２（Ｂ）で示すように、凹凸を形成して、電気化学セル１５の間を電気的に接続するとともに、電気化学セル１５の水素極１３及び酸素極１４を流動する供給ガスの流路となる。
【００２６】
なお、図２では、集合セル１６は、２つの電気化学セル１５から構成されているが、この構成に限定されるものは無い。また、電気化学セル１５の形状は、例示した平板型に限定されるものではなく、円筒型、片端閉じ円筒型、ハニカム型、プリーツ型、波型等の既知の構造を用いることができる。
【００２７】
次に、水蒸気電解反応について説明する。
電気化学セル１５に、電源（図示省略）から電解電圧が供給されることにより、電解反応が開始される。
【００２８】
水素極１３では、高温の水蒸気を主成分とする供給ガスが、水素極供給ライン１７ａを介してガス流入口Ａから流入する。なお、水蒸気には、還元剤の役割として数％の水素が混入される。
【００２９】
そして、この供給ガスが、ガス流入口Ａからガス流出口Ｂに向かって流動する過程において、水素極１３では下記式（１）の還元反応が発生する。したがって、供給された水蒸気は、水素ガスと酸素イオンに分解される。
水素極：  Ｈ２Ｏ  ＋  ２ｅ−  →  Ｈ２  ＋  Ｏ２―    （１）
【００３０】
生成された水素ガスは、ガス流出口Ｂから流出し、水素極排気ライン１９を介して回収される。また、酸素イオンは、水素極１３から酸素極１４に流れる電流の電荷となって、固体酸化物電解質１２中を移動する。
【００３１】
一方、酸素極１４側では、空気を主成分とする供給ガスが、酸素極供給ライン１７ｂを介してガス流入口Ｃから流入する。
【００３２】
そして、この供給ガスが、ガス流入口Ｃから流動する過程において、酸素極１４では下記式（２）の還元反応が発生する。したがって、固体酸化物電解質１２を介して水素極１３から輸送された酸素イオンが酸化されて、酸素ガスとなる。
酸素極：  Ｏ２―  →  ２ｅ−  ＋  １／２Ｏ２    （２）
【００３３】
生成された酸素ガスは、供給ガスにより排出され、反応容器１１（図１）を拡散して、開放されているガス流出口Ｄから排出・回収される。
【００３４】
水蒸気電解反応時において、反応自体は吸熱反応となる。しかし、電気化学セル１５では、電流の電荷となる酸素イオンが固体酸化物電解質１２中を移動する際に生じるジュール熱や両電極及びセパレータ２０等に電流が流れる際に生じるジュール熱により発熱状態となって、大きな熱エネルギーが発生する。
そして、この電気化学セル１５から生じた熱エネルギーは、反応容器１１内の流体（生成された酸素）に与えられる。
【００３５】
次に、燃料電池反応について説明する。
水素極１３では、高温の水素を主成分とする供給ガスが、水素極供給ライン１７ａを介してガス流入口Ａから流入する。
一方、酸素極１４では、高温の酸素を主成分とする供給ガスが、酸素極供給ライン１７ｂを介してガス流入口Ｃから流入する。
【００３６】
そして、それぞれの極では、下記式（３）、（４）の反応が発生して、固体酸化物電解質１２中を酸素イオンが酸素極１４から水素極１３に移動することにより、電力が取り出される。
水素極：  Ｈ２  ＋  Ｏ２―  →  Ｈ２Ｏ  ＋  ２ｅ−    （３）
酸素極：  １／２Ｏ２  ＋  ２ｅ−  →  Ｏ２―    （４）
【００３７】
水素極１３で生成した水蒸気（未反応の水素を含む）は、ガス流出口Ｂから流出し、水素極排気ライン１９を介して排出される。また、酸素極１４において未反応であった酸素ガスは、反応容器１１を拡散して、開放されたガス流出口Ｄから排出される。
【００３８】
燃料電池反応において、反応自体が発熱であり、さらに電流の電荷となる酸素イオンが固体酸化物電解質１２中を移動する際に生じるジュール熱等により、電気化学セル１５では大きな熱エネルギーが発生する。
そして、この電気化学セル１５から生じる熱エネルギーは、反応容器１１内の流体（未反応であった酸素ガス）に与えられる。
【００３９】
図１に戻って説明を続ける。
電気化学セル１５では、前述のように水蒸気電解反応及び燃料電池反応の際に、大きな熱エネルギーが生じ、その熱エネルギーは反応容器１１内の流体に与えられる。
【００４０】
熱交換部１８は、ガス供給ライン１７（１７ａ、１７ｂ）と共に反応容器１１の外表面に設けられている。そして、電気化学セル１５で発生した熱エネルギーを反応容器１１内の流体を介して水素極供給ライン１７ａ及び酸素極供給ライン１７ｂに伝達させる。
これにより、それぞれのラインを流動している供給ガスを昇温する補助や供給ガスの高温状態を維持することが可能となる。
【００４１】
なお、ガス供給ライン１７で熱交換部１８が設けられている部分は、効率的に熱エネルギーを伝達させるため、ガス供給ライン１７を波形状等にして表面積を増やす構成にすると良い。
【００４２】
このように、電気化学セル１５から発生した熱エネルギーを、熱交換部１８を介して供給ガスに熱回収させることにより有効に利用することが可能となる。また、供給ガスを昇温するために反応容器１１外に設けていた加熱機器等を削減することができるため、電気化学装置１０全体のシステム構成を簡素化すると共にコンパクト化することができる。
【００４３】
また、通常反応容器１１は高温となるため、外表面に保温材を厚く設ける必要がある。このように、反応容器１１の外表面が、低温の熱交換部１８で覆われる構成とすれば、保温材を薄くすることができ、簡易に電気化学装置１０を設置することが可能となる。
【００４４】
（第二実施形態）
図３は、第二実施形態に係る電気化学装置１０の全体構成を示している。第一実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する動作について説明を省略する。なお、図３では、反応容器１１の外表面に設ける熱交換部１８（図１）は省略して記載している。
【００４５】
検出部２１は、反応容器１１内部の温度、圧力、またはガス流量等のプロセス量を検出するものである。
攪拌部２２は、検出部２１により検出されたプロセス量に基づいて反応容器１１内の流体の攪拌を行うものである。具体的には、所定の設定温度を定めておき、検出された温度が設定温度を超えた場合に攪拌を実施する。
【００４６】
また、攪拌部２２は、検出部２１で検出されたプロセス量に基づいて攪拌を実施するものでは無く、攪拌部２２自体の材料又は機械特性により、反応容器１１内の温度が上昇した場合に、自発的に攪拌を行う構成としても良い。
【００４７】
反応容器１１内で温度上昇等のプロセス状態の異常が検出された際に、反応容器１１内の流体を撹拌することにより、電気化学セル１５が設けられた反応容器１１内部の温度の不均一を解消することができる。これにより、電気化学セル１５の性能低減を抑制することができる。
【００４８】
また、反応容器１１内の熱応力が抑制されるため、電気化学セル１５及び反応容器１１内部の構造物等の破損リスクを低減でき、電気化学装置１０の健全性を高めることができる。
【００４９】
弁開度調整部２４は、検出部２１により検出された反応容器１１内部の温度、圧力、またはガス流量等のプロセス量に基づいて、ガス供給ライン１７のそれぞれに設けられた流量調整弁２３の弁開度を調整するものである。
【００５０】
具体的には、検出された温度が所定の設定温度を超えた場合には、流量調整弁２３の弁開度を小さくして供給ガスの流量を減少させる。これにより、電気化学セル１５での反応が抑制され、反応容器１１内の温度上昇を抑制することができる。
【００５１】
また、流量調整弁２３の代わりに、ポンプやファン等の回転機器による流量調整であっても良い。
【００５２】
反応容器１１内で温度上昇等のプロセス状態の異常が検出された際に、流量調整弁２３の弁開度を調節し、電気化学セル１５への供給流量を制御することにより、反応容器１１内部における温度上昇等のプロセス状態の異常を抑制することができる。これにより、電気化学セル１５の性能低減を抑制することができる。
【００５３】
流動抵抗調整部２５は、供給ガスの排出流路に設けられ、反応容器１１内の温度上昇に伴って排出流路の流動抵抗を小さくするものである。
【００５４】
ここでは、水素極１３のガス流出口Ｂ及び酸素極１４のガス流出口Ｄ近傍に設けている。なお、流動抵抗調整部２５は、供給ガスの温度への感受性を高めるため、電気化学セル１５出口近傍に設けることが望ましい。
【００５５】
流動抵抗調整部２５は、反応容器１１内の温度上昇が感知された場合に、膨張して排出流路を広げて、流れるガス流量を大きくする。これにより、供給ガスの排出流量が増加するため、電気化学セル１５での反応が抑制され、反応容器１１内の温度上昇を抑制することができる。
【００５６】
したがって、反応容器１１内で温度上昇が発生した場合に、検出部２１で温度検出をすること無く、電気化学セル１５における供給ガスの排出流量を調整することができる。これにより、反応容器１１内部における温度上昇を抑制することができ、電気化学セル１５の性能低減を抑制することができる。
【００５７】
以上のように、反応容器１１の内部に攪拌部２２、弁開度調整部２４及び流動抵抗調整部２５のうち少なくとも一つを設けることにより、反応容器１１内のプロセス状態が均一化され、電気化学セル１５の性能低減を抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、反応容器１１の内部に、攪拌部２２、弁開度調整部２４及び流動抵抗調整部２５のうち少なくとも一つを設ける構成は、反応容器１１の外表面に熱交換部１８を有しない構成であっても、同等の効果を得ることができる。
【００５９】
（第三実施形態）
図４は、第三実施形態に適用される集合セル１６の縦断面図を示している。なお、電気化学装置１０の構成は図１と同一となるため図示を省略し、重複する動作について説明を省略する。
【００６０】
図２（Ａ）で示した集合セル１６との相違点は、電気化学セル１５に対して水蒸気電解反応又は燃料電池反応によって発生する熱を蓄える蓄熱器２７が設けられた点にある。
【００６１】
セパレータ２０の側面には、供給ガスの熱エネルギーの伝達を促進する複数のフィン２６が、一定の間隔で取り付けられる。そして、セパレータ２０とフィン２６とで設けられた空間に、蓄熱器２７が設置される。
【００６２】
なお、セパレータ２０は、前述のように供給ガスの流路となるため、フィン２６及び蓄熱器２７はガス流路のクリアランスが確保されるように設置される必要がある。
【００６３】
蓄熱器２７として、潜熱あるいは顕熱を利用するものがあり、いずれの適用も可能である。しかし、潜熱を利用する蓄熱器２７の方が、電気化学セル１５の温度変化に対する熱容量が大きく、電気化学セル１５の温度変化を低減できるため好ましい。なお、７５０℃付近の運転温度にて潜熱を利用可能な蓄熱媒体として塩化ナトリウムが例示される。
【００６４】
電気化学セル１５で温度の不均一が生じたとき、蓄熱器２７がその温度変化を吸収することにより、全体の温度変化を平均化させることができる。これにより、電気化学セル１５の不均一な温度状態を改善することができ、電気化学セル１５の性能低減を抑制することができる。
また、電気化学セル１５内の熱応力が抑制させるため、破損等のリスクを低減でき、電気化学セル１５の健全性を高めることができる。
【００６５】
なお、この蓄熱器２７を設ける構成は、反応容器１１の外表面に熱交換部１８（図１）を有しない構成であっても、同等の効果を得ることができる。
【００６６】
（第四実施形態）
図５（Ａ）は、第四実施形態に適用される電気化学装置の運転方法を説明する図である。なお、電気化学装置１０の構成は図１と同一となるため図示を省略し、重複する動作について説明を省略する。
【００６７】
通常、水素極１３では、高温水蒸気電解において水蒸気ガスを高濃度で供給し、一方燃料電池反応において水素を高濃度で供給する。
このため、電解運転と電池運転を切り替える際、反応の原料となるガス組成が異なるため、ガス組成の切り替え時間が必要となり、外部からの電力要求に対して時間の遅れが生じていた（図５（Ｂ））。
【００６８】
本実施形態では、電気化学セル１５の水素極１３に供給する供給ガスの組成が、水蒸気電解反応及び燃料電池反応において同一にする。
【００６９】
高温水蒸気電解と燃料電池とのガス組成を同じとすることで、燃料電池運転時と電解運転時との切り替えを即時行うことが可能となる（図５（Ｃ））。このため、予熱設備等の補機類を削減できるとともに、外部からの電力要求に対する感度を高めることが可能となる。
【００７０】
また、高温水蒸気電解と燃料電池とで同一のガス組成とすることで、ガスの循環流量が高まり、反応容器内の温度分布を均一にすることが可能となる。
【００７１】
なお、電気化学セル１５の水素極１３に供給する供給ガスの組成を水蒸気電解反応及び燃料電池反応において同一にする構成は、反応容器１１の外表面に熱交換部１８（図１）を有しない構成であっても、同等の効果を得ることができる。
【００７２】
以上述べた電気化学装置によれば、反応容器の外表面に設けた熱交換部において、水蒸気電解反応及び燃料電池反応によって電気化学セルで生じる熱エネルギーを供給ガスが流動するガス供給ラインに伝達させることにより、簡易な構成で、装置内部で発生する熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００７３】
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  電気化学装置
１１  反応容器
１２  固体酸化物電解質
１３  水素極
１４  酸素極
１５  電気化学セル
１６  集合セル
１７（１７ａ、１７ｂ）  ガス供給ライン
１７ａ  水素極供給ライン
１７ｂ  酸素極供給ライン
１８  熱交換部
１９  水素極排気ライン
２０  セパレータ
２１  検出部
２２  攪拌部
２３  流量調整弁
２４  弁開度調整部
２５  流動抵抗調整部
２６  フィン
２７  蓄熱器
Ａ  ガス流入口（水素極）
Ｂ  ガス流出口（水素極）
Ｃ  ガス流入口（酸素極）
Ｄ  ガス流出口（酸素極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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