JP2003036869A - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell systemInfo
- Publication number
- JP2003036869A JP2003036869A JP2001220491A JP2001220491A JP2003036869A JP 2003036869 A JP2003036869 A JP 2003036869A JP 2001220491 A JP2001220491 A JP 2001220491A JP 2001220491 A JP2001220491 A JP 2001220491A JP 2003036869 A JP2003036869 A JP 2003036869A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- stack
- fuel cell
- fuel gas
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池の１つとして固体高分子形燃料
電池（ＰＥＦＣ）が知られている。固体高分子形燃料電
池は、イオン交換膜（固体高分子電解質膜）を使用して
燃料ガスと酸化剤ガスから電力を取り出す。固体高分子
形燃料電池は、低温で動作し、且つ、エネルギー密度が
高いという特長を有する。これらの特長を生かし、固体
高分子形燃料電池は、移動用動力源及び小容量電源とし
ての実用化が期待されている。2. Description of the Related Art A polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is known as one of fuel cells. A polymer electrolyte fuel cell uses an ion exchange membrane (solid polymer electrolyte membrane) to extract electric power from a fuel gas and an oxidant gas. The polymer electrolyte fuel cell has characteristics that it operates at low temperature and has high energy density. Taking advantage of these features, the polymer electrolyte fuel cell is expected to be put to practical use as a mobile power source and a small capacity power source.
【０００３】図２に示されている公知の燃料電池システ
ム１０１は、スタック１０２、酸化剤ガス系統１０３−
１、燃料ガス系統１０３−２および冷却水系統１０３−
３を備えている。酸化剤ガス系統１０３−１は、酸化剤
ガス供給装置１０４と酸化剤ガス加湿器１０５とを備え
ている。酸化剤ガス供給装置１０４は、酸化剤ガス供給
管１０６を介して酸化剤ガス加湿器１０５に接続されて
いる。酸化剤ガス加湿器１０５は、酸化剤ガス供給管１
０７を介してスタック１０２に接続されている。酸化剤
ガス供給管１０６の途中には、圧力調節弁１０８が設け
られている。酸化剤ガス供給管１０７の途中には、酸化
剤ガスブロア１０９が設けられている。スタック１０２
は、燃料ガス排出管１１０を介して酸化剤ガス加湿器１
０５に接続されている。A known fuel cell system 101 shown in FIG. 2 is a stack 102, an oxidant gas system 103-.
1. Fuel gas system 103-2 and cooling water system 103-
Equipped with 3. The oxidant gas system 103-1 includes an oxidant gas supply device 104 and an oxidant gas humidifier 105. The oxidant gas supply device 104 is connected to the oxidant gas humidifier 105 via an oxidant gas supply pipe 106. The oxidizing gas humidifier 105 includes the oxidizing gas supply pipe 1
It is connected to the stack 102 via 07. A pressure control valve 108 is provided in the middle of the oxidant gas supply pipe 106. An oxidant gas blower 109 is provided in the middle of the oxidant gas supply pipe 107. Stack 102
Is the oxidant gas humidifier 1 via the fuel gas discharge pipe 110.
05 is connected.
【０００４】燃料ガス系統１０３−２は、燃料ガス供給
装置１１１と燃料ガス加湿器１１２とを備えている。燃
料ガス供給装置１１１は、燃料ガス供給管１１３を介し
て燃料ガス加湿器１１２に接続されている。燃料ガス加
湿器１１２は、燃料ガス供給管１１４を介してスタック
１０２に接続されている。燃料ガス供給管１１３の途中
には、圧力調節弁１１５が設けられている。燃料ガス供
給管１１４の途中には、燃料ガスブロア１１６が設けら
れている。スタック１０２は、燃料ガス排出管１１７を
介して燃料ガス加湿器１１２に接続されている。The fuel gas system 103-2 comprises a fuel gas supply device 111 and a fuel gas humidifier 112. The fuel gas supply device 111 is connected to the fuel gas humidifier 112 via a fuel gas supply pipe 113. The fuel gas humidifier 112 is connected to the stack 102 via a fuel gas supply pipe 114. A pressure control valve 115 is provided in the middle of the fuel gas supply pipe 113. A fuel gas blower 116 is provided in the middle of the fuel gas supply pipe 114. The stack 102 is connected to the fuel gas humidifier 112 via a fuel gas discharge pipe 117.
【０００５】冷却水系統１０３−３は、冷却器１２１を
備えている。燃料ガス加湿器１１２は、冷却水供給管１
２５を介して冷却器１２１に接続されている。冷却器１
２１は、冷却水供給管１２６を介してスタック１０２に
接続されている。冷却水供給管１２５の途中には、循環
水ポンプ１３１が設けられている。スタック１０２は、
冷却水排出管１３４を介して燃料ガス加湿器１１２に接
続されている。The cooling water system 103-3 has a cooler 121. The fuel gas humidifier 112 is the cooling water supply pipe 1
It is connected to the cooler 121 via 25. Cooler 1
21 is connected to the stack 102 via a cooling water supply pipe 126. A circulating water pump 131 is provided in the middle of the cooling water supply pipe 125. The stack 102 is
It is connected to the fuel gas humidifier 112 via a cooling water discharge pipe 134.
【０００６】以下、公知の燃料電池システム１０１の動
作について説明する。酸化剤ガス供給装置１０４は、酸
化剤ガスを酸化剤ガス加湿器１０５に供給する。酸化剤
ガスとしては、酸素、空気が例示される。圧力調整弁１
０８は、酸化剤ガス供給間１０６を通過する酸化剤ガス
の流量を調整する。酸化剤ガス加湿器１０５は、酸化剤
ガスを加湿して、スタック１０２に供給する。酸化剤ガ
スブロア１０９は、酸化剤ガスを常圧で、あるいは加圧
してスタック１０２に送気する。The operation of the known fuel cell system 101 will be described below. The oxidant gas supply device 104 supplies the oxidant gas to the oxidant gas humidifier 105. Examples of the oxidant gas include oxygen and air. Pressure control valve 1
08 adjusts the flow rate of the oxidizing gas passing through the oxidizing gas supply 106. The oxidizing gas humidifier 105 humidifies the oxidizing gas and supplies the humidified gas to the stack 102. The oxidant gas blower 109 sends the oxidant gas to the stack 102 at normal pressure or after being pressurized.
【０００７】燃料ガス供給装置１１１は、燃料ガス加湿
器１１２に、燃料ガスを供給する。燃料ガスとしては、
水素、メタン（メタン、都市ガスを供給する場合は燃料
ガス供給管１１３に改質気を設置する）が例示される。
圧力調整弁１１５は、燃料ガス供給配管１１３を通過す
る燃料ガスの圧力を調整する。燃料ガス加湿器１１２
は、燃料ガスを加湿して、スタック１０２に供給する。
燃料ガスブロア１１６は、燃料ガスを常圧で、あるいは
加圧してスタック１０２に送気する。The fuel gas supply device 111 supplies the fuel gas to the fuel gas humidifier 112. As fuel gas,
Examples are hydrogen and methane (in the case of supplying methane and city gas, reformed gas is installed in the fuel gas supply pipe 113).
The pressure adjusting valve 115 adjusts the pressure of the fuel gas passing through the fuel gas supply pipe 113. Fuel gas humidifier 112
Humidifies the fuel gas and supplies it to the stack 102.
The fuel gas blower 116 sends the fuel gas to the stack 102 at normal pressure or after pressurizing it.
【０００８】スタック１０２は、供給された酸化剤ガス
と燃料ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う。ス
タック１０２は、固体高分子電解質膜が２つの触媒電極
に挟まれた構造を有する。触媒電極としては、例えば白
金が使用される。触媒電極のうちの一方には、燃料ガス
が供給され、他方には、酸化剤ガスが供給される。燃料
ガスが供給される触媒電極は、燃料ガスから水素イオン
を生成する。水素イオンは、固体高分子電解質膜を介し
て、酸化剤ガスが供給される触媒電極に輸送される。酸
化剤ガスが供給される触媒電極では、水素イオンと酸化
剤ガスとが化学反応して水が生成される。このような化
学反応が発生する過程において、２つの触媒電極の間に
起電力が発生し、電力として取り出される。The stack 102 electrochemically reacts the supplied oxidant gas and fuel gas to generate electricity. The stack 102 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between two catalyst electrodes. For example, platinum is used as the catalyst electrode. The fuel gas is supplied to one of the catalyst electrodes, and the oxidant gas is supplied to the other. The catalyst electrode supplied with the fuel gas produces hydrogen ions from the fuel gas. Hydrogen ions are transported to the catalyst electrode to which the oxidant gas is supplied through the solid polymer electrolyte membrane. At the catalyst electrode to which the oxidizing gas is supplied, hydrogen ions and the oxidizing gas chemically react with each other to generate water. In the process of generating such a chemical reaction, an electromotive force is generated between the two catalyst electrodes and is extracted as electric power.
【０００９】スタック１０２は、発電に利用されない残
余の酸化剤ガスを酸化剤ガス排出管１１０に排出する。
酸化剤ガス排出管１１０は、排出された酸化剤ガスを酸
化剤ガス加湿器１０５に戻す。酸化剤ガス加湿器１０５
は、戻された酸化剤ガスを再度、スタック１０２に供給
する。The stack 102 discharges the remaining oxidant gas not used for power generation to the oxidant gas discharge pipe 110.
The oxidant gas discharge pipe 110 returns the discharged oxidant gas to the oxidant gas humidifier 105. Oxidizer gas humidifier 105
Supplies the returned oxidant gas to the stack 102 again.
【００１０】さらにスタック１０２は、発電に利用され
ない残余の燃料ガスを燃料ガス排出管１１７に排出す
る。燃料ガス排出管１１７は、排出された燃料ガスを燃
料ガス加湿器１１２に戻す。燃料ガス加湿器１１２は、
戻された燃料ガスを再度、スタック１０２に供給する。
燃料ガス加湿器１１２は、循環水ポンプ１３１に冷却水
を供給する。循環水ポンプ１３１は、供給された冷却水
を常圧で、あるいは加圧して、冷却器１２１に送る。冷
却器１２１は、冷却水を冷却してスタック２に供給す
る。Further, the stack 102 discharges the residual fuel gas not used for power generation to the fuel gas discharge pipe 117. The fuel gas discharge pipe 117 returns the discharged fuel gas to the fuel gas humidifier 112. The fuel gas humidifier 112 is
The returned fuel gas is supplied to the stack 102 again.
The fuel gas humidifier 112 supplies cooling water to the circulating water pump 131. The circulating water pump 131 sends the supplied cooling water to the cooler 121 at normal pressure or after pressurizing it. The cooler 121 cools the cooling water and supplies it to the stack 2.
【００１１】スタック１０２は、発電する際、酸化剤ガ
スと燃料ガスとが化学反応することにより、熱を発生す
る。発生した熱は、スタック１０２に供給された冷却水
に伝えられ、スタック１０２は冷却される。冷却水に熱
が伝えられることにより、温水が生成される。その温水
は、冷却水排出管１３４を介して、燃料ガス加湿器１１
２に供給される。When generating electric power, the stack 102 generates heat due to a chemical reaction between the oxidant gas and the fuel gas. The generated heat is transferred to the cooling water supplied to the stack 102, and the stack 102 is cooled. Heat is transferred to the cooling water to generate hot water. The hot water is supplied to the fuel gas humidifier 11 via the cooling water discharge pipe 134.
2 is supplied.
【００１２】このような燃料電池システム１０１では、
循環する冷却水は、流路に用いられている金属からイオ
ンか溶出し電気伝導度が増加する。電気伝導度が大きい
冷却水は、金属を腐食させる。この腐食は、燃料電池シ
ステム１０１のスタック１０２の寿命を短命化させる。
スタックが長寿命である燃料電池システムが望まれてい
る。In such a fuel cell system 101,
The circulating cooling water elutes from the metal used in the flow path as ions, increasing the electrical conductivity. Cooling water with high electric conductivity corrodes metals. This corrosion shortens the life of the stack 102 of the fuel cell system 101.
A fuel cell system is desired in which the stack has a long life.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構成
部品を延命化させる燃料電池システムを提供することに
ある。本発明の他の課題は、スタックを延命化させる燃
料電池システムを提供することにある。本発明のさらに
他の課題は、イオン交換樹脂を延命化させる燃料電池シ
ステムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel cell system which prolongs the life of its components. Another object of the present invention is to provide a fuel cell system that prolongs the life of the stack. Still another object of the present invention is to provide a fuel cell system that extends the life of the ion exchange resin.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）付きで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈すること
を意味しない。Means for solving the problem Means for solving the problem are expressed as follows. The technical matters appearing in the expression are enclosed in parentheses () and added with numbers, symbols and the like. The numbers, symbols and the like are technical matters constituting at least one embodiment or plural examples of the embodiments or plural examples of the present invention, particularly the embodiment or examples. It corresponds to the reference numbers, reference symbols, etc. attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify correspondences and bridges between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or examples.
【００１５】本発明による燃料電池システム（１）は、
スタック（２）に供給される冷却水の電気伝導度を監視
する導電率計（２２）と、冷却水に溶存しているイオン
を除去するイオン除去ユニット（２３）と、電気伝導度
に基づいてイオン除去ユニット（２３）を流れる冷却水
の流量を調節する調節弁（３３）とを具備している。電
気伝導度が第１の値であるときにイオン除去ユニット
（２３）を流れる冷却水の流量は、電気伝導度が第１の
値より大きい第２の値であるときにイオン除去ユニット
（２３）を流れる冷却水の流量より大きい。イオン除去
ユニット（２３）は、冷却水に溶存しているイオンを除
去することにより、冷却水の電気伝導度を低下させる。
この電気伝導度の低下は、冷却水が接触する金属部分の
腐食を防止する。調節弁（３３）は、イオン除去ユニッ
ト（２３）を常時に動作させないことにより、イオン除
去ユニット（２３）を延命化させる。The fuel cell system (1) according to the present invention comprises:
A conductivity meter (22) for monitoring the electric conductivity of the cooling water supplied to the stack (2), an ion removal unit (23) for removing ions dissolved in the cooling water, and an electric conductivity based on the electric conductivity. A control valve (33) for controlling the flow rate of the cooling water flowing through the ion removal unit (23). The flow rate of the cooling water flowing through the ion removal unit (23) when the electrical conductivity is the first value is the ion removal unit (23) when the electrical conductivity is the second value that is larger than the first value. Greater than the flow rate of cooling water flowing through. The ion removing unit (23) reduces the electric conductivity of the cooling water by removing the ions dissolved in the cooling water.
This decrease in electrical conductivity prevents corrosion of metal parts in contact with the cooling water. The control valve (33) extends the life of the ion removal unit (23) by not operating the ion removal unit (23) at all times.
【００１６】スタック（２）から排出される冷却水は、
循環して再度スタック（２）に供給される。本発明によ
る燃料電池システム（１）は、冷却水が循環する場合に
適用されることが好ましい。The cooling water discharged from the stack (2) is
It is circulated and supplied again to the stack (2). The fuel cell system (1) according to the present invention is preferably applied when cooling water circulates.
【００１７】燃料電池システム（１）は、イオン除去ユ
ニット（２３）と並列に接続されているバイパスライン
（３２）を更に具備している。調節弁（３３）は、イオ
ン除去ユニット（２３）とバイパスライン（３２）とを
流れる冷却水の流量の比率を調節する。スタック（２）
に供給される冷却水は、イオン除去ユニット（２３）に
よりイオンが除去された冷却水のみではなく、バイパス
ライン（３２）を通過する冷却水を含んでいる。この調
節により、冷却水は、スタック（２）に一定量が供給さ
れることができる。スタック（２）は、電気伝導度が低
下しないとき、発電を停止することが好ましい。The fuel cell system (1) further comprises a bypass line (32) connected in parallel with the ion removal unit (23). The control valve (33) controls the ratio of the flow rate of the cooling water flowing through the ion removal unit (23) and the bypass line (32). Stack (2)
The cooling water to be supplied to not only the cooling water from which the ions have been removed by the ion removing unit (23) but also the cooling water that passes through the bypass line (32). By this adjustment, a certain amount of cooling water can be supplied to the stack (2). The stack (2) preferably stops generating electricity when the electrical conductivity does not decrease.
【００１８】本発明による燃料電池システム（１）は、
スタック（２）から排出される冷却水を利用してスタッ
ク（２）に供給される燃料ガスを加湿する加湿器（１
２）と、加湿器（１２）が排出する水を冷却して冷却水
を生成する冷却器（２１）とを更に具備している。本発
明による燃料電池システム（１）は、冷却水が燃料ガス
の加湿に利用され、加湿器（１２）が排出する水を冷却
水に利用して循環する場合に適用されることが好まし
い。The fuel cell system (1) according to the present invention comprises:
A humidifier (1) that humidifies the fuel gas supplied to the stack (2) by using the cooling water discharged from the stack (2)
2) and a cooler (21) for cooling the water discharged from the humidifier (12) to generate cooling water. The fuel cell system (1) according to the present invention is preferably applied when the cooling water is used for humidifying the fuel gas and the water discharged from the humidifier (12) is used as the cooling water for circulation.
【００１９】本発明による燃料電池システム（１）は、
冷却水の電気伝導度を監視する導電率計（２２）と、冷
却水が供給されるスタック（２）とを具備している。ス
タック（２）は、電気伝導度が所定の値を越えたとき、
発電を停止する。この電力の停止により、電気伝導度が
大きい冷却水が金属部分を腐食することを防止する。The fuel cell system (1) according to the present invention comprises:
It comprises a conductivity meter (22) for monitoring the electrical conductivity of the cooling water and a stack (2) to which the cooling water is supplied. The stack (2) has the following properties when the electric conductivity exceeds a predetermined value.
Stop power generation. By stopping this electric power, the cooling water having high electric conductivity is prevented from corroding the metal part.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明による燃
料電池システムの実施の形態を説明する。その燃料電池
システム１は、図１に示されているように、スタック
２、酸化剤ガス系統３−１、燃料ガス系統３−２および
冷却水系統３−３を備えている。酸化剤ガス系統３は、
酸化剤ガス供給装置４と酸化剤ガス加湿器５とを備えて
いる。酸化剤ガス供給装置４は、酸化剤ガス供給管６を
介して酸化剤ガス加湿器５に接続されている。酸化剤ガ
ス加湿器５は、酸化剤ガス供給管７を介してスタック２
に接続されている。酸化剤ガス供給管６の途中には、圧
力調節弁８が設けられている。酸化剤ガス供給管７の途
中には、酸化剤ガスブロア９が設けられている。スタッ
ク２は、燃料ガス排出管１０を介して酸化剤ガス加湿器
５に接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a stack 2, an oxidant gas system 3-1, a fuel gas system 3-2 and a cooling water system 3-3. The oxidant gas system 3 is
An oxidant gas supply device 4 and an oxidant gas humidifier 5 are provided. The oxidant gas supply device 4 is connected to the oxidant gas humidifier 5 via an oxidant gas supply pipe 6. The oxidant gas humidifier 5 is connected to the stack 2 via the oxidant gas supply pipe 7.
It is connected to the. A pressure control valve 8 is provided in the middle of the oxidant gas supply pipe 6. An oxidant gas blower 9 is provided in the middle of the oxidant gas supply pipe 7. The stack 2 is connected to the oxidant gas humidifier 5 via a fuel gas discharge pipe 10.
【００２１】燃料ガス系統３−２は、燃料ガス供給装置
１１と燃料ガス加湿器１２とを備えている。燃料ガス供
給装置１１は、燃料ガス供給管１３を介して燃料ガス加
湿器１２に接続されている。燃料ガス加湿器１２は、燃
料ガス供給管１４を介してスタック２に接続されてい
る。燃料ガス供給管１３の途中には、圧力調節弁１５が
設けられている。燃料ガス供給管１４の途中には、燃料
ガスブロア１６が設けられている。スタック２は、燃料
ガス排出管１７を介して燃料ガス加湿器１２に接続され
ている。The fuel gas system 3-2 comprises a fuel gas supply device 11 and a fuel gas humidifier 12. The fuel gas supply device 11 is connected to the fuel gas humidifier 12 via a fuel gas supply pipe 13. The fuel gas humidifier 12 is connected to the stack 2 via a fuel gas supply pipe 14. A pressure control valve 15 is provided in the middle of the fuel gas supply pipe 13. A fuel gas blower 16 is provided in the middle of the fuel gas supply pipe 14. The stack 2 is connected to the fuel gas humidifier 12 via a fuel gas discharge pipe 17.
【００２２】冷却水系統３−３は、さらに、冷却器２
１、導伝率計２２、イオン交換樹脂槽２３を備えてい
る。燃料ガス加湿器１２は、冷却水供給管２５を介して
冷却器２１に接続されている。冷却器２１は、冷却水供
給管２６を介してイオン交換樹脂槽２３に接続されてい
る。イオン交換樹脂槽２３は、冷却水供給管２７を介し
てスタック２に接続されている。冷却水供給管２５の途
中には、循環水ポンプ３１が設けられている。冷却水供
給管２６の途中には、導伝率計２２が設けられている。
導伝率計２２は、冷却水供給管２６を流れる冷却水の電
気伝導度を測定する。冷却水供給管２６と冷却水供給管
２７との間には、バイパスライン３２が介設されてい
る。すなわち、バイパスライン３２は、イオン交換樹脂
槽２３と並列に接続されている。バイパスライン３２の
途中には、調節弁３３が設けられている。スタック２
は、冷却水排出管３４を介して燃料ガス加湿器１２に接
続されている。The cooling water system 3-3 further includes a cooler 2
1, a conductivity meter 22 and an ion exchange resin tank 23 are provided. The fuel gas humidifier 12 is connected to the cooler 21 via a cooling water supply pipe 25. The cooler 21 is connected to the ion exchange resin tank 23 via a cooling water supply pipe 26. The ion exchange resin tank 23 is connected to the stack 2 via a cooling water supply pipe 27. A circulating water pump 31 is provided in the middle of the cooling water supply pipe 25. A conductivity meter 22 is provided in the middle of the cooling water supply pipe 26.
The conductivity meter 22 measures the electric conductivity of the cooling water flowing through the cooling water supply pipe 26. A bypass line 32 is provided between the cooling water supply pipe 26 and the cooling water supply pipe 27. That is, the bypass line 32 is connected in parallel with the ion exchange resin tank 23. A control valve 33 is provided in the middle of the bypass line 32. Stack 2
Is connected to the fuel gas humidifier 12 via a cooling water discharge pipe 34.
【００２３】燃料電池システム１は、さらに、制御部３
５を備えている。導伝率計２２は、制御部３５に接続さ
れ、制御部３５は、調節弁３３に接続されている。制御
部３５は、コンピュータであり、導伝率計２２により測
定された電気伝導度に基づいて調節弁３３の開閉を調節
する。The fuel cell system 1 further includes a controller 3
It is equipped with 5. The conductivity meter 22 is connected to the control unit 35, and the control unit 35 is connected to the control valve 33. The control unit 35 is a computer, and adjusts the opening / closing of the control valve 33 based on the electrical conductivity measured by the conductivity meter 22.
【００２４】以下、本発明による燃料電池システム１の
動作について説明する。酸化剤ガス供給装置４は、酸化
剤ガスを酸化剤ガス加湿器５に供給する。酸化剤ガスと
しては、酸素、空気が例示される。圧力調整弁８は、酸
化剤ガス供給間６を通過する酸化剤ガスの流量を調整す
る。酸化剤ガス加湿器５は、酸化剤ガスを加湿して、ス
タック２に供給する。酸化剤ガスブロア９は、酸化剤ガ
スを常圧で、あるいは加圧してスタック２に供給する。The operation of the fuel cell system 1 according to the present invention will be described below. The oxidant gas supply device 4 supplies the oxidant gas to the oxidant gas humidifier 5. Examples of the oxidant gas include oxygen and air. The pressure adjusting valve 8 adjusts the flow rate of the oxidant gas passing through the oxidant gas supply space 6. The oxidizing gas humidifier 5 humidifies the oxidizing gas and supplies the humidified gas to the stack 2. The oxidant gas blower 9 supplies the oxidant gas to the stack 2 at normal pressure or after pressurizing it.
【００２５】燃料ガス供給装置１１は、燃料ガス加湿器
１２に、燃料ガスを供給する。燃料ガスとしては、水
素、メタンが例示される。なお、メタンを供給する場合
は、燃料ガス供給管１３に改質器が設けられる。圧力調
整弁１５は、燃料ガス供給配管１３を通過する燃料ガス
の圧力を調整する。燃料ガス加湿器１２は、燃料ガスを
加湿して、スタック２に供給する。燃料ガスブロア１５
は、燃料ガスを常圧で、あるいは加圧してスタック２に
供給する。The fuel gas supply device 11 supplies the fuel gas to the fuel gas humidifier 12. Examples of fuel gas include hydrogen and methane. In addition, when supplying methane, a reformer is provided in the fuel gas supply pipe 13. The pressure adjusting valve 15 adjusts the pressure of the fuel gas passing through the fuel gas supply pipe 13. The fuel gas humidifier 12 humidifies the fuel gas and supplies it to the stack 2. Fuel gas blower 15
Supplies the fuel gas to the stack 2 at normal pressure or after pressurizing it.
【００２６】スタック２は、供給された酸化剤ガスと燃
料ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う。スタッ
ク２は、固体高分子電解質膜が２つの触媒電極に挟まれ
た構造を有する。触媒電極としては、例えば白金、白金
系触媒が使用される。触媒電極のうちの一方には、燃料
ガスが供給され、他方には、酸化剤ガスが供給される。
燃料ガスが供給される触媒電極は、燃料ガスから水素イ
オンを生成する。水素イオンは、固体高分子電解質膜を
介して、酸化剤ガスが供給される触媒電極に輸送され
る。酸化剤ガスが供給される触媒電極では、水素イオン
と酸化剤ガスとが化学反応して水が生成される。このよ
うな化学反応が発生する過程において、２つの触媒電極
の間に起電力が発生し、電力として取り出される。The stack 2 electrochemically reacts the supplied oxidant gas and fuel gas to generate electricity. The stack 2 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between two catalyst electrodes. As the catalyst electrode, for example, platinum or a platinum-based catalyst is used. The fuel gas is supplied to one of the catalyst electrodes, and the oxidant gas is supplied to the other.
The catalyst electrode supplied with the fuel gas produces hydrogen ions from the fuel gas. Hydrogen ions are transported to the catalyst electrode to which the oxidant gas is supplied through the solid polymer electrolyte membrane. At the catalyst electrode to which the oxidizing gas is supplied, hydrogen ions and the oxidizing gas chemically react with each other to generate water. In the process of generating such a chemical reaction, an electromotive force is generated between the two catalyst electrodes and is extracted as electric power.
【００２７】スタック２は、発電に利用されない残余の
酸化剤ガスを酸化剤ガス排出管１０に排出する。酸化剤
ガス排出管１０は、排出された酸化剤ガスを酸化剤ガス
加湿器５に戻す。酸化剤ガス加湿器５は、戻された酸化
剤ガスを再度、スタック２に供給する。The stack 2 discharges the remaining oxidizing gas, which is not used for power generation, to the oxidizing gas discharge pipe 10. The oxidant gas discharge pipe 10 returns the discharged oxidant gas to the oxidant gas humidifier 5. The oxidizing gas humidifier 5 supplies the returned oxidizing gas to the stack 2 again.
【００２８】さらにスタック２は、発電に利用されない
残余の燃料ガスを燃料ガス排出管１７に排出する。燃料
ガス排出管１７は、排出された燃料ガスを燃料ガス加湿
器１２に戻す。燃料ガス加湿器１２は、戻された燃料ガ
スを再度、スタック２に供給する。燃料ガス加湿器１２
は、循環水ポンプ３１に冷却水を供給する。循環水ポン
プ３１は、供給された冷却水を常圧で、あるいは加圧し
て、冷却器２１に送る。冷却器２１は、冷却水を冷却す
る。Further, the stack 2 discharges the residual fuel gas not used for power generation to the fuel gas discharge pipe 17. The fuel gas discharge pipe 17 returns the discharged fuel gas to the fuel gas humidifier 12. The fuel gas humidifier 12 supplies the returned fuel gas to the stack 2 again. Fuel gas humidifier 12
Supplies cooling water to the circulating water pump 31. The circulating water pump 31 sends the supplied cooling water to the cooler 21 at normal pressure or after pressurizing it. The cooler 21 cools the cooling water.
【００２９】冷却水供給管２６は、冷却器２１により冷
却された冷却水をイオン交換樹脂槽２３とバイパスライ
ン３２とに送る。導電率計２２は、冷却水供給管２６を
流れる冷却水の電気伝導度を測定する。制御部３５は、
その電気伝導度に基づいて調節弁３３の開閉を調節す
る。すなわち、制御部３５は、冷却水の電気伝導度が大
きいとき調節弁３３を閉じ、冷却水の電気伝導度が小さ
いとき調節弁３３を開き、イオン交換樹脂槽２３とバイ
パスライン３２とに流れる冷却水の流量の比を調節す
る。冷却水の電気伝導度が大きいとき、冷却水の流路に
用いられる金属部品には、腐食が発生する。このような
調節は、冷却水の電気伝導度を低減させ、冷却水の流路
の金属部品の腐食を防止し、燃料電池システム１を延命
する効果を奏する。さらに、冷却水は、イオン交換樹脂
槽２３を常時通過しないため、イオン交換樹脂槽２３を
構成するイオン交換樹脂を延命する効果を奏する。イオ
ン交換樹脂槽２３およびバイパスライン３２を通過した
冷却水は、スタック２に供給される。The cooling water supply pipe 26 sends the cooling water cooled by the cooler 21 to the ion exchange resin tank 23 and the bypass line 32. The conductivity meter 22 measures the electric conductivity of the cooling water flowing through the cooling water supply pipe 26. The control unit 35
The opening / closing of the control valve 33 is adjusted based on the electric conductivity. That is, the control unit 35 closes the control valve 33 when the electric conductivity of the cooling water is high, opens the control valve 33 when the electric conductivity of the cooling water is low, and cools the ion exchange resin tank 23 and the bypass line 32 to flow. Adjust the water flow rate ratio. When the electric conductivity of the cooling water is high, the metal parts used for the cooling water flow path are corroded. Such adjustment has the effect of reducing the electrical conductivity of the cooling water, preventing the corrosion of the metal parts of the flow path of the cooling water, and prolonging the life of the fuel cell system 1. Further, since the cooling water does not always pass through the ion exchange resin tank 23, it has an effect of extending the life of the ion exchange resin forming the ion exchange resin tank 23. The cooling water that has passed through the ion exchange resin tank 23 and the bypass line 32 is supplied to the stack 2.
【００３０】スタック２は、発電する際、酸化剤ガスと
燃料ガスとが化学反応することにより、熱を発生する。
発生した熱は、スタック２に供給された冷却水に伝えら
れ、スタック２は冷却される。冷却水に熱が伝えられる
ことにより、温水が生成される。その温水は、冷却水排
出管３４を介して、燃料ガス加湿器１２に供給される。When generating electric power, the stack 2 generates heat due to a chemical reaction between the oxidant gas and the fuel gas.
The generated heat is transferred to the cooling water supplied to the stack 2, and the stack 2 is cooled. Heat is transferred to the cooling water to generate hot water. The hot water is supplied to the fuel gas humidifier 12 via the cooling water discharge pipe 34.
【００３１】本発明による燃料電池システムは、冷却水
の流路の腐食を防止し、燃料電池システム全体、スタッ
クを延命化させることができる。さらに、イオン交換樹
脂を延命化させることができる。The fuel cell system according to the present invention can prevent corrosion of the cooling water flow path and prolong the life of the entire fuel cell system and stack. Furthermore, the life of the ion exchange resin can be extended.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明による燃料電池システムによれ
ば、冷却水の流路の腐食を防止することができる。この
結果、燃料電池システム全体、スタックを延命化させる
ことができる。According to the fuel cell system of the present invention, the passage of the cooling water can be prevented from corroding. As a result, the life of the entire fuel cell system and the stack can be extended.
【図１】図１は、本発明による燃料電池システムの実施
の形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a fuel cell system according to the present invention.
【図２】図２は、公知の燃料電池システムの実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a known fuel cell system.
１…燃料電池システム ２…スタック ３−１…酸化剤ガス系統 ３−２…燃料ガス系統 ３−３…冷却水系統 ４…酸化剤ガス供給装置 ５…酸化剤ガス加湿器 ６，７…酸化剤ガス供給管 ８…圧力調整弁 ９…酸化剤ガスブロア １０…酸化剤ガス排出管 １１…燃料ガス供給装置 １２…燃料ガス加湿器 １３，１４…燃料ガス供給管 １５…圧力調整弁 １６…燃料ガスブロア １７…燃料ガス排出管 ２１…冷却器 ２２…導伝率計 ２３…イオン交換樹脂槽 ２５，２６，２７…冷却水供給管 ３１…循環水ポンプ ３２…バイパスライン ３３…調節弁 ３４…冷却水排出管 ３５…制御部 1 ... Fuel cell system 2 ... Stack 3-1 ... Oxidant gas system 3-2 ... Fuel gas system 3-3 ... Cooling water system 4 ... Oxidant gas supply device 5 ... Oxidizer gas humidifier 6, 7 ... Oxidant gas supply pipe 8 ... Pressure control valve 9 ... Oxidant gas blower 10 ... Oxidant gas exhaust pipe 11 ... Fuel gas supply device 12 ... Fuel gas humidifier 13, 14 ... Fuel gas supply pipe 15 ... Pressure control valve 16 ... Fuel gas blower 17 ... Fuel gas exhaust pipe 21 ... Cooler 22 ... Conductivity meter 23 ... Ion exchange resin tank 25, 26, 27 ... Cooling water supply pipe 31 ... Circulating water pump 32 ... Bypass line 33 ... Control valve 34 ... Cooling water discharge pipe 35 ... Control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 俊宏 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CX04 5H027 AA06 CC06 KK51 MM16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Toshihiro Tani 1-1 Satinoura Town, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Nagasaki Shipyard Co., Ltd. F-term (reference) 5H026 AA06 CX04 5H027 AA06 CC06 KK51 MM16
Claims (6)
度を監視する導電率計と、 前記冷却水に溶存しているイオンを除去するイオン除去
ユニットと、 前記電気伝導度に基づいて前記イオン除去ユニットを流
れる前記冷却水の流量を調節する調節弁とを具備し、 前記電気伝導度が第１の値であるときに前記イオン除去
ユニットを流れる前記冷却水の流量は、前記電気伝導度
が前記第１の値より大きい第２の値であるときに前記イ
オン除去ユニットを流れる前記冷却水の流量より大きい
燃料電池システム。1. A conductivity meter for monitoring electric conductivity of cooling water supplied to a stack, an ion removing unit for removing ions dissolved in the cooling water, and the ions based on the electric conductivity. A flow control valve for adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the removal unit, and the flow rate of the cooling water flowing through the ion removal unit when the electrical conductivity has a first value A fuel cell system that is larger than the flow rate of the cooling water that flows through the ion removal unit when the second value is larger than the first value.
度スタックに供給される燃料電池システム。2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the cooling water discharged from the stack is circulated and supplied again to the stack.
スラインを更に具備し、 前記調節弁は、前記イオン除去ユニットと前記バイパス
ラインとを流れる前記冷却水の流量の比率を調節する燃
料電池システム。3. The bypass line according to claim 2, further comprising a bypass line connected in parallel with the ion removal unit, wherein the control valve controls a flow rate of the cooling water flowing through the ion removal unit and the bypass line. Fuel cell system to adjust the ratio.
電を停止する燃料電池システム。4. The fuel cell system according to claim 3, wherein the stack stops power generation when the electric conductivity does not decrease.
スタックに供給される燃料ガスを加湿する加湿器と、 前記加湿器が排出する水を冷却して前記冷却水を生成す
る冷却器とを更に具備する燃料電池システム。5. The humidifier according to claim 2, wherein the humidifier humidifies the fuel gas supplied to the stack by using the cooling water discharged from the stack, and the humidifier discharges the humidifier. A fuel cell system further comprising: a cooler that cools water to generate the cooling water.
と、 前記冷却水が供給されるスタックとを具備し、 前記スタックは、前記電気伝導度が所定の値を越えたと
き、発電を停止する燃料電池システム。6. A conductivity meter for monitoring the electrical conductivity of cooling water, and a stack to which the cooling water is supplied, the stack generating electricity when the electrical conductivity exceeds a predetermined value. Stop the fuel cell system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220491A JP2003036869A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220491A JP2003036869A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Fuel cell system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003036869A true JP2003036869A (en) | 2003-02-07 |
Family
ID=19054303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001220491A Withdrawn JP2003036869A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Fuel cell system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003036869A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004265712A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP2005142040A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Ebara Ballard Corp | Fuel cell system |
| FR2893186A3 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-11 | Renault Sas | Fuel cell, e.g. proton exchange membrane fuel cell, device for motor vehicle, has regulation unit in form of by-pass channels and making cooling system and purification system operate independently based on temperature of cooling water |
| US8129061B2 (en) | 2004-03-10 | 2012-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device and cooling method for fuel cell |
| JP2015522917A (en) * | 2012-06-08 | 2015-08-06 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | Cooling circuit for fuel cell |
| KR101551034B1 (en) | 2013-12-30 | 2015-09-07 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and Method for controlling open angle of control valve variably |
| US9275500B2 (en) | 2013-04-04 | 2016-03-01 | Hyundai Motor Company | System and method for detecting the condition of a coolant in a vehicle |
| CN112534612A (en) * | 2018-06-08 | 2021-03-19 | 韩国自动车研究院 | Condensate drain for fuel cell vehicle |
-
2001
- 2001-07-19 JP JP2001220491A patent/JP2003036869A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004265712A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| US7442454B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-10-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2005142040A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Ebara Ballard Corp | Fuel cell system |
| US8129061B2 (en) | 2004-03-10 | 2012-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device and cooling method for fuel cell |
| DE112005000265B4 (en) | 2004-03-10 | 2019-01-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device and cooling method for a fuel cell |
| FR2893186A3 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-11 | Renault Sas | Fuel cell, e.g. proton exchange membrane fuel cell, device for motor vehicle, has regulation unit in form of by-pass channels and making cooling system and purification system operate independently based on temperature of cooling water |
| JP2015522917A (en) * | 2012-06-08 | 2015-08-06 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | Cooling circuit for fuel cell |
| US9837672B2 (en) | 2012-06-08 | 2017-12-05 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Cooling circuit for fuel cell |
| US9275500B2 (en) | 2013-04-04 | 2016-03-01 | Hyundai Motor Company | System and method for detecting the condition of a coolant in a vehicle |
| KR101551034B1 (en) | 2013-12-30 | 2015-09-07 | 현대자동차주식회사 | Apparatus and Method for controlling open angle of control valve variably |
| CN112534612A (en) * | 2018-06-08 | 2021-03-19 | 韩国自动车研究院 | Condensate drain for fuel cell vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4643256B2 (en) | System and method for shutting down a fuel cell power plant | |
| JP4750420B2 (en) | Method for shutting down fuel cell apparatus using air purge | |
| US9614236B2 (en) | Method for mitigating cell degradation due to startup and shutdown via cathode re-circulation combined with electrical shorting of stack | |
| JPH11339831A (en) | On-vehicle fuel cell system | |
| JP4538190B2 (en) | High fuel utilization in the fuel cell | |
| JP2007507856A (en) | Fuel cell voltage control | |
| JP2000208157A (en) | Fuel cell operation system | |
| JP2007273276A (en) | Fuel cell power generation system and its operation method | |
| US20220166041A1 (en) | Method of controlling hydrogen/oxygen producing system and hydrogen/oxygen producing system | |
| JP2002367641A (en) | Fuel cell and driving method of the same | |
| JP2001143732A (en) | Solid polymer fuel cell power generating system and its operating method | |
| JP2003036869A (en) | Fuel cell system | |
| JP2007087779A (en) | Fuel cell system | |
| KR20120056818A (en) | Mitigating electrode erosion in high temperature pem fuel cell | |
| JP2007053015A (en) | Fuel cell system | |
| US11870111B2 (en) | Water electrolysis and electricity generating system | |
| JP5411901B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP5140993B2 (en) | Fuel cell system | |
| JPH11154528A (en) | Fuel cell | |
| JP2002231283A (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell generating device and its operating method | |
| JP4397686B2 (en) | Fuel cell reactive gas supply device | |
| JP3561659B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP4675605B2 (en) | Fuel cell oxidant supply device | |
| US11811109B2 (en) | Method of operating water electrolysis and electricity generating system | |
| JP2014216062A (en) | Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |