CN113206278A - 燃料电池系统以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池系统及车辆，在燃料电池系统中能抑制白雾的产生、溅水，且既能稀释燃料气体又能实现向系统外的排气、排液。在燃料电池系统中，在阳极废气流路及阴极废气流路分别设置有气液分离器，在将排气路径与排液路径分开的基础上，将阳极废气中的气体与阴极废气中的气体混合来进行排气，另一方面，将阳极废气中的液体与阴极废气中的液体混合来进行排液。设置于阳极废气流路的气液分离器由控制部控制液位，在排液时液位不会成为零。由此，在气液分离器中，能够抑制阳极废气中的气体向排液侧流出。这样，通过独立设置排气系统与排液系统，能抑制白雾的产生、溅水。另外，通过在排气系统中将阳极排气体与阴极排气体混合，能稀释燃料气体。
Description
技术领域
本申请公开燃料电池系统以及车辆。
背景技术
在利用燃料电池进行了发电的情况下，会从燃料电池向系统外排出水。在从燃料电池向系统外排出水的情况下，存在白雾的产生成为问题的情况。例如在以下的情况下可能产生白雾。即，当被设置于阳极废气流路的气液分离器捕集到的水在阴极废气流路混合时会因高温的阴极废气而气化，当该气化的水被从阴极废气流路向系统外排出时，因外部气温而被冷却，由此成为白色的雾状。
在专利文献1所公开的技术中，在利用气液分离器将从燃料电池排出的阳极废气分离为气体与液体的基础上，使该液体随着阴极废气向外部空气排出，且在判定为当阴极废气被排出至外部空气时产生白雾的情况下，控制阴极废气的流量、流速。由此，能够抑制白雾的产生。
此外，在专利文献2以及3中也公开了利用气液分离器将来自燃料电池的废气分离为气体与液体的技术。
专利文献1：日本特开2009-037870号公报
专利文献2：日本特开2011-170978号公报
专利文献3：日本特开2017-174753号公报
专利文献1所公开的技术是想要将阳极废气中的水分与阴极废气混合来利用阴极废气对来自燃料电池的全部排水进行稀释的技术。然而，根据燃料电池的运转状况，存在阴极废气的流量发生变动的情况，存在无法利用阴极废气来恰当地稀释水分的担忧。另外，在为了稀释而使阴极废气的流量增加的情况下，由于气体的总体积增加，所以虽然可认为白雾本身变稀薄，但存在燃油利用率降低的担忧。
在从燃料电池向系统外排出水的情况下，优选除了上述的抑制白雾的产生之外，还抑制水向燃料电池的周围飞散(溅水)。溅水例如在将燃料电池搭载于车辆的情况下成为问题。即，当在车辆的行驶中从燃料电池排出水时，需要尽量不使水溅到后续车辆。在专利文献1所公开的技术中，如上述那样将水分与阴极废气一同向系统外排出，水分与阴极废气一同飞散而容易产生溅水的问题。
并且，除了上述的水分之外，燃料电池的阳极废气还可能包括燃料气体。在将燃料气体向系统外排出的情况下，优选尽量稀释燃料气体。
发明内容
作为用于解决上述课题的手段之一，本申请公开一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池；
第1流路，被从上述燃料电池排出阳极废气；
第2流路，被从上述燃料电池排出阴极废气；
阳极气液分离器，与上述第1流路连接，并将上述阳极废气分离为阳极分离气体与阳极分离液；
阴极气液分离器，与上述第2流路连接，并将上述阴极废气分离为阴极分离气体与阴极分离液；
第3流路，被从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离气体；
第4流路，被从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离液；
第5流路，被从上述阴极气液分离器排出上述阴极分离气体；
第6流路，被从上述阴极气液分离器排出上述阴极分离液；
上述第3流路与上述第5流路的第1连接部，供上述阳极分离气体与上述阴极分离气体混合；
第7流路，供混合后的上述阳极分离气体与上述阴极分离气体从上述第1连接部排出；
上述第4流路与上述第6流路的第2连接部，供上述阳极分离液与上述阴极分离液混合；
第8流路，供混合后的上述阳极分离液与上述阴极分离液从上述第2连接部排出；以及
控制部，控制上述阳极气液分离器的液位，
上述阳极分离液被从上述阳极气液分离器的下部排出，
上述控制部以在从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离液时上述阳极气液分离器中的上述液位不成为零的方式进行控制。
在本公开的燃料电池系统中，上述阳极气液分离器可以具备液位传感器。
在本公开的燃料电池系统中，上述阳极废气可以包含氢。
在本公开的燃料电池系统中，上述燃料电池可以是固体高分子型燃料电池。
作为用于解决上述课题的手段之一，本申请公开一种具备上述本公开的燃料电池系统的车辆。
在本公开的车辆中，上述燃料电池系统的排液口可以以朝下的方式设置在车辆的宽度方向中央。
在本公开的燃料电池系统中，阳极废气所包含的阳极分离气体与阴极废气所包含的阴极分离气体混合而被向系统外排出，另一方面，阳极废气所包含的阳极分离液与阴极废气所包含的阴极分离液混合而被向系统外排出。另外，通过控制阳极气液分离器的液位，能够抑制阳极分离气体向排液系统的混入。这样，在本公开的燃料电池系统中，由于排气系统与排液系统独立设置，所以难以产生上述的白雾、溅水的问题。另外，在本公开的燃料电池系统中，通过将阳极分离气体与阴极分离气体混合，能够稀释阳极分离气体中的燃料气体。
附图说明
图1是用于对燃料电池系统100的结构进行说明的简图。
图2是用于对燃料电池系统100所具备的其他结构的一个例子进行说明的简图。
图3A是用于对车辆200进行说明的简图。是从侧方观察车辆200的图。
图3B是用于对车辆200进行说明的简图。是从后方观察车辆200的图。
附图标记说明：
1…燃料电池；11…第1流路；12…第2流路；13…第3流路；14…第4流路；15…第5流路；16…第6流路；17…第7流路；18…第8流路；19…阳极气体供给流路；20…阴极气体供给流路；20a…旁通流路；21…阳极气液分离器；21a…排液阀；21b…排气阀；22…阴极气液分离器；31…第1连接部；32…第2连接部；40…控制部；50…喷射器；51、52…冷却液流路；53、54…冷却液分支流路；60…压缩机；61…热交换器；62…中冷器；70…加湿器；81…流量调整阀；82、83、84…阀；100…燃料电池系统；101…排液口；200…车辆。
具体实施方式
1.燃料电池系统
图1中简要示出了燃料电池系统100的结构。如图1所示，燃料电池系统100具备：
燃料电池1；
第1流路11，从燃料电池1排出阳极废气；
第2流路12，从燃料电池1排出阴极废气；
阳极气液分离器21，与第1流路11连接，将阳极废气分离为阳极分离气体与阳极分离液；
阴极气液分离器22，与第2流路12连接，将阴极废气分离为阴极分离气体与阴极分离液；
第3流路13，从阳极气液分离器21排出阳极分离气体；
第4流路14，从阳极气液分离器21排出阳极分离液；
第5流路15，从阴极气液分离器22排出阴极分离气体；
第6流路16，从阴极气液分离器22排出阴极分离液；
第3流路13与第5流路15的第1连接部31，供阳极分离气体与阴极分离气体混合；
第7流路17，将混合后的阳极分离气体与阴极分离气体从第1连接部31排出；
第4流路14与第6流路16的第2连接部32，供阳极分离液与阴极分离液混合；
第8流路18，将混合后的阳极分离液与阴极分离液从第2连接部32排出；以及
控制部40，控制阳极气液分离器21的液位。
阳极分离液被从阳极气液分离器21的下部排出。
控制部40以在从阳极气液分离器21排出阳极分离液时阳极气液分离器21中的液位不为零的方式进行控制。
1.1燃料电池
燃料电池1接受阴极气体以及阳极气体的供给来进行发电。阴极气体可以是空气等含氧气体。另一方面，阳极气体可以是氢，也可以是氢以外的燃料气体。作为燃料电池1的具体例，可举出固体高分子型燃料电池(PEFC)。PEFC的运转温度较低，可认为容易产生上述的白雾、溅水的问题，但根据本公开的燃料电池系统100，能够抑制该白雾、溅水。燃料电池1也可以是燃料电池组。燃料电池1与后述的流路的连接方式并不特别限定，例如只要是一般的配管连接即可。
1.2第1流路
从燃料电池1向第1流路11排出阳极废气。另外，第1流路11与阳极气液分离器21连接。即，第1流路11是用于将从燃料电池1排出的阳极废气向阳极气液分离器21引导的流路。例如，可以使第1流路11的上游侧的一端与燃料电池1的阳极废气排出口连接，且下游侧的另一端与阳极气液分离器21连接。阳极废气例如可能包含上述的氢。在本公开的燃料电池系统100中，即便是阳极废气包含氢的情况，也能够将该氢稀释而进行排气。或者，阳极废气也可以包含氢以外的燃料气体。并且，也可以包含水。
1.3第2流路
从燃料电池1向第2流路12排出阴极废气。另外，第2流路12与阴极气液分离器22连接。即，第2流路12是用于将从燃料电池1排出的阴极废气向阴极气液分离器22引导的流路。例如，可以使第2流路12的上游侧的一端与燃料电池1的阴极废气排出口连接，且下游侧的另一端与阴极气液分离器22连接。阴极废气例如可能包含氧、水。
1.4第3流路
从阳极气液分离器21向第3流路13排出阳极分离气体。另外，为了将阳极分离气体与阴极分离气体混合，在第1连接部31将第3流路13与第5流路15连接。即，第3流路13是用于将从阳极气液分离器21排出的阳极分离气体向阴极分离气体的排出流路亦即第5流路15引导的流路。例如，可以使第3流路13的上游侧的一端与阳极气液分离器21所具备的排气阀21b连接，且下游侧的另一端与第1连接部31连接。阳极分离气体例如可能包含氢或者氢以外的燃料气体。另外，阳极分离气体可能包含水，但水分量比上述的阳极废气减少，难以产生白雾、溅水的问题。
1.5第4流路
从阳极气液分离器21向第4流路14排出阳极分离液。另外，为了将阳极分离液与阴极分离液混合，在第2连接部32将第4流路14与第6流路16连接。即，第4流路14是用于将从阳极气液分离器21排出的阳极分离液向阴极分离液的排出流路亦即第6流路16引导的流路。例如，可以使第4流路14的上游侧的一端与阳极气液分离器21所具备的排液阀21a连接，且下游侧的另一端与第2连接部32连接。阳极分离液例如可能包含水。此外，在燃料电池系统100中，如后述那样，通过控制部40的液位控制，来抑制阳极分离气体与阳极分离液一同流入至第4流路14这一情况。即，在本公开的燃料电池系统100中，在第4流路14中实际仅流通阳极分离液。
1.6第5流路
从阴极气液分离器22向第5流路15排出阴极分离气体。另外，如上述那样，为了将阳极分离气体与阴极分离气体混合，在第1连接部31将第3流路13与第5流路15连接。由此，能够利用从阴极气液分离器21排出的阴极分离气体来稀释从阳极气液分离器21排出的阳极分离气体并向系统外排出。例如，可以使第5流路15的上游侧的一端与阴极气液分离器22所具备的排气阀(未图示)连接，且在第5流路15的下游侧的另一端存在与第3流路13的第1连接部31，在第1连接部31的下游侧设置有第7流路17，第7流路17的下游侧向系统外敞开。阴极分离气体例如可能包含氧。另外，阴极分离气体可能包含水，但水分量比上述的阴极废气减少，难以产生白雾、溅水的问题。
1.7第6流路
从阴极气液分离器22向第6流路16排出阴极分离液。另外，如上述那样，为了将阳极分离液与阴极分离液混合，在第2连接部32将第4流路14与第6流路16连接。由此，能够将从阳极气液分离器21排出的阳极分离液与从阴极气液分离器22排出的阴极分离液一同向系统外排出。例如，可以使第6流路16的上游侧的一端与阴极气液分离器22所具备的排液阀(未图示)连接，且在第6流路16的下游侧的另一端存在与第4流路14的第2连接部32，在第2连接部32的下游侧设置有第8流路18，第8流路18的下游侧向系统外敞开。阴极分离液例如可能包含水。另外，在阴极分离液可以混入氧等气体。
1.8第7流路以及第8流路
如上述那样，在第1连接部31的下游侧设置有第7流路17，在第2连接部32的下游侧设置有第8流路18。混合后的阳极分离气体与阴极分离气体从第1连接部31向第7流路17排出。另外，混合后的阳极分离液与阴极分离液从第2连接部32向第8流路18排出。
1.9第1连接部以及第2连接部
第1连接部31、第2连接部32中的各流路的连接方式并不特别限定，例如，能够采用一般的配管连接。
1.10阳极气液分离器
阳极气液分离器21与第1流路11连接，将阳极废气分离为阳极分离气体与阳极分离液。另外，阳极气液分离器21从其下部排出阳极分离液。
在本申请中，阳极气液分离器21的“下部”的位置实际上与在阳极气液分离器21中液位为零的位置相同。即，在阳极气液分离器21的内部的液位超过零的情况下，阳极气液分离器21的至少下部被阳极分离液填充。换言之，只要阳极气液分离器21的内部的液位超过零，则阳极分离液就在阳极气液分离器21与第4流路14之间作为屏障发挥功能，阳极分离气体难以向第4流路14流入。
如图1所示，阳极气液分离器21可以在下部具有排液口，该排液口能够通过排液阀21a进行开闭。另外，阳极气液分离器21可以在下部以外的部分具有排气口，该排气口能够通过排气阀21b进行开闭。阳极气液分离器21中的排液阀21a的位置如上述那样为阳极气液分离器21的下部。另一方面，阳极气液分离器21中的排气阀21b的具体位置并不特别限定，只要位于比设置于下部的排液阀21a靠上方即可。在将阳极气液分离器21的内部的空间分为上半部分与下半部分来考虑的情况下，可以在该上半部分的空间设置排气阀21b、在下半部分的下部设置排液阀21a。在阳极气液分离器21中，例如可以采用与专利文献2所公开的气液分离器相同那样的构造。此外，为了使阳极分离气体中的氢循环来进行再利用，可以使阳极气液分离器21另外具备氢排出路径，该氢排出路径的下游与喷射器50连接。
1.11阴极气液分离器
阴极气液分离器22只要能够分离气体与液体即可，其方式并不特别限定。作为阴极气液分离器22，能够采用公知的气液分离器中的任一种。但是，在阴极气液分离器22中，从抑制阴极分离气体混入至第5流路15的观点考虑，作为阴极气液分离器22，可以采用具有与阳极气液分离器21同样的结构的气液分离器。另外，在阴极气液分离器22中，可以通过控制部40来进行液位的控制。
1.12控制部
控制部40以在从阳极气液分离器21排出阳极分离液时阳极气液分离器21中的液位不成为零的方式进行控制。控制部40只要构成为与一般的控制机构同样即可。即，控制部40能够具备CPU、RAM、ROM等。
如上所述，在阳极气液分离器21的排液时，通过将阳极气液分离器21的内部的液位维持为超过零，从而阳极气液分离器21与第4流路14之间被阳极分离液封堵。由此，能够抑制阳极分离气体向第4流路14流入，能够将阳极侧的排气系统与排液系统更明确地分开。
控制部40的具体控制动作并不特别限定。例如，阳极气液分离器21可以具备液位传感器，在打开阳极气液分离器21的排液阀21a来进行排液时，可以利用液位传感器来监视阳极气液分离器21的液位的位移，并使由液位传感器取得的该液位的信息向控制部40传递。该情况下，控制部40可以对由液位传感器取得的液位是否为阈值以上进行判断，在液位超过阈值的情况下，维持为打开排液阀21a的状态，使向第4流路14的排液继续，另一方面，在由液位传感器取得的液位低于阈值的情况下，关闭排液阀21a，停止阳极分离液的排液。由此，在从阳极气液分离器21排出阳极分离液时，能够将阳极气液分离器21中的液位维持为超过零。或者，也可能不使用液位传感器而间接地控制阳极气液分离器21的液位。
1.13其他结构
除了具备上述的结构之外，燃料电池系统100例如可以还具备以下说明那样的结构。
1.13.1阳极气体供给流路
如上述那样，燃料电池1接受阳极气体的供给来进行发电。即，如图1以及图2所示，燃料电池系统100可以具备用于从外部向燃料电池1供给阳极气体的阳极气体供给流路19。阳极气体供给流路19例如可以构成为上游侧的一端与阳极气体源连接，且下游侧的另一端与燃料电池1的阳极气体供给口连接。阳极气体源的方式并不特别限定。能够采用包括燃料气体的罐、吸留有燃料气体的合金等。阳极气体供给流路19的方式可以与以往相同。此外，如图1以及图2所示，阳极气体供给流路19例如可以具备喷射器50、循环泵等各种装置。
1.13.2阴极气体供给流路
如上述那样，燃料电池1接受阴极气体的供给来进行发电。即，如图1以及图2所示，燃料电池系统100可以具备用于从外部向燃料电池1供给阴极气体的阴极气体供给流路20。阴极气体供给流路20例如可以构成为上游侧的一端与阴极气体源连接，且下游侧的另一端与燃料电池1的阴极气体供给口连接。阴极气体源的方式并不特别限定。在利用空气作为阴极气体的情况下，阴极气体供给流路20的上游侧的一端可以向大气敞开。
1.13.3旁通流路
如图2所示，燃料电池系统100可以具备从阴极气体供给流路20分支并与阴极废气排出流路(第5流路15)连接的旁通流路20a。例如在流路20的阴极气体的流量、压力过大的情况下，旁通流路20a能够作为将过大量的阴极气体从流路20向第5流路15排出的流路发挥功能。另外，在后述的压缩机60是涡轮式压缩机(例如离心式压缩机)的情况下，旁通流路20a还能够作为用于避免该涡轮式压缩机的喘振的流路来发挥功能。即，在燃料电池1所需的阴极气体流量低于涡轮式压缩机的下限流量的情况下，利用旁通流路20a将涡轮式压缩机的阴极气体流量维持为下限流量以上来避免喘振，并且通过使旁通流路20a分流阴极气体的一部分，能够调整向燃料电池1供给的阴极气体流量。并且，在因某些理由而想要缩减或者截断阴极气体向燃料电池1供给的情况下，旁通流路20a还能够作为用于排出该阴极气体的流路发挥功能。如图2所示，在燃料电池100中，旁通流路20a中的阴极气体的流量可以由流量调整阀81来调整。
1.13.4压缩机
如图2所示，可以在阴极气体供给流路20设置有压缩机60。压缩机60可以配置于比旁通流路20a靠上游侧的位置。压缩机60具有将向燃料电池1供给的阴极气体的压力提高的功能。压缩机60的种类并不特别限定。压缩机60例如可以是涡轮式，也可以是涡旋式，还可以是螺旋罗茨(Helical Roots)式。另外，可以采用带膨胀器(Expander)的压缩机60，将该带膨胀器的压缩机60与第5流路15连接。如上述那样，在本公开的燃料电池系统100中，由于通过对阴极废气进行气液分离而使得第5流路15中的水分量减少，所以能够抑制液态水向膨胀器的混入。
1.13.5冷却液流路以及热交换器
如图2所示，在燃料电池系统100中，可以在燃料电池1与热交换器61之间设置使冷却液循环的冷却液流路51、52。冷却液流路51、52、热交换器61只要采用与以往同样的结构即可。例如，作为热交换器61，可以使用散热器、中冷器、油冷却器或者它们的组合。在考虑向车辆搭载的情况下，可以为至少包括散热器的热交换器61。
1.13.6中冷器
如图2所示，在燃料电池系统100中，可以在压缩机60的下游侧设置中冷器62。即，因压缩机60的升压而导致温度上升的阴极气体可以在维持规定的压力的同时被中冷器62冷却。中冷器62例如可以与上述的冷却液流路51、52连接。即，通过使在冷却液流路51、52中循环的冷却液的一部分经由流路53向中冷器62分流，能够容易地确保在中冷器62中所需的冷却性能。向中冷器62供给了的冷却液可以经由流路54向冷却液流路52返回。
1.13.7加湿器
如图2所示，在燃料电池系统100中，可以在阴极气体供给流路20设置加湿器70。加湿器70可以配置在燃料电池1与旁通流路20a之间。另外，如图2所示，加湿器70可以与阴极气体供给流路20和阴极废气排出流路(第5流路15)双方连接。具体而言，加湿器70可以利用从燃料电池1排出至第5流路15的阴极废气中的水分来对燃料电池1的内部进行加湿。换言之，在燃料电池系统100中，可以经由燃料电池1、阴极气体供给流路20、第5流路15以及加湿器70使水分循环。
1.13.8阀
在各流路可以具备上述以外的阀。例如，如图2所示，第5流路15可以在比旁通流路20a靠上游侧的位置(燃料电池1与旁通流路20a之间)具备阀82。通过调整阀82的开度，能够调整阴极气体的流量、压力。例如，在燃料电池1的内部的压力降低的情况下，可以减小阀82的开度并且通过压缩机60使阴极气体供给流路20内的压力上升。
如图2所示，阴极气体供给流路20可以在比旁通流路20a靠下游侧的位置(燃料电池1与旁通流路20a之间)具备阀83。通过调整阀83的开度，能够调整阴极气体的流量、压力。例如，在供给至燃料电池1的阴极气体流量比需求量过大的情况下，可以通过减小阀83的开度并且增大流量调整阀81的开度来使供给至燃料电池1的阴极气体流量降低而不使压缩机60的阴极气体流量变化。
如图2所示，当在燃料电池系统100中设置加湿器70的情况下，阴极气体供给流路20可以具备绕过加湿器70的流路，可以在该绕过流路具备阀84。另外，该情况下，如图2所示，上述阀83可以设置在比加湿器70靠上游侧的位置(绕过流路与加湿器70之间)。即，如图2所示，在通过加湿器70加湿燃料电池1的内部的情况下，可以增大阀83的开度而减小阀84的开度，在不需要加湿器70的加湿的情况下，可以减小阀83的开度而增大阀84的开度。
此外，在燃料电池系统100中，可以通过上述的控制部40来进行阀81～84的开闭控制。即，控制部40只要至少在阳极气液分离器21的排液时控制阳极气液分离器21中的液位即可，除此之外，也可以控制各流路中的气体流量、燃料电池1的湿度，还可以还进行除此以外的控制。
1.13.9其他
燃料电池系统100能够具备未图示的其他结构。燃料电池系统100例如可以具备清洁器，该清洁器用于在向压缩机60流入阴极气体之前将阴极气体所包含的尘埃、垃圾除去。另外，当然也可以具备从燃料电池1向外部延伸的配线等。这些也只要是与以往同样的结构即可。
此外，图2所示的各结构是本公开的燃料电池系统能够具备的结构的一个例子。本公开的燃料电池系统可以既具备图1所示的基本结构、又省略图2所示的各结构的一部分而具备，还可以具备图2所示的各结构以外的结构。
2.车辆
本公开的技术还具有作为车辆的方面。如图3A以及图3B所示，本公开的车辆200具备燃料电池系统100。
车辆中的燃料电池系统100的搭载位置并不特别限定。例如，可以如图3A所示，在车辆200的前方部分搭载燃料电池系统100。或者，也可以在车辆200的前后方向中央部分、车辆的后方搭载燃料电池系统。另外，在车辆200中，从燃料电池系统100排出的废液的出口的位置也不特别限定。特别如图3B所示，当燃料电池系统100的排液口101以朝下的方式设置在车辆200的宽度方向中央的情况下，能够避免当车辆行驶时来自燃料电池系统100的废液与车轮接触，还能够抑制废液的飞散，并且，能够抑制废液积存在路面的车辙形成部分，在寒冷地带还能够抑制车辙形成部分处的路面的结冰、因该结冰引起的车辆的打滑。排液口101例如可以设置于上述的第8流路18的下游侧的端部。
在车辆200中，从燃料电池系统100排出的废气的出口的位置也不特别限定。只要设置于对其他车、行人、乘员等的影响小的位置即可。例如，可以将排气体的出口以朝下的方式设置于车辆200的前后方向中央部分。废气的出口例如也可以设置于上述的第5流路15的下游侧的端部。此外，在本公开的燃料电池系统100中，由于排气系统与排液系统独立，所以难以产生因从排气系统排出的气体引起的白雾、溅水的问题。因此，即便将废气的出口配置于车辆的后方部分，对后车的影响也较少。
如以上那样，根据本公开的燃料电池系统100，能够将阳极废气所包含的气体(阳极分离气体)与阴极废气所包含的气体(阴极分离气体)混合并向系统外排出，另一方面，能够将阳极废气所包含的液态水(阳极分离液)与阴极废气所包含的液态水(阴极分离液)混合并向系统外排出。另外，通过控制阳极气液分离器21的液位，能够抑制阳极分离气体向排液系统的混入。这样，在本公开的燃料电池系统100中，由于排气系统与排液系统独立设置，能够减少排气系统中的水分量，所以即便不控制排气系统中的废气的流量等，也难以产生白雾。另外，通过排气系统中的水分量减少，使得水难以与废气一同飞散、难以产生溅水的问题。并且，在本公开的燃料电池系统100中，通过将阳极分离气体与阴极分离气体混合，能够稀释阳极分离气体中的燃料气体。
Claims (6)
1.一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池；
第1流路，被从上述燃料电池排出阳极废气；
第2流路，被从上述燃料电池排出阴极废气；
阳极气液分离器，与上述第1流路连接，并将上述阳极废气分离为阳极分离气体与阳极分离液；
阴极气液分离器，与上述第2流路连接，并将上述阴极废气分离为阴极分离气体与阴极分离液；
第3流路，被从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离气体；
第4流路，被从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离液；
第5流路，被从上述阴极气液分离器排出上述阴极分离气体；
第6流路，被从上述阴极气液分离器排出上述阴极分离液；
上述第3流路与上述第5流路的第1连接部，供上述阳极分离气体与上述阴极分离气体混合；
第7流路，供混合后的上述阳极分离气体与上述阴极分离气体从上述第1连接部排出；
上述第4流路与上述第6流路的第2连接部，供上述阳极分离液与上述阴极分离液混合；
第8流路，供混合后的上述阳极分离液与上述阴极分离液从上述第2连接部排出；以及
控制部，控制上述阳极气液分离器的液位，
上述阳极分离液被从上述阳极气液分离器的下部排出，
上述控制部以在从上述阳极气液分离器排出上述阳极分离液时上述阳极气液分离器中的上述液位不成为零的方式进行控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
上述阳极气液分离器具备液位传感器。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，
上述阳极废气包含氢。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
上述燃料电池为固体高分子型燃料电池。
5.一种车辆，其中，
具备权利要求1～4中任一项所述的燃料电池系统。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，
上述燃料电池系统的排液口以朝下的方式设置在车辆的宽度方向中央。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113809356A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 烟台东德实业有限公司 | 一种节能型燃料电池热管理系统 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7110925B2 (ja) * | 2018-11-09 | 2022-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| CN115347221B (zh) * | 2022-08-30 | 2023-11-14 | 江苏毅合捷汽车科技股份有限公司 | 一种用于氢燃料电池系统的气液分离装置及其使用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006221947A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | 気液分離装置 |
| US20070007194A1 (en) * | 2003-08-26 | 2007-01-11 | Naohiro Yoshida | Moving body |
| CN109950582A (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 |
| JP2019204575A (ja) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 燃料電池システム |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2333845C2 (ru) | 2003-08-26 | 2008-09-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Транспортное средство (варианты) |
| JP2007200561A (ja) | 2006-01-23 | 2007-08-09 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| TW200820480A (en) * | 2006-10-16 | 2008-05-01 | Asia Vital Components Co Ltd | Fuel cell unit with reserved signal pin |
| JP2009037870A (ja) | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP5491895B2 (ja) | 2010-02-16 | 2014-05-14 | 本田技研工業株式会社 | 排出ガス処理装置 |
| DE102015004827A1 (de) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Brennstoffzellen mit künstlicher Luft |
| JP6597444B2 (ja) | 2016-03-25 | 2019-10-30 | 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 |
| US11362354B2 (en) * | 2016-08-12 | 2022-06-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and fuel cell system control method |
| JP7063724B2 (ja) * | 2018-05-25 | 2022-05-09 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム用の排気排水ユニット |
-
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-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070007194A1 (en) * | 2003-08-26 | 2007-01-11 | Naohiro Yoshida | Moving body |
| JP2006221947A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | 気液分離装置 |
| CN109950582A (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 |
| JP2019204575A (ja) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 燃料電池システム |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113809356A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 烟台东德实业有限公司 | 一种节能型燃料电池热管理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE102020130843A1 (de) | 2021-07-22 |
| JP7243645B2 (ja) | 2023-03-22 |
| US11424461B2 (en) | 2022-08-23 |
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