JP2024038636A - fuel cell system - Google Patents

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JP2024038636A JP2022142808A JP2022142808A JP2024038636A JP 2024038636 A JP2024038636 A JP 2024038636A JP 2022142808 A JP2022142808 A JP 2022142808A JP 2022142808 A JP2022142808 A JP 2022142808A JP 2024038636 A JP2024038636 A JP 2024038636A
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Abstract

【課題】掃気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】燃料ガス系において、燃料ガス供給経路にエジェクタを有し、燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する温度制御装置を有する、燃料電池システム。【選択図】図2The present invention provides a fuel cell system that can improve scavenging performance. The fuel gas system includes an ejector in the fuel gas supply path, and a temperature control device that controls the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell according to the fuel gas supply amount requested by the fuel cell. fuel cell system. [Selection diagram] Figure 2

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.

燃料電池(FC)について様々な研究がなされている。
例えば特許文献1では、水素供給系にエジェクタを採用した燃料電池システムが開示されている。
Various studies have been conducted on fuel cells (FC).
For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell system that employs an ejector in a hydrogen supply system.

特開2021-099935号公報JP2021-099935A

燃料電池システムの燃料ガス系においてエジェクタを使用した場合、循環ガス流量比(循環ガス流量/供給燃料ガス量)が使用条件によって一意に決まるため、掃気等の場合に循環ガス流量を一時的に増やすためには、供給燃料ガス量を増やす必要があり、燃費悪化につながる。
また、エジェクタ(エゼクタ)は燃料ガス供給時のみ循環ガス流量が発生するため、燃料電池の掃気の際にも燃料ガスを供給することが必要で、発電に不要な燃料ガスを燃料電池に供給することで燃費が悪化する懸念がある。
When using an ejector in the fuel gas system of a fuel cell system, the circulating gas flow rate ratio (circulating gas flow rate/supplied fuel gas amount) is uniquely determined by the usage conditions, so the circulating gas flow rate can be temporarily increased during scavenging, etc. In order to achieve this, it is necessary to increase the amount of fuel gas supplied, which leads to deterioration of fuel efficiency.
In addition, since the ejector generates a circulating gas flow rate only when fuel gas is supplied, it is necessary to supply fuel gas also when scavenging the fuel cell, and supply fuel gas that is not required for power generation to the fuel cell. There is a concern that this will worsen fuel efficiency.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池に供給する燃料ガスの温度を上昇させることで燃料電池入口の体積流量を増やすことができ、掃気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。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel that can increase the volumetric flow rate at the inlet of the fuel cell by increasing the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell, thereby improving scavenging performance. The main purpose is to provide battery systems.

本開示においては、燃料ガス系において、燃料ガス供給経路にエジェクタを有し、
燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する温度制御装置を有する、燃料電池システムを提供する。
In the present disclosure, the fuel gas system includes an ejector in the fuel gas supply path,
A fuel cell system is provided that includes a temperature control device that controls the temperature of fuel gas supplied to a fuel cell according to the amount of fuel gas supplied from the fuel cell.

本開示は、掃気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ができる。 The present disclosure can provide a fuel cell system that can improve scavenging performance.

図1は、発電量一定、エジェクタ(エゼクタ)循環特性一定とした場合の供給ガス温度と循環流量変化割合(20℃基準)との関係の一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the supply gas temperature and the rate of change in circulation flow rate (20° C. standard) when the power generation amount is constant and the ejector (ejector) circulation characteristics are constant. 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。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the fuel cell system of the present disclosure.

以下、本開示による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄(例えば、本開示を特徴付けない燃料電池システムの一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、数値範囲における上限値と下限値は任意の組み合わせを採用できる。
Embodiments according to the present disclosure will be described below. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification that are necessary for implementing the present disclosure (for example, the general configuration and manufacturing process of a fuel cell system that do not characterize the present disclosure) are It can be understood as a matter of design by a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present disclosure can be implemented based on the content disclosed in this specification and the common general knowledge in the field.
Furthermore, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in the figures do not reflect the actual dimensional relationships.
In this specification, "~" indicating a numerical range is used to include the numerical values written before and after it as the lower limit and upper limit.
Furthermore, any combination of upper and lower limits in the numerical range can be adopted.

本開示においては、燃料ガス系において、燃料ガス供給経路にエジェクタを有し、
燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する温度制御装置を有する、燃料電池システムを提供する。
In the present disclosure, the fuel gas system includes an ejector in the fuel gas supply path,
A fuel cell system is provided that includes a temperature control device that controls the temperature of fuel gas supplied to a fuel cell according to the amount of fuel gas supplied from the fuel cell.

本開示の燃料電池システムは、燃料ガス系にヒーターなどの温度制御装置を備える構成で、加湿、掃気等の場合に循環ガス流量要求が一時的に増加する場合に、燃料電池に供給する燃料ガスを暖めて燃料ガスの密度を下げることで、インジェクタ(INJ)のDuty比やリニアソレノイドバルブ(LSV)の開度を増加させ,エジェクタ循環ガス流量を増加させて運転する。 The fuel cell system of the present disclosure has a configuration in which a temperature control device such as a heater is provided in the fuel gas system, and when the circulating gas flow rate request temporarily increases in the case of humidification, scavenging, etc., the fuel cell system supplies the fuel gas to the fuel cell. By warming the fuel gas and lowering the density of the fuel gas, the duty ratio of the injector (INJ) and the opening degree of the linear solenoid valve (LSV) are increased, and the ejector circulation gas flow rate is increased for operation.

本開示の燃料電池システムは、燃料電池に供給する燃料ガスの温度の制御(加熱)をすることで、燃料ガス密度を可変にできる。
本開示の燃料電池システムの制御の一例は以下の通りである。
循環ガス流量要求が通常より多い場合(例:セル内に水がたまり掃気する、FCが高温で内部加湿要求増など)、ヒーターなどの温度制御装置で供給燃料ガスを暖める。燃料ガスを暖めることで、燃料電池入口の体積流量を増やすことができ、掃気性能が向上する。燃料電池から要求される燃料ガス供給量を満足するために、INJ開弁時間やLSV開度を制御する。供給燃料ガスの密度が下がるため、INJのON時間やLSV開度を増加して運転する。
The fuel cell system of the present disclosure can vary the fuel gas density by controlling (heating) the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell.
An example of control of the fuel cell system of the present disclosure is as follows.
If the circulating gas flow rate request is higher than normal (for example, if water accumulates in the cell and needs to be scavenged, or if the FC is at a high temperature and the internal humidification requirement increases), the supplied fuel gas is warmed by a temperature control device such as a heater. By warming the fuel gas, the volumetric flow rate at the fuel cell inlet can be increased, improving scavenging performance. In order to satisfy the fuel gas supply amount required by the fuel cell, the INJ valve opening time and LSV opening degree are controlled. Since the density of the supplied fuel gas decreases, the INJ ON time and LSV opening degree are increased during operation.

図1は、発電量一定、エジェクタ(エゼクタ)循環特性一定とした場合の供給ガス温度と循環流量変化割合(20℃基準)との関係の一例を示すグラフである。循環流量変化割合は、供給燃料ガス量に対する循環ガス流量の比である。
・INJ:ON時間(=循環ガス流量が発生する時間)が長くなるため、循環ガス流量が増加する。
・LSV:LSV開度増加により、ノズル内の圧力が増加するため、エジェクタの動圧効果が増加し、循環ガス流量が増加する(INJと同等の効果)。
図1に示すように、供給ガス温度が上昇すると、供給燃料ガス量(=FC発電量)に対する循環ガス流量の比を増加でき、加湿量・燃料ガス再循環量を増やすことができる。
FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the supply gas temperature and the rate of change in circulation flow rate (20° C. standard) when the power generation amount is constant and the ejector (ejector) circulation characteristics are constant. The circulating flow rate change rate is the ratio of the circulating gas flow rate to the supplied fuel gas amount.
- INJ: Since the ON time (=time during which the circulating gas flow rate is generated) becomes longer, the circulating gas flow rate increases.
・LSV: As the LSV opening degree increases, the pressure inside the nozzle increases, which increases the dynamic pressure effect of the ejector and increases the circulating gas flow rate (same effect as INJ).
As shown in FIG. 1, when the supplied gas temperature rises, the ratio of the circulating gas flow rate to the supplied fuel gas amount (=FC power generation amount) can be increased, and the humidification amount and fuel gas recirculation amount can be increased.

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(アノードガス)であり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガス(カソードガス)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、酸素を含有するガスであり、空気(エア)等であってもよい。 In this disclosure, the fuel gas and the oxidant gas are collectively referred to as a reaction gas. The reactive gas supplied to the anode is a fuel gas (anode gas), and the reactive gas supplied to the cathode is an oxidizing gas (cathode gas). The fuel gas is a gas mainly containing hydrogen, and may be hydrogen. The oxidant gas is a gas containing oxygen, and may be air or the like.

本開示の燃料電池システムは、車両等の移動体に搭載されて用いられてもよい。車両は、燃料電池車両等であってもよい。車両以外の移動体としては、例えば、鉄道、船舶、航空機等が挙げられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも走行可能な車両等の移動体に搭載されて用いられてもよい。
移動体は、本開示の燃料電池システムを備えていてもよい。移動体は、モーター、インバーター、ハイブリッド制御用システム等の駆動ユニットを有していてもよい。
ハイブリッド制御用システムは、燃料電池の出力と、二次電池の電力を併用して移動体を走行させることができるものであってもよい。
The fuel cell system of the present disclosure may be mounted on a moving body such as a vehicle. The vehicle may be a fuel cell vehicle, etc. Examples of moving bodies other than vehicles include trains, ships, and aircraft.
Furthermore, the fuel cell system of the present disclosure may be mounted on and used in a mobile object such as a vehicle that can also run on power from a secondary battery.
A mobile object may include the fuel cell system of the present disclosure. The mobile object may have a drive unit such as a motor, an inverter, a hybrid control system, and the like.
The hybrid control system may be capable of running a mobile object using both the output of the fuel cell and the power of the secondary battery.

本開示の燃料電池システムは、燃料ガス系において、燃料ガス供給経路(アノードガスの通路)にエジェクタを有し、燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する温度制御装置を有し、必要に応じて、リリーフ弁、インジェクタ、リニアソレノイドバルブ、気液分離器、排気排水弁、アノードオフガスの通路、アノードガスの通路とアノードオフガスの通路を繋ぐ循環路等を備えていてもよい。
燃料ガス系は、燃料電池の上流(アノードガスの通路)にリリーフ弁、エジェクタをこの順に有し、リリーフ弁の下流且つエジェクタの上流にインジェクタ及びリニアソレノイドバルブの内の少なくともいずれか一方が配置されていてもよく、温度制御装置は、リリーフ弁の下流に設けられていてもよく、インジェクタの上流に設けられていてもよく、リニアソレノイドバルブの上流に設けられていてもよく、燃料電池の下流(アノードオフガスの通路)に気液分離器、排気排水弁を有し、エジェクタと気液分離器が循環路により接続され、燃料ガスが燃料ガス系内で循環可能になっていてもよい。インジェクタとリニアソレノイドバルブの両方を有する場合、インジェクタとリニアソレノイドバルブは、並列に配置されていてもよく、温度制御装置は、インジェクタとリニアソレノイドバルブの上流に設けられていてもよい。インジェクタを2つ有する場合は、2つのインジェクタは、並列に配置されていてもよい。
本開示の燃料電池システムは、燃料ガス系を備え、通常、酸化剤ガス系、冷却系を備える。燃料ガス系は、少なくとも燃料電池のアノードに燃料ガスを供給し、必要に応じて燃料電池のアノードから排出された反応済みの燃料ガスである燃料オフガス(アノードオフガス)を燃料ガス系内で循環させるか、又は、燃料ガス系外へ排出する。酸化剤ガス系は、少なくとも燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給し、必要に応じて燃料電池のカソードから排出された反応済みの酸化剤ガスである酸化剤オフガス(カソードオフガス)を酸化剤ガス系外へ排出する。冷却系は、少なくとも燃料電池に冷却媒体を供給し、必要に応じて燃料電池内外で冷却媒体を循環させ、燃料電池の温度を調整する。
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。
The fuel cell system of the present disclosure includes an ejector in the fuel gas supply path (anode gas passage) in the fuel gas system, and supplies fuel gas to the fuel cell according to the fuel gas supply amount requested from the fuel cell. It has a temperature control device that controls the temperature, and connects the relief valve, injector, linear solenoid valve, gas-liquid separator, exhaust drainage valve, anode off gas passage, and anode gas passage and anode off gas passage as necessary. It may also include a circulation path or the like.
The fuel gas system has a relief valve and an ejector in this order upstream of the fuel cell (anode gas passage), and at least one of an injector and a linear solenoid valve is arranged downstream of the relief valve and upstream of the ejector. The temperature control device may be located downstream of the relief valve, upstream of the injector, upstream of the linear solenoid valve, or downstream of the fuel cell. The fuel gas may be provided with a gas-liquid separator and an exhaust drainage valve in the anode off-gas passageway, and the ejector and the gas-liquid separator may be connected by a circulation path so that the fuel gas can be circulated within the fuel gas system. When having both an injector and a linear solenoid valve, the injector and the linear solenoid valve may be arranged in parallel, and the temperature control device may be provided upstream of the injector and the linear solenoid valve. When having two injectors, the two injectors may be arranged in parallel.
The fuel cell system of the present disclosure includes a fuel gas system, and typically includes an oxidant gas system and a cooling system. The fuel gas system supplies fuel gas to at least the anode of the fuel cell, and if necessary circulates fuel off gas (anode off gas), which is reacted fuel gas discharged from the anode of the fuel cell, within the fuel gas system. Or discharge it out of the fuel gas system. The oxidizing gas system supplies oxidizing gas to at least the cathode of the fuel cell, and converts the oxidizing off gas (cathode off gas), which is the reacted oxidizing gas discharged from the cathode of the fuel cell, into oxidizing gas as necessary. Discharge outside the system. The cooling system supplies a cooling medium to at least the fuel cell, circulates the cooling medium inside and outside the fuel cell as necessary, and adjusts the temperature of the fuel cell.
The fuel off-gas may include fuel gas that has passed unreacted at the anode, water generated at the cathode, and water that has reached the anode. The fuel off-gas may include corrosive substances generated in the catalyst layer, electrolyte membrane, etc., and oxidizing gas that may be supplied to the anode during scavenging.

エジェクタは、インジェクタやリニアソレノイドバルブから供給される燃料ガスの動圧効果で循環ガス流量を引き込む。エジェクタは、固定形状の場合、作動条件が決まると循環比(循環ガス流量/供給燃料ガス流量)が一意に決まる。
温度制御装置は、燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する。温度制御装置は、ヒーター等が挙げられる。温度制御装置は、インジェクタの上流に設けられていてもよい。
燃料供給器としては、インジェクタ、リニアソレノイドバルブ等が挙げられる。
インジェクタは、ON-OFF時間で燃料供給量を制御する。
リニアソレノイドバルブは、開度で燃料供給量を制御する。
The ejector draws in the circulating gas flow rate by the dynamic pressure effect of the fuel gas supplied from the injector or linear solenoid valve. If the ejector has a fixed shape, the circulation ratio (circulation gas flow rate/supplied fuel gas flow rate) is uniquely determined when the operating conditions are determined.
The temperature control device controls the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell according to the amount of fuel gas supplied from the fuel cell. Examples of the temperature control device include a heater. The temperature control device may be provided upstream of the injector.
Examples of the fuel supply device include an injector, a linear solenoid valve, and the like.
The injector controls the amount of fuel supplied through ON-OFF times.
The linear solenoid valve controls the amount of fuel supplied by the opening degree.

リリーフ弁は、減圧弁からの燃料ガスの透過などにより一次圧が過大になった場合に、大気に燃料ガス等のガスを抜く機構である。ガスをむやみに大気に開放しないよう、通常、リリーフ弁の開弁圧は常用一次圧より高く設定される。 The relief valve is a mechanism that releases gas such as fuel gas to the atmosphere when the primary pressure becomes excessive due to permeation of fuel gas from the pressure reducing valve. In order to prevent gas from being unnecessarily released to the atmosphere, the opening pressure of the relief valve is usually set higher than the normal primary pressure.

本開示の燃料電池システムは、制御部を有していてもよい。
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、車両等の移動体に搭載されていてもよいイグニッションスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はイグニッション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。
The fuel cell system of the present disclosure may include a control section.
Physically, the control unit includes, for example, an arithmetic processing unit such as a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory) that stores control programs and control data processed by the CPU, and mainly a control unit. It has a storage device such as a RAM (random access memory) used as various work areas for processing, and an input/output interface. Further, the control unit may be, for example, a control device such as an electronic control unit (ECU).
The control unit may be electrically connected to an ignition switch that may be mounted on a moving object such as a vehicle. The control unit may be operable by an external power source even when the ignition switch is turned off.

本開示の燃料電池システムは、燃料電池を有していてもよい。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。
本開示においては、単セル及び燃料電池スタックのいずれも燃料電池と称する場合がある。
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い。
The fuel cell system of the present disclosure may include a fuel cell. The fuel cell may have only one single cell, or may be a fuel cell stack, which is a laminate in which a plurality of single cells are stacked.
In this disclosure, both single cells and fuel cell stacks may be referred to as fuel cells.
The number of stacked single cells is not particularly limited, and may be, for example, from 2 to several hundreds.

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。
A single cell of a fuel cell includes at least a membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The membrane electrode gas diffusion layer assembly includes an anode gas diffusion layer, an anode catalyst layer, an electrolyte membrane, a cathode catalyst layer, and a cathode gas diffusion layer in this order.

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、触媒を担持する担体としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
The cathode (oxidant electrode) includes a cathode catalyst layer and a cathode side gas diffusion layer.
The anode (fuel electrode) includes an anode catalyst layer and an anode side gas diffusion layer.
The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer are collectively referred to as a catalyst layer. Examples of the anode catalyst and cathode catalyst include Pt (platinum) and Ru (ruthenium), and examples of the carrier supporting the catalyst include carbon materials such as carbon.

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。
The cathode side gas diffusion layer and the anode side gas diffusion layer are collectively referred to as a gas diffusion layer.
The gas diffusion layer may be a conductive member or the like having gas permeability.
Examples of the conductive member include carbon porous bodies such as carbon cloth and carbon paper, and metal porous bodies such as metal mesh and foamed metal.

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。 The electrolyte membrane may be a solid polymer electrolyte membrane. Examples of solid polymer electrolyte membranes include fluorine-based electrolyte membranes such as perfluorosulfonic acid thin films containing water, hydrocarbon-based electrolyte membranes, and the like. The electrolyte membrane may be, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont).

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、反応ガス及び冷却媒体等の流体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等のマニホールドを構成する孔を有していてもよい。
冷却媒体としては、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、冷却媒体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、冷却媒体排出孔等が挙げられる。
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却媒体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。
The single cell may be provided with two separators that sandwich both sides of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, if necessary. One of the two separators is an anode side separator and the other is a cathode side separator. In this disclosure, the anode side separator and the cathode side separator are collectively referred to as separators.
The separator may have holes constituting a manifold such as supply holes and discharge holes for allowing fluids such as reaction gas and cooling medium to flow in the stacking direction of the unit cells.
As the cooling medium, for example, a mixed solution of ethylene glycol and water can be used to prevent freezing at low temperatures.
Examples of the supply holes include fuel gas supply holes, oxidant gas supply holes, and coolant supply holes.
Examples of the exhaust hole include a fuel gas exhaust hole, an oxidant gas exhaust hole, and a coolant exhaust hole.
The separator may have a reactive gas flow path on the surface in contact with the gas diffusion layer. Further, the separator may have a cooling medium flow path for keeping the temperature of the fuel cell constant on the surface opposite to the surface in contact with the gas diffusion layer.
The separator may be a gas-impermeable conductive member or the like. The conductive member may be, for example, dense carbon made gas impermeable by compressing carbon, or a press-formed metal (eg, iron, aluminum, stainless steel, etc.) plate. Further, the separator may have a current collecting function.

燃料電池スタックは、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、冷却媒体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、冷却媒体出口マニホールド等が挙げられる。
The fuel cell stack may have manifolds, such as an inlet manifold with which each supply hole communicates, and an outlet manifold with which each discharge hole communicates.
Examples of the inlet manifold include an anode inlet manifold, a cathode inlet manifold, and a coolant inlet manifold.
Examples of the outlet manifold include an anode outlet manifold, a cathode outlet manifold, and a coolant outlet manifold.

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は、便宜のため、酸化剤ガス系、冷却系の記載は省略している。
図2に示す燃料電池システムは、燃料電池(FC)スタック、燃料ガス系を備える。燃料ガス系は、燃料電池の上流(アノードガスの通路)にリリーフ弁、並列に配置された2つのインジェクタ、エジェクタをこの順に有し、ヒーターがリリーフ弁の下流且つ2つのインジェクタの上流に設けられ、燃料電池の下流(アノードオフガスの通路)に気液分離器、排気排水弁を有し、エジェクタと気液分離器が循環路により接続され、燃料ガスが燃料ガス系内で循環可能な循環システム系が構築されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the fuel cell system of the present disclosure. In the fuel cell system shown in FIG. 2, the description of the oxidizing gas system and cooling system is omitted for convenience.
The fuel cell system shown in FIG. 2 includes a fuel cell (FC) stack and a fuel gas system. The fuel gas system includes a relief valve upstream of the fuel cell (anode gas passage), two injectors arranged in parallel, and an ejector in this order, and a heater is provided downstream of the relief valve and upstream of the two injectors. , a circulation system that has a gas-liquid separator and an exhaust drainage valve downstream of the fuel cell (anode off-gas passage), the ejector and the gas-liquid separator are connected by a circulation path, and the fuel gas can be circulated within the fuel gas system. A system has been constructed.

Claims (1)

燃料ガス系において、燃料ガス供給経路にエジェクタを有し、
燃料電池から要求される燃料ガス供給量に応じて当該燃料電池に供給する燃料ガスの温度を制御する温度制御装置を有する、燃料電池システム。
In the fuel gas system, the fuel gas supply path has an ejector,
A fuel cell system includes a temperature control device that controls the temperature of fuel gas supplied to a fuel cell according to the amount of fuel gas supplied from the fuel cell.
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