JP2002093438A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素パージ中における余剰水素の再循環及び
新規水素の外部放出を防止し、確実な水素パージの実施
と、新規水素の無駄防止を図る。 【解決手段】 燃料電池スタック１１へ水素を供給する
水素供給源と、燃料電池スタック１１から排出される余
剰水素を、水素戻しライン３１ａを介して水素供給源か
らの水素と混合し、燃料電池スタック１１に再供給する
エゼクタ１４と、燃料電池スタック１１から排出される
余剰水素を燃料電池スタック１１の外部に排出するパー
ジライン３１ｂとを備えた燃料電池システムにおいて、
水素戻しライン３１ａに、制御部３６によって開閉制御
可能な逆止弁３３を設けた。
新規水素の外部放出を防止し、確実な水素パージの実施
と、新規水素の無駄防止を図る。 【解決手段】 燃料電池スタック１１へ水素を供給する
水素供給源と、燃料電池スタック１１から排出される余
剰水素を、水素戻しライン３１ａを介して水素供給源か
らの水素と混合し、燃料電池スタック１１に再供給する
エゼクタ１４と、燃料電池スタック１１から排出される
余剰水素を燃料電池スタック１１の外部に排出するパー
ジライン３１ｂとを備えた燃料電池システムにおいて、
水素戻しライン３１ａに、制御部３６によって開閉制御
可能な逆止弁３３を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に水素及
び酸素を供給して発電を行う燃料電池システムに係わ
り、特に、発電電圧の低下を招く生成水等の確実なパー
ジの実施、及び水素の無駄防止に有効な技術に関する。
び酸素を供給して発電を行う燃料電池システムに係わ
り、特に、発電電圧の低下を招く生成水等の確実なパー
ジの実施、及び水素の無駄防止に有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に、固体電解質型の燃料電池システ
ムの一従来例を示す。この燃料電池システムは、燃料電
池スタック１の水素極に水素を供給すると共に酸素極に
エアを供給し、水素と酸素を反応させて発電を行う。通
常運転時において、水素極から排出された余剰水素は、
水素戻しライン２を介してエゼクタ３にて水素供給系４
へと吸い上げられている。
ムの一従来例を示す。この燃料電池システムは、燃料電
池スタック１の水素極に水素を供給すると共に酸素極に
エアを供給し、水素と酸素を反応させて発電を行う。通
常運転時において、水素極から排出された余剰水素は、
水素戻しライン２を介してエゼクタ３にて水素供給系４
へと吸い上げられている。
【０００３】このように、余剰水素を循環再利用してい
ると、運転時間の経過に伴い、循環水素中の不純物が濃
縮されたり、燃料電池スタック１の水素極ガス通路に生
成水が滞留する等して、発電電圧の低下を招く。このた
め、不純物や生成水等を系外に放出すべく、図５に示す
ようにパージ弁５を開き、水素供給源からの新規水素の
みによるパージを実施していた。
ると、運転時間の経過に伴い、循環水素中の不純物が濃
縮されたり、燃料電池スタック１の水素極ガス通路に生
成水が滞留する等して、発電電圧の低下を招く。このた
め、不純物や生成水等を系外に放出すべく、図５に示す
ようにパージ弁５を開き、水素供給源からの新規水素の
みによるパージを実施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運転状
態によっては、この水素パージ中に水素戻しライン２の
圧力が一時的に高くなる場合があり、かかる場合には、
パージライン６へ流れるはずが水素戻しライン２へ流れ
て再循環してしまい、充分な水素パージが行えない。ま
た、水素パージ中に新規水素がインジェクタ３から水素
戻しライン２へと逆流し、そのままパージライン６から
外部に放出されることがあり、このように新規水素がパ
ージに用いられずに直接放出されると、水素が無駄に消
費される。
態によっては、この水素パージ中に水素戻しライン２の
圧力が一時的に高くなる場合があり、かかる場合には、
パージライン６へ流れるはずが水素戻しライン２へ流れ
て再循環してしまい、充分な水素パージが行えない。ま
た、水素パージ中に新規水素がインジェクタ３から水素
戻しライン２へと逆流し、そのままパージライン６から
外部に放出されることがあり、このように新規水素がパ
ージに用いられずに直接放出されると、水素が無駄に消
費される。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、水素パージ中における余剰水素の
再循環を防止し、確実な水素パージを実施することにあ
る。また、本発明の他の目的は、水素パージ中における
新規水素の外部放出を防止し、確実な水素パージを実施
すると共に、水素の無駄な消費を防止することにある。
であり、その目的は、水素パージ中における余剰水素の
再循環を防止し、確実な水素パージを実施することにあ
る。また、本発明の他の目的は、水素パージ中における
新規水素の外部放出を防止し、確実な水素パージを実施
すると共に、水素の無駄な消費を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の構成を採用した。請求項１に記載し
た発明は、燃料電池（例えば、実施の形態における燃料
電池スタック１１）へ水素を供給する水素供給源（例え
ば、実施の形態における高圧水素タンク）と、前記燃料
電池から排出される余剰水素を、水素戻しライン（例え
ば、実施の形態における水素戻しライン３１ａ）を介し
て前記水素供給源からの水素と混合し、前記燃料電池に
再供給する水素環流手段（例えば、実施の形態における
エゼクタ１４）と、前記燃料電池から排出される余剰水
素を該燃料電池の外部に排出するパージ手段（例えば、
実施の形態におけるパージライン３１ｂ）とを備えた燃
料電池システムにおいて、前記水素戻しラインに、逆止
弁（例えば、実施の形態における逆止弁３３，４１）を
設けたことを特徴とする。
に、本発明は以下の構成を採用した。請求項１に記載し
た発明は、燃料電池（例えば、実施の形態における燃料
電池スタック１１）へ水素を供給する水素供給源（例え
ば、実施の形態における高圧水素タンク）と、前記燃料
電池から排出される余剰水素を、水素戻しライン（例え
ば、実施の形態における水素戻しライン３１ａ）を介し
て前記水素供給源からの水素と混合し、前記燃料電池に
再供給する水素環流手段（例えば、実施の形態における
エゼクタ１４）と、前記燃料電池から排出される余剰水
素を該燃料電池の外部に排出するパージ手段（例えば、
実施の形態におけるパージライン３１ｂ）とを備えた燃
料電池システムにおいて、前記水素戻しラインに、逆止
弁（例えば、実施の形態における逆止弁３３，４１）を
設けたことを特徴とする。
【０００７】このような構成によれば、水素戻しライン
は水素環流方向の流れのみが許容されるので、水素パー
ジ中に、水素供給源からの新規水素が水素戻しラインを
逆流してパージラインから外部に放出されることを防止
できる。
は水素環流方向の流れのみが許容されるので、水素パー
ジ中に、水素供給源からの新規水素が水素戻しラインを
逆流してパージラインから外部に放出されることを防止
できる。
【０００８】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の通常
発電時は前記逆止弁（例えば、実施の形態における逆止
弁３３）を開き、水素パージ実施時は前記逆止弁を閉じ
るように制御する制御手段（例えば、実施の形態におけ
る制御部３６）を備えたことを特徴とする。
載した燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の通常
発電時は前記逆止弁（例えば、実施の形態における逆止
弁３３）を開き、水素パージ実施時は前記逆止弁を閉じ
るように制御する制御手段（例えば、実施の形態におけ
る制御部３６）を備えたことを特徴とする。
【０００９】このような構成によれば、通常発電中は、
燃料電池から排出された余剰水素が水素戻しラインを介
して再循環する際の圧損が少なくなる。他方、水素パー
ジ中は、水素供給源からの新規水素が水素戻しラインに
逆流することなくその全量が燃料電池に供給され、しか
も、燃料電池から排出された余剰水素が水素戻しライン
に流入して再循環することもない。
燃料電池から排出された余剰水素が水素戻しラインを介
して再循環する際の圧損が少なくなる。他方、水素パー
ジ中は、水素供給源からの新規水素が水素戻しラインに
逆流することなくその全量が燃料電池に供給され、しか
も、燃料電池から排出された余剰水素が水素戻しライン
に流入して再循環することもない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に
係る燃料電池システムの要部を示すシステム構成図で
り、符号１１は燃料電池スタックを示している。燃料電
池スタック１１の水素極には、燃料ガスとしての水素が
図示せぬ高圧水素タンク（水素供給源）から相当圧に落
として供給される。
実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に
係る燃料電池システムの要部を示すシステム構成図で
り、符号１１は燃料電池スタックを示している。燃料電
池スタック１１の水素極には、燃料ガスとしての水素が
図示せぬ高圧水素タンク（水素供給源）から相当圧に落
として供給される。
【００１１】この水素供給系１２には、第１の水素圧調
整器１３，エゼクタ１４，加湿器１５，及び水素圧力セ
ンサ１６が順に設けられている。また、第１の水素圧調
整器１３と加湿器１５との間には、エゼクタ１４を迂回
させるバイパスライン１７が接続されており、このバイ
パスライン１７には第２の水素圧調整器１８が設けられ
ている。
整器１３，エゼクタ１４，加湿器１５，及び水素圧力セ
ンサ１６が順に設けられている。また、第１の水素圧調
整器１３と加湿器１５との間には、エゼクタ１４を迂回
させるバイパスライン１７が接続されており、このバイ
パスライン１７には第２の水素圧調整器１８が設けられ
ている。
【００１２】第１の水素圧調整器１３は、水素極へ供給
する水素と、酸素極へ供給するエアとの圧力バランスを
維持することによって両極に挟持された固体電解質膜の
破損を防止するため、エア供給系２１に設けられた加湿
器２２の上流側で分岐して水素供給系１２に供給される
エアの圧力によって調整される。バイパスライン１７
は、エゼクタ１４では要求流量を賄えない場合に、エゼ
クタ１４をバイパスさせて要求流量を確保する目的で設
けられている。
する水素と、酸素極へ供給するエアとの圧力バランスを
維持することによって両極に挟持された固体電解質膜の
破損を防止するため、エア供給系２１に設けられた加湿
器２２の上流側で分岐して水素供給系１２に供給される
エアの圧力によって調整される。バイパスライン１７
は、エゼクタ１４では要求流量を賄えない場合に、エゼ
クタ１４をバイパスさせて要求流量を確保する目的で設
けられている。
【００１３】加湿器１５は、固体電解質膜のイオン伝導
度を高めて発電電圧の向上を図るため、燃料電池スタッ
ク１１に供給される水素を加湿することによって固体電
解質膜を加湿する目的で設けられている。第２の水素圧
調整器１８も、第１の水素圧調整器１３と同様、エア供
給系２１に設けられた加湿器２２の上流側で分岐して水
素供給系１２に供給されるエアの圧力によって調整され
る。
度を高めて発電電圧の向上を図るため、燃料電池スタッ
ク１１に供給される水素を加湿することによって固体電
解質膜を加湿する目的で設けられている。第２の水素圧
調整器１８も、第１の水素圧調整器１３と同様、エア供
給系２１に設けられた加湿器２２の上流側で分岐して水
素供給系１２に供給されるエアの圧力によって調整され
る。
【００１４】他方、燃料電池スタック１１の酸素極に
は、酸化ガスとしての吸気エアが供給される。このエア
供給系２１には、加湿器１５と同様の目的で酸素極への
供給エアを加湿する加湿器２２と、エア圧力センサ２３
の他に、図示せぬフィルタ，スーパーチャージャ，熱交
換器等が加湿器２２の上流側に設けられている。
は、酸化ガスとしての吸気エアが供給される。このエア
供給系２１には、加湿器１５と同様の目的で酸素極への
供給エアを加湿する加湿器２２と、エア圧力センサ２３
の他に、図示せぬフィルタ，スーパーチャージャ，熱交
換器等が加湿器２２の上流側に設けられている。
【００１５】燃料電池スタック１１の水素極出口側に
は、そこから排出される発電に供しなかった余剰水素を
水素供給系１２に戻して循環再利用するための水素戻し
ライン３１ａが設けられている。この水素戻しライン３
１ａには、除湿器３２が設けられると共に、燃料電池ス
タック１１から排出された余剰水素を水素供給系１２に
戻すことなくそのまま外部に放出するためのパージライ
ン（パージ手段）３１ｂが接続されている。
は、そこから排出される発電に供しなかった余剰水素を
水素供給系１２に戻して循環再利用するための水素戻し
ライン３１ａが設けられている。この水素戻しライン３
１ａには、除湿器３２が設けられると共に、燃料電池ス
タック１１から排出された余剰水素を水素供給系１２に
戻すことなくそのまま外部に放出するためのパージライ
ン（パージ手段）３１ｂが接続されている。
【００１６】水素戻しライン３１ａには、制御部（制御
手段）３６からの制御信号を受けて開閉制御される逆止
弁（逆流防止弁）３３が設けられ、また、パージライン
３１ｂには、制御部３６からの制御信号を受けて開閉制
御されるパージ弁３４が設けられている。逆止弁３３に
は、開閉のみを切り替えるＯＮ／ＯＦＦ弁が用いられ、
パージ弁３４には、ＯＮ／ＯＦＦ弁、又は弁開度をリニ
アに制御することのできるリニア弁が用いられる。
手段）３６からの制御信号を受けて開閉制御される逆止
弁（逆流防止弁）３３が設けられ、また、パージライン
３１ｂには、制御部３６からの制御信号を受けて開閉制
御されるパージ弁３４が設けられている。逆止弁３３に
は、開閉のみを切り替えるＯＮ／ＯＦＦ弁が用いられ、
パージ弁３４には、ＯＮ／ＯＦＦ弁、又は弁開度をリニ
アに制御することのできるリニア弁が用いられる。
【００１７】次に、図１及び図２を用いて、通常運転中
及び水素パージ中のシステム動作について説明する。通
常運転中は、図１に示すように、制御部３６からの制御
信号によって逆止弁３３は開状態、パージ弁３４は全閉
状態に制御されている。
及び水素パージ中のシステム動作について説明する。通
常運転中は、図１に示すように、制御部３６からの制御
信号によって逆止弁３３は開状態、パージ弁３４は全閉
状態に制御されている。
【００１８】高圧水素タンクより供給される新規水素
は、第１の水素圧調整器１３によって、酸素極側との圧
力バランスに配慮された所定の圧力に調整されてエゼク
タ１４に送り込まれる。エゼクタ１４では、ベンチュリ
効果によって、燃料電池スタック１１から排出された余
剰水素が水素戻しライン３１ａを通って吸い上げられ、
新規水素に合流して混合する。
は、第１の水素圧調整器１３によって、酸素極側との圧
力バランスに配慮された所定の圧力に調整されてエゼク
タ１４に送り込まれる。エゼクタ１４では、ベンチュリ
効果によって、燃料電池スタック１１から排出された余
剰水素が水素戻しライン３１ａを通って吸い上げられ、
新規水素に合流して混合する。
【００１９】エゼクタ１４を出た水素は、加湿器１５で
加湿されて水素極に供給される。燃料電池スタック１１
では、水素極に供給された水素と、酸素極に供給された
エア中の酸素とが反応することによって発電が行われ
る。発電に使用されずに水素極から排出された余剰水素
は、除湿器３２で除湿された後、水素戻しラインを３１
ａを通って水素供給系１２に吸い上げられ、新規水素と
混合して循環再利用される。
加湿されて水素極に供給される。燃料電池スタック１１
では、水素極に供給された水素と、酸素極に供給された
エア中の酸素とが反応することによって発電が行われ
る。発電に使用されずに水素極から排出された余剰水素
は、除湿器３２で除湿された後、水素戻しラインを３１
ａを通って水素供給系１２に吸い上げられ、新規水素と
混合して循環再利用される。
【００２０】この通常発電中は、逆止弁３３が電気的に
開状態に制御されているため、電池スタック１１から排
出された余剰水素が水素戻しライン３１を介して再循環
する際の圧損は少ない。
開状態に制御されているため、電池スタック１１から排
出された余剰水素が水素戻しライン３１を介して再循環
する際の圧損は少ない。
【００２１】水素パージ中は、図２に示すように、制御
部３６からの制御信号によって逆止弁３３は閉状態、パ
ージ弁３４は全開状態に制御されている。なお、水素パ
ージの実施時期については、後ほど図３のフローチャー
トを用いて説明する。
部３６からの制御信号によって逆止弁３３は閉状態、パ
ージ弁３４は全開状態に制御されている。なお、水素パ
ージの実施時期については、後ほど図３のフローチャー
トを用いて説明する。
【００２２】高圧水素タンクからの新規水素は、第１の
水素圧調整器１３によって所定の圧力に調整されてエゼ
クタ１４に入る。このとき、逆止弁３３は閉状態である
から、新規水素が水素戻しライン３１ａに逆流してパー
ジライン３１ｂから外部に放出されたり、水素極を出た
余剰水素が水素戻しライン３１ａを通って水素供給系１
２に吸い上げられることはない。
水素圧調整器１３によって所定の圧力に調整されてエゼ
クタ１４に入る。このとき、逆止弁３３は閉状態である
から、新規水素が水素戻しライン３１ａに逆流してパー
ジライン３１ｂから外部に放出されたり、水素極を出た
余剰水素が水素戻しライン３１ａを通って水素供給系１
２に吸い上げられることはない。
【００２３】エゼクタ１４を出た新規水素は、加湿器１
５で加湿されて燃料電池スタック１１の水素極に供給さ
れる。そして、新規水素が供給されることによって、水
素極から排出された生成水や不純物等は、パージ弁３４
が全開状態に制御されたパージライン３１ｂを通って外
部に放出される。
５で加湿されて燃料電池スタック１１の水素極に供給さ
れる。そして、新規水素が供給されることによって、水
素極から排出された生成水や不純物等は、パージ弁３４
が全開状態に制御されたパージライン３１ｂを通って外
部に放出される。
【００２４】以上より、水素パージ中は、燃料電池スタ
ック１１の水素極から生成水や水素中の不純物等を完全
にパージすることができると共に、新規水素が無駄に消
費されることも防止することができる。なお、この水素
パージ中においても、燃料電池スタック１１では、水素
極に供給された新規水素と、酸素極に供給されたエア中
の酸素とが反応して発電が行われている。
ック１１の水素極から生成水や水素中の不純物等を完全
にパージすることができると共に、新規水素が無駄に消
費されることも防止することができる。なお、この水素
パージ中においても、燃料電池スタック１１では、水素
極に供給された新規水素と、酸素極に供給されたエア中
の酸素とが反応して発電が行われている。
【００２５】次に、図３のフローチャートを用いて、制
御部３６によって制御される逆止弁３３及びパージ弁３
４の制御フローについて説明する。まず、ステップＳ１
において、水素パージの要否が判定される。水素パージ
の要否は、例えば、燃料電池スタック１１を構成してい
る積層セルのセル電圧が所定電圧まで低下したかどうか
により判定される。
御部３６によって制御される逆止弁３３及びパージ弁３
４の制御フローについて説明する。まず、ステップＳ１
において、水素パージの要否が判定される。水素パージ
の要否は、例えば、燃料電池スタック１１を構成してい
る積層セルのセル電圧が所定電圧まで低下したかどうか
により判定される。
【００２６】本実施の形態では、全積層セルのうち１つ
でも所定電圧以下になれば、水素パージを実施する。な
お、セル電圧は、各セルに接続されたセル電圧検出端子
からの全検出電圧が制御部３６に入力されることによっ
て監視されている。
でも所定電圧以下になれば、水素パージを実施する。な
お、セル電圧は、各セルに接続されたセル電圧検出端子
からの全検出電圧が制御部３６に入力されることによっ
て監視されている。
【００２７】ステップＳ１の判定結果が「ＹＥＳ」の場
合、つまり、セル電圧が所定電圧まで低下して水素パー
ジが必要である場合は、パージ弁３４を全開にすると共
に（ステップＳ２）、逆止弁を閉にし（ステップＳ
３）、処理を終了する。これにより、逆止弁３３及びパ
ージ弁３４の開度は図２に示した状態になるので、水素
パージ中に余剰水素が再循環したり、新規水素が外部に
放出されることがなくなり、確実な水素パージが実施さ
れると共に、新規水素の無駄な消費が防止される。
合、つまり、セル電圧が所定電圧まで低下して水素パー
ジが必要である場合は、パージ弁３４を全開にすると共
に（ステップＳ２）、逆止弁を閉にし（ステップＳ
３）、処理を終了する。これにより、逆止弁３３及びパ
ージ弁３４の開度は図２に示した状態になるので、水素
パージ中に余剰水素が再循環したり、新規水素が外部に
放出されることがなくなり、確実な水素パージが実施さ
れると共に、新規水素の無駄な消費が防止される。
【００２８】これに対し、ステップＳ１の判定結果が
「ＮＯ」の場合、つまり、セル電圧が所定電圧まで低下
しておらず、水素パージが不要である場合は、パージ弁
３４を全閉にすると共に（ステップＳ１１）、逆止弁３
３を開にし（ステップＳ１２）、処理を終了する。これ
は、余剰水素が再循環する通常運転中の状態である（図
１）。
「ＮＯ」の場合、つまり、セル電圧が所定電圧まで低下
しておらず、水素パージが不要である場合は、パージ弁
３４を全閉にすると共に（ステップＳ１１）、逆止弁３
３を開にし（ステップＳ１２）、処理を終了する。これ
は、余剰水素が再循環する通常運転中の状態である（図
１）。
【００２９】なお、上記実施の形態では、逆止弁３３と
して電気的に開閉制御可能な弁を用いているが、余剰水
素を燃料電池スタック１１の出口から水素戻しライン３
１ａの余剰水素環流方向にのみ通過させる、例えば図４
に示したワンウェイバルブのような機械的に開閉動作す
る逆止弁４１を用いても、水素パージ中に高圧水素タン
クからの新規水素が水素戻しライン３１ａを逆流してパ
ージライン３１ｂから外部に放出されることを防止でき
る。
して電気的に開閉制御可能な弁を用いているが、余剰水
素を燃料電池スタック１１の出口から水素戻しライン３
１ａの余剰水素環流方向にのみ通過させる、例えば図４
に示したワンウェイバルブのような機械的に開閉動作す
る逆止弁４１を用いても、水素パージ中に高圧水素タン
クからの新規水素が水素戻しライン３１ａを逆流してパ
ージライン３１ｂから外部に放出されることを防止でき
る。
【００３０】この種の逆止弁４１は、弁体４１ａがバネ
４１ｂの伸縮によって作動して開閉するものであるか
ら、弁体４１ａの作動圧（バネ４１ｂの弾発力）は、余
剰水素が環流する際の抵抗にならない範囲で設定され
る。
４１ｂの伸縮によって作動して開閉するものであるか
ら、弁体４１ａの作動圧（バネ４１ｂの弾発力）は、余
剰水素が環流する際の抵抗にならない範囲で設定され
る。
【００３１】また、パージ弁３４として、上記実施の形
態の逆止弁３３のような開閉のみを切り替えるＯＮ／Ｏ
ＦＦ弁を用いずに、弁開度がリニアに制御可能なリニア
弁を用いた場合には、ステップＳ１１において、当該パ
ージ弁の弁開度をリニアに制御することによってパージ
流量を制御し、パージライン３１ｂからの水素放出量を
抑制することができる。
態の逆止弁３３のような開閉のみを切り替えるＯＮ／Ｏ
ＦＦ弁を用いずに、弁開度がリニアに制御可能なリニア
弁を用いた場合には、ステップＳ１１において、当該パ
ージ弁の弁開度をリニアに制御することによってパージ
流量を制御し、パージライン３１ｂからの水素放出量を
抑制することができる。
【００３２】上記実施の形態では、図３のステップＳ１
において、水素パージの要否をセル電圧によって判定し
ているが、セル電圧とは無関係に所定時間毎に水素パー
ジを実施してもよい。もとより、セル電圧が所定電圧ま
で下がった時、又は前回の水素パージから所定時間経過
した時のいずれかを満たした場合に水素パージを実施し
てもよい。
において、水素パージの要否をセル電圧によって判定し
ているが、セル電圧とは無関係に所定時間毎に水素パー
ジを実施してもよい。もとより、セル電圧が所定電圧ま
で下がった時、又は前回の水素パージから所定時間経過
した時のいずれかを満たした場合に水素パージを実施し
てもよい。
【００３３】上記実施の形態では、水素供給源として高
圧水素タンクを用いているが、これに限らず例えば、メ
タノール等の炭化水素を改質して水素リッチな改質ガス
を供給するような水素供給源であっても構わない。
圧水素タンクを用いているが、これに限らず例えば、メ
タノール等の炭化水素を改質して水素リッチな改質ガス
を供給するような水素供給源であっても構わない。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を得る。 （１）請求項１に記載した発明によれば、水素戻しライ
ンは水素環流方向の流れのみが許容されるので、水素パ
ージ中に、水素供給源からの新規水素が水素戻しライン
を逆流してパージラインから外部に放出されることがな
くなり、水素の無駄な消費をなくすことができると共
に、確実な水素パージを実施することができる。
によれば、以下の効果を得る。 （１）請求項１に記載した発明によれば、水素戻しライ
ンは水素環流方向の流れのみが許容されるので、水素パ
ージ中に、水素供給源からの新規水素が水素戻しライン
を逆流してパージラインから外部に放出されることがな
くなり、水素の無駄な消費をなくすことができると共
に、確実な水素パージを実施することができる。
【００３５】（２）請求項２に記載した発明によれば、
通常発電中は、燃料電池から排出された余剰水素が水素
戻しラインを介して再循環する際の圧損を少なくするこ
とができる。また、水素パージ中は、水素供給源からの
新規水素が水素戻しラインに逆流することなくその全量
が燃料電池に供給され、しかも、燃料電池から排出され
た余剰水素が水素戻しラインに流入して再循環すること
もないので、水素の無駄な消費をなくすことができると
共に、より確実な水素パージを実施することができる。
通常発電中は、燃料電池から排出された余剰水素が水素
戻しラインを介して再循環する際の圧損を少なくするこ
とができる。また、水素パージ中は、水素供給源からの
新規水素が水素戻しラインに逆流することなくその全量
が燃料電池に供給され、しかも、燃料電池から排出され
た余剰水素が水素戻しラインに流入して再循環すること
もないので、水素の無駄な消費をなくすことができると
共に、より確実な水素パージを実施することができる。
【図１】 本発明の一実施の形態に係る燃料電池シス
テムの要部を示したシステム構成図であり、特に、通常
運転中の状態を示した図である。
テムの要部を示したシステム構成図であり、特に、通常
運転中の状態を示した図である。
【図２】 同燃料電池システムにおける水素パージ中
の状態を示した図である。
の状態を示した図である。
【図３】 同燃料電池システムに設けられた逆止弁及
びパージ弁の制御フローを示したフローチャートであ
る。
びパージ弁の制御フローを示したフローチャートであ
る。
【図４】 本発明の他の実施の形態に係る燃料電池シ
ステムの要部を示したシステム構成図であり、特に、通
常運転中の状態を示した図である。
ステムの要部を示したシステム構成図であり、特に、通
常運転中の状態を示した図である。
【図５】 燃料電池システムの一従来例に係るシステ
ム構成図であり、特に、通常運転中の状態を示した図で
ある。
ム構成図であり、特に、通常運転中の状態を示した図で
ある。
【図６】 同燃料電池システムにおける水素パージ中
の状態を示した図である。
の状態を示した図である。
１１ 燃料電池スタック（燃料電池） １２ 水素供給系 ３１ａ 水素戻しライン ３１ｂ パージライン（パージ手段） ３３、４１ 逆止弁 ３６ 制御部（制御手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池へ水素を供給する水素供給源
と、 前記燃料電池から排出される余剰水素を、水素戻しライ
ンを介して前記水素供給源からの水素と混合し、前記燃
料電池に再供給する水素環流手段と、 前記燃料電池から排出される余剰水素を該燃料電池の外
部に排出するパージ手段とを備えた燃料電池システムに
おいて、 前記水素戻しラインに、逆止弁を設けたことを特徴とす
る燃料電池システム。 - 【請求項２】 前記逆止弁は、開閉制御可能弁であ
り、 前記燃料電池の通常発電時は前記逆止弁を開き、水素パ
ージ実施時は前記逆支弁を閉じるように制御する制御手
段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池シ
ステム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000278795A JP3634253B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002093438A true JP2002093438A (ja) | 2002-03-29 |
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-
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- 2000-09-13 JP JP2000278795A patent/JP3634253B2/ja not_active Expired - Fee Related
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