JP2021180148A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
燃料電池10は特に限定されず、燃料電池システム100に用いることができる公知の燃料電池を用いることができる。例えば、酸化ガス及び燃料ガスの供給を受けて発電する固体高分子系燃料電池を挙げることができる。燃料電池10は複数の単セルが積層された積層構造を有していてもよい。ここで、酸化ガス配管部20が接続されている側の面を空気極、燃料ガス配管部30が接続されている側の面を燃料極ということがある。燃料電池100に供給された酸化ガスは空気極にて燃料電池反応により消費されるとともに、当該反応によって生じる水分によって湿潤な状態になって燃料電池10から排出される。湿潤状態となって燃料電池10から排出される酸化ガスを酸化オフガスという。同様に、燃料電池10に供給された燃料ガスは燃料極にて燃料電池反応により消費されるとともに、当該反応によって生じる水分によって湿潤な状態になって燃料電池10から排出される。湿潤状態となって燃料電池10から排出される燃料ガスを燃料オフガスという。ここで、燃料ガスとは例えば水素ガスであり、酸化ガスとは例えば空気である。
酸化ガス配管部20は酸化ガス供給部21と、酸化ガス供給部21及び燃料電池10を接続し、燃料電池10へ供給される酸化ガスを流すための酸化ガス供給流路22と、燃料電池10から排出される酸化オフガスを系外に流すため排気流路23と、酸化ガス供給流路22と排気流路23とを接続し、酸化ガスを分流するための分流流路24とを備えている。酸化ガス供給部21は、酸化ガス供給流路22を介して、酸化ガスを燃料電池100に供給するためものである。酸化ガス供給部21としては、例えば空気ポンプを用いることができる。酸化ガス供給流路22は、分流流路24が接続されている部分よりも下流側に封止弁22aを備えており、封止弁22aにより燃料電池10への酸化ガスの供給を制御することができる。排気流路23は分流流路24が接続されている部分よりも上流側に調圧弁23aを備えており、酸化オフガスを系外に排出する際の圧力を制御している。また、排気流路23は分流流路24が接続されている部分よりも下流側において、後述の燃料オフガス流路33が接続しており、燃料オフガスも排気流路23を介して系外に排出される。分流流路24は分流弁24aを備えており、必要に応じて分流弁24aを調節し、酸化ガスを分流流路24を介して酸化ガス供給流路22から排気流路23に流し、酸化ガス流路22の圧力等を調節する。
燃料ガス配管部30は、燃料ガス供給源31と、燃料ガス供給流路32と、燃料オフガス排出流路33と、循環流路34とを少なくとも備えている。また、燃料ガス配管部30はその他に一般的に燃料ガス配管部に備えられる部材を備えていても良い。
制御手段40は、燃料電池システム100全体を制御するものであり、要求に応じて酸化ガス配管部20、燃料ガス配管部30等を制御し、燃料電池10による発電を行っている。制御手段40は、例えばCPU、ROM、RAM等で構成されたコンピュータであり、各種制御に対応するソフトウェアを実行し、燃料電池システム100全体の制御を行っている。
20 酸化ガス配管部
21 酸化ガス供給部
22 酸化ガス供給流路
22a 封止弁
23 排気流路
23a 調圧弁
24 分流流路
24a 分流弁
30 燃料ガス配管部
31 燃料ガス供給源
32 燃料ガス供給流路
32a レギュレータ
32b インジェクタ
32c 圧力測定手段
33 燃料オフガス排出流路
33a 気液分離器
33b 排気排水弁
34 循環流路
34a 水素ポンプ
40 制御手段
100 燃料電池システム
Claims (1)
- 燃料電池と、
前記燃料電池に供給する燃料ガスを流す燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路に備えられ、前記燃料ガスの圧力を調節するレギュレータと、
前記燃料ガス供給流路の前記レギュレータの下流側に備えられ、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するインジェクタと、
前記燃料ガス供給手段を制御する制御手段と、を備え、
前記インジェクタの駆動に連動して前記レギュレータも駆動し、
前記制御手段は、前記燃料電池の発電に必要な燃料ガス流量と、所定の燃料ガス流量とを比較し、燃料ガス流量が大きい方を選択して、前記レギュレータ及び前記インジェクタに指令を出すものであり、
前記所定の燃料ガス流量は、前記燃料電池の発電電流又は出力が所定の閾値より小さいときにおける前記燃料電池の発電に必要な燃料ガス流量よりも多く設定されることを特徴とする、
燃料電池システム。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003123811A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-25 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システムによる発電方法及び燃料電池発電システム |
JP2019003792A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよび噴射制御方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6446923A (en) | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Sanyo Electric Co | Manufacture of semiconductor device |
JPH0194189A (ja) | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボーリングマシンの回転駆動装置 |
JP2700006B2 (ja) | 1987-10-19 | 1998-01-19 | カシオ計算機株式会社 | 液晶表示素子 |
JPH027A (ja) | 1989-01-04 | 1990-01-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | カメラの測距装置 |
JP5206918B2 (ja) | 2005-12-19 | 2013-06-12 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP4756476B2 (ja) | 2006-12-07 | 2011-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池車両 |
KR101219346B1 (ko) * | 2011-06-09 | 2013-01-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템용 수소연료 공급 조절 장치 및 그 제어 방법 |
US9166238B2 (en) * | 2011-08-25 | 2015-10-20 | GM Global Technology Operations LLC | Advanced controls algorithm for an electronic pressure regulator system with pulsed disturbances |
JP5613146B2 (ja) * | 2011-12-26 | 2014-10-22 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
US9018961B2 (en) * | 2012-08-01 | 2015-04-28 | GM Global Technology Operations LLC | Diagnosing injector failure via stack voltage response analysis |
KR101583931B1 (ko) * | 2014-05-16 | 2016-01-21 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템의 이젝터 |
JP6299683B2 (ja) * | 2015-06-25 | 2018-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
US10218018B2 (en) * | 2016-05-03 | 2019-02-26 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell stack health monitoring using groups of fuel cells |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003123811A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-25 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システムによる発電方法及び燃料電池発電システム |
JP2019003792A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよび噴射制御方法 |
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