CN101317293A - 燃料电池系统、燃料电池阀系统及燃料电池气体供给装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池系统包括能够切断供燃料电池气体流动的气体流路中的气体流的第一切断阀；以及设置为比所述第一切断阀更接近气体流的下游侧并且能够切断气体流的第二切断阀。在所述第一切断阀和所述第二切断阀的每个中，通过可动部件和密封部件之间的紧密接触进行密封，并且从上游供给的气体压力向可动部件施加力，使得所述可动部件与所述密封部件紧密接触。在同等强度外力作用下，第二切断阀的密封部件的变形程度大于第一切断阀的密封部件的变形程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种设有能够切断气体流的切断阀的燃料电池系统、燃料电池阀系统以及燃料电池气体供给装置。
背景技术
JP2005-201822A中公开了这种燃料电池系统的相关技术。在JP2005-201822A中，在用于连接燃料箱和燃料电池的阳极侧的燃料气体供给流路中，设有两个能够打开和关闭的切断阀，并且在这两个切断阀之间设有调节阀。当燃料电池发电时，两个切断阀打开，从而使燃料气体从燃料箱流向燃料电池。在燃料气体被供给至燃料电池之前，通过调节阀调节燃料气体的压力。另一方面，当燃料电池停止发电时，两个切断阀关闭，从而停止向燃料电池供给燃料气体。因此，提高了停止从燃料电池发电时燃料气体的密封性能。
JP2005-11703A、JP2004-170321A和JP8-329965A也公开了一种燃料电池系统。
在JP2005-201822A中，在用于连接燃料箱和燃料电池的阳极侧的燃料气体供给流路中设有两个切断阀以提高密封性能。在这种情况下，各切断阀所要求的性能取决于切断阀的设置位置。例如，设置在燃料气体流的上游侧(燃料箱侧)的切断阀要求确保对抗燃料气体的高压的密封性能。另一方面，设置在燃料气体流的下游侧(燃料电池侧)的切断阀要求确保对抗燃料气体的低压的密封性能。传统地，具备所有设置位置所要求的密封性能的通用的切断阀串联设置。然而，由于所供给的燃料气体的压力较高(燃料气体储藏装置的压力较高)，切断阀所要求的压力范围和温度范围等变宽。因此，有必要使用稀有材料作为切断阀密封部件的材料，并且由于冗余设置，部件的尺寸变大，导致切断阀结构复杂。
本发明提供一种燃料电池系统、燃料电池阀系统以及燃料气体供给装置，其使用简单的切断阀，而不会使整个系统的密封性能变差。
发明内容
概括来说，根据本发明的燃料电池系统包括：燃料电池；第一切断阀，所述第一切断阀能够切断供燃料电池气体流动的流路中的气体流；以及第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述气体流的下游侧并且能够切断所述气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
所述切断阀的特性可以表现为，例如，对抗从气体流的上游侧供给的气体压力的密封性能特性。当用密封部件密封所述切断阀时，所述切断阀的特性可以表现为，例如，所述密封部件抵抗从气体流的上游侧供给的气体压力的变形特性。根据本发明，各切断阀的特性根据各切断阀的设置位置而变化，以使得各切断阀的性能与各设置位置所要求的性能相适配。因此，在不使整个系统的密封性能变差的情况下，可以简化切断阀的结构。
在本发明中，所述第一切断阀能够通过设于所述第一切断阀的第一紧密接触部和第一密封部件之间的紧密接触来切断气体流，所述第二切断阀可制成为能够通过设于所述第二切断阀的第二紧密接触部和第二密封部件之间的紧密接触来切断气体流，所述第二密封部件具有与所述第一密封部件的物理特性不同的物理特性。例如，所述第一密封部件和所述第二密封部件的弹性特性(弹性模量)可以不同，所述第二密封部件的弹性模量可以设定为小于所述第一密封部件的弹性模量。另外，所述第一密封部件和所述第二密封部件的硬度可以不同，所述第一密封部件可以比所述第二密封部件更硬。
在本发明中，所述第一密封部件和所述第二密封部件可制成为在受到同等强度外力下的变形程度方面具有不同的特性。优选地，所述第二密封部件受同等强度外力时比所述第一密封部件更容易变形，即，在受同等强度外力的作用下所述第二密封部件的变形程度比所述第一密封部件的变形程度大。
在本发明中，所述第一密封部件和所述第二密封部件可由不同材料制成。所述第一密封部件可以由硬材料制成，而所述第二密封部件可以由软材料制成。例如，优选地，所述第一密封部件由树脂制成，而所述第二密封部件由橡胶制成。
在本发明中，所述第一密封部件和所述第二密封部件的断面形状可以不同。优选地，所述第一密封部件的断面形状为实心形状，而所述第二密封部件的断面形状为中空形状。
在本发明中，所述第二密封部件可以具有预定的气体透过特性，所述第二密封部件的气体透过特性可以通过设定所述第二密封部件的材料而设定为所期望的气体透过特性。例如，可以使用丁基橡胶这种具有气体透过特性的材料作为所述第二密封部件的材料。或者，可以使用硅橡胶这种具有气体透过特性的材料作为所述第二密封部件的材料。
在本发明中，在所述气体流路上在所述第一切断阀和所述第二切断阀之间设置有用于降低所供给的气体的压力并输出减压后的气体的减压装置。此外，所述第一切断阀和所述第二切断阀中的至少一者可以构造为，由于从所述气体流的上游侧供给的气体的压力而使得在切断所述气体流的方向上的力作用于所述切断阀上。
本发明除了是涉及燃料电池系统的发明之外，还可以理解为涉及燃料电池阀系统的发明或涉及燃料气体供给装置的发明。概括来说，根据本发明的燃料电池阀系统包括：第一切断阀，所述第一切断阀能够切断供燃料电池气体流动的气体流路中的气体流；以及第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述气体流的下游侧并且能够切断所述气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
概括来说，根据本发明的燃料气体供给装置是能够从燃料气体供给源经由气体流路供给燃料气体的装置，包括：第一切断阀，所述第一切断阀能够切断所述气体流路中的燃料气体流；以及第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述燃料气体流的下游侧并且能够切断所述燃料气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的燃料电池系统的结构的示意图。
图2A是示出切断阀的结构的例子的图。
图2B是示出切断阀的结构的例子的图。
图3是示出切断阀的密封性能特性的例子的图。
图4A是示出密封部件的结构的例子的图。
图4B是示出密封部件的结构的例子的图。
图5是根据本发明一实施例的燃料电池系统的另一种结构的示意图。
图6是说明由控制装置执行燃料气体泄漏检查处理的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的优选实施例。图1是根据本发明一实施例的燃料电池系统的结构的示意图。燃料电池结构大致划分为燃料电池18、用于向燃料电池18供给燃料气体的燃料气体供给装置、以及控制装置30。燃料电池气体供给装置结构大致划分为用于储藏燃料气体的燃料气体供给源和用于控制从燃料气体供给源向燃料电池18的燃料气体供给的阀系统。阀系统设有能够打开和关闭的切断阀14、24。
作为燃料气体供给源而设置的燃料箱10在内部储藏燃料气体。这里，可以将氢气(H2)用作燃料气体。燃料箱10的出口部与用于连接燃料箱10和燃料电池18的阳极侧18A的燃料气体供给流路12相连接。
燃料气体供给流路12具有从燃料箱10侧至燃料电池18侧依次设置的切断阀(第一切断阀)14、调节器(减压阀)16和切断阀(第二切断阀)24。即，切断阀24设置为比切断阀14更接近燃料气体流的下游侧，调节器16设于切断阀14和切断阀24之间。此外，切断阀14可以设于燃料箱10的出口部。
当切断阀14、24两者均开启时，允许燃料气体在燃料气体供给流路12中流动，即，允许燃料气体从燃料箱10流向燃料电池18。此时，燃料气体从燃料箱10经由切断阀14供给至调节器16。调节器16减小所供给的燃料气体的压力，并将减压后的燃料气体经由切断阀24输出至燃料电池18的阳极侧18A。氧化气体经由氧化气体供给流路22供给至燃料电池18的阴极侧18C。这里，氧化气体可以是例如空气。
另一方面，当切断阀14关闭时，从燃料箱10至燃料电池18的燃料气体供给流路12中的燃料气体流被切断阀14切断。另外，当切断阀24关闭时，燃料气体供给流路12中的燃料气体流被切断阀24切断。在本实施例中，设置两个切断阀14、24来提高切断阀14、24关闭时燃料气体的密封性能。此外，可以通过控制装置30输出的控制信号来控制切断阀14、24的开/闭动作。
在燃料电池18处，供给至阳极侧18A的燃料气体(氢气)通过阳极的催化作用而分解(dissociate，解离)为质子(H+)和电子(e-)。分解出的质子在电解质膜中移动，而电子通过外部载荷向阴极移动，电子通过阴极的催化作用与供给至阴极侧18C的氧化气体(空气)中包含的氧发生反应而生成水。通过使用燃料气体和氧化气体的电化学反应产生电能。被用于电化学反应之后的废燃料气体从阳极侧18A排出至废燃料气体流路26，而被用于电化学反应之后的废氧化气体从阴极侧18C排出至废氧化气体流路28。
这里，切断阀14、24的结构的例子示于图2A、2B中。图2A示出了切断阀14开启的情况，图2B示出了切断阀24关闭的情况。
如图2A所示，切断阀14具有阀体(阀壳，valve housing)31、可动部件32、电磁线圈33、弹簧34以及密封部件(第一密封部件)35。在阀体31内形成有与燃料箱10相连通的上游侧端口31a和与调节器16相连通的下游侧端口31b。此外，在阀体31内形成有允许与可动部件32紧密接触的密封部31c，在密封部31c处设有环状密封部件35。
可动部件32在阀体31内沿与中心轴36平行的方向(以下称为中心轴方向)移动，以开启和关闭上游侧端口31a和下游侧端口31b之间的连通。当电磁线圈33不产生电磁力时，由于弹簧34的回复力，可动部件32被驱策(推动，urge)至中心轴方向的一侧(图2A中的下侧)，使得设于可动部件32上的紧密接触部(第一紧密接触部)32a与密封部件35(密封部31c)紧密接触。通过紧密接触部32a和密封部件35的紧密接触，切断了上游侧端口31a和下游侧端口31b之间的连通，即，切断了燃料气体供给流路12中的燃料气体流。也就是说，在这种情况下，切断阀14关闭。此外，可动部件32在其受压面32b上在中心轴方向上的一侧接受由位于燃料气体流的上游侧的上游侧端口31a供给的燃料气体的压力。即，通过从上游侧端口31a供给的燃料气体的压力，可动部件32也被驱策至中心轴方向上的一侧(密封部件35侧)。这样，由于弹簧34的回复力和从上游侧端口31a供给的燃料气体的压力，在切断燃料气体供给流路12中的燃料气体流的方向上的力作用于可动部件32上。
另一方面，当电磁线圈33产生电磁力时，可动部件32被电磁力吸引至中心轴方向上的另一侧(图2A中的上侧)，使得可动部件32的紧密接触部32a与密封部件35(密封部31c)分离。在这种情况下，上游侧端口31a和下游侧端口31b相连通。即，切断阀14打开。此外，可以通过由控制装置30输出的控制信号来控制电磁线圈33的电磁力。
如图2B所示，与切断阀14相似，切断阀24具有阀体41、可动部件42、电磁线圈43、弹簧44以及密封部件(第二密封部件)45。在阀体41内形成有与调节器16相连通的上游侧端口41a和与燃料电池18相连通的下游侧端口41b。另外，在阀体41内形成有允许与可动部件42紧密接触的密封部41c，在密封部41c处设有环状密封部件45。
可动部件42在阀体41内沿与其中心轴46平行的方向(中心轴方向)移动，以开启和关闭上游侧端口41a和下游侧端口41b之间的连通。当电磁线圈43不产生电磁力时，由于弹簧44的回复力，可动部件42被驱策至中心轴方向的一侧(图2B中的下侧)，使得设于可动部件42上的紧密接触部(第二紧密接触部)42a与密封部件45(密封部41c)紧密接触。此外，可动部件42在其受压面42b上在其沿中心轴方向上的一侧接受由位于燃料气体流的上游侧的上游侧端口41a供给的燃料气体的压力。因此，通过从上游侧端口41a供给的燃料气体的压力，可动部件42的紧密接触部42a也与密封部件45紧密接触。在这种情况下，切断阀24关闭，燃料气体供给流路12中的燃料气体流被切断。这样，由于弹簧44的回复力和从上游侧端口41a供给的燃料气体的压力，在切断燃料气体供给流路12中的燃料气体流的方向上的力作用于可动部件42上。另一方面，当电磁线圈43产生电磁力时，可动部件42被电磁力吸引至中心轴方向上的另一侧(图2B中的上侧)，使得可动部件42的紧密接触部42a与密封部件45(密封部41c)分离。在这种情况下，切断阀24打开。此外，可以通过由控制装置30输出的控制信号来控制电磁线圈43的电磁力。
当燃料电池18发电时，控制装置30向切断阀14、24输出控制信号，以便在电磁线圈33、43中产生电磁力来开启切断阀14、24。当切断阀14、24开启时，在高压状态下被储藏于燃料箱10内的燃料气体的压力(例如约35MPa)通过调节器16而被降低至设定压力(例如，约0.2MPa)，以便被供给至燃料电池18的阳极侧18A。燃料电池18利用供给至阳极侧18A的燃料气体和供给至阴极侧18C的氧化气体的电化学反应来产生电能。
另一方面，当停止由燃料电池18发电时，控制装置30停止向切断阀14、24输出控制信号，使得通过关闭切断阀14、24停止由电磁线圈33、43产生电磁力。这里，切断阀14、24可以同时关闭，或者可以在关闭切断阀14后经过预定时间后关闭切断阀24。当切断阀14、24被关闭时，燃料气体供给流路12中的燃料气体流被切断，并且从燃料箱10向燃料电池18的燃料气体供给被停止。结果，从燃料电池产生电能被停止。根据本实施例，关闭两个切断阀14、20来停止由燃料电池18发电，从而提高燃料气体的密封性能。
在切断阀14中，通过可动部件32的紧密接触部32a和密封部件35之间的紧密接触来进行密封，由于弹簧34的回复力和来自上游侧端口31a的燃料气体的压力，结果产生了迫使可动部件32的紧密接触部32a与密封部件35紧密接触的力。类似地，在切断阀24中，通过可动部件42的紧密接触部42a和密封部件45之间的紧密接触来进行密封，由于弹簧44的回复力和来自上游侧端口41a的燃料气体的压力，结果产生了迫使可动部件42的紧密接触部42a与密封部件45紧密接触的力。在切断阀24的上游侧端口41a处的燃料气体压力低于在切断阀14的上游侧端口31a处的燃料气体压力，使得令可动部件42的紧密接触部42a与切断阀24的密封部件45紧密接触的力小于令可动部件32的紧密接触部32a与切断阀14的密封部件35紧密接触的力。
因此，可动部件32的紧密接触部32a和密封部件35之间的紧密接触力大于切断阀24的紧密接触力，从而当将诸如橡胶之类的软材料用作构成密封部件35的材料时，密封部件35趋向于导致塑性变形，因此，密封部件35的耐久性趋向于恶化。考虑到密封部件35的性能，有必要令密封部件35即使在施加大外力的情况下也难以塑性变形。另一方面，由于可动部件42的紧密接触部42a和密封部件45之间的紧密接触力小于切断阀14的紧密接触力，所以，当将诸如树脂之类的硬材料用作构成密封部件45的材料时，可动部件42的紧密接触部42a和密封部件45之间的紧密接触趋向于不充分，并且密封性能趋向于恶化。考虑到密封部件45的性能，有必要令密封部件45即使在小外力的情况下也能够保证密封性能。因此，在本实施例中，各切断阀14、24所要求的密封性能不同。
因此，在本实施例中，密封部件35由难以塑性变形的硬材料制成，密封部件45由易于塑性变形的软材料制成。例如，密封部件35由树脂制成，而密封部件45由比树脂软的橡胶制成。因此，在等强度的外力下的密封部件35、45的弹性变形(扭曲)的程度将不同，在等强度的外力下，密封部件45的弹性变形(扭曲)的程度大于密封部件35的弹性变形(扭曲)的程度。即，密封部件45的弹性模量设定为低于密封部件35的弹性模量，使得在等强度的外力下，密封部件45趋于比密封部件35更易于引起塑性变形。因此，在本实施例中，密封部件45的物理性质与密封部件35的物理性质不同。结果，如图3所示，当切断阀24关闭时在来自上游侧端口41a的燃料气体压力下密封部件45的扭曲特性(切断阀24的密封性能特性)，与当切断阀14关闭时在来自上游侧端口31a的燃料气体压力下密封部件35的扭曲特性(切断阀14的密封性能特性)不同。
在切断阀14关闭的状态下，来自上游侧端口31a的燃料气体的供给压力高，可动部件32的紧密接触部32a和密封部件35之间的紧密接触力变大。然而，密封部件35的变形(扭曲)程度受到被设定为大值的密封部件35的弹性模量的限制。因此，即使在对密封部件35施加大的外力的情况下，也能确保密封部件35的耐久性。
另一方面，在切断阀24关闭的状态下，来自上游侧端口41a的燃料气体的供给压力低，可动部件42的紧密接触部42a和密封部件45之间的紧密接触力变小。然而，能够通过被设定为小值的密封部件45的弹性模量来确保对于密封所必需的密封部件45的变形(扭曲)程度。因此，即使在对密封部件45施加小的外力的情况下，也能充分地确保密封性能。
这样，在本实施例中，通过令对抗来自切断阀24的上游侧端口41a的燃料气体压力的密封性能特性(密封部件45的变形特性)不同于对抗来自切断阀14的上游侧端口31a的燃料气体压力的密封性能特性(密封部件35的变形特性)，各切断阀14、24的密封性能特性可以与在各设置位置处所要求的性能相适配。根据本实施例，由于没有必要将切断阀14、24设计为满足所有设置位置处所要求的密封性能，所以在实现所期望的燃料气体密封性能的同时，能够简化整个阀系统的结构。此外，在JP2005-201822A、JP2005-11703A、JP2004-170321A和JP8-329965中，没有公开与令切断阀的性能根据切断阀的设置位置而不同相关的内容。
在切断阀14、24关闭的状态下，当切断阀14发生小泄漏时，在切断阀14、24之间的燃料气体供给流路中的压力升高。在本实施例中，密封部件45可以由具有预定的气体透过特性的材料(橡胶)构成，从而能够抑制切断阀14、24之间的压力上升。而且，可以通过设定密封部件45的材料，来将密封部件45的气体透过特性设定为期望的气体透过特性(透过系数)。例如，可以使用具有小的气体透过系数的丁基橡胶作为密封部件45的材料。或者，可以使用气体透过系数比丁基橡胶的气体透过系数大的材料(橡胶)例如硅橡胶作为密封部件45的材料。
根据以上对本实施例的说明，构成密封部件35、45的材料彼此不同，使得切断阀14、24的密封性能特性不同。然而，在本实施例中，可以通过令密封部件35、45的断面形状不同而使得切断阀14、24的密封性能特性不同。例如，如图4A所示，密封部件35的环状部被制成实心形状，而如图4B所示，密封部件45的环状部被制成具有中空部45a的中空形状。通过以这种方式构造密封部件35、45，在等强度的外力下，密封部件45的弹性变形(扭曲)的程度大于密封部件35的弹性变形(扭曲)的程度(密封部件45的弹性模量被设定为低于密封部件35的弹性模量)。图4A和4B示出了包含中心轴36(46)的平面上的断面形状。
在本实施例中，可以令切断阀24关闭的状态下弹簧44的驱策力与切断阀14关闭的状态下弹簧34的驱策力不同，从而使得切断阀14、24的密封性能特性不同。例如，可以将切断阀24关闭的状态下弹簧44的驱策力设定为比切断阀14关闭的状态下弹簧34的驱策力大的值。这种结构还能够抑制切断阀14关闭的状态下密封部件35的变形量(扭曲)，以及增大切断阀24关闭的状态下密封部件45的变形量(扭曲)。因此，使得能够在确保对于密封所必需的密封部件45的变形量的同时，确保密封部件35的耐久性。
此外，在本实施例中，可动部件42的受压面42b的面积可以与可动部件32的受压面32b的面积不同，从而使得切断阀14、24的密封性能特性彼此不同。例如，受压面42b的面积可以设定为大于受压面32b的面积。通过采用这种结构，能够抑制切断阀14关闭的状态下密封部件35的变形量(扭曲)，同时，能够增大切断阀24关闭的状态下密封部件45的变形量(扭曲)。而且，在本实施例中，可以仅通过弹簧34的回复力，而无需利用来自上游侧端口31a的燃料气体的压力，来产生引起切断阀14中的可动部件32的紧密接触部32a紧密接触在密封部件35上的力(用于切断燃料气体供给流路12中的燃料气体的力)。该结构还能够控制切断阀14关闭的状态下密封部件35的变形量(扭曲)。
此外，在根据本实施例的燃料电池系统中，还可以实施燃料气体泄漏检查。如图5所示，在能够实施燃料气体泄漏检查的燃料电池系统中，在燃料气体供给流路12中的切断阀14和切断阀24之间(以下称为检查区间)，更具体而言在切断阀14和调节器16之间，设有用于检测气体压力的压力传感器15。由压力传感器15在检查区间内测得的气体压力P被输入至控制装置30。以下，将参照图6中的流程图说明由控制装置30执行燃料气体泄漏检查的处理。
当执行燃料气体泄漏检查时，控制装置30停止向切断阀14、24输出控制信号，以关闭切断阀14、24(步骤S101)。这里，首先切断阀14被关闭，然后由压力传感器15测得的气体压力P降低至设定压力P1，并且切断阀24被关闭。然后，在从切断阀24关闭开始经过了预定时间t0后，控制装置30从压力传感器15获得检查区间内的气体压力P2(步骤S102)。然后，控制装置30判定在预定时间t0内在检查区间内的气体压力变化P2-P1是否处于设定范围内(步骤S103)。如果检查区间内的气体压力变化P2-P1大于设定范围的上限Pmax(上限为正值)，则控制装置30判定为切断阀14发生了泄漏(步骤S104)。此外，如果检查区间内的气体压力变化P2-P1大于设定范围的下限Pmin(下限为负值)，则控制装置30判定为切断阀24和检查区间内的气体流路中至少一者发生了泄漏(步骤S105)。另一方面，如果检查区间内的气体压力变化P2-P1处于设定范围内，则控制装置30判定为切断阀14、24和检查区间内的气体流路都没有发生泄漏(步骤S106)。因此，在本实施例中，控制装置30能够在切断阀14、24被控制为关闭的情况下基于切断阀14和24之间(检查区间)的压力变化来判定气体泄漏。此外，还能够通过在改变前述的设定压力P1的同时执行图6中所示的流程图的处理来执行气体泄漏判定。
以上说明了实施本发明的实施例，本发明不限定于以上这些实施例，不必说，本发明可以以不脱离本发明的范围的各种形式实施。
Claims (13)
1.一种燃料电池系统，包括：
燃料电池；
第一切断阀，所述第一切断阀能够切断供燃料电池气体流动的气体流路中的气体流；以及
第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述气体流的下游侧并且能够切断所述气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中
所述第一切断阀能够通过设于所述第一切断阀的第一紧密接触部和第一密封部件之间的紧密接触来切断所述气体流，并且所述第二切断阀能够通过设于所述第二切断阀的第二紧密接触部和第二密封部件之间的紧密接触来切断所述气体流，所述第二密封部件具有与所述第一密封部件的物理特性不同的物理特性。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中
所述第一密封部件和所述第二密封部件在受到同等强度外力下的变形程度方面具有不同的特性。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中
在同等强度外力的作用下，所述第二密封部件的变形程度比所述第一密封部件的变形程度大。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中
构成所述第一密封部件和所述第二密封部件的材料彼此不同。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中
所述第一密封部件由树脂制成，并且所述第二密封部件由橡胶制成。
7.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中
所述第一密封部件和所述第二密封部件的断面形状彼此不同。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中
所述第一密封部件的断面形状为实心形状，并且所述第二密封部件的断面形状为中空形状。
9.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中
所述第二密封部件具有预定的气体透过特性。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中
在所述第一切断阀和所述第二切断阀之间的所述气体流路上设置有用于降低所供给的气体的压力并输出减压后的气体的减压装置。
11.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中
所述第一切断阀和所述第二切断阀中的至少一者构造为，由于从所述气体流的上游侧供给的气体的压力而使得在切断所述气体流的方向上的力作用于所述至少一个切断阀上。
12.一种燃料电池的阀系统，包括：
第一切断阀，所述第一切断阀能够切断供燃料电池气体流动的气体流路中的气体流；以及
第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述气体流的下游侧并且能够切断所述气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
13.一种燃料气体供给装置，所述燃料气体供给装置能够从燃料气体供给源经由气体流路供给燃料气体，并且包括：
第一切断阀，所述第一切断阀能够切断所述气体流路中的燃料气体流；以及
第二切断阀，所述第二切断阀与所述第一切断阀相比设置在所述燃料气体流的下游侧并且能够切断所述燃料气体流，并且具有与所述第一切断阀的特性不同的特性。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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