專利名稱：發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以有效利用用于使燃料電池單元工作的熱能的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
作為可抑制二氧化碳排放的能量源，氫燃料電池正受到關(guān)注。在氫燃料 電池中，將燃料極和空氣極與電解質(zhì)體接合的燃料電池單元主體(單元主體) 例如通過利用外部加熱器等進行加熱而維持在規(guī)定的發(fā)電起始溫度以上，并 且，通過供給燃料氣體等進行發(fā)電。
固體氧化物燃料電池(solid oxide fiid cell: SOFC )具備將燃料極(氫電 極)和空氣極(氧電極)與由固體氧化物構(gòu)成的電解質(zhì)接合(形成)的固體 氧化物燃料電池單元主體。該固體氧化物燃料電池通過向上述燃料電池單元 主體中供給燃料氣體和空氣等而產(chǎn)生電力。
根據(jù)2005年1月15日日本抹式會社才一厶社發(fā)行的由電氣學(xué)會/燃料電 池發(fā)電下一代系統(tǒng)技術(shù)調(diào)查專業(yè)委員會編撰的、第一版第三次印刷的《燃料 電池技術(shù)(燃料電池O技術(shù))》(以下稱"文獻1")的第183頁至230頁的記 栽，已知上述固體氧化物燃料電池具有多種優(yōu)點。
即，固體氧化物燃料電池可得到高輸出，不僅氫氣可作為燃料使用，而 且含有大量一氧化碳的氣體也可以作為燃料使用。另外，由于固體氧化物燃 料電池在高溫下進行工作，因而不需要使用昂貴的鉑催化劑，而可以采用內(nèi) 部改性方法。再者，因為可以利用來自上述燃料電池單元主體的熱量，由曱 烷等燃料生成電池反應(yīng)所需要的氫或一氧化碳，因此可以實現(xiàn)具備固體氧化 物燃料電池的裝置的小型化和高效率。
根據(jù)上述文獻1等可知，這樣的固體氧化物燃料電池，通常是一種用隔 板隔開燃料極和空氣極，將燃料氣體供給到燃料極，并且將空氣等供給到空 氣極的雙室型固體氧化物燃料電池。
另一方面，還已知有如下的單室型固體氧化物燃料電池不用隔板隔開燃料極和空氣極，而是將燃料電池單元主體配置于氫或曱烷等燃料氣體和空 氣等混合的氣體環(huán)境內(nèi)并可以進行發(fā)電。
這樣的單室型固體氧化物燃料電池例如已經(jīng)在日本特開2002 - 280015號 公報、日本特開2002 - 280017號公報以及日本特開2002 - 313357號公報中 進行了公開。
但是，燃料電池由于釋放熱能而產(chǎn)生能量損失。因此，特別是在高溫環(huán) 境下工作(發(fā)電)的固體氧化物燃料電池中，發(fā)電效率降低是不可否認的。 另外，燃料極及空氣極的反應(yīng)熱量(熱能)不能被有效利用而導(dǎo)致釋放到外 部也是不可否認的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)電裝置用于解決這樣的課題，其可以有效 利用使燃料電池工作的熱能和優(yōu)選的反應(yīng)熱量，且可以實現(xiàn)高發(fā)電效率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)電裝置，其特征在于，具備單元主體， 其具有電解質(zhì)體、燃料極和空氣極；二次發(fā)電機構(gòu)，其與所述燃料極及空氣 極中的至少一個接合且具有P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件。
在具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置中，除利用單元主體進行發(fā)電之外，還可以 使與在高溫環(huán)境下進行發(fā)電的單元主體接合的P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電 轉(zhuǎn)換部件形成熱電偶，構(gòu)成二次發(fā)電機構(gòu)，利用塞貝克效應(yīng)得到電力。因此， 可以提高發(fā)電效率。
另外，由于將與P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件接合的燃料極或 者空氣極中的反應(yīng)熱量，也利用塞貝克效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電力，因而可以實現(xiàn)更高 的發(fā)電效率。
也可以將所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件與所述單元主體的所述燃料極接合，將 所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件與所述單元主體的所述空氣極接合。
通過構(gòu)成上述結(jié)構(gòu)，不經(jīng)由絕緣層即可將燃料極及空氣極中的反應(yīng)熱量 有效傳遞到二次發(fā)電機構(gòu)，可以進一步提高塞貝克效應(yīng)的發(fā)電效率。
再者，由于將單元主體設(shè)于形成熱電偶的P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電 轉(zhuǎn)換部件之間，因此可以將塞貝克效應(yīng)的發(fā)電電壓與單元主體的發(fā)電電壓加 在一起的電壓供給到外部。
所述二次發(fā)電^L構(gòu)也可以具備配置在其與所述單元主體相接合的接合部分的電絕緣層。
此時，由于利用電絕緣層使二次發(fā)電機構(gòu)與單元主體電絕緣，因此可以 適當?shù)卮?lián)或者并聯(lián)連接單元主體和二次發(fā)電機構(gòu)，從而得到期望的發(fā)電電 壓。
所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件經(jīng)由第一電絕緣層與所述單元主體的所述燃料極 接合，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件經(jīng)由第二絕緣層與所述單元主體的所述空氣極 接合，所述二次發(fā)電機構(gòu)還可以具有導(dǎo)電部件，該導(dǎo)電部件將面向所述第一
絕緣層的所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件的電極和面向所述第二絕緣層的所述N型熱
電轉(zhuǎn)換部件的電極導(dǎo)通。
此時，由于可以將燃料極及空氣極的反應(yīng)熱量分別傳遞給p型熱電轉(zhuǎn)換
部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件，因此塞貝克效應(yīng)的發(fā)電效率提高。
所述絕緣層，所述二次發(fā)電機構(gòu)還可以具有將面向所述絕緣層的所述P型熱 電轉(zhuǎn)換部件及N型熱電轉(zhuǎn)換部件的電極導(dǎo)通的導(dǎo)電部件。
通過構(gòu)成上述結(jié)構(gòu)，由于在高溫氣體環(huán)境中可以最優(yōu)化單元主體和P型 熱電轉(zhuǎn)換部件、N型熱電轉(zhuǎn)換部件的配置，因此可以實現(xiàn)發(fā)電效率的進一步 提高。
在如上所述的發(fā)電裝置的所有構(gòu)成中，也可以使所述單元主體構(gòu)成固體 氧化物燃料電池的一部分。此時，二次發(fā)電機構(gòu)補充在高溫環(huán)境下進4亍發(fā)電 的固體氧化物燃料電池的單元主體，從而可以得到更多的電力，發(fā)電效率進 一步提高。
另外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)電裝置，其特征在于，具備單 元主體，其具有電解質(zhì)體、燃料極和空氣極；二次發(fā)電機構(gòu)，其具有P型熱
電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件，所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件兼用作所述單元主 體的所述空氣極。
在具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置中，由于空氣極的反應(yīng)熱量直接傳遞給P型 熱電轉(zhuǎn)換部件，因此，塞貝克效應(yīng)的發(fā)電效率更高。另外，通過使熱電轉(zhuǎn)換 部件和單元主體的一部分通用，從而可以減少發(fā)電裝置的構(gòu)成要素。
其結(jié)果是，可以提高發(fā)電裝置的發(fā)電效率，并且可以實現(xiàn)發(fā)電裝置的簡 單化和成本的降低。
再者，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件也可以兼用作所述單元主體的所述燃料極。此時，燃料極和空氣極的反應(yīng)熱量都直接傳遞給二次發(fā)電機構(gòu)，塞貝克 效應(yīng)的發(fā)電效率更高。另外，通過使單元主體和熱電轉(zhuǎn)換部件通用，可以實 現(xiàn)發(fā)電裝置的簡單化和成本的降低。并且，可以將二次發(fā)電機構(gòu)的輸出電壓 與單元主體的輸出電壓加在一起輸出。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電裝置，使單元主體進行發(fā)電，并且，可以 將未用于發(fā)電而作為廢熱釋放到外部的熱能用于發(fā)電。另外，由于利用P型
熱電轉(zhuǎn)換部件及N型熱電轉(zhuǎn)換部件，通過塞貝克效應(yīng)將單元主體的燃料極或
空氣極的反應(yīng)熱量轉(zhuǎn)換成電力，因此，可以進一步提高作為使用燃料電池的 發(fā)電裝置的效率。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖； 圖2是表示在第一實施方式中進一步經(jīng)由電絕緣層將P型熱電轉(zhuǎn)換部件 和N型熱電轉(zhuǎn)換部件與燃料極接合的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖3是表示第一實施方式的變形例的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖； 圖4是表示本發(fā)明第二實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖； 圖5是表示本發(fā)明第三實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖； 圖6是表示本發(fā)明第四實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖； 圖7是表示第四實施方式的變形例的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。 (第一實施方式)
基于圖1及圖2說明本發(fā)明第一實施方式的發(fā)電裝置。
圖1表示本發(fā)明第一實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。在第一實施 方式中，作為發(fā)電裝置的燃料電池單元主體(以下稱為"單元主體")，使用 固體氧化物燃料電池單元主體(單室型)。
首先，對發(fā)電裝置的構(gòu)成說明如下。
如圖1所示，發(fā)電裝置10具有氣體流路11、單元主體20以及二次發(fā) 電器件(二次發(fā)電機構(gòu))30。單元主體20收納于氣體流路11中而構(gòu)成單室 型固體氧化物燃料電池的一部分。在發(fā)電裝置10中，將例如由CHx(碳氫化合物)及COx (碳氧化物)組成的燃料氣體與空氣等進行了混合的混合燃料 氣體被加熱到單元主體20開始發(fā)電的溫度(發(fā)電起始溫度)以上，從發(fā)電裝 置10的外部導(dǎo)入到氣體流路11中。該發(fā)電起始溫度例如為攝氏500度~ 1000度。
在單元主體20中，燃料極22與固體氧化物電解質(zhì)體21的一個面接合， 空氣極23與另一個面接合。另外，為了將單元主體20發(fā)出的電力輸出到外 部，在燃料極22的、與固體氧化物電解質(zhì)體21接合面的相反側(cè)的面上接合 有燃料極電極24，另外，在空氣極23的、與固體氧化物電解質(zhì)體21的接合 面的相反則的面上接合有空氣極電極25。而且，燃料極電才及24通過導(dǎo)體24a， 空氣極電極25通過導(dǎo)體25a分別與氣體流路11的外部相連接。
固體氧化物電解質(zhì)體21例如可以利用8mo1-YSZ (氧化釔穩(wěn)定化氧化 鋯)、5mo1 - YSZ、 SDC (氧化鈧摻雜二氧化鈰)、GDC (釓摻雜二氧化鈰)、 或者ScSZ(氧化鈧穩(wěn)定化氧化鋯)等形成。燃料極22例如可以利用NiO+YSZ、 NiO+SDC、 NiO+GDC、 LSCM (，〉夕7^卜口》f々厶3 卜t ^力'六 4卜錳酸鑭鍶結(jié)合鈷酸鍶鑭)或者Fe03等形成。空氣極23例如可以利用 LSM (，^夕x7卜口x斧々厶t;/力',4卜錳酸鑭鍶)或LSC ( ， ^夕 7久卜口y千々厶n /《A夕4卜鈷酸鍶鑭)等形成。
二次發(fā)電器件30具有P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32。 P 型熱電轉(zhuǎn)換部件31的一端側(cè)和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32的一端側(cè)在燃料極電極 24上彼此接合。這樣接合的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32, 經(jīng)由燃料極電極24與燃料極22相接，從而形成熱電偶的高溫側(cè)觸點。
另一方面，在位于氣體流路11外部的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31的另一端接 合有P部件電極31 a，同樣地，在位于氣體流路11外部的N型熱電轉(zhuǎn)換部件 32的另 一端側(cè)接合有N部件電極32a。
另外，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31例如可以用鉻鎳合金等形成，N型熱電轉(zhuǎn)換 部件32例如可以用康銅等形成。
其次，發(fā)電裝置10的作用說明如下。
在發(fā)電裝置10中，若來自外部的、被力。熱到發(fā)電起始溫度以上的混合燃 料氣體從氣體流路ll的圖1中的左側(cè)向右側(cè)導(dǎo)入，則單元主體20被加熱到 發(fā)電起始溫度以上的溫度，作為燃料電池進行工作。
即，被加熱的單元主體20的空氣極23利用混合燃料氣體中的空氣生成氧離子(02—)。該氧離子在固體氧化物電解質(zhì)體21內(nèi)移動到燃料極22,單元 主體20產(chǎn)生電力。另外，移動的氧離子在燃料極22與混合燃料氣體所含有 的CHx或COx進行反應(yīng)，生成二氧化碳(C02 )或水(H20 )。 P型熱電轉(zhuǎn)換 部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32被混合燃料氣體所具有的熱能和燃料極22 的上述反應(yīng)熱量加熱，利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力。
這樣，由于發(fā)電裝置IO作為單室型固體氧化物燃料電池產(chǎn)生電力，并且， 可通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力，因此，可得到高的發(fā)電效率。
另外，由于在空氣極23也產(chǎn)生反應(yīng)熱量，因此，既可以將二次發(fā)電器件 與空氣極23接合，也可以將二次發(fā)電器件與燃料極22及空氣極23都接合。
如圖2所示，也可以經(jīng)由電絕緣層40，將構(gòu)成二次發(fā)電器件30的P型 熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32與燃料極22和空氣極23的任一個 或者雙方都接合。這樣，在使用電絕緣層40的情況下，由于二次發(fā)電器件30 和單元主體20被電絕緣，因此，通過適當?shù)卮?lián)或者并聯(lián)連接單元主體20 和二次發(fā)電器件30,從而可以得到期望的發(fā)電電壓。
圖3表示第一實施方式的變形例的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。另外，對 于與第一實施方式具有同樣功能的構(gòu)成要素標注同樣的附圖標記，省略其說 明。
在第一實施方式的變形例的發(fā)電裝置10a中，構(gòu)成二次發(fā)電器件30的P 型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32經(jīng)由電絕緣層40與燃料極22的 燃料極電極24接合。P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32在電絕緣 層40上分開，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31的一端側(cè)和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32的一端 側(cè)經(jīng)由導(dǎo)電部件33彼此連接。
在發(fā)電裝置10a中，由于P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32 在電絕緣層40上分開，因此可以將P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部 件32配置于能夠有效利用單元主體20的反應(yīng)熱量的位置。另外，可以將P 型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32配置于能夠從在單元主體20附近 流動的混合燃料氣體有效吸收熱能的位置。因此，能夠進一步提高發(fā)電裝置 10a的發(fā)電效率。
(第二實施方式)
圖4表示本發(fā)明第二實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。另外，對于 與上述各實施方式具有同樣功能的構(gòu)成要素分別標注同樣的附圖標記，省略其說明。
在發(fā)電裝置10b中，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31經(jīng)由第一電絕緣層40與燃料 極22的燃料極電極24接合，N型熱電轉(zhuǎn)換部件32經(jīng)由第二電絕緣層41與 空氣極23的空氣極電極25接合。這些P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換 部件32構(gòu)成二次發(fā)電器件(二次發(fā)電機構(gòu))30。
在面向第一電絕緣層40的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31的一端側(cè)，形成有P型 熱電轉(zhuǎn)換部件的電極即第二P部件電極31b。另外，在面向第二電絕緣層41 的N型熱電轉(zhuǎn)換部件32的一端側(cè)，形成有N型熱電轉(zhuǎn)換部件的電極即第二 N 部件電極32b。第二 P部件電極31b和第二 N部件電極32b通過導(dǎo)電部件33 電連接。 .
在發(fā)電裝置10b中，若將被加熱到發(fā)電起始溫度以上的混合燃料氣體從 發(fā)電裝置10b的外部導(dǎo)入到氣體流路11中，則燃料電池單元主體(以下稱為 "單元主體")20被加熱到發(fā)電起始溫度以上的溫度而作為燃料電池進行工 作。
P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32被混合燃料氣體具有的熱 能加熱。除進行這樣的加熱之外，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31也可被燃料極22的反 應(yīng)熱量加熱，N型熱電轉(zhuǎn)換部件32也可被空氣極23的反應(yīng)熱量加熱，因此， 塞貝克效應(yīng)的發(fā)電效率更高。
這樣，發(fā)電裝置10b作為單室型固體燃料電池產(chǎn)生電力，并且，利用塞 貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力，從而可以進一步提高其發(fā)電效率。
另外，在發(fā)電裝置10b中，由于二次發(fā)電器件30和單元主體20電絕緣， 因此，通過適當?shù)卮?lián)或者并聯(lián)連接單元主體20和二次發(fā)電器件30,從而可 以得到期望的發(fā)電電壓。 (第三實施方式)
圖5表示本發(fā)明第三實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。另外，對于 與上述各實施方式具有同樣功能的構(gòu)成要素分別標注同樣的附圖標記，省略 其說明。
在發(fā)電裝置10c中，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31與空氣極23直接接合，N型熱 電轉(zhuǎn)換部件32與燃料極22直接接合。P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換 部件32構(gòu)成二次發(fā)電器件(二次發(fā)電機構(gòu))30。即，二次發(fā)電器件30的P 型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32經(jīng)由燃料電池單元主體(以下稱為"單元主體，，)20電連接。
在發(fā)電裝置10c中，若將被加熱到發(fā)電起始溫度以上的混合燃料氣體從 發(fā)電裝置10c的外部導(dǎo)入到氣體流路11中，則單元主體20被加熱到發(fā)電起 始溫度以上的溫度而作為燃料電池進行工作。
P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32被混合燃料氣體具有的熱 能加熱。除進行這樣的加熱之外，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31也可被空氣極23的反 應(yīng)熱量加熱，N型熱電轉(zhuǎn)換部件32也可被燃料極22的反應(yīng)熱量加熱。其結(jié) 果是，構(gòu)成二次發(fā)電器件30的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32 利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力。
這樣，發(fā)電裝置10c作為單室型固體燃料電池產(chǎn)生電力，并且，可以利 用塞貝克效應(yīng)更有效地產(chǎn)生電力，因此可以進一步提高其發(fā)電效率。
另外，在發(fā)電裝置10c中，由于二次發(fā)電器件30的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31 和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32經(jīng)由單元主體20電連接，因而單元主體20和二次發(fā) 電器件30電串聯(lián)連接。因此，將二次發(fā)電器件30的發(fā)電電壓與單元主體20 的發(fā)電電壓加在一起的電壓，輸出到第一 P部件電極31a和第一 N部件電極 32a之間。
(第四實施方式)
圖6表示本發(fā)明第四實施方式的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。另外，對于 與上述各實施方式具有同樣功能的構(gòu)成要素分別標注同樣的附圖標記，省略 其說明。
在發(fā)電裝置10d的燃料電池單元主體(以下稱為"單元主體")20a中， 燃料極22與固體氧化物電解質(zhì)體21的一個面接合，N型熱電轉(zhuǎn)換部件32經(jīng) 由燃料極電極24與燃料極22接合。在固體氧化物電解質(zhì)體21的另 一個面上， 接合有也作為空氣極起作用的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31。即，單元主體20a具有 固體氧化物電解質(zhì)體21、燃料極、也作為空氣極起作用的P型熱電轉(zhuǎn)換部件 31。另外，構(gòu)成二次發(fā)電器件(二次發(fā)電機構(gòu))30的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31 和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32 ，經(jīng)由固體氧化物電解質(zhì)體21 、燃料極22及燃料極 電極24電連4妄。
在發(fā)電裝置10d中，若將被加熱到發(fā)電起始溫度以上的混合燃料氣體從 發(fā)電裝置lOd的外部導(dǎo)入到氣體流路ll中，則單元主體20a被加熱到發(fā)電起 始溫度以上而作為燃料電池進行工作。P型熱電轉(zhuǎn)換部件31及N型熱電轉(zhuǎn)換部件32被混合燃料氣體具有的熱 能加熱。此時，由于P型熱電轉(zhuǎn)換部件31作為空氣才及進行反應(yīng)，因而也可被 其反應(yīng)熱量加熱。其結(jié)果是，構(gòu)成二次發(fā)電器件30的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31 和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力。
這樣，由于發(fā)電裝置10d作為單室型固體燃料電池產(chǎn)生電力，并且，可 以利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力，因而可以提高發(fā)電效率。另外，在發(fā)電裝置10d 中，由于P型熱電轉(zhuǎn)換部件31作為空氣極進行反應(yīng)，因而可以將其反應(yīng)熱量 更有效地用于發(fā)電。
圖7表示第四實施方式的變形例的發(fā)電裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)。另外，對 于與上述各實施方式具有同樣功能的構(gòu)成要素分別標注同樣的附圖標記，省 略其說明。
在發(fā)電裝置10e的燃料電池單元主體(以下稱為"單元主體，，)20b中， 在固體氧化物電解質(zhì)體21的一個面上，接合有也作為燃料極起作用的N型熱 電轉(zhuǎn)換部件32。在固體氧化物電解質(zhì)體21的另一個面上，接合有也作為空氣 極起作用的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31。即，單元主體20b具有固體氧化物電解 質(zhì)體21、也作為空氣極起作用的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31、以及也作為燃料極起 作用的N型熱電轉(zhuǎn)換部件32。另外，將構(gòu)成二次發(fā)電器件(二次發(fā)電機構(gòu)) 30的N型熱電轉(zhuǎn)換部件32和P型熱電轉(zhuǎn)換部件31經(jīng)由固體氧化物電解質(zhì)體 21電連接。
在發(fā)電裝置10e中，若將被加熱到發(fā)電起始溫度以上的混合燃料氣體從 發(fā)電裝置lOe的外部導(dǎo)入到氣體流路ll中，則單元主體20b被加熱到發(fā)電起 始溫度以上而作為燃料電池進行工作。另外，P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱 電轉(zhuǎn)換部件32被混合燃料氣體具有的熱能加熱，并且，都可被燃料電池的反 應(yīng)熱量加熱。其結(jié)果是，構(gòu)成二次發(fā)電器件30的P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N 型熱電轉(zhuǎn)換部件32利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力。這樣，在發(fā)電裝置10e中，由 于P型熱電轉(zhuǎn)換部件31和N型熱電轉(zhuǎn)換部件32被反應(yīng)熱量直接加熱，因而 其發(fā)電效率更高。
以上說明了關(guān)于本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明的發(fā)電裝置不限于上述實 施方式所示的裝置。
即，本發(fā)明的發(fā)電裝置只要具備燃料電池單元主體，且可利用燃料電池 單元主體中的燃料極或空氣極的反應(yīng)熱量即可，電解質(zhì)體不限于固體氧化物電解質(zhì)體。另外，由燃料電池單元主體構(gòu)成的燃料電池的形式也不限于單室 型燃料電池。本發(fā)明的發(fā)電裝置也可以具有多個燃料電池單元主體。
另外，作為混合燃料氣體，只要使用具有發(fā)電起始溫度以上溫度的、被 排出的內(nèi)燃機或外燃機的燃燒廢氣，燃料電池單元主體即可^^皮高溫的燃燒廢 氣加熱并產(chǎn)生電力。而且，由于可以利用燃燒廢氣的熱能、和燃料極及空氣
極的任一個或者雙方的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使二次發(fā)電器件產(chǎn)生電力，因此，可 以提高其發(fā)電效率。另外，由于從燃燒廢氣所包含的碳氫化合物(CHx)或
碳氧化物(COx)生成二氧化碳(C02)或水(H20),故可以對燃燒廢氣進 行凈化。因此，若將本發(fā)明的發(fā)電裝置應(yīng)用于汽車等，則可以使用燃燒廢氣 進行發(fā)電，可以節(jié)省油耗并凈化燃燒廢氣。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)電裝置，其特征在于，具備單元主體，其具有電解質(zhì)體、燃料極和空氣極；二次發(fā)電機構(gòu)，其與所述燃料極及空氣極中的至少一個接合，且具有P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件與所述單元主體的所述燃料極接合，所述P型熱 電轉(zhuǎn)換部件與所述單元主體的所述空氣極接合。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述二次發(fā)電機構(gòu)還具備配置在其與所述單元主體相接合的接合部分 的電絕緣層。
4、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件經(jīng)由第一電絕緣層與所述單元主體的所述燃料 極接合，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件經(jīng)由第二電絕緣層與所述單元主體的所述空氣 極接合，所述二次發(fā)電機構(gòu)還具備導(dǎo)電部件，該導(dǎo)電部件將面向所述第一絕緣層 的所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件的電極和面向所述第二絕緣層的所述N型熱電轉(zhuǎn)換 部件的電極導(dǎo)通。
5、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件及P型熱電轉(zhuǎn)換部件分開配置于所述絕緣層， 所述二次發(fā)電機構(gòu)還具備將面向所述絕緣層的所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件 及N型熱電轉(zhuǎn)換部件的電極導(dǎo)通的導(dǎo)電部件。
6、 如權(quán)利要求1-5中任一項所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述單元主體構(gòu)成固體氧化物燃料電池的一部分。
7、 一種發(fā)電裝置，其特征在于，具備 單元主體，其具有電解質(zhì)體、燃料極和空氣極；二次發(fā)電機構(gòu)，其具有P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件；其中， 所述P型熱電轉(zhuǎn)換部件兼用作所述單元主體的所述空氣極。
8、 如權(quán)利要求7所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述N型熱電轉(zhuǎn)換部件兼用作所述單元主體的所述燃料極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，其具備單元主體和二次發(fā)電器件。單元主體具有電解質(zhì)體、燃料極及空氣極。二次發(fā)電器件與燃料極及空氣極中的至少一個接合且具有P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件。在該發(fā)電裝置中，除利用單元主體進行發(fā)電之外，在發(fā)電起始溫度以上的溫度下，使單元主體進行發(fā)電時，與單元主體接合的P型熱電轉(zhuǎn)換部件和N型熱電轉(zhuǎn)換部件形成熱電偶，利用塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電力。
文檔編號H01M8/00GK101432911SQ20078001482
公開日2009年5月13日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者內(nèi)山直樹 申請人:株式會社渥美精機