JP2005158543A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給して発電させると共に、燃料電池内に水を循環させる燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system in which an oxidant gas and a fuel gas are supplied to a fuel cell to generate power, and water is circulated in the fuel cell.
従来より、燃料電池スタックの酸化剤極及び燃料極に酸化剤ガス及び燃料ガスを供給すると共に、燃料電池スタック内に設けられた水通路に純水を供給する燃料電池システムが知られている。
しかしながら、上述した従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの内部に酸化剤ガス、燃料ガス及び水を循環させる燃料電池スタックを使用しているために、燃料ガスが燃料極から水通路に侵入して、燃料ガスが水に溶け込んで、水を貯蔵している純水タンクで放出される可能性がある。これにより、従来の燃料電池システムでは、水素等の燃料ガスが純水タンクに蓄積する可能性があるが、純水タンクに蓄積した燃料ガスを排出する機構が備えられていないのが現状であった。 However, since the conventional fuel cell system described above uses a fuel cell stack that circulates oxidant gas, fuel gas, and water inside the fuel cell stack, the fuel gas enters the water passage from the fuel electrode. Thus, there is a possibility that the fuel gas dissolves in the water and is released in the pure water tank storing the water. As a result, in the conventional fuel cell system, there is a possibility that fuel gas such as hydrogen accumulates in the pure water tank, but there is currently no mechanism for discharging the fuel gas accumulated in the pure water tank. It was.
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、純水タンクに蓄積した燃料ガスを希釈して外部に排出することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of diluting the fuel gas accumulated in the pure water tank and discharging it to the outside.
本発明に係る燃料電池システムでは、燃料ガスが供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極と、水を通過させる水流路とを備える燃料電池を発電させる場合に、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス圧縮装置と燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を介して燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する。このとき、燃料電池システムでは、酸化剤ガスが流れる配管から分岐した酸化剤ガス導入配管を介して、燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンク内に酸化剤ガスを導入して、水タンク内のガスを、ガス排出配管を介して水タンク外に排出することにより、上述の課題を解決する。 In the fuel cell system according to the present invention, when a fuel cell including a fuel electrode to which fuel gas is supplied, an oxidant electrode to which oxidant gas is supplied, and a water passage through which water passes is generated, the fuel cell The fuel gas is supplied to the fuel electrode, and the oxidant gas is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell through an oxidant gas supply pipe connecting the oxidant gas compression device and the oxidant electrode of the fuel cell. At this time, in the fuel cell system, the oxidant gas is introduced into the water tank that stores the water supplied to the water flow path of the fuel cell via the oxidant gas introduction pipe branched from the pipe through which the oxidant gas flows. By discharging the gas in the water tank to the outside of the water tank through the gas discharge pipe, the above-described problem is solved.
本発明に係る燃料電池システムによれば、水タンク内に酸化剤ガスを導入するので、水に燃料ガスが混入して水タンク内に燃料ガスが蓄積する場合であっても、水タンク内の燃料ガスを酸化剤ガスで希釈して排出することができ、水タンク内を換気することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the oxidant gas is introduced into the water tank. Therefore, even when the fuel gas is mixed into the water and the fuel gas accumulates in the water tank, Fuel gas can be diluted with oxidant gas and discharged, and the inside of the water tank can be ventilated.
以下、本発明の第1実施形態〜第3実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
本発明は、例えば図1に示すように構成された第1実施形態に係る燃料電池システムに適用される。
[First Embodiment]
The present invention is applied to the fuel cell system according to the first embodiment configured as shown in FIG. 1, for example.
[燃料電池システムの構成]
この燃料電池システムは、例えば車両に搭載され、燃料電池スタック1に発電反応を行わせ、当該燃料電池スタック1にて発電した発電電力を負荷に供給することにより、車両の走行トルクを発生させる。
[Configuration of fuel cell system]
This fuel cell system is mounted on, for example, a vehicle, causes the
燃料電池スタック1は、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する。この燃料電池スタック1は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで、燃料ガスとして水素が供給される燃料極(水素極)と酸化剤ガスとして空気が供給される酸化剤極(空気極)とを対設した燃料電池セルを備え、当該燃料電池セルを複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック1による発電は、燃料極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン(H+)が高分子電解質膜を通過して酸化剤極に到達し、この水素イオンが酸化剤極にて酸素と結合して水(H2O)を生成することによって行われる。このような燃料電池スタック1には、水素ガスを通過させる水素ガス流路1a、空気を通過させる空気流路1b、純水を循環させる純水循環流路1cが内部に形成されている。
The
この燃料電池スタック1を構成する燃料電池セルは、例えば図2に示すような内部構成となっている。この燃料電池セルは、水素ガス流路1aと空気流路1bとの間に設けられた固体高分子電解質膜31、及び水素ガス流路1aと純水循環流路1cとの間に設けられた多孔質プレート32を、2枚のセパレータプレート33で狭持して構成されている。このような燃料電池セルには、所定の圧力差の範囲内となるように圧力調整されて、水素ガス、空気及び純水が導入される。
The fuel cell constituting the
この燃料電池セルは、水素ガス流路1aに水素ガス、空気流路1bに空気、純水循環流路1cに純水が供給されると、純水循環流路1cから多孔質プレート32によって気化された水分が水素ガス流路1a内に浸入し、加湿された水素ガスが通過する。これにより、燃料電池セルは、純水循環流路1cを流れる純水によって加湿された水素ガスと、後述する加湿装置18によって加湿された空気とによって、固体高分子電解質膜31を湿潤状態に保持するように作用する。
The fuel cell is vaporized by the
また、この燃料電池セルは、純水循環流路1cから水素ガス流路1aに水分が浸入したことによって、水素ガス流路1aの水素ガス出口付近にて発生した凝縮水を多孔質プレート32によって純水循環流路1cに取り込んで排出するように作用する。これにより、燃料電池セルは、凝縮水によって水素ガス流路1aが閉鎖される水詰まりを防止する。
In addition, this fuel battery cell uses a
また、この燃料電池システムでは、燃料電池スタック1の発電反応に使用される水素ガスを循環させる水素循環系、燃料電池スタック1の発電反応に使用される空気を供給する空気供給系、燃料電池スタック1の加湿及び冷却に使用される純水を循環させる純水循環系を備える。これらの各系は、後述するコントローラ2からの制御信号を入力することにより動作が制御される。
Further, in this fuel cell system, a hydrogen circulation system that circulates hydrogen gas used for the power generation reaction of the
水素循環系は、燃料電池スタック1の水素ガス入口と接続された水素供給配管L1に、例えば水素タンク等を含む水素供給装置11、水素遮断弁12、水素調圧弁13及びエゼクタ14が設けられている。また、この水素循環系は、燃料電池スタック1の水素ガス出口と水素供給配管L1のエゼクタ14とを接続する水素循環配管L2、当該水素循環配管L2から分岐した水素排出配管L3及び当該水素排出配管L3に設けられたパージ弁15が設けられている。
In the hydrogen circulation system, a hydrogen supply pipe L1 connected to a hydrogen gas inlet of the
このような水素循環系では、燃料電池スタック1を発電させるに際して、水素遮断弁12が開状態となされ、水素調圧弁13の開度が調整されることにより水素ガス圧力を調整して、水素供給装置11から燃料電池スタック1の水素ガス入口に水素ガスを送る。これにより、水素循環系では、水素ガス流路1a内の水素ガス圧力を調整する。
In such a hydrogen circulation system, when the
そして、燃料電池スタック1は、一部の水素を発電反応に使用し、発電反応に使用されなかった一部の水素を水素ガス出口から水素循環配管L2に排出する。この燃料電池スタック1の水素ガス出口から排出された水素ガスは、水素供給装置11から供給される水素ガスの運動エネルギを用いて、エゼクタ14により取り込まれ、循環水素として再度水素供給配管L1を介して燃料電池スタック1の水素ガス入口に送られる。これにより、燃料電池システムは、燃料電池スタック1の水素ガス入口に供給する水素量を大きくし、燃料電池スタック1を構成する各燃料電池セルに不足なく水素ガスを供給する。
The
また、この水素循環系では、水素供給配管L1及び水素循環配管L2内のガスをパージするに際して、コントローラ2によりパージ弁15を開動作させる。これにより、水素循環系では、水素循環配管L2に蓄積していた水素以外の不純物等を水素排出配管L3を介して排出する。
In this hydrogen circulation system, the
空気供給系は、燃料電池スタック1の空気入口と接続された空気供給配管L4に空気供給装置16、熱交換器17及び加湿装置18が設けられ、燃料電池スタック1の空気出口と接続された空気排出配管L5に加湿装置18及び空気圧力調整弁19が設けられて構成されている。
In the air supply system, an
このような空気供給系では、燃料電池スタック1を発電させるに際して、酸化剤ガス圧縮装置である空気供給装置16により外気を圧縮して熱交換器17に送り、圧縮することにより昇温した圧縮空気を熱交換器17により冷却する。ここで、熱交換器17は、例えば、図示しない燃料電池スタック1に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環系と接続された冷却媒体配管17aが内部に配置されることにより、燃料電池スタック1の冷却媒体を共用して、圧縮空気を冷却し、加湿装置18に送る。
In such an air supply system, when the
加湿装置18は、熱交換器17から送られた圧縮空気を加湿して、燃料電池スタック1に供給する。ここで、加湿装置18は、ポリイミドのような水分透過性が高い材料からなる膜を備え、燃料電池スタック1の空気出口に接続された空気排出配管L5を介して供給された排空気に含まれる水分を空気供給配管L4側に移動させる。これにより、加湿装置18は、乾燥した圧縮空気を加湿して、燃料電池スタック1内の固体高分子電解質を加湿させる。
The
また、この空気供給系では、加湿装置18の排空気下流側の空気排出配管L5の空気圧力調整弁19の開度がコントローラ2により調整され、燃料電池スタック1の運転が良好な状態で行われるように空気流路1b内での空気圧力が調整される。
Further, in this air supply system, the
純水循環系は、燃料電池スタック1の固体高分子電解質が多孔質のものからなる場合、当該多孔質の固体高分子電解質に比較的多くの純水を供給して加湿させたり、燃料電池スタック1の温度を調整するために、燃料電池スタック1の純水循環流路1c内に純水を循環させる。この純水循環系は、燃料電池スタック1の純水循環流路1cと純水タンク20とを接続する純水供給配管L6及び純水循環配管L7を備えて構成されている。純水供給配管L6には、純水タンク20及び純水ポンプ21が接続されている。このような純水循環系では、燃料電池スタック1が発電している時に、コントローラ2により純水ポンプ21が駆動される。これにより、純水循環系では、純水ポンプ21により純水タンク20内の純水を取り込んで、純水供給配管L6を介して純水循環流路1cに純水を供給し、純水循環流路1cから排出された純水を純水タンク20内に戻す。
In the pure water circulation system, when the solid polymer electrolyte of the
更にまた、この燃料電池システムでは、空気供給配管L4と純水タンク20とを接続する空気導入配管L8、外気と純水タンク20とを接続するための通気配管L9を備える。なお、空気導入配管L8は、純水タンク20の満水時における純水面よりも高い位置に設けられた空気導入入口に接続されている。
Furthermore, the fuel cell system includes an air introduction pipe L8 for connecting the air supply pipe L4 and the
また、この空気導入配管L8は、一部に空気圧損を調整する絞り部22が形成されている。この絞り部22は、例えばオリフィス機構で構成され、空気供給配管L4から純水タンク20内に導入する空気流量を調整するように構成されている。なお、絞り部22は、オリフィス機構で構成される場合のみならず、アクチュエータにより開閉動作する流量調整弁や開閉弁であっても良い。
In addition, the air introduction pipe L8 is partially formed with a
このような各系を備えた燃料電池システムでは、燃料電池スタック1を発電させるに際して、空気供給配管L4から燃料電池スタック1に送られる圧縮空気を、絞り部22によって圧力損失を与え、空気導入配管L8を介して純水タンク20に導入する。これによって、純水タンク20内の気体は、空気と混合されたガスとなり、ガス排出配管である通気配管L9を介して純水タンク20内から排気されることになる。
In the fuel cell system having such systems, when the
ここで、燃料電池スタック1の内部では、水素ガス流路1aと純水循環流路1cとが多孔質プレート32を介して区分されているので、多孔質プレート32に形成されている孔によって水素ガスと純水とが直接接している状態となっている。このため、燃料電池スタック1の内部では、純水循環流路1cを流れる純水中に水素ガス流路1aを流れる水素が溶解したり、水素ガス流路1a内の圧力値よりも純水循環流路1cの圧力値が小さい場合には圧力差によって水素が純水内に取り込まれる現象が起こる。このような現象が起こると、純水に混入した水素は、純水循環配管L7内を流れて純水タンク20内に流入し、純水タンク20の気体内に放出される。この結果、純水タンク20内には、水素を含むガスが蓄積することになる。
Here, since the hydrogen
これに対し、燃料電池システムでは、燃料電池スタック1に圧縮空気を供給して発電させると共に、純水タンク20内に圧縮空気を導入して、純水タンク20内に蓄積される水素を圧縮空気によって希釈して、排出する。このとき、コントローラ2は、燃料電池スタック1に要求される発電量を発電させるために必要な空気流量に加えて、純水タンク20内の水素を希釈するのに必要な空気流量を取り込むように空気供給装置16を制御する。具体的には、コントローラ2は、例えば多孔質プレート32の孔径、純水タンク20の容量や単位時間当たりに純水タンク20内に浸入する水素流量等に基づいて、純水タンク20内に導入する空気流量を空気供給装置16によって取り込むように制御する。また、純水タンク20内に導入する空気流量は、燃料電池システムの運転条件の範囲であって、予め実験等によって燃料電池スタック1から純水タンク20に浸入する水素量を求めておき、純水タンク20内の当該水素濃度を可燃範囲以下の濃度まで十分に希釈することができるような絞り部22によって調整される。
On the other hand, in the fuel cell system, compressed air is supplied to the
[第1実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、第1実施形態に係る燃料電池システムによれば、純水タンク20内に圧縮空気を導入するので、純水に水素が混入して純水タンク20内に水素が蓄積する場合であっても、純水タンク20内の水素を圧縮空気で希釈して排出して、純水タンク20内を換気することができる。
[Effect of the first embodiment]
As described above in detail, according to the fuel cell system according to the first embodiment, since compressed air is introduced into the
また、この燃料電池システムによれば、燃料電池スタック1の空気上流側の空気供給配管L4から分岐させた空気導入配管L8を備えるので、空気供給配管L4での空気圧力が少なくとも空気流路1bでの圧力損失分の空気圧力となっているので、燃料電池スタック1に要求される発電量が少ない時であって、低圧力で燃料電池スタック1を発電させる場合であっても純水タンク20内に圧縮空気を導入することができる。
Moreover, according to this fuel cell system, since the air introduction pipe L8 branched from the air supply pipe L4 on the upstream side of the
更に、この燃料電池システムによれば、熱交換器17の下流側の空気供給配管L4から分岐させた空気導入配管L8を備え、熱交換器17を通過した圧縮空気を純水タンク20内に導入するので、燃料電池スタック1に要求される発電量が高く、燃料電池スタック1内の流体圧力を高くした状態で運転する必要がある場合であっても、熱交換器17によって冷却した圧縮空気を純水タンク20内に導入することができ、空気導入配管L8として耐熱温度が低い樹脂材料からなるものやゴムからなるものを使用することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、空気導入配管L8や通気配管L9を追加した構成としても、車両等の搭載スペースが限られたものへの搭載性を向上させることができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, the air supply pipe L8 branched from the air supply pipe L4 on the downstream side of the
更にまた、この燃料電池システムによれば、熱交換器17の上流側の圧縮空気と比較して温度が低い圧縮空気を純水タンク20に導入するので、純水タンク20内の純水に与える熱量を小さくすることができ、純水の気化を抑制して、システムとしての水収支効率が低下することを抑制することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, the compressed air having a lower temperature than the compressed air upstream of the
更にまた、この燃料電池システムによれば、熱交換器17と加湿装置18との間の空気供給配管L4から分岐させた空気導入配管L8を備え、加湿装置18の上流から分岐して圧縮空気を純水タンク20内に導入しているので、熱交換器17の下流から分岐した空気導入配管L8を設けた場合の効果に加えて、空気導入配管L8内の圧縮空気を乾燥した状態とすることができ、空気導入配管L8内で水分が凝縮することがない。したがって、この燃料電池システムによれば、加湿した圧縮空気を空気導入配管L8に供給することによって絞り部22にて水詰まりを発生させて、純水タンク20への空気流量が減少し、水素を希釈するための空気流量が不足することなく、安定して空気を純水タンク20内に導入することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, the air introduction pipe L8 branched from the air supply pipe L4 between the
更に、この燃料電池システムによれば、空気導入配管L8中に凝縮水が残存した状態で氷点下の大気温度に晒された場合に、凍結によって空気導入配管L8を劣化させることがない。 Furthermore, according to this fuel cell system, when the condensed water remains in the air introduction pipe L8 and is exposed to the atmospheric temperature below freezing point, the air introduction pipe L8 is not deteriorated by freezing.
更に、この燃料電池システムによれば、加湿装置18で加湿した圧縮空気の全部を燃料電池スタック1に供給して、燃料電池スタック1から排出された圧縮空気に含まれる水分を加湿装置18で回収して加湿に再利用することができるので、回収した水分を純水タンク20に排出することなく、システム全体での水収支性能を高めることができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, all of the compressed air humidified by the
更にまた、この燃料電池システムによれば、空気導入配管L8にオリフィス機構からなる絞り部22を設けたので、空気供給配管L4から純水タンク20に導入する空気流量を調整することができ、確実に純水タンク20内の水素濃度を低下させて排出することを実現することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, since the
[第2実施形態]
つぎに、第2実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第1実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a fuel cell system according to a second embodiment will be described. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
第2実施形態に係る燃料電池システムは、図3に示すように、空気導入配管L8に代えて、空気供給装置16と熱交換器17とを接続する空気供給配管L4部分から分岐して、純水タンク20と接続された空気導入配管L10を備えた点で、第1実施形態に係る燃料電池システムとは異なる。
As shown in FIG. 3, the fuel cell system according to the second embodiment branches from an air supply pipe L4 connecting the
すなわち、この燃料電池システムは、圧縮空気を熱交換器17の上流側から分岐して、純水タンク20内に導入するように構成されている。また、この燃料電池システムでは、純水タンク20内に蓄積する水素濃度が可燃濃度以下となるまで希釈可能な空気流量を空気供給装置16から純水タンク20に供給する絞り部22が空気導入配管L10に設けられている。
That is, this fuel cell system is configured to branch compressed air from the upstream side of the
このように構成された燃料電池システムによれば、熱交換器17の上流から純水タンク20に圧縮空気を供給するので、空気供給装置16から吐出される高温の圧縮空気を純水タンク20に導入することができる。これにより、燃料電池システムによれば、氷点下温度環境下で燃料電池スタック1を起動させる場合に、空気圧力調整弁19により燃料電池スタック1の運転圧を上げるようにコントローラ2が制御することで、空気供給装置16から吐出される圧縮空気の温度を上昇させ、前回のシステム停止時に空気導入配管L10に付着して凍結した水分や、純水タンク20内の凍結した水分の解凍を短時間で行うことができる。
According to the fuel cell system configured as described above, the compressed air is supplied to the
[第3実施形態]
つぎに、第3実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第1実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a fuel cell system according to a third embodiment will be described. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
第3実施形態に係る燃料電池システムは、図4に示すように、通気配管L9に代えて、純水タンク20と、加湿装置18と燃料電池スタック1との間の空気供給配管L4とを接続するガス排出配管L11を備える点で、上述した実施形態に係る燃料電池システムとは異なる。すなわち、この燃料電池システムでは、純水タンク20内で混合された圧縮空気と水素とからなるガスを外気に排出せずに、加湿装置18の下流側の空気供給配管L4に導入する。
As shown in FIG. 4, the fuel cell system according to the third embodiment connects a
このような燃料電池システムでは、空気導入配管L10を介して圧縮空気を純水タンク20内に導入することにより、純水と混合して純水タンク20内に蓄積した水素を希釈し、当該希釈したガスをガス排出配管L11を介して空気供給配管L4に導入する。これにより、燃料電池システムでは、純水タンク20内で水素と圧縮空気とを混合させたガスと、空気供給配管L4から燃料電池スタック1に流れる圧縮空気と混合して、燃料電池スタック1に導入する。
In such a fuel cell system, by introducing compressed air into the
ここで、コントローラ2では、純水タンク20から外部に圧縮空気が排出されないため、燃料電池スタック1に要求される発電量に応じた空気流量を空気供給装置16から吐出するように制御する。
Here, since the compressed air is not discharged from the
このような燃料電池システムによれば、純水タンク20内に導入して排出された圧縮空気を燃料電池スタック1に導入するので、空気供給配管L4から分岐して純水タンク20内に圧縮空気を導入した場合であっても、燃料電池スタック1の発電に必要な流量の圧縮空気を空気供給装置16から吐出させるのみで純水タンク20内の水素を希釈することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、上述した実施形態に係る燃料電池システムと比較して空気供給装置16に使用する電力を低くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、電力の使用効率を低下させずに純水タンク20内の水素を希釈することができる。
According to such a fuel cell system, since the compressed air introduced and discharged into the
また、この燃料電池システムによれば、熱交換器17の上流の空気供給配管L4から分岐した空気導入配管L10を介して圧縮空気を純水タンク20内に導入するので、圧縮されて温度が上昇した圧縮空気を純水タンク20に導入することにより、当該圧縮空気の熱量によって純水を気化させて、当該純水が気化したことによる水分によって、純水タンク20から排出される圧縮空気を加湿して湿度を高くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、純水タンク20から排出されるガスを加湿装置18の下流に導入した場合であっても、燃料電池スタック1に供給する圧縮空気の湿度を低下させることなく、安定して燃料電池スタック1を発電させることができる。
Further, according to this fuel cell system, the compressed air is introduced into the
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
1 燃料電池スタック
2 コントローラ
11 水素供給装置
12 水素遮断弁
13 水素調圧弁
14 エゼクタ
15 パージ弁
16 空気供給装置
17 熱交換器
18 加湿装置
19 空気圧力調整弁
20 純水タンク
21 純水ポンプ
22 絞り部
L1 水素供給配管
L2 水素循環配管
L3 水素排出配管
L4 空気供給配管
L5 空気排出配管
L6 純水供給配管
L7 純水循環配管
L8,L10 空気導入配管
L9 通気配管
L11 ガス排出配管
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給すると共に、酸化剤ガス圧縮装置と前記燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を介して前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、前記酸化剤ガスが流れる配管から分岐した酸化剤ガス導入配管を介して、前記燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンク内に前記酸化剤ガスを導入して、前記水タンク内のガスを、ガス排出配管を介して前記水タンク外に排出することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system that generates power from a fuel cell that includes a fuel electrode to which fuel gas is supplied, an oxidant electrode to which oxidant gas is supplied, and a water passage through which water passes,
The fuel gas is supplied to the fuel electrode of the fuel cell, and the oxidant gas is supplied to the oxidant electrode of the fuel cell via an oxidant gas supply pipe connecting the oxidant gas compression device and the oxidant electrode of the fuel cell. And introducing the oxidant gas into a water tank for storing water to be supplied to the water flow path of the fuel cell via an oxidant gas introduction pipe branched from a pipe through which the oxidant gas flows. A fuel cell system for discharging gas in a water tank to the outside of the water tank through a gas discharge pipe.
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
酸化剤ガス圧縮装置と前記燃料電池の酸化剤極とを接続する酸化剤ガス供給配管を有し、前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池の水流路に供給する水を貯蔵する水タンクを備え、当該水タンクに貯蔵した水を前記燃料電池の水流路に循環させる水循環手段と、
前記酸化剤ガスが流れる配管から分岐し、前記酸化剤ガスを前記水タンク内に導入する酸化剤ガス導入配管と、
前記水タンク内のガスを、当該水タンク外に排出するガス排出配管と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that includes a fuel electrode to which fuel gas is supplied, an oxidant electrode to which oxidant gas is supplied, and a water flow path through which water passes, and that generates power using the fuel gas and oxidant gas;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell;
An oxidant gas supply pipe for connecting an oxidant gas compression device and an oxidant electrode of the fuel cell, and an oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell;
A water tank for storing water to be supplied to the water flow path of the fuel cell; water circulation means for circulating the water stored in the water tank to the water flow path of the fuel cell;
Branching from a pipe through which the oxidant gas flows, and an oxidant gas introduction pipe for introducing the oxidant gas into the water tank;
A fuel cell system comprising: a gas discharge pipe for discharging the gas in the water tank to the outside of the water tank.
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器よりも下流側であって、前記燃料電池の酸化剤極よりも上流側の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。 A heat exchanger that is provided in the oxidant gas supply pipe and adjusts the temperature of the oxidant gas compressed by the oxidant gas compression device;
The oxidant gas introduction pipe is branched from the oxidant gas supply pipe on the downstream side of the heat exchanger and upstream of the oxidant electrode of the fuel cell. 4. The fuel cell system according to 3.
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器よりも上流側の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。 A heat exchanger that is provided in the oxidant gas supply pipe and adjusts the temperature of the oxidant gas compressed by the oxidant gas compression device;
The fuel cell system according to claim 3, wherein the oxidant gas introduction pipe is branched from the oxidant gas supply pipe on the upstream side of the heat exchanger.
前記熱交換器の下流側の酸化剤ガス供給配管に設けられ、前記酸化剤ガス圧縮装置により圧縮された酸化剤ガスを加湿させる加湿装置と、
前記酸化剤ガス導入配管は、前記熱交換器と前記加湿装置との間の前記酸化剤ガス供給配管から分岐されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。 A heat exchanger that is provided in the oxidant gas supply pipe and adjusts the temperature of the oxidant gas compressed by the oxidant gas compression device;
A humidifier provided in an oxidant gas supply pipe on the downstream side of the heat exchanger, and humidifies the oxidant gas compressed by the oxidant gas compressor;
The fuel cell system according to claim 3, wherein the oxidant gas introduction pipe is branched from the oxidant gas supply pipe between the heat exchanger and the humidifier.
8. The oxidant gas introduction pipe is provided with an orifice mechanism for giving a pressure loss to the oxidant gas introduced from the oxidant gas supply pipe into the water tank. The fuel cell system described in 1.
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