JP2007172868A - Vehicle mounted fuel cell system - Google Patents

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Masafumi Kobayashi
雅史 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which does not require a large strength of a fuel tank and also does not require a special filling device for filling a fuel into the fuel tank. <P>SOLUTION: The fuel cell system comprises at least one structure which constitutes a vehicle body and is used as a fuel tank to store a fuel gas, a fuel cell stack formed by laminating unit cells, and a fuel supply path for supplying the fuel gas discharged from the structure to the fuel cell stack. Since the structure to constitute the vehicle body is used as the fuel tank for storing the fuel gas, the storage quantity of the fuel gas in the fuel tank can be increased. Since it is not necessary to store a high pressure fuel gas in the fuel tank, it is not necessary to increase the strength of the fuel tank. As the fuel tank can be made small in size and light in weight, the cost of the vehicle can be lowered to that extent. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車載燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to an in-vehicle fuel cell system.

従来、燃料電池を搭載した車両(燃料電池搭載車両)においては、積層型の燃料電池によって発生させられた電力を電流として駆動モータに供給し、該駆動モータを駆動することによってトルクを発生させるようにしている。   Conventionally, in a vehicle equipped with a fuel cell (vehicle equipped with a fuel cell), electric power generated by the stacked fuel cell is supplied to the drive motor as a current, and torque is generated by driving the drive motor. I have to.

そのために、前記車両に車載燃料電池システムが配設され、該車載燃料電池システムは、高圧の燃料としての水素ガスが貯蔵された燃料タンク、該燃料タンクから水素ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記燃料電池を構成する燃料電池スタック、該燃料電池スタックから排出された空気、蒸気及び水から成る混合流中の蒸気を凝縮させる凝縮器等を備える。前記燃料電池スタックは、上端部に空気を供給するための供給マニホルドを、下端部に混合流を排出するための排出マニホルドを備える。   For this purpose, an in-vehicle fuel cell system is provided in the vehicle, and the in-vehicle fuel cell system is a fuel tank in which hydrogen gas as high-pressure fuel is stored, hydrogen gas is supplied from the fuel tank, and air is supplied. A fuel cell stack constituting the fuel cell, a condenser for condensing the steam in the mixed flow composed of air, steam and water discharged from the fuel cell stack. The fuel cell stack includes a supply manifold for supplying air to the upper end portion and a discharge manifold for discharging the mixed flow to the lower end portion.

そして、前記燃料電池スタックにおいては、スタックケース内にモジュールが収容され、該モジュールにおいて、前記水素ガスの水素と空気中の酸素とが反応させられて水が生成されるとともに、反応に伴って電流が発生させられる。そのために、前記モジュールは、燃料電池の要素を構成する複数の単位セルを積層し、互いに電気的に直列に接続することによって構成された集合体から成り、前記各単位セルは、電解質膜を挟んで空気極及び燃料極を配設することによって形成されたメンブレン・エレクトロード・アッセンブリ(MEA)、並びに隣接する単位セルのメンブレン・エレクトロード・アッセンブリ間を分離し、前記空気極に臨ませて空気流路を、前記燃料極に臨ませて燃料流路を形成するセパレータを備える。   In the fuel cell stack, a module is accommodated in a stack case. In the module, hydrogen of the hydrogen gas and oxygen in the air are reacted to generate water, and current is generated along with the reaction. Is generated. For this purpose, the module is composed of an assembly formed by stacking a plurality of unit cells constituting elements of a fuel cell and electrically connecting them in series, and each unit cell sandwiches an electrolyte membrane. The membrane electrode assembly (MEA) formed by disposing the air electrode and the fuel electrode in FIG. 5 and the membrane electrode assembly of the adjacent unit cell are separated from each other and faced to the air electrode. A separator is provided that forms a fuel flow path with the flow path facing the fuel electrode.

しかしながら、前記従来の車両において、高圧の水素ガスが燃料タンクに貯蔵されるので、燃料タンクの強度を大きくする必要があり、その場合、燃料タンクが大型化し、重くなってしまう。そこで、燃料タンクを軽い材料で形成することが考えられるが、車両のコストがその分高くなってしまう。   However, in the conventional vehicle, since high-pressure hydrogen gas is stored in the fuel tank, it is necessary to increase the strength of the fuel tank. In this case, the fuel tank becomes larger and heavier. Therefore, it is conceivable to form the fuel tank with a light material, but the cost of the vehicle is increased accordingly.

また、水素ガスを高圧にして燃料タンクに充填(てん)するために、特殊な充填装置を使用する必要があり、車両のコストがその分高くなってしまう。   In addition, in order to fill the fuel tank with hydrogen gas at a high pressure, it is necessary to use a special filling device, which increases the cost of the vehicle.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、燃料タンクの強度を大きくする必要がなく、燃料を燃料タンクに充填するために特殊な充填装置を使用する必要がなく、車両のコストを低くすることができる車載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 the problems of the conventional vehicle, and it is not necessary to increase the strength of the fuel tank, and it is not necessary to use a special filling device to fill the fuel tank with the fuel. It is an object of the present invention to provide an on-vehicle fuel cell system capable of reducing the fuel consumption.

そのために、本発明の車載燃料電池システムにおいては、車両のボディを構成し、燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとして使用される少なくとも一つの構造体と、 単位セルを積層して形成された燃料電池スタックと、前記構造体から排出された燃料ガスを燃料電池スタックに供給するための燃料供給路とを有する。   Therefore, in the in-vehicle fuel cell system according to the present invention, the fuel cell stack formed by stacking at least one structure used as a fuel tank for constituting a vehicle body and storing fuel gas, and a unit cell. And a fuel supply path for supplying the fuel gas discharged from the structure to the fuel cell stack.

本発明の他の車載燃料電池システムにおいては、さらに、前記各構造体は、複数の区画室に分割されたタンク本体を有する。   In another in-vehicle fuel cell system of the present invention, each of the structures further includes a tank body divided into a plurality of compartments.

本発明の更に他の車載燃料電池システムにおいては、さらに、前記各区画室の内周面に燃料ガスを透過しないライナが形成される。   In still another in-vehicle fuel cell system according to the present invention, a liner that does not transmit fuel gas is formed on the inner peripheral surface of each compartment.

本発明の更に他の車載燃料電池システムにおいては、さらに、前記各区画室ごとに開閉弁が配設される。   In still another in-vehicle fuel cell system of the present invention, an on-off valve is further provided for each of the compartments.

本発明によれば、車載燃料電池システムにおいては、車両のボディを構成し、燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとして使用される少なくとも一つの構造体と、 単位セルを積層して形成された燃料電池スタックと、前記構造体から排出された燃料ガスを燃料電池スタックに供給するための燃料供給路とを有する。   According to the present invention, in an in-vehicle fuel cell system, a fuel cell stack formed by laminating unit cells and at least one structure used as a fuel tank for constituting a vehicle body and storing fuel gas And a fuel supply path for supplying the fuel gas discharged from the structure to the fuel cell stack.

この場合、車両のボディを構成する構造体が、燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとして使用されるので、燃料タンクにおける燃料ガスの貯蔵量を多くすることができる。   In this case, since the structure constituting the vehicle body is used as a fuel tank for storing the fuel gas, the amount of fuel gas stored in the fuel tank can be increased.

したがって、高圧の燃料ガスを燃料タンクに貯蔵する必要がなくなるので、燃料タンクの強度を大きくする必要がなくなる。その結果、燃料タンクを小型化することができ、軽くすることができるので、車両のコストをその分低くすることができる。   Therefore, it is not necessary to store the high-pressure fuel gas in the fuel tank, so that it is not necessary to increase the strength of the fuel tank. As a result, the fuel tank can be reduced in size and lightened, so that the cost of the vehicle can be reduced accordingly.

また、燃料ガスを低圧のまま燃料タンクに充填することができるので、特殊な充填装置を使用する必要がなく、車両のコストをその分低くすることができる。   In addition, since the fuel tank can be filled with the fuel gas at a low pressure, it is not necessary to use a special filling device, and the cost of the vehicle can be reduced accordingly.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は本発明の実施の形態における車載燃料電池システムを示す概念図である。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing an in-vehicle fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

図において、11は積層型の燃料電池、本実施の形態においては、固体高分子型燃料電池(PEFC)を構成する燃料電池スタックであり、該燃料電池スタック11は、乗用車、バス、トラック、乗用カート、荷物用カート等の車両、本実施の形態においては、乗用車の車輪のうちの所定の車輪にエネルギー供給源として搭載される。この場合、燃料電池スタック11によって発生させられた電流は、図示されない駆動モータに供給され、該駆動モータを駆動することによって、各車輪が回転させられるようになっている。そこで、前記燃料電池スタック11を、駆動モータに隣接させて、かつ、前記車輪のうちの少なくとも駆動輪に搭載させて配設するのが好ましい。   In the figure, reference numeral 11 denotes a stacked fuel cell, and in this embodiment, a fuel cell stack constituting a polymer electrolyte fuel cell (PEFC). The fuel cell stack 11 is a passenger car, bus, truck, passenger car. Vehicles such as carts and luggage carts, and in this embodiment, are mounted as energy supply sources on predetermined wheels among the wheels of a passenger car. In this case, the current generated by the fuel cell stack 11 is supplied to a drive motor (not shown), and each wheel is rotated by driving the drive motor. Therefore, it is preferable that the fuel cell stack 11 is disposed adjacent to the drive motor and mounted on at least the drive wheel among the wheels.

また、14は前記燃料電池スタック11に燃料としての、かつ、燃料ガスとしての水素ガスを供給するための燃料供給系としての水素ガス供給系、22は、前記燃料電池スタック11に媒体としての、かつ、酸化剤としての空気を供給したり、前記燃料電池スタック11から、空気、蒸気及び水から成る混合流を排出したりするためのマニホルドである。前記燃料電池スタック11、水素ガス供給系14及びマニホルド22によって車載燃料電池システムが構成される。   Reference numeral 14 denotes a hydrogen gas supply system as a fuel and a fuel supply system for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell stack 11, and 22 denotes a medium to the fuel cell stack 11. In addition, it is a manifold for supplying air as an oxidant and discharging a mixed flow of air, steam and water from the fuel cell stack 11. The fuel cell stack 11, the hydrogen gas supply system 14, and the manifold 22 constitute an in-vehicle fuel cell system.

本実施の形態においては、前記燃料電池スタック11に使用される燃料電池として、固体高分子型燃料電池が使用されるようになっているが、該固体高分子型燃料電池に代えて、リン酸型燃料電池(PAFC)、固体酸化物型燃料電池(SOFC)、ヒドラジン型燃料電池、直接メタノール型燃料電池(DMFC)等を使用することができる。   In the present embodiment, a polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell used in the fuel cell stack 11, but instead of the polymer electrolyte fuel cell, phosphoric acid is used. A type fuel cell (PAFC), a solid oxide type fuel cell (SOFC), a hydrazine type fuel cell, a direct methanol type fuel cell (DMFC) or the like can be used.

前記燃料電池スタック11は、図示されない複数のモジュール、絶縁材料によって形成され、前記各モジュールを挟んで配設されたインシュレータ等を備え、該インシュレータは、燃料電池スタック11の端子を構成する一対の図示されないターミナルを備える。   The fuel cell stack 11 includes a plurality of modules (not shown) and an insulator formed of an insulating material and disposed between the modules. The insulators constitute a pair of illustrations that constitute terminals of the fuel cell stack 11. With a terminal that is not.

ところで、前記各モジュールにおいて、前記水素ガス供給系14によって供給された水素ガスの水素と、前記マニホルド22を介して供給された空気に含まれる酸素とが反応させられて水が生成されるとともに、反応に伴って電流が発生させられる。そのために、前記モジュールは、燃料電池スタック11の要素を構成する複数の薄い膜状の単位セルを積層し、互いに電気的に直列に接続することによって構成された集合体から成る。   Meanwhile, in each of the modules, hydrogen in the hydrogen gas supplied by the hydrogen gas supply system 14 and oxygen contained in the air supplied through the manifold 22 are reacted to generate water, A current is generated with the reaction. For this purpose, the module is composed of an assembly formed by stacking a plurality of thin membrane unit cells constituting elements of the fuel cell stack 11 and electrically connecting them in series.

前記各単位セルは、固体高分子から成り、イオン、本実施の形態においては、水素イオンを透過する固体電解質としての電解質膜を挟んで、拡散層から成る空気極、及び反応層から成る燃料極(水素極)を配設することによって形成されたメンブレン・エレクトロード・アッセンブリ、並びに隣接する単位セルのメンブレン・エレクトロード・アッセンブリ間を分離させ、前記空気極に臨ませて空気流路を、前記燃料極に臨ませて燃料流路を形成するセパレータを備え、前記空気流路とマニホルド22とが連通させられる。   Each unit cell is made of a solid polymer, and in the present embodiment, an air electrode composed of a diffusion layer and a fuel electrode composed of a reaction layer with an electrolyte membrane serving as a solid electrolyte that permeates ions, hydrogen ions in this embodiment. The membrane electrode assembly formed by disposing the (hydrogen electrode) and the membrane electrode assembly of the adjacent unit cell are separated from each other, and the air channel is faced to the air electrode. A separator that forms a fuel flow path facing the fuel electrode is provided, and the air flow path and the manifold 22 are communicated with each other.

前記空気極及び燃料極における電解質膜と接触する面には、水素と酸素との反応を促進するために、カーボンに、白金系触媒及び固体高分子を混合してペースト状とした物質がある程度の厚さで均一に分散させられ、触媒層が形成される。なお、前記空気極に代えて酸素極を使用し、媒体としての、かつ、酸化剤としての純酸素を燃料電池スタック11に供給することもできる。   In order to promote the reaction between hydrogen and oxygen, the surface of the air electrode and the fuel electrode in contact with the electrolyte membrane contains a certain amount of a paste material obtained by mixing a platinum-based catalyst and a solid polymer with carbon. The catalyst layer is formed by uniformly dispersing in thickness. Note that an oxygen electrode may be used instead of the air electrode, and pure oxygen as a medium and as an oxidant may be supplied to the fuel cell stack 11.

また、前記セパレータにおける燃料極と面する側は、全周が、隣接するメンブレン・エレクトロード・アッセンブリに対して接着剤によって接着され、シールされる。したがって、シールされた部分の内側には、マトリックス状に突出させて複数の突起が形成され、各突起間に、燃料極に水素ガスを供給するための複数の水平な前記燃料流路が形成される。なお、71は燃料電池スタック11の起電圧を検出する複数の電圧検出部としての電圧センサ(V)である。   The entire surface of the separator facing the fuel electrode is adhered and sealed to the adjacent membrane electrode assembly with an adhesive. Therefore, a plurality of protrusions are formed inside the sealed portion so as to protrude in a matrix, and a plurality of horizontal fuel flow paths for supplying hydrogen gas to the fuel electrode are formed between the protrusions. The Reference numeral 71 denotes a voltage sensor (V) as a plurality of voltage detectors for detecting an electromotive voltage of the fuel cell stack 11.

前記水素ガス供給系14は、比較的低圧の水素ガスが貯蔵された燃料供給装置としての燃料タンク41、該燃料タンク41に接続され、燃料タンク41内から排出された水素ガスを燃料電池スタック11に供給するための第1の燃料供給路51、該第1の燃料供給路51と前記燃料電池スタック11との間を接続する第2の燃料供給路52、該第2の燃料供給路52と並列に形成され、第1の燃料供給路51と前記燃料電池スタック11との間を接続し、水素ガスを帰還させる燃料帰還路53、該燃料帰還路53に接続され、水素ガスを排出する燃料排出路54等を備える。   The hydrogen gas supply system 14 is connected to a fuel tank 41 as a fuel supply device in which relatively low-pressure hydrogen gas is stored, and the hydrogen gas discharged from the fuel tank 41 is supplied to the fuel cell stack 11. A first fuel supply path 51 for supplying to the fuel cell, a second fuel supply path 52 connecting the first fuel supply path 51 and the fuel cell stack 11, and the second fuel supply path 52 A fuel return path 53 that is formed in parallel, connects between the first fuel supply path 51 and the fuel cell stack 11 and returns hydrogen gas, and is connected to the fuel return path 53 and discharges hydrogen gas. A discharge path 54 and the like are provided.

そして、前記第1の燃料供給路51に、燃料タンク41側から燃料電池スタック11側にかけて、第1の燃料供給路51に排出された水素ガスの圧力(一次圧力)を検出する第1の圧力検出器としての水素ガス圧センサ(P)42、前記第1の燃料供給路51に排出された水素ガスの圧力を調整する燃料供給圧調整部としての調圧弁43、燃料電池スタック11への水素ガスの供給量を調整する燃料供給量調整部としての開閉弁44、該開閉弁44によって調整され、燃料電池スタック11に供給される直前の水素ガスの圧力(二次圧力)を検出する第2の圧力検出器としての水素ガス圧センサ(P)45が配設される。   Then, the first pressure for detecting the pressure (primary pressure) of the hydrogen gas discharged to the first fuel supply path 51 from the fuel tank 41 side to the fuel cell stack 11 side in the first fuel supply path 51. A hydrogen gas pressure sensor (P) 42 as a detector, a pressure regulating valve 43 as a fuel supply pressure adjusting unit for adjusting the pressure of the hydrogen gas discharged to the first fuel supply path 51, and hydrogen to the fuel cell stack 11 An on-off valve 44 as a fuel supply amount adjusting unit for adjusting the gas supply amount, and a second that is adjusted by the on-off valve 44 and detects the pressure (secondary pressure) of hydrogen gas immediately before being supplied to the fuel cell stack 11. A hydrogen gas pressure sensor (P) 45 is disposed as a pressure detector.

前記開閉弁44は、水素ガスの供給量を調整するだけでなく、燃料電池スタック11への水素ガスの供給を行ったり、遮断したりする。なお、前記調圧弁43は、水素ガスの圧力を低くするために配設されるが、調圧弁を必要に応じて二つ以上配設することができる。   The on-off valve 44 not only adjusts the amount of hydrogen gas supplied, but also supplies or shuts off the hydrogen gas to the fuel cell stack 11. In addition, although the said pressure regulation valve 43 is arrange | positioned in order to make the pressure of hydrogen gas low, two or more pressure regulation valves can be arrange | positioned as needed.

また、燃料帰還路53には、燃料電池スタック11側から燃料タンク41側にかけて、燃料濃度検出部としての水素濃度センサ(C)46、吸引ポンプ47及び逆止弁48が配設され、該逆止弁48と前記第1の燃料供給路51とが接続される。前記逆止弁48は、吸引ポンプ47側から水素ガス圧センサ45側に水素ガスが流れるのを許容し、水素ガス圧センサ45側から吸引ポンプ47側に水素ガスが流れるのを阻止する。   The fuel return path 53 is provided with a hydrogen concentration sensor (C) 46, a suction pump 47, and a check valve 48 as a fuel concentration detector from the fuel cell stack 11 side to the fuel tank 41 side. The stop valve 48 and the first fuel supply path 51 are connected. The check valve 48 allows hydrogen gas to flow from the suction pump 47 side to the hydrogen gas pressure sensor 45 side, and prevents hydrogen gas from flowing from the hydrogen gas pressure sensor 45 side to the suction pump 47 side.

そして、前記燃料帰還路53における吸引ポンプ47と逆止弁48との間に前記燃料排出路54が接続され、該燃料排出路54に、燃料帰還路53側から順に、逆止弁55及び排出電磁弁56が配設される。前記逆止弁55は、吸引ポンプ47側から排出電磁弁56側に水素ガスが流れるのを許容し、排出電磁弁56側から吸引ポンプ47側に水素ガスが流れるのを阻止する。   The fuel discharge path 54 is connected between the suction pump 47 and the check valve 48 in the fuel return path 53, and the check valve 55 and the discharge are sequentially connected to the fuel discharge path 54 from the fuel return path 53 side. An electromagnetic valve 56 is provided. The check valve 55 allows hydrogen gas to flow from the suction pump 47 side to the discharge electromagnetic valve 56 side, and prevents hydrogen gas from flowing from the discharge electromagnetic valve 56 side to the suction pump 47 side.

ところで、高圧の水素ガスを燃料タンク41に貯蔵するようにすると、燃料タンク41の強度を大きくする必要があり、燃料タンク41が大型化し、重くなってしまう。そこで、燃料タンク41の容量を大きくし、比較的低圧、本実施の形態においては、10〔atm〕の水素ガスを燃料タンク41に貯蔵するようにしている。   By the way, if high-pressure hydrogen gas is stored in the fuel tank 41, it is necessary to increase the strength of the fuel tank 41, and the fuel tank 41 becomes larger and heavier. Therefore, the capacity of the fuel tank 41 is increased, and hydrogen gas of 10 [atm] is stored in the fuel tank 41 at a relatively low pressure in the present embodiment.

そのために、本実施の形態においては、車両のボディを構成する各構造体を燃料タンク41として使用するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, each structural body constituting the vehicle body is used as the fuel tank 41.

図1は本発明の実施の形態における車両の概念図、図3は本発明の実施の形態における車両の概略図である。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a vehicle in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of the vehicle in an embodiment of the present invention.

図において、13は車両の床面を構成するプラットフォーム、15〜18はドア、19はルーフ、21はボンネットフード、23はトランクリッド、24はフェンダーであり、前記プラットフォーム13、ルーフ19、ドア15〜18、ボンネットフード21、トランクリッド23、フェンダー24等によって構造体mi(i=1、2、…)が構成され、各構造体miは燃料タンク41(図2)として使用される。また、whj(j=1〜4)は車輪である(図1においては、4個の車輪whjのうちの3個の車輪whj(j=1〜3)だけが示される。)。   In the figure, 13 is a platform constituting the floor of the vehicle, 15 to 18 are doors, 19 is a roof, 21 is a hood hood, 23 is a trunk lid, 24 is a fender, the platform 13, roof 19 and doors 15 to 15 are shown. 18, the hood hood 21, the trunk lid 23, the fender 24, and the like constitute a structure mi (i = 1, 2,...), And each structure mi is used as a fuel tank 41 (FIG. 2). Further, whj (j = 1 to 4) is a wheel (in FIG. 1, only three wheels whj (j = 1 to 3) of the four wheels whj are shown).

次に、各構造体miについて説明する。   Next, each structure mi will be described.

図4は本発明の実施の形態における構造体の配設状態を示す斜視図、図5は本発明の実施の形態におけるタンク本体の断面図である。   FIG. 4 is a perspective view showing an arrangement state of the structure in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the tank main body in the embodiment of the present invention.

図において、73は車両の外側面に配設された外板、74は該外板73より内側に配設されたタンク本体であり、該タンク本体74は、複数の区画室rk(k=1、2、…)に分割され、各区画室rkの内周面に水素を透過しない材料から成るライナ78が形成される。該ライナ78は、ゴム材料に金属膜を蒸着によって被覆したり、ナイロン(登録商標)等の樹脂を使用したりして形成される。また、51は第1の燃料供給路であり、該第1の燃料供給路51と、タンク本体74との間に、各区画室rkごとに分岐させられた分岐管pm(m=1、2、…)、各分岐管pmに配設された開閉弁vn(n=1、2、…)、及びマニホルド76が配設される。   In the figure, 73 is an outer plate disposed on the outer surface of the vehicle, 74 is a tank body disposed inside the outer plate 73, and the tank body 74 has a plurality of compartments rk (k = 1). And a liner 78 made of a material that does not transmit hydrogen is formed on the inner peripheral surface of each compartment rk. The liner 78 is formed by coating a rubber film with a metal film by vapor deposition or using a resin such as nylon (registered trademark). Reference numeral 51 denotes a first fuel supply path, and a branch pipe pm (m = 1, 2,...) Branched between the first fuel supply path 51 and the tank body 74 for each compartment rk. ..), On-off valves vn (n = 1, 2,...) And manifolds 76 disposed in the respective branch pipes pm.

この場合、各区間室rkが独立して形成されるので、何らかの理由で所定の区画室において燃料漏れが発生しても、対応する開閉弁vnを閉鎖することによって、他の区画室に影響が及ぶことがなくなる。   In this case, since each section chamber rk is formed independently, even if fuel leakage occurs in a predetermined partition chamber for some reason, closing the corresponding on-off valve vn does not affect other partition chambers. It will not reach.

ところで、構造体としてプラットフォーム13(図1)が使用される場合、プラットフォーム13は二重構造とされ、例えば、プラットフォーム13の全体を燃料タンク41とし、二重構造部分の平均高さを10〔cm〕程度とすると、乗用車において、燃料タンク41の容積を約0.8〔m3 〕にすることができる。本実施の形態においては、燃料タンク41内に収容される水素ガスの圧力は、10〔atm〕にされるので、前記プラットフォーム13に水素ガスを約8〔m3 〕貯蔵することができる。 By the way, when the platform 13 (FIG. 1) is used as the structure, the platform 13 has a double structure. For example, the entire platform 13 is a fuel tank 41, and the average height of the double structure portion is 10 cm. ], The volume of the fuel tank 41 can be reduced to about 0.8 [m 3 ] in the passenger car. In the present embodiment, since the pressure of the hydrogen gas stored in the fuel tank 41 is 10 [atm], the platform 13 can store about 8 [m 3 ] of hydrogen gas.

このことから、車両の各構造体miを燃料タンク41として使用することによって、十分な量の水素ガスを燃料タンク41に貯蔵することができる。各種の条件で水素ガスを貯蔵したときの貯蔵量を算出した結果を、表1に示す。   Therefore, a sufficient amount of hydrogen gas can be stored in the fuel tank 41 by using each structural body mi of the vehicle as the fuel tank 41. Table 1 shows the results of calculating the storage amount when hydrogen gas was stored under various conditions.

Figure 2007172868
Figure 2007172868

車両の下部のみの構造体を燃料タンク41として使用すると、燃料タンク41の有効面積は8〔m2 〕になり、各構造体の厚さを10〔cm〕にした場合、燃料タンク41の容積は0.8〔m3 〕になる。このとき、水素ガスの圧力を10〔atm〕にすると、貯蔵量は8〔m3 〕になる。 When the structure of only the lower part of the vehicle is used as the fuel tank 41, the effective area of the fuel tank 41 is 8 [m 2 ], and when the thickness of each structure is 10 [cm], the volume of the fuel tank 41 is increased. Becomes 0.8 [m 3 ]. At this time, when the pressure of the hydrogen gas is set to 10 [atm], the storage amount becomes 8 [m 3 ].

また、車両の下部のみの構造体を燃料タンク41として使用すると、燃料タンク41の有効面積は8〔m2 〕になり、各構造体の厚さを20〔cm〕にした場合、燃料タンク41の容積は1.6〔m3 〕になる。このとき、水素ガスの圧力を10〔atm〕にすると、貯蔵量は16〔m3 〕になる。 Further, when the structure only in the lower part of the vehicle is used as the fuel tank 41, the effective area of the fuel tank 41 is 8 [m 2 ], and when the thickness of each structure is 20 [cm], the fuel tank 41 The volume of is 1.6 [m 3 ]. At this time, if the pressure of the hydrogen gas is 10 [atm], the storage amount is 16 [m 3 ].

そして、車両のボディ全部の構造体を燃料タンク41として使用すると、燃料タンク41の有効面積は20〔m2 〕になり、各構造体の厚さを20〔cm〕にした場合、燃料タンク41の容積は4〔m3 〕になる。このとき、水素ガスの圧力を10〔atm〕にすると、貯蔵量は40〔m3 〕になる。 When the structure of the entire vehicle body is used as the fuel tank 41, the effective area of the fuel tank 41 is 20 [m 2 ], and when the thickness of each structure is 20 [cm], the fuel tank 41 The volume of is 4 [m 3 ]. At this time, if the pressure of the hydrogen gas is 10 [atm], the storage amount is 40 [m 3 ].

このように、車両の構造体miを燃料タンク41として使用することによって、燃料タンク41における水素ガスの貯蔵量を多くすることができる。   Thus, by using the vehicle structure mi as the fuel tank 41, the amount of hydrogen gas stored in the fuel tank 41 can be increased.

したがって、高圧の水素ガスを燃料タンク41に貯蔵する必要がなくなるので、燃料タンク41の強度を大きくする必要がなくなる。その結果、燃料タンク41を小型化することができ、軽くすることができるので、車両のコストをその分低くすることができる。   Therefore, it is not necessary to store high-pressure hydrogen gas in the fuel tank 41, and therefore it is not necessary to increase the strength of the fuel tank 41. As a result, the fuel tank 41 can be reduced in size and lightened, so that the cost of the vehicle can be reduced accordingly.

また、水素ガスを低圧のまま燃料タンク41に充填することができるので、特殊な充填装置を使用する必要がなく、車両のコストをその分低くすることができる。   In addition, since the fuel tank 41 can be filled with hydrogen gas at a low pressure, there is no need to use a special filling device, and the cost of the vehicle can be reduced accordingly.

本発明の実施の形態における車両の概念図である。It is a conceptual diagram of the vehicle in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車載燃料電池システムを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the vehicle-mounted fuel cell system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車両の概略図である。It is the schematic of the vehicle in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における構造体の配設状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the arrangement | positioning state of the structure in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるタンク本体の断面図である。It is sectional drawing of the tank main body in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 燃料電池スタック
14 水素ガス供給系
22 マニホルド
41 燃料タンク
51、52 第1、第2の燃料供給路
74 タンク本体
78 ライナ
mi 構造体
rk、r1〜r4 区画室
vn、v1〜v4 開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fuel cell stack 14 Hydrogen gas supply system 22 Manifold 41 Fuel tank 51, 52 1st, 2nd fuel supply path 74 Tank main body 78 Liner mi structure rk, r1-r4 Compartment chamber vn, v1-v4 On-off valve

Claims (4)

(a)車両のボディを構成し、燃料ガスを貯蔵する燃料タンクとして使用される少なくとも一つの構造体と、
(b)単位セルを積層して形成された燃料電池スタックと、
(c)前記構造体から排出された燃料ガスを燃料電池スタックに供給するための燃料供給路とを有することを特徴とする車載燃料電池システム。
(A) at least one structure constituting a vehicle body and used as a fuel tank for storing fuel gas;
(B) a fuel cell stack formed by stacking unit cells;
(C) An in-vehicle fuel cell system comprising a fuel supply path for supplying fuel gas discharged from the structure to a fuel cell stack.
前記各構造体は、複数の区画室に分割されたタンク本体を有する請求項1に記載の車載燃料電池システム。   The in-vehicle fuel cell system according to claim 1, wherein each structure has a tank body divided into a plurality of compartments. 前記各区画室の内周面に燃料ガスを透過しないライナが形成される請求項2に記載の車載燃料電池システム。   The in-vehicle fuel cell system according to claim 2, wherein a liner that does not transmit fuel gas is formed on an inner peripheral surface of each compartment. 前記各区画室ごとに開閉弁が配設される請求項2に記載の車載燃料電池システム。
The on-vehicle fuel cell system according to claim 2, wherein an on-off valve is provided for each of the compartments.
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