CN101322273A - 燃料电池系统 - Google Patents
燃料电池系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101322273A CN101322273A CNA2006800452089A CN200680045208A CN101322273A CN 101322273 A CN101322273 A CN 101322273A CN A2006800452089 A CNA2006800452089 A CN A2006800452089A CN 200680045208 A CN200680045208 A CN 200680045208A CN 101322273 A CN101322273 A CN 101322273A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stream
- gas
- branch
- fuel cell
- cell system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 34
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 28
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 68
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 64
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 18
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 11
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
- H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04253—Means for solving freezing problems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明的燃料电池系统具有：燃料电池主体，通过第一反应气体和第二反应气体的电化学反应发电；第一气体供给流路及第二气体供给流路，向燃料电池主体提供第一及第二反应气体；和第一气体排出流路及第二气体排出流路，从燃料电池主体排出第一及第二反应气体的废气，该系统的特征在于，还具有从第一气体排出流路和第二气体排出流路中的一个分支的分支流路，从另一个气体排出流路导出的废气可在该分支流路中流通，在这种系统构造下，通常不接触高温的废气而在低温环境下容易冷冻的设置在一个废气用分支流路中的配管、阀等构成部件，通过来自另一个气体排出流路的废气的热量而被有效地加热，因此可防止这些部件的冷冻。
Description
技术领域
本发明涉及到一种燃料电池系统。
背景技术
燃料电池系统是将燃料气体和氧化剂气体通过这些气体的供给流路提供给燃料电池、并利用电池主体中的这些气体的电化学反应进行发电的系统。通过该电化学反应，电池主体中生成水，该水在包含于氧化剂废气(从燃料电池主体排出的氧化剂气体)的状态下从电池主体排出。并且，燃料气体通常通过电池主体的电解质被供给，因此燃料废气(从燃料电池主体排出的燃料气体)中也含有水分。
因此，当燃料电池系统停止中等情况下，外部气体的温度例如下降到零度以下时，设置在系统的气流路上的阀、配管等中残留的气体中的水分凝结，存在这些构成部件冷冻的情况。这种情况下，之后要起动燃料电池系统时，可能会无法起动，或即使可起动也无法正常运转。
作为对策，提出了以下方案：在停止燃料电池系统前，使用由压缩机提供的氧化剂气体(空气)清扫燃料电池系统的氧化剂气流路及燃料气流路，去除残留水分(专利文献1)。
专利文献1：特开2002-313395号公报
发明内容
但是，利用专利文献1的技术，在排出了燃料电池系统内的残留水分的状态下停止系统的时候，之后系统在低温下起动时，也会通过燃料电池内的电化学反应再次生成水。此时，配置在高温的燃料废气、氧化剂废气等总是流动的主流通流路等上的阀、配管通过与这些气体直接接触而被加热，因此在运行期间在这些部位不太可能发生冷冻。但是，配置在远离主流通流路位置的配管等接触不到高温的废气，因此在系统运行期间保持与外部气体温度接近的低温状态。因此，在起动后，通过燃料电池的电化学反应而生成的水与低温的配管部等接触时，即使在系统正在运行的情况下，该部位也发生冷冻。尤其是配管等中产生冷冻而使配管堵塞时，存在无法使系统正常运行的问题。
本发明鉴于以上问题而产生，其目的在于提供一种位于远离电池主体或燃料废气、氧化剂废气的流通流路等导热部件的位置、可有效防止不易传导来自燃料电池的热量的构成部件在低温环境下的冷冻的燃料电池系统。
为了实现上述目的，在本发明中，提供一种燃料电池系统，具有：燃料电池主体，通过第一反应气体和第二反应气体的电化学反应发电；第一气体供给流路及第二气体供给流路，向燃料电池主体提供第一及第二反应气体；和第一气体排出流路及第二气体排出流路，从燃料电池主体排出第一及第二反应气体的废气，其特征在于，还具有从第一气体排出流路和第二气体排出流路中的一个分支的分支流路，从另一个气体排出流路导出的废气能够在该分支流路中流通。
在这种系统构造下，通常不接触高温的废气而在低温环境下容易冷冻的、设置在一个废气用分支流路中的配管、阀等构成部件，通过来自另一个气体排出流路的废气的热量被有效地加热，因此可防止这些部件的冷冻。
例如，本燃料电池系统可具有旁通流路，将上述另一个气体排出流路的废气引导到分支流路。此外，“引导到分支流路”包含以下两种含义：将反应气体的废气直接导入分支流路；将反应气体的废气导入分支流路附近，将废气具有的热量传递到分支流路。通过设置这种旁通流路，可切实获得上述效果。
其中，燃料电池系统也可具有调整单元，用于将上述另一个气体排出流路的废气导入旁通流路。这种情况下，通过调整单元可将废气切实导入旁通流路，因此可更有效地防止构成部件的冷冻。
并且，在上述分支流路的、该分支流路和旁通流路的连接点的上游一侧配置电磁阀，上述调整单元在上述电磁阀关闭时被操作，以将上述另一个气体排出流路的废气导入上述旁通流路。由此，可防止来自旁通流路的反应气体的废气在分支流路中逆流。
或者，上述分支流路具有双层管构造的配管，来自旁通流路的、另一个气体排出流路的反应气体的废气在双层管的一层中流通。这种情况下，不会产生反应气体的废气在分支流路中逆流的情况，无需上述电磁阀。
其中，上述分支流路是排出气液分离单元处理过的含有水分的气体的流路。
或者，第一气体排出流路与第一气体供给流路相连接，上述分支流路是将第一反应气体排出到系统外的流路。
并且，上述调整单元能够通过调整开度而向旁通流路和与该旁通流路连接的排出流路分配在该排出流路中流动的废气。由此，即使在将反应气体的废气导入旁通流路侧的情况下也可避免以下问题：因废气排出流路的过度的背压上升，动力负荷增大，系统燃耗恶化。
尤其优选的是，上述调整单元的开度根据与旁通流路连接的分支流路的温度和/或外部气体温度而变化。由此，可进行更有效的防冷冻操作。
或者，作为本发明的其他方式，上述分支流路具有第一电磁阀，上述分支流路与上述另一个气体排出流路相连接，在第一电磁阀和上述另一个气体排出流路之间设有其他排出流路，在该其他排出流路上配置第二电磁阀。在这种系统构造下，即使不新增设上述旁通流路及调整单元，也可防止设置在分支流路上的配管及阀等的冷冻。
在本发明的燃料电池系统中，可有效防止位于远离燃料电池的位置的、不易传递来自燃料电池的热量的配管等的构成部件的冷冻，在低温环境下也可使燃料电池系统正常动作。
附图说明
图1是本发明的燃料电池系统的构造图。
图2是表示本发明的燃料电池系统中的冷冻防止部的动作的流程图。
图3是表示本发明的燃料电池系统中的冷冻防止部的第二实施方式的图。
图4是表示本发明的燃料电池系统中的冷冻防止部的第3实施方式的图。
标号说明
1燃料电池主体、2燃料气流路、3氧化剂气流路、4控制部、5对象区域、200高压氢罐、201燃料气体供给流路、203循环流路、207第一分支流路、209第二分支流路、210氢泵、220燃料废气用气液分离器、230、234、240、244、246电磁阀、232减压阀、242单向阀、250稀释器、301氧化剂气体供给流路、303氧化剂废气排出流路、305压缩机、307下游侧分支流路、309、344电磁阀、325加湿器、312氧化剂废气分支流路、320氧化剂废气用气液分离器、400压力测定结果、401温度测定结果、502旁通流路、503排出管、505调整单元、510电磁阀
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的燃料电池系统的构成例。该系统具有燃料电池主体1，由该燃料电池主体1产生的电力例如可作为车辆等的驱动源使用。并且，该燃料电池系统具有：燃料气流路2，用于在系统内使燃料气流通；氧化剂气流路3，用于使氧化剂气体(空气)流通；控制部4。其中，在图1的例子中，作为发挥本发明的防冷冻效果的部位，需要注意是以从下述气液分离器220分支的第一分支流路207为对象的(该部位称为对象区域5)。并且在以下说明中，以使用氢气作为提供到燃料电池的燃料气体的系统为例进行说明。
燃料气流路(以下也称为氢气流路)2例如具有：燃料气体供给流路201，将来自高压氢罐200这样的氢燃料源的燃料气体提供到燃料电池主体1；燃料废气排出流路203，用于从燃料电池主体1排出燃料废气。燃料废气排出流路203实质上是循环流路，从燃料电池主体1一侧经过下述气液分离器220及氢泵210连接到燃料气体供给流路201。以下也将该燃料废气排出流路203称为循环流路203。第一分支流路207、第二分支流路209连接在循环流路203上。
并且，在氢气流路2的燃料气体供给流路201中，在高压氢罐200的排出口配置有常闭电磁阀230，朝向燃料电池主体1侧依次配置减压阀232、常闭电磁阀234。而在循环流路203中，从燃料电池主体1侧观察依次配置：常闭电磁阀240、气液分离器220、氢泵210、及单向阀242。并且，第一分支流路207与气液分离器220连接，其途中配置常闭电磁阀244。第二分支流路209在泵210的出口一侧和循环流路203与燃料气体供给流路201的连接点A之间，连接到循环流路203。第二分支流路209中配置有常闭电磁阀(清洁阀)246及稀释器250，稀释器250的出口一侧的第二分支流路209的另一端与下述氧化剂废气排出流路303连接。并且，第二分支流路207的另一端也与氧化剂废气排出流路303连接。
另一方面，氧化剂气流路3具有：氧化剂气体供给流路301，用于将氧化剂气体提供到燃料电池主体；氧化剂废气排出流路303，用于从燃料电池主体1排出氧化剂废气。
氧化剂气体供给流路301中配置有压缩机305和加湿器325。并且，氧化剂废气排出流路303中设置上述加湿器325，在加湿器325和燃料电池主体1之间配置电磁阀(空气调压阀)309。并且，氧化剂废气排出流路303在下述对象区域5的下游侧具有氧化剂废气分支流路312，该氧化剂废气分支流路312与上述稀释器250连接。在氧化剂废气排出流路303的进一步的下游侧设置有氧化剂废气用的气液分离器320，该气液分离器320与下游侧分支流路307连接，其途中配置有电磁阀344。但是也可能省略稀释器250和氧化剂废气分支流路312和/或气液分离器320和下游侧分支流路307及电磁阀344。
控制部4接收来自设置在上述各流路的规定部位的压力传感器和温度传感器的压力测定结果400、温度测量结果401，分别控制各阀234、240、244、246、230、232、309、氢泵210及压缩机305等。进一步，控制部4也进行下述对象区域5的调整单元505的控制。此外为了易于察看附图，省略了控制线等。
在此简单说明氧化剂气体的通常的流程。在通常的燃料电池系统运转时，通过控制部4驱动压缩机305，从而使大气中的空气作为氧化剂气体被取入，经过氧化剂气体供给流路305，经由加湿器325提供到燃料电池1。提供的氧化剂气体在燃料电池1内通过电化学反应被消耗后，作为氧化剂废气排出。排出的氧化剂废气经过氧化剂废气排出流路303，经由气液分离器320等排出到外部。
接着说明氢气的流程。在通常的运转时，由控制部4打开电磁阀230，氢气从高压氢罐200排出，该排出的氢气经过燃料气体供给流路201，由减压阀232减压后，经由电磁阀234提供到燃料电池主体1。提供的氢气在燃料电池1内被电化学反应消耗后，作为氢气废气排出。排出的氢气废气经过循环流路203，被气液分离器220去除水分后，通过氢泵210返回到燃料氢气供给流路201，再次提供到燃料电池主体1。并且，由于在燃料气体供给流路201和循环流路203的连接点A与泵210之间设有单向阀242，因此循环的氢气不会逆流。并且一般情况下第一及第二分支流路207、209的电磁阀244及246关闭，但根据需要打开这些阀时，由气液分离器220处理后的较多含有水分的气体、及无需使之循环的氢气废气从各分支流路排出。这些液体和/或气体通过氧化剂废气排出流路303排出到系统外。
接着说明也作为本发明的特征部分的对象区域5的构造及动作。
对象区域5具有从氧化剂废气排出流路303分支的旁通流路502、及调整单元505。准确地说，冷冻防止部5表示被图1的虚线包围的部分，包括氧化剂废气排出流路303的一部分及第一分支流路207的一部分。此外，调整单元505是可使气流向二个方向切换的装置。
通常情况下，在燃料电池系统中，在不易传递来自燃料电池的热量的第一分支流路207这样的部位，残留在流路中的水分冷冻，流路可能被堵塞而无法进行正常的动作。该现象在例如0℃的低温环境下使用燃料电池系统时尤其明显，即使系统正在运行，在上述部位也会发生配管冷冻的情况。但是，本发明的对象区域5通过控制部4控制设置在氧化剂废气排出流路303和旁通流路502的连接点的调整单元505，从而可根据需要使氧化剂废气在旁通流路502中流通。因此，通过使高温的氧化剂废气在旁通流路502中流通而进行热交换，可防止第一分支流路207的冷冻。尤其是当调整单元505是可变式的引导装置时，可调整在旁通流路502中流通的氧化剂废气量。此外，在旁通流路502中流通的氧化剂废气之后经过第二分支流路207，再次与氧化剂废气排出流路303合流，排出到系统外。
参照图2所示的流程图详细说明该动作。
首先，在步骤S10中，测定外部气体温度或对象配管温度(图1的系统构造下是第一分支流路207的配管温度)，在控制部4中，比较该测定温度401和提前设定的阈值，从而判断有无必要进行防冷冻操作。当测定温度大于阈值时，不进行控制部4对调整单元505的操作，氧化剂废气不在旁通流路502中流通，如平常一样，仅在氧化剂废气排出流路中流动并被排出。另一方面，当测定温度401小于等于阈值时，在控制部4中判断为需要对象部的防冷冻操作，进入到下一步骤S20。
在步骤S20中，确认气液分离器220的电磁阀244的开关状态。当电磁阀244关闭时，在下一步骤S30中，调整单元505进行操作，使氧化剂废气(通常是其一部分)向旁通流路502侧分流，通过该高温气体的流动，第一分支流路207的配管被加热，防止了冷冻。其中，调整单元505的开度(废气向旁通流路502一侧流动的比例为100％意味着所有氧化剂废气向旁通流路502一侧流动)也可根据上述外部气体温度或对象配管温度的测定值401而变化。原理上，控制单元505的开度越变大，因背压的上升，动力(压缩机305等)的负荷增大越会造成燃耗的恶化。而调整单元505的开度较小时，获得防冷冻效果为止所需的时间变长。因此，当操作后的调整单元505的开度恒定时，某一影响变得明显。即使在这种情况下，通过控制部4适当改变调整单元505的开度的构造也可同时兼顾防止低温部分迅速冷冻、及抑制燃耗恶化。并且该操作可通过在控制部4中提前存储外部气体温度或对象配管温度与调整单元505的开度之间的关系来进行。由此，例如可通过控制部4，在对象配管温度明显较低时，增大调整单元505的开度，通过旁通来的氧化剂废气的热交换使对象配管温度开始上升之后，根据其温度逐渐降低调整单元505的开度。另一方面，在步骤S20中，在判断为电磁阀244打开时，调整单元505不操作。这是因为，在电磁阀244打开的状态下，氧化剂废气从氧化剂废气排气流路303流入到旁通流路502时，该气体可能通过电磁阀244在第一分支流路207中逆流。
上述步骤基本上在燃料电池系统开始运行之后，在正在动作期间重复进行，可始终避免低温部分的冷冻。
本发明的燃料电池系统的对象区域5的其他实施方式如图3及图4所示。
在对象区域5的第二实施例中，如图3所示，构成第一分支流路207的配管为双层管构造。即，在该实施例中，在前一实施例中分支的氧化剂废气的流路由旁通流路502a、及双层管的外周侧的流路502b构成。并且，双层管的内侧管道成为由气液分离器220处理的水分等的流通流路，具有作为上述第一分支流路207的作用。此时，从氧化剂废气流路303向旁通流路502a一侧分流的氧化剂废气在双层管的外侧流动，因此通过与该氧化剂废气的热交换，防止双层管的内侧管的冷冻。在该构造中，通过控制部4操作调整单元505时，具有无需考虑配置在气液分离器220的下游的电磁阀244的开关状态的优点。这是因为，在电磁阀244打开的状态下，即使氧化剂废气提供到旁通流路502a，该气体也不会向气液分离器220一侧逆流。因此，可进行更有效的防冷冻操作。
在对象区域5的第3实施例中，无需新增设上述二个实施例那样的旁通流路502(或者502a)。此时，对象区域5如图4所示由以下构成：构成第一分支流路207的配管207c、排出分流的氧化剂废气的排出管503、与排出管503连接的电磁阀510。在通常的状态下，电磁阀510和电磁阀244关闭。并且，使由气液分离器220处理后的水分等排出时，仅电磁阀244打开，配管207c作为排出由气液分离器220处理过的水分的分支流路207使用。此时的流体的流动如箭头P所示。另一方面，在进行防冷冻操作时，配管207c作为氧化剂废气排出流路303的旁通流路使用。即，在防冷冻操作时，电磁阀244关闭，电磁阀510打开，从氧化剂废气排出流路303分支供给的氧化剂废气在配管207c中向箭头Q的方向流动，在配管207c中进行了热交换后从排出管503排出。在该构造中，当电磁阀510关闭时，氧化剂废气不会在配管503中流通。而当电磁阀510打开时，配管503的流路的背压比氧化剂废气排出流路303压低，因此氧化剂废气也向配管503侧流通，无需上述调整单元505。并且，在现有的燃料电池系统中，无需设置新的专用的旁通流路，因此可使系统节约空间。
并且，在本发明的各实施例中，作为进行燃料电池系统的防冷冻处理的部位(对象区域5)，选择第一分支流路207进行了说明。但是，本发明也可适用于例如第二分支流路209等其他易发生冷冻的部位。
并且，在上述说明中，对利用氧化剂废气防止与燃料废气的流路连接的分支流路的冷冻的构造进行了说明。但是在本发明中，也可与此相反，利用燃料废气防止与氧化剂气体的流路连接的分支流路(例如下游侧分支流路307)的冷冻。这种情况下，根据需要将上述实施例的说明中的“氧化剂废气”或“氧化剂气体”这样的用语或接头词替换为“燃料废气”、“燃料气体”或“氢气废气”、“氢气”、或者反过来替换，均可进一步理解本发明的其他构成。
并且，用于说明本发明的燃料电池系统的构造仅是一例，不可限定本发明。例如，需要注意的是，在实际的燃料电池系统中，可能在未表示的部位配置电磁阀、配管等其他构成部件，相反也可能省略了图1所示的几个构成部件。
本申请要求基于2005年12月2日提出的日本国专利申请2005-349337号的优先权，该日本国申请的全部内容通过参照援引于本申请。
Claims (10)
1.一种燃料电池系统，具有：
燃料电池主体，通过第一反应气体和第二反应气体的电化学反应发电；
第一气体供给流路及第二气体供给流路，向燃料电池主体提供第一及第二反应气体；和
第一气体排出流路及第二气体排出流路，从燃料电池主体排出第一及第二反应气体的废气，
其特征在于，还具有从第一气体排出流路和第二气体排出流路中的一个分支的分支流路，从另一个气体排出流路导出的废气能够在该分支流路中流通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，具有旁通流路，将所述另一个气体排出流路的废气引导到分支流路。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，具有调整单元，用于将所述另一个气体排出流路的废气导入旁通流路。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，在所述分支流路的、该分支流路和旁通流路的连接点的上游一侧配置电磁阀，所述调整单元在所述电磁阀关闭时被操作，以将所述另一个气体排出流路的废气导入所述旁通流路。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述分支流路具有双层管构造的配管，来自旁通流路的、另一个气体排出流路的反应气体的废气在双层管的一层中流通。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述分支流路是排出气液分离单元处理过的含有水分的气体的流路。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，第一气体排出流路与第一气体供给流路相连接，所述分支流路是将第一反应气体排出到系统外的流路。
8.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述调整单元能够通过调整开度而向旁通流路和与该旁通流路连接的排出流路分配在该排出流路中流动的废气。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，所述调整单元的开度根据与旁通流路连接的分支流路的温度和/或外部气体温度而变化。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述分支流路具有第一电磁阀，
所述分支流路与所述另一个气体排出流路相连接，
在第一电磁阀和所述另一个气体排出流路之间设有其他排出流路，在该其他排出流路上配置第二电磁阀。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005349337A JP4844107B2 (ja) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | 燃料電池システム |
| JP349337/2005 | 2005-12-02 | ||
| PCT/JP2006/322863 WO2007063715A1 (ja) | 2005-12-02 | 2006-11-16 | 燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101322273A true CN101322273A (zh) | 2008-12-10 |
| CN101322273B CN101322273B (zh) | 2010-05-19 |
Family
ID=38092050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2006800452089A Active CN101322273B (zh) | 2005-12-02 | 2006-11-16 | 燃料电池系统 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8158303B2 (zh) |
| JP (1) | JP4844107B2 (zh) |
| KR (1) | KR100978526B1 (zh) |
| CN (1) | CN101322273B (zh) |
| DE (1) | DE112006003156B4 (zh) |
| WO (1) | WO2007063715A1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102195050A (zh) * | 2010-03-01 | 2011-09-21 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统 |
| CN109950576A (zh) * | 2017-12-21 | 2019-06-28 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池系统以及其控制方法 |
| CN112310437A (zh) * | 2019-07-15 | 2021-02-02 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 固体氧化物燃料电池系统和固体氧化物燃料电池发电的方法 |
| CN115149056A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-04 | 本田技研工业株式会社 | 水电解发电系统 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4530176B2 (ja) * | 2006-10-26 | 2010-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両 |
| JP5112804B2 (ja) * | 2007-10-12 | 2013-01-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| KR100986473B1 (ko) * | 2008-03-14 | 2010-10-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템의 수소 배기 장치 |
| WO2010143246A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムの温度調整方法 |
| EP2827419B1 (en) * | 2012-03-15 | 2017-02-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP6623785B2 (ja) | 2016-01-21 | 2019-12-25 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池、燃料電池の制御方法、及びコンピュータプログラム |
| JP6992601B2 (ja) | 2018-03-02 | 2022-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム、および、燃料電池システムにおける風速導出方法 |
| JP2020068139A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4470346B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2010-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 車載用燃料電池システムおよび水素オフガス排出方法 |
| JP2002313395A (ja) | 2001-04-09 | 2002-10-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システムの残留水排出装置 |
| JP4799751B2 (ja) | 2001-04-10 | 2011-10-26 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の始動制御装置 |
| JP3904191B2 (ja) * | 2001-10-23 | 2007-04-11 | 本田技研工業株式会社 | 排出燃料希釈器および排出燃料希釈式燃料電池システム |
| JP4661063B2 (ja) * | 2004-03-11 | 2011-03-30 | パナソニック株式会社 | 燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP5002885B2 (ja) | 2004-04-26 | 2012-08-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4363260B2 (ja) | 2004-06-11 | 2009-11-11 | 栗田工業株式会社 | 汚水処理方法及び装置 |
-
2005
- 2005-12-02 JP JP2005349337A patent/JP4844107B2/ja active Active
-
2006
- 2006-11-16 US US12/084,234 patent/US8158303B2/en active Active
- 2006-11-16 KR KR1020087013168A patent/KR100978526B1/ko active IP Right Grant
- 2006-11-16 DE DE112006003156.2T patent/DE112006003156B4/de active Active
- 2006-11-16 WO PCT/JP2006/322863 patent/WO2007063715A1/ja active Application Filing
- 2006-11-16 CN CN2006800452089A patent/CN101322273B/zh active Active
-
2012
- 2012-03-15 US US13/421,674 patent/US8603700B2/en active Active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102195050A (zh) * | 2010-03-01 | 2011-09-21 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统 |
| CN102195050B (zh) * | 2010-03-01 | 2013-07-10 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统 |
| CN109950576A (zh) * | 2017-12-21 | 2019-06-28 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池系统以及其控制方法 |
| CN109950576B (zh) * | 2017-12-21 | 2022-02-25 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池系统以及其控制方法 |
| CN112310437A (zh) * | 2019-07-15 | 2021-02-02 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 固体氧化物燃料电池系统和固体氧化物燃料电池发电的方法 |
| CN115149056A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-04 | 本田技研工业株式会社 | 水电解发电系统 |
| US11764374B2 (en) | 2021-03-29 | 2023-09-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Water electrolysis and electricity generating system |
| CN115149056B (zh) * | 2021-03-29 | 2023-10-24 | 本田技研工业株式会社 | 水电解发电系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090258277A1 (en) | 2009-10-15 |
| KR100978526B1 (ko) | 2010-08-27 |
| JP2007157432A (ja) | 2007-06-21 |
| DE112006003156T5 (de) | 2008-10-30 |
| DE112006003156B4 (de) | 2015-10-22 |
| JP4844107B2 (ja) | 2011-12-28 |
| US8158303B2 (en) | 2012-04-17 |
| US8603700B2 (en) | 2013-12-10 |
| US20120183885A1 (en) | 2012-07-19 |
| WO2007063715A1 (ja) | 2007-06-07 |
| CN101322273B (zh) | 2010-05-19 |
| KR20080059674A (ko) | 2008-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101322273B (zh) | 燃料电池系统 | |
| KR101134427B1 (ko) | 연료전지의 냉시동성 향상을 위한 퍼지장치 | |
| CN101326665B (zh) | 燃料电池系统以及其停止方法 | |
| CN109417178B (zh) | 燃料电池系统的冲洗方法 | |
| JP2008192614A (ja) | Ｈ２／ｎ２の貯蔵により始動および停止時の電池劣化を緩和するための方策 | |
| CN207409592U (zh) | 燃料电池系统供氢装置 | |
| JP4953051B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| CN112582648A (zh) | 一种液冷燃料电池系统低温吹扫系统及吹扫方法 | |
| JP4887408B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| CN110010937B (zh) | 燃料电池系统 | |
| US20090004520A1 (en) | Heat Retention and Heating of Reaction Gas in Fuel Cell System | |
| CN214152954U (zh) | 一种液冷燃料电池系统低温吹扫系统 | |
| JP2008522367A (ja) | 停止工程中に作動可能な燃料電池システムによって動力を与えられるリアクタント用空気ポンプによる水の除去 | |
| JP4495575B2 (ja) | 燃料電池システムおよびその制御方法 | |
| JP2007280755A (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法並びに移動体 | |
| JP2006278209A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2007227212A (ja) | 燃料電池の掃気方法 | |
| JP2013206657A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| CN213583879U (zh) | 用于燃料电池的氢气管路系统及燃料电池系统 | |
| CN219626696U (zh) | 氢燃料电池系统、用于车辆的电池系统及车辆 | |
| JP2008020163A (ja) | 加湿装置および燃料電池システム | |
| KR101840276B1 (ko) | 연료전지 물분사 시스템 및 그의 운전 방법. | |
| JP2004311241A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2006093025A (ja) | 燃料電池システム | |
| CN115411317A (zh) | 一种燃料电池系统及其吹扫控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |