CN101010824A

CN101010824A - 燃料电池系统

Info

Publication number: CN101010824A
Application number: CNA2005800289580A
Authority: CN
Inventors: 久保秀人; 森大五郎
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-08-01
Also published as: JP5002126B2; JP2006179441A; WO2006068227A1; DE112005002944T5; US20080044704A1; DE112005002944B4

Abstract

在燃料电池系统(10)中，氢气从具有吸氢合金(MH)和换热器(18)的贮氢槽(12)供给至燃料电池(11)。在这一过程中，贮氢槽(12)中的压力通过使用冷却了燃料电池(11)的导热介质保持在等于或高于预定压力的水平。当供给至燃料电池(11)的氢气的温度处于预定温度或低于此温度，控制装置(30)基于提供自温度传感器(23)的检测信号来控制第一至第四电磁阀(V1、V2、V3和V4)，从而已经冷却了燃料电池(11)的导热介质供给至换热器(18)。

Description

燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，更具体而言，涉及氢气从含贮氢部件的贮氢槽供给至燃料电池的燃料电池系统、用于冷却燃料电池并加热贮氢部件的导热介质，槽中的压力保持为大于或等于将氢气供给至燃料电池所需的压力。

背景技术

随着近年来对防止全球变暖的认知的提高，为了降低车辆二氧化碳的排放量，使用燃料电池系统的电动车和家用电源燃料电池系统已经发展起来。在这种燃料电池系统中，氢气作为燃料气体从贮氢槽供给至燃料电池。

在特定温度和压力条件下将氢气作为氢化物存储并在不同的温度和压力条件下释放氢气的贮氢合金已经作为存储和传送氢气的装置获得关注。如果容积相同，贮氢合金可获得比在气体状态下存储的氢气大得多的氢气存储量。

在燃料电池系统中，燃料电池(例如固体聚合物燃料电池)发电的同时导致放热反应。因此，燃料电池需要被冷却。此外，当氢气用贮氢槽中的贮氢合金供给至燃料电池时，贮氢合金释放氢气的同时导致吸热反应。因此，槽中的贮氢合金需要被加热。

例如，专利公开1公开了一种结构，其中已经冷却了燃料电池的导热介质循环系统还用作用于加热贮氢合金的导热介质循环系统。在这种结构中，导热介质向贮氢槽的供给受控以将贮氢槽中的压力保持为大于或等于将氢气供给至燃料电池所需的压力。

此外，专利公开2公开了在超过贮氢合金平稳压力的压力下对应于槽中的某一温度将氢气充入贮氢槽空间中。这种情况下，贮氢槽中氢气的填充压力优选在25至50MPa范围内。

专利公开1：日本专利公开5-251105

专利公开2：日本专利公开2004-108570

发明内容

贮氢槽可为混合槽，用于将氢气保持在氢气贮存在贮氢合金中的状态和氢气在超过平稳压力的压力下充入槽中空间内的状态。在这种情况下，当槽用氢气充满时，如果贮氢槽中的压力大于或等于平稳压力，则氢气不从贮氢合金释放。当氢气被供给时，贮氢槽中的压力在预定压力下被调节，充在贮氢槽中空间内的氢气被供给至燃料电池。这时，供给至燃料电池的氢气经历绝热膨胀，氢气的温度降低。

在燃料电池的氧气电极处，氢气和氧气彼此反应以形成水，一些水蒸发。蒸汽会从氧气电极流经电解薄膜进入氢气电极。当燃料电池是固体聚合物燃料电池时，电解薄膜保持在潮湿状态以允许氢气离子穿过。出于这种原因，例如当周围温度低于零摄氏度时，供给至氢气电极的氢气温度降低并导致存在于燃料电池氢反应表面上的水结冰。这会关闭燃料电池的氢气通道。

冷却介质的流量和温度被调节以在燃料电池正常工作期间将燃料电池维持在发电效率高的温度(60至80℃)当然，例如当燃料电池不热时，供给至燃料电池的氢气温度会降低并且氢反应表面的温度会降低。这会降低燃料电池的发电效率。

因此，本发明的一个目的是提供一种燃料电池系统，防止当燃料电池的工作温度降低时燃料电池的发电效率变低，同时防止存在于燃料电池氢反应表面上的水结冰，从而燃料电池的氢气通道不会关闭。

为了解决上述问题，本发明的一个方面是提供一种燃料电池系统，其中氢气从在槽主体中含有贮氢部件的贮氢槽供给至燃料电池，已经冷却了燃料电池的导热介质用于加热贮氢部件，并且槽主体中的压力保持为大于或等于将氢气供给至燃料电池所需的压力。换热器设置在贮氢槽中。导热介质通道将导热介质供给至换热器。温度检测装置检测供给至燃料电池的氢气的温度。设置在导热介质通道上的切换装置在已经冷却了燃料电池的导热介质供给至换热器的状态与导热介质流经换热器旁边的状态之间切换。控制装置基于由温度检测装置提供的信号来控制切换装置。控制装置控制切换装置从而当供给至燃料电池的氢气的温度低于或等于预定温度时，已经冷却了燃料电池的导热介质供给至换热器。

采用上述结构，基于供给至燃料电池的氢气的温度，已经冷却了燃料电池的导热介质供给至换热器以加热贮氢槽。这方式供给至燃料电池的氢气的温度变得过低。其结果是，燃料电池的工作温度被防止变低，并且燃料电池的发电效率防止降低。这还防止燃料电池氢反应表面上的水结冰，从而氢气通道不会关闭。

在燃料电池系统中，优选的是预定温度设定在燃料电池氢反应表面上的水结冰所处的温度。这进一步防止燃料电池氢反应表面上的水结冰，从而氢气通道不会关闭。

燃料电池系统优选包括多个贮氢槽。氢气经由共用管从每个贮氢槽供给至燃料电池。温度检测装置检测燃料电池与连接于每个贮氢槽的管部之间流动的氢气的温度。这样，用单个温度检测装置以高精度检测从每个贮氢槽供给至燃料电池的氢气的温度。

在燃料电池系统中，优选的是已经冷却了燃料电池的导热介质在穿过贮氢槽的氢气出口附近之后供给至贮氢部件。这会在贮氢部件被加热之前加热贮氢槽的氢气出口附近。因此，从贮氢槽供给至燃料电池的氢气更有效地被加热。

在燃料电池系统中，优选的是切换装置可在已经冷却了燃料电池的导热介质被相继供给至每个换热器的状态与导热介质被供给至某一个换热器的状态之间切换。采用这种结构，当燃料电池系统包括多个贮氢槽时，所有的贮氢槽可同时被加热或者特定一个贮氢槽可选择性地被加热。

在燃料电池系统中，优选的是每个贮氢槽具有一个阀，控制器以当用氢气供给燃料电池时每个贮氢槽中的氢气残余量保持相同的方式控制每个贮氢槽的阀开合。采用这种结构，每个贮氢槽中的氢气残余量变得大致相同。这简化了与每个贮氢槽中贮氢部件的加热，即导热介质向每个换热器的供给相关的控制。

在燃料电池系统中，优选的是控制器以当燃料电池已经用来自一个贮氢槽中的氢气供给了预定一段时间时另一个贮氢槽接着用氢气供给燃料电池的方式控制每个贮氢槽的阀开合。这进一步简化了与导热介质向每个换热器的供给相关的控制。

在燃料电池系统中，优选的是该燃料电池系统安装在燃料电池驱动的汽车中。这使燃料电池驱动汽车的驱动状态稳定化，不受例如周围温度的影响。

附图说明

图1是显示根据本发明第一实施例的燃料电池系统结构的示意图；

图2是显示根据本发明第二实施例的燃料电池系统结构的示意图；

图3是显示根据本发明第三实施例的燃料电池系统结构的示意图；

图4是显示根据本发明另一实施例的贮氢槽的示意剖视图；

图5是显示根据本发明另一实施例的贮氢槽的示意剖视图。

具体实施方式

(第一实施例)

根据本发明第一实施例的燃料电池系统10现在将参考图1进行描述。

燃料电池系统10包括燃料电池11、三个贮氢槽12、压缩机13和散热器14。燃料电池11、贮氢槽12和散热器14一个接一个通过导热介质通道15连接。本实施例中，耐用型冷却剂(LLC)用作流经导热介质通道15的导热介质。

燃料电池11是固体聚合物燃料电池。该燃料电池11通过使供应自每个贮氢槽12的氢气与供应自压缩机13的空气中所含氧气反应产生直流电能(直流电源)。燃料电池11包括用于在操作期间冷却燃料电池11的换热器11a。本实施例中，换热器11a形成导热介质通道15的一部分。

每个贮氢槽12包括槽主体16，其中设置有贮氢单元17。该贮氢单元17含有已知的贮氢合金MH，它用作贮氢部件。用于与贮氢合金MH换热的换热器18设置在每个贮氢槽12中。换热器18具有大量与贮氢合金MH有效换热的肋片19。在优选的实施例中，换热器18形成贮氢单元17的一部分和导热介质通道15的一部分。

贮氢槽12通过共用管20连接于燃料电池11的氢气供给口20b。阀门21设置在连接该管20与每个贮氢槽12的连接部20a中。调压阀22设置在管20中连接部20a的下游位置。当每个贮氢槽12处于充分填充状态时，贮氢槽12中填充的氢气具有高于贮氢合金MH平坦区压力(稳定压力，例如大约35MPa)的压力。当氢气被供给，调压阀22将供给至燃料电池11的氢气压力调节到预定压力(例如约0.3MPa)。此外，用作温度检测装置的温度传感器23设置在管20上连接部20a下游的位置。温度传感器23检测从贮氢槽12供应至燃料电池11的氢气温度。

每个贮氢槽12连接于具有氢气入口24a的管线24。氢气例如从氢站穿过管线24充入每个贮氢槽12。止回阀25和压力传感器26设置在每个贮氢槽12中。止回阀25防止在管20中流动的氢气通过管线24流回贮氢槽12。压力传感器26检测贮氢槽12中的压力。

压缩机13通过管线27连接于燃料电池11的氧气供给口27a。压缩空气(氧)经过管线27从压缩机13供给至燃料电池11。压缩机13包括一个未示出的空气过滤器，将压缩状态的清洁空气排放到管线27中。

通过驱动电机28转动的风扇28a设置在散热器14附近。风扇28a旋转并冷却流经散热器14的导热介质。导热介质通道15包括连接燃料电池11的换热器11a的入口与散热器14的出口的第一部分15a、连接换热器11a的出口与每个贮氢槽12的换热器18的入口的第二部分15b、以及连接每个换热器18的出口与散热器14的入口的第三部分15c。

泵29设置在第一部分15a中。从第一部分15a分出并连接于第二部分15b的旁路部分15d设置在第一部分15a上泵29的下游。第一电磁阀V1设置在旁路部分15d中。第二电磁阀V2设置在第一部分15a中分支部分的下游。第一和第二电磁阀V1和V2用于在从泵29排放的导热介质供给至换热器11a的状态与导热介质从换热器11a旁路流过的状态之间切换。

从第二部分15b分出并连接于第三部分15c的旁路部分15e设置在第二部分15b上分流向最上游换热器18的部分上游。此外，第三电磁阀V3设置在旁路部分15e。第四电磁阀V4设置在第二部分15b中介于向换热器18分流的部分与向旁路部分15e分流的部分之间。第三和第四电磁阀V3和V4用作切换装置，在流经换热器11a或旁路部分15d的导热介质供给至换热器18的状态与导热介质流经换热器18旁边的状态之间切换。

控制器30包括微型计算机(未示出)。温度传感器23与压力传感器26电气连接于控制器30的输入侧。压缩机13、调压阀22、电机28、泵29、阀21、以及第一至第四电磁阀V1、V2、V3和V4电气连接于控制器30的输出侧。压缩机13、调压阀22、电机28、泵29、阀21、以及第一至第四电磁阀V1、V2、V3和V4基于提供自控制器30的命令信号进行控制。

控制器30以燃料电池11操作期间导热介质供给至换热器11a的方式控制第一至第二电磁阀V1和V2。控制器30基于提供自温度传感器23的检测信号检测供给至燃料电池11的氢气温度。当温度低于或等于预定温度时，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个贮氢槽12的换热器18的方式控制第三和第四电磁阀V3和V4。在优选的实施例中，预定温度设定在燃料电池11氢反应表面上的水结冰的温度。

控制器30基于提供自每个压力传感器26的检测信号来检测每个贮氢槽12中的压力。当任何一个贮氢槽12的槽主体16中的压力大于或等于第一设定压力时，控制器30打开对应那个贮氢槽12的阀21。当至少一个贮氢槽12中的压力低于第一设定压力时，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个换热器18的方式控制第三和第四电磁阀V3和V4。

此外，当至少一个贮氢槽12中的压力等于与提供自压力传感器23的检测信号无关的贮氢合金MH的平稳压力时，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个换热器18的方式控制第三和第四电磁阀V3和V4。

第一实施例中燃料电池系统10的操作现在将进行描述。

当燃料电池11的周围温度高于或等于发电所需的设定温度时，在燃料电池11被激活之后燃料电池11立即开始正常工作。当周围温度低于设定温度时，燃料电池11在开始正常工作之前先进行加热。在正常工作期间，氢气从每个贮氢槽12供给至燃料电池11的阳极，加压至预定压力的气体从压缩机13供给至燃料电池11的阴极。

燃料电池11在其最佳温度(大约80℃)下最有效地发电。当然，燃料电池11发电导致放热反应。因此，由散热器14冷却的导热介质供给至燃料电池11的换热器11a。此外，在每个贮氢槽12中，贮氢合金MH释放氢气并导致吸热反应。在冷却燃料电池11之后受到加热的导热介质供给至每个贮氢槽12的换热器18。

出于上述原因，控制器30将第一和第二电磁阀V1和V2保持在导热介质供给至换热器11a的状态，并基于燃料电池11正常工作期间提供自温度传感器23的检测信号以及提供自压力传感器26的检测信号切换第三和第四电磁阀V3和V4。当每个贮氢槽12中的压力低于第一设定压力时，控制器30确定贮氢合金MH需要被加热，从而将第三和第四电磁阀V3和V4切换到已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个换热器18的状态。此外，当每个贮氢槽12的压力大于或等于第二设定压力，控制器30确定贮氢合金MH无需被加热，从而将第三和第四电磁阀V3和V4切换到导热介质流经每个贮氢槽12的换热器18旁边的状态。

控制器30基于提供自每个压力传感器26的检测信号检测每个贮氢槽12中的压力。当贮氢槽12的压力大于或等于第一设定压力时控制器30确定贮氢槽12已经充满氢气，因此打开这一贮氢槽12的阀门21。当用导热介质连续加热预定时间之后每一个贮氢槽12中的压力低于第一设定压力时，控制器30确定每个贮氢槽12需要用氢气填充，并驱动通知装置(例如显示单元，如灯)。

当每个贮氢槽12用氢气填充时，氢站中配送器的联接器连接于氢气入口24a。氢站的氢气缸与每个贮氢槽12之间的压差用氢气填充每个贮氢槽12。这时，每个贮氢槽12中的贮氢合金MH存储氢气同时导致放热反应。因此充氢时贮氢合金MH必须用导热介质冷却。

出于上述原因，当每个贮氢槽12用氢气填充时，控制器30以导热介质流经燃料电池11的换热器11a旁边并供给至第二部分15b的方式切换第一和第二电磁阀V1和V2，并且以流经第二部分15b的导热介质供给至每个贮氢槽12的换热器18的方式切换第三和第四电磁阀V3和V4。其结果是，由散热器14冷却的导热介质直接供给至每个贮氢槽12的换热器18从而每个贮氢槽12中的贮氢合金MH有效冷却。其结果是，贮氢合金MH中的氢气的存储反应顺利进行。

当每个贮氢槽12用氢气充分填充至高于贮氢合金MH的平稳压力并高于对应每个贮氢槽12中温度的贮氢合金MH的平衡压力的压力时，填充在每个贮氢槽12的空间中氢气被供给至燃料电池11。这时，每个贮氢槽12中的压力大于或等于将氢气供给至燃料电池11所需的压力(第一设定压力)。在具有传统结构的燃料电池系统中，每个贮氢槽12不是由导热介质进行加热。当供给至燃料电池11的氢气温度低于或等于预定温度时，即使每个贮氢槽12中的压力大于或等于第一设定压力，本发明的控制器30也将第三和第四电磁阀V3和V4切换到已经冷却了燃料电池11的导热介质被供给至每个换热器18的状态。其结果是，每个贮氢槽12被利用导热介质加热。防止供给至燃料电池11的氢气温度变得过低。

当每个贮氢槽12中的压力大致等于贮氢合金MH的平稳压力时，控制器30将第三和第四电磁阀V3和V4切换到已经冷却了燃料电池11的导热介质被供给至每个换热器18的状态而不受供给至燃料电池11的氢气温度的影响。这时，即使导热介质连续供给至每个换热器18，每个贮氢槽12中的压力不会剧烈上升。

第一实施例具有下列优点。

(1)当供给至燃料电池11的氢气温度低于或等于预定温度时，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个贮氢槽12中的每个换热器18的方式控制第三和第四电磁阀V3和V4。其结果是，已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个换热器18并用于加热每个贮氢槽12。因此，防止从每个贮氢槽12供给至燃料电池11的氢气温度变得过低。其结果是，防止在燃料电池11的工作温度降低时燃料电池11的发电效率也降低。此外，防止氢反应表面上的水结冰，氢气通道不会关闭。

(2)预定温度设定为燃料电池11的氢反应表面上的水的结冰温度。这防止供给至每个贮氢槽12的氢气温度降低到燃料电池11的氢反应表面上的水结冰的温度。因此，氢反应表面上的水不结冰，燃料电池11的氢气通道不会关闭。其结果是，燃料电池11防止以非正常方式发电。

(3)当每个贮氢槽12中的压力等于贮氢合金MH的平稳压力，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质供给至每个换热器18的方式控制第三和第四电磁阀V3和V4，不受供给至燃料电池11的氢气温度的影响。更具体而言，在填充期间高压充入每个贮氢槽12的空间中的氢气供给至燃料电池11之后，第三和第四电磁阀V3和V4以已经冷却了燃料电池11的导热介质被供给至每个换热器18的方式受控。相比第三和第四电磁阀V3和V4基于由温度传感器23检测到的温度受到控制而言，这简化了控制的实现。

(4)氢气经由共用管20从每个贮氢槽12供给至燃料电池11。此外，用于检测供给至燃料电池11的氢气的温度的温度传感器23设置在管20上导向每个贮氢槽12的连接部分20a的下游。采用这种结构，温度在比温度传感器设置在每个贮氢槽12中时更接近燃料电池的位置被检测。这使得供给至燃料电池11的氢气温度以更高的精度得到检测。

(5)用于调节供给至燃料电池11的氢气压力的调压阀22设置在管20上导向每个贮氢槽12的连接部分20a下游。相比调压阀22设置在每个贮氢槽12中而言这简化了控制的实现。

(6)每个贮氢槽12包括阀21和用于检测贮氢槽12中压力的压力传感器26。采用这种结构，仅仅那个内部压力低于第一设定压力的贮氢槽12的阀门21关闭。即使当特定贮氢槽12在其它贮氢槽12之前变得近乎全空，氢气也会平滑地从其它贮氢槽12中供给至燃料电池11。

(7)从每个贮氢槽12到换热器18的导热介质供给以导热介质供给至所有的贮氢槽12或导热介质的供给停止的方式用第三和第四电磁阀V3和V4进行控制。相比第三和第四电磁阀V3和V4设置在每个贮氢槽12中而言，这简化了控制的实现。

(8)每个充满状态下的贮氢槽12中的未由贮氢合金MH占据的槽主体16的空间用氢气填充为高于贮氢合金MH的平稳压力并高于贮氢合金MH的平衡压力的压力。这使得相比贮氢槽12在贮氢合金MH的平稳压力下用氢气填充而言，会有较多量的氢气贮存在贮氢槽12中。

(第二实施例)

根据本发明第二实施例的燃料电池系统10现在将参考图2进行描述。第二实施例中与第一实施例中相同的部件将不再详细描述。

如图2所示，每个贮氢槽12具有分别设置在槽主体16的相对端部12a和12b的氢气入口和氢气出口。每个贮氢槽12具有均设置在槽主体16的端部12a的导热介质入口和导热介质出口。管20通过连接部分20a连接于每个贮氢槽12的氢气出口侧端部12a。压力传感器26设置在每个连接部分20a中以检测对应贮氢槽12中的压力。

在第一实施例的贮氢槽12中，在供给至换热器18的导热介质加热贮氢合金MH之后，导热介质在端部12a加热氢气出口附近。当导热介质加热贮氢合金MH时，热量从导热介质去除。因此，端部12a的氢气出口附近的氢气不会被充分加热。当然，在这一实施例中，在贮氢合金MH被加热之前，每个贮氢槽12中的氢气出口附近被加热。因此，氢气出口附近的氢气被充分加热。

第二实施例具有下列优点。

(9)供给至换热器18的导热介质在加热每个贮氢槽12的端部12a处的氢气出口附近之后，加热贮氢合金MH。因此，每个贮氢槽12的氢气出口附近充分加热。其结果是，从每个贮氢槽12供给至燃料电池11的氢气被容易地加热。

(10)每个贮氢槽12具有设置在槽主体16的相对端部12a和12b的氢气入口和氢气出口。这使得每个贮氢槽12的基部直径减小。

(第三实施例)

根据本发明的第三实施例的燃料电池系统10现在将参考图3进行描述。第三实施例中与第一和第二实施例相同的部件不再详细描述。

导热介质通道15具有连接换热器11a的出口与散热器14的入口的第六部分15f，代替第一实施例中的第二部分15b。每个贮氢槽12中的换热器18具有连接于从第六部分15f分出的第七部分15g的入口。用作切换装置的电磁三通阀31设置在从第六部分15f分流到第七部分15g的每个部分。此外，每个贮氢槽12的换热器18具有连接于从第六部分15f分出的第八部分15h的出口。每个电磁三通阀31连接于控制器30，并基于从控制器30输出的命令在流经第六部分15f的导热介质供给至换热器18的入口的状态(第一状态)与导热介质沿第六部分15f从分支部分供给至下游的状态(第二状态)之间切换。在优选的实施例中，每个电磁三通阀31在已经冷却了燃料电池11的导热介质相继供给至每个换热器18的状态与导热介质供给至选定的一个或两个换热器18的状态之间切换。此外，用于检测充入槽主体16中的氢气温度的温度传感器23设置在每个贮氢槽12中。

第三实施例中燃料电池系统10的操作现在将进行描述。

首先，控制器30基于温度传感器23和压力传感器26的检测信号选择需要加热的贮氢槽12。接着，控制器30以已经冷却了燃料电池11的导热介质被供给至选定的贮氢槽12的换热器18的方式切换每个电磁三通阀31。当电磁三通阀31以这种方式切换，对应于需要加热的贮氢槽12的电磁三通阀31设定在第一状态中并且不需要加热的电磁三通阀31维持在第二状态中。

第三实施例具有下列优点。

(11)控制器30选择需要加热的贮氢槽12并以已经冷却了燃料电池11的导热介质仅供给至选定的贮氢槽12中的换热器18的方式控制每个电磁三通阀31。这时，需要加热的贮氢槽12中的贮氢合金MH和氢气被有效加热。其结果是，供给至燃料电池11的氢气温度在与上述实施例相比更短的时间内增加。

(12)在导热介质被散热器冷却之后，电磁三通阀31用于在导热介质相继穿过每个贮氢槽12的状态与导热介质仅穿过一个选定的贮氢槽12的状态之间切换。这时，基于每个贮氢槽12的温度传感器23和压力传感器26的检测信号，导热介质的行进路线被改变为优化每个贮氢槽12中的状态。这使得每个贮氢槽12中的贮氢合金MH被容易且理想地加热和冷却。

上述实施例可修改为以下形式。

第二实施例中，每个换热器18的结构可变化为图4所示的结构。如图4所示，形成换热器18的导热介质管18a沿贮氢单元17延伸，然后从氢气出口附近进入贮氢单元17。导热介质管18a在与氢气出口相对的一侧向后弯曲，以延伸穿过贮氢单元17。然后，导热介质管18a再沿贮氢单元17的外侧延伸。这时，槽主体16中的情况在贮氢合金MH加热之前被加热。这种结构容易地加热从每个贮氢槽12供给至燃料电池11的氢气。

第二实施例中，每个换热器18的结构可变化为图5所示的结构。如图5所示，用于加热填充槽主体16中空间的氢气的换热器32与加热贮氢单元17的换热器18分开地设置在贮氢槽12中。这时，流经换热器32的导热介质仅用于加热氢气。这种结构与图4所示结构相比更有效地加热贮氢槽12中的氢气。

在上述实施例中，用于检测氢气温度的温度传感器23可设置在燃料电池11中。此外，用于检测阴极(空气电极)和阳极(氢气电极)之间温度差的结构可代替温度传感器23用作温度检测装置。

在上述实施例中，用于确定已经已经冷却了燃料电池11的导热介质是否供给至换热器18的预定温度可高于存在于燃料电池11的氢反应表面上的水结冰的温度(例如，5至10℃)。

在上述实施例中，代替同时用来自所有那些槽主体16中的压力大于或等于第一设定压力的贮氢槽12中的氢气供给燃料电池11的结构，可采用相继从贮氢槽12供给氢气的结构。例如，控制器30可将氢气从每个贮氢槽12供给所经历的时间段存储在内存中，并且只要供给时间超过预定时间，氢气供给至燃料电池11所来自的贮氢槽12可相继切换。

在上述实施例中，阀门可设置在每个贮氢槽12的分支管中，氢气可以氢气一次充入一个贮氢槽12的方式相继充入每个贮氢槽12。

在上述实施例中，用氢气充分填充的贮氢槽12中的压力可大于或小于35MPa。当贮氢槽12是混合槽，充满状态下的贮氢槽12中的压力优选等于或大于5MPa。

在上述实施例中，燃料电池11例如可为磷酸燃料电池或碱性燃料电池。导热介质例如可为水的流体。

在上述实施例中，第一至第四电磁阀V1、V2、V3和V4可变化为电磁三通阀。贮氢槽12的数目不局限于三个并可为两个或更少或着四个或更多。

在上述实施例中，贮氢合金MH可变化为贮氢部件，例如活性碳纤维或单个碳纳米管。此外，燃料电池系统10无需安装在燃料电池驱动汽车中并且可以是用于车辆以外的运动物体的燃料电池系统或者安装在家用废热发电系统中的燃料电池系统。

Claims

1.一种燃料电池系统，其中氢气从在槽主体中含有贮氢部件的贮氢槽供给至燃料电池，已经冷却了燃料电池的导热介质用于加热贮氢部件，槽主体中的压力保持为大于或等于将氢气供给至燃料电池所需的压力，燃料电池系统包括：

设置在贮氢槽中的换热器；

用于将导热介质供给至换热器的导热介质通道；

用于检测供给至燃料电池的氢气的温度的温度检测装置；

设置在导热介质通道上的切换装置，用于在已经冷却了燃料电池的导热介质供给至换热器的状态与导热介质流经换热器旁边的状态之间切换；以及

用于基于提供自温度检测装置的信号来控制切换装置的控制装置；

该燃料电池系统的特征在于控制装置控制切换装置，从而当供给至燃料电池的氢气的温度低于或等于预定温度时，冷却了燃料电池的导热介质供给至换热器。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于预定温度设定为燃料电池氢反应表面上的水结冰的温度。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于多个贮氢槽，其中氢气穿过共用管从每个贮氢槽供给至燃料电池，温度检测装置检测在燃料电池与连接于每个贮氢槽的管部之间流动的氢气的温度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于已经冷却了燃料电池的导热介质在穿过贮氢槽的氢气出口附近之后供给至贮氢部件。

5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于切换装置可在已经冷却了燃料电池的导热介质相继供给至每个换热器的状态与导热介质供给至特定一个换热器的状态之间切换。

6.根据权利要求3和5中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于每个贮氢槽具有一个阀，控制器以当用氢气供给燃料电池时每个贮氢槽中的氢气残余量保持相同的方式控制每个贮氢槽的阀开合。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于控制器以当燃料电池已经用来自一个贮氢槽中的氢气供给了预定一段时间时另一个贮氢槽接着用氢气供给燃料电池的方式控制每个贮氢槽的阀开合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于该燃料电池系统安装在燃料电池驱动的汽车中。