JP2007066591A - 燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける排水制御方法 - Google Patents
燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける排水制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給されることで発電する燃料電池1と、前記燃料電池に接続される前記燃料ガスの流路に配設される排水手段である気液分離器4と、システム起動時に気液分離器4のタンク41の貯水量(水位)を把握する貯水量把握手段と、気液分離器4のドレイン弁42による排水処理を制御する排水制御手段と、燃料電池1に対する前記燃料ガスの供給前に、前記貯水量把握手段が把握した貯水量に基づいて、前記排水手段による排水処理を制御する排水制御手段であるECU6と、を備えるように構成した。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は、本実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
本実施形態に係る燃料電池システムSは電気自動車の動力源として利用されるもので、燃料電池1、この燃料電池1に酸素を含む空気(酸化剤ガス)を供給するコンプレッサ2、燃料電池1に水素ガス(燃料ガス)を供給する水素タンク3、燃料電池1から排出された水素ガス(水素オフガス)中の水を分離する気液分離器4、燃料電池1から排出された水素ガスを希釈して大気中に放出する希釈器5、コントロールユニットであるECU6、を主に備えて構成される。
コンプレッサ2は、空気を圧縮する機械であり、コンプレッサ2で圧縮された空気は、空気供給流路21を通じて、燃料電池1のカソード極12側のガス流路12aに供給される。また、燃料電池1内に供給された空気のうち化学反応しきれなかった余りの空気(以下、「空気オフガス」という。)は、空気排出流路22を介して、後記する希釈器5に排出される。
なお、前記した空気供給流路21と水素ガス供給流路31には、図示しない加湿器が設けられており、空気および水素ガスは適度に加湿された状態で、燃料電池1に供給される。このように、水素ガスおよび空気を加湿するのは、固体高分子電解質膜13のイオン透過性を保持するためである。
燃料電池システムSのECU6では、まず、図4に示すように、イグニッションスイッチ7(図1参照)がONされたことを契機として(ステップS1)、タイマ8(図1参照)からシステム停止時間を取得し、燃料電池システムSが所定時間以上停止されたか否かを判定する(ステップS2)。その結果、システム停止時間が所定時間未満であるときは(ステップS2でNo)、ステップS6に進む。一方、システム停止時間が所定時間以上であるときは(ステップS2でYes)、図3に示すマップ図に基づき、ドレイン弁42の開弁時間を設定する(ステップS3)。
本実施形態では、図5に示すように、イグニッションスイッチ7がONされた後、水素ガス供給前に、前記排水制御処理が行われる。具体的には、ドレイン弁42が所定時間(開弁要求時間)開放され、タンク41内の水が排出される。そして、その後は、定期的にドレイン弁42を開放することで、タンク41内から定期的に水が排出される。これにより、タンク41内でオーバーフローした水が、水素ガス供給によって燃料電池1内に流入することが防止される。なお、外気の侵入を防止するため、タンク41内には一定量の水を残し、全部排水しないようになっている。
本実施形態では、水素ガス供給前、タンク41内の水位に基づいて、排水制御処理を行うため、システム停止時にタンク41内でオーバーフローした水が、水素ガスの供給によって燃料電池1に流入することを防止することができる。その結果、安定発電までに要する時間を短縮することができ、車両としてのドライバビリティも向上することができる。
例えば、本実施形態では、システム停止時間が所定時間未満であるときは排水しないように構成したが、本発明はこれに限定されず、システム停止時間が短時間である場合も、その時間に対応した水量を、タンク41内から排水するように構成してもよい。
2 コンプレッサ
3 水素タンク
4 気液分離器
6 ECU
11 アノード極
12 カソード極
13 固体高分子電解質膜
31 水素ガス供給流路
32 水素ガス排出流路
33 水素ガス循環流路
34 水素ガスパージ流路
41 タンク
42 ドレイン弁
S 燃料電池システム
Claims (8)
- 酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続される前記燃料ガスの流路に配設される排水手段と、
システム起動時に前記排水手段の貯水量を把握する貯水量把握手段と、
前記排水手段の排水処理を制御する排水制御手段と、
前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給前に、前記貯水量把握手段が把握した貯水量に基づいて、前記排水手段による排水処理を制御する排水制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記排水手段は、前記燃料ガスの流路中から分離した水を貯溜するタンクとこのタンクに設けられる排水弁とを有する気液分離器であり、前記排水制御手段は、前記貯水量把握手段が把握した貯水量と、前記タンクの貯水容量に基づいて、前記排水弁の開閉を制御することで、前記排水処理を制御することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記排水制御手段は、前記貯水量把握手段が把握した貯水量に応じて、前記燃料ガスの供給前における前記排水弁の開弁時間を変更することで、前記排水処理を制御することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記貯水量把握手段は、システム停止時間に基づいて、前記貯水量を把握することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池に接続される前記燃料ガスの流路に配設される排水手段と、システム起動時に前記排水手段の貯水量を把握する貯水量把握手段と、前記排水手段の排水処理を制御する排水制御手段と、を備える燃料電池システムにおける排水制御方法であって、
前記貯水量把握手段が、システム起動時に前記貯水量を把握する貯水量把握工程と、
前記排水制御手段が、前記燃料電池に対する前記燃料ガスの供給前に、前記貯水量に基づいて前記排水手段による排水処理を制御する排水工程と、を有することを特徴とする燃料電池システムにおける排水制御方法。 - 前記排水手段は、前記燃料ガスの流路中から分離した水を貯溜するタンクとこのタンクに設けられる排水弁とを有する気液分離器であり、
前記排水工程では、前記排水制御手段は、前記貯水量把握手段が把握した貯水量と前記タンクの貯水容量に基づいて、前記排水弁の開閉を制御することで、前記排水処理を制御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における排水制御方法。 - 前記排水工程では、前記排水制御手段は、前記貯水量把握手段が把握した貯水量に応じて、前記燃料ガスの供給前における前記排水弁の開弁時間を変更することで、前記排水処理を制御することを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システムにおける排水制御方法。
- 前記貯水量把握工程では、前記貯水量把握手段は、システム停止時間に基づいて、前記貯水量を把握することを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおける排水制御方法。
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CN110808388A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-18 | 武汉理工大学 | 一种自增湿燃料电池电堆无损启动系统及方法 |
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