JP2006120438A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently exhaust produced water from a fuel cell stack and enhance fuel economy. <P>SOLUTION: The fuel cell system 10 is equipped with a fuel cell stack 12, a vapor liquid separator 64 communicating with a fuel gas outlet communicating hole 32b of the fuel cell stack 12 through a fuel gas exhausting passage 62, a first drain passage 66 communicating with the fuel gas outlet communicating hole 32b separately from the fuel gas exhaust passage 62 and communicating with the vapor liquid separator 64 through a valve unit 68, and a second drain passage 82 exhausting mainly liquid drops from the vapor liquid separator 64. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された内部マニホールド型燃料電池スタックを備える燃料電池システムに関する。   The present invention provides an internal manifold in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction. The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell stack.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜(電解質)の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched between separators. It has a power generation cell. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.

この燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。   In this fuel cell, a fuel gas, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as hydrogen-containing gas) is supplied to the anode side electrode, while an oxidant gas, for example, A gas or air mainly containing oxygen (hereinafter also referred to as oxygen-containing gas) is supplied. In the fuel gas supplied to the anode side electrode, hydrogen is ionized on the electrode catalyst and moves to the cathode side electrode side through the electrolyte membrane. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.

ところで、固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低温(〜100℃)であるため、燃料電池スタックに導入された後に電解質膜に吸収されなかった水分や、反応によって生成された水分が、前記燃料電池スタックの反応ガス流路(酸化剤ガス流路及び/又は燃料ガス流路)内や該燃料電池スタックを積層方向に貫通し且つ前記反応ガス流路に連通するマニホールドである反応ガス連通孔(酸化剤ガス連通孔及び/又は燃料ガス連通孔)内で冷却され、液体の状態で存在し易い。   By the way, since the operation temperature of the polymer electrolyte fuel cell is relatively low (˜100 ° C.), moisture that has not been absorbed by the electrolyte membrane after being introduced into the fuel cell stack, or moisture generated by the reaction is present. A reaction gas that is a manifold that passes through the fuel cell stack in the stacking direction and communicates with the reaction gas passage in the reaction gas passage (oxidant gas passage and / or fuel gas passage) of the fuel cell stack It is cooled in the communication hole (oxidant gas communication hole and / or fuel gas communication hole) and tends to exist in a liquid state.

しかしながら、上記のように、燃料電池スタックの反応ガス流路や反応ガス連通孔内に水が存在すると、各単位セルに酸化剤ガスや燃料ガスを十分に供給することが困難になってしまう。これにより、反応ガスである燃料ガスや酸化剤ガスの電極触媒層への拡散性が低下し、発電性能が著しく悪化するという問題が指摘されている。   However, as described above, when water is present in the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole of the fuel cell stack, it becomes difficult to sufficiently supply the oxidant gas and the fuel gas to each unit cell. Thereby, the problem that the diffusibility to the electrode catalyst layer of the fuel gas and oxidizing gas which are reaction gas falls and the power generation performance deteriorates remarkably is pointed out.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池システムが知られている。図6に示すように、燃料電池システム1は、固体電解質燃料電池2を備えており、この燃料電池2には、水素ガスを供給する燃料系3、酸化剤ガスとしての空気を供給する空気系4、及び冷却水を循環供給する冷却水循環系5が接続されている。   Thus, for example, a fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 6, the fuel cell system 1 includes a solid electrolyte fuel cell 2. The fuel cell 2 includes a fuel system 3 that supplies hydrogen gas and an air system that supplies air as an oxidant gas. 4 and a cooling water circulation system 5 for circulating and supplying cooling water are connected.

燃料系3は、水素吸蔵合金タンク6内の水素ガスを水素供給管7を通って燃料電池2に供給する。燃料電池2から排出される余剰の水素ガスは、気液分離器8に送られてこの水素ガスに混在する水分が凝縮水として貯えられる一方、前記気液分離器8内の水素ガスは、ポンプ9によって水素供給管7に循環されている。このため、燃料電池2から排出される余剰の水素ガス中に含まれる水分は、凝縮水として気液分離器8に貯留され、この水分が除去された水素ガスが、再度、燃料ガスとして前記燃料電池2に供給される、としている。   The fuel system 3 supplies the hydrogen gas in the hydrogen storage alloy tank 6 to the fuel cell 2 through the hydrogen supply pipe 7. Excess hydrogen gas discharged from the fuel cell 2 is sent to the gas-liquid separator 8 where water mixed in the hydrogen gas is stored as condensed water, while the hydrogen gas in the gas-liquid separator 8 is pumped. 9 circulates to the hydrogen supply pipe 7. For this reason, the moisture contained in the surplus hydrogen gas discharged from the fuel cell 2 is stored in the gas-liquid separator 8 as condensed water, and the hydrogen gas from which the moisture has been removed is again used as the fuel gas as the fuel. It is assumed that the battery 2 is supplied.

特開平7−192743号公報(図5)JP-A-7-192743 (FIG. 5)

しかしながら、上記の特許文献1では、燃料電池2から排出される余剰の水素ガスは、多量の生成水中に混入した状態で気液分離器8に導入され易い。このため、気液分離器8内の凝縮水中に相当な量の水素ガスが混入してしまい、水素ガスの消費量が多くなって燃費が低下するという問題がある。   However, in Patent Document 1 described above, surplus hydrogen gas discharged from the fuel cell 2 is easily introduced into the gas-liquid separator 8 while being mixed in a large amount of product water. For this reason, there is a problem that a considerable amount of hydrogen gas is mixed into the condensed water in the gas-liquid separator 8, and the consumption of hydrogen gas increases, resulting in a reduction in fuel consumption.

しかも、気液分離器8に貯留されている凝縮水中に大量の水素ガスが混入していると、この凝縮水を希釈して外部に排出する際に、空気系5による希釈ガス供給量を増大させる必要がある。これにより、酸化剤ガス供給用のポンプや過給機等の消費電力が増大し、燃費の低下が惹起されるおそれがある。   Moreover, if a large amount of hydrogen gas is mixed in the condensed water stored in the gas-liquid separator 8, the diluted gas supply amount by the air system 5 is increased when the condensed water is diluted and discharged to the outside. It is necessary to let As a result, power consumption of an oxidant gas supply pump, a supercharger, or the like increases, which may cause a reduction in fuel consumption.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池スタックから生成水を効率的に排出するとともに、燃費を良好に向上させることが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of efficiently discharging generated water from a fuel cell stack and improving fuel efficiency.

本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記気液分離機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記気液分離機構に、主として液滴を排出する第1ドレン流路と、前記気液分離機構に連通し、該気液分離機構から主として液滴を排出する第2ドレン流路とを備えている。   The present invention provides a fuel cell in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction. A gas-liquid separation mechanism that communicates with the stack, a fuel gas outlet that is one of the reaction gas outlets, via an exhaust gas passage that is exposed to the outside of the fuel cell stack; And a first drain for mainly discharging droplets from the fuel gas discharge port to the gas-liquid separation mechanism. A flow path and a second drain flow path that communicates with the gas-liquid separation mechanism and mainly discharges liquid droplets from the gas-liquid separation mechanism.

また、第2ドレン流路に連通して気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部とを備えることが好ましい。第2ドレン流路から排出される液滴に含まれる燃料ガスを有効に希釈することができるからである。   In addition, it is preferable to include a dilution mechanism that communicates with the second drain channel and mainly discharges droplets from the gas-liquid separation mechanism, and a dilution fluid supply unit that supplies the dilution fluid to the dilution mechanism. This is because the fuel gas contained in the droplets discharged from the second drain channel can be effectively diluted.

さらに、本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記希釈機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第1ドレン流路と、前記気液分離機構と前記希釈機構とに連通し、前記気液分離機構から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第2ドレン流路とを備えている。   Furthermore, in the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas inlet and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction. A gas-liquid separation mechanism communicating with a fuel cell stack and a fuel gas discharge port, which is one of the reaction gas discharge ports, through an exhaust gas passage exposed to the outside of the fuel cell stack, and mainly from the gas-liquid separation mechanism A dilution mechanism that discharges droplets, a dilution fluid supply unit that supplies a dilution fluid to the dilution mechanism, and one end of a flow path that communicates with the fuel gas discharge port separately from the exhaust gas flow path. The other end communicates with the dilution mechanism, communicates from the fuel gas discharge port to the dilution mechanism with a first drain channel for mainly discharging droplets, the gas-liquid separation mechanism, and the dilution mechanism, and From liquid separation mechanism A serial dilution mechanism, and a second drain channel which mainly discharged liquid droplets.

さらにまた、第1及び第2ドレン流路には、流量制御機構が配設されることが好ましい。流量制御機構を操作することにより、第1及び第2ドレン流路の開閉が行われ、排水制御が確実に遂行される。このため、生成水が所定量まで溜まっていない際には、燃料ガスを不要に通過させることがなく、経済的である。   Furthermore, it is preferable that a flow rate control mechanism is disposed in the first and second drain channels. By operating the flow rate control mechanism, the first and second drain channels are opened and closed, and drainage control is reliably performed. For this reason, when the generated water is not accumulated up to a predetermined amount, the fuel gas is not passed unnecessarily, which is economical.

また、本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通し、前記反応ガス導入口の一方である燃料ガス導入口に循環する燃料ガス循環路と、前記燃料ガス循環路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通して前記燃料電池スタックの外部に露呈し、前記燃料ガス排出口から主として液滴を排出する第1ドレン流路と、前記第1ドレン流路に配設される流量制御機構とを備えている。   In the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are laminated, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the lamination direction. A fuel gas stack, which is one of the reaction gas discharge ports, communicates with a fuel gas discharge port, which is one of the reaction gas discharge ports, via an exhaust gas flow passage exposed to the outside of the fuel cell stack. The fuel gas circulation path that circulates to the mouth and the fuel gas circulation path are individually communicated with the fuel gas discharge port and exposed to the outside of the fuel cell stack, and droplets are mainly discharged from the fuel gas discharge port. A first drain passage and a flow rate control mechanism disposed in the first drain passage;

さらに、燃料ガス循環路は、気液分離機構を設け、前記気液分離機構には、流量制御機構を介装して第2ドレン流路が連通することが好ましい。気液分離機構に貯留された生成水を、第2ドレン流路を介して確実に排出することができるからである。   Further, it is preferable that the fuel gas circulation path is provided with a gas-liquid separation mechanism, and the second drain flow path is communicated with the gas-liquid separation mechanism via a flow rate control mechanism. This is because the generated water stored in the gas-liquid separation mechanism can be reliably discharged through the second drain channel.

さらにまた、第2ドレン流路を介して気液分離機構に連結される希釈機構と、前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部とを備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to include a dilution mechanism connected to the gas-liquid separation mechanism via the second drain flow path, and a dilution fluid supply unit that supplies the dilution fluid to the dilution mechanism.

第2ドレン流路から排出される水分に含まれる燃料ガスを、有効に希釈することができるからである。   This is because the fuel gas contained in the water discharged from the second drain channel can be effectively diluted.

本発明によれば、燃料ガス排出口の生成水(水滴)は、排水を主とする第1ドレン流路に排出されて気液分離機構に供給される。このため、燃料ガス排出口内の水分量が有効に削減され、この燃料ガス排出口から排ガス流路に排出される排ガス(余剰燃料ガス)は、生成水中にさほど混入することがない。これにより、不要に破棄される燃料ガス量が良好に削減され、燃料ガスの消費量を削減することができ、燃費の向上を図ることが可能になる。   According to the present invention, the generated water (water droplets) at the fuel gas discharge port is discharged to the first drain channel mainly including the waste water and supplied to the gas-liquid separation mechanism. For this reason, the amount of water in the fuel gas discharge port is effectively reduced, and the exhaust gas (excess fuel gas) discharged from the fuel gas discharge port to the exhaust gas flow path is not so much mixed into the generated water. As a result, the amount of fuel gas discarded unnecessarily is favorably reduced, the consumption amount of fuel gas can be reduced, and the fuel consumption can be improved.

また、本発明では、燃料ガス排出口の生成水は、排水を主とする第1ドレン流路に排出されて希釈機構に供給される。従って、燃料ガス排出口から排ガス流路に排出される排ガスは、生成水にさほど混入することがなく、不要に破棄される燃料ガス量が良好に削減される。   Further, in the present invention, the generated water at the fuel gas discharge port is discharged to the first drain passage mainly including the waste water and supplied to the dilution mechanism. Therefore, the exhaust gas discharged from the fuel gas discharge port to the exhaust gas passage is not mixed so much with the generated water, and the amount of fuel gas discarded unnecessarily is favorably reduced.

しかも、希釈機構に排出される液滴に混入する燃料ガス量は、僅かであるため、前記希釈機構に供給される希釈流体(例えば、空気)の流量をより少なく設定することができる。燃料ガスの濃度が低いからである。これにより、希釈流体を供給するためのファンや過給機等の消費電力を抑えることができ、燃費の向上が容易に図られる。   Moreover, since the amount of fuel gas mixed in the droplets discharged to the dilution mechanism is small, the flow rate of the dilution fluid (for example, air) supplied to the dilution mechanism can be set to be smaller. This is because the concentration of the fuel gas is low. Thereby, power consumption of a fan, a supercharger, or the like for supplying the diluted fluid can be suppressed, and fuel consumption can be easily improved.

さらに、本発明では、燃料ガス排出口の生成水は、第1ドレン流路から良好に排出されるとともに、気液分離機構や希釈機構を不要にすることが可能になる。このため、構成部品が大幅に削減されて燃料電池システム全体の構成が良好に簡素化され、経済的である。   Furthermore, in the present invention, the generated water at the fuel gas discharge port is discharged well from the first drain flow path, and it becomes possible to eliminate the gas-liquid separation mechanism and the dilution mechanism. For this reason, the number of components is greatly reduced, and the configuration of the entire fuel cell system can be easily simplified and economical.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システム10の概略説明図である。   FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a fuel cell system 10 according to a first embodiment of the present invention.

燃料電池システム10は、燃料電池スタック12を備える。この燃料電池スタック12は、複数の単位セル14が水平方向(矢印A方向)に積層されるとともに、積層方向一端には、ターミナルプレート16a、絶縁プレート18a及び第1エンドプレート20aが外方に向かって、順次、配設される。単位セル14の積層方向他端には、ターミナルプレート16b、絶縁性プレート18b及び第2エンドプレート20bが外方に向かって、順次、配設される。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 12. In the fuel cell stack 12, a plurality of unit cells 14 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction), and at one end in the stacking direction, a terminal plate 16a, an insulating plate 18a, and a first end plate 20a face outward. Are arranged sequentially. At the other end in the stacking direction of the unit cells 14, a terminal plate 16b, an insulating plate 18b, and a second end plate 20b are sequentially arranged outward.

図1及び図2に示すように、各単位セル14は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)22と、前記電解質膜・電極構造体22を挟持する薄板波形状の第1及び第2金属セパレータ24、26とを備える。なお、第1及び第2金属セパレータ24、26に代替して、例えば、カーボンセパレータを採用してもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, each unit cell 14 includes an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 22, and a thin plate-shaped first and second sandwiching the electrolyte membrane / electrode structure 22. Second metal separators 24 and 26 are provided. Instead of the first and second metal separators 24 and 26, for example, a carbon separator may be employed.

単位セル14の長辺方向(図2中、矢印B方向)の一端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔(導入口)28a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔30a、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔(排出口)32bが設けられる。   One end edge of the unit cell 14 in the long side direction (in the direction of arrow B in FIG. 2) communicates with each other in the direction of arrow A to supply an oxidant gas (introduction port). 28a, a cooling medium inlet communication hole 30a for supplying the cooling medium, and a fuel gas outlet communication hole (discharge port) 32b for discharging the fuel gas are provided.

単位セル14の長辺方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔(導入口)32a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔30b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔(排出口)28bが設けられる。   The other end edge of the unit cell 14 in the long side direction communicates with each other in the direction of the arrow A, a fuel gas inlet communication hole (inlet port) 32a for supplying fuel gas, and cooling for discharging the cooling medium A medium outlet communication hole 30b and an oxidant gas outlet communication hole (discharge port) 28b for discharging the oxidant gas are provided.

電解質膜・電極構造体22は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜34と、前記固体高分子電解質膜34を挟持するアノード側電極36及びカソード側電極38とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 22 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 34 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side electrode 36 and a cathode side electrode 38 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 34. With.

アノード側電極36及びカソード側電極38は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜34の両面に形成される。   The anode side electrode 36 and the cathode side electrode 38 are uniformly coated on the surface of the gas diffusion layer with a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface. And an electrode catalyst layer (not shown) formed. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 34.

第1金属セパレータ24の電解質膜・電極構造体22に向かう面24aには、燃料ガス入口連通孔32aと燃料ガス出口連通孔32bとを連通する燃料ガス流路40が形成される。第1金属セパレータ24の面24bには、冷却媒体入口連通孔30aと冷却媒体出口連通孔30bとを連通する冷却媒体流路42が形成される。   A fuel gas flow path 40 that connects the fuel gas inlet communication hole 32a and the fuel gas outlet communication hole 32b is formed on the surface 24a of the first metal separator 24 facing the electrolyte membrane / electrode structure 22. A cooling medium flow path 42 that connects the cooling medium inlet communication hole 30 a and the cooling medium outlet communication hole 30 b is formed on the surface 24 b of the first metal separator 24.

第2金属セパレータ26の電解質膜・電極構造体22に向かう面26aには、酸化剤ガス流路44が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路44は、酸化剤ガス入口連通孔28aと酸化剤ガス出口連通孔28bとに連通する。第2金属セパレータ26の面26bには、第1金属セパレータ24の面24bと重なり合って冷却媒体流路42が一体的に形成される。   The surface 26a of the second metal separator 26 facing the electrolyte membrane / electrode structure 22 is provided with an oxidant gas flow path 44. The oxidant gas flow path 44 is connected to the oxidant gas inlet communication hole 28a and the oxidant. It communicates with the gas outlet communication hole 28b. A cooling medium flow path 42 is integrally formed on the surface 26 b of the second metal separator 26 so as to overlap the surface 24 b of the first metal separator 24.

第1金属セパレータ24の面24a、24bには、この第1金属セパレータ24の外周端縁部を周回して第1シール部材46が一体成形されるとともに、第2金属セパレータ26の面26a、26bには、この第2金属セパレータ26の外周端縁部を周回して第2シール部材48が一体成形される。   On the surfaces 24a and 24b of the first metal separator 24, a first seal member 46 is integrally formed around the outer peripheral edge of the first metal separator 24, and the surfaces 26a and 26b of the second metal separator 26 are integrally formed. The second seal member 48 is integrally molded around the outer peripheral edge of the second metal separator 26.

図1に示すように、燃料電池スタック12には、燃料ガス供給系50、酸化剤ガス供給系52及び冷却媒体供給系(図示せず)が組み込まれる。燃料ガス供給系50は、水素タンク54を備え、この水素タンク54は、バルブ56からエゼクタ58を介して燃料ガス循環路60に接続される。この燃料ガス循環路60は、第1エンドプレート20aの燃料ガス入口連通孔32aに連結される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 12 includes a fuel gas supply system 50, an oxidant gas supply system 52, and a cooling medium supply system (not shown). The fuel gas supply system 50 includes a hydrogen tank 54, and the hydrogen tank 54 is connected to a fuel gas circulation path 60 through a valve 56 and an ejector 58. The fuel gas circulation path 60 is connected to the fuel gas inlet communication hole 32a of the first end plate 20a.

第1エンドプレート20aの燃料ガス出口連通孔32bは、燃料ガス排出路(排ガス流路)62を介して気液分離器(気液分離機構)64に連通する。この気液分離器64は、エゼクタ58に連通する。   The fuel gas outlet communication hole 32 b of the first end plate 20 a communicates with a gas-liquid separator (gas-liquid separation mechanism) 64 via a fuel gas discharge channel (exhaust gas channel) 62. This gas-liquid separator 64 communicates with the ejector 58.

第2エンドプレート20bの燃料ガス出口連通孔32bには、燃料ガス排出路62とは個別に気液分離器64に連通する第1ドレン流路66が接続される。すなわち、第1ドレン流路66は、燃料電池スタック12において、燃料ガス排出路62とは反対側に備えられている。これにより、燃料電池スタック12が傾斜した際にも、効果的な排水が遂行される。   A first drain passage 66 communicating with the gas-liquid separator 64 separately from the fuel gas discharge passage 62 is connected to the fuel gas outlet communication hole 32b of the second end plate 20b. That is, the first drain channel 66 is provided on the fuel cell stack 12 on the side opposite to the fuel gas discharge channel 62. Thereby, even when the fuel cell stack 12 is inclined, effective drainage is performed.

第1ドレン流路66は、燃料ガス出口連通孔32bに対して燃料ガス排出路62よりも下方に配置されるとともに、前記燃料ガス排出路62よりも小径に設定されることが好ましい。これにより、第1ドレン流路66への燃料ガスの混入量を最小限に抑えることができる。この第1ドレン流路66には、燃料ガス出口連通孔32bに近接してバルブユニット68が設けられている。   The first drain passage 66 is preferably disposed below the fuel gas discharge passage 62 with respect to the fuel gas outlet communication hole 32 b and is set to have a smaller diameter than the fuel gas discharge passage 62. As a result, the amount of fuel gas mixed into the first drain channel 66 can be minimized. The first drain channel 66 is provided with a valve unit 68 in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 32b.

図3に示すように、バルブユニット68は、第1ドレン流路66に配設され、この第1ドレン流路66に所定量の液滴が溜まったことを検出するためのセンサ、例えば、静電容量センサ70と、前記静電容量センサ70の近傍に配置されて前記第1ドレン流路66を開閉するバルブ72と、前記静電容量センサ70からの信号に基づいて前記バルブ72を制御する制御部74とを備える。なお、センサとしては、静電容量センサ70に代替して、例えば、超音波センサ等、管内の液滴の有無を検出可能な種々のセンサが使用可能である。   As shown in FIG. 3, the valve unit 68 is disposed in the first drain channel 66, and a sensor for detecting that a predetermined amount of liquid has accumulated in the first drain channel 66, for example, a static unit. A capacitance sensor 70, a valve 72 that is disposed in the vicinity of the capacitance sensor 70 and opens and closes the first drain channel 66, and controls the valve 72 based on a signal from the capacitance sensor 70. And a control unit 74. As the sensor, various sensors capable of detecting the presence or absence of liquid droplets in the tube, such as an ultrasonic sensor, can be used instead of the capacitance sensor 70.

図1に示すように、気液分離器64とエゼクタ58との間からパージ流路76が分岐し、このパージ流路76は、バルブ78を介して希釈ボックス(希釈機構)80に接続される。気液分離器64には、この気液分離器64から主として水分を排出するための第2ドレン流路82が必要に応じて連結されるとともに、前記第2ドレン流路82は、バルブユニット84を介して希釈ボックス80に接続される。このバルブユニット84は、バルブユニット68と同様に構成される。   As shown in FIG. 1, a purge flow path 76 branches from between the gas-liquid separator 64 and the ejector 58, and this purge flow path 76 is connected to a dilution box (dilution mechanism) 80 via a valve 78. . The gas / liquid separator 64 is connected to a second drain channel 82 for mainly discharging water from the gas / liquid separator 64 as necessary, and the second drain channel 82 is connected to the valve unit 84. To the dilution box 80. The valve unit 84 is configured similarly to the valve unit 68.

酸化剤ガス供給系52は、第1エンドプレート20aの酸化剤ガス入口連通孔28aに連通する酸化剤ガス供給路86を備える。この酸化剤ガス供給路86には、例えば、コンプレッサ(図示せず)を介して加圧空気が供給される。第1エンドプレート20aの酸化剤ガス出口連通孔28bには、希釈ガス流路88が接続されるとともに、前記希釈ガス流路88は、希釈ボックス80に連通する。   The oxidant gas supply system 52 includes an oxidant gas supply path 86 that communicates with the oxidant gas inlet communication hole 28a of the first end plate 20a. The oxidant gas supply path 86 is supplied with pressurized air, for example, via a compressor (not shown). A dilution gas flow path 88 is connected to the oxidant gas outlet communication hole 28b of the first end plate 20a, and the dilution gas flow path 88 communicates with the dilution box 80.

このように構成される燃料電池システム10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸化剤ガス供給系52を介して燃料電池スタック12を構成する第1エンドプレート20aの酸化剤ガス入口連通孔28aに、酸素含有ガス等の酸化剤ガス、例えば、空気が供給される。一方、燃料ガス供給系50を構成する水素タンク54は、バルブ56を介して燃料ガス循環路60に水素含有ガス等の燃料ガスを供給する。この燃料ガスは、第1エンドプレート20aの燃料ガス入口連通孔32aに供給される。   First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas, for example, an oxygen-containing gas is introduced into the oxidant gas inlet communication hole 28a of the first end plate 20a constituting the fuel cell stack 12 via the oxidant gas supply system 52. Air is supplied. On the other hand, the hydrogen tank 54 constituting the fuel gas supply system 50 supplies a fuel gas such as a hydrogen-containing gas to the fuel gas circulation path 60 via the valve 56. This fuel gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 32a of the first end plate 20a.

さらに、図示しない冷却媒体供給系を介して、第1エンドプレート20aの冷却媒体入口連通孔30aには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が循環供給される。   Furthermore, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is circulated and supplied to the cooling medium inlet communication hole 30a of the first end plate 20a through a cooling medium supply system (not shown).

図2に示すように、燃料電池スタック12内では、酸化剤ガスが、酸化剤ガス入口連通孔28aから第2金属セパレータ26の酸化剤ガス流路44に導入され、電解質膜・電極構造体22のカソード側電極38に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔32aから第1金属セパレータ24の燃料ガス流路40に導入され、電解質膜・電極構造体22のアノード側電極36に沿って移動する。   As shown in FIG. 2, in the fuel cell stack 12, oxidant gas is introduced from the oxidant gas inlet communication hole 28 a into the oxidant gas flow path 44 of the second metal separator 26, and the electrolyte membrane / electrode structure 22. It moves along the cathode side electrode 38. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 40 of the first metal separator 24 from the fuel gas inlet communication hole 32 a and moves along the anode side electrode 36 of the electrolyte membrane / electrode structure 22.

従って、各電解質膜・電極構造体22では、カソード側電極38に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極36に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 22, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 38 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 36 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power generation is performed.

また、冷却媒体は、第1及び第2金属セパレータ24、26間の冷却媒体流路42に導入された後、矢印B方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体22を冷却した後、冷却媒体出口連通孔30bを移動して第1エンドプレート20aに連結された図示しない循環流路に排出され、循環使用される。   The cooling medium flows in the direction of arrow B after being introduced into the cooling medium flow path 42 between the first and second metal separators 24, 26. The cooling medium cools the electrolyte membrane / electrode structure 22, then moves through the cooling medium outlet communication hole 30 b and is discharged to a circulation channel (not shown) connected to the first end plate 20 a for circulation.

次いで、カソード側電極38に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔28bに沿って流動した後、第1エンドプレート20aに連結された希釈ガス流路88に排出される(図1参照)。同様に、アノード側電極36に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔32bに排出されて流動し、第1エンドプレート20aに連結された燃料ガス排出路62に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 38 flows along the oxidant gas outlet communication hole 28b, and is then discharged to the dilution gas flow path 88 connected to the first end plate 20a. (See FIG. 1). Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode side electrode 36 is discharged to the fuel gas outlet communication hole 32b, flows, and discharged to the fuel gas discharge path 62 connected to the first end plate 20a.

この場合、第1の実施形態では、燃料ガス出口連通孔32bの第2エンドプレート20b側の端部には、第1ドレン流路66が接続されるとともに、この第1ドレン流路66の高さ位置は、燃料ガス排出路62の高さ位置よりも低く設定されている。従って、燃料ガス出口連通孔32bの生成水は、第1ドレン流路66に円滑に排出され、バルブユニット68の作用下に気液分離器64に供給される。   In this case, in the first embodiment, the first drain passage 66 is connected to the end of the fuel gas outlet communication hole 32b on the second end plate 20b side, and the height of the first drain passage 66 is increased. The position is set lower than the height position of the fuel gas discharge path 62. Therefore, the generated water in the fuel gas outlet communication hole 32 b is smoothly discharged to the first drain channel 66 and supplied to the gas-liquid separator 64 under the action of the valve unit 68.

バルブユニット68では、図3に示すように、予めバルブ72を介して第1ドレン流路66が閉塞されており、静電容量センサ70が前記第1ドレン流路66に排出される水分量を検出する。そして、検出された水分量が所定量となる際に、制御部74を介して前記バルブ72が開放される。このため、燃料電池スタック12内に供給される圧縮水素ガスの圧力によって、第1ドレン流路66の生成水は、気液分離器64に確実に導入される。   In the valve unit 68, as shown in FIG. 3, the first drain channel 66 is previously closed via the valve 72, and the capacitance sensor 70 determines the amount of water discharged into the first drain channel 66. To detect. When the detected amount of water reaches a predetermined amount, the valve 72 is opened via the control unit 74. For this reason, the generated water in the first drain channel 66 is reliably introduced into the gas-liquid separator 64 by the pressure of the compressed hydrogen gas supplied into the fuel cell stack 12.

これにより、燃料ガス出口連通孔32bから燃料ガス排出路62に排出される余剰の燃料ガスは、生成水量が削減されるために、この生成水中にさほど混入することがない。従って、生成水に混入して気液分離器64に貯留される燃料ガス量が良好に削減され、前記気液分離器64からエゼクタ58を介して燃料ガス循環路60に余剰燃料ガスが有効に供給される。このため、第1の実施形態では、燃料ガスの消費量を削減することができ、燃費の向上を図ることが可能になるという効果が得られる。   Thereby, the surplus fuel gas discharged from the fuel gas outlet communication hole 32b to the fuel gas discharge passage 62 is not mixed so much into the generated water because the amount of generated water is reduced. Accordingly, the amount of fuel gas mixed into the produced water and stored in the gas-liquid separator 64 is reduced well, and surplus fuel gas is effectively supplied from the gas-liquid separator 64 to the fuel gas circulation path 60 via the ejector 58. Supplied. For this reason, in 1st Embodiment, the consumption of fuel gas can be reduced and the effect that it becomes possible to aim at the improvement of a fuel consumption is acquired.

さらに、第1の実施形態では、気液分離器64は、第2ドレン流路82を介して希釈ボックス80に接続されるとともに、前記第2ドレン流路82には、バルブユニット84が配設されている。これにより、気液分離器64から希釈ボックス80に生成水を確実に排出することができる。しかも、気液分離器64から排出される生成水中に燃料ガスが混入していても、希釈ボックス80に希釈ガス流路88を介して導入される使用済み空気によって良好に希釈することが可能になる。   Furthermore, in the first embodiment, the gas-liquid separator 64 is connected to the dilution box 80 via the second drain channel 82, and the valve unit 84 is disposed in the second drain channel 82. Has been. Thereby, produced water can be reliably discharged from the gas-liquid separator 64 to the dilution box 80. In addition, even when fuel gas is mixed in the generated water discharged from the gas-liquid separator 64, it is possible to dilute well with the used air introduced into the dilution box 80 via the dilution gas flow path 88. Become.

また、気液分離器64から希釈ボックス80に排出される水分中に混入する燃料ガス量がわずかであるため、前記希釈ボックス80に供給される希釈ガス(空気)の流量が削減される。従って、酸化剤ガス出口連通孔28bから排出される空気を希釈ガスとして希釈ボックス80に送るためのコンプレッサやファン等の消費電力を抑えることができ、燃費の向上が容易に図られる。   Further, since the amount of fuel gas mixed in the water discharged from the gas-liquid separator 64 to the dilution box 80 is small, the flow rate of the dilution gas (air) supplied to the dilution box 80 is reduced. Therefore, power consumption of a compressor, a fan, and the like for sending the air discharged from the oxidant gas outlet communication hole 28b as dilution gas to the dilution box 80 can be suppressed, and fuel consumption can be easily improved.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システム90の概略説明図である。   FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a fuel cell system 90 according to the second embodiment of the present invention.

なお、第1の実施形態に係る燃料電池システム10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   The same components as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third embodiment described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池システム90は、第2エンドプレート20bの燃料ガス出口連通孔32bと、希釈ボックス80とに連通する第1ドレン流路92を備える。この第1ドレン流路92には、燃料ガス出口連通孔32bに近接してバルブユニット68が配設されている。第1ドレン流路92は、第1ドレン流路66と同様に構成されている。   The fuel cell system 90 includes a first drain channel 92 that communicates with the fuel gas outlet communication hole 32 b of the second end plate 20 b and the dilution box 80. A valve unit 68 is disposed in the first drain channel 92 in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 32b. The first drain channel 92 is configured in the same manner as the first drain channel 66.

このように構成される第2の実施形態では、燃料ガス出口連通孔32bの生成水は、第1ドレン流路92から希釈ボックス80に排出される。このため、燃料ガス出口連通孔32bから燃料ガス排出路62を介して気液分離器64に排出される水分量が減少し、この水分に混入されて前記気液分離器64に滞留する燃料ガス量が良好に削減される。従って、燃料ガスの消費量を削減して燃費の向上を図ることができる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, the generated water in the fuel gas outlet communication hole 32 b is discharged from the first drain channel 92 to the dilution box 80. For this reason, the amount of water discharged from the fuel gas outlet communication hole 32 b to the gas-liquid separator 64 via the fuel gas discharge path 62 is reduced, and the fuel gas mixed in this water and staying in the gas-liquid separator 64 is retained. The amount is reduced well. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, for example, the fuel gas consumption can be reduced and the fuel consumption can be improved.

図5は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池システム100の概略説明図である。   FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a fuel cell system 100 according to the third embodiment of the present invention.

この燃料電池システム100は、第2エンドプレート20bの燃料ガス出口連通孔32bに接続されて外部に開放自在な第1ドレン流路102を備える。この第1ドレン流路102には、バルブユニット68が設けられている。なお、気液分離器64及び/又は希釈ボックス80は、必要に応じて用いればよく、不要にすることもできる。   The fuel cell system 100 includes a first drain channel 102 that is connected to the fuel gas outlet communication hole 32b of the second end plate 20b and can be opened to the outside. A valve unit 68 is provided in the first drain channel 102. The gas-liquid separator 64 and / or the dilution box 80 may be used as necessary, and may be unnecessary.

この燃料電池システム100では、燃料ガス出口連通孔32bの生成水が第1ドレン流路102から外部に良好に排出される。このため、燃料ガス排出路62に排出される余剰燃料ガスに含まれる水分量を良好に削減することができ、第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   In this fuel cell system 100, the generated water in the fuel gas outlet communication hole 32 b is discharged well from the first drain channel 102 to the outside. For this reason, the amount of water contained in the surplus fuel gas discharged to the fuel gas discharge path 62 can be favorably reduced, and the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.

しかも、第1ドレン流路102から生成水を外部に排出するため、気液分離器64や希釈ボックス80を不要にすることが可能になる。これにより、燃料電池システム100は、構成部品が大幅に削減され、この燃料電池システム100全体の構成が良好に簡素化されて経済的であるという利点がある。   Moreover, since the generated water is discharged from the first drain channel 102 to the outside, the gas-liquid separator 64 and the dilution box 80 can be eliminated. As a result, the fuel cell system 100 has the advantage that the number of components is greatly reduced, and the overall configuration of the fuel cell system 100 is well simplified and economical.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池システムを構成する単位セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the unit cell which comprises the said fuel cell system. 前記燃料電池システムを構成するバルブユニットの説明図である。It is explanatory drawing of the valve unit which comprises the said fuel cell system. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the fuel cell system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池システムの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the fuel cell system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 特許文献1の燃料電池システムの説明図である。2 is an explanatory diagram of a fuel cell system of Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、90、100…燃料電池システム 12…燃料電池スタック
14…単位セル 20a、20b…エンドプレート
22…電解質膜・電極構造体 24、26…金属セパレータ
28a…酸化剤ガス入口連通孔 28b…酸化剤ガス出口連通孔
30a…冷却媒体入口連通孔 30b…冷却媒体出口連通孔
32a…燃料ガス入口連通孔 32b…燃料ガス出口連通孔
34…固体高分子電解質膜 36…アノード側電極
38…カソード側電極 40…燃料ガス流路
42…冷却媒体流路 44…酸化剤ガス流路
50…燃料ガス供給系 52…酸化剤ガス供給系
54…水素タンク 58…エゼクタ
60…燃料ガス循環路 62…燃料ガス排出路
64…気液分離器
66、82、92、102…ドレン流路 68、84…バルブユニット
70…静電容量センサ 76…パージ流路
80…希釈ボックス 86…酸化剤ガス供給路
88…希釈ガス流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 90, 100 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell stack 14 ... Unit cell 20a, 20b ... End plate 22 ... Electrolyte membrane and electrode structure 24, 26 ... Metal separator 28a ... Oxidant gas inlet communication hole 28b ... Oxidant Gas outlet communication hole 30a ... cooling medium inlet communication hole 30b ... cooling medium outlet communication hole 32a ... fuel gas inlet communication hole 32b ... fuel gas outlet communication hole 34 ... solid polymer electrolyte membrane 36 ... anode side electrode 38 ... cathode side electrode 40 ... Fuel gas flow path 42 ... Cooling medium flow path 44 ... Oxidant gas flow path 50 ... Fuel gas supply system 52 ... Oxidant gas supply system 54 ... Hydrogen tank 58 ... Ejector 60 ... Fuel gas circulation path 62 ... Fuel gas discharge path 64 ... Gas-liquid separators 66, 82, 92, 102 ... Drain flow paths 68, 84 ... Valve unit 70 ... Capacitance sensor 76 ... Purge Road 80 ... dilution box 86 ... oxidant gas supply channel 88 ... dilution gas flow channel

Claims (7)

電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、
流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記気液分離機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記気液分離機構に、主として液滴を排出する第1ドレン流路と、
前記気液分離機構に連通し、該気液分離機構から主として液滴を排出する第2ドレン流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction;
A gas-liquid separation mechanism that communicates with a fuel gas outlet that is one of the reaction gas outlets via an exhaust gas passage that is exposed to the outside of the fuel cell stack;
One end of the flow path communicates with the fuel gas discharge port separately from the exhaust gas flow path, the other end of the flow path communicates with the gas-liquid separation mechanism, and from the fuel gas discharge port to the gas-liquid separation mechanism, A first drain channel for mainly discharging droplets;
A second drain channel communicating with the gas-liquid separation mechanism and mainly discharging droplets from the gas-liquid separation mechanism;
A fuel cell system comprising:
請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記第2ドレン流路に連通して前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein a dilution mechanism that mainly communicates with the second drain flow path and discharges droplets from the gas-liquid separation mechanism;
A dilution fluid supply unit for supplying a dilution fluid to the dilution mechanism;
A fuel cell system comprising:
電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通する気液分離機構と、
前記気液分離機構から主として液滴が排出される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
流路の一端が前記排ガス流路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通し、流路の他端が前記希釈機構に連通し、前記燃料ガス排出口から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第1ドレン流路と、
前記気液分離機構と前記希釈機構とに連通し、前記気液分離機構から前記希釈機構に、主として液滴を排出する第2ドレン流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction;
A gas-liquid separation mechanism that communicates with a fuel gas outlet that is one of the reaction gas outlets via an exhaust gas passage that is exposed to the outside of the fuel cell stack;
A dilution mechanism in which droplets are mainly discharged from the gas-liquid separation mechanism;
A dilution fluid supply unit for supplying a dilution fluid to the dilution mechanism;
One end of the flow channel communicates with the fuel gas discharge port separately from the exhaust gas flow channel, the other end of the flow channel communicates with the dilution mechanism, and droplets mainly pass from the fuel gas discharge port to the dilution mechanism. A first drain channel for discharging;
A second drain channel that communicates with the gas-liquid separation mechanism and the dilution mechanism, and mainly discharges droplets from the gas-liquid separation mechanism to the dilution mechanism;
A fuel cell system comprising:
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記第1及び第2ドレン流路には、流量制御機構が配設されることを特徴とする燃料電池システム。   4. The fuel cell system according to claim 1, wherein a flow rate control mechanism is disposed in the first and second drain passages. 5. 電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体と、セパレータとを積層するとともに、積層方向に貫通して少なくとも反応ガス導入口及び反応ガス排出口が形成された燃料電池スタックと、
前記反応ガス排出口の一方である燃料ガス排出口に、前記燃料電池スタックの外部に露呈する排ガス流路を介して連通し、前記反応ガス導入口の一方である燃料ガス導入口に循環する燃料ガス循環路と、
前記燃料ガス循環路とは個別に前記燃料ガス排出口に連通して前記燃料電池スタックの外部に露呈し、前記燃料ガス排出口から主として液滴を排出する第1ドレン流路と、
前記第1ドレン流路に配設される流量制御機構と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at least a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port are formed through the stacking direction;
A fuel that communicates with a fuel gas discharge port that is one of the reaction gas discharge ports via an exhaust gas passage that is exposed to the outside of the fuel cell stack, and circulates to a fuel gas introduction port that is one of the reaction gas introduction ports. A gas circuit,
A first drain passage that communicates with the fuel gas outlet separately from the fuel gas outlet and is exposed to the outside of the fuel cell stack, and mainly discharges droplets from the fuel gas outlet;
A flow control mechanism disposed in the first drain channel;
A fuel cell system comprising:
請求項5記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス循環路は、気液分離機構を設け、
前記気液分離機構には、流量制御機構を介装して第2ドレン流路が連通することを特徴とする燃料電池システム。
6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the fuel gas circulation path is provided with a gas-liquid separation mechanism,
A fuel cell system, wherein a second drain flow path communicates with the gas-liquid separation mechanism via a flow rate control mechanism.
請求項6記載の燃料電池システムにおいて、前記第2ドレン流路を介して前記気液分離機構に連結される希釈機構と、
前記希釈機構に希釈流体を供給する希釈流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。

The fuel cell system according to claim 6, wherein a dilution mechanism is connected to the gas-liquid separation mechanism via the second drain channel.
A dilution fluid supply unit for supplying a dilution fluid to the dilution mechanism;
A fuel cell system comprising:

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