JP2005166566A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池セルを短絡させる際に火花が発生することを防止すると共にシステムレイアウトの自由度を大きくする。
【解決手段】燃料電池スタック2は、短絡用液水タンク14から短絡用液水が導入されるのに応じて、燃料電池スタック2を構成する燃料電池セルを短絡する短絡用経路6を備える。これにより、起動停止時に触媒シンタリング現象が発生することを防止するために燃料電池セルを短絡する際に火花が発生することを防ぐことができる。また、短絡用液水が短絡時に発生する熱を吸収するので、火花や発熱対策用のシステムを不要にし、システムレイアウトの自由度を大きくすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池スタック2は、短絡用液水タンク14から短絡用液水が導入されるのに応じて、燃料電池スタック2を構成する燃料電池セルを短絡する短絡用経路6を備える。これにより、起動停止時に触媒シンタリング現象が発生することを防止するために燃料電池セルを短絡する際に火花が発生することを防ぐことができる。また、短絡用液水が短絡時に発生する熱を吸収するので、火花や発熱対策用のシステムを不要にし、システムレイアウトの自由度を大きくすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池システムに関し、より詳しくは、燃料電池を短絡させる際に火花が発生することを防止すると共に、システムレイアウトの自由度を大きくする技術に係わる。
従来より、燃料極と酸化剤極により挟持された固体高分子膜を有する燃料電池セルを複数積層した燃料電池スタックを備える燃料電池システムでは、起動停止時に、電極表面の触媒が溶出、若しくは粗大化して触媒の活性面積が減少する触媒シンタリング現象が発生することを防止するために、燃料電池セルにダミー抵抗を接続することにより燃料電池セルを短絡する(例えば、特許文献1を参照)。
特開平5−189960号公報
しかしながら、ダミー抵抗を接続することにより燃料電池セルを短絡した場合、ダミー抵抗接続時に火花が発生することがある。また、ダミー抵抗の性能の安定させるためには、ダミー抵抗接続時に発生する熱を放熱するシステムが必要となるので、ダミー抵抗を接続することにより燃料電池セルを短絡する場合には、燃料電池システムのレイアウト自由度が小さくなる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池セルを短絡する際に火花が発生することを防止すると共に、システムレイアウトの自由度を大きくすることが可能な燃料電池システムを提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムの特徴は、燃料電池スタックが、短絡用液水が導入されるのに応じて燃料電池セルを短絡する短絡用経路を備えることにある。
本発明に係る燃料電池システムによれば、短絡用経路に導入された短絡用液水が、燃料電池セルを短絡すると同時に短絡時に発生する熱を吸収するので、燃料電池セルを短絡した際に、火花が発生することを防止する共にシステムレイアウトの自由度を大きくすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる燃料電池システムの構成と動作について説明する。
始めに、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムの構成と動作について説明する。
[燃料電池システムの構成]
本発明の第1の実施形態となる燃料電池システム1は、図1に示すように、燃料電池セルが複数積層された燃料電池スタック2を備え、この燃料電池スタック2は、燃料電池セルに燃料ガスを供給する燃料流路3と、燃料電池セルに酸化剤を供給する酸化剤流路4と、燃料電池セルに冷却水を供給する冷却水流路5と、燃料電池セルを短絡する短絡用経路6とを有する。
本発明の第1の実施形態となる燃料電池システム1は、図1に示すように、燃料電池セルが複数積層された燃料電池スタック2を備え、この燃料電池スタック2は、燃料電池セルに燃料ガスを供給する燃料流路3と、燃料電池セルに酸化剤を供給する酸化剤流路4と、燃料電池セルに冷却水を供給する冷却水流路5と、燃料電池セルを短絡する短絡用経路6とを有する。
また、上記燃流流路3及び酸化剤流路4にはそれぞれ配管7及び配管8が接続され、配管7,8を介して燃料ガス及び酸化剤がそれぞれ図示しないガス供給タンク又はコンプレッサから燃流流路3及び酸化剤流路4に供給される。また、上記冷却水流路5には、ポンプ9によって冷却水タンク10内の冷却水が循環され、冷却水流路5を流れる冷却水の流量及び圧力は、冷却水流路5の上流及び下流にそれぞれ設けられた流量制御弁11及び圧力制御弁12によって所定の値に制御されるように構成されている。
また、上記短絡用経路6には配管13が接続され、開閉弁16の開閉を制御することにより短絡用液水タンク14内の液水が短絡用液水として配管13から短絡用経路6に供給可能なように構成されている。また、短絡用経路6から排出された短絡用液水はドレンタンク15に排出されるようになっている。また、酸化剤流路4に酸化剤を供給する配管8からは配管17が分岐しており、開閉弁18を制御することにより、配管17と配管13を介して短絡用経路6に酸化剤を供給可能なように構成されいている。
〔燃料電池スタックの構成〕
次に、図2を参照して、上記燃料電池スタック2の内部構成について詳しく説明する。なお、図2(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図,図2(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図,及び燃料極面における燃料電池セル21の断面構成図を示す。
次に、図2を参照して、上記燃料電池スタック2の内部構成について詳しく説明する。なお、図2(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図,図2(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図,及び燃料極面における燃料電池セル21の断面構成図を示す。
図2(a),(b)に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、複数の燃料電池セル21を負荷電力取り出し板22により挟持すると共に、燃料電池セル21を短絡するための円筒形状の短絡用経路6が燃料電池セル21の電極面中央部を貫通している構成となっている。
また、図2(c)に示すように、燃料流路3は、燃料極面内において、右下方のマニホールド23aから複数の燃料流路3aに分配され、燃料流路3aは、短絡用経路6を囲うように上部方向で回折されることにより、左下方のマニホールド23bに燃料ガスを集合排出するように構成されている。
[燃料電池システムの動作]
このような構成を有する燃料電池システム1では、起動停止時に燃料電池セル21の短絡が必要になるのに応じて、図示しないコントロールユニットが以下に示すように動作することにより燃料電池セル21を短絡する。
このような構成を有する燃料電池システム1では、起動停止時に燃料電池セル21の短絡が必要になるのに応じて、図示しないコントロールユニットが以下に示すように動作することにより燃料電池セル21を短絡する。
すなわち、コントロールユニットは、起動停止時に燃料電池セル21の短絡が必要になるのに応じて、開閉弁18を閉じることにより短絡用経路6への酸化剤の導入を停止すると同時に、開閉弁16を開くことにより短絡用液水を短絡用経路6に導入する。そして、燃料電池スタック2の上流又は下流に設置した図示しない検出器によって短絡用経路6内に所定量の短絡用液水が導入されたことを確認するのに応じて、コントロールユニットは、開閉弁16を閉じることにより短絡用経路6への短絡用液水の導入を停止すると同時に、開閉弁18を開くことにより短絡用経路6に酸化剤を導入し、短絡用経路6内に残っている不必要な短絡用液水を酸化剤によって排除する。
以上の説明から明らかなように、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタック2が、短絡用液水が導入されるのに応じて燃料電池セル21を短絡する短絡用経路6を備えるので、燃料電池セル21を短絡する際に火花が発生することを防止できる。また、短絡用経路6に導入された短絡用液水は、燃料電池セル21を短絡することにより発生する熱を吸収するので、火花や発熱対策用のシステムを不要とし、システムレイアウトの自由度を大きくすることができる。
また、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6は、燃料電池スタック2内を貫通しているので、短絡用経路6をシステム内に配置するためのレイアウト検討が不要となり、システムレイアウトの自由度を大きくすることができる。
また、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6は、燃料電池セル21内の電極面中央部を貫通しているので、発電反応によって燃料電池セル21内で発生した熱を利用することにより、短絡用経路6内の短絡用液水を蒸発させ、短絡用経路6の接続を速やかに終了させることができる。
さらに、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムは、燃料電池セル2を短絡させる短絡用液水を貯蔵する専用の短絡用液水タンク14を有するので、短絡用液水の導電率等の性能を安定させることができる。
また、本発明の第1の実施形態となる燃料電池システムは、短絡用経路6に所定量の短絡用液水を導入した後、短絡用経路6に酸化剤を導入することにより、短絡用経路6内に残っている不必要な短絡用液水を酸化剤によって排除するので、燃料電池セル21の短絡を確実に終了させることができる。
次に、本発明の第2の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、本発明の第2の実施形態となる実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの構成が第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図3を参照して、本発明の第2の実施形態となる燃料電池システムにおける燃料電池スタックの構成についてのみ説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図3(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図,図3(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図,及び燃料極面における燃料電池セル21の断面構成図を示す。
図3(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図,図3(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図,及び燃料極面における燃料電池セル21の断面構成図を示す。
図3(a),(b)に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、燃料電池セル21の電極面中央部を貫通する短絡用経路6を備え、短絡用経路6は、第1の実施の形態におけるそれとは異なり、負荷電極取り出し板22及び燃料電池セル21内部において長方形状になっている。また、図3(c)に示すように、燃料流路3は、燃料極面内において、右下方のマニホールド23bから複数の燃料流路3aに分配され、複数の燃料流路3bを介して左下方のマニホールド23aに燃料ガスを集合排出するように構成されている。
また、短絡用経路6の長辺の長さは、燃料電池セル21内部において発電反応面23の大きさよりも長く、隣り合う発電反応面23間の接続が短絡用経路6を介してなされるようにすることにより、マニホールド23a,b間の電位差を短絡用経路6の抵抗によって吸収可能なように構成されている。なお、上記燃料流路3a,3bと短絡用経路6の外周面には図示しないシール面が設けられている。
このように、本発明の第2の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6は、燃料極面内において、燃料ガスの流れの向きが対向する燃料流路3a,3bの間を貫通しているので、起動停止時に燃料極面内で燃料と空気の濃度勾配が発生しやすい部分を確実に短絡することができる。
次に、本発明の第3の実施形態となる燃料電池システムについて説明する。なお、本発明の第3の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタック2の構成が第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図4参照して、本発明の第3の実施形態となる燃料電池システムにおける燃料電池スタックの構成についてのみ説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図4(a)及び図4(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図及び図4(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図4(a)及び図4(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図及び図4(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図4(a)に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、燃料電池スタック2の内部を貫通する円筒形の短絡用経路6を備え、この短絡用経路6は、円筒形の外側部材31と内側部材32の二つの部材により構成されることにより、径方向に二重構造となっている。また、図4(b),(c)に示すように、外側部材31は、燃料電池スタック2に固定されているのに対し、内側部材32は、軸方向に移動可能なようにされている。
また、図4(b),(c)に示すように、外側部材31と内側部材32双方の外周面には、燃料電池セル21の燃料極24と酸化剤極25の間を跨ぐように配設された絶縁性部材26と、燃料電池セル21の燃料極24若しくは酸化剤極25と導通可能な導電性部材27が軸方向に周期的に配置されている。そして、このような構成によれば、内側部材32を軸方向に移動し、外側部材31と内側部材32の導電性部材27間の軸方向長さを変化させることにより、短絡用経路6の短絡抵抗値を制御することができる。
このように、本発明の第3の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6は短絡長を調整可能なように構成されているので、短絡機能を最適化することができる。
次に、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタックの構成が第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図5を参照して、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムにおける燃料電池スタックの構成について説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図5(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図、図5(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図、及び燃料電池スタック2の上面構成図を示す。
図5(a),(b),(c)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図、図5(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図、及び燃料電池スタック2の上面構成図を示す。
図5(a),(b)に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、上部に短絡用経路6を備える。また、この短絡用経路6は、負荷電極取り出し板22とは導電性部材41を介して導通しているが、負荷電極取り出し板22間の経路は絶縁性部材42によって燃料電池セル21から絶縁されている。すなわち、この実施の形態では、短絡用経路6は、通常運転時は燃料電池スタック2と絶縁されているが、短絡用液水が導入されるのに応じて、燃料電池スタック2を短絡するようになる。なお、上記導電性部材41は、短絡用液水と接触する経路内にも設けられ、短絡用液水と接触することにより導電物質を短絡用液水に供給可能なように構成されている。
また、図5(c)に示すように、短絡用経路6の側面付近には負荷電線43が配線されている。これにより、燃料電池スタック2から上昇してきた発電時の熱と負荷取り出し時に負荷電線43の配線抵抗により発生した熱により、短絡時に発生する熱のみでは短絡用経路6内に残留する短絡用液水を蒸発させることが困難な場合であっても、短絡用液水を確実に蒸発させ、通常運転時、短絡用経路6を燃料電池スタック2から確実に絶縁することができる。
このように、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6は、負荷電極取り出し板22に接続されているので、燃料電池セル21の設計自由度を大きくすることができる。
また、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6の近辺に負荷電線43が配線されているので、燃料電池スタック2からの電力の取り出しが可能になった際に、負荷電線43の発熱によって短絡用経路6内に残留する短絡用液水の蒸発を促進し、燃料電池セル21の短絡を確実に終了することができる。
さらに、本発明の第4の実施形態となる燃料電池システムでは、短絡用経路6を構成する導電性部材41が短絡用液水に導電物質を供給するので、短絡用液水の導電率等の性能を安定させることができる。
次に、本発明の第5の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、本発明の第5の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタックの構成が第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図6を参照して、本発明の第5の実施形態となる燃料電池システムにおける燃料電池スタックの構成についてのみ説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図6は、本発明の第5の実施形態となる燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図6は、本発明の第5の実施形態となる燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図6に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、内部を貫通する短絡用経路6を備え、短絡用経路6の一方の端部の開口径が他方の端部のそれより大きくなるように構成されている。そして、このような短絡用経路6の構成によれば、短絡終了時に影響を及ぼす短絡用経路6内に堆積した導電物質を検知することが容易となる。
次に、本発明の第6の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、本発明の第6の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタックの構成が第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図7を参照して、本発明の第6の実施形態となる燃料電池システムにおける燃料電池スタックの構成についてのみ説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図7は、本発明の第6の実施形態となる燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図7は、本発明の第6の実施形態となる燃料電池スタック2の断面構成図を示す。
図7に示すように、この実施の形態では、燃料電池スタック2は、内部を貫通する短絡用経路6を備え、短絡用経路6は燃料電池スタック2内部で水平面に対し傾斜するように構成されている。そして、このような短絡用経路6の構成によれば、短絡用液水を短絡用経路6の傾斜下方向から排除しやすくすると共に、導電物質が短絡用経路6内に沈殿する場合であっても、導電物質は短絡用経路6の傾斜下方向に集まるので、短絡用経路6に導入される短絡用液水の性能を制御することが容易となる。
次に、図8を参照して、本発明の第7の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
[燃料電池システムの構成]
図8に示すように、この実施の形態では、短絡用経路6に酸化剤を供給するための配管17が無い点が第1の実施形態となる燃料電池システムの構成とは異なる。なお、このような燃料電池システムの構成は、短絡用液水が、短絡用経路6内に酸化剤を導入することなく、短絡作動時の発熱によって十分排除可能である場合に適用することができる。
図8に示すように、この実施の形態では、短絡用経路6に酸化剤を供給するための配管17が無い点が第1の実施形態となる燃料電池システムの構成とは異なる。なお、このような燃料電池システムの構成は、短絡用液水が、短絡用経路6内に酸化剤を導入することなく、短絡作動時の発熱によって十分排除可能である場合に適用することができる。
次に、図9を参照して、本発明の第8の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
[燃料電池システムの構成]
図9に示すように、この実施形態では、短絡用液水タンク14が開閉弁51を介して冷却水タンク10に接続され、冷却水が短絡用液水タンク14内で空気中の不純物を吸収して冷却水の導電率が増加することにより、冷却水を短絡用液水として利用できるように構成されている点が、第1の実施の形態となる燃料電池システムの構成と異なる。そして、このような燃料電池システムの構成によれば、冷却水タンク10内の冷却水を短絡用液水として利用することができるので、短絡用液水タンク14の容積を減らし、燃料電池システムを小型化することが可能となる。
図9に示すように、この実施形態では、短絡用液水タンク14が開閉弁51を介して冷却水タンク10に接続され、冷却水が短絡用液水タンク14内で空気中の不純物を吸収して冷却水の導電率が増加することにより、冷却水を短絡用液水として利用できるように構成されている点が、第1の実施の形態となる燃料電池システムの構成と異なる。そして、このような燃料電池システムの構成によれば、冷却水タンク10内の冷却水を短絡用液水として利用することができるので、短絡用液水タンク14の容積を減らし、燃料電池システムを小型化することが可能となる。
次に、図10を参照して、本発明の第9の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
[燃料電池システムの構成]
図10に示すように、この実施形態では、酸化剤流路4から排出される堆積水を回収する配管61が開閉弁62を介して短絡用液水タンク10に接続され、堆積水が短絡用液水タンク14内で空気中の不純物を吸収して堆積水(純水)の導電率が増加することにより、堆積水を短絡用液水として利用できるように構成されている点が、第1の実施の形態となる燃料電池システムの構成と異なる。そして、このような燃料電池システムの構成によれば、堆積水を短絡用液水として利用することができるので、短絡用液水タンク14の容積を減らし、燃料電池システムを小型化することが可能となる。
図10に示すように、この実施形態では、酸化剤流路4から排出される堆積水を回収する配管61が開閉弁62を介して短絡用液水タンク10に接続され、堆積水が短絡用液水タンク14内で空気中の不純物を吸収して堆積水(純水)の導電率が増加することにより、堆積水を短絡用液水として利用できるように構成されている点が、第1の実施の形態となる燃料電池システムの構成と異なる。そして、このような燃料電池システムの構成によれば、堆積水を短絡用液水として利用することができるので、短絡用液水タンク14の容積を減らし、燃料電池システムを小型化することが可能となる。
最後に、本発明の第10の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、この第10の実施形態となる燃料電池システムでは、燃料電池スタックの構成が上記第1の実施形態におけるそれとは異なる。そこで以下では、図11,12を参照して、燃料電池スタックの構成と動作についてのみ説明する。
〔燃料電池スタックの構成〕
図11(a),(b)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図、図11(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図を示す。また、図12は、図11に示す短絡制御機構71の構成を示す模式図である。
図11(a),(b)はそれぞれ、端部方向から見た燃料電池スタック2の構成図、図11(a)に示す線分AA’における燃料電池スタック2の断面構成図を示す。また、図12は、図11に示す短絡制御機構71の構成を示す模式図である。
図11に示すように、この実施形態では、上記第4の実施形態における燃料電池システムにおける短絡用経路6が、短絡制御機構71を介して燃料電池スタック2下部に設けられている構成となっている。また、上記短絡制御機構71は、図12に示すように、内部に空洞を有する絶縁性部材により構成される2つのバルブ72,73を備え、バルブ72,73内の空洞は導電性部材により構成されるスプール74によって二室に二分されている。そして、スプール74によって形成される一方の室内には絶縁性部材の弾性体75が設けられ、この弾性体75はスプール74を付勢している。また、バルブ72の弾性体75が設けられている側の室内72bは、バルブ73の弾性体が設けられていない側の室内73aと、シリコンオイル等の液体を介して連通し、相互に圧力を伝達可能なように構成されている。また、バルブ2の弾性体75が設けられていない側の室内72a及びバルブ73の弾性体75が設けられている側の室内73bは、シリコンオイル等の液体を介してそれぞれ燃料流路3及び酸化剤流路4と連通し、燃料ガスと酸化剤が直接接触することなく、相互に圧力を伝達可能なように構成されている。また、バルブ73のスリーブ側には、短絡用経路6及び負荷電力取り出し板22と接続する導電性部材76,77が設けられている。そして、このような短絡制御機構71の構成によれば、ソフトウェア的な制御を行うことなく、燃料電池セル21を短絡することができる。
〔短絡制御機構の動作〕
このような構成を有する燃料電池スタック2では、起動停止時に燃料電池スタック2の短絡が必要になるのに応じて、短絡制御機構71が以下に示すように短絡用経路6を制御することにより燃料電池セル21を短絡させる。すなわち、起動停止時に燃料ガスのみが供給される場合、バルブ72の室内72aの燃料供給圧力がバルブ73の室内73aに伝達されることにより、バルブ73のスプール74がスリーブ方向に移動し、スプール74を介して負荷電極取り出し板22と短絡用経路6の導電性部材41が接続され、短絡用経路6が負荷電力取り出し板22間を短絡する。一方、燃料ガス及び酸化剤が燃料電池セル21に供給される通常発電状態では、酸化剤供給圧力が上昇することによりスプール74がスリーブ側から離れ、短絡用経路6は燃料電池スタック2から絶縁される。
このような構成を有する燃料電池スタック2では、起動停止時に燃料電池スタック2の短絡が必要になるのに応じて、短絡制御機構71が以下に示すように短絡用経路6を制御することにより燃料電池セル21を短絡させる。すなわち、起動停止時に燃料ガスのみが供給される場合、バルブ72の室内72aの燃料供給圧力がバルブ73の室内73aに伝達されることにより、バルブ73のスプール74がスリーブ方向に移動し、スプール74を介して負荷電極取り出し板22と短絡用経路6の導電性部材41が接続され、短絡用経路6が負荷電力取り出し板22間を短絡する。一方、燃料ガス及び酸化剤が燃料電池セル21に供給される通常発電状態では、酸化剤供給圧力が上昇することによりスプール74がスリーブ側から離れ、短絡用経路6は燃料電池スタック2から絶縁される。
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
1:燃料電池システム
2:燃料電池スタック
3,3a,3b:燃料流路
6:短絡用経路
10:冷却水タンク
14:短絡用液水タンク
21:燃料電池セル
22:負荷電力取り出し板
23:発電反応面
24:燃料極
25:酸化剤極
26,42:絶縁性部材
27,41,76,77:導電性部材
31:内側部材
32:外側部材
43:負荷電線
73:バルブ
74:スプール
75:弾性体
2:燃料電池スタック
3,3a,3b:燃料流路
6:短絡用経路
10:冷却水タンク
14:短絡用液水タンク
21:燃料電池セル
22:負荷電力取り出し板
23:発電反応面
24:燃料極
25:酸化剤極
26,42:絶縁性部材
27,41,76,77:導電性部材
31:内側部材
32:外側部材
43:負荷電線
73:バルブ
74:スプール
75:弾性体
Claims (14)
- 燃料極と酸化剤極により挟持された固体高分子膜を有する燃料電池セルが複数積層された燃料電池スタックを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックは、短絡用液水が導入されるのに応じて前記燃料電池セルを短絡する短絡用経路を備えること
を特徴とする燃料電池システム。 - 前記短絡用経路は前記燃料電池スタック内部を貫通してい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。
- 前記短絡用経路は、前記燃料電池セルの燃料極面内において、燃料ガスの流れの向きが対向する燃料流路の間を貫通していることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路は前記燃料電池セルの電極面中央部を貫通していることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路の短絡長は調整可能であることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路は前記燃料電池スタックから電力を取り出す負荷電力取り出し板間に接続されてい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。
- 前記短絡用経路は負荷電極近傍に設置されていることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路は前記短絡用液水に導電物質を供給する部材を備えることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池セルに供給される燃料ガス及び酸化剤の圧力に従って前記短絡用経路と前記負荷電力取り出し板との間の接続を制御する短絡制御機構を備えることを特徴とする請求項6から請求項8のうち、いずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路の一方の端部の開口経は他方の端部の開口経より大きく構成されてい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。
- 前記短絡用経路は水平面に対して傾斜してい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。
- 前記短絡用液水を貯蔵する専用の短絡用液水タンクを備えることを特徴とする請求項1から請求項11のうち、いずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用液水は燃料電池セルの冷却水若しくは燃料電池セルが生成する純水であることを特徴とする請求項1から請求項11のうち、いずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記短絡用経路内に酸化剤を導入することにより、短絡用経路内に残留する短絡用液水を排除する機構を備えることを特徴とする請求項1から請求項13のうち、いずれか1項に記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
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JP2003406696A JP2005166566A (ja) | 2003-12-05 | 2003-12-05 | 燃料電池システム |
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JP2003406696A JP2005166566A (ja) | 2003-12-05 | 2003-12-05 | 燃料電池システム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009052953A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Daimler Ag | Brennstoffzellensystem mit zumindest einer brennstoffzelle |
KR101033889B1 (ko) | 2007-07-03 | 2011-05-11 | 자동차부품연구원 | 연료전지 가속 활성화 장치 및 방법 |
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2003
- 2003-12-05 JP JP2003406696A patent/JP2005166566A/ja active Pending
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