JP2009123472A - Operation method of fuel cell and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カソード側電極に供給される酸化剤ガス及びアノード側電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電するとともに、温度調整用の冷却媒体が供給される燃料電池の運転方法及び、前記燃料電池と制御装置とを備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a method of operating a fuel cell in which power is generated by an electrochemical reaction of an oxidant gas supplied to a cathode side electrode and a fuel gas supplied to an anode side electrode, and a cooling medium for temperature adjustment is supplied. The present invention relates to a fuel cell system including the fuel cell and a control device.
燃料電池は、燃料ガス(主に水素を含有するガス)及び酸化剤ガス(主に酸素を含有するガス)をアノード側電極及びカソード側電極に供給して電気化学的に反応させることにより、直流の電気エネルギを得るシステムである。 A fuel cell supplies a fuel gas (mainly hydrogen-containing gas) and an oxidant gas (mainly oxygen-containing gas) to the anode-side electrode and the cathode-side electrode and causes them to react electrochemically. It is a system that obtains electrical energy.
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設けた電解質膜・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。この種の発電セルは、通常、電解質膜・電極構造体及びセパレータを所定数だけ交互に積層することにより、燃料電池スタックとして、例えば、自動車等の車両に搭載して使用されている。 For example, a polymer electrolyte fuel cell includes a power generation cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with an anode side electrode and a cathode side electrode is sandwiched between separators on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. ing. This type of power generation cell is normally used as a fuel cell stack mounted on a vehicle such as an automobile, for example, by alternately stacking a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators.
この種の燃料電池では、所望の発電機能を発揮させるため、電解質膜を湿潤状態に維持する必要がある。従って、通常、酸化剤ガス(及び/又は燃料ガス)を予め加湿した後に燃料電池に供給している。 In this type of fuel cell, it is necessary to maintain the electrolyte membrane in a wet state in order to exhibit a desired power generation function. Therefore, usually, the oxidant gas (and / or fuel gas) is humidified in advance and then supplied to the fuel cell.
一方、燃料電池内では、発電反応によりカソード側電極に水が生成されている。このため、燃料電池内に過剰な生成水が存在すると、反応ガス用の通路や電極を構成するガス拡散層の空隙が凝縮水で閉塞されるおそれがある。従って、燃料電池内における水分量を良好に制御することが望まれている。 On the other hand, in the fuel cell, water is generated at the cathode side electrode by a power generation reaction. For this reason, if excessive generated water is present in the fuel cell, there is a possibility that the gaps of the gas diffusion layer constituting the reaction gas passage and the electrode are blocked by the condensed water. Therefore, it is desired to control the water content in the fuel cell well.
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では、燃料電池スタックで発電した電気の電流量、前記燃料電池スタックに供給された酸化ガスの供給量、及び前記燃料電池スタックからの前記酸化ガスの排出量に基づいて、前記燃料電池スタック内における水分の変化量を推定する水分変化量推定手段を備えている。
Therefore, for example, in the fuel cell system disclosed in
この水分変化量推定手段は、燃料電池スタックで発電した電気の電流量に基づいて電気化学反応にて生じた生成水量及び前記電気化学反応にて消費された酸化ガス中の酸素量を算出している。そして、生成水量をWp、消費された酸素量をOe、燃料電池スタックに供給された酸化ガス量をAs、及び前記燃料電池スタックから排出された酸化ガス量をGsとした場合、前記燃料電池スタック内の水分の変化量Wcを、Wc=As−Gs+Wp−Oeの式に基づいて計算している。 This moisture change amount estimation means calculates the amount of water produced in the electrochemical reaction based on the amount of electricity generated by the fuel cell stack and the amount of oxygen in the oxidizing gas consumed in the electrochemical reaction. Yes. When the amount of generated water is Wp, the amount of consumed oxygen is Oe, the amount of oxidizing gas supplied to the fuel cell stack is As, and the amount of oxidizing gas discharged from the fuel cell stack is Gs, the fuel cell stack The amount of water change Wc is calculated based on the formula of Wc = As−Gs + Wp−Oe.
ところで、上記の燃料電池システムでは、燃料電池の発電により発熱するとともに、負荷の変動に伴い発熱量が変動し易い。このため、負荷の変動によって、燃料電池スタック内の水分量が変動してしまい、水分の変化量Wcを正確に計算することができないという問題がある。 By the way, in the fuel cell system described above, heat is generated by the power generation of the fuel cell, and the amount of generated heat is likely to vary with the load. For this reason, there is a problem that the amount of water in the fuel cell stack fluctuates due to a change in the load, and the amount of water change Wc cannot be calculated accurately.
本発明はこの種の問題を解決するものであり、負荷の変動にも確実に対応することができ、燃料電池内の余分な水分を水蒸気として良好に前記燃料電池の外部に排出することが可能な燃料電池の運転方法及び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, can reliably cope with load fluctuations, and can effectively discharge excess water in the fuel cell to the outside of the fuel cell as water vapor. An object of the present invention is to provide a fuel cell operating method and a fuel cell system.
本発明は、カソード側電極に供給される酸化剤ガス及びアノード側電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電するとともに、温度調整用の冷却媒体が供給される燃料電池の運転方法に関するものである。 The present invention relates to a method of operating a fuel cell in which power is generated by an electrochemical reaction between an oxidant gas supplied to a cathode side electrode and a fuel gas supplied to an anode side electrode, and a cooling medium for temperature adjustment is supplied. It is.
この運転方法は、少なくとも酸化剤ガスに混在して燃料電池に供給される水分の量を演算する工程と、前記燃料電池の出力電流から生成水の量を演算する工程と、前記燃料電池内に供給された前記水分及び前記生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池から排出可能な出口ガスの露点を演算する工程と、前記燃料電池の発電による発熱量を演算する工程と、前記発熱量に基づいて、前記出口ガスの温度を前記露点に維持可能な冷却媒体流量に設定する工程とを有している。 This operating method includes a step of calculating the amount of water supplied to the fuel cell mixed with at least an oxidant gas, a step of calculating the amount of generated water from the output current of the fuel cell, Based on the step of calculating the dew point of the outlet gas that can be discharged from the fuel cell as all the supplied water and the generated water as water vapor, the step of calculating the amount of heat generated by power generation of the fuel cell, and the amount of generated heat And a step of setting the temperature of the outlet gas to a cooling medium flow rate capable of maintaining the dew point.
また、本発明は、カソード側電極に供給される酸化剤ガス及びアノード側電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電するとともに、温度調整用の冷却媒体が供給される燃料電池と、制御装置とを備える燃料電池システムに関するものである。 The present invention also provides a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between an oxidant gas supplied to the cathode side electrode and a fuel gas supplied to the anode side electrode, and is supplied with a cooling medium for temperature adjustment, and a control. The present invention relates to a fuel cell system including the apparatus.
この制御装置は、少なくとも酸化剤ガスに混在して燃料電池に供給される水分の量を演算する水分量演算部と、前記燃料電池の出力電流から生成水の量を演算する生成水演算部と、前記燃料電池内に供給された前記水分及び前記生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池から排出可能な出口ガスの露点を演算する露点演算部と、前記燃料電池の発電による発熱量を演算する発熱量演算部と、前記発熱量演算部により演算された前記発熱量に基づいて、前記出口ガスの温度を前記露点に維持可能な冷却媒体流量に設定する冷却媒体流量設定部とを備えている。 The control device includes a water amount calculation unit that calculates the amount of water supplied to the fuel cell mixed with at least an oxidant gas, and a generated water calculation unit that calculates the amount of generated water from the output current of the fuel cell. A dew point calculator that calculates the dew point of the outlet gas that can be discharged from the fuel cell as all water and the generated water supplied into the fuel cell, and a calorific value generated by the power generation of the fuel cell And a cooling medium flow rate setting unit that sets the temperature of the outlet gas to a cooling medium flow rate that can be maintained at the dew point based on the heating value calculated by the heating value calculation unit. .
本発明では、少なくとも酸化剤ガスに混在して燃料電池に供給される水分及び前記燃料電池内で生成される生成水は、全て水蒸気として前記燃料電池の外部に排出される。特に、燃料電池の発電に伴って変動する負荷に基づいて、冷却媒体流量が設定されている。このため、燃料電池の発電状態に関わらず、所望の排水性を維持することができ、フラッディングの発生を可及的に阻止するとともに、良好な発電を連続して行うことが可能になる。 In the present invention, at least the water supplied to the fuel cell mixed with the oxidant gas and the generated water generated in the fuel cell are all discharged to the outside of the fuel cell as water vapor. In particular, the coolant flow rate is set based on the load that varies with the power generation of the fuel cell. For this reason, regardless of the power generation state of the fuel cell, it is possible to maintain the desired drainage, prevent flooding as much as possible, and continuously perform good power generation.
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池の運転方法を実施するための燃料電池システム10の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
燃料電池システム10は、燃料電池スタック12と、前記燃料電池スタック12に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置14と、前記燃料電池スタック12に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置16と、前記燃料電池スタック12に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置18と、制御装置20とを備える。
The
燃料電池スタック12は、複数の燃料電池22を積層して構成される。各燃料電池22は、固体高分子電解質膜24をアノード側電極26とカソード側電極28とで挟持した電解質膜・電極構造体30を備え、前記電解質膜・電極構造体30を一対のセパレータ32、34で挟持する。
The
セパレータ32には、アノード側電極26に燃料ガスを供給する燃料ガス流路36が形成されるとともに、セパレータ34には、カソード側電極28に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路38が形成される。セパレータ32、34間には、温度調整用の冷却媒体流路40が形成される。
The
燃料電池スタック12の一端部には、空気(酸素含有ガス)等の酸化剤ガス(以下、単に空気ともいう)を供給するための酸化剤ガス入口連通孔42aと、前記空気を排出するための酸化剤ガス出口連通孔42bとが形成される。燃料電池スタック12の他端部には、水素含有ガス等の燃料ガス(以下、単に水素ガスともいう)を供給するための燃料ガス入口連通孔44aと、前記燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔44bとが形成される。
An oxidant gas
燃料電池スタック12には、さらに純水やエチレングリコール等の冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔46aと、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔46bとが形成される。
The
酸化剤ガス入口連通孔42a及び酸化剤ガス出口連通孔42bは、各燃料電池22の酸化剤ガス流路38に連通し、燃料ガス入口連通孔44a及び燃料ガス出口連通孔44bは、前記各燃料電池22の燃料ガス流路36に連通する。冷却媒体入口連通孔46a及び冷却媒体出口連通孔46bは、各燃料電池22の冷却媒体流路40に連通する。
The oxidant gas
酸化剤ガス供給装置14は、大気からの空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ50を備え、前記エアコンプレッサ50が空気供給通路52に配設される。空気供給通路52は、燃料電池スタック12の酸化剤ガス入口連通孔42aに連通する。酸化剤ガス供給装置14は、酸化剤ガス出口連通孔42bに連通する空気排出通路54を備える。この空気排出通路54には、排ガスを排出空気と水分とに分離するための気液分離器56が設けられる。
The oxidant
燃料ガス供給装置16は、高圧水素(水素含有ガス)を貯留する水素タンク58を備え、この水素タンク58は、水素供給通路60を介して燃料電池スタック12の燃料ガス入口連通孔44aに連通する。この水素供給通路60には、エゼクタ62が設けられる。
The fuel
エゼクタ62は、水素タンク58から供給される水素ガスを、水素供給通路60を通って燃料電池スタック12に供給するとともに、前記燃料電池スタック12で使用されなかった未使用の水素ガスを含む排ガスを、燃料ガス出口連通孔44bに連通する水素循環通路64から吸引して前記燃料電池スタック12に再度供給する。
The
冷却媒体供給装置18は、冷媒用ポンプ66を備え、このポンプ66は、冷却媒体供給通路68を介して燃料電池スタック12の冷却媒体入口連通孔46aに接続される。燃料電池スタック12の冷却媒体出口連通孔46bには、冷却媒体排出通路70が接続される。冷却媒体供給通路68及び冷却媒体排出通路70は、図示しない冷却媒体貯留用タンクに接続され、冷却媒体を循環させる。
The cooling
燃料電池スタック12には、発電時の電圧及び電流をモニタする電圧・電流モニタ72が接続される。空気供給通路52には、燃料電池スタック12に供給される空気の入口流量を検出する流量計74と、前記空気に含まれる水分量を得るための湿度計76とが配設される。
The
冷却媒体供給通路68には、燃料電池スタック12に供給される冷却媒体の入口温度を検出する第1温度計78aが配設されるとともに、冷却媒体排出通路70には、前記燃料電池スタック12から排出される冷却媒体の出口温度を検出する第2温度計78bが配設される。第2温度計78bは、実質的に、燃料電池スタック12から排出される空気の出口温度を検出するものであり、空気排出通路54に設けてもよい。
The cooling
制御装置20は、空気供給通路52に供給される空気に混在して燃料電池スタック12に供給される水分の量を演算する水分量演算部80と、前記燃料電池スタック12の出力電流から生成水の量を演算する生成水演算部82と、前記燃料電池スタック12内に供給された前記水分及び前記生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池スタック12から排出可能な出口ガス(排出空気)の露点を演算する露点演算部84と、前記燃料電池スタック12の発電による発熱量を演算する発熱量演算部86と、前記発熱量演算部86により演算された前記発熱量に基づいて、前記出口ガスの温度を前記露点に維持可能な冷却媒体流量に設定する冷却媒体流量設定部88とを備える。
The
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
酸化剤ガス供給装置14では、エアコンプレッサ50が駆動される。このエアコンプレッサ50から供給される圧縮空気は、空気供給通路52を介して燃料電池スタック12の酸化剤ガス入口連通孔42aに供給される。一方、燃料ガス供給装置16では、水素タンク58から供給される水素ガスは、エゼクタ62を介し水素供給通路60を通って燃料電池スタック12の燃料ガス入口連通孔44aに供給される。
In the oxidant
燃料電池スタック12を構成する各燃料電池22では、酸化剤ガス入口連通孔42aに供給された空気は、酸化剤ガス流路38に導入されてカソード側電極28の電極面に沿って移動した後、酸化剤ガス出口連通孔42bに排出される。
In each
一方、燃料ガス入口連通孔44aに供給された水素ガスは、燃料ガス流路36に導入されて各燃料電池22のアノード側電極26の電極面に沿って移動した後、燃料ガス出口連通孔44bに排出される。従って、各燃料電池22では、カソード側電極28に供給される空気中の酸素と、アノード側電極26に供給される水素とが反応して発電が行われる。
On the other hand, the hydrogen gas supplied to the fuel gas
燃料電池スタック12の燃料ガス出口連通孔44bには、水素循環通路64が連通している。このため、この水素循環通路64に排出された排ガス(未使用水素を含む排出燃料ガス)は、エゼクタ62の吸引作用下に水素供給通路60の途上に戻された後、再度、燃料ガスとして燃料電池スタック12に供給される。
A
また、冷却媒体供給装置18では、ポンプ66の作用下に冷却媒体供給通路68に供給された冷却媒体は、燃料電池スタック12の冷却媒体入口連通孔46aから冷却媒体流路40に導入される。冷却媒体は、各燃料電池22を冷却した後、冷却媒体出口連通孔46bから冷却媒体排出通路70に排出される。
In the cooling
次いで、本発明の実施形態に係る運転方法について、図2に示すフローチャートに沿って以下に説明する。 Next, an operation method according to an embodiment of the present invention will be described below along the flowchart shown in FIG.
先ず、制御装置20では、酸化剤ガス供給装置14を介して燃料電池スタック12に供給される空気の入口流量Vin(未加湿ガス)が、流量計74により検出される。さらに、燃料電池スタック12に供給される空気の湿度(露点)が湿度計76により検出され、前記空気中の水蒸気圧P(H2O)が算出される。水分量演算部80は、入口ガス(供給空気)の水分量(質量)Vin(H2O)を、以下の式から算出する(ステップS1)。但し、Pinは、空気の入口ガス圧力(絶対圧)である。
Vin(H2O)=Vin×P(H2O)/{Pin−P(H2O)}
First, in the
Vin (H 2 O) = Vin × P (H 2 O) / {Pin−P (H 2 O)}
次いで、燃料電池スタック12の発電により得られた電流値Iが、電圧・電流モニタ72を介して検出される。この電流値Iに基づいて、生成水演算部82は、以下の式から燃料電池スタック12内の生成水量Vgenを算出する(ステップS2)。但し、nはセル数であり、Fはファラデー定数である。
Vgen=n×I/2/F
Next, the current value I obtained by the power generation of the
Vgen = n × I / 2 / F
これにより、燃料電池スタック12の内部から水蒸気として排出される水分量Vfc(H2O)は、以下の式から得られる(ステップS3)。
Vfc(H2O)=Vin(H2O)+Vgen
Thereby, the water content Vfc (H 2 O) discharged from the inside of the
Vfc (H 2 O) = Vin (H 2 O) + Vgen
一方、電流値Iに基づいて、燃料電池スタック12内で電気化学反応により消費される酸素の量Vconsが演算される。このため、燃料電池スタック12から空気排出通路54に排出される排ガス中の乾燥空気量(質量)Vout(G)は、以下の式から算出される。
Vout(G)=Vin−Vcons
On the other hand, based on the current value I, the amount of oxygen Vcons consumed by the electrochemical reaction in the
Vout (G) = Vin−Vcons
そして、露点演算部84では、燃料電池スタック12の出口ガスの絶対湿度Hが、以下の式から算出される。
H=Vfc(H2O)/Vout(G)
In the dew
H = Vfc (H 2 O) / Vout (G)
この算出された絶対湿度Hに基づいて、図3に示す湿度図表から、燃料電池スタック12の出口ガスの露点Td(out)得られる(ステップS4)。
Based on the calculated absolute humidity H, the dew point Td (out) of the outlet gas of the
発熱量演算部86は、燃料電池スタック12の発電による発熱量Qを演算する(ステップS5)。この発熱量Qは、具体的には、低位発熱量(真発熱量)E、燃料電池スタック12の発電時のセル電圧vcell、セル数n及び発電時の電流値Iに基づいて、以下の式から演算される。
Q=(E−vcell)×n×I
The calorific
Q = (E-vcell) × n × I
一方、冷却媒体供給装置18において、第1温度計78aにより検出される冷却媒体の入口温度Tw(in)と露点Td(out)とに基づいて、冷却媒体の必要温度差ΔTが、以下の式から演算される。
ΔT=Td(out)−Tw(in)
On the other hand, in the cooling
ΔT = Td (out) −Tw (in)
そこで、冷却媒体流量設定部88では、冷却媒体の流量(質量)wが、以下の式から演算される(ステップS6)。なお、cは、冷却媒体の比熱である。
w=Q/(c×ΔT)
Accordingly, the coolant flow
w = Q / (c × ΔT)
従って、冷却媒体供給装置18では、冷却媒体が流量wとなるように、ポンプ66の回転数が制御される。具体的には、ポンプ66の回転数を上げると、冷却媒体の流量wが増加して出口温度が低下する一方、前記ポンプ66の回転数を下げると、前記冷却媒体の流量wが減少して出口温度が上昇する。その際、冷却媒体の流量wとポンプ66の回転数との関係は、予めマップとして記憶されている。
Therefore, in the cooling
上記の処理は、燃料電池システム10の運転が停止されるまで(ステップS7中、YES)、必要に応じて繰り替えされる。
The above process is repeated as necessary until the operation of the
この場合、本実施形態では、空気に混在して燃料電池スタック12に供給される水分と、前記燃料電池スタック12の発電による前記燃料電池スタック12内に生成される生成とは、全て水蒸気として前記燃料電池スタック12から排出することができる。
In this case, in this embodiment, the moisture mixed in the air and supplied to the
しかも、燃料電池スタック12の負荷に伴って変動する発熱量Qに基づいて、冷却媒体の流量wが設定されている。このため、燃料電池スタック12の発電状態に関わらず、所望の排水性を維持することができ、フラッディングの発生を可及的に阻止することが可能になる。これにより、燃料電池システム10は、高性能な発電状態を長期間にわたって良好に確保することができるという効果が得られる。
Moreover, the flow rate w of the cooling medium is set based on the calorific value Q that varies with the load of the
なお、本実施形態では、空気(酸化剤ガス)に混在して燃料電池スタック12に供給される水分及び生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池スタック12の外部に排出させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、水素ガス(燃料ガス)に混在して燃料電池スタック12に供給される水分も含めて、余分な水分を前記燃料電池スタック12の外部に排出させることもできる。
In the present embodiment, the case where the moisture and generated water mixed in the air (oxidant gas) and supplied to the
10…燃料電池システム 12…燃料電池スタック
14…酸化剤ガス供給装置 16…燃料ガス供給装置
18…冷却媒体供給装置 20…制御装置
22…燃料電池 24…固体高分子電解質膜
26…アノード側電極 28…カソード側電極
36…燃料ガス流路 38…酸化剤ガス流路
40…冷却媒体流路 80…水分量演算部
82…生成水演算部 84…露点演算部
86…発熱量演算部 88…冷却媒体流量設定部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
少なくとも前記酸化剤ガスに混在して前記燃料電池に供給される水分の量を演算する工程と、
前記燃料電池の出力電流から生成水の量を演算する工程と、
前記燃料電池内に供給された前記水分及び前記生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池から排出可能な出口ガスの露点を演算する工程と、
前記燃料電池の発電による発熱量を演算する工程と、
前記発熱量に基づいて、前記出口ガスの温度を前記露点に維持可能な冷却媒体流量に設定する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の運転方法。 A method for operating a fuel cell in which an electric power is generated by an electrochemical reaction of an oxidant gas supplied to a cathode side electrode and a fuel gas supplied to an anode side electrode, and a cooling medium for temperature adjustment is supplied.
Calculating the amount of moisture supplied to the fuel cell mixed with at least the oxidant gas; and
Calculating the amount of generated water from the output current of the fuel cell;
Calculating the dew point of the outlet gas that can be discharged from the fuel cell as all the water and the produced water supplied into the fuel cell as water vapor;
Calculating the amount of heat generated by power generation of the fuel cell;
Setting the temperature of the outlet gas to a coolant flow rate capable of maintaining the dew point based on the heat generation amount;
A method for operating a fuel cell, comprising:
前記制御装置は、少なくとも前記酸化剤ガスに混在して前記燃料電池に供給される水分の量を演算する水分量演算部と、
前記燃料電池の出力電流から生成水の量を演算する生成水演算部と、
前記燃料電池内に供給された前記水分及び前記生成水を、全て水蒸気として前記燃料電池から排出可能な出口ガスの露点を演算する露点演算部と、
前記燃料電池の発電による発熱量を演算する発熱量演算部と、
前記発熱量演算部により演算された前記発熱量に基づいて、前記出口ガスの温度を前記露点に維持可能な冷却媒体流量に設定する冷却媒体流量設定部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidant gas supplied to the cathode side electrode and a fuel gas supplied to the anode side electrode, and is supplied with a cooling medium for temperature adjustment; and a control device A system,
The control device includes a moisture amount calculation unit that calculates the amount of moisture supplied to the fuel cell mixed with at least the oxidant gas;
A generated water calculation unit for calculating the amount of generated water from the output current of the fuel cell;
A dew point calculator that calculates the dew point of the outlet gas that can be discharged from the fuel cell as all the water and the generated water supplied into the fuel cell as water vapor;
A calorific value calculation unit for calculating a calorific value due to power generation of the fuel cell;
A cooling medium flow rate setting unit that sets the temperature of the outlet gas to a cooling medium flow rate that can be maintained at the dew point, based on the heating value calculated by the heating value calculation unit;
A fuel cell system comprising:
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011238401A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
KR20210155077A (en) * | 2020-06-15 | 2021-12-22 | 주식회사 블루이코노미전략연구원 | Thermal Management Method and Device For PEFMC |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003223909A (en) * | 2001-11-22 | 2003-08-08 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2005222854A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2006351506A (en) * | 2005-05-17 | 2006-12-28 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007005330A (en) * | 2006-10-10 | 2007-01-11 | Toshiba Corp | Solid polymer fuel cell system |
JP2007179973A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer electrolyte fuel cell |
-
2007
- 2007-11-14 JP JP2007295271A patent/JP2009123472A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003223909A (en) * | 2001-11-22 | 2003-08-08 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2005222854A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2006351506A (en) * | 2005-05-17 | 2006-12-28 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007179973A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer electrolyte fuel cell |
JP2007005330A (en) * | 2006-10-10 | 2007-01-11 | Toshiba Corp | Solid polymer fuel cell system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011238401A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
KR20210155077A (en) * | 2020-06-15 | 2021-12-22 | 주식회사 블루이코노미전략연구원 | Thermal Management Method and Device For PEFMC |
KR102347322B1 (en) | 2020-06-15 | 2022-01-06 | 주식회사 블루이코노미전략연구원 | Thermal Management Method and Device For PEFMC |
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