JP2007012282A - 燃料電池の掃気方法および燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料電池FCの発電を停止する際に、コンプレッサ21からの掃気ガスを燃料電池FCのカソード側の入口側c1から導入し、出口側c2から排出した後に、そのカソードを掃気した掃気ガスを、燃料電池FCのアノード側の出口側a2から導入し、入口側a1から排出する。入口側a1から排出された掃気ガスは、バイパス配管17bおよび排出配管32bを介して大気中に排出される。
【選択図】 図1
Description
その掃気の方法としては、例えば特許文献1では、燃料電池のアノードに燃料ガスを供給するアノード側流路にコンプレッサからの空気を導入する切換弁を設けて、アノードに非加湿空気を供給できるようにしている。そして、燃料電池の発電を停止する際には切換弁を切り換えて、燃料電池のアノードの入口側とカソードの入口側の双方にコンプレッサからの空気を供給して、燃料電池を掃気している。
図1は第1実施形態の燃料電池システムを示す構成図、図2は第1実施形態において発電を停止する際の処理を示すフローチャート、図3は第1実施形態における掃気時の掃気ガスの流れを示す図である。なお、以下では、車両(自動車)に搭載される燃料電池システムについて説明するが、これに限定されるものではなく、船舶、航空機などの移動体、家庭用などの固定式の装置に搭載してもよい。
制御部40では、燃料電池システム1Aの運転停止信号として車両側からイグニッションスイッチ41のオフ信号が入力されると(S1)、燃料電池FCを掃気する必要があるか否かの判断を行う(S2)。このときの掃気実行の判断基準としては、外気温度、あるいはナビゲーションシステムを搭載したものであればナビゲーションシステムが受信した自車の位置データや気象データなどに基づいて、凍結するか否かの凍結情報を取得して、車両の停止後に燃料電池システム1Aが凍結すると判断したときに掃気を実行する。なお、コンプレッサ21は、掃気中、常に駆動するように制御されている。
図4は第2実施形態の燃料電池システムを示す構成図、図5は第2実施形態において発電を停止する際の処理を示すフローチャート、図6は第2実施形態における掃気時の掃気ガスの流れを示す図である。第2実施形態では、第1実施形態とは逆に、燃料電池FCのアノードを掃気した後に、カソードを掃気する構成となっている。
制御部40では、燃料電池システム1Aの運転停止信号として車両側からイグニッションスイッチ41のオフ信号が入力され(S1)、燃料電池FCに対して掃気を実行する必要があるか否かの判断を行う(S2)。S2において、掃気が必要であると判断した場合には(YES)、制御部40は、遮断弁12を閉弁して燃料電池FCへの水素の供給を遮断する(S3)。水素の供給を遮断した後、制御部40は、パージ弁15を閉弁し(S4)、さらに循環停止弁16を閉弁し(S5)、さらに3方弁23aをアノード側に切り替える(S6b)。そして、制御部40は、掃気ガス導入弁31aを開弁し(S7)、さらに掃気ガス排出弁33aを開弁し(S8b)、さらに背圧弁22の開度を全閉とする(S9)。これによって、各弁12,15,16,31a,33a,22は、図6に示す状態となる。
2 アノード配管(アノード側流路)
3 カソード配管(カソード側流路)
12 遮断弁
14b アノード循環配管(アノード循環流路)
17a バイパス停止弁
17b バイパス配管
21 コンプレッサ
23a 3方弁
23b アノード供給配管
31a 掃気ガス導入弁(掃気ガス導入手段)
31b 掃気ガス導入配管(掃気ガス導入手段)
33a 掃気ガス排出弁(掃気ガス排出手段)
33b 掃気ガス排出配管(掃気ガス排出手段)
40 制御部
Claims (7)
- 反応ガスを流通させるアノード側流路およびカソード側流路を有するとともに前記反応ガスの化学反応により発電を行う燃料電池の掃気方法であって、
前記燃料電池の発電が停止する際に、前記アノード側流路および前記カソード側流路の一方に、前記反応ガスの流れ方向と同一方向となる順方向に掃気ガスを流し、前記アノード側流路および前記カソード側流路の他方に、前記反応ガスの流れ方向と逆方向に前記掃気ガスを流し、前記順方向に流れた前記掃気ガスを、前記逆方向に流れる掃気ガスとして、前記燃料電池の前記反応ガスの出口側から再び導入することを特徴とする燃料電池の掃気方法。 - 前記燃料電池のアノード側流路への前記反応ガスの供給を遮断する工程と、
前記掃気ガスを前記燃料電池のカソード側流路に順方向に導入する工程と、
前記燃料電池のカソード側流路から排出された前記掃気ガスを、前記燃料電池のアノード側流路の出口側から逆方向に導入する工程と、
前記燃料電池のアノード側流路を逆方向に流れてから排出された前記掃気ガスを排気する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池の掃気方法。 - 前記燃料電池のアノード側流路から排出された未反応の前記反応ガスを再び前記燃料電池に戻して循環させるアノード循環流路を備え、
前記燃料電池のアノード側流路を逆方向に流れてから排出された前記掃気ガスを、前記アノード循環流路の少なくとも一部を逆流させて排気することを特徴とする請求項2記載の燃料電池の掃気方法。 - 前記燃料電池のアノード側流路への前記反応ガスの供給を遮断する工程と、
前記掃気ガスを前記燃料電池のアノード側流路に順方向に導入する工程と、
前記燃料電池のアノード側流路から排出された前記掃気ガスを、前記燃料電池のカソード側流路の出口側から逆方向に導入する工程と、
前記燃料電池のカソード側流路を逆方向に流れてから排出された前記掃気ガスを排気する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池の掃気方法。 - 反応ガスを流通させるアノード側流路およびカソード側流路を有するとともに前記反応ガスの化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池の発電が停止する際に、前記アノード側流路および前記カソード側流路の一方に、前記反応ガスの流れ方向と同一方向となる順方向に掃気ガスを流し、前記アノード側流路および前記カソード側流路の他方に、前記反応ガスの流れ方向と逆方向に前記掃気ガスを流し、前記順方向に流れた前記掃気ガスを、前記逆方向に流れる掃気ガスとして、前記燃料電池の前記反応ガスの出口側から再び導入する掃気ガス制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記掃気ガス制御手段は、
前記燃料電池のアノード側流路への前記反応ガスの供給を遮断する遮断弁と、
前記掃気ガスを前記燃料電池のカソード側流路に順方向に供給する掃気ガス供給手段と、
前記燃料電池のカソード側流路から排出された前記掃気ガスを、前記燃料電池のアノード側流路の出口側から逆方向に導入する掃気ガス導入手段と、
を備えることを特徴とする請求項5記載の燃料電池システム。 - 前記掃気ガス制御手段は、
前記燃料電池のアノード側流路への前記反応ガスの供給を遮断する遮断弁と、
前記掃気ガスを前記燃料電池のアノード側流路に順方向に供給する掃気ガス供給手段と、
前記燃料電池のアノード側流路から排出された前記掃気ガスを、前記燃料電池のカソード側流路の出口側から逆方向に導入する掃気ガス導入手段と、
前記燃料電池のカソード側流路を逆方向に流れてから排出された掃気ガスを排気する掃気ガス排出手段と、
を備えることを特徴とする請求項5記載の燃料電池システム。
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JPWO2013132536A1 (ja) * | 2012-03-08 | 2015-07-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
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