JP2022167386A - 燃料電池システム及び飛行体 - Google Patents

燃料電池システム及び飛行体 Download PDF

Info

Publication number
JP2022167386A
JP2022167386A JP2021073150A JP2021073150A JP2022167386A JP 2022167386 A JP2022167386 A JP 2022167386A JP 2021073150 A JP2021073150 A JP 2021073150A JP 2021073150 A JP2021073150 A JP 2021073150A JP 2022167386 A JP2022167386 A JP 2022167386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
gas
fuel
altitude
oxidant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021073150A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7456415B2 (ja
Inventor
裕樹 岡部
Hiroki Okabe
知広 品川
Tomohiro Shinagawa
禎宏 篠崎
Sadahiro Shinozaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021073150A priority Critical patent/JP7456415B2/ja
Priority to CN202210402482.8A priority patent/CN115332561A/zh
Priority to EP22168770.0A priority patent/EP4080627A3/en
Priority to US17/659,940 priority patent/US11721822B2/en
Publication of JP2022167386A publication Critical patent/JP2022167386A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7456415B2 publication Critical patent/JP7456415B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/005—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels altimeters for aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/10—Air crafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • B64D2041/005—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

【課題】高度が高い場合でも燃料電池の性能を向上させることができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】飛行体用の燃料電池システムであって、前記燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系と、高度センサと、制御部を有し、前記酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、前記燃料電池を迂回するバイパス流路を有し、前記バイパス流路は、バイパス弁を有し、前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、前記エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、前記バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする燃料電池システム。【選択図】図４

Description

本開示は、燃料電池システム及び飛行体に関する。
燃料電池（ＦＣ）は、１つの単セル（以下、セルと記載する場合がある）又は複数の単セルを積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）で構成され、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化剤ガスとの電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、実際に燃料電池に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、酸化・還元に寄与しないガスとの混合物である場合が多い。特に酸化剤ガスは酸素を含む空気である場合が多い。
なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。また、単セル、及び、単セルを積層した燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
燃料電池に関して種々の研究がなされている。
例えば特許文献１では、燃料電池が搭載された飛行体が開示されている。
特開２０１７－０８１５５９号公報
燃料電池を飛行体に搭載する場合、車両に搭載する場合と比較して、高度が高く、気圧が低い状態で燃料電池を発電することになる。
酸化剤ガス系において、高高度で燃料電池を発電する場合、高度が高くなるにつれて気圧が低くなるため、酸素分圧が低下し、燃料電池の発電性能が低下する。
また、高高度で燃料電池を発電する場合、地上よりも気圧が低くなるため、酸素供給量を地上時と同じにするためにはエアコンプレッサーの回転数を地上での通常回転数よりも大きくして空気の流量を大きくする必要があるため、エア流速（体積流量）が速くなり、燃料電池からの水蒸気持ち去り量が多くなるため、燃料電池が乾燥し発電性能が低下し、乾燥状態での発電により燃料電池の耐久性も低下する。
燃料ガス系において、高高度で燃料電池を発電する場合、燃料電池内外の圧力差（排気排水弁の入口と出口の差圧）が増加する。排気排水弁を使用時（開弁時）、水素排出量が多くなり燃費が悪化する。
燃費悪化を防ぐために排気頻度を減らすと、燃料電池内の窒素濃度が上昇し、且つ、排水量も減るため、燃料電池内で水素欠が発生し、燃料電池の耐久性が低下し、出力制限の必要性、システム停止の必要性が生じる。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高度が高い場合でも燃料電池の性能を向上させることができる燃料電池システムを提供することを主目的とする。
本開示の燃料電池システムは、飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系と、
高度センサと、
制御部を有し、
前記酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、前記燃料電池を迂回するバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、バイパス弁を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、前記エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、前記バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする。
本開示の燃料電池システムにおいては、前記燃料電池システムは、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の出力を測定する出力センサと、を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、前記燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときの少なくともいずれか一方の条件を満たすときに、前記燃料ガス供給部からの前記燃料電池への燃料ガスの供給量を大きくし、且つ、前記排気排水弁の開弁頻度を少なくしてもよい。
本開示の飛行体は、前記燃料電池システムを備える。
本開示の燃料電池システムによれば、高度が高い場合でも燃料電池の性能を向上させることができる。
図１は、エアコンプレッサーのエア流量とエアコンプレッサーの圧力比との関係の一例を示す図である。 図２は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。 図３は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す概略構成図である。 図４は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。 図５は、本開示の燃料電池システムの制御の別の一例を示すフローチャートである。
１．第１実施形態
本開示の燃料電池システムは、飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系と、
高度センサと、
制御部を有し、
前記酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、前記燃料電池を迂回するバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、バイパス弁を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、前記エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、前記バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする。
本開示においては、燃料ガス、及び、酸化剤ガスをまとめて反応ガスと称する。アノードに供給される反応ガスは、燃料ガスであり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガスである。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは酸素、空気、乾燥空気等であってもよい。
本開示の燃料電池システムは、飛行体に搭載されて用いられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも飛行可能な飛行体に搭載されて用いられてもよい。
本開示の飛行体は、航空機であってもよい。航空機は、飛行機、垂直離着陸機等であってもよい。垂直離着陸機は、ヘリコプター、ドローン等であってもよい。
飛行体は、本開示の燃料電池システムを備えていてもよい。
本開示の燃料電池システムは、燃料電池を備える。
燃料電池は、単セルを１つのみ有するものであってもよいし、単セルを複数個積層した積層体である燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２～数百個であってもよく、２～６００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも膜電極ガス拡散層接合体を備える。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層及び、アノード触媒層及び、電解質膜及び、カソード触媒層及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
カソード（酸化剤極）は、カソード触媒層及びカソード側ガス拡散層を含む。
アノード（燃料極）は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
カソード側ガス拡散層及びアノード側ガス拡散層をまとめてガス拡散層と称する。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。
単セルは、必要に応じて膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。２枚のセパレータは、一方がアノード側セパレータであり、もう一方がカソード側セパレータである。本開示では、アノード側セパレータとカソード側セパレータとをまとめてセパレータという。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。冷媒としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよい。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがアノード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、アノード側セパレータは、アノード側ガス拡散層に接する面に燃料ガス供給孔から燃料ガス排出孔に燃料ガスを流す燃料ガス流路を有していてもよく、アノード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがカソード側セパレータである場合は、１つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、１つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、１つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、カソード側セパレータは、カソード側ガス拡散層に接する面に酸化剤ガス供給孔から酸化剤ガス排出孔に酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路を有していてもよく、カソード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池は、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
燃料電池システムは、高度センサを備える。
高度センサは、飛行体の高度を測定する。
高度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、高度センサによって測定された飛行体の高度を検知する。
高度センサは、従来公知の高度計等を用いることができる。
燃料電池システムは、出力センサを備えていてもよい。
出力センサは、燃料電池の出力を測定する。出力は、電力であってもよいし、電圧であってもよいし、電流であってもよい。
出力センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、出力センサによって測定された燃料電池の出力を検知する。
出力センサは、従来公知の出力計、電力計、電圧計、電流計等を用いることができる。
燃料電池システムは、燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系を備える。
酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、燃料電池を迂回するバイパス流路を有する。
燃料電池の酸化剤ガス系は、さらに酸化剤ガス供給流路、酸化剤オフガス排出流路、酸化剤ガス流量センサ等を備えていてもよい。
エアコンプレッサーは、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する。
エアコンプレッサーは、制御部と電気的に接続される。エアコンプレッサーは、制御部からの制御信号に従って駆動される。エアコンプレッサーは、制御部によってエアコンプレッサーからカソードに供給される酸化剤ガスの流量及び圧力からなる群より選ばれる少なくとも１つを制御されてもよい。
酸化剤ガス供給流路は、エアコンプレッサーと燃料電池の酸化剤ガス入口とを接続する。酸化剤ガス供給流路は、エアコンプレッサーから燃料電池のカソードへの酸化剤ガスの供給を可能にする。酸化剤ガス入口は、酸化剤ガス供給孔、カソード入口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池の酸化剤ガス出口と接続する。酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池のカソードから排出される酸化剤ガスである酸化剤オフガスの外部への排出を可能にする。酸化剤ガス出口は、酸化剤ガス排出孔、カソード出口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みの酸化剤ガスである酸化剤オフガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、カソードに供給される酸化剤ガス圧力（カソード圧力）を調整してもよい。
バイパス流路は、燃料電池を迂回する。具体的には、バイパス流路は、酸化剤ガス供給流路から分岐し、燃料電池を迂回し、酸化剤ガス供給流路の分岐部と酸化剤オフガス排出流路の合流部とを接続する。
バイパス流路は、バイパス弁を有する。
バイパス弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によってバイパス弁が開弁されることにより、燃料電池への酸化剤ガスの供給が不要な場合に燃料電池を迂回して酸化剤ガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出することができる。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路に配置される。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス系内の酸化剤ガスの流量を検出する。酸化剤ガス流量センサは、制御部と電気的に接続される。制御部は、酸化剤ガス流量センサで検出した酸化剤ガスの流量からエアコンプレッサーの回転数を推定してもよい。酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路のエアコンプレッサーよりも上流に配置されていてもよい。
酸化剤ガス流量センサは、従来公知の流量計等を採用することができる。
燃料電池システムは、燃料ガス系を備えていてもよい。
燃料ガス系は、燃料電池に燃料ガスを供給する。
燃料ガス系は燃料ガス供給部と、燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有していてもよい。
燃料ガス系は、さらに燃料ガス供給流路、エジェクタ、循環流路、気液分離器、燃料オフガス排出流路等を備えていてもよい。
燃料ガス供給部は、燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。
燃料ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。燃料ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って、燃料ガス供給部の主止弁の開閉が制御されることにより燃料ガスの燃料電池への供給のＯＮ／ＯＦＦが制御されてもよい。
燃料ガス供給流路は、燃料ガス供給部と燃料電池の燃料ガス入口とを接続する。燃料ガス供給流路は、燃料電池のアノードへの燃料ガスの供給を可能にする。燃料ガス入口は、燃料ガス供給孔、アノード入口マニホールド等であってもよい。
燃料ガス供給流路には、エジェクタが配置されていてもよい。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路上の循環流路との合流部に配置されていてもよい。エジェクタは、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池のアノードに供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。
燃料ガス供給流路の燃料ガス供給部とエジェクタとの間の領域には、調圧弁及び中圧水素センサが配置されていてもよい。
調圧弁は、燃料ガス供給部からエジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調節する。
調圧弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって調圧弁の開閉及び開度等を制御されることにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
中圧水素センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、中圧水素センサによって測定された燃料ガスの圧力を検知し、検知した圧力から調圧弁の開閉及び開度等を制御することにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口と燃料電池システムの外部とを接続する。
燃料オフガス排出流路には、燃料ガス出口と燃料電池システムの外部との間の領域に気液分離器が配置されていてもよい。
燃料オフガス排出流路は、循環流路から気液分離器を介して分岐していてもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを燃料電池システムの外部に排出する。燃料ガス出口は、燃料ガス排出孔、アノード出口マニホールド等であってもよい。
排気排水弁（燃料オフガス排出弁）は、燃料オフガス排出流路に配置されていてもよい。排気排水弁は、燃料オフガス排出流路の気液分離器よりも下流に配置される。
排気排水弁は、燃料オフガス及び水分等を外部（系外）へ排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、飛行体の外部であってもよい。
排気排水弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって排気排水弁の開閉を制御されることにより、燃料オフガスの外部への排出流量及び水分（液水）の排水流量を調整してもよい。また、排気排水弁の開度を調整することにより、燃料電池のアノードに供給される燃料ガス圧力（アノード圧力）を調整してもよい。
燃料オフガスは、アノードにおいて未反応のまま通過した燃料ガス及び、カソードで生成した生成水がアノードに到達した水分等を含んでいてもよい。燃料オフガスは、触媒層及び電解質膜等で生成した腐食物質及び、掃気時にアノードに供給されてもよい酸化剤ガス等を含む場合がある。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口とエジェクタとを接続してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から気液分離器を介して分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出された燃料ガスである燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする。
循環流路には、ガス循環ポンプが配置されていてもよい。ガス循環ポンプは、燃料オフガスを循環ガスとして循環させる。ガス循環ポンプは、制御部と電気的に接続され、制御部によってガス循環ポンプの駆動のオン・オフ及び回転数等を制御されることにより、循環ガスの流量を調整してもよい。
循環流路には、気液分離器（アノード気液分離器）が配置されていてもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路と循環流路との分岐点に配置されていてもよい。したがって、燃料ガス出口から気液分離器までの流路は、燃料オフガス排出流路であってもよく、循環流路であってもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路の排気排水弁よりも上流に配置される。
気液分離器は、燃料ガス出口から排出される燃料ガスである燃料オフガスと水分（液水）を分離する。これにより、燃料オフガスを循環ガスとして循環流路に戻してもよいし、不要なガス及び水分等を燃料オフガス排出流路の排気排水弁を開弁して外部に排出してもよい。また、気液分離器により、余分な水分が循環流路に流れることを抑制することができるため、当該水分による循環ポンプ等の凍結の発生を抑制することができる。
燃料電池システムは、燃料電池の冷却系を備えていてもよい。
冷却系は、冷媒供給部を備えていてもよく、冷媒循環流路を備えていてもよい。
冷媒循環流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒供給部から供給される冷媒を燃料電池内外で循環させることを可能にする。
冷媒供給部は、制御部と電気的に接続される。冷媒供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。冷媒供給部は、制御部によって冷媒供給部から燃料電池に供給される冷媒の流量を制御される。これにより燃料電池の温度が制御されてもよい。
冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒循環流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷媒循環流路には、冷媒を蓄えるリザーブタンクが設けられていてもよい。
燃料電池システムは、二次電池を備えていてもよい。
二次電池（バッテリ）は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及びエアコンプレッサー等に電力を供給する。二次電池は、例えば、飛行体の外部の電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力により充電されてもよい。二次電池の充放電は、制御部によって制御されてもよい。
制御部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、ＣＰＵで処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、制御部は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の制御装置であってもよい。
制御部は、飛行体に搭載されていてもよいスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はスイッチが切られていても外部電源により動作可能であってもよい。
制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、バイパス弁の開度を大きくする。
増大させるエアコンプレッサーの回転数及びバイパス弁の開度は、予め高度とエアコンプレッサーの回転数とバイパス弁の開度との関係を示すデータ群を用意しておき、高度をデータ群と照らして、増大させるエアコンプレッサーの回転数及びバイパス弁の開度を適宜設定してもよい。
図１は、エアコンプレッサーのエア流量とエアコンプレッサーの圧力比との関係の一例を示す図である。
図１に示すように、地上では、エアコンプレッサーの動作範囲内で所望の圧力に空気を圧縮することができるが、高高度では、空気（Ａｉｒ）の濃度が地上よりも低いためエアコンプレッサーの動作範囲内では所望の圧力に空気を圧縮することができない場合がある。そのため、高高度では、エアコンプレッサーの動作範囲内で所望の圧力に空気を圧縮できるように、エアコンプレッサーの回転数を大きくして空気の流量を増やす必要がある。一方、空気の流量を増やすと燃料電池の発電に必要な流量を超えるため、発電に不要な空気はバイパス弁の開度を大きくして燃料電池を迂回して空気を排出する必要がある。
したがって、本開示においては、酸化剤ガス系において、高度が高い時は、ＡＣＰ回転数を増やす（Ａｉｒ流量を増やす）制御で圧力を増大させ、酸素分圧不足を低減する。同時に、高度上昇に伴いバイパスバルブの開度を変え、燃料電池の発電に必要なＡｉｒ流量のみを燃料電池に供給することで、燃料電池の乾燥を低減する。
制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときの少なくともいずれか一方の条件を満たすときに、燃料ガス供給部からの燃料電池への燃料ガスの供給量を大きくし、且つ、排気排水弁の開弁頻度を少なくしてもよい。
増大させる燃料ガスの供給量は、判定時の供給量又は現時点の供給量よりも大きければ特に限定されず、正常な発電を維持できる範囲で燃費を考慮して適宜設定してもよい。
低下させる排気排水弁の開弁頻度は、判定時の供給量又は現時点の供給量よりも少なければ特に限定されず、正常な発電を維持できる範囲で燃費を考慮して適宜設定してもよい。
燃料電池の所定の出力値は、飛行体から要求される出力に応じて適宜設定してもよい。
まず、高高度では、地上と比較して気圧が低いため、高高度では、排気排水弁の開弁により排出される水素の量が地上と比較して多くなってしまう。そのため、燃費を良好にするためには排気排水弁の開弁頻度を低下させることが考えられる。しかし、排気排水弁の開弁頻度を低下させると窒素濃度（窒素分圧）が上昇してしまう。そこで、排気排水弁の開弁頻度を低下させ且つ燃料ガス供給部からの燃料電池への燃料ガスの供給量を大きくすることで、燃料ガス系内の水素分圧を所望の範囲に維持する。
したがって、本開示においては、燃料ガス系において、燃料オフガスの排気頻度と燃料タンクからの燃料ガス供給量を、高度と燃料電池の出力に応じて制御し、正常な発電を維持しつつ燃費を良好にする。
図２は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。
図２に示す燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、エアコンプレッサー２０と、酸化剤ガス供給流路２１と、酸化剤オフガス排出流路２２と、酸化剤ガス圧力調整弁２３と、バイパス流路２４と、バイパス弁２５と、制御部５０と、高度センサ６０と、を備える。
なお、図２では、酸化剤ガス系のみ図示し、その他の、燃料ガス系、冷却系等の図示は省略する。
バイパス流路２４は、酸化剤ガス供給流路２１の分岐部４０と酸化剤オフガス排出流路２２の合流部４１とを接続する。
図３は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す概略構成図である。
図３に示す燃料電池システム２００は、燃料電池１０と、燃料ガス供給部３０と、燃料ガス供給流路３１と、燃料オフガス排出流路３２と、排気排水弁３３と、アノード気液分離器３４と、循環流路３５と、エジェクタ３６と、制御部５０と、高度センサ６０と、出力センサ７０と、を備える。なお、図３では、燃料ガス系のみ図示し、その他の、酸化剤ガス系、冷却系等の図示は省略する。
図４は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。
まず、高度センサが飛行体の高度を計測する。
そして、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、エアコンプレッサーの回転数を現時点よりも大きくし、且つ、バイパス弁の開度を現時点よりも大きくし、制御を終了する。
一方、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知しなかったとき、制御を終了してもよいし、エアコンプレッサーの現時点の回転数を維持し、且つ、バイパス弁の現時点の開度を維持してもよい。高度の上昇を検知しないときとは、例えば、飛行体が所定の高度で水平飛行している場合などが想定される。このような場合は、エアコンプレッサーの現時点の回転数を維持し、且つ、バイパス弁の現時点の開度を維持すればよい。
また、制御部は、高度センサが計測した高度の下降を検知したとき、エアコンプレッサーの回転数を現時点よりも小さくし、且つ、バイパス弁の開度を現時点よりも小さくしてもよい。
図５は、本開示の燃料電池システムの制御の別の一例を示すフローチャートである。
まず、高度センサが飛行体の高度を計測し、出力センサが燃料電池の出力を測定する。
そして、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときの少なくともいずれか一方の条件を満たすときに、燃料ガス供給部からの燃料電池への燃料ガスの供給量を現時点よりも大きくし、且つ、排気排水弁の開弁頻度を現時点よりも少なくして、制御を終了する。
一方、制御部は、高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときのいずれの条件も満たさないときは、制御を終了してもよいし、燃料ガス供給部からの燃料電池への燃料ガスの現時点の供給量を維持し、且つ、排気排水弁の現時点の開弁頻度を維持してもよい。
２．第２実施形態
本開示の燃料電池システムは、飛行体用の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
前記燃料電池の出力を測定する出力センサと、
高度センサと、
制御部を有し、
前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、前記燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときの少なくともいずれか一方の条件を満たすときに、前記燃料ガス供給部からの前記燃料電池への燃料ガスの供給量を大きくし、且つ、前記排気排水弁の開弁頻度を少なくすることを特徴とする。
本開示の第２実施形態においては、燃料ガス系において、燃料オフガスの排気頻度と燃料タンクからの燃料ガス供給量を、高度と燃料電池の出力に応じて制御し、正常な発電を維持しつつ燃費を良好にする。
本開示の燃料電池システムは、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系を有し、
前記酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、前記燃料電池を迂回するバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、バイパス弁を有し、
前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、前記エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、前記バイパス弁の開度を大きくしてもよい。
これにより、酸化剤ガス系において、高度が高い時は、ＡＣＰ回転数を増やす（Ａｉｒ流量を増やす）制御で圧力を増大させ、酸素分圧不足を低減する。同時に、高度上昇に伴いバイパスバルブの開度を変え、燃料電池の発電に必要なＡｉｒ流量のみを燃料電池に供給することで、燃料電池の乾燥を低減する。
第２実施形態における燃料電池、燃料ガス系、酸化剤ガス系、出力センサ、高度センサ、制御部等は、第１実施形態で例示したものと同様のものを挙げることができる。
１０ 燃料電池
２０ エアコンプレッサー
２１ 酸化剤ガス供給流路
２２ 酸化剤オフガス排出流路
２３ 酸化剤ガス圧力調整弁
２４ 酸化剤ガスバイパス流路
２５ バイパス弁
３０ 燃料ガス供給部
３１ 燃料ガス供給流路
３２ 燃料オフガス排出流路
３３ 排気排水弁
３４ アノード気液分離器
３５ 循環流路
３６ エジェクタ
４０ 分岐部
４１ 合流部
５０ 制御部
６０ 高度センサ
７０ 出力センサ
１００ 燃料電池システム
２００ 燃料電池システム

Claims (3)

  1. 飛行体用の燃料電池システムであって、
    前記燃料電池システムは、燃料電池と、
    前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス系と、
    高度センサと、
    制御部を有し、
    前記酸化剤ガス系は、エアコンプレッサー、前記燃料電池を迂回するバイパス流路を有し、
    前記バイパス流路は、バイパス弁を有し、
    前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、前記エアコンプレッサーの回転数を大きくし、且つ、前記バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする燃料電池システム。
  2. 前記燃料電池システムは、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス系と、
    前記燃料電池の出力を測定する出力センサと、を有し、
    前記燃料ガス系は燃料ガス供給部と、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを外部に排出することを可能にする排気排水弁を有し、
    前記制御部は、前記高度センサが計測した高度の上昇を検知したとき、又は、前記燃料電池の出力が所定の出力値未満であるときの少なくともいずれか一方の条件を満たすときに、前記燃料ガス供給部からの前記燃料電池への燃料ガスの供給量を大きくし、且つ、前記排気排水弁の開弁頻度を少なくする、請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 請求項１又は２に記載の燃料電池システムを備える飛行体。
JP2021073150A 2021-04-23 2021-04-23 燃料電池システム及び飛行体 Active JP7456415B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021073150A JP7456415B2 (ja) 2021-04-23 2021-04-23 燃料電池システム及び飛行体
CN202210402482.8A CN115332561A (zh) 2021-04-23 2022-04-18 燃料电池系统以及飞行器
EP22168770.0A EP4080627A3 (en) 2021-04-23 2022-04-19 Fuel cell system and air vehicle
US17/659,940 US11721822B2 (en) 2021-04-23 2022-04-20 Fuel cell system and air vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021073150A JP7456415B2 (ja) 2021-04-23 2021-04-23 燃料電池システム及び飛行体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022167386A true JP2022167386A (ja) 2022-11-04
JP7456415B2 JP7456415B2 (ja) 2024-03-27

Family

ID=81328554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021073150A Active JP7456415B2 (ja) 2021-04-23 2021-04-23 燃料電池システム及び飛行体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11721822B2 (ja)
EP (1) EP4080627A3 (ja)
JP (1) JP7456415B2 (ja)
CN (1) CN115332561A (ja)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352826A (ja) * 2001-05-23 2002-12-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御装置
WO2012045031A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 General Electric Company Aircraft fuel cell system
JP5957664B2 (ja) 2012-05-25 2016-07-27 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
KR101724846B1 (ko) * 2015-06-01 2017-04-07 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 운전 제어 방법
US11371430B2 (en) * 2016-07-01 2022-06-28 Raytheon Technologies Corporation Power system for aircraft parallel hybrid gas turbine electric propulsion system
JP6547770B2 (ja) * 2017-01-18 2019-07-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102018119758A1 (de) * 2018-08-14 2020-02-20 Airbus Operations Gmbh Brennstoffzellensystem für ein Luftfahrzeug
US10978723B2 (en) * 2018-09-05 2021-04-13 Honeywell International Inc. Fuel cell secondary power and thermal management systems
JP7067402B2 (ja) 2018-10-05 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US11152631B2 (en) * 2019-06-09 2021-10-19 Textron Innovations Inc. Air-cooled fuel-cell freeze-protection system
FR3101482B1 (fr) * 2019-09-27 2022-07-29 Airbus Système de piles à combustible pour un aéronef

Also Published As

Publication number Publication date
JP7456415B2 (ja) 2024-03-27
US11721822B2 (en) 2023-08-08
CN115332561A (zh) 2022-11-11
US20220344687A1 (en) 2022-10-27
EP4080627A3 (en) 2022-11-30
EP4080627A2 (en) 2022-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022167389A (ja) 燃料電池システム及び飛行体
CN115084572B (zh) 燃料电池系统
JP7456415B2 (ja) 燃料電池システム及び飛行体
JP7416011B2 (ja) 燃料電池システム及び飛行体
JP7388391B2 (ja) 燃料電池システム及び飛行体
JP7420110B2 (ja) 飛行体
JP7367612B2 (ja) 燃料電池システム
JP7439794B2 (ja) 燃料電池システム
CN114628746B (zh) 燃料电池系统
US11688865B2 (en) Fuel cell system
JP7367611B2 (ja) 燃料電池システム
JP7484778B2 (ja) 燃料電池システム
JP2022134843A (ja) 燃料電池システム
JP2022140992A (ja) 燃料電池システム
JP2021182513A (ja) 燃料電池システム
JP2022134847A (ja) 燃料電池システム
JP2022118851A (ja) 燃料電池システム
JP2023116895A (ja) 燃料電池システム
JP2023044073A (ja) 複合燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240226

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7456415

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151