JP2003317753A - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell systemInfo
- Publication number
- JP2003317753A JP2003317753A JP2002120600A JP2002120600A JP2003317753A JP 2003317753 A JP2003317753 A JP 2003317753A JP 2002120600 A JP2002120600 A JP 2002120600A JP 2002120600 A JP2002120600 A JP 2002120600A JP 2003317753 A JP2003317753 A JP 2003317753A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- fuel cell
- supply
- air
- cell system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水素と酸素との電
気化学反応により電気エネルギを発生させる固体高分子
電解質型燃料電池を備える燃料電池システムに関するも
ので、特に燃料電池から排出される未反応水素を燃料電
池に再循環させるものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system including a solid polymer electrolyte fuel cell that generates electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and more particularly to an unreacted fuel cell discharged from the fuel cell. It relates to recirculating hydrogen to a fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平７−２４０２２０号公報や特開平
７−２７２７３６号公報に記載されているように、燃料
電池に供給された後、電気化学反応に用いられず未反応
のまま燃料電池から排出される未反応水素を燃料電池に
再循環させる燃料電池システムが知られている。2. Description of the Related Art As described in JP-A-7-240220 and JP-A-7-272736, after being supplied to a fuel cell, it is not used for an electrochemical reaction and is left unreacted from the fuel cell. A fuel cell system is known in which unreacted hydrogen discharged is recirculated to a fuel cell.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
型燃料電池では、固体高分子膜の加湿のために必要水量
以上の蒸気を燃料電池内に循環させるため、以下のよう
な問題が生じる。In the polymer electrolyte fuel cell, however, the following problems occur because the amount of water vapor required to hydrate the polymer electrolyte membrane is circulated in the fuel cell.
【０００４】１）水素供給装置（高圧水素タンク等）か
らの供給水素（室温程度）に、燃料電池から排出される
未反応水素を合流させたときに、未反応排出水素に含ま
れる蒸気が凝縮して配管に水が溜まる。これにより、圧
損の増加もしくは配管の閉塞が起こり、燃料電池システ
ムの効率を低下させたり発電不能に陥ることがある。1) When unreacted hydrogen discharged from a fuel cell is joined with hydrogen (about room temperature) supplied from a hydrogen supply device (high-pressure hydrogen tank, etc.), vapor contained in the unreacted discharged hydrogen is condensed. Then the water collects in the pipe. As a result, the pressure loss increases or the piping is clogged, which may reduce the efficiency of the fuel cell system or cause power generation failure.
【０００５】特に水素供給装置が高圧水素タンク、液化
水素タンク、水素貯蔵金属カーボン系貯蔵材料であるも
のは、供給時の水素温度が雰囲気温度程度もしくは雰囲
気温度以下となっている。固体高分子電解質型燃料電池
の場合、燃料電池から排出される水素温度は８０℃程度
となっているため、燃料電池からの排出水素が供給水素
と合流すると、排出水素に含まれる水分が凝縮する。In particular, when the hydrogen supply device is a high-pressure hydrogen tank, a liquefied hydrogen tank, or a hydrogen-storing metallic carbon-based storage material, the hydrogen temperature at the time of supply is about atmospheric temperature or lower. In the case of the solid polymer electrolyte fuel cell, the temperature of hydrogen discharged from the fuel cell is about 80 ° C. Therefore, when the hydrogen discharged from the fuel cell merges with the supplied hydrogen, the moisture contained in the discharged hydrogen is condensed. .
【０００６】２）また、燃料電池から排出される未反応
水素を燃料電池に再循環させる水素循環ポンプは、未反
応水素に過剰に含まれる蒸気も循環させるため、体格が
大型となり、消費電力も大きくなる。2) In addition, the hydrogen circulation pump for recirculating unreacted hydrogen discharged from the fuel cell to the fuel cell also circulates the steam excessively contained in the unreacted hydrogen, resulting in a large size and power consumption. growing.
【０００７】本発明は、上記点に鑑み、未反応水素を固
体高分子電解質型燃料電池に再循環させる燃料電池シス
テムにおいて、水分が水素配管内で凝縮することを抑制
することを目的とし、さらに未反応水素を循環させる水
素循環手段の動力を低減することも目的とする。In view of the above points, the present invention has an object to suppress condensation of water in a hydrogen pipe in a fuel cell system in which unreacted hydrogen is recirculated to a solid polymer electrolyte fuel cell. It is also an object to reduce the power of the hydrogen circulating means for circulating unreacted hydrogen.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、水素と酸素との化学反
応により電気エネルギーを発生させる固体高分子電解質
型の燃料電池（１）を備える燃料電池システムであっ
て、燃料電池（１）に酸素を含んだ空気を供給する空気
供給手段（１０）と、燃料電池（１）に水素を供給する
水素供給手段（２０）と、水素供給手段（２０）から燃
料電池（１）に供給される供給水素が通過する水素供給
経路（２１）と、水分を含んだ状態で燃料電池（１）か
ら排出される未反応の排出水素を水素供給経路（２１）
に合流させる水素循環経路（２４）と、水素循環経路
（２４）に設けられ、排出水素を循環させる水素循環手
段（２５）と、水素循環経路（２４）における燃料電池
（１）と水素循環手段（２５）との間に設けられ、排出
水素に含まれる水分を回収する水分回収手段（３０、４
０）とを備えることを特徴としている。In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a solid polymer electrolyte fuel cell (1) for generating electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen is provided. A fuel cell system comprising: an air supply means (10) for supplying air containing oxygen to the fuel cell (1); a hydrogen supply means (20) for supplying hydrogen to the fuel cell (1); The hydrogen supply path (21) through which the supply hydrogen supplied from the means (20) to the fuel cell (1) passes, and the unreacted exhausted hydrogen discharged from the fuel cell (1) containing water is supplied as hydrogen. Route (21)
And a fuel cell (1) in the hydrogen circulation path (24) and a hydrogen circulation means (25) provided in the hydrogen circulation path (24) for circulating the exhaust hydrogen. (25) and a water recovery means (30, 4) for recovering the water contained in the discharged hydrogen.
0) and are provided.
【０００９】このような構成により、燃料電池（１）か
らの排出水素に含まれて燃料電池（１）に循環する水分
量を削減できる。これにより、排出水素が供給水素と合
流する際に水分が凝縮し、配管での圧損増加、あるいは
配管の閉塞が発生することを防止することができる。With this structure, the amount of water contained in the hydrogen discharged from the fuel cell (1) and circulated in the fuel cell (1) can be reduced. As a result, it is possible to prevent water from condensing when the discharged hydrogen merges with the supplied hydrogen, thereby increasing the pressure loss in the pipe or causing the pipe to be blocked.
【００１０】さらに、水分回収手段（３０、４０）を水
素循環経路（２４）における燃料電池（１）と水素循環
手段（２５）との間に配置することで、水素循環手段
（２５）の動力を低減することができる。Further, by disposing the water recovery means (30, 40) between the fuel cell (1) and the hydrogen circulation means (25) in the hydrogen circulation path (24), the power of the hydrogen circulation means (25) is increased. Can be reduced.
【００１１】また、請求項２に記載の発明では、水分回
収手段（３０）は、排出水素と外気との間で熱交換を行
う熱交換器（３１）を有する気液分離器であることを特
徴としている。According to the second aspect of the invention, the water content recovery means (30) is a gas-liquid separator having a heat exchanger (31) for exchanging heat between the discharged hydrogen and the outside air. It has a feature.
【００１２】また、請求項３に記載の発明では、水分回
収手段（４０）は、排出水素と供給水素との間で熱交換
を行う熱交換器を有する気液分離器であることを特徴と
している。Further, in the invention described in claim 3, the moisture recovery means (40) is a gas-liquid separator having a heat exchanger for exchanging heat between the discharged hydrogen and the supplied hydrogen. There is.
【００１３】また、請求項４に記載の発明では、水素と
酸素との化学反応により電気エネルギーを発生させる固
体高分子電解質型燃料電池（１）を備える燃料電池シス
テムであって、燃料電池（１）に酸素を含んだ空気を供
給する空気供給手段（１０）と、燃料電池（１）に水素
を供給する水素供給手段（２０）と、水素供給手段（２
０）から燃料電池（１）に供給される供給水素が通過す
る水素供給経路（２１）と、水分を含んだ状態で燃料電
池（１）から排出される未反応の排出水素を水素供給経
路（２１）に合流させる水素循環経路（２４）と、水素
循環経路（２４）に設けられ、排出水素を循環させる水
素循環手段（２５）と、水素供給経路（２１）における
水素循環経路（２４）との合流点より上流側に設けら
れ、供給水素を加熱する供給水素加熱手段（５０、６
０、７０）とを備えることを特徴としている。According to the invention described in claim 4, there is provided a fuel cell system comprising a solid polymer electrolyte fuel cell (1) for generating electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, the fuel cell (1 ), An air supply means (10) for supplying air containing oxygen, a hydrogen supply means (20) for supplying hydrogen to the fuel cell (1), and a hydrogen supply means (2).
0) from the fuel cell (1) to supply hydrogen to the fuel cell (1) and unreacted exhausted hydrogen discharged from the fuel cell (1) containing water. 21), a hydrogen circulation path (24), a hydrogen circulation means (25) provided in the hydrogen circulation path (24) for circulating exhaust hydrogen, and a hydrogen circulation path (24) in the hydrogen supply path (21). Supply hydrogen heating means (50, 6) provided upstream of the confluence point of
0, 70).
【００１４】これにより、排出水素に含まれる水分（蒸
気）の凝縮を低減することができ、排出水素に含まれる
水分の凝縮に起因する配管での圧損の増加、配管の閉塞
を防止できる。As a result, it is possible to reduce the condensation of water (vapor) contained in the discharged hydrogen, and it is possible to prevent an increase in pressure loss in the pipe and blockage of the pipe due to the condensation of the water contained in the discharged hydrogen.
【００１５】また、請求項５に記載の発明では、供給水
素加熱手段は、供給水素と排出水素との間で熱交換させ
る熱交換器であることを特徴としている。これにより、
供給水素の加熱と同時に排出水素の冷却凝縮を行うこと
ができる。Further, the invention according to claim 5 is characterized in that the supply hydrogen heating means is a heat exchanger for exchanging heat between the supply hydrogen and the exhaust hydrogen. This allows
Cooling and condensation of discharged hydrogen can be performed simultaneously with heating of supplied hydrogen.
【００１６】また、請求項６に記載の発明では、供給水
素加熱手段（５０）は、供給水素と燃料電池（１）から
排出される未反応の酸素を含む排出空気との間で熱交換
させる熱交換器であることを特徴としている。Further, in the invention described in claim 6, the supply hydrogen heating means (50) causes heat exchange between the supply hydrogen and the exhaust air containing unreacted oxygen exhausted from the fuel cell (1). It is characterized by being a heat exchanger.
【００１７】また、請求項７に記載の発明では、空気供
給手段（１０）はガス圧縮機であり、供給水素加熱手段
（６０）は、供給水素と、空気供給手段（２０）から燃
料電池（１）に供給される供給空気との間で熱交換させ
る熱交換器であることを特徴としている。Further, in the invention described in claim 7, the air supply means (10) is a gas compressor, and the supply hydrogen heating means (60) supplies the supply hydrogen and the air supply means (20) to the fuel cell ( It is characterized by being a heat exchanger for exchanging heat with the supply air supplied to 1).
【００１８】これにより、供給水素の加熱と同時に燃料
電池（１）に供給される供給空気の冷却を行うことがで
き、高温の空気が供給されることによる燃料電池（１）
の破壊を防止できる。Thus, the supply air supplied to the fuel cell (1) can be cooled simultaneously with the heating of the supply hydrogen, and the high temperature air is supplied to the fuel cell (1).
Can be prevented from being destroyed.
【００１９】また、請求項８に記載の発明では、供給水
素加熱手段（７０）は、電気式ヒータであることを特徴
としている。これにより、システム全体の構成を簡素に
することができる。Further, the invention according to claim 8 is characterized in that the supply hydrogen heating means (70) is an electric heater. Thereby, the configuration of the entire system can be simplified.
【００２０】また、請求項９に記載の発明では、水素循
環手段（２４）あるいは空気供給手段（１０）の少なく
とも一方は電動モータにより駆動され、供給水素加熱手
段は、供給水素と、電動モータの発生する熱との間で熱
交換させる熱交換器であることを特徴としている。Further, in the invention described in claim 9, at least one of the hydrogen circulation means (24) and the air supply means (10) is driven by an electric motor, and the supply hydrogen heating means is provided between the supply hydrogen and the electric motor. It is characterized by being a heat exchanger for exchanging heat with generated heat.
【００２１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の
第１実施形態について図１に基づいて説明する。本第１
実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として
走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したもので
ある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Book first
The fuel cell system of the embodiment is applied to an electric vehicle (fuel cell vehicle) that runs using a fuel cell as a power source.
【００２３】図１は、本第１実施形態の燃料電池システ
ムの全体構成を示している。図１に示すように、本実施
形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反
応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）
１を備えている。燃料電池１では、以下の水素と酸素の
電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（負極側）Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（正極側）２Ｈ+＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
この電気化学反応により生成水が生じる。生成水は正極
側で発生するが、水の一部は電解質膜を通じて負極側に
も移動するため、負極側にも水が存在する。FIG. 1 shows the overall configuration of the fuel cell system of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system of this embodiment is a fuel cell (FC stack) that generates electric power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.
1 is provided. In the fuel cell 1, the following electrochemical reaction of hydrogen and oxygen occurs and electric energy is generated. (Negative electrode side) H 2 → 2H + + 2e − (Positive electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O This electrochemical reaction produces water. The generated water is generated on the positive electrode side, but part of the water also moves to the negative electrode side through the electrolyte membrane, so that water also exists on the negative electrode side.
【００２４】本第１実施形態では燃料電池１として固体
高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となる
セルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解
質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。In the first embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 1, and is constituted by stacking a plurality of cells, which are basic units. Each cell has a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between a pair of electrodes.
【００２５】燃料電池１は、図示しないインバータや２
次電池等の電気機器に電力を供給するように構成されて
いる。インバータは、燃料電池１から供給された直流電
流を交流電流に変換して走行用モータ（負荷）に供給し
てモータを駆動する。The fuel cell 1 is composed of an inverter (not shown)
It is configured to supply electric power to an electric device such as a secondary battery. The inverter converts the direct current supplied from the fuel cell 1 into an alternating current and supplies the alternating current to a traveling motor (load) to drive the motor.
【００２６】また、燃料電池１では発電の際、化学反応
により熱が発生する。燃料電池１は発電効率のために運
転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要があ
る。このため、燃料電池システムには燃料電池１で発生
した熱を系外に放出するために、図示しない冷却システ
ムが設けられている。Further, in the fuel cell 1, heat is generated by a chemical reaction during power generation. The fuel cell 1 needs to be maintained at a constant temperature (for example, about 80 ° C.) during operation for power generation efficiency. For this reason, the fuel cell system is provided with a cooling system (not shown) in order to release the heat generated in the fuel cell 1 to the outside of the system.
【００２７】燃料電池１の酸素極（正極）側には、空気
供給装置（空気供給手段）１０より空気供給経路１１を
介して酸素を含む空気が供給される。燃料電池１に供給
された酸素のうち、上記電気化学反応に用いられなかっ
た酸素を含む空気は、空気排出経路１２より排出され
る。上述のように、燃料電池１の酸素極側には生成水が
存在するので、燃料電池１の排出空気には水分（蒸気）
が含まれている。本第１実施形態では、空気供給装置１
０として電動モータにて駆動されるガス圧縮機（エアコ
ンプレッサ）を用いている。Air containing oxygen is supplied to the oxygen electrode (positive electrode) side of the fuel cell 1 from an air supply device (air supply means) 10 through an air supply path 11. Of the oxygen supplied to the fuel cell 1, the air containing oxygen that has not been used in the electrochemical reaction is discharged from the air discharge path 12. As described above, since the produced water exists on the oxygen electrode side of the fuel cell 1, moisture (steam) is present in the exhaust air of the fuel cell 1.
It is included. In the first embodiment, the air supply device 1
A gas compressor (air compressor) driven by an electric motor is used as 0.
【００２８】また、上記電気化学反応のためには、燃料
電池１内の電解質膜は、水分を含んだ湿潤状態となって
いる必要がある。このため、空気供給経路１１には、空
気供給装置１０より燃料電池１に供給される供給空気を
加湿する加湿器１３が設けられている。本第１実施形態
の加湿器１３は、燃料電池１から空気排出経路１２から
排出される排出空気に含まれる水分を、供給空気に加湿
するように構成されている。加湿器１３で加湿された空
気を燃料電池１に供給することで、燃料電池１内の電解
質を加湿することができる。Further, for the above electrochemical reaction, the electrolyte membrane in the fuel cell 1 needs to be in a wet state containing water. Therefore, the air supply path 11 is provided with a humidifier 13 that humidifies the supply air supplied from the air supply device 10 to the fuel cell 1. The humidifier 13 of the first embodiment is configured to humidify the supply air with the moisture contained in the exhaust air discharged from the fuel cell 1 through the air discharge path 12. By supplying the air humidified by the humidifier 13 to the fuel cell 1, the electrolyte in the fuel cell 1 can be humidified.
【００２９】燃料電池１の水素極（負極）側には、水素
供給装置（水素供給手段）２０より水素供給経路２１を
介して水素が供給される。水素供給経路２１には、供給
水素シャットバルブ２２とレギュレータ（圧力調整弁）
２３が設けられている。本第１実施形態では、水素供給
装置２０として、高圧の水素が充填された高圧水素タン
クが用いられている。高圧水素タンクとしては、２５Ｍ
Ｐａ、３５ＭＰａもしくは７０ＭＰａ等といった圧力の
ものを用いることができる。Hydrogen is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode) side of the fuel cell 1 from a hydrogen supply device (hydrogen supply means) 20 through a hydrogen supply path 21. The hydrogen supply path 21 has a supply hydrogen shut valve 22 and a regulator (pressure adjusting valve).
23 are provided. In the first embodiment, a high-pressure hydrogen tank filled with high-pressure hydrogen is used as the hydrogen supply device 20. As a high-pressure hydrogen tank, 25M
A pressure of Pa, 35 MPa, 70 MPa, or the like can be used.
【００３０】燃料電池１に供給された水素のうち、上記
電気化学反応に用いられなかった水素は、水素循環経路
２４より排出される。上述のように、燃料電池１の水素
極側にも生成水が存在するので、燃料電池１の排出水素
には水分（蒸気）が含まれている。水素循環経路２４は
水素供給経路２１と合流しており、燃料電池１から排出
された排出水素は、水素供給装置２０より供給される供
給水素とともに燃料電池１に再循環する。Of the hydrogen supplied to the fuel cell 1, the hydrogen not used in the electrochemical reaction is discharged from the hydrogen circulation path 24. As described above, since the produced water is also present on the hydrogen electrode side of the fuel cell 1, the hydrogen discharged from the fuel cell 1 contains water (vapor). The hydrogen circulation path 24 joins with the hydrogen supply path 21, and the discharged hydrogen discharged from the fuel cell 1 is recirculated to the fuel cell 1 together with the supplied hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20.
【００３１】水素循環経路２４には、排出水素を循環さ
せる水素循環ポンプ（水素循環手段）２５と、循環方向
にのみ排出水素を通過させる逆止弁２６が設けられてい
る。水素循環ポンプ２５は図示しない電動モータにて駆
動され、排出水素は水素循環経路２４を圧送される。水
素循環経路２４における水素循環ポンプ２５と逆止弁２
６との間には、廃棄経路２７が分岐している。廃棄経路
２７には排出水素シャットバルブ２８が設けられてい
る。通常時は排出水素シャットバルブ２８は閉じている
が、循環回路に混入した未反応ガス（Ｎ2ガス等）を外
部に排出する場合に開放される。The hydrogen circulation path 24 is provided with a hydrogen circulation pump (hydrogen circulation means) 25 for circulating the discharged hydrogen and a check valve 26 for passing the discharged hydrogen only in the circulation direction. The hydrogen circulation pump 25 is driven by an electric motor (not shown), and the discharged hydrogen is pressure-fed through the hydrogen circulation path 24. Hydrogen circulation pump 25 and check valve 2 in hydrogen circulation path 24
A discard route 27 is branched from the route 6. An exhaust hydrogen shutoff valve 28 is provided in the disposal path 27. Normally, the discharged hydrogen shut valve 28 is closed, but it is opened when the unreacted gas (N 2 gas or the like) mixed in the circulation circuit is discharged to the outside.
【００３２】水素循環経路２４には、燃料電池１の排出
水素から水分を回収する凝縮回収器（水分回収手段）３
０が設けられている。本第１実施形態の凝縮回収器３０
は、熱交換器３１を備えた気液分離器である。熱交換器
３１は、外気導入経路３２を介して送風ファン３３によ
り導入された外気が、外気排出経路３４より排出される
ように構成され、排出水素と外気との間で熱交換を行
う。凝縮回収器３０の下方には水排出用経路３５と水排
出用バルブ３６が設けられている。In the hydrogen circulation path 24, a condensation collector (water collection means) 3 for collecting water from the hydrogen discharged from the fuel cell 1.
0 is provided. Condensation collector 30 of the first embodiment
Is a gas-liquid separator including a heat exchanger 31. The heat exchanger 31 is configured such that the outside air introduced by the blower fan 33 via the outside air introduction path 32 is discharged from the outside air discharge path 34, and heat is exchanged between the discharged hydrogen and the outside air. A water discharge path 35 and a water discharge valve 36 are provided below the condensing and collecting device 30.
【００３３】以下、本第１実施形態の燃料電池システム
の作動について説明する。The operation of the fuel cell system of the first embodiment will be described below.
【００３４】まず、空気供給装置１０が作動開始するこ
とで燃料電池１の酸素極に空気が供給される。また、水
素シャットバルブ２２を開くことで水素供給装置２０か
ら燃料電池１の水素極に水素が供給される。水素供給装
置２０からの水素供給量は、レギュレータ２３にて調整
される。First, when the air supply device 10 starts operating, air is supplied to the oxygen electrode of the fuel cell 1. Further, by opening the hydrogen shut valve 22, hydrogen is supplied from the hydrogen supply device 20 to the hydrogen electrode of the fuel cell 1. The amount of hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 is adjusted by the regulator 23.
【００３５】空気および水素が供給されることにより、
燃料電池１では電気エネルギが発生する。燃料電池１に
て発生した電力は、走行用モータ等に供給される。発電
に伴い燃料電池１にて発生した熱は冷却システムにて放
熱され、燃料電池１は発電に適した一定温度（例えば７
０〜８０℃程度）に維持される。By supplying air and hydrogen,
Electric energy is generated in the fuel cell 1. The electric power generated by the fuel cell 1 is supplied to a traveling motor or the like. The heat generated in the fuel cell 1 due to the power generation is radiated by the cooling system, and the fuel cell 1 has a constant temperature (for example, 7
0 to 80 ° C).
【００３６】燃料電池１からは、空気排出経路１２を介
して未反応酸素を含むとともに水分を含んだ空気が排出
され、水素循環経路２４を介して水分を含んだ未反応水
素が排出される。排出空気に含まれた水分は、加湿器１
３にて回収され供給空気の加湿に用いられる。From the fuel cell 1, air containing unreacted oxygen and containing water is discharged through the air discharge path 12, and unreacted hydrogen containing water is discharged through the hydrogen circulation path 24. The moisture contained in the exhaust air is the humidifier 1
It is collected in 3 and used for humidifying the supply air.
【００３７】排出水素に含まれる水分は、凝縮回収器３
０にて回収される。燃料電池１は運転温度が７０〜８０
℃程度であるため、排出水素の温度も７０〜８０℃程度
である。このため、凝縮回収器３０の熱交換器３１で外
気と熱交換することで、排出水素に含まれる蒸気が露点
温度以下となり、熱交換器３１の表面に凝縮する。凝縮
した水分は重力により下方に落下し、凝縮回収器３０の
下方に溜まる。凝縮回収器３０下方に溜まった水分は、
水排出用バルブ３６を開くことで水排出経路３５を介し
て外部に排出される。The water contained in the discharged hydrogen is condensed and recovered by the condenser 3
Collected at 0. The operating temperature of the fuel cell 1 is 70-80
Since the temperature is about C, the temperature of discharged hydrogen is about 70 to 80C. Therefore, by exchanging heat with the outside air in the heat exchanger 31 of the condensing / recovering device 30, the vapor contained in the discharged hydrogen becomes below the dew point temperature and is condensed on the surface of the heat exchanger 31. The condensed water drops downward due to gravity and accumulates below the condensation collector 30. The water accumulated below the condensing and collecting device 30 is
By opening the water discharge valve 36, the water is discharged to the outside through the water discharge path 35.
【００３８】凝縮回収器３０にて水分を回収され、含ま
れる蒸気量が減少した排出水素は、水素循環ポンプ２５
にて水素循環経路２４を圧送され、水素供給経路２１に
供給される。排出水素は、水素供給装置２０からの供給
水素と合流して燃料電池１に供給される。The discharged hydrogen from which the water content has been recovered by the condenser / recovery device 30 and the amount of contained steam has decreased is the hydrogen circulation pump 25.
The hydrogen circulation path 24 is pressure-fed and is supplied to the hydrogen supply path 21. The discharged hydrogen merges with the hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 and is supplied to the fuel cell 1.
【００３９】以上のように、水素循環経路２４に排出水
素に含まれる水分（蒸気）を回収する水素回収手段とし
ての凝縮回収器３０を設けることにより、排出水素に含
まれて燃料電池１に循環する水分量を削減できる。これ
により、排出水素が供給水素と合流する際に水分が凝縮
し、配管での圧損増加、あるいは配管の閉塞が発生する
ことを防止することができる。As described above, by providing the condensation / recovery device 30 as the hydrogen recovery means for recovering the moisture (vapor) contained in the exhaust hydrogen in the hydrogen circulation path 24, the hydrogen is included in the exhaust hydrogen and circulated in the fuel cell 1. The amount of water used can be reduced. As a result, it is possible to prevent water from condensing when the discharged hydrogen merges with the supplied hydrogen, thereby increasing the pressure loss in the pipe or causing the pipe to be blocked.
【００４０】また、凝縮回収器３０を水素循環経路２４
における燃料電池１と水素循環ポンプ２５との間に配置
することで、水素循環ポンプ２５は凝縮回収器３０にて
水分が回収された排出水素を循環させることとなる。こ
のため、水素循環ポンプ２５の動力を低減することがで
き、水素循環ポンプ２５を小型化することが可能とな
る。In addition, the condensation and recovery device 30 is connected to the hydrogen circulation path 24.
By arranging between the fuel cell 1 and the hydrogen circulation pump 25 in the above, the hydrogen circulation pump 25 circulates the discharged hydrogen from which the moisture is collected by the condensation collector 30. Therefore, the power of the hydrogen circulation pump 25 can be reduced, and the hydrogen circulation pump 25 can be downsized.
【００４１】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について図２に基づいて説明する。本第２実施形態
は、上記第１実施形態に比較して、排出水素から水分を
回収する水分回収手段が供給水素を加熱する供給水素加
熱手段を兼ねている点が異なるものである。上記第１実
施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説
明を省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that the moisture recovery means for recovering moisture from the exhaust hydrogen also serves as the supply hydrogen heating means for heating the supply hydrogen. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００４２】図２は、本第２実施形態の燃料電池システ
ムの全体構成を示している。図２に示すように、本第２
実施形態の気液分離器（水分回収手段、供給水素加熱手
段）４０は、燃料電池１から排出された水分を含む排出
水素と、水素供給装置（高圧水素タンク）２０から燃料
電池１に供給される供給水素との間で熱交換する熱交換
器（図示せず）を備えている。FIG. 2 shows the overall structure of the fuel cell system of the second embodiment. As shown in FIG.
The gas-liquid separator (moisture recovery means, supply hydrogen heating means) 40 of the embodiment is supplied to the fuel cell 1 from the discharged hydrogen containing water discharged from the fuel cell 1 and the hydrogen supply device (high pressure hydrogen tank) 20. A heat exchanger (not shown) for exchanging heat with the supplied hydrogen is provided.
【００４３】上述のように、燃料電池１の運転温度が７
０〜８０℃程度であるため、排出水素の温度も７０〜８
０℃程度である。一方、水素供給装置２０から供給さ
れ、レギュレータ２２で減圧された水素は、ジュール・
トムソン膨張と考えられる。例えば水素供給装置２０で
の初期条件を、水素圧力２５ＭＰａ、水素温度３０℃と
し、レギュレータ２２での減圧後の水素圧力を０．１Ｍ
Ｐａとすると、減圧後の水素温度は３９．３℃となる。As described above, the operating temperature of the fuel cell 1 is 7
Since the temperature is 0 to 80 ° C, the temperature of discharged hydrogen is 70 to 8
It is about 0 ° C. On the other hand, the hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 and decompressed by the regulator 22 is
It is considered to be Thomson's expansion. For example, the initial conditions in the hydrogen supply device 20 are a hydrogen pressure of 25 MPa and a hydrogen temperature of 30 ° C., and the hydrogen pressure after decompression by the regulator 22 is 0.1 M.
If it is Pa, the hydrogen temperature after depressurization will be 39.3 degreeC.
【００４４】このように、水素供給装置２０からの供給
水素はレギュレータ２２での膨張により温度上昇する
が、なお燃料電池１の運転温度（７０〜８０℃）より低
温である。このため、気液分離器４０にて水分を含む排
出水素と減圧された供給水素との間で熱交換することに
より、排出水素に含まれる水分（蒸気）が露点温度以下
となり凝縮する。このとき供給水素は排出水素により加
熱される。凝縮した水分は重力により下方に落下し、気
液分離器４０の下方に設けられたリザーブタンク４１に
貯水される。As described above, the temperature of the hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 rises due to the expansion in the regulator 22, but it is still lower than the operating temperature (70 to 80 ° C.) of the fuel cell 1. Therefore, by exchanging heat between the discharged hydrogen containing water and the depressurized supply hydrogen in the gas-liquid separator 40, the water content (vapor) contained in the discharged hydrogen falls below the dew point temperature and condenses. At this time, the supplied hydrogen is heated by the discharged hydrogen. The condensed water drops downward due to gravity and is stored in a reserve tank 41 provided below the gas-liquid separator 40.
【００４５】以上の構成によっても上記第１実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、本第２実施形態
の気液分離器４０は、燃料電池１に供給される供給水素
を排出水素により加熱する供給水素加熱手段をも構成す
る。これにより、供給水素の温度を燃料電池１の運転温
度（７０〜８０℃）に近づけることができ、燃料電池１
の発電効率を向上させることができる。With the above structure, the same effect as the first embodiment can be obtained. The gas-liquid separator 40 of the second embodiment also constitutes a supply hydrogen heating means for heating the supply hydrogen supplied to the fuel cell 1 with the exhaust hydrogen. Thereby, the temperature of the supplied hydrogen can be brought close to the operating temperature of the fuel cell 1 (70 to 80 ° C.), and the fuel cell 1
The power generation efficiency of can be improved.
【００４６】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について図３に基づいて説明する。本第３実施形態
は、上記第１実施形態に比較して、水素供給装置２０か
らの供給水素と燃料電池１からの排出空気との間で熱交
換する供給水素加熱手段が設けられている点が異なるも
のである。上記第１実施形態と同様の部分については、
同一の符号を付して説明を省略する。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Compared to the first embodiment, the third embodiment is provided with a supply hydrogen heating means for exchanging heat between the supply hydrogen from the hydrogen supply device 20 and the exhaust air from the fuel cell 1. Are different. Regarding the same parts as those in the first embodiment,
The same reference numerals are given and the description is omitted.
【００４７】図３は、本第３実施形態の燃料電池システ
ムの全体構成を示している。図３に示すように、本第３
実施形態では、空気排出経路１２を通過する燃料電池１
からの排出空気と、水素供給装置２０から供給される供
給水素との間で熱交換を行う熱交換器（供給水素加熱手
段）５０が設けられている。熱交換器５０による熱交換
は、供給水素に燃料電池１からの排出水素が合流する前
に行われる。FIG. 3 shows the overall structure of the fuel cell system according to the third embodiment. As shown in FIG.
In the embodiment, the fuel cell 1 passing through the air discharge path 12
A heat exchanger (supply hydrogen heating means) 50 for exchanging heat between the exhaust air from and the supply hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 is provided. The heat exchange by the heat exchanger 50 is performed before the hydrogen discharged from the fuel cell 1 merges with the supplied hydrogen.
【００４８】燃料電池１からの排出空気は、燃料電池１
の運転温度である７０〜８０℃程度となっており、水素
供給装置２０からの供給水素はレギュレータ２２での膨
張により温度上昇するが、燃料電池１の運転温度（７０
〜８０℃）より低温である。このため、供給水素は、排
出空気と熱交換することで加熱され、温度上昇する。供
給水素は、加熱された後に燃料電池１から排出された排
出水素が合流する。このとき、供給水素は加熱されてい
るので、排出水素に含まれる水分（蒸気）の凝縮を低減
することができる。The exhaust air from the fuel cell 1 is
The operating temperature of the fuel cell 1 is about 70 to 80 ° C., and the hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 rises in temperature due to expansion in the regulator 22, but the operating temperature of the fuel cell 1 (70
-80 ° C). Therefore, the supplied hydrogen is heated by exchanging heat with the exhaust air, and its temperature rises. The supplied hydrogen joins with the discharged hydrogen discharged from the fuel cell 1 after being heated. At this time, since the supplied hydrogen is heated, it is possible to reduce the condensation of water (vapor) contained in the discharged hydrogen.
【００４９】これにより、排出水素に含まれる水分の凝
縮に起因する配管での圧損の増加、配管の閉塞を防止で
きる。さらに、供給水素の温度を燃料電池１の運転温度
に近づけることができ、燃料電池１の発電効率を向上さ
せることができる。また、燃料電池１からの排出空気の
熱を利用することで、供給水素を加熱するためのヒータ
を新たに設ける必要がなくなる。As a result, it is possible to prevent an increase in pressure loss in the pipe and blockage of the pipe due to the condensation of water contained in the discharged hydrogen. Further, the temperature of the supplied hydrogen can be brought close to the operating temperature of the fuel cell 1, and the power generation efficiency of the fuel cell 1 can be improved. Further, by utilizing the heat of the exhaust air from the fuel cell 1, it is not necessary to newly provide a heater for heating the supplied hydrogen.
【００５０】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態について図４に基づいて説明する。本第４実施形態
は、上記第３実施形態に比較して、供給水素加熱手段と
して供給水素と供給空気との間で熱交換する熱交換器を
用いている点が異なるものである。上記第３実施形態と
同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略
する。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is different from the third embodiment in that a heat exchanger for exchanging heat between the supply hydrogen and the supply air is used as the supply hydrogen heating means. The same parts as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００５１】図４は、本第４実施形態の全体構成を示し
ている。図４に示すように、本第４実施形態では、空気
供給装置（ガス圧縮機）１０から燃料電池１に供給され
る供給空気と、水素供給装置２０から供給される供給水
素との間で熱交換を行う熱交換器（供給水素加熱手段）
６０が設けられている。熱交換器６０による熱交換は、
供給水素に燃料電池１からの排出水素が合流する前に行
われる。FIG. 4 shows the overall structure of the fourth embodiment. As shown in FIG. 4, in the fourth embodiment, heat is supplied between the supply air supplied from the air supply device (gas compressor) 10 to the fuel cell 1 and the supply hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20. Heat exchanger for exchanging (supply hydrogen heating means)
60 is provided. The heat exchange by the heat exchanger 60 is
This is performed before the hydrogen discharged from the fuel cell 1 merges with the supplied hydrogen.
【００５２】一般的にエアコンプレッサで圧縮された空
気は高温（１００℃）以上となっている。このため、供
給水素は、供給空気と熱交換することで加熱され、温度
上昇する。供給水素は、加熱された後に燃料電池１から
排出された排出水素が合流する。このとき、供給水素は
加熱されているので、排出水素に含まれる水分（蒸気）
の凝縮を低減することができる。Generally, the air compressed by the air compressor has a high temperature (100 ° C.) or higher. Therefore, the supplied hydrogen is heated by exchanging heat with the supplied air, and the temperature rises. The supplied hydrogen joins with the discharged hydrogen discharged from the fuel cell 1 after being heated. At this time, the supplied hydrogen is heated, so the moisture (steam) contained in the discharged hydrogen
Can be reduced.
【００５３】以上の構成によっても上記第３実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、上述のようにエ
アコンプレッサで圧縮された空気は高温（１００℃）以
上となっており、燃料電池１に供給した場合、燃料電池
１が破壊されることがある。これを防ぐために供給空気
冷却用の冷却器（インタークーラー）を設けることもあ
るが、本第４実施形態の構成によれば、熱交換器６０は
供給水素の加熱と同時に供給空気の冷却を行う供給空気
冷却手段を構成し、供給空気冷却用の冷却器を設ける必
要がない。With the above structure, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Further, as described above, the air compressed by the air compressor has a high temperature (100 ° C.) or higher, and when supplied to the fuel cell 1, the fuel cell 1 may be destroyed. In order to prevent this, a cooler (intercooler) for cooling the supply air may be provided, but according to the configuration of the fourth embodiment, the heat exchanger 60 heats the supply hydrogen and simultaneously cools the supply air. It is not necessary to configure the air cooling means and provide a cooler for cooling the supply air.
【００５４】（第５実施形態）次に、本発明の第５実施
形態について図５に基づいて説明する。本第５実施形態
は、上記第１実施形態に比較して、供給水素加熱手段と
して電気ヒータを用いている点が異なるものである。上
記第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を
付して説明を省略する。(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that an electric heater is used as the supply hydrogen heating means. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００５５】図５は、本第５実施形態の全体構成を示し
ている。図５に示すように、本第５実施形態では、水素
供給経路２１における水素排出経路２４との合流点より
上流側に、減圧後の供給水素を加熱する加熱ヒータ（供
給水素加熱手段）５０が設けられている。本第５実施形
態では、加熱ヒータ７０として電気式ヒータを用いてい
る。FIG. 5 shows the overall structure of the fifth embodiment. As shown in FIG. 5, in the fifth embodiment, a heater (supply hydrogen heating means) 50 for heating the supply hydrogen after depressurization is provided upstream of the confluence point of the hydrogen supply route 21 with the hydrogen discharge route 24. It is provided. In the fifth embodiment, an electric heater is used as the heater 70.
【００５６】水素供給装置２０より供給され、レギュレ
ータ２３にて減圧された供給水素は、加熱ヒータ７０に
て加熱される。供給水素は、加熱された後に燃料電池１
から排出された排出水素が合流する。このとき、供給水
素は加熱されているので、排出水素に含まれる水分（蒸
気）の凝縮を低減することができる。The hydrogen supplied from the hydrogen supply device 20 and decompressed by the regulator 23 is heated by the heater 70. The supplied hydrogen is heated and then the fuel cell 1
The discharged hydrogen discharged from the fuel cell joins. At this time, since the supplied hydrogen is heated, it is possible to reduce the condensation of water (vapor) contained in the discharged hydrogen.
【００５７】以上の構成によっても上記第３実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、本第５実施形態
のように供給水素加熱用のヒータを設けることで、シス
テム全体の構成を簡素にできる。With the above structure, the same effect as the third embodiment can be obtained. Further, by providing the heater for heating the supplied hydrogen as in the fifth embodiment, the configuration of the entire system can be simplified.
【００５８】（他の実施形態）なお、上記第１、第２実
施形態では排出水素に含まれる水分を回収する凝縮回収
器３０、４０を用いたが、凝縮回収器３０、４０は排出
水素と外気あるいは供給水素との間で熱交換できるもの
であれば、任意の構成の凝縮回収器を用いることができ
る。(Other Embodiments) In the first and second embodiments, the condensation collectors 30 and 40 for collecting the water contained in the discharged hydrogen are used. Any condensing and recovering device can be used as long as it can exchange heat with the outside air or the supplied hydrogen.
【００５９】また、上記第１、第２実施形態において、
凝縮回収器３０、４０にて排出水素から回収された水分
は、燃料電池１に供給されるガスの加湿等といった他の
用途に用いることができる。In the first and second embodiments,
The water content recovered from the exhausted hydrogen in the condensation recovery units 30 and 40 can be used for other purposes such as humidifying the gas supplied to the fuel cell 1.
【００６０】また、上記第３、第４実施形態では、熱交
換器５０、６０にて供給水素を排出空気あるいは供給空
気で加熱するように構成したが、これに限らず、ガス圧
縮機２０あるいは水素循環ポンプ２４を駆動する電動モ
ータ（図示せず）が発熱するので、熱交換器をこれらの
電動モータの発熱を利用して供給水素を加熱するように
構成することもできる。In the third and fourth embodiments, the heat exchangers 50 and 60 are configured to heat the supplied hydrogen with the exhaust air or the supplied air. However, the present invention is not limited to this, and the gas compressor 20 or Since the electric motors (not shown) that drive the hydrogen circulation pump 24 generate heat, the heat exchanger may be configured to heat the supplied hydrogen by utilizing the heat generation of these electric motors.
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a first embodiment.
【図２】第２実施形態の燃料電池システムの全体構成を
示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a second embodiment.
【図３】第３実施形態の燃料電池システムの全体構成を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a third embodiment.
【図４】第４実施形態の燃料電池システムの全体構成を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a fourth embodiment.
【図５】第５実施形態の燃料電池システムの全体構成を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to a fifth embodiment.
１…燃料電池、１０…空気供給装置、１１…空気供給経
路、１２…空気排出経路、２０…水素供給装置、２１…
水素供給経路、２４…水素循環経路、３０…凝縮回収器
（水分回収手段）、４０…熱交換器（供給水素加熱手
段）。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 10 ... Air supply device, 11 ... Air supply path, 12 ... Air discharge path, 20 ... Hydrogen supply device, 21 ...
Hydrogen supply path, 24 ... Hydrogen circulation path, 30 ... Condensing collector (water collecting means), 40 ... Heat exchanger (supply hydrogen heating means).
Claims (9)
ルギーを発生させる固体高分子電解質型の燃料電池
（１）を備える燃料電池システムであって、 前記燃料電池（１）に酸素を含んだ空気を供給する空気
供給手段（１０）と、 前記燃料電池（１）に水素を供給する水素供給手段（２
０）と、 前記水素供給手段（２０）から前記燃料電池（１）に供
給される供給水素が通過する水素供給経路（２１）と、 水分を含んだ状態で前記燃料電池（１）から排出される
未反応の排出水素を前記水素供給経路（２１）に合流さ
せる水素循環経路（２４）と、 前記水素循環経路（２４）に設けられ、前記排出水素を
循環させる水素循環手段（２５）と、 前記水素循環経路（２４）における前記燃料電池（１）
と前記水素循環手段（２５）との間に設けられ、前記排
出水素に含まれる水分を回収する水分回収手段（３０、
４０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。1. A fuel cell system comprising a solid polymer electrolyte fuel cell (1) for generating electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, wherein the fuel cell (1) contains oxygen-containing air. And an hydrogen supply means (2) for supplying hydrogen to the fuel cell (1).
0), a hydrogen supply path (21) through which the supply hydrogen supplied from the hydrogen supply means (20) to the fuel cell (1) passes, and is discharged from the fuel cell (1) in a water-containing state. A hydrogen circulation path (24) for joining unreacted exhausted hydrogen with the hydrogen supply path (21); and a hydrogen circulation means (25) provided in the hydrogen circulation path (24) for circulating the exhausted hydrogen. The fuel cell (1) in the hydrogen circulation path (24)
And a hydrogen circulating means (25) for recovering the water contained in the discharged hydrogen.
40) and a fuel cell system.
水素と外気との間で熱交換を行う熱交換器（３１）を有
する気液分離器であることを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池システム。2. The moisture recovery means (30) is a gas-liquid separator having a heat exchanger (31) for exchanging heat between the discharged hydrogen and the outside air. The fuel cell system described.
水素と前記供給水素との間で熱交換を行う熱交換器を有
する気液分離器であることを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池システム。3. The water-liquid separator (40) is a gas-liquid separator having a heat exchanger for exchanging heat between the discharged hydrogen and the supplied hydrogen. Fuel cell system.
ルギーを発生させる固体高分子電解質型燃料電池（１）
を備える燃料電池システムであって、 前記燃料電池（１）に酸素を含んだ空気を供給する空気
供給手段（１０）と、 前記燃料電池（１）に水素を供給する水素供給手段（２
０）と、 前記水素供給手段（２０）から前記燃料電池（１）に供
給される供給水素が通過する水素供給経路（２１）と、 水分を含んだ状態で前記燃料電池（１）から排出される
未反応の排出水素を前記水素供給経路（２１）に合流さ
せる水素循環経路（２４）と、 前記水素循環経路（２４）に設けられ、前記排出水素を
循環させる水素循環手段（２５）と、 前記水素供給経路（２１）における前記水素循環経路
（２４）との合流点より上流側に設けられ、前記供給水
素を加熱する供給水素加熱手段（５０、６０、７０）と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。4. A solid polymer electrolyte fuel cell (1) which generates electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen.
A fuel cell system comprising: an air supply means (10) for supplying oxygen-containing air to the fuel cell (1); and a hydrogen supply means (2) for supplying hydrogen to the fuel cell (1).
0), a hydrogen supply path (21) through which the supply hydrogen supplied from the hydrogen supply means (20) to the fuel cell (1) passes, and is discharged from the fuel cell (1) in a water-containing state. A hydrogen circulation path (24) for joining unreacted exhausted hydrogen with the hydrogen supply path (21); and a hydrogen circulation means (25) provided in the hydrogen circulation path (24) for circulating the exhausted hydrogen. And a supply hydrogen heating means (50, 60, 70) provided on the upstream side of a confluence point with the hydrogen circulation path (24) in the hydrogen supply path (21) for heating the supply hydrogen. Fuel cell system.
と前記排出水素との間で熱交換させる熱交換器であるこ
とを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the supply hydrogen heating means is a heat exchanger for exchanging heat between the supply hydrogen and the exhaust hydrogen.
供給水素と前記燃料電池（１）から排出される未反応の
酸素を含む排出空気との間で熱交換させる熱交換器であ
ることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システ
ム。6. The supply hydrogen heating means (50) is a heat exchanger for exchanging heat between the supply hydrogen and exhaust air containing unreacted oxygen exhausted from the fuel cell (1). The fuel cell system according to claim 4, wherein:
であり、前記供給水素加熱手段（６０）は、前記供給水
素と、前記空気供給手段（２０）から前記燃料電池
（１）から供給される供給空気との間で熱交換させる熱
交換器であることを特徴とする請求項４に記載の燃料電
池システム。7. The air supply means (10) is a gas compressor, and the supply hydrogen heating means (60) supplies the supply hydrogen and the air supply means (20) from the fuel cell (1). The fuel cell system according to claim 4, which is a heat exchanger for exchanging heat with the supplied air.
式ヒータであることを特徴とする請求項４に記載の燃料
電池システム。8. The fuel cell system according to claim 4, wherein the supply hydrogen heating means (70) is an electric heater.
空気供給手段（１０）の少なくとも一方は電動モータに
より駆動され、 前記供給水素加熱手段は、前記供給水素と、前記電動モ
ータの発生する熱との間で熱交換させる熱交換器である
ことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。9. At least one of said hydrogen circulation means (24) and said air supply means (10) is driven by an electric motor, and said supply hydrogen heating means is provided with said supply hydrogen and heat generated by said electric motor. The fuel cell system according to claim 4, wherein the fuel cell system is a heat exchanger for exchanging heat between the fuel cells.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120600A JP4140269B2 (en) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120600A JP4140269B2 (en) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Fuel cell system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003317753A true JP2003317753A (en) | 2003-11-07 |
| JP4140269B2 JP4140269B2 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=29536779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120600A Expired - Fee Related JP4140269B2 (en) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Fuel cell system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4140269B2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183117A (en) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Toshiba Home Technology Corp | Fuel cell device |
| JP2005337539A (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Honda Motor Co Ltd | Humidifying device |
| JP2006040846A (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Equos Research Co Ltd | Fuel cell system and its operating method |
| JP2006134743A (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP2006331822A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| JP2007220637A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Furukawa Battery Co Ltd:The | Fuel cell power generator |
| JP2009087849A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| US7951505B2 (en) | 2004-04-27 | 2011-05-31 | Panasonic Corporation | Fuel cell system that supplies to individual cells of a fuel cell stack independently |
| US9666886B2 (en) | 2013-12-31 | 2017-05-30 | Hyundai Motor Company | Condensed water removing method and apparatus of gas diffiusion layer and catalyst layer of fuel cell and apparatus |
| CN114284523A (en) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 上海重塑能源科技有限公司 | Fuel cell anode circulation path with controllable dew point temperature and control method thereof |
| CN114855188A (en) * | 2022-05-31 | 2022-08-05 | 北京质子动力发电技术有限公司 | Solid oxide electrolytic cell hydrogen production system |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120600A patent/JP4140269B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183117A (en) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Toshiba Home Technology Corp | Fuel cell device |
| US7951505B2 (en) | 2004-04-27 | 2011-05-31 | Panasonic Corporation | Fuel cell system that supplies to individual cells of a fuel cell stack independently |
| JP2005337539A (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Honda Motor Co Ltd | Humidifying device |
| JP2006040846A (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Equos Research Co Ltd | Fuel cell system and its operating method |
| JP2006134743A (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| JP4643972B2 (en) * | 2004-11-08 | 2011-03-02 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
| JP2006331822A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
| JP2007220637A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Furukawa Battery Co Ltd:The | Fuel cell power generator |
| JP2009087849A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| US9666886B2 (en) | 2013-12-31 | 2017-05-30 | Hyundai Motor Company | Condensed water removing method and apparatus of gas diffiusion layer and catalyst layer of fuel cell and apparatus |
| CN114284523A (en) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 上海重塑能源科技有限公司 | Fuel cell anode circulation path with controllable dew point temperature and control method thereof |
| CN114284523B (en) * | 2021-12-24 | 2024-01-19 | 上海重塑能源科技有限公司 | Fuel cell anode circulation loop capable of controlling dew point temperature and control method thereof |
| CN114855188A (en) * | 2022-05-31 | 2022-08-05 | 北京质子动力发电技术有限公司 | Solid oxide electrolytic cell hydrogen production system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4140269B2 (en) | 2008-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8304123B2 (en) | Ambient pressure fuel cell system employing partial air humidification | |
| JP3077618B2 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell | |
| JP3918757B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP4830852B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2009200026A (en) | Evaporation cooling type fuel cell system and its cooling method | |
| JP2004178818A (en) | Fuel cell system | |
| US7267900B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2020021630A (en) | Fuel cell system | |
| CN106340660B (en) | Energy supply method and system | |
| US6296959B2 (en) | Air supply device for fuel cell | |
| JP4140269B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP4225112B2 (en) | Fuel cell cogeneration system | |
| JP4288721B2 (en) | Fuel cell system | |
| CN216528970U (en) | Fuel cell system | |
| JP2008251216A (en) | Fuel cell system | |
| JP2000030726A5 (en) | ||
| JP2005259440A (en) | Fuel cell system | |
| JP4553004B2 (en) | Fuel cell stack | |
| JP4098486B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2000208159A (en) | Fuel cell system | |
| JP4000971B2 (en) | Fuel cell system | |
| KR20100132956A (en) | A fuel cell power plant having improved operating efficiencies | |
| JP2008251439A (en) | Fuel cell system | |
| JP3831836B2 (en) | Solid polymer fuel cell power generator | |
| JP4076476B2 (en) | Fuel cell power generation system and operation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050407 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080115 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080520 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080602 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130620 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140620 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |