(57)【要約】      （修正有）【課題】改質に多くの熱量を必要とする改質原料を用いても、電池セルでの燃料利用率を大きく低下させることなく、安定的に改質を進行させることができ、また、電池セルからの排熱を無駄なく改質反応の熱として利用することができ、更には、低温作動型の固体酸化物形燃料電池でも改質に要する熱量が不足することのない固体酸化物形燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】固体酸化物形燃料電池２と改質装置３とを備える固体酸化物形燃料電池モジュール１において、前記改質装置２として、改質部と酸化発熱部とを有し、前記改質部における改質反応に前記固体酸化物形燃料電池２から発生する排熱と前記酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用する酸化自己熱型改質装置を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物形燃料電池と改質装置とを備える固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、
前記改質装置が、炭化水素及び脂肪族アルコールからなる群から選択される少なくとも一種の改質原料と水蒸気との混合物の改質反応により水素を主成分とする改質ガスを生成する改質部と、前記改質原料又は前記改質ガスの一部を酸化して熱を発生させる酸化発熱部とを有し、前記改質部における改質反応に前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱と前記酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用する酸化自己熱型改質装置であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記酸化自己熱型改質装置は、前記改質部が前記酸化発熱部の上流側に配置されており、前記改質部で生成した改質ガスの一部を前記酸化発熱部で酸化して熱を発生させることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記酸化自己熱型改質装置は、前記改質部が円筒形状の２層の改質層からなり、前記酸化発熱部が円筒形状の１層の酸化発熱層からなり、
前記改質層及び前記酸化発熱層が、半径方向内側から内側改質層、酸化発熱層、外側改質層の順に配置された３重円管構造を有することを特徴とする請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記内側改質層及び外側改質層は、少なくともＲｕ金属を含む改質触媒が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記酸化自己熱型改質装置の外周壁面部が前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項６】
前記改質原料が、軽油、ナフサ、灯油及びガソリンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
【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と改質装置とを備える固体酸化物形燃料電池モジュールに関し、特に熱自立した固体酸化物形燃料電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体酸化物形燃料電池の燃料としては、メタンを主成分とする都市ガスが一般に使用されている。該都市ガスは、改質が比較的容易であり、Ｎｉを用いた固体酸化物形燃料電池のアノード極でも改質反応が進行することから、改質反応を改質装置で行わずに、水蒸気と混合してアノードに直接導入され、固体酸化物形燃料電池内部で改質されることがある。しかしながら、都市ガスを水蒸気と混合してアノードに直接導入した場合、固体酸化物形燃料電池内部での改質反応によって炭素が析出することがある。そのため、固体酸化物形燃料電池モジュール内に予備改質装置を設置し、該改質装置で都市ガスを予備改質する方式が採られることもある。ここで、上記改質にあたっては、固体酸化物形燃料電池から発生する排熱で改質反応（吸熱反応）に要する熱が賄われており、予備改質装置を含めた固体酸化物形燃料電池モジュール内で熱自立するシステムとなっている。しかしながら、改質反応での吸熱に見合う排熱を固体酸化物形燃料電池で発生させて、固体酸化物形燃料電池モジュールを熱自立させるためには、セルでの発電における燃料利用率等を低下させる必要があった。燃料電池本体と、炭化水素ガスを改質する改質器とを所定のモジュール内に設けた燃料電池モジュールとしては、例えば、下記特許文献１に記載された燃料電池モジュールがある。
【０００３】
また、固体酸化物形燃料電池の燃料（改質原料）として炭素数の大きな炭化水素又は脂肪族アルコールを用いた場合、燃料の改質反応を進行させにくく、Ｃ２＋成分（炭素数２以上の成分）の影響により、アノード極への炭素析出が懸念されるため、セル内部で改質を行うことは困難である。更に、炭素数の大きな炭化水素や脂肪族アルコールの改質には大きな熱量を必要とするため、固体酸化物形燃料電池の排熱で改質に必要な熱量を賄うことは困難である。特に、昨今、検討が進んでいる動作温度が750℃程度の低温作動型の固体酸化物形燃料電池では、排熱温度が300〜600℃程度と、作動温度に比例して低くなることから、固体酸化物形燃料電池の排熱で改質に必要な熱量を賄うことは、より一層困難である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１７４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、改質に多くの熱量を必要とする改質原料を用いても、電池セルでの燃料利用率を大きく低下させることなく、安定的に改質を進行させることができ、また、電池セルからの排熱を無駄なく改質反応の熱として利用することができ、更には、低温作動型の固体酸化物形燃料電池でも改質に要する熱量が不足することのない固体酸化物形燃料電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、固体酸化物形燃料電池と改質装置とを構成要素とする固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、改質装置として改質部と酸化発熱部とを有する酸化自己熱型改質装置を使用し、前記改質部における改質反応に前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱と前記酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用することにより、固体酸化物形燃料電池から発生する排熱を改質装置の改質反応に無駄なく使用しつつ、改質反応に要する熱量が不足する場合は、改質装置内で酸化発熱反応を進行させて熱量を補うことで、固体酸化物形燃料電池モジュールを熱自立させられることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池と改質装置とを備え、
前記改質装置が、炭化水素及び脂肪族アルコールからなる群から選択される少なくとも一種の改質原料と水蒸気との混合物の改質反応により水素を主成分とする改質ガスを生成する改質部と、前記改質原料又は前記改質ガスの一部を酸化して熱を発生させる酸化発熱部とを有し、前記改質部における改質反応に前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱と前記酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用する酸化自己熱型改質装置であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、酸化自己熱型改質装置とは、装置内で吸熱反応である改質反応と発熱反応である酸化反応とを行い、酸化反応で発生した熱を改質反応に要する熱として使用するタイプの改質装置である。
【０００９】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、前記酸化自己熱型改質装置は、前記改質部が前記酸化発熱部の上流側に配置されていることが好ましい。この場合、該酸化自己熱型改質装置は、前記改質部で生成した改質ガスの一部を前記酸化発熱部で酸化して熱を発生させる。ここで、該酸化自己熱型改質装置は、前記改質部が円筒形状の２層の改質層からなり、前記酸化発熱部が円筒形状の１層の酸化発熱層からなり、前記改質層及び前記酸化発熱層が、半径方向内側から内側改質層、酸化発熱層、外側改質層の順に配置された３重円管構造を有することが更に好ましい。また、前記内側改質層及び外側改質層は、少なくともＲｕ金属を含む改質触媒が充填されていることが特に好ましい。
【００１０】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールにおいては、前記酸化自己熱型改質装置の外周壁面部が前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱で加熱されることが好ましい。
【００１１】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールの好適例においては、前記改質原料が、軽油、ナフサ、灯油及びガソリンからなる群から選択される少なくとも一種である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、固体酸化物形燃料電池と改質装置とを備える固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、改質装置として改質部と酸化発熱部とを有する酸化自己熱型改質装置を使用し、前記改質部における改質反応に前記固体酸化物形燃料電池から発生する排熱と前記酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用することにより、固体酸化物形燃料電池から発生する排熱を改質装置の改質反応に無駄なく使用しつつ、改質に要する熱量が不足する場合は、改質装置内で酸化発熱反応を進行させて、不足する熱量を自由に補うことが可能となる。これにより、改質原料として、改質に多くの熱量を必要とする炭素数の大きな炭化水素や脂肪族アルコール等を用いても、電池セルでの燃料利用率を大きく低下させることなく、安定的に改質を進行させることができ、また、電池セルからの排熱を改質反応の熱として無駄なく利用できる上、改質反応に依存しない最適な運転条件で固体酸化物形燃料電池を作動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールの一例の概略図である。図示例の固体酸化物形燃料電池モジュール１は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２と改質装置３とを備える。
【００１４】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールを構成する固体酸化物形燃料電池２としては、特に限定されるものではなく、公知の構造の固体酸化物形燃料電池を採用することができる。なお、通常、固体酸化物形燃料電池２は、複数のセル２Ａを積層して構成される。
【００１５】
また、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールを構成する改質装置３は、改質部と、酸化発熱部とを有し、改質部における改質反応に上記固体酸化物形燃料電池２から発生する排熱と酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて利用する酸化自己熱型改質装置である。ここで、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールは、上記酸化自己熱型改質装置の外周壁面部が固体酸化物形燃料電池２から発生する排熱で加熱されることが好ましい。
【００１６】
なお、改質装置３の改質部の少なくとも一部には、通常、改質触媒が充填され、該改質触媒に炭化水素及び脂肪族アルコールからなる群から選択される少なくとも一種の改質原料と水蒸気との混合物を接触させることで、改質反応によって水素を主成分とする改質ガスが製造される。また、改質装置３の酸化発熱部の少なくとも一部には、通常、酸化触媒が充填され、上記改質原料又は上記改質ガスの一部が酸化されて熱が発生する。
【００１７】
図示例の固体酸化物形燃料電池モジュール１においては、改質装置３で発生した改質ガスを固体酸化物形燃料電池２に供給すると共に、外部から酸化性ガスをエアブロア４等を用いて固体酸化物形燃料電池２に供給し、該固体酸化物形燃料電池２で発電を行う。固体酸化物形燃料電池２で発生した電気は、外部に取り出され、例えば、インバータ５を通す等して交流に変換されて給電される。なお、エアブロア４等を用いて供給される酸化性ガスの一部は、改質装置３にも供給され、改質装置３の酸化発熱部における改質原料又は改質ガスの酸化反応に利用される。ここで、使用する酸化性ガスの種類としては、一般的にはコストの観点から空気が使用されるが、純酸素を使用してもよい。
【００１８】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールにおいては、固体酸化物形燃料電池２から発生する排熱と改質装置３の酸化発熱部で発生する熱とを組み合わせて、改質装置３の改質部における改質反応に利用するため、固体酸化物形燃料電池２から発生する排熱を無駄なく使用することができ、また、改質に要する熱量が不足する場合は、改質装置３の酸化発熱部で酸化発熱反応を進行させて熱量を補うことで、固体酸化物形燃料電池モジュール１を熱自立させること（即ち、固体酸化物形燃料電池モジュールの外部から熱を供給することなく、固体酸化物形燃料電池モジュールの内部で発生した熱のみで反応及び発電を行うこと）が可能となる。更に、改質原料として、改質反応に多くの熱量を必要とする炭素数の大きな炭化水素や脂肪族アルコール等を用いても、電池セル２Ａでの燃料利用率を大きく低下させることなく、安定的に改質反応を進行させることができ、また、改質反応に依存しない最適な運転条件で固体酸化物形燃料電池２を作動させることができる。
【００１９】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、改質原料の炭化水素及び脂肪族アルコールとしては、特に限定されるものではなく、炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン等のガス、軽油、ガソリン、ナフサ、灯油等の液体燃料を用いることができ、一方、脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール等を用いることができる。これらの中でも、本発明では、炭素数の大きい炭化水素、即ち、軽油、ガソリン、ナフサ、灯油が好ましく、灯油が特に好ましい。ここで、改質原料である炭化水素又は脂肪族アルコールは、通常、改質原料供給ポンプ６を通して供給され、水供給ポンプ７を通して供給された水と混合器８で混合された後に、改質装置３に導入される。なお、改質原料として、硫黄を含む炭化水素、例えば、灯油や軽油等を使用する場合は、改質原料供給ポンプ６と混合器８の間に脱硫装置９等を配置し、改質原料を脱硫した後に混合器８に供給することが好ましい。また、水及び改質原料は、気体として混合器８に供給されることが好ましいため、水の供給ライン及び改質原料の供給ラインの混合器８よりも上流にそれぞれ加熱手段を設けることが好ましい。なお、混合器８を経て改質装置３に導入される水蒸気と改質原料との混合物において、水蒸気と改質原料との混合比は、適宜選定することができるが、通常、Ｈ2Ｏ／Ｃ（水／炭素）＝２〜４の範囲である。
【００２０】
上記改質装置３の改質部の温度は、原料の種類、運転条件等により異なるが、例えば、灯油を改質原料とした場合は、通常400℃から700℃程度に維持される。改質部に用いる触媒としては、従来改質用に用いられている触媒を用いることができ、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の担体に、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｐｔを単独または複数で担持したものが用いられる。これらの中でも、特に改質原料として灯油を選択した場合は、Ｒｕを担持した触媒が好ましい。Ｒｕを担持した触媒は、一般に耐酸化性が低いものの、炭素数の多い液体燃料の改質特性に優れる。なお、改質部の空間速度ＬＨＳＶ（Liquid Hourly Space Velocity）は、改質原料の種類によっても異なるが、通常、改質原料ベースで0.1〜1.0h-1程度が好ましい。
【００２１】
一方、上記改質装置３の酸化発熱部に用いる酸化触媒としては、高温で劣化しにくいＰｔ、Ｐｄ等を担持した触媒が好ましい。該酸化触媒の添加量は、改質による吸熱を補い熱自立させるのに必要で且つ酸化性ガスを完全に反応させられる量以上とすることが好ましいが、おおよそ酸化発熱部入口におけるガスベースで酸化触媒のＧＨＳＶは20,000〜150,000h-1の範囲が好ましい。
【００２２】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールの改質装置３は、上記改質部が上記酸化発熱部の上流側に配置されていることが好ましい。この場合、改質装置３は、改質部で生成した改質ガスの一部を酸化発熱部で酸化して熱を発生させる。改質部が酸化発熱部よりも上流側に配置されている場合、酸化発熱部に供給された酸化性ガスが一部未反応であっても、改質部に酸化性ガスが導入されることがないため、改質部に充填する改質触媒の耐酸化性を考慮する必要が無くなる。そのため、改質部にＲｕを担持した改質触媒を好適に使用することができ、Ｒｕを担持した触媒を使用することで、特に液体燃料の改質効率を向上させることが可能となる。
【００２３】
本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールにおいては、上記酸化自己熱型改質装置として、前記改質部が円筒形状の２層の改質層からなり、前記酸化発熱部が円筒形状の１層の酸化発熱層からなり、これら改質層及び酸化発熱層が、半径方向内側から内側改質層、酸化発熱層、外側改質層の順に配置された３重円管構造を有する酸化自己熱型改質装置を使用することが好ましい。この場合、改質部及び酸化発熱部が円筒形状であるため、炭化水素又は脂肪族アルコールと水蒸気との混合物及びその改質ガスが改質部及び酸化発熱部に均一に流れ、改質反応を均一に進行させることが可能となる。また、改質部を２層の改質層（内側改質層と外側改質層）に分け、その間に酸化発熱部（酸化発熱層）を配置した構造とすることで、伝熱面積を増やし、酸化発熱層で発生した熱を改質層により素早く伝熱させ、改質層の断面方向での温度分布をより均一にすることが可能となる。更に、改質装置が３重円管構造を有していることにより、熱ストレスが部分的に発生しにくくなり、装置の耐久性を向上させることが可能となる。
【００２４】
以下、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールに好適な３重円管構造を有する酸化自己熱型改質装置を、図を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールに好適な酸化自己熱型改質装置の一例の概略図であり、図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。この酸化自己熱型改質装置は、全体として円筒形状を有しており、各要素は、環状に形成され且つ同心円状に配置されている。図示例の酸化自己熱型改質装置１０は、改質層１１と、酸化発熱層１２とを備え、改質層１１が酸化発熱層１２よりも上流側に位置している。また、改質層１１及び酸化発熱層１２は、それぞれ円筒形状を有し、改質層１１が半径方向内側に位置する内側改質層１１Ａと半径方向外側に位置する外側改質層１１Ｂとの２層からなると共に、該内側改質層１１Ａと外側改質層１１Ｂとの間に酸化発熱層１２が配置されており、半径方向内側から内側改質層１１Ａ、酸化発熱層１２、外側改質層１１Ｂの順に配置された３重円管構造をなしている。ここで、改質層１１の少なくとも一部には、通常、上述した改質触媒、好ましくはＲｕ金属を含有する改質触媒が充填され、また、酸化発熱層１２の少なくとも一部には、通常、上述した酸化触媒が充填される。
【００２５】
改質層１１及び酸化発熱層１２は、酸化自己熱型改質装置１０の内筒１３及び外筒１４、並びに内筒１３及び外筒１４の間に位置する２枚の管状隔壁１５（半径方向内側の隔壁１５Ａと半径方向外側の隔壁１５Ｂ）とによって隔てられており、内筒１３と半径方向内側の隔壁１５Ａとの間の空間が内側改質層１１Ａをなし、半径方向内側の隔壁１５Ａと半径方向外側の隔壁１５Ｂとの間の空間が酸化発熱層１２をなし、半径方向外側の隔壁１５Ｂと外筒１４との間の空間が外側改質層１１Ｂをなしている。図３に詳しく示すように、内筒１３、半径方向内側の隔壁１５Ａ、半径方向外側の隔壁１５Ｂ、及び外筒１４は、環状で且つ同心円状に配置された４重円管構造をなしており、その間にそれぞれ位置する内側改質層１１Ａ、酸化発熱層１２、及び外側改質層１１Ｂが３重円管構造をなしている。
【００２６】
また、図２に示す酸化自己熱型改質装置１０は、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂの双方に原料を供給するための原料導入管１６と、酸化発熱層１２からの改質ガスを排出するための改質ガス排出管１７とが、外筒１４の下部に連結されている。原料導入管１６が連結される位置より上部で且つ内側改質層１１Ａ、酸化発熱層１２、外側改質層１１Ｂの下部には、仕切り受け１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃがそれぞれ配設されており、該仕切り受け１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、これら各層に充填される触媒等の落下を防止しつつ、炭化水素又は脂肪族アルコールと水蒸気との混合物並びに改質ガスの通過を可能とする。また、原料導入管１６が連結される位置より下部で且つ改質ガス排出管１７が連結される位置より上部には、隔壁１９が配設されており、該隔壁１９には、酸化発熱層１２に連通する開口２０が設けられている。更に、図示例の酸化自己熱型改質装置１０は、外筒１４の上端部を貫通して酸化発熱層１２まで至る酸化性ガス導入管２１を備え、該酸化性ガス導入管２１の先端には、酸化性ガス噴出し口が複数設けられた管状リング２２が設置されている。
【００２７】
図２において原料導入管１６から原料ガス流路２３に導入された水蒸気を含む改質原料は、仕切り受け１８Ａ，１８Ｃを通過して、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂをアップフローで均一に流れつつ改質され、水素を主成分とする改質ガスとなる。この時、改質に要する熱は、固体酸化物形燃料電池２で発生した排熱が外筒１４を経て外側改質層１１Ｂへ伝達されると共に、酸化発熱層１２で起こる酸化発熱による顕熱が、隔壁１５Ａ，１５Ｂを経て内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂへ伝達されることによって賄われる。
【００２８】
酸化自己熱型改質装置１０に導入された改質原料は、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂで一部又は完全に改質され、水素を主成分とする改質ガスとなって、改質ガス流路２４に入る。この時のＣ１転化率は、改質原料、運転条件によっても異なるが、通常90％以上である。
【００２９】
更に、改質ガスは、リターンしてダウンフローで酸化発熱層１２に入る。該酸化発熱層１２には、酸化性ガスを供給するための手段として、酸化性ガス導入管２１が連結されており、該酸化性ガス導入管２１の先端には、酸化性ガス噴出し口を複数設けた管状リング２２が設置されている。改質ガスの一部を酸化して熱を発生させるための酸化性ガスは、酸化性ガス導入管２１を通って、管状リング２２の複数の酸化性ガス噴出し口から噴出される。ここで、使用する酸化性ガスの種類としては、純酸素を使用することも可能であるが、一般的にはコストの観点から空気を使用することが好ましい。
【００３０】
酸化発熱層１２では、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂでの吸熱を補うために、酸化発熱層１２に導入された改質ガス中の水素、メタン等と酸化性ガスとの酸化反応（発熱反応）を行うことが必須であり、該酸化反応は、酸化触媒により促進される。
【００３１】
上記酸化発熱層１２には、第一に、酸化触媒と改質触媒との混合物を充填すること可能である。ここで、酸化発熱層１２に使用される改質触媒は、酸化発熱層１２に導かれた改質ガス中に残存するメタン及び／又はＣ２＋成分（炭素数２以上の成分）の改質を更に進めるためのものであり、この改質のための吸熱は、混合された酸化触媒によって促進される酸化反応の発熱から直接賄われ、あたかも改質と酸化とが同時に進行する状態が作りだされる。
【００３２】
また、上記酸化発熱層１２には、第二に、酸化触媒と伝熱粒子との混合物を充填することが可能である。酸化発熱層１２は、酸化性ガスの噴出し口の直下付近が一番高温になり易く、下流にいくに従い温度が低下する。そこで、酸化発熱層１２に、一部伝熱粒子を使用することで、酸化発熱層１２の上流側と下流側との温度差を低減することができる。ここで、伝熱粒子は、酸化反応によって発生した熱を酸化発熱層１２全体に伝熱するものであり、これにより酸化発熱層１２と隣り合う内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂの上流側において、管状の隔壁１５Ａ，１５Ｂを通しての伝熱量が大きくなり、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂの上流と下流との温度差を小さくすることが可能となる。
【００３３】
更に、上記酸化発熱層１２には、第三に、酸化触媒と改質触媒と伝熱粒子との混合物を充填することが可能である。この場合、酸化発熱層１２は、上述した第一の場合、第二の場合の作用を同時に発揮する。
【００３４】
上記酸化発熱層１２に用いる改質触媒としては、上記改質層１１に用いる改質触媒を使用することも可能であるが、酸化発熱層１２が酸化雰囲気にあることから、Ｎｉ、Ｒｈを単独または複数で担持した触媒が好適である。また、上記酸化発熱層１２に用いる伝熱粒子の材質は、特に規定されないが、熱伝導度の高いものほど好ましく、ポーラス状の炭化珪素粒子が好適である。
【００３５】
酸化性ガス噴出し用の管状リング２２の設置位置は、酸化発熱層１２内の比較的上部が好ましいが、特に限定されるものではなく、ガスの流れ及び伝熱の方向を考慮すると、内側改質層１１Ａ及び外側改質層１１Ｂより高い位置が好ましい。また、酸化性ガス噴出し用の管状リング２２の上下には、同一の混合物を充填することが可能であるが、異なったものを充填することも可能である。
【００３６】
酸化発熱層１２に酸化性ガス噴出し用の管状リング２２から供給される酸化性ガスの量は、改質原料の種類によっても異なるが、酸素／炭素の比（Ｏ2／Ｃ）＝0.2〜0.6程度が好適である。これにより、酸化発熱層１２の最高温部が650〜850℃程度となる。従って、該酸化自己熱型改質装置には、特段高価な材質を使用する必要がない。
【００３７】
酸化発熱層１２で部分的に酸化及び／又は改質が進行した改質ガスは、仕切り受け１８Ｂを通過して、改質ガス流路２５に導かれ、改質ガス排出管１７から排出される。その後、排出された改質ガスは、そのまま固体酸化物形燃料電池２に供給することが可能である。
【００３８】
なお、図２〜図３に示す例では、改質装置の下部から原料ガスを導入し、改質装置の下部から改質ガスを排出したが、本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールに用いる改質装置は、これに限られるものではなく、例えば、改質装置の上部から原料ガスを導入し、改質装置の上部から改質ガスを排出する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールの一例の概略図である。
【図２】本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールを構成するのに好適な酸化自己熱型改質装置の一例の概略側面断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  固体酸化物形燃料電池モジュール
２  固体酸化物形燃料電池
２Ａ  セル
３  改質装置
４  エアブロア
５  インバータ
６  改質原料供給ポンプ
７  水供給ポンプ
８  混合器
９  脱硫装置
１０  酸化自己熱型改質装置
１１  改質層
１１Ａ  内側改質層
１１Ｂ  外側改質層
１２  酸化発熱層
１３  内筒
１４  外筒
１５  管状隔壁
１５Ａ  半径方向内側の隔壁
１５Ｂ  半径方向外側の隔壁
１６  原料導入管
１７  改質ガス排出管
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ  仕切り受け
１９  隔壁
２０  開口
２１  酸化性ガス導入管
２２  管状リング
２３  原料ガス流路
２４，２５  改質ガス流路
【図１】
2007227237.tif 000003
【図２】
2007227237.tif 000004
【図３】
2007227237.tif 000005