DE112007001825T5 - Brennstoffzellenbatteriesystem - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem das Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass
r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenbatteriesystem und insbesondere ein Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie betreibt, während ein Kanal eines Brennstoffabgases geschlossen ist.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Eine Brennstoffzellenbatterie hat einen Brennstoffzellenstapel, in dem eine Vielzahl von Zellen gestapelt ist. Jede Zelle ist durch beispielsweise Stapeln einer Membranelektrodenbaugruppe (MEA) und Separatoren gebildet. Die Membranelektrodenbaugruppe hat eine Elektrolytmembran, die aus einem Ionenaustauschharz gemacht ist, eine Anode, die an einer der zwei Flächen der Elektrolytmembran vorgesehen ist, und eine Kathode, die an der anderen Fläche der Elektrolytmembran vorgesehen ist. Darüber hinaus hat jede von der Anode und der Kathode eine Katalysatorschicht, die in Kontakt mit der Elektrolytmembran angeordnet ist. Wenn jede Elektrode mit einem Reaktantgas versorgt wird, treten elektrochemische Reaktionen zwischen den Elektroden auf und erzeugen eine elektromotorische Kraft. Im Speziellen treten die Reaktionen auf, wenn Wasserstoff (Brennstoffgas) die Anode berührt und Sauerstoff (Oxidationsmittelgas) die Kathode berührt.
  • Im Allgemeinen wird die Kathode mit Luft versorgt, die durch einen Kompressor von der Außenseite eingebracht wird. Andererseits wird die Anode mit Wasserstoff versorgt, der in einem Hochdruckwasserstofftank gespeichert ist. Ein Verfahren des Zuführens von Wasserstoff zu der Anode ist ein totes Ende-Verfahren (siehe beispielsweise die veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nummer 2004-536436 ( JP-A-2004-536436 )). In diesem Verfahren wird das System betrieben, während ein Wasserstoffkanal geschlossen ist, so dass die Anode mit einer Menge von Wasserstoff versorgt wird, die zu der Menge von verbrauchtem Sauerstoff korrespondiert.
  • In dem Fall des Brennstoffzellenbatteriesystems der Bauart mit totem Ende, erhöht sich die Menge an Unreinheiten, die in dem Kanal des Brennstoffgases verbleiben, wenn die Zeit verstreicht. Beispielsweise geht Stickstoff, der in der zu der Kathode zugeführten Luft enthalten ist, durch die Elektrolytmembran hindurch, und wird in der Anodenseite angehäuft. Da der anodenseitige Druck eingestellt ist, um gleich zu einem vorbestimmten Wert zu sein, verringert eine Erhöhung der Stickstoffmenge den Partialdruck von Wasserstoff relativ, was zu einer verringerten Spannung der Brennstoffzellenbatterie führt. Deshalb ist in der veröffentlichten japanischen Übersetzung der PCT-Anmeldung Nummer 2004-536436 ( JP-A-2004-536436 ) ein Entleerventil vorgesehen, das Unreinheiten von dem Wasserstoffkanal abgibt, und das Entleerventil wird geöffnet, um die Spannung wieder herzustellen.
  • Im Allgemeinen ist der Brennstoffzellenstapel mit einem Zufuhrverteiler, der Wasserstoff zu einzelnen Zellen verteilt, und einem Abgabeverteiler versehen, der Brennstoffabgas von den einzelnen Zellen gesammelt abgibt. Darüber hinaus haben die Zellen Druckverluste, die aufgrund Abweichungen variieren, die durch eine Herstellung verursacht sind. In einer Zelle mit einem hohen Druckverlust wird Wasserstoff weniger leicht in die Zelle von dem Zufuhrverteiler eingeleitet als in einer Zelle mit einem niedrigen Druckverlust. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass das Brennstoffabgas, das von den Zellen zu dem Abgabeverteiler abgegeben wird, in die Zellen gesaugt wird, deren Druckverlust hoch ist. Daher ist es wahrscheinlich, dass sich Unreinheiten in Zellen ablagern, deren Druckverlust hoch ist, und die Spannung nimmt beginnend bei derartigen Zellen ab. Dies führt zu dem Problem, dass der Betrag einer Erzeugung einer elektrischen Leistung unter den Zellen variiert.
  • In dem Brennstoffzellenbatteriesystem, das in der veröffentlichten japanischen Übersetzung der PCT-Anmeldung Nummer 2004-536436 ( JP-A-2004-536436 ) beschrieben ist, wird die Spannung der Zellen gemessen, die an einem gasauslassseitigem Anschlussende des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind. Durch Vergleichen des auf diese Weise gemessenen Werts mit einem Schwellenwert wird die Zeitabstimmung des Öffnens des Entleerventils bestimmt. Jedoch schenkt die veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nummer 2004-536436 ( JP-A-2004-536436 ) den Unterschieden der Unreinheitenablagerungsmenge, die von einer Abweichung von Druckverlusten der Zellen resultieren, keine Aufmerksamkeit, und kann deshalb nicht die Schwankungen des Betrags einer Erzeugung von elektrischer Leistung unter den Zellen beseitigen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schwankung des Leistungserzeugungsbetrags unter den Zellen in einem Brennstoffzellenbatteriesystem zu beschränken, das ein totes Ende-Verfahren verwendet.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem das Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass r < nR ist, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, und R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtanzahl der Vielzahl von Zelle ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Kanal des Brennstoffabgases geschlossen ist, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen hat, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteil, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Kanal des Brennstoffabgases geschlossen ist, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass jede der Zellen mit einem Zellenkanal versehen ist, der zwischen dem Zufuhrverteiler und dem Abgabeverteiler angeordnet ist, und die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle, die einen Verbindungsabschnitt hat, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V1 ist, und wenigstens eine zweite Zelle hat, die einen Verbindungsabschnitt hat, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V2 ist (V1 < V2), und dass das Volumen V1 so bestimmt ist, dass eine Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand unter der wenigstens einen zweiten Zelle am größten ist, und R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen hat, die gestapelt sind und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem das Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellensystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist; und dass eine Katalysatorschicht einer Kathode einer Zelle, deren Gaskanalwiderstand am größten unter der Vielzahl von Zellen ist, sich von den Katalysatorschichten der Zellen unterscheidet, die anders als die Zelle sind, deren Gaskanalwiderstand der größte ist.
  • In dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung ist es zulässig, dass in der ersten Zelle eine Katalysatorschicht einer Kathode an einem Metall gestützt sein kann. In diesem Fall kann die Katalysatorschicht eine schwarze Platinschicht, eine Platinschicht mit feinen Partikeln oder eine Platinlegierungsschicht mit feinen Partikeln sein.
  • In dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung kann eine Entleereinrichtung zum Entleeren des Brennstoffabgases mit der ersten Zelle verbunden sein. Insbesondere in dem dritten Aspekt kann die Entleereinrichtung mit dem Zellenkanal der ersten Zelle verbunden sein. Darüber hinaus kann das Brennstoffzellenbatteriesystem des Weiteren eine Einrichtung zum Schätzen oder Messen einer Menge einer Komponente haben, die anders als das Brennstoffgas ist, das in dem Brennstoffabgas innerhalb der ersten Zelle enthalten ist, und ein Arbeiten der Entleereinrichtung kann bewirkt werden, wenn die Menge der Komponente gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert wird.
  • Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung haben die Zellen, die die Brennstoffzellenbatterie bilden, die erste Zelle und die eine oder mehrere zweite Zellen, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der der ersten Zelle ist, und die Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand der Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter den zweiten Zellen ist, und R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zellen und der zweiten Zellen erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer). Deshalb kann aktiv bewirkt werden, dass das Brennstoffabgas in die erste Zelle strömt, so dass Unreinheiten in der ersten Zelle konzentriert werden können. Da dies eine Anhäufung von Unreinheiten in den zweiten Zellen verhindert, wird es möglich, Schwankungen des Betrags einer Erzeugung von elektrischer Leistung unter den Zellen zu beschränken.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung haben die Zellen, die die Brennstoffzellenbatterie bilden, die erste Zelle, die einen Verbindungsabschnitt hat, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V1 ist, und die eine oder mehrere zweite Zelle(n), die einen Verbindungsabschnitt hat/haben, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V2 ist (V1 < V2), und das Volumen V1 ist so bestimmt, dass die Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand der Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter den zweiten Zellen ist, und R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der zweiten Zellen erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer). Deshalb kann aktiv bewirkt werden, dass das Brennstoffabgas in die erste Zelle strömt, so dass Unreinheiten in der ersten Zelle konzentriert werden können. Da dies eine Anhäufung von Unreinheiten in den zweiten Zellen verhindert, wird es möglich, Schwankungen des Betrags einer Erzeugung von elektrischer Leistung unter den Zellen zu beschränken.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Das Vorstehende und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
  • 1 ein Aufbaudiagramm eines Brennstoffzellenbatteriesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 ein schematisches Diagramm ist, das die Strömung eines Gases in einer Brennstoffzellenbatterie darstellt, die in 1 gezeigt ist;
  • 3A eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie 3A-3A' von 2 ist, und 3B eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie 3B-3B' von 2 ist;
  • 4 ein Beispiel von zeitabhängigen Änderungen der Zellenspannung in dieser Ausführungsform zeigt;
  • 5A und 5B weitere Bespiele der Strömung eines Gases in der Brennstoffzellenbatterie in dieser Ausführungsform zeigen; und
  • 6 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Betrag einer Gasströmung und dem Druckverlust in dieser Ausführungsform zeigt.
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ein Brennstoffzellenbatteriesystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben. In 1 bis 3 und 5A und 5B stellen dieselben Bezugszeichen die gleichen Abschnitte dar.
  • 1 ist ein Bespiel eines Aufbaudiagramms des Brennstoffzellenbatteriesystems gemäß dieser Ausführungsform. Dieses Brennstoffzellenbatteriesystem ist auf verschiedene Verwendungen anwendbar, wie auf Verwendungen als ein System, das in einem Fahrzeug montiert ist, ein System, das in einem Boden montiert ist, etc.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat das Brennstoffzellenbatteriesystem 1 eine Brennstoffzellenbatterie 2, einen Kompressor 3, der komprimierte Luft zu der Brennstoffzellenbatterie 2 zuführt, einen Befeuchter 4, der Feuchtigkeit rückgewinnt, die in einem Oxidationsmittelabgas enthalten ist, das von der Brennstoffzellenbatterie 2 abgegeben wird, und der die zu der Brennstoffzellenbatterie 2 zuzuführende Luft befeuchtet, ein Luftdruckregulierventil 5, das den Druck der Luft einstellt, die von dem Kompressor 3 zu der Brennstoffzellenbatterie 2 zugeführt wird, einen Wasserstofftank 6, der trockenen Wasserstoff in einem Hochdruckzustand speichert, ein Wasserstoffdruckregulierventil 7, das den Druck von Wasserstoff einstellt, der von dem Wasserstofftank 6 zu der Brennstoffzellenbatterie 2 zugeführt wird, und ein Entleerventil 8, das an einem Kanal 10 eines Brennstoffabgases vorgesehen ist, das von der Brennstoffzellenbatterie 2 abgegeben wird. Durch Öffnen des Entleerventils 8 kann das Brennstoffabgas entleert bzw. abgeführt werden.
  • In dem Brennstoffzellenbatteriesystem 1 wird die Zufuhr von Wasserstoff zu Anoden (nicht gezeigt) durch das tote Ende-Verfahren durchgeführt. Das heißt, wenn das Entleerventil 8 geschlossen ist, ist der Kanal 10 des Brennstoffabgases abgesperrt, so dass die Zufuhr von Wasserstoff nur als die Zufuhr von dem Wasserstofftank 6 ausgeführt wird. Gemäß diesem tote Ende-Verfahren wird der Wasserstoff vollständig durch die Reaktionen verbraucht, die in der Brennstoffzellenbatterie 2 auftreten. Dann wird nur die selbe Menge von Wasserstoff wie die verbrauchte Menge erneut zu den Anoden zugeführt.
  • Im Übrigen ist das Brennstoffgas, das zu den Anoden zugeführt wird, nicht auf Wasserstoff begrenzt. Beispielsweise ist es möglich als eine Wasserstoffquelle, die zu den Anoden zuzuführen ist, ein reformiertes Gas zu verwenden, das durch die Reformierungsreaktion einer kohlenwasserstoffbasierten Verbindung erzeugt wird. Die kohlenwasserstoffbasierte Verbindung, die in diesem Fall verwendet wird, kann ein natürliches Gas, das Methan als eine Hauptkomponente enthält, ein Alkohol, wie Methanol oder dergleichen, Benzin oder dergleichen sein. Dann werden gemäß der Art der verwendeten kohlenwasserstoffbasierten Verbindung ein Katalysator und eine Temperatur ausgewählt, die für die Reformierungsreaktion geeignet sind. Auf diese Weise wird ein wasserstoffreiches reformiertes Gas erzeugt, das Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasser enthält.
  • 2 ist eine schematische Darstellung der Gasströmung in der Brennstoffzellenbatterie 2, die in 1 gezeigt ist. Pfeile zeigen die Richtungen einer Gasströmung.
  • In 2 hat die Brennstoffzellenbatterie 2 einen Stapelaufbau, in dem eine Vielzahl von Zellen gestapelt und in Reihe geschaltet sind. Die Vielzahl von Zellen beinhaltet eine Zelle 15 und einen Zellenstapel 11. Die Zelle 15 kann als eine erste Zelle in der Erfindung betrachtet werden und ist eine Zelle in dieser Ausführungsform. Andererseits ist der Zellenstapel 11 durch Stapeln einer Vielzahl von Zellen 16 derselben Art gebildet. Hier sind die Zellen derselben Art Zellen derselben Form und beinhalten Zellen, die Druckverlustunterschiede haben, die durch die Druckverlustschwankungen verursacht werden, die von deren Herstellung herrühren. Darüber hinaus kann jede der Zellen 16 als eine zweite Zelle in der Erfindung betrachtet werden. Die Gesamtzahl der Zellen 16 muss lediglich eins oder mehr sein, und ist nicht durch das Beispiel von 2 begrenzt.
  • Der Wasserstoff, der in die Brennstoffzellenbatterie 2 von einem Kanal 12 eingetreten ist, wird durch einen Zufuhrverteiler 13 zu jeder Zelle zugeführt. Nachdem die Wasserstoffmenge verbraucht worden ist, die zur Erzeugung von elektrischer Leistung benötigt wird, wird das resultierende Gas als ein Brennstoffabgas von den Zellen in einen Abgabeverteiler 14 abgegeben.
  • In der Ausführungsform wird aktiv bewirkt, dass Brennstoffabgas, das in den Abgabeverteiler abgegeben wird, in eine bestimmte Zelle strömt. Das in 2 gezeigte Beispiel ist so aufgebaut, dass das Brennstoffabgas, das von den Zellen 16 abgegeben wird, in die Zelle 15 strömt, die an dem brennstoffabgasauslassseitigen Ende angeordnet ist. Dieser Aufbau kann verhindern, dass Unreinheiten, wie Stickstoff und dergleichen, die in dem Brennstoffabgas enthalten sind, in den Zellen 16 angehäuft werden, und kann bewirken, dass die Unreinheiten in der Zelle 15 angehäuft werden.
  • 3A ist eine schematische Schnittansicht entlang 3A-3A' von 2 und zeigt eine beliebige der Zellen 16.
  • In 3A geht Wasserstoff, der von dem Zufuhrverteiler 13 eingeleitet wird, durch einen Verbindungsabschnitt 17 hindurch, dessen Volumen V2 ist, und wird über einen Zellenkanal 18 zu einer Anode 19 zugeführt. Nachdem eine notwendige Wasserstoffmenge an der Anode 19 verbraucht worden ist, geht Wasserstoff zusammen mit Unreinheiten, wie Stickstoff und dergleichen, durch einen Verbindungsabschnitt 20 hindurch und wird in den Abgabeverteiler 14 abgegeben.
  • In 3A stellt Bezugszeichen 21 einen Luftzufuhrverteiler dar und Bezugszeichen 22 stellt einen Kühlwasserzufuhrverteiler dar, Bezugszeichen 23 stellt einen Luftabgabeverteiler dar und Bezugszeichen 24 stellt einen Kühlwasserabgabeverteiler dar. Jedoch sind in dieser Ausführungsform die Positionen der Verteiler zum Zuführen oder Abgeben von Wasserstoff, Luft und Kühlwasser nicht auf diejenigen begrenzt, die in dieser Zeichnung gezeigt sind.
  • 3B ist eine schematische Schnittansicht der Zelle 15 entlang Linie 3B-3B von 2. Dieselben Bezugszeichen wie in 3A stellen die gleichen Abschnitte dar.
  • In 3B geht Wasserstoff, der von dem Zufuhrverteiler 13 eingeleitet wird, durch einen Verbindungsabschnitt 25 hindurch und wird über den Zellenkanal 18 zu der Anode 19 zugeführt. Es sei hier angemerkt, dass der Verbindungsabschnitt 25 ein Volumen V1 (V1 < V2) hat, das heißt sein Aufbau hat ein kleineres Volumen, und genauer gesagt hat sein Aufbau eine kleinere Schnittfläche als der Aufbau des in 3A gezeigten Verbindungsabschnitts 17. Deshalb ist die Wasserstoffmenge, die in den Zellenkanal 18 strömt, in der in 3B gezeigten Zelle 15 kleiner als in der in 3A gezeigten Zelle 16.
  • Nachdem eine notwendige Wasserstoffmenge an der Anode 19 verbraucht worden ist, wird das Brennstoffabgas durch den Verbindungsabschnitt 20 in den Abgabeverteiler 14 abgegeben. Es sei hier angemerkt, dass in der Zelle 15, da das Volumen des Verbindungsabschnitts 25 relativ klein ist, der Betrag einer Strömung von Wasserstoff in den Zellenkanal 18 auch relativ klein ist, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffabgases, das in den Abgabeverteiler 14 abgegeben wird, in der Zelle 15 langsamer als die in der Zelle 16 wird. Deshalb strömt das Brennstoffabgas, das von der Zelle 16 in den Abgabeverteiler 14 abgegeben wird, durch den Verbindungsabschnitt 20 der Zelle 15 in den Zellenkanal 18 der Zelle 15. Deshalb wird es möglich zu verhindern, dass Unreinheiten, wie Stickstoff und dergleichen, die in dem Brennstoffabgas enthalten sind, in den Zellen 16 angehäuft werden, und möglich zu bewirken, dass die Unreinheiten in der Zelle 15 angehäuft werden. Dies wird nachstehend weiter beschrieben.
  • Der Druckverlust einer Zelle kann durch Messen der Druckdifferenz zwischen dem Zufuhrverteiler und dem Abgabeverteiler herausgefunden werden. Dann, da der Druckverlust proportional zur Stromdichte ist, wird angenommen, dass die Zufuhr von Wasserstoff zu der Anode nicht durch eine Diffusion bewirkt wird, sondern durch die Ausbildung eines Strömungsfeldes.
  • Die Druckverluste der Zellen schwanken aufgrund der Abweichungen, die von der Herstellung herrühren. In Zellen, deren Druckverlust hoch ist, wird Wasserstoff weniger wahrscheinlich in die Zellen von dem Zufuhrverteiler eingeleitet als in Zellen, deren Druckverlust niedrig ist. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass Brennstoffabgas, das in den Abgabeverteiler abgegeben wird, in Zellen gesaugt wird, deren Druckverlust hoch ist. Deshalb ist es in Brennstoffzellenbatterien des Stands der Technik wahrscheinlich, dass sich Unreinheiten in Zellen ablagern, deren Druckverlust hoch ist. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine Zelle, die einen höheren Druckverlust als andere Zellen hat, absichtlich vorgesehen, und ein Aufbau ist vorgesehen, der bewirkt, dass das Brennstoffabgas, das von den anderen Zellen abgegeben wird, in die Zelle strömt, deren Druckverlust hoch ist.
  • In dem Beispiel von 3B ist der Druckverlust der Zelle 15 höher gemacht als der Druckverlust der Zelle 16, in dem das Volumen des Verbindungsabschnitts 25 kleiner gemacht ist. In der Zelle 15, da die Strömungsmenge von Wasserstoff von dem Zufuhrverteiler 13 klein ist, wird auch Gas von dem Abgabeverteiler 14 eingesaugt. Im Speziellen, da das Brennstoffabgas, das von der Zelle 16 abgegeben wird, in die Zellen 15 strömt, ist es möglich zu verhindern, dass Unreinheiten in den Zellen 16 angehäuft werden, und möglich zu bewirken, dass Unreinheiten in der Zelle 15 angehäuft werden.
  • Der Druckverlust der Zelle 15 muss höher als der höchste Wert der Druckverluste der Zellen 16 sein. Das heißt ein Merkmal dieser Ausführungsform ist das absichtliche Vorsehen einer Zelle, deren Druckverlust nicht innerhalb des Bereichs von den Druckverlustschwankungen liegt, die von den mit der Herstellung zusammenhängenden Ursachen herrühren, sondern ist ein hoher Druckverlust oberhalb des Bereichs. Deshalb, da Unreinheiten aktiv in Zellen angehäuft werden können, deren Druckverlust hoch ist, ermöglicht es diese Ausführungsform, die Anhäufung von Unreinheiten in Zellen zu verhindern und die Abnahme der Zellenspannung zu verhindern, selbst falls die Zellen, wenn sie in Brennstoffzellenbatterien des Stands der Technik verwendet werden, wahrscheinlich Unreinheiten anhäufen.
  • 4 zeigt Ergebnisse einer Messung von zeitabhängigen Änderungen der Zellenspannung in einer Brennstoffzellenbatterie, die in 5A und 5B gezeigt ist. Diese Brennstoffzellenbatterie hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Brennstoffzellenbatterie, die in 2 gezeigt ist, aber unterscheidet sich von dieser in der Weise der Verbindung der Leitungen mit der Brennstoffzellenbatterie. Im Übrigen stellt in 5A und 5B Bezugszeichen 26 ein Entleerventil zum Abführen des Brennstoffabgases dar.
  • Zuerst, wie in 5A gezeigt ist, wurde das Ventil 27 geöffnet, um Wasserstoff über sowohl den Zufuhrverteiler 13 als auch den Abgabeverteiler 14 in die Zellen strömen zu lassen (Messung a). Dann wurden Abnahmen der Spannung jeder Zelle gemäß dem Verstreichen der Zeit beobachtet, wie in 4 gezeigt ist. Als Grund dafür wird erachtet, dass das Einströmen von Wasserstoff über den Abgabeverteiler 14 verhindert hat, dass Unreinheiten abgegeben werden, aber bewirkt hat, dass Unreinheiten in jeder Zelle angehäuft werden. In 4 haben Zellen (1) bis (4) im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie in 3A gezeigt ist, und eine Zelle (5) hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie in 3B gezeigt ist.
  • Als nächstes wurde, wie in 5B gezeigt ist, das Ventil 27 geschlossen, um zu bewirken, dass Wasserstoff nur über den Zufuhrverteiler 13 in die Zellen strömt (Messung b). Als Folge wurde eine Abnahme der Spannung in der Zelle (5) beobachtet, deren Verbindungsabschnittsvolumen klein war aber eine Abnahme der Spannung wurde in den anderen Zellen (1) bis (4) kaum beobachtet, wie in 4 gezeigt ist. Dies machte klar, dass Unreinheiten in der Zelle (5) angehäuft wurden, während die Anhäufung von Unreinheiten in den anderen Zellen (1) bis (4) beschränkt war.
  • Als nächstes wird das Volumen des Verbindungsabschnitts 25 der Zelle 15 auf der Basis der Gaskanalwiderstände der Zelle 15 und der Zellen 16 berücksichtigt.
  • In dieser Ausführungsform ist das Volumen des Verbindungsabschnitts 25 der Zelle 15 so bestimmt, dass die Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand der Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter all den Zellen ausgenommen der Zelle 15 ist, das heißt unter der wenigstens einen Zelle 16, die den Brennstoffzellestapel 11 bildet, und R ist der Wert, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände all der Zellen einschließlich der Zelle 15 erhalten wird, und n ist die Gesamtzahl der Zellen (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer). In dieser Ungleichung ist R = 1/(1/r1 + 1/r2 + 1/r3 + ... + 1/rn).
  • 6 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der Gasströmungsmenge und dem Druckverlust in Zellen. In dieser Zeichnung haben Zellen (6) bis (10) im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie in 3A gezeigt ist, und eine Zelle (11) hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie in 3B gezeigt ist. Darüber hinaus kann die Neigung der geraden Linie der gestapelten Zelle durch Multiplizieren eines Werts R, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der Zellen (6) bis (11) erhalten wird, mit der Gesamtzahl von Zellen n erhalten werden. In diesem Fall, der in 6 gezeigt ist, ist n = 6. In diesem Fall ist R = 1/(1/r6 + 1/r7 + 1/r8 + 1/r9 + 1/r10 + 1/r11), wobei r6, r7, r8, r9, r10 und r11 die jeweiligen Gaskanalwiderstände der Zellen (6) bis (11) sind.
  • Von 6 sieht man, das r8 < r6 < r7 < r9 < r10 < r11 ist, so dass von diesen Zellen (6) bis (10) die Zelle (10) den größten Gaskanalwiderstand hat. Deshalb entspricht der Gaskanalwiderstand r10 der Zelle (10) dem vorstehend genannten Wert r. Deshalb ist das Volumen des Verbindungsabschnitts der Zelle (11) so bestimmt, dass die Beziehung r < nR gilt.
  • In dieser Ausführungsform ist es zulässig, dass die Kathode der Zelle 15 eine Katalysatorschicht verwendet, die gegenüber der Verschlechterung widerstandsfähig ist, die durch den Mangel an Wasserstoff oder das abnormale elektrische Potential verursacht wird, konkret gesagt, eine Katalysatorschicht, die nicht von der Kohlenstoffstützbauart ist. Ein Grund dafür ist wie folgt.
  • In dieser Ausführungsform wird bewirkt, dass Brennstoffabgas in die Zelle 15 strömt, um zu bewirken, dass Unreinheiten in der Zelle 15 angehäuft werden. Deshalb erreicht die Zelle 15 einen Zustand einer niedrigen Wasserstoffkonzentration und einer hohen Stickstoffkonzentration. In dem Fall, in dem Kohlenstoff in der Katalysatorschicht verwendet wird, falls die Anode einen Wasserstoffdefizitzustand bei einer normalen Temperatur erreicht, schreitet die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Wasser (C + 2H2O → CO2 + 4H+ + 4e) voran, so dass eine Oxidation von Kohlenstoff an der Kathode auftritt. Darüber hinaus, falls die Stickstoffkonzentration hoch wird, erhöht sich das elektrische Potential an der Kathodenseite und der Anodenseite, so dass die Oxidation von Kohlenstoff wahrscheinlich auftritt, wie in dem vorstehenden Fall. Solche Reaktionen können durch die Verwendung einer Katalysatorschicht verhindert werden, die nicht von der Kohlenstoffstützbauart ist, so dass die Verschlechterung der Zelle 15 beschränkt werden kann. Beispiele der Katalysatorschicht, die nicht von der Kohlenstoffstützbauart ist, beinhalten eine schwarze Platinschicht, eine Platinschicht mit feinen Partikeln, eine Platinlegierungsschicht mit feinen Partikeln, etc.
  • Im Übrigen, falls eine Kathodenkatalysatorschicht, die nicht von der Kohlenstoffstützbauart ist, in all den Zellen verwendet wird, wird sich eine verringerte Erzeugungseffizienz von elektrischer Leistung der Brennstoffzellenbatterie ergeben, da die Leistung als ein Katalysator abnimmt. Falls eine Katalysatorschicht, die nicht von der Kohlenstoffstützbauart ist, nur in den Zellen verwendet wird, die aktiv dazu gebracht werden, Unreinheiten anzuhäufen, und eine Katalysatorschicht, die von der Kohlenstoffstützbauart ist, in den anderen Zellen verwendet wird, kann eine Abnahme der Energieerzeugungsleistung der anderen Zellen verhindert werden, und die Erzeugungsleistung von elektrischer Energie der gesamten Brennstoffzellenbatterie kann verbessert werden.
  • Des Weiteren kann in dieser Ausführungsform eine Entleereinrichtung zum Ableiten des Brennstoffabgases mit einer Zelle verbunden sein, die Unreinheiten anhäuft. Beispielsweise kann, wie in 2 und 3B gezeigt ist, der Kanal 10 zum Ableiten des Brennstoffabgases mit dem Zellenkanal 18 der Zelle 15 verbunden sein, und das Entleerventil 8 kann an dem Kanal 10 vorgesehen sein. Da das Brennstoffabgas, das von den Zellen 16 abgegeben wird, in die Zelle 15 strömt, konzentrieren sich die Unreinheiten, die in dem Brennstoffabgas enthalten sind, allmählich in der Zelle 15. Falls das Brennstoffabgas von der Zelle 15 durch Öffnen des Entleerventils 8 abgeleitet werden kann, können die Unreinheiten effizient zu der Außenseite abgegeben werden. Im Übrigen wird in der Zelle 15, da ein Gas von dem Verbindungsabschnitt 20 einströmt, der mit dem Abgabeverteiler 14 verbunden ist, ein Ableiten selbst dann nicht behindert, falls das Volumen des Verbindungsabschnitts 25, der mit dem Zufuhrverteiler 13 verbunden ist, klein ist.
  • Des Weiteren kann in dieser Ausführungsform eine Einrichtung zum Schätzen oder Messen der Menge von Unreinheiten in der Zelle 15 vorgesehen sein, und die Entleereinrichtung kann zu einem Arbeiten veranlasst werden, wenn die Menge von Unreinheiten gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. In der Ausführungsform, da sich Unreinheiten in der Zelle 15 konzentrieren, gestattet die Verwendung der Menge von Unreinheiten in der Zelle 15 als ein Referenzwert, dass das Ableiten bei einer geeigneten Zeitabstimmung durchgeführt wird. Die Unreinheiten können als Komponenten definiert sein, die anders als das Brennstoffgas ist, das in dem Brennstoffabgas enthalten ist. Konkret gesagt sind die Unreinheiten Stickstoff, Wasser, Kohlendioxid, etc. und die Menge von wenigstens einer dieser Komponenten wird geschätzt oder gemessen.
  • Des Weiteren kann die zeitabhängige Änderung der Ablagerungsmenge von Unreinheiten im Voraus erfasst werden, und das Entleerventil 8 kann bei jedem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit geöffnet werden, um die Entleerung durchzuführen. Des Weiteren kann die Spannung der Zelle 15 gemessen werden, und das Entleerventil 8 kann geöffnet werden, wenn der gemessene Wert gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert wird. Des Weiteren können die Spannung der Zelle 15 und die Spannung der Zellen 16 gemessen werden, und das Entleerventil 8 kann geöffnet werden, wenn der Spannungsunterschied zwischen diesen gleich zu oder größer als ein vorbestimmter Wert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird in dieser Ausführungsform das Brennstoffgas aktiv dazu gebracht, von dem Abgabeverteiler in eine bestimmte Zelle zu strömen, so dass sich die Unreinheiten in dieser Zelle konzentrieren. Dies kann eine Anhäufung der Unreinheiten in den anderen Zellen verhindern und kann deshalb Schwankungen des Betrags einer Energieerzeugung von einer Zelle zu einer anderen verhindern. Im Speziellen ist es möglich, Schwankungen der Ablagerungsmenge der Unreinheiten unter den Zellen aufgrund der unterschiedlichen Druckverluste zu beschränken, die aus Ursachen der Herstellung herrühren, und deshalb Schwankungen des Betrags einer Erzeugung von elektrischer zu Energie beschränken.
  • In dieser Ausführungsform nimmt die Spannung der Zelle mit der Zeit ab, in die das Brennstoffabgas strömt. Da jedoch die Abnahme der Spannung der anderen Zellen beschränkt ist, kann die Charakteristik der Erzeugung von elektrischer Energie im Hinblick auf die Brennstoffzellenbatterie als ein Ganzes verbessert werden.
  • In dieser Ausführungsform, falls die Zeitabstimmung des Entleerens bestimmt wird, während die Zelle als eine Referenz betrachtet wird, in die das Brennstoffabgas strömt, ist es möglich das Entleeren bei der geeigneten Zeitabstimmung in der gesamten Brennstoffzellenbatterie durchzuführen. Im Speziellen unterscheidet sich in den Brennstoffzellenbatterien des Stands der Technik, da sich die Zellenspannungsabnahmetendenz aufgrund unterschiedlicher Druckverluste unterscheidet, die optimale Entleerzeitabstimmung für jede Zelle. Deshalb ist es schwierig, das Entleeren zu einer geeigneten Zeitabstimmung in der gesamten Brennstoffzellenbatterie durchzuführen. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Abnahme der Zellenspannung hauptsächlich in der Zelle auftritt, in die das Brennstoffabgas strömt, ausreichend, dass die Zelle als eine Referenz betrachtet wird, in die das Brennstoffabgas strömt.
  • Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform begrenzt ist, sondern auf verschiedene Arten modifiziert werden kann ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise wird in der vorstehenden Ausführungsform bewirkt, dass die Zelle, die an dem brennstoffabgasauslassseitigem Anschlussende angeordnet ist, die Unreinheiten anhäuft. Jedoch begrenzt dies die Erfindung nicht, und es kann bewirkt werden, dass eine Zelle die Unreinheiten anhäuft, die an einer Position angeordnet ist, die anders als das auslassseitige Anschlussende ist. Jedoch ist in dem Fall, in dem eine Entleereinrichtung vorgesehen ist, falls bewirkt wird, dass die Zelle die Unreinheiten anhäuft, die an dem auslassseitigem Anschlussende angeordnet ist, die Verbindung der Leitungen erleichtert, und das Entleeren kann effizient durchgeführt werden.
  • Des Weiteren, obwohl in der Ausführungsform eine Zelle, deren Druckverlust hoch ist, durch Kleinmachen des Volumens des Verbindungsabschnitts geschaffen ist, begrenzt dies nicht die Erfindung. Beispielsweise kann eine Zelle, deren Druckverlust hoch ist, auch durch Erhöhen der Kanallänge des Brennstoffgases in der Zelle geschaffen werden. Im Speziellen erreicht die Erfindung im Wesentlichen die gleichen Effekte wie diejenigen, die durch die vorstehenden Ausführungsformen erreicht werden, falls das Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen hat, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der das Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den das Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Kanal des Brennstoffzellenabgases geschlossen ist, die vorliegenden Merkmale hat: die Vielzahl von Zellen beinhaltet eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist; und eine Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand der Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigsten einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  • Des Weiteren kann der Zellenkanal in der Erfindung ein poröser Körperkanal sein oder kann auch ein Nutkanal sein. Beispielsweise können in einer Zelle, die durch Stapeln einer Membranelektrodenbaugruppe, Diffusionsschichten, porösen Körperkanälen und Separatoren gebildet ist, die porösen Körperkanäle zwischen den Separatoren und den Diffusionsschichten vorgesehen sein, und das Brennstoffgas kann von dem porösen Körperkanal zu den Katalysatorschichten zugeführt werden. Darüber hinaus kann ein Separator mit einer Nut versehen sein, und das Brennstoffgas kann durch die Nut zugeführt werden. Des Weiteren ist es auch zulässig, dass nur die Zelle, deren Druckverlust hoch ist, mit einem porösen Körperkanal versehen ist, und dass die anderen Zellen mit einem Nutkanal versehen sind.
  • Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform der Betrieb mit totem Ende mit dem vollständig geschlossenen Abgabeventil ein grundlegender Betrieb des Brennstoffzellenbatteriesystems ist, kann stattdessen ein Betrieb mit einer kontinuierlichen kleinen Mengenabgabe mit einer geringfügigen Öffnung des Abgabeventils als ein grundlegender Betrieb festgelegt sein. Der Betrieb mit einer kontinuierlichen kleinen Mengenabgabe ist ein Betrieb, in dem das Brennstoffgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen in der gleichen Weise wie in dem Betrieb mit totem Ende stagniert, und die Öffnung des Abgabeventils ist so eingestellt, dass die Strömungsmenge des Brennstoffabgases, das aus dem System abgegeben wird, gleich zu einem Wert ist, der im Vergleich zu der Menge des Brennstoffgases klein ist, das in der Brennstoffzellenbatterie verbraucht wird. Gemäß diesem Betrieb mit einer kontinuierlichen kleinen Mengenabgabe, da die Unreinheiten, die in dem Brennstoffabgasabgabeverteiler verweilen, allmählich abgegeben werden können und der Transport der Unreinheiten von dem Anodengaskanal zu dem Brennstoffabgasabgabeverteiler aufrechterhalten werden kann, wird es möglich, die Konzentration der Unreinheiten in dem Anodengaskanal niedrig zu halten.
  • Zusammenfassung
  • Eine Brennstoffzellenbatterie (2) hat einen Aufbau, in dem eine Vielzahl von Zellen gestapelt und in Reihe geschaltet sind. Die Zellen beinhalten eine Zelle (15) und eine oder mehrere Zellen (16) eines Zellenstapels (11). Wasserstoff, der von einem Kanal (12) in die Brennstoffzellenbatterie (2) eingeleitet worden ist, wird durch einen Zufuhrverteiler (13) zu jeder Brennstoffzelle zugeführt. Nachdem die Wasserstoffmenge verbraucht worden ist, die für eine Energieerzeugung benötigt wird, wird ein Gas als ein Brennstoffabgas in einen Abgabeverteiler (14) abgegeben und strömt dann in die Zelle (15). Dies verhindert, dass Unreinheiten, die in dem Brennstoffabgas enthalten sind, in den Zellen (16) angehäuft werden, und bewirkt, dass die Unreinheiten in der Zelle (15) angehäuft werden. Somit können Schwankungen des Betrags einer Energieerzeugung unter den Zellen in einem Brennstoffzellenbatteriesystem beschränkt werden, das ein Verfahren mit totem Ende verwendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (11)

  1. Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem das Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  2. Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Kanal des Brennstoffabgases geschlossen ist, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  3. Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Kanal des Brennstoffabgases geschlossen ist, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass jede der Zellen mit einem Zellenkanal versehen ist, der zwischen dem Zufuhrverteiler und dem Abgabeverteiler angeordnet ist, und die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle, die einen Verbindungsabschnitt hat, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V1 ist, und wenigstens eine zweite Zelle hat, die einen Verbindungsabschnitt hat, der den Zufuhrverteiler und den Zellenkanal verbindet und dessen Volumen V2 ist (V1 < V2), und dass das Volumen V1 so bestimmt ist, dass eine Beziehung r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
  4. Brennstoffzellenbatteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der ersten Zelle eine Katalysatorschicht einer Kathode an einem Metall gestützt ist.
  5. Brennstoffzellenbatteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Katalysatorschicht einer Kathode der ersten Zelle eine schwarze Platinschicht, eine Platinschicht mit feinen Partikeln oder eine Platinlegierungsschicht mit feinen Partikeln ist.
  6. Brennstoffzellenbatteriesystem nach einen der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Entleereinrichtung zum Ableiten des Brennstoffabgases mit der ersten Zelle verbunden ist.
  7. Brennstoffzellenbatteriesystem nach Anspruch 6, das des Weiteren eine Einrichtung zum Schätzen oder Messen einer Menge einer Komponente aufweist, die anders als das Brennstoffgas ist, das in dem Brennstoffabgas innerhalb der ersten Zelle enthalten ist, wobei ein Arbeiten der Entleereinrichtung bewirkt wird, wenn die Menge der Komponente gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert wird.
  8. Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie hat, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den ein Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, und das die Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem das Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und dass sich eine Katalysatorschicht einer Kathode einer Zelle, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der Vielzahl von Zellen ist, von den Katalysatorschichten der Zellen unterscheidet, die anders als die Zelle sind, deren Gaskanalwiderstand der größte ist.
  9. Brennstoffzellenbatteriesystem nach Anspruch 8, wobei die Katalysatorschicht der Kathode der Zelle, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der Vielzahl von Zellen ist, an einem Metall gestützt ist.
  10. Brennstoffzellenbatteriesystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Katalysatorschicht der Kathode der Zelle, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der Vielzahl von Zellen ist, eine schwarze Platinschicht, eine Platinschicht mit feinen Partikeln oder eine Platinlegierungsschicht mit feinen Partikeln ist.
  11. Brennstoffzellenbatteriesystem, das eine Brennstoffzellenbatterie in einem Zustand betreibt, in dem ein Brennstoffabgas innerhalb der Brennstoffzellenbatterie im Wesentlichen stagniert, wobei das Brennstoffzellenbatteriesystem Folgendes aufweist: eine Brennstoffzellenbatterie, die eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt und in Reihe geschaltet sind, einen Zufuhrverteiler, der ein Brennstoffgas zu jeder der Zellen verteilt, und einen Abgabeverteiler hat, in den das Brennstoffabgas von jeder der Zellen abgegeben wird, wobei die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und wenigstens eine zweite Zelle hat, deren Gaskanalwiderstand kleiner als der Gaskanalwiderstand der ersten Zelle ist, und wobei r < nR gilt, wobei r der Gaskanalwiderstand einer Zelle ist, deren Gaskanalwiderstand der größte unter der wenigstens einen zweiten Zelle ist, R ein Wert ist, der durch Kombinieren der Gaskanalwiderstände der ersten Zelle und der wenigstens einen zweiten Zelle erhalten wird, und n die Gesamtzahl der Vielzahl von Zellen ist (n ist eine Ganzzahl von 2 oder größer).
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