JP2005293928A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子電解質型の燃料電池を備えて構成される燃料電池システムに関するものであり、特に車両、船舶及びポータブル発電機等の移動体に適用して有効な燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a solid polymer electrolyte type fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte, and particularly to a mobile body such as a vehicle, a ship and a portable generator. And an effective fuel cell system.
燃料電池システムは、燃料電池の燃料極に水素などの燃料ガスを供給すると共に酸化剤極に空気などの酸化剤ガスを供給することで、燃料電池でこれら燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応を生じさせて発電電力を得るものである。このときの燃料極、酸化剤極の両電極において進行する電極反応は、以下の通りである。 The fuel cell system supplies a fuel gas such as hydrogen to the fuel electrode of the fuel cell and also supplies an oxidant gas such as air to the oxidant electrode. It generates a reaction by generating a reaction. The electrode reaction proceeding at both the fuel electrode and the oxidant electrode at this time is as follows.
燃料極 : 2H2→4H++4e− ・・・(1)
酸化剤極 : 4H++4e−+O2→2H2O ・・・(2)
燃料電池では、燃料極に水素を含む燃料ガスが供給されると、燃料極において(1)の反応が進行して水素イオンが生成する。この生成した水素イオンが水和状態で電解質を透過(拡散)して酸化剤極に至り、この酸化剤極に酸素含有ガス、例えば空気が供給されていると、酸化剤極において(2)の反応が進行する。この(1)、(2)の電極反応が各極で進行することで、燃料電池は起電力を生じることとなる。
Fuel electrode: 2H 2 → 4H + + 4e − (1)
Oxidant electrode: 4H + + 4e − + O 2 → 2H 2 O (2)
In the fuel cell, when a fuel gas containing hydrogen is supplied to the fuel electrode, the reaction (1) proceeds at the fuel electrode to generate hydrogen ions. When the generated hydrogen ions permeate (diffuse) the electrolyte in a hydrated state to reach the oxidant electrode, and an oxygen-containing gas such as air is supplied to the oxidant electrode, The reaction proceeds. When the electrode reactions (1) and (2) proceed at each electrode, the fuel cell generates an electromotive force.
ところで、燃料電池は電解質の違いなどにより様々なタイプのものに分類されるが、その一つとして、電解質に固体高分子膜を用いる固体高分子電解質型の燃料電池が知られている。固体高分子電解質型の燃料電池は、低コストでコンパクト化が容易であり、しかも高い出力密度を有することから、例えば車両等の移動体用電源としての用途が期待されている。 By the way, fuel cells are classified into various types depending on electrolytes and the like. As one of them, a solid polymer electrolyte type fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte is known. A solid polymer electrolyte type fuel cell is easy to make compact at a low cost and has a high output density, so that it is expected to be used as a power source for moving bodies such as vehicles.
このような固体高分子電解質型の燃料電池は、一般に、固体高分子電解質膜を燃料極と酸化剤極とで挟持して発電単位である単位セルを構成し、複数の単位セルを、各単位セルに反応ガス(燃料ガスや酸化剤ガス)を供給するための反応ガス流路が形成されたセパレータを介して積層したスタック構造とされて使用される。そして、このようなスタック構造の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では、一般的に70℃前後の運転条件が想定されているが、システム起動時には燃料電池が周囲温度と等しい状態から昇温されるため、スタック構造の燃料電池ではその中央部に位置する単位セルの温度は上昇しやすいのに対し、端部近傍に位置する単位セルでは放熱により温度が上昇しにくい。このため、端部近傍に位置する単位セルでは中央部に位置する単位セルに比べ温度が低く、飽和蒸気圧が小さく、液体状態の水が残留して反応ガスの触媒層への供給を妨げるフラッディングと呼ばれる現象が生じやすい。 Such a solid polymer electrolyte type fuel cell generally comprises a unit cell as a power generation unit by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between a fuel electrode and an oxidant electrode, and a plurality of unit cells are divided into units. A stack structure is used in which the cells are stacked via a separator in which a reaction gas flow path for supplying reaction gas (fuel gas or oxidant gas) to the cell is formed. And in a fuel cell system comprising such a solid polymer electrolyte fuel cell having a stack structure, generally operating conditions of around 70 ° C. are assumed, but when the system is started, the fuel cell is in a state equal to the ambient temperature. Since the temperature is raised, the temperature of the unit cell located in the center of the fuel cell having a stack structure is likely to rise, whereas the unit cell located near the end is less likely to rise due to heat dissipation. For this reason, the unit cell located near the end is lower in temperature than the unit cell located in the center, the saturated vapor pressure is low, and the liquid water remains and flooding prevents the reaction gas from being supplied to the catalyst layer. The phenomenon called is easy to occur.
特に、車両等の移動体用電源として用いられる燃料電池システムでは、移動体が氷点下のような極低温の温度環境にさらされる状況もあり、発電時に燃料電池内部に残留した水分が凍結することも想定される。その場合、凍結した水分が反応ガスの供給を完全に妨げてしまうといった事態を生じさせるばかりでなく、水分の体積膨張により燃料電池に構造的な破壊をもたらすといった事態も懸念される。 In particular, in a fuel cell system used as a power source for a mobile object such as a vehicle, the mobile object may be exposed to a cryogenic temperature environment such as below freezing point, and moisture remaining inside the fuel cell may freeze during power generation. is assumed. In that case, not only does the frozen water completely prevent the supply of the reaction gas, but there is also a concern that the fuel cell may be structurally destroyed due to the volume expansion of the water.
以上のような問題を回避するために、燃料電池システム、特に中央部に位置する単位セルと端部近傍に位置する単位セルとで温度差の生じやすいスタック構造の燃料電池を備える燃料電池システムでは、燃料電池の温度が運転に好適な温度に上昇するまでの間、燃料電池の端部からの放熱を抑えて、温度上昇を促進させることが要求される。 In order to avoid the above problems, in a fuel cell system, in particular, a fuel cell system including a stack-structure fuel cell in which a temperature difference is likely to occur between a unit cell located in the center and a unit cell located near the end. Until the temperature of the fuel cell rises to a temperature suitable for operation, it is required to suppress heat dissipation from the end of the fuel cell and promote the temperature rise.
このような観点から、従来より、燃料電池端部の放熱を減少させる方法が種々提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2等を参照)。例えば特許文献1には、燃料電池端部に電気抵抗材料を用いた発熱体を設ける構成のものが開示されている。また、特許文献2では、燃料電池端部に発熱体を設け、始動時には電流が発熱体を流れる回路を形成し、温度が十分に上昇した後には発熱体をバイパスする回路を形成して発熱体による電力のロスを防ぐ、という方策が提案されている。
しかしながら、特許文献1記載の発明のように、燃料電池端部に電気抵抗材料を用いた発熱体を設けると、低温始動時に端部セルを昇温するには有効であるが、通常運転中には、発熱体があることによって電力が消費され、電力ロスが生じるという問題点があった。
However, if a heating element using an electric resistance material is provided at the end of the fuel cell as in the invention described in
また、特許文献2記載の発明のように、温度が十分に上昇した後に燃料電池端部に設けた発熱体をバイパスする回路を形成する方法では、スタックシステムの体積が増大するのみならず、発熱体をバイパスする回路を形成するために電流取り出し部の面積が小さくなって、これに起因して、通常運転時の電力ロスが生じてしまうという問題点があった。
Further, as in the invention described in
本発明は、このような従来技術の有する欠点を解消すべく提案されたものであって、低温始動時には温度上昇を促進することができ、しかも、通常運転時には電力ロスを極力抑え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している。 The present invention has been proposed in order to eliminate such drawbacks of the prior art, and is a fuel that can promote a temperature rise at the time of cold start and can suppress power loss as much as possible during normal operation. The object is to provide a battery system.
本発明の燃料電池システムでは、固体高分子型の燃料電池に電流取り出し板を隣接配置して、燃料電池から電流取り出し板を介して取り出した電流を負荷に供給する燃料電池システムにおいて、電流取り出し板による燃料電池からの電流取り出し面積を可変にすることで、前記目的を達成している。具体的構成としては、前記電流取り出し板として、面方向に少なくとも二つに分割又は絶縁された電流取り出し板を備え、また、負荷に接続される電流取り出し板を前記分割又は絶縁された取り出し板の一部或いは全部から選択する電流取り出し制御手段とを備える構成とした。 In the fuel cell system of the present invention, a current extraction plate is provided in a fuel cell system in which a current extraction plate is disposed adjacent to a polymer electrolyte fuel cell and current taken out from the fuel cell via the current extraction plate is supplied to a load. The object is achieved by making the current extraction area from the fuel cell according to the above variable. As a specific configuration, the current extraction plate is provided with a current extraction plate that is divided or insulated into at least two parts in the plane direction, and the current extraction plate connected to a load is a part of the divided or insulated extraction plate. It was set as the structure provided with the electric current extraction control means selected from part or all.
以上のように構成される燃料電池システムでは、電流取り出し板の一部のみが負荷と接続された状態、すなわち電流取り出し板による燃料電池からの電流取り出し面積を減少させた状態で発電を行うと、燃料電池における発電有効面の全域で生じた電流は、一部の電流取り出し板から外部に取り出されるために、セパレータ内部を面内方向に流れることになる。ここで、セパレータは、通常黒鉛等を材料として製造されており、一般的に金属で構成される電流取り出し板に比べて電気抵抗が高い。したがって、セパレータ内部を面内方向に流れる電流の多くが、その過程で熱エネルギへと変換されることになる。 In the fuel cell system configured as described above, when power generation is performed in a state where only a part of the current extraction plate is connected to the load, that is, in a state where the current extraction area from the fuel cell by the current extraction plate is reduced, Since the current generated in the entire area of the power generation effective surface of the fuel cell is extracted to the outside from a part of the current extraction plate, it flows in the in-plane direction inside the separator. Here, the separator is usually manufactured using graphite or the like as a material, and has a higher electric resistance than a current extraction plate generally made of metal. Accordingly, most of the current flowing in the in-plane direction inside the separator is converted into heat energy in the process.
一方、電流取り出し板の一部ではなく多数或いは全部を負荷に接続した場合、すなわち電流取り出し板による燃料電池からの電流取り出し面積を増加させた場合には、燃料電池における発電有効面で生じた電流の殆どが最寄の電流取り出し板へと流れ込むため、セパレータ面内を流れて熱エネルギへと変換される電流量は少なく、その分、電力のロスが抑えられることになる。 On the other hand, when many or all of the current extraction plates are connected to the load, that is, when the current extraction area from the fuel cell by the current extraction plate is increased, the current generated in the power generation effective surface of the fuel cell Since most of the current flows into the nearest current extraction plate, the amount of current that flows in the separator surface and is converted into thermal energy is small, and the loss of power is reduced accordingly.
本発明の燃料電池システムによれば、低温始動時には、電流取り出し板による燃料電池からの電流取り出し面積を減少させることで温度上昇を促進することができ、しかも、通常運転時には、電流取り出し板による燃料電池からの電流取り出し面積を増加させることで、電力ロスを極力抑えることができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the temperature rise can be promoted by reducing the current extraction area from the fuel cell by the current extraction plate at low temperature start, and the fuel by the current extraction plate can be increased during normal operation. By increasing the current extraction area from the battery, power loss can be minimized.
以下、本発明を適用した燃料電池システムの実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a fuel cell system to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の燃料電池システムが備える固体高分子電解質型燃料電池の単位セルの構造を示す断面図である。固体高分子電解質型燃料電池の単位セルは、固体高分子膜からなる電解質膜1と、この電解質膜1を挟持するように電解質膜1の両面に配設される二つの電極(燃料極2及び酸化剤極3)とにより構成され、燃料極2側に燃料ガスが流れるガス流路4、酸化剤極3側に酸化剤ガスが流れるガス流路5がそれぞれ接するようになっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a unit cell of a solid polymer electrolyte fuel cell provided in the fuel cell system of this embodiment. A unit cell of a solid polymer electrolyte fuel cell includes an
電解質膜1は、例えばフッ素系樹脂等の固体高分子材料によりプロトン伝導性の膜として形成されている。この電解質膜1の両面に配設される二つの電極2,3は、白金または、白金とその他の金属からなる触媒層2a,3aとガス拡散層2b,3bからなり、触媒の存在する面が電解質膜1と接触するように形成されている。ガス流路4,5は、ガス不透過である緻密性カーボン材等からなるセパレータの片面、または両面に配置された多数のリブ間の間隙として形成され、燃料ガスや酸化剤ガスはそれぞれのセパレータに形成されたガス入口から供給され、ガス出口から排出される。
The
固体高分子電解質型燃料電池は、通常、以上のような単位セルが複数積層されたスタック構造とされている。すなわち、各単位セルの両側には、図2に示すようにセパレータ6,7が配され、これらセパレータ6,7を介して隣り合う単位セル同士が積層されている。そして、積層方向端部に位置するセパレータ6,7に接するようにして、固体高分子電解質型燃料電池から電流を取り出すための電流取り出し板8,9が配置されている。 A solid polymer electrolyte fuel cell usually has a stack structure in which a plurality of unit cells as described above are stacked. That is, separators 6 and 7 are arranged on both sides of each unit cell as shown in FIG. 2, and adjacent unit cells are stacked via the separators 6 and 7. Current take-out plates 8 and 9 for taking out current from the solid polymer electrolyte fuel cell are arranged so as to be in contact with the separators 6 and 7 located at the ends in the stacking direction.
ここで、固体高分子電解質型燃料電池から電流を取り出すための電流取り出し板は、通常、各極それぞれ1枚の単一部材として構成されているが、本実施形態では、この電流取り出し板8,9が、ガス流路4,5の下流域に位置する分割された分割電流取り出し板8a,9aと、その他の領域に位置するより大面積の分割電流取り出し板8b,9bの各極2枚で構成されている。なお、ガス流路4,5における反応ガス(燃料ガスや酸化剤ガス)の流れ方向は、図2中、矢印Aで示してある。また、図2では、電流取り出し板9の分割位置がセパレータ7に隠れているために分割電流取り出し板9aが図示されていないが、電流取り出し板9も電流取り出し板8と同様の形状で分割されている。
Here, the current extraction plate for extracting current from the solid polymer electrolyte fuel cell is usually configured as a single member for each electrode, but in the present embodiment, the current extraction plate 8, 9 includes two divided
なお、低温起動時の昇温効果を高めるためには、以上のように、固体高分子電解質型燃料電池の両端部に配置される各極の電流取り出し板8,9の双方を分割することが好ましいが、必ずしもこれに限らず、何れか一方の電流取り出し板のみを分割するようにしてもよい。また、各分割電流取り出し板8a,8b、9a,9bは、互いに分離した構造とする必要はなく、分割電流取り出し板8a,8b、9a,9b間の絶縁性が確保されていれば、これらを一体に構成してもよい。
In order to increase the temperature rising effect at the time of low temperature startup, as described above, it is possible to divide both the current extraction plates 8 and 9 of each electrode disposed at both ends of the solid polymer electrolyte fuel cell. Although it is preferable, it is not necessarily limited to this, and only one of the current extraction plates may be divided. Further, the divided
図3は、流路下流域に位置するより小面積の分割電流取り出し板8a,9aのみが負荷に接続された場合にセパレータ6,7の面内を流れる電流の様子を示す概略図である。この場合、固体高分子電解質型燃料電池の各単位セルにおける発電有効面の全域で生じた電流は、負荷に接続された電流取り出し板、すなわち分割電流取り出し板8a,9aに流入するため、図3中の矢印Bで示すように、セパレータ6,7内を面内方向に流れることになる。そして、セパレータ6,7では、この面内方向に流れる電流が熱エネルギへと変換されて、発熱することになる。
FIG. 3 is a schematic view showing a state of current flowing in the planes of the separators 6 and 7 when only smaller divided
固体高分子電解質型燃料電池の各単位セルにおける発電の効率は、反応ガスの分圧に依存するため、ガス流路4,5の上流域で反応ガスが発電に消費されれば、下流域では反応ガス分圧が低下し、発電量は低下する。したがって、ガス流路4,5の下流域に位置する分割電流取り出し板8a,9aから電流を取り出せば、上流域で生じた大電流がセパレータ6,7の面内を通過することになり、より多くの熱エネルギを生じさせることが可能となる。また、ガス流路4,5の上流域で水蒸気を多量に含んだガスが下流域に流れ込むため、下流域では水分除去が行われにくく、水分過多となることが多い。したがって、ガス流路4,5の下流域に位置する分割電流取り出し板8a,9aから電流を取り出すことで、発電有効面の全域で発電した電流がセパレータ6,7内を下流域に集中して流れ込み、下流域の温度が上昇することになる。温度上昇は飽和水蒸気圧の上昇に繋がるため、より水分が除去される結果となる。
Since the efficiency of power generation in each unit cell of the solid polymer electrolyte fuel cell depends on the partial pressure of the reaction gas, if the reaction gas is consumed for power generation in the upstream region of the
図4は、本実施形態の燃料電池システムの要部構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システムでは、固体高分子電解質型の燃料電池11の両端部に電流取り出し板8,9が配置され、ここに負荷12が接続されている。電流取り出し板8,9は、上述したように、それぞれガス流路下流域に位置する分割電流取り出し板8a,9aと、大面積を有する分割電流取り出し板8b,9bとから構成されており、これらが並列に負荷12と接続された回路構成となっている。
FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of the fuel cell system according to the present embodiment. In the fuel cell system of this embodiment, current extraction plates 8 and 9 are disposed at both ends of a solid polymer electrolyte fuel cell 11, and a
ここで、大面積を有する分割電流取り出し板8b,9bから電流を取り出すための配線には、それぞれ遮断スイッチ13,14が設けられており、これら遮断スイッチ13,14のオン、オフで、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し状態が切り替え可能となっている。具体的には、各遮断スイッチ13,14がオン(接続状態)のときには、分割電流取り出し板8a,9aと分割電流取り出し板8b,9bの両者からの電流取り出し状態となり、大面積での電流取り出しとなる。一方、各遮断スイッチ13,14がオフ(遮断状態)のときには、分割電流取り出し板8a,9aのみからの電流取り出し状態となり、ガス流路下流域での限定された面積での電流取り出しとなる。
Here, the cut-off
また、本実施形態の燃料電池システムでは、システム全体の動作制御を司るコントロールユニット15が設けられており、このコントロールユニット15が電流取り出し制御手段として機能するようになっている。すなわち、このコントロールユニット15からの指示に基づいて遮断スイッチ13,14のオン、オフ動作が行われることで、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し状態が切り替えられることになる。また、燃料電池11には当該燃料電池11の温度、具体的には、例えばスタック構造の燃料電池11の端部近傍の温度を検出するための温度センサ16が接続されており、この温度センサ16の検出値がコントロールユニット15に入力されるようになっている。コントロールユニット15は、この温度センサ16の検出値、すなわち燃料電池11の端部近傍の温度に基づいてシステムの起動状況を判断し、遮断スイッチ13,14のオン、オフを指示して、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し状態を切り替える。
Further, in the fuel cell system of the present embodiment, a
図5は、本実施形態の燃料電池システムにおいて、システム起動時にコントロールユニット15により実行される起動プロセスの一例を示すフローチャートである。以下、この図5を参照しながら、本実施形態の燃料電池システムの起動時における処理の流れを説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a startup process executed by the
燃料電池システムの起動初期においては、燃料電池11の温度はシステム運転に好適な温度よりも低いため、燃料電池11の端部近傍からの放熱を抑えて温度上昇を促進するために、コントロールユニット15は遮断スイッチ13,14をオフにして、ガス流路下流域に位置する小面積の分割電流取り出し板8a,9aのみを負荷12に接続する(ステップS1)。そして、この状態で燃料電池11の発電を開始させる(ステップS2)。これにより、燃料電池11の端部近傍ではセパレータ6,7の面内方向に流れる電流成分が生じ、熱が生じることになる。ここで、ガス流路下流域では上流域に比べて発電効率が低く、電流の大部分は上流域に集中するが、この大電流がセパレータ6,7の面内を下流域に向かって流れるため、大きな発熱量を得ることが可能となる。
At the initial start of the fuel cell system, the temperature of the fuel cell 11 is lower than the temperature suitable for system operation. Therefore, in order to suppress the heat radiation from the vicinity of the end of the fuel cell 11 and promote the temperature rise, the
燃料電池11の発電開始後、時間の経過と共に、上述した燃料電池11の自己発熱と、外部ヒータ等を設けた場合にはその熱とによって、燃料電池11の温度は徐々に上昇していく。そこで、コントロールユニット15は、燃料電池11に接続された温度センサ16の検出値を読み込んで(ステップS3)、この温度センサ16の検出値を所定の値と比較することで、システムの起動状況が通常運転に移行できる段階に達したか、すなわちシステム起動処理によって燃料電池11が運転に好適な温度に達するに至ったかどうかを判定する(ステップS4)。そして、このステップS4の判定の結果、燃料電池11が運転に好適な温度に達したと判断した場合(温度センサ16の検出値が所定の値を上回った場合)に、コントロールユニット15は、遮断スイッチ13,14をオンに切り替えて、より大面積を有する分割電流取り出し板8b,9bを負荷に接続させる(ステップS5)。そして、この状態で通常運転へと移行し、以後はセパレータ6,7の面内を電流が流れることによるエネルギーロスを避けてシステム効率の向上を図りながら、燃料電池11で通常の発電を行わせる(ステップS6)。
After the start of power generation of the fuel cell 11, the temperature of the fuel cell 11 gradually increases with the passage of time due to the above-described self-heating of the fuel cell 11 and the heat when an external heater or the like is provided. Therefore, the
以上のように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池11から電流を取り出すための電流取り出し板8,9として、面内方向に分割或いは絶縁されたものを用い、システムの起動状況に応じて電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積、すなわち、電流取り出し板8,9のうちの負荷12に接続される分割電流取り出し板8a,8b,9a,9bを変更するようにしているので、燃料電池11の温度が運転に好適な温度に達する前の段階では、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を減少させることで温度上昇を促進することができ、しかも、通常運転時には、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を増加させることで、電力ロスを極力抑えることができる。
As described above, in the fuel cell system according to the present embodiment, the current extraction plates 8 and 9 for extracting current from the fuel cell 11 are divided or insulated in the in-plane direction, and depending on the startup status of the system. Thus, the current extraction area from the fuel cell 11 by the current extraction plates 8, 9, that is, the divided
すなわち、システム起動時は燃料電池11の温度が低く、通常運転へと迅速に移行するには燃料電池11の温度を早急に上昇させることが望まれるため、本実施形態の燃料電池システムでは、電流取り出し板8,9の一部のみを使用してセパレータ6,7の面内電流をより多く生じさせ、発熱量を増加させて燃料電池11の温度を積極的に上昇させている。一方、システム起動状況がある段階に達した後は、セパレータ6,7内の発熱はエネルギーロスとなるので、本実施形態の燃料電池システムでは、電流取り出し板8,9のより大面積の部分、或いは分割された全ての電流取り出し板8,9を負荷12に接続することで、セパレータ6,7内の発熱を抑え、エネルギーロスを最低限に抑えるようにしている。
That is, since the temperature of the fuel cell 11 is low at the time of starting the system and it is desired to quickly raise the temperature of the fuel cell 11 in order to quickly shift to normal operation, Only a part of the take-out plates 8 and 9 is used to generate more in-plane current of the separators 6 and 7, and the heat generation amount is increased to positively raise the temperature of the fuel cell 11. On the other hand, after the system activation state reaches a certain stage, the heat generated in the separators 6 and 7 results in energy loss. Therefore, in the fuel cell system of the present embodiment, the larger area of the current extraction plates 8 and 9, Alternatively, by connecting all the divided current extraction plates 8 and 9 to the
また、本実施形態の燃料電池システムでは、このような電流取り出し板8,9の切り替えタイミングを決定するための情報として、システム起動時に温度センサ16によって検出される検出値、すなわち燃料電池11の端部近傍の温度の情報を用いている。これにより、システム起動時に燃料電池11の温度が低いときにはセパレータ6,7内の発熱を利用して燃料電池11の昇温速度を上げ、温度が十分に上昇した後にはセパレータ6,7内の発熱を抑えて電力ロスを抑制するという切り替えを適切に行うことができ、システム全体の効率向上を適切に実現することができる。なお、このように電流取り出し板8,9の切り替えタイミングを決定するための情報として燃料電池11の温度の情報を用いる場合、温度センサ16で直接検出した燃料電池11の温度だけでなく、外気温から燃料電池11の温度を推定してその情報を用いることも可能である。 Further, in the fuel cell system of the present embodiment, as information for determining the switching timing of the current extraction plates 8 and 9, the detected value detected by the temperature sensor 16 when the system is started, that is, the end of the fuel cell 11 is determined. The temperature information in the vicinity of the part is used. Thereby, when the temperature of the fuel cell 11 is low at the time of starting the system, the temperature rise rate of the fuel cell 11 is increased using the heat generated in the separators 6 and 7, and after the temperature has sufficiently increased, the heat generated in the separators 6 and 7 is generated. It is possible to appropriately perform switching that suppresses power loss and suppresses power loss, and it is possible to appropriately improve the efficiency of the entire system. When information on the temperature of the fuel cell 11 is used as information for determining the switching timing of the current extraction plates 8 and 9 as described above, not only the temperature of the fuel cell 11 directly detected by the temperature sensor 16 but also the outside air temperature. It is also possible to estimate the temperature of the fuel cell 11 and use the information.
また、本実施形態では、各極の電流取り出し板8,9をそれぞれ2枚ずつの分割電流取り出し板8a,8b、9a,9bで構成して、負荷12に接続する電流取り出し板をこれらの分割電流取り出し板8a,8b、9a,9bで選択的に切り替えるようにした例を示しているが、各極の電流取り出し板8,9をそれぞれ3枚以上の分割電流取り出し板で構成して、これら3枚以上の分割電流取り出し板の中から負荷12に接続する電流取り出し板を選択的に切り替えるようにしても、同様の効果を得ることができる。また、ここでは各極の電流取り出し板8,9をそれぞれ分割しているが、どちらか一方の極の電極取り出し板のみを分割して接続を切り替えるようにした場合でも、その極に関しては同様の効果を得ることが可能である。
In the present embodiment, the current extraction plates 8 and 9 of each pole are each composed of two divided
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本的なシステム構成を上述した第1の実施形態と同様とし、電流取り出し板8,9の分割の仕方が上述した第1の実施形態とは異なるものである。以下、本実施形態に特徴的な電流取り出し板8,9の分割に関する部分についてのみ、図6を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system of the present embodiment has the same basic system configuration as that of the first embodiment described above, but differs in the manner of dividing the current extraction plates 8 and 9 from the first embodiment described above. . Hereinafter, only the part relating to the division of the current extraction plates 8 and 9 characteristic of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、本実施形態の燃料電池システムにおける電流取り出し板8,9の分割状態を示す概略図である。本実施形態では、電流取り出し板8,9は、燃料電池11における発電有効面の外周部に位置する分割電流取り出し板8c,9cと、発電有効面中央部に位置するより大きな面積を有する分割電流取り出し板8d,9dとから構成されている。なお、図6では、電流取り出し板9の分割位置がセパレータ7に隠れているために分割電流取り出し板9dが図示されていないが、電流取り出し板9も電流取り出し板8と同様の形状で分割されている。 FIG. 6 is a schematic view showing a divided state of the current extraction plates 8 and 9 in the fuel cell system of the present embodiment. In the present embodiment, the current extraction plates 8 and 9 are divided current extraction plates 8c and 9c located at the outer peripheral portion of the power generation effective surface in the fuel cell 11, and a divided current having a larger area located at the central portion of the power generation effective surface. It consists of take-out plates 8d and 9d. In FIG. 6, the divided current extraction plate 9 d is not shown because the division position of the current extraction plate 9 is hidden by the separator 7, but the current extraction plate 9 is also divided in the same shape as the current extraction plate 8. ing.
燃料電池11では積層方向端部からの放熱のみでなく、外周部からの放熱も生じるため、外周部の温度は中央部に比べて低くなることが多い。そこで、本実施形態の燃料電池システムでは、システム起動時に、システム起動状態が所定の状態に達するまでの間は、発電有効面の外周部に位置する分割電流取り出し板8c,9cのみを負荷12に接続する。これにより、図6中の矢印Cで示すように、セパレータ6,7の面内を内から外へと流れる電流が生じ、外周部でより大きな発熱が得られることになり、その結果、外周部からの放熱に起因する温度勾配を低減することが可能となる。
In the fuel cell 11, not only the heat radiation from the end in the stacking direction but also the heat radiation from the outer peripheral portion occurs, so the temperature of the outer peripheral portion is often lower than that of the central portion. Therefore, in the fuel cell system of the present embodiment, only the divided current extraction plates 8c and 9c located on the outer peripheral portion of the power generation effective surface are used as the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本的なシステム構成を上述した第1の実施形態と同様とし、システム起動状態を判断する方法が上述した第1の実施形態と異なるものである。すなわち、本実施形態の燃料電池システムでは、図7に示すように、第1の実施形態で用いた温度センサ16の代わりに、燃料電池1の端部近傍に位置する少なくとも1つの単位セルの出力電圧を検出する電圧計17が設置されている。そして、コントロールユニット15が、システム起動処理を行っているときに、この電圧計17の検出値を読み込んでシステムの起動状態を判断し、それに基づいて遮断スイッチ13,14のオン、オフ動作を制御して、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し状態を切り替えるようにしている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system of the present embodiment has the same basic system configuration as that of the first embodiment described above, and the method for determining the system activation state is different from that of the first embodiment described above. That is, in the fuel cell system of the present embodiment, as shown in FIG. 7, instead of the temperature sensor 16 used in the first embodiment, the output of at least one unit cell located near the end of the
以下、本実施形態に特徴的なコントロールユニット15により実行される起動プロセスの一例について、図8のフローチャートを参照しながら説明する。
Hereinafter, an example of a startup process executed by the
燃料電池システムの起動初期においては、燃料電池11の温度はシステム運転に好適な温度よりも低く、このときの燃料電池11の出力電圧は定格条件運転の出力電圧よりも低いことが一般的である。このとき、燃料電池11の端部近傍からの放熱を抑え温度上昇を促進するために、コントロールユニット15は遮断スイッチ13,14をオフにして、ガス流路下流域に位置する小面積の分割電流取り出し板8a,9aのみを負荷12に接続する(ステップS11)。そして、この状態で燃料電池11の発電を開始させる(ステップS12)。これにより、燃料電池11の端部近傍ではセパレータ6,7の面内方向に流れる電流成分が生じ、熱が生じることになる。ここで、ガス流路下流域では上流域に比べ発電効率が低く、電流の大部分は上流域に集中するが、この大電流がセパレータ6,7面内を下流域に向かって流れるため、大きな発熱量を得ることが可能となる。
In the initial startup of the fuel cell system, the temperature of the fuel cell 11 is lower than a temperature suitable for system operation, and the output voltage of the fuel cell 11 at this time is generally lower than the output voltage of rated condition operation. . At this time, in order to suppress heat dissipation from the vicinity of the end of the fuel cell 11 and promote a temperature rise, the
燃料電池11の発電開始後、時間の経過と共に、上述した燃料電池11の自己発熱と、外部ヒータ等を設けた場合にはその熱とによって、燃料電池11の温度は徐々に上昇し、これに伴い、燃料電池11の出力電圧は定格条件のときの値に近付くことになる。そこで、コントロールユニット15は、燃料電池11の端部近傍に設置された電圧計17の検出値を読み込んで(ステップS13)、この電圧計17の検出値を所定の値と比較することで、システムの起動状況が通常運転に移行できる段階に達したか、すなわちシステム起動処理によって燃料電池11が運転に好適な温度に達するに至ったかどうかを判定する(ステップS14)。そして、ステップS14の判定の結果、燃料電池11が運転に好適な温度に達したと判断した場合(電圧計17の検出値が所定の値を上回った場合)に、コントロールユニット15は、遮断スイッチ13,14をオンに切り替えて、より大面積を有する分割電流取り出し板8b,9bを負荷に接続させる(ステップS15)。そして、この状態で通常運転へと移行し、以後はセパレータ6,7の面内を電流が流れることによるエネルギーロスを避けてシステム効率の向上を図りながら、燃料電池11で通常の発電を行わせる(ステップS16)。
After the start of power generation of the fuel cell 11, the temperature of the fuel cell 11 gradually increases with the passage of time due to the above-described self-heating of the fuel cell 11 and the heat generated when an external heater or the like is provided. Accordingly, the output voltage of the fuel cell 11 approaches the value at the rated condition. Therefore, the
以上のように、本実施形態の燃料電池システムでは、システム起動時に燃料電池11の温度が低く端部での発熱が望まれる状況では、燃料電池11の出力電圧も定格値より低い値となる点に着目して、コントロールユニット15が、燃料電池1の端部近傍に位置する少なくとも1つの単位セルの出力電圧を検出する電圧計17の検出値を読み込んでシステム起動状況を判断し、それに応じて負荷12に接続される分割電流取り出し板8a,8b,9a,9bを変更するようにしているので、上述した第1の実施形態と同様に、燃料電池11の温度が運転に好適な温度に達する前の段階では、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を減少させることで温度上昇を促進することができ、しかも、通常運転時には、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を増加させることで、電力ロスを極力抑えることができる。
As described above, in the fuel cell system of the present embodiment, when the temperature of the fuel cell 11 is low at the time of starting the system and the heat generation at the end is desired, the output voltage of the fuel cell 11 is also lower than the rated value. The
なお、本実施形態において電圧計17により検出される出力電圧は燃料電池11の端部近傍に位置する1つ、或いはいくつかの単位セルの出力電圧である。燃料電池11の端部近傍は中央部に比べて温度が低く、それに伴って出力電圧も低下するため、端部近傍に位置する少なくとも1つの単位セルの出力電圧を検出し、その検出値に基づいて燃料電池11の温度が十分に上昇したかを判定して、温度が十分に上昇した後には電力ロスを抑制するように切り替えを行うことで、システム全体の効率向上を適切に実現することができる。 In the present embodiment, the output voltage detected by the voltmeter 17 is the output voltage of one or several unit cells located near the end of the fuel cell 11. The temperature in the vicinity of the end of the fuel cell 11 is lower than that in the central portion, and the output voltage also decreases accordingly. Therefore, the output voltage of at least one unit cell located in the vicinity of the end is detected and based on the detected value. By determining whether the temperature of the fuel cell 11 has risen sufficiently and switching the temperature so as to suppress power loss after the temperature has risen sufficiently, it is possible to appropriately improve the efficiency of the entire system. it can.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本的なシステム構成を上述した第1の実施形態と同様とし、システム起動状態を判断する方法が上述した第1の実施形態と異なるものである。すなわち、本実施形態の燃料電池システムでは、図9に示すように、第1の実施形態で用いた温度センサ16の代わりに、当該燃料電池システムの起動開始からの経過時間を計測するタイマ18が設置されている。そして、コントロールユニット15が、システム起動処理を行っているときに、このタイマ18の計測値を読み込んでシステムの起動状態を判断し、それに基づいて遮断スイッチ13,14のオン、オフ動作を制御して、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し状態を切り替えるようにしている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system of the present embodiment has the same basic system configuration as that of the first embodiment described above, and the method for determining the system activation state is different from that of the first embodiment described above. That is, in the fuel cell system of this embodiment, as shown in FIG. 9, instead of the temperature sensor 16 used in the first embodiment, a
以下、本実施形態に特徴的なコントロールユニット15により実行される起動プロセスの一例について、図10のフローチャートを参照しながら説明する。
Hereinafter, an example of the startup process executed by the
燃料電池システムの起動初期においては、燃料電池11の温度がシステム運転に好適な温度よりも低いので、燃料電池11の温度上昇を促すために、コントロールユニット15は遮断スイッチ13,14をオフにして、ガス流路下流域に位置する小面積の分割電流取り出し板8a,9aのみを負荷12に接続する(ステップS21)。そして、この状態で燃料電池11の発電を開始させる(ステップS22)。これにより、燃料電池11の端部近傍ではセパレータ6,7の面内方向に流れる電流成分が生じ、熱が生じることになる。ここで、ガス流路下流域では上流域に比べ発電効率が低く、電流の大部分は上流域に集中するが、この大電流がセパレータ6,7面内を下流域に向かって流れるため、大きな発熱量を得ることが可能となる。
At the initial stage of starting the fuel cell system, the temperature of the fuel cell 11 is lower than the temperature suitable for system operation. Therefore, in order to promote the temperature rise of the fuel cell 11, the
燃料電池11の温度は時間の経過と共に徐々に上昇することになるので、タイマ18によってシステム起動開始からの経過時間を計測しておく。そして、コントロールユニット15は、このタイマ18の計測値を読み込んで(ステップS23)、タイマ18の計測値を所定の値と比較することで、システムの起動状況が通常運転に移行できる段階に達したか、すなわちシステム起動処理によって燃料電池11が運転に好適な温度に達するに至ったかどうかを判定する(ステップS24)。そして、ステップS24の判定の結果、燃料電池11が運転に好適な温度に達したと判断した場合(タイマ18の計測値が所定の値を上回った場合)に、コントロールユニット15は、遮断スイッチ13,14をオンに切り替えて、より大面積を有する分割電流取り出し板8b,9bを負荷に接続させる(ステップS15)。そして、この状態で通常運転へと移行し、以後はセパレータ6,7の面内を電流が流れることによるエネルギーロスを避けてシステム効率の向上を図りながら、燃料電池11で通常の発電を行わせる(ステップS26)。
Since the temperature of the fuel cell 11 gradually rises with time, the
以上のように、本実施形態の燃料電池システムでは、システム起動時からの経過時間をタイマ18で計測し、コントロールユニット15が、タイマ18の計測値を読み込んでシステム起動状況を判断し、それに応じて負荷12に接続される分割電流取り出し板8a,8b,9a,9bを変更するようにしているので、上述した第1の実施形態と同様に、燃料電池11の温度が運転に好適な温度に達する前の段階では、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を減少させることで温度上昇を促進することができ、しかも、通常運転時には、電流取り出し板8,9による燃料電池11からの電流取り出し面積を増加させることで、電力ロスを極力抑えることができる。
As described above, in the fuel cell system of the present embodiment, the elapsed time since the system startup is measured by the
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本的なシステム構成を上述した第1の実施形態と同様とし、燃料電池11のセパレータの構成が上述した第1の実施形態とは異なるものである。以下、本実施形態に特徴的な燃料電池11のセパレータに関する部分についてのみ、図11を参照して説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system of the present embodiment has the same basic system configuration as that of the first embodiment described above, and the configuration of the separator of the fuel cell 11 is different from that of the first embodiment described above. Hereinafter, only the part relating to the separator of the fuel cell 11 which is characteristic of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図11は、本実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池11の構造を示す概略図である。本実施形態では、燃料電池11を構成する多数の単位セルの積層方向に並ぶセパレータ21のうち、積層方向の端部近傍に位置するセパレータ21a,21cが、他のセパレータ21bよりも電気伝導度の低い材料を使用して形成され、高電気抵抗を有する構成とされている。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the fuel cell 11 in the fuel cell system of the present embodiment. In the present embodiment, among the separators 21 arranged in the stacking direction of a large number of unit cells constituting the fuel cell 11, the
燃料電池11のセパレータ21内の発熱量は、セパレータ21の面内を流れる電流が等しい場合にはその電気抵抗に比例し、電気抵抗が高いほど発熱量が大きくなる。そこで、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池11を構成する多数の単位セルの積層方向に並ぶセパレータ21のうち、積層方向の端部近傍に位置するセパレータ21a,21cが高電気抵抗を有する構成とすることで、放熱によって温度低下が生じやすい燃料電池11の端部近傍での発熱量を増加させるようにしている。その結果、システム起動時における燃料電池11の温度上昇をより急速に行うことが可能となる。
The amount of heat generated in the separator 21 of the fuel cell 11 is proportional to the electrical resistance when the current flowing in the surface of the separator 21 is equal, and the amount of heat generated increases as the electrical resistance increases. Therefore, in the fuel cell system according to the present embodiment, among the separators 21 arranged in the stacking direction of a large number of unit cells constituting the fuel cell 11, the
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第5の実施形態の変形例に相当するものであり、燃料電池11のセパレータの構成に特徴を有するものである。以下、本実施形態に特徴的な燃料電池11のセパレータに関する部分についてのみ、図12を参照して説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system according to the present embodiment corresponds to a modification of the fifth embodiment described above, and has a feature in the configuration of the separator of the fuel cell 11. Hereinafter, only the part relating to the separator of the fuel cell 11 which is characteristic of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図12は、本実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池11の構造を示す概略図である。本実施形態では、燃料電池11を構成する多数の単位セルの積層方向に並ぶセパレータ31のうち、積層方向の端部近傍に位置するセパレータ31a,31cの厚さが、他のセパレータ31bの厚さに比べて薄く形成されて、高電気抵抗を有する構成とされている。このように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池11を構成する多数の単位セルの積層方向に並ぶセパレータ31のうち、積層方向の端部近傍に位置するセパレータ31a,31cの厚さを薄くして高電気抵抗を有する構成とすることで、放熱によって温度低下が生じやすい燃料電池11の端部近傍での発熱量を増加させるようにしている。その結果、上述した第5の実施形態と同様に、システム起動時における燃料電池11の温度上昇をより急速に行うことが可能となる。
FIG. 12 is a schematic view showing the structure of the fuel cell 11 in the fuel cell system of the present embodiment. In the present embodiment, among the separators 31 arranged in the stacking direction of a large number of unit cells constituting the fuel cell 11, the thickness of the
(第7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池システムは、基本的なシステム構成を上述した第1の実施形態と同様とし、電流取り出し板8,9の分割の仕方が上述した第1の実施形態とは異なるものである。以下、本実施形態に特徴的な電流取り出し板8,9の分割に関する部分についてのみ、図13を参照して説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The fuel cell system of the present embodiment has the same basic system configuration as that of the first embodiment described above, but differs in the manner of dividing the current extraction plates 8 and 9 from the first embodiment described above. . Hereinafter, only the part relating to the division of the current extraction plates 8 and 9 characteristic of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図13は、本実施形態の燃料電池システムにおける電流取り出し板8,9の分割状態を示す概略図である。本実施形態では、両極の電流取り出し板8,9がそれぞれ6つに分割された分割電流取り出し板8e〜8j,9e〜9jで構成されている。そして、システム起動時には、コントロールユニット15によって、負荷12に接続される分割電流取り出し板を順に切り替えることで、セパレータ6,7の面内での発熱を分散させ、温度勾配が生じるのを防ぐようにしている。
FIG. 13 is a schematic view showing a divided state of the current extraction plates 8 and 9 in the fuel cell system of the present embodiment. In the present embodiment, the current extraction plates 8 and 9 of both poles are composed of divided current extraction plates 8e to 8j and 9e to 9j that are divided into six parts. When the system is started, the
すなわち、セパレータ6,7の面内における各領域を流れる電流は、面内電流の流線に沿って徐々に増加していくため、負荷12に接続された分割電流取り出し板の近傍では大電流が流れて発熱も大きいが、負荷12に接続された分割電流取り出し板から離れるに従って電流値が小さく、発熱量も少なくなる。したがって、1つの分割電流取り出し板のみを負荷12に接続した状態を継続させると、その分割電流取り出し板の周辺部のみが昇温し、セパレータ6,7の面内に温度勾配が生じる結果となる。
That is, since the current flowing through each region in the plane of the separators 6 and 7 gradually increases along the streamline of the in-plane current, a large current is generated in the vicinity of the divided current extraction plate connected to the
それを避けるため、本実施形態では、電流取り出し板8,9をそれぞれ6つの分割電流取り出し板8e〜8j,9e〜9jに分割し、これら分割電流取り出し板8e〜8j,9e〜9jを順番に負荷12に接続させて、電流取り出し位置を順に変更することにより、セパレータ6,7面内での発熱を分散させて、セパレータ6,7の面内に温度勾配が生じるのを防ぐようにしている。
In order to avoid this, in the present embodiment, the current extraction plates 8 and 9 are each divided into six divided current extraction plates 8e to 8j and 9e to 9j, and these divided current extraction plates 8e to 8j and 9e to 9j are sequentially arranged. By connecting to the
負荷12に接続する分割電流取り出し板の切り替え判断としては、所定の時間毎に変更するようにしてもよいし、また、各領域毎にその領域の温度を検出できるようにして、負荷12に接続された分割電流取り出し板近傍の温度が所定の値になった時点で別の分割電流取り出し板に接続変更するようにしてもよい。また、各領域の温度情報から温度差を計算し、所定の温度差になった時点で接続変更することも可能である。
The switching judgment of the divided current extraction plate connected to the
また、負荷12に接続する分割電流取り出し板の順序としては、予め決められた順に従って接続を切り替えていくようにしてもよいし、また、得られた各領域の温度情報から次に接続する分割電流取り出し板を決定するようにしてもよい。
Further, as the order of the divided current extraction plates connected to the
なお、本実施形態においても、燃料電池11の温度が所定の運転条件を満足する温度にまで昇温された後には、分割電流取り出し板8e〜8j,9e〜9jの全てを負荷12に接続することで、発熱による電力ロスを極力抑えることが可能となることは、他の実施形態の場合と同様である。
In the present embodiment as well, after the temperature of the fuel cell 11 has been raised to a temperature that satisfies a predetermined operating condition, all of the divided current extraction plates 8e to 8j and 9e to 9j are connected to the
1 電解質膜
2 燃料極
3 酸化剤極
4,5 ガス流路
6,7 セパレータ
8,9 電流取り出し板
8a〜8j,9a〜9j 分割電流取り出し板
11 燃料電池
12 負荷
13,14 遮断スイッチ
15 コントロールユニット
16 温度センサ
17 電圧計
18 タイマ
21a〜21c セパレータ
31a〜31c セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記電流取り出し板による前記燃料電池からの電流取り出し面積が可変とされていることを特徴とする燃料電池システム。 A plurality of unit cells in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode are stacked via a separator in which a reaction gas channel for supplying a reaction gas to the unit cell is formed. In a fuel cell system having a solid polymer electrolyte type fuel cell and a current extraction plate disposed adjacent to the fuel cell, and supplying a current extracted from the fuel cell via the current extraction plate to a load,
The fuel cell system is characterized in that a current extraction area from the fuel cell by the current extraction plate is variable.
前記燃料電池から電流を取り出す媒体として前記燃料電池に隣接配置され、面方向に少なくとも二つに分割又は絶縁された電流取り出し板と、
負荷に接続される電流取り出し板を前記分割又は絶縁された取り出し板の一部或いは全部から選択する電流取り出し制御手段とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 A plurality of unit cells in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode are stacked via a separator in which a reaction gas channel for supplying a reaction gas to the unit cell is formed. In a fuel cell system having a solid polymer electrolyte type fuel cell and supplying a current taken from the fuel cell to a load,
A current extraction plate disposed adjacent to the fuel cell as a medium for extracting current from the fuel cell and divided or insulated in at least two planes;
A fuel cell system comprising: current extraction control means for selecting a current extraction plate connected to a load from a part or all of the divided or insulated extraction plates.
前記電流取り出し制御手段は、前記温度検出手段の検出値に基づいて、負荷に接続される電流取り出し板を変更することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell or the ambient environment temperature,
6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the current extraction control unit changes a current extraction plate connected to a load based on a detection value of the temperature detection unit.
前記電流取り出し制御手段は、前記出力電圧検出手段の検出値に基づいて、負荷に接続される電流取り出し板を変更することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。 An output voltage detecting means for detecting the output voltage of the fuel cell;
6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the current extraction control unit changes a current extraction plate connected to a load based on a detection value of the output voltage detection unit.
前記電流取り出し制御手段は、前記タイマの計測値に基づいて、負荷に接続される電流取り出し板を変更することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。 With a timer that measures the elapsed time from the start of system startup,
6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the current extraction control unit changes a current extraction plate connected to a load based on a measurement value of the timer.
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