JP2020047535A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
アノード入口及びアノード出口を有する燃料電池と、
前記アノード入口に接続されたアノードガス供給経路と、
前記アノード出口に接続された一端、及び、前記アノードガス供給経路に接続された他端を有する循環経路と、
前記循環経路に接続された一端を有し、所定の合流位置まで延びているパージ経路と、
前記燃料電池で発電した電力を変換する電力変換回路基板と、
前記燃料電池、前記アノードガス供給経路、前記循環経路、前記パージ経路、及び、前記電力変換回路基板を収納している筐体と、
前記筐体内に設けられ、内部に前記電力変換回路が配置される回路筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記パージ経路を通じて前記循環経路から排出された水素含有ガスを前記所定の合流位置において希釈ガスに合流させるガス合流部と、
前記ガス合流部にて合流した前記水素含有ガスと前記希釈ガスとの混合ガスを前記筐体の外部に排出するための排出経路と、
前記排出経路中において、前記ガス合流部に対して所定の距離だけ離れた位置に設置され、前記混合ガス中に含まれる可燃ガスの濃度を検知する可燃ガス濃度検知器と、を備え、
前記回路筐体には、前記筐体の外部から空気を取り込む吸気口と、取り込まれた空気を前記筐体内部に向かって排出する連通口が設けられ、
前記吸気口から取り込まれた空気は前記回路筐体内を流通し、前記回路筐体に設けられた連通口から前記希釈ガスの一部として前記排出経路に合流するように構成したものである。
アノード入口及びアノード出口を有する燃料電池と、
前記アノード入口に接続されたアノードガス供給経路と、
前記アノード出口に接続された一端、及び、前記アノードガス供給経路に接続された他端を有する循環経路と、
前記循環経路に接続された一端を有し、所定の合流位置まで延びているパージ経路と、
前記燃料電池で発電した電力を変換する電力変換回路基板と、
前記燃料電池、前記アノードガス供給経路、前記循環経路、前記パージ経路、及び、前記電力変換回路基板を収納している筐体と、
前記筐体内に設けられ、内部に前記電力変換回路基板が配置される回路筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記パージ経路を通じて前記循環経路から排出された水素含有ガスを前記所定の合流位置において希釈ガスに合流させるガス合流部と、
前記ガス合流部にて合流した前記水素含有ガスと前記希釈ガスとの混合ガスを前記筐体の外部に排出するための排出経路と、
前記排出経路中において、前記ガス合流部に対して所定の距離だけ離れた位置に設置され、前記混合ガス中に含まれる可燃ガスの濃度を検知する可燃ガス濃度検知器と、を備え、
前記回路筐体には、前記筐体の外部から空気を取り込む吸気口と、取り込まれた空気を前記筐体内部に向かって排出する連通口が設けられ、
前記吸気口から取り込まれた空気は前記回路筐体内を流通し、前記回路筐体に設けられた連通口から前記希釈ガスの一部として前記排出経路に合流するように構成したものである。このような構成とすることで、排出経路を流れる希釈ガスに回路筐体を流通し加熱された低い相対湿度の空気を合流させることができる。これにより、パージ経路から排出された高温多湿のパージガスの相対湿度をより一層低下させることができるので、可燃ガス濃度検知器に結露が生じることを防止できる。そのため、可燃ガス濃度検知器の劣化が抑制され、可燃ガス濃度検知器の寿命を延ばすことができる。また、可燃ガス濃度検知器の測定誤差も縮小する。その結果、燃料電池システムの安全性及び信頼性を長期間にわたって確保することができる。
前記吸気口に設けられた吸気ファンを有することで、前記吸気ファンを作動させると回路筐体内が筐体内に対して揚圧の状態になる。そのため、筐体内部から回路筐体へ空気が逆流することを抑制でき、外部から筐体回路内に取り込まれた空気を筐体内部に向かって一定の方向に安定して排出することができる。
前記排出経路中に設けられた排気ファンを有することで、排出経路中を排出口に向けて流通する希釈ガスならびに混合ガスの流れの方向が一定の方向に定まるので、可燃ガス濃度検知器で可燃ガス濃度を確実に測定することができる。
カソード出口をさらに有し、前記燃料電池システムは、前記カソード出口に接続されたカソードオフガス経路と、前記カソードオフガス経路と前記パージ経路とを連通させて前記カソードオフガス経路の中の酸化剤ガスと前記パージ経路の中の前記水素含有ガスとを混合させるオフガス混合器と、をさらに備えていることにより、パージガス中の水素濃度(水素ガスの濃度)を効率的に下げることができる。
(実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの構成図を示すものである。図1に示すように、本実施の形態の燃料電池システム100は、筐体10及び燃料電池(燃料電池スタック)20を備えている。燃料電池20は、筐体10の内部に配置されている。燃料電池システム100の他のコンポーネントも燃料電池20と同様に筐体10の内部に配置されている。燃料電池20は、アノード21(燃料極)、カソード22(空気極)及び電解質層23を有する。燃料電池20は、例えば、固体高分子型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、リン酸型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池である。
12 排出口
20 燃料電池
31 アノードガス供給経路
33 循環経路
35 パージ弁
42 カソードオフガス経路
50 オフガス混合器
52 パージ経路
52p 開口部
53 ガス合流部
53k 隔壁
54 可燃ガス濃度検知器
55 排気ファン
57 合流位置
60 回路筐体
61 電力変換回路基板
62 制御器
63 吸気口
64 吸気ファン
66 連通口
100 燃料電池システム
Claims (9)
- アノード入口及びアノード出口を有する燃料電池と、
前記アノード入口に接続されたアノードガス供給経路と、
前記アノード出口に接続された一端、及び、前記アノードガス供給経路に接続された他端を有する循環経路と、
前記循環経路に接続された一端を有し、所定の合流位置まで延びているパージ経路と、
前記燃料電池で発電した電力を変換する電力変換回路と、
前記燃料電池、前記アノードガス供給経路、前記循環経路、前記パージ経路、及び、前記電力変換回路を収納している筐体と、
前記筐体内に設けられ、内部に前記電力変換回路が配置される回路筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記パージ経路を通じて前記循環経路から排出された水素含有ガスを前記所定の合流位置において希釈ガスに合流させるガス合流部と、
前記ガス合流部にて合流した前記水素含有ガスと前記希釈ガスとの混合ガスを前記筐体の外部に排出するための排出経路と、
前記排出経路中において、前記ガス合流部に対して所定の距離だけ離れた位置に設置され、前記混合ガス中に含まれる可燃ガスの濃度を検知する可燃ガス濃度検知器と、を備え、
前記回路筐体には、前記筐体の外部から空気を取り込む吸気口が設けられ、
前記吸気口から取り込まれた空気は前記回路筐体内を流通し、前記回路筐体に設けられた連通口から前記希釈ガスの一部として前記排出経路に合流するように構成されている、燃料電池システム。 - 前記吸気口に設けられた吸気ファンを有する、請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記排出経路中に設けられた排気ファンを有する、請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池は、カソード出口を有し、
前記燃料電池システムは、
前記カソード出口に接続されたカソードオフガス経路と、
前記カソードオフガス経路と前記パージ経路とを連通させて前記カソードオフガス経路の中の酸化剤ガスと前記パージ経路の中の前記水素含有ガスとを混合させるオフガス混合器と、を備えている、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記オフガス混合器は、気液分離器を含む、請求項4記載の燃料電池システム。
- 前記排出経路の排出口と前記回路筐体の吸気口は、前記筐体の異なる壁面に形成されている、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記パージ経路に配置されたパージ弁と、
前記パージ弁の開閉を制御する制御器と、を備えた請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御器は、前記燃料電池で発電を行っている期間において、所定のタイミングで前記パージ弁を開くように制御する、請求項7記載の燃料電池システム。
- 前記制御器は、前記パージ弁が開いた時点から所定時間が経過するまでの期間において前記可燃ガス濃度検知器の出力を監視し、
前記可燃ガス濃度検知器の前記出力が閾値を越えた場合、前記燃料電池システムの状態もしくは燃料電池システムの異常を報知するための電気的処理を実行する、または、前記燃料電池システムを停止させる、請求項8記載の燃料電池システム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2617313A (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-11 | Jaguar Land Rover Ltd | Water separator and hydrogen dilution device |
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2018
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