JP2005317264A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転停止後のシステム内に残留する水分を、十分かつ速やかに除去する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that sufficiently and quickly removes moisture remaining in a system after operation is stopped.
従来、低温環境下で使用される燃料電池システムにおいて、システムの運転停止後、燃料電池内部の水分を除去することが可能な燃料電池システムとしては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in fuel cell systems that are used in a low temperature environment, examples of fuel cell systems that can remove moisture inside the fuel cell after the system is stopped are those described in the following documents, for example. (See Patent Document 1).
この文献に記載されたシステムでは、システムの通常運転停止後、空気経路あるいは水素経路の少なくとも一方に乾燥ガスを供給し、乾燥ガスに燃料電池内の水分を含有させて湿潤ガスとして、この湿潤ガスを燃料電池から排出する。空気経路には、燃料電池の下流側と燃料電池の上流側とを接続する循環経路を設け、燃料電池から排出された湿潤ガスを循環経路を介して空気経路に循環させることで燃料電池の余熱を回収する。空気経路における燃料電池の上流側であって循環経路との接続部の下流側には、ガス圧縮機が配置されている。また、湿潤ガス中から水分を分離する水分離貯蔵手段が設けられている。
このような、従来の燃料電池システムにあって、システム内を循環する乾燥ガスに残留する水分を含有させる際には、燃料電池およびシステム部品の余熱によって水分を気化させるしかなかった。このため、システム内の水分を乾燥ガスに含有させて外部に排出するためには、かなりの時間がかかってしまい、ひいてはシステムを全停止するまでに長時間を要することになるといった問題を招いていた。 In such a conventional fuel cell system, when moisture remaining in the dry gas circulating in the system is contained, the moisture must be vaporized by residual heat of the fuel cell and system components. For this reason, it takes a considerable amount of time for the moisture in the system to be contained in the dry gas and discharged to the outside, which in turn causes a problem that it takes a long time to completely stop the system. It was.
また、システム部品の形状によっては、湿潤ガスの流れが淀むなどの要因により十分な気化特性が得られなかった。このため、水分がシステム内に残り、システム停止後にシステム温度が氷点下となる場合には、システム内に残留した水分が凍結してシステム部品の作動を妨げるおそれがあるといった問題もあった。 Also, depending on the shape of the system components, sufficient vaporization characteristics could not be obtained due to factors such as stagnant wet gas flow. For this reason, when moisture remains in the system and the system temperature becomes below freezing after the system is stopped, there is a problem that the moisture remaining in the system may freeze and hinder the operation of the system components.
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転停止後のシステム内に残留する水分を十分かつ迅速に除去し得る燃料電池システムを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of sufficiently and quickly removing moisture remaining in the system after operation stop. .
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、酸化剤ガス供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料ガス供給手段から供給される燃料ガスと、前記酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスを、前記システム外に排出する酸化剤ガス排出手段とを有する燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上に設置され、前記システムを停止させる際に、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, means for solving the problems of the present invention are supplied from a fuel gas supply means for supplying a fuel gas, an oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas, and the fuel gas supply means. A fuel cell stack for generating power by reacting a fuel gas with an oxidant gas supplied from the oxidant gas supply means, and a fuel gas discharge means for discharging the fuel off-gas discharged from the fuel cell stack to the outside of the system And an oxidant gas discharge means for discharging the oxidant off-gas discharged from the fuel cell stack to the outside of the system, wherein the fuel gas supply means, the fuel gas discharge means, and the oxidant gas When installed in at least one of the discharge means and the system is stopped, the fuel gas supply means, the fuel gas discharge means, etc. Characterized in that it has a heating means for heating at least one of the oxidizing gas discharging means each time.
本発明によれば、燃料ガス供給手段、燃料ガス排出手段、酸化剤ガス排出手段に付着する水分を迅速かつ十分に除去することができる。これにより、次回のシステム起動時にシステム温度が氷点下となる場合であっても、燃料ガス供給手段、燃料ガス排出手段、酸化剤ガス排出手段の凍結が防止され、システムを迅速に起動させることが可能となる。 According to the present invention, moisture adhering to the fuel gas supply means, the fuel gas discharge means, and the oxidant gas discharge means can be quickly and sufficiently removed. This prevents the fuel gas supply means, fuel gas discharge means, and oxidant gas discharge means from freezing even when the system temperature is below freezing at the next system start-up, allowing the system to be started quickly. It becomes.
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図1に示す実施例1のシステムは、燃料ガス(ここでは水素)供給装置1からアノードガス供給配管11を介して水素をアノード極4に供給し、酸化剤ガス(ここでは空気)供給装置2からカソードガス供給配管14を介して空気をカソード極5に供給し、水素と空気を燃料電池スタック3内で反応させて発電する。その際、アノード極4からは消費されずに残ったアノードオフガスが排出される。また、カソード極5では一部の酸素が消費され、発電により生成した水分を含んだカソードオフガスがカソード極5から排出される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. The system of the first embodiment shown in FIG. 1 supplies hydrogen to the anode electrode 4 from the fuel gas (here, hydrogen) supply device 1 through the anode
システムの通常作動時では、アノードオフガスは燃料ガス供給装置1の一部として設置されるエゼクタで構成されるアノードオフガス循環装置(ReC)6により、アノードオフガス循環配管12を介してアノードガス供給配管11に全量循環されて供給水素と混合されてアノードガスを形成し、再度アノード極4へと供給される。一方、カソードオフガスは、カソードオフガス供給配管15、燃料電池スタック3に供給される空気を加湿する膜加湿器で構成される加湿装置(Hu)10、ならびに開度を調整することによりカソードガス圧力を制御する圧力調整弁で構成されるカソード圧力制御弁28を経由して混合器(Mixer)7へ供給された後、排気配管19から外部に排気される。
During normal operation of the system, the anode off-gas is supplied to the anode off-
このような燃料電池システムは、システムコントローラにより運転制御されている、システムコントローラ33は、本システムの運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、CPU、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。システムコントローラ33は、本システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジック(プログラム)に基づいて、電気加熱ヒータ31a,31b,31cを含む本システムの各構成要素に指令を送り、以下に説明する本システムの運転/停止に必要なすべての動作を統括管理して制御する。
Such a fuel cell system is controlled by a system controller. The system controller 33 functions as a control center for controlling the operation of the system and is necessary for a computer that controls various operation processes based on a program. This is realized by, for example, a microcomputer provided with resources such as a CPU, a storage device, and an input / output device. The
システムコントローラ33は、本システムが例えば車両用の場合には車載されたバッテリ25から給電され、本システムで発電が行われていない場合に、バッテリ25から給電された電力を各種処理動作を行うための電力として使用する。システムコントローラ33は、作動選択手段24から与えられる選択信号に基づいて、電気加熱ヒータ31a,31b,31cを作動させるか否かを選択する。
The
作動選択手段24は、システムを停止した際に、電気加熱ヒータ31a,31b,31cを作動させて、電気加熱ヒータ31a,31b,31cに対応した弁ならびにセンサを加熱するか否かを選択して選択信号をシステムコントローラ33に与える選択手段として機能し、例えば切り替えスイッチ等で構成される。作動選択手段24は、システム操作者の判断で操作される。もしくは、システムコントローラ33が、カレンダーや所定期間の温度傾向、システム停止指令発信時の外気温度などの、システムが氷点下の環境で運転される可能性があると判断できるデータ(運転条件)に基づいて、システムコントローラ33により選択作動される。
When the system is stopped, the operation selection means 24 operates the
このようなシステムコントローラ33は、燃料電池スタック3の出力電圧を検知する電圧検知手段32を備えている。電圧検知手段32において予め設定された閾値よりも低い電圧が検知された場合には、システムコントローラ33から発信されるパージ指令に基づいて、アノードオフガス循環装置6に設置されシャットオフ弁で構成されるパージ弁27ならびにアノードオフガス供給配管13を介してアノードオフガスが混合器7に排出される。これと同時に、燃料ガス供給装置1で燃料電池スタック3への水素供給圧力を一定に保つことにより、燃料ガス供給装置1からの水素の供給流量がアノードオフガス流量と同量だけ増量される。この際、混合気中の水素濃度が可燃濃度未満となるように、供給空気流量も運転条件に応じて増量される。
Such a
混合器7は、パージ弁27を介してアノードオフガスが供給された際には、アノードオフガスとカソードオフガスとを混合して、可燃濃度未満の水素濃度の混合気を形成する。 ここで、加湿ガスが流れる位置に配置され、システムが氷点下に放置された場合に内部に付着する水が凍結して正常に機能しなくなる可能性が想定される、パージ弁27、カソード圧力制御弁28、燃料電池スタック3の出口水素配管に設置されてアノードオフガスの圧力を検出する圧力センサ30cには、対応する弁ならびにセンサを加熱する加熱手段としての電気加熱ヒータ31a,31b,31c、及び対応する弁ならびにセンサの温度を検出する温度検出手段としての温度センサ29d,29h,29cがそれぞれ設置されている。
When the anode off gas is supplied via the
パージ弁27は、燃料電池スタック3から排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段を構成する構成部材として機能し、カソード圧力制御弁28は、燃料電池スタック3から排出される酸化剤オフガスを、システム外に排出する酸化剤ガス排出手段を構成する構成部材として機能し、圧力センサ30cは、燃料ガスを燃料電池スタック3に供給する燃料ガス供給手段を構成する構成部材として機能する。
The
電気加熱ヒータ31a,31b,31cは、システムコントローラ33からの通電指令に基づいて、対応する各弁ならびにセンサの加熱、および加熱終了判断が可能に構成されている。電気加熱ヒータ31a,31b,31cは、PTCヒータなどの自己温度調節機能を有する電気ヒータで構成され、かつ設置された周辺の部品の耐熱温度以下で温度が飽和するよう設定されており、常時通電しても自動的にヒータ温度が調整されて周辺部品の性能低下を生じることがないように構成されている。ここでは例えば、飽和温度が水の沸点よりも高い温度として、110℃程度に設定されている。
The
アノードガス供給配管11には、冷媒により燃料電池スタック3に供給する水素を、所望の温度に加熱する熱交換器で構成された水素ヒータ(Hex)8が設置されている。この水素ヒータ8を介して燃料電池スタック3から送出された冷媒は、冷媒ポンプ21により駆動されて三方弁22に流入する。三方弁22は、システム起動時において、十分に燃料電池スタック3が暖気されていない場合に、燃料電池スタック3に供給される冷媒を冷媒冷却装置(Rad)9をバイパスする冷媒バイパス配管23に供給するための流路切替弁である。この三方弁22は、冷媒が燃料電池スタックを循環する冷媒通路20に設置された温度センサ29jで検知された冷媒温度に基づいて、システムコントローラ33で開度が調整され、燃料電池スタック3の入口側の冷媒の温度を適切な温度に調整するように制御される。
The anode
燃料ガス供給装置1の水素出口側には、燃料ガス供給装置1の出口側の水素の圧力を検出する圧力センサ30aと水素の温度を検出する温度センサ29aが設けられ、酸化剤ガス供給装置2の空気出口側には、酸化剤ガス供給装置2の出口側の空気の圧力を検出する圧力センサ30bと空気の温度を検出する温度センサ29bが設けられている。また、水素ヒータ8と燃料電池スタック3との間のアノードガス供給配管11には、この部位の水素の温度を検出する温度センサ29eが設けられ、加湿装置10と燃料電池スタック3との間のカソードガス供給配管14には、この部位の空気の温度を検出する温度センサ29fが設けられている。さらに、カソード圧力制御弁28と混合器7との間には、混合器7に流入するカソードオフガスの温度を検出する温度センサ29hが設けられ、混合器7の出口側には、混合器7から排出された排出ガスの温度を検出する温度センサ29gが設けられている。
On the hydrogen outlet side of the fuel gas supply device 1, a
次に、水分除去の手順を示す図2のフローチャートならびに図3を参照して、この実施例1の動作を説明する。図3はシステムのパージタイミング、燃料電池スタック3の発電量、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電(オン)/非通電(オフ)タイミングならびにパージ弁27、カソード圧力制御弁28の温度の時間変化を表した図である。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 showing the procedure of removing moisture and FIG. FIG. 3 shows the system purge timing, the amount of power generated by the
図2において、先ずシステムコントローラ33からシステムの停止指令が発信された後(ステップS201)、作動選択手段24で電気加熱ヒータ31a,31b,31cの作動が選択されているか否かが判別され(ステップS202)、作動が選択されていない場合には、電気加熱ヒータ31a,31b,31cは通電されずに通常の停止手順でシステムが停止される(ステップS203)。
2, after a system stop command is transmitted from the system controller 33 (step S201), it is determined whether or not the operation of the
一方、システムの操作者が作動選択手段24で電気加熱ヒータ31a,31b,31cを作動させることが選択されている場合は、先ず電気加熱ヒータ31a,31b,31cで加熱が必要なパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cの各温度を対応した温度センサ29d,29h,29cで検出し(ステップS204)、各温度センサ29d、29h、29cで検出された通電開始温度の最低温度に応じて予め設定された設定通電時間に、各電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電時間を設定した後(ステップS205)、本システムで継続されている発電で得られた電力を用いて電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電を開始する(ステップS206)。さらに、燃料電池スタック3の負荷をシステム停止に要する電力および電気加熱ヒータ31a,31b,31cに必要な電力の合計電力に調整して設定し、発電を継続する(ステップS207)。
On the other hand, if the system operator has selected to operate the
電気加熱ヒータ31a,31b,31cが通電されると、図3に示すように、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cの温度は、周辺の温度が低下していくのに対して(同図に破線で示す)、上昇する(同図実線で示す)。このように、電気加熱ヒータ31a,31b,31cで強制的に加熱することで、パージ弁27、カソード圧力制御弁28のシール部や摺動部、および圧力センサ30cの受圧部や圧力導入部に付着している水分を気化させる。
When the
この時に、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cに付着した水分を気化させるためには、水の沸点温度まで加熱するための顕熱と、水を気化させるための気化熱が必要となる。しかし、システム温度が予め設定されるシステム運転温度にまで上昇しているシステム停止時においては、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cを加熱することにより、顕熱を小さくして水の気化に要する時間およびエネルギを極力低減することができる。
At this time, in order to vaporize water adhering to the
ここでは、燃料電池スタック3の発電を継続しながら電気加熱ヒータ31a,31b,31cを通電するため、加熱時間が比較的長くなって必要な電力が多くなる場合でも、バッテリ25の蓄電量によらず電気加熱ヒータ31a,31b,31cに通電することができる。また、発電に伴って燃料電池スタック3で水が生成されるが、電気加熱ヒータ31a,31b,31cにより水の沸点以上に加熱しているため、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cで生成される水が凝縮することもない。
Here, since the
次に、加熱によりパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cが図3に示すように、所定の飽和温度に達し、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電時間が、先のステップS205で設定した設定通電時間を経過したか否かを判別し(ステップS208)、経過した場合には、各電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電を停止し(ステップS209)、燃料電池スタック3の発電を停止する。なお、各電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電は、対応する温度センサ29d,29h,29cで検出された温度に基づいて、検出温度が所定の温度に達した時に停止させるようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 3, the
続いて、発電停止直後、あるいは通電停止から所定時間が経過したか否かを判別して(ステップS210)経過した場合には、バッテリ25の電力を用いて燃料ガス供給装置1および酸化剤ガス供給装置2を駆動して、燃料電池スタック3に水素および空気をそれぞれ供給することにより、システム内をパージする(ステップS211)。その際、混合器7を経由して排出される混合気は、水素濃度が可燃濃度未満、ここでは例えば水素濃度が4%未満となるように、水素、空気の供給量は調整される。パージが開始された後予め設定された所定時間が経過したか否かを判別し(ステップS212)、経過した場合には、パージ処理を終了して、システム全停止が完了する(ステップS213)。
Subsequently, immediately after the power generation is stopped, or when it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the stop of energization (step S210), the fuel gas supply device 1 and the oxidant gas supply are performed using the power of the
この実施例1においては、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電停止後にシステムが冷える過程においてシステムに残留するガス中の水蒸気が凝縮する可能性があるが、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cは、システム内では比較的高温状態で停止されるため、加熱されていない周辺部品と比較して水が凝縮する程度を低くでき、水の付着量を低減することができる。すなわち、加熱されたパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cよりも周辺部品の方が温度が低いため、水の凝縮は周辺部品で比較的多く生じ易くなり、加熱されたパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cでの水の凝縮量は比較的低く抑制することができる。
In the first embodiment, there is a possibility that water vapor in the gas remaining in the system may condense in the process of cooling the system after the energization of the
これにより、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cに付着する水を気化させて極力排除することができるため、次回のシステム起動時にシステム温度が氷点下となる場合であっても、少なくともパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cが凍結して機能しなくなるといったことは防止され、解凍作業等の特別な作業を必要とせずにシステムを迅速に起動させることが可能となる。あるいは、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cの解凍作業が必要になった場合であっても、解凍作業に費やされる解凍時間を短縮することができ、システムを速やかに起動することができる。
As a result, water adhering to the
また、電気加熱ヒータ31a,31b,31cが電気的に発熱する構成とすることにより、熱源を確保することが容易になる。さらに、燃焼による加熱手段を用いた場合には、燃焼にともなって水分が発生し、発生した水分が凍結しないようにする対策が必要となるが、電気ヒータとすることで加熱による水分の発生が防止できる。
Moreover, it becomes easy to ensure a heat source by setting it as the structure which the
電気加熱ヒータ31a,31b,31cを、燃料電池スタック3の発電を停止する以前に作動させることにより、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの作動に要する電力を発電しながら、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cに付着する水分を十分に除去することができる。これにより、バッテリ25などの補助電源の容量を小さくして、システムをコンパクトに構成することができる。
By operating the
システムの操作者、もしくはシステムの運転条件に基づいて作動選択手段を作動制御することで、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cの加熱が不必要な場合は加熱を行わず、エネルギの不必要な消費を行わないようにすることができる。
When the heating of the
電気加熱ヒータ31a,31b,31cは、予め実験的に求められた設定通電時間、あるいは電気加熱ヒータ31a,31b,31cに併設される温度センサ29d,29h,29cで検出された温度に基づいて、加熱を停止する構成とすることにより、加熱のために必要以上の電力、燃料の消費を抑制することができる。
The
システムを停止する際に、システム内をガスでパージすることにより、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cを含むシステム部品に付着する水分が気化した後の水蒸気をシステム外に排出し、システム温度が低下した時の水分の凝縮、凍結を極力低減することができる。
When the system is shut down, the interior of the system is purged with gas, whereby the water vapor after the water adhering to the system components including the
図4は本発明の実施例2に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図4に示す実施例2の特徴とするところは、図1に示す構成に比べて、システムの構成は同じであるが、燃料電池スタック3以外の電源、例えば家庭用電源等の外部電源26をシステムに接続し、燃料電池スタック3の発電停止後、外部電源26から給電される電力を用いて、電気加熱ヒータ31a,31b,31cに通電するようにしたことにあり、他は実施例1と同様である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to
図5は実施例2における水分除去の手順を示すフローチャートであり、図6はこの実施例2における、システムのパージタイミング、燃料電池スタック3の発電量、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電(オン)/非通電(オフ)タイミングならびにパージ弁27、カソード圧力制御弁28の温度の時間変化を表した図である。
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of removing moisture in the second embodiment. FIG. 6 shows the system purge timing, the amount of power generated by the
図5に示す手順の特徴とするところは、図2に示す手順に比べて、図2のステップS202とステップS204との処理の間に、新たなステップS501とステップS502で示す処理を挿入し、図2に示すステップS207の処理を削除したことにある。 A feature of the procedure shown in FIG. 5 is that, compared with the procedure shown in FIG. 2, a new process shown in steps S501 and S502 is inserted between the processes in steps S202 and S204 in FIG. The processing in step S207 shown in FIG. 2 is deleted.
すなわち、図5において、システムの停止指令が発信された後(ステップS201)、作動選択手段24により電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電が選択されると、システムコントローラ33以外のシステムを停止して燃料電池スタック3での発電を停止する(ステップS501)。その後、外部電源26がシステムに接続されたか否かを判別し(ステップS502)、外部電源26がシステムに接続された場合には、先の実施例1と同様にステップS204、ステップS205の処理を実行した後、外部電源26から給電される電力で、システムコントローラ33が電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電を開始する。
That is, in FIG. 5, after energization of the
その後、所定の加熱時間の間加熱した後に外部電源26の電力を直接、ないしは車載するバッテリ25を経由して外部電源26の電力を間接的に用いて、燃料ガス供給装置1および酸化剤ガス供給装置2を駆動し、先の実施例1と同様にして燃料電池スタック3に水素および空気をそれぞれ供給することにより、システム内をパージして、気化させた水分をシステム外に排出する。
Thereafter, after heating for a predetermined heating time, the power of the
このように、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電は、燃料電池スタック3の発電を停止した後で行うため、電気加熱ヒータ31a,31b,31cの通電中は燃料電池スタック3から加湿されているアノードオフガスおよびカソードオフガスが排出されず、かつシステム温度が比較的早く低下する。このため、加熱されたパージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cと、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cの周辺の部品との温度差が拡大し、パージ弁27、カソード圧力制御弁28ならびに圧力センサ30cにおける凝縮水の付着をさらに低減することができる。
As described above, since the
また、この実施例2のシステムを燃料電池車に搭載した場合には、燃料ガスの水素の消費量を低減することができるため、車両の航続距離の短縮を抑制することができ、かつバッテリなどの補助電源の容量を小さくしてシステムをコンパクトに構成することができる。 Further, when the system of the second embodiment is mounted on a fuel cell vehicle, the amount of fuel gas hydrogen consumption can be reduced, so that the cruising distance of the vehicle can be suppressed, and a battery, etc. The system can be made compact by reducing the capacity of the auxiliary power source.
電気加熱ヒータ31a,31b,31cの電源として、燃料電池スタック3以外の外部電源26を採用することにより、加熱時間が長時間化する場合でも、バッテリ電力によらず十分に加熱作動させることができる。
By adopting an
1…燃料ガス供給装置
2…酸化剤ガス供給装置
3…燃料電池スタック
4…アノード極
5…カソード極
6…アノードオフガス循環装置
7…混合器
8…水素ヒータ
9…冷媒冷却装置
10…加湿装置
11…アノードガス供給配管
12…アノードオフガス循環配管
13…アノードオフガス供給配管
14…カソードガス供給配管
15…カソードオフガス供給配管
19…排気配管
20…冷媒通路
21…冷媒ポンプ
22…三方弁
23…冷媒バイパス配管
24…作動選択手段
25…バッテリ
26…外部電源
27…パージ弁
28…カソード圧力制御弁
29a,29b,29c,29d,29e,29f,29g,29h,29j…温度センサ
30a,30b,30c…圧力センサ
31a,31b,31c…電気加熱ヒータ
32…電圧検知手段
33…システムコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel
Claims (8)
酸化剤ガス供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段から供給される燃料ガスと、前記酸化剤ガス供給手段から供給される酸化剤ガスを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから排出される燃料オフガスを、システム外に排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池スタックから排出される酸化剤オフガスを、前記システム外に排出する酸化剤ガス排出手段と
を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上に設置され、前記システムを停止させる際に、前記燃料ガス供給手段、前記燃料ガス排出手段ならびに前記酸化剤ガス排出手段の少なくとも一つ以上を加熱する加熱手段
を有することを特徴とする燃料電池システム。 Fuel gas supply means for supplying fuel gas;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas;
A fuel cell stack for generating power by reacting the fuel gas supplied from the fuel gas supply means and the oxidant gas supplied from the oxidant gas supply means;
Fuel gas discharge means for discharging the fuel off-gas discharged from the fuel cell stack out of the system;
In the fuel cell system having an oxidant gas discharge means for discharging the oxidant off-gas discharged from the fuel cell stack to the outside of the system,
The fuel gas supply means, the fuel gas discharge means, and the oxidant gas discharge means are installed in at least one of the fuel gas supply means, the fuel gas discharge means, and the oxidant gas discharge means. A fuel cell system comprising heating means for heating at least one of the gas discharge means.
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the heating means is an electric heater that generates heat electrically.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the heating unit is activated before power generation of the fuel cell stack is stopped when an operation stop command for the system is transmitted. 4.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池システム。 3. The heating means is operated by a power source other than the fuel cell stack after power generation is stopped by the fuel cell stack when an operation stop command for the system is transmitted. The fuel cell system described.
ことを特徴とする請求項1,2、3及び4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 In the fuel cell system, when the operation of the system is stopped, whether to operate the heating unit is selected based on the operation condition of the system or the judgment of the operator of the system. The fuel cell system according to any one of claims 1, 2, 3, and 4.
前記加熱手段は、前記温度検出手段で検出された温度、又は予め設定された所定時間の少なくとも一方に基づいて、作動が停止される
ことを特徴とする請求項1,2,3,4及び5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 A temperature detection means for detecting at least one temperature of the fuel gas supply means heated by the heating means, the fuel gas discharge means and the oxidant gas discharge means, which is attached to the heating means;
The operation of the heating unit is stopped based on at least one of a temperature detected by the temperature detection unit or a predetermined time set in advance. The fuel cell system according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5及び6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 7. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the operation of the system is stopped, the inside of the system is purged with a gas. 8. Fuel cell system.
ことを特徴とする請求項1,2,3,5,6及び7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1, 2, 3, 5, 6, and 7, wherein the heating means is operated by being supplied with power from an external power source other than the fuel cell stack.
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2004
- 2004-04-27 JP JP2004131464A patent/JP2005317264A/en active Pending
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