JP4109019B2

JP4109019B2 - Fuel cell exhaust hydrogen treatment

Info

Publication number: JP4109019B2
Application number: JP2002168489A
Authority: JP
Inventors: 知司山田; 正史前田; 靖之佐藤; 尽生石戸谷
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP2004006183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池から間欠排出される排出水素ガスを希釈処理して大気中へ排出する排出水素処理装置に関し、特に、移動式燃料電池に適切な排出水素処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に用いられている高分子膜型燃料電池では、燃料極側に供給され消費されなかった水素を含むガス（排出水素ガス）を、新たに供給された水素と共に燃料極側に再供給するためのガス循環手段を備えている。この排出水素ガスには、本来、水素以外の成分は含まれないはずであるが、反応に伴い生成された水、空気極側からの窒素といった水素以外の成分（不純物）が含まれているのが現状である。したがって、排出水素ガスの循環を続ける内に、燃料極側に供給される水素濃度が不純物によって低下し、発電効率が低下してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するために、従来より、排出水素ガスを定期的にガス循環系の外に排出して、燃料極側の水素濃度を元の濃度に回復させる処理が実行されている。ここで問題となるのが、ガス循環系外に排出された排出水素ガスの処理である。設置式燃料電池であれば、コージェネレーションシステムに組み込むことで排出水素ガスを熱源として利用したり、排出水素ガスを希釈室にて希釈した後に大気中に放出することで対処できる。これに対して、移動式燃料電池の場合には、一般的に、スペース上の制約から大量の排出水素ガスを貯蔵して、希釈する希釈室を設けることは困難であり、また、排出水素ガスを燃焼させる場合には窒素酸化物が発生すると共に燃焼用バーナ等を余分に備えなければならないという問題があった。
【０００４】
また、燃料電池から排出水素ガスを排出するタイミング（時間間隔）は、燃料電池の運転条件によって変動する。特に、排出水素ガスが短い時間間隔にて排出される場合には、迅速に排出水素ガス濃度を可燃濃度未満の濃度まで低減させることが要求される。さらに、燃料電池から少量の排出水素ガスが排出される場合には、大量の排出水素ガスが排出される場合よりも少量の希釈ガスで十分排出水素ガス濃度を低減することが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出する排出水素処理装置を提供することを目的とする。また、排出水素処理装置に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて排出水素処理装置から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置では、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出された排出水素ガスは、排出水素ガス供給路および収容器の導入部を介して収容器に供給される。この収容器は、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な容積を有している。収容器の導入部には、さらに、ガス導入路を介して希釈用ガス供給路から希釈用ガスの一部が供給される。この結果、収容器内の排出水素ガスは、希釈用ガスによって導出部へと順次送り出され、排出水素ガス排出路を介して、希釈用ガスが定常的に供給されている希釈用ガス供給路に排出される。希釈用ガス供給路に排出された排出水素ガスは、希釈用ガスによって希釈され大気中に放出される。収容器内の排出水素ガスのガス導入路への逆流は、抑制手段によって抑制されている。また、ガス導入路は、排出水素ガス排出路が接続されている希釈用ガス供給路の所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と接続されており、収容室に供給される希釈用ガスには排出水素ガスは含まれていない。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置によれば、希釈用ガスが定常的に供給されている希釈用ガス供給路にて排出水素ガスの希釈を実行し、また、ガス導入路への収容器内の排出水素ガスの逆流が抑制手段によって抑制されるので、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出することができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、希釈用ガス供給路は、燃料電池の空気極側から排出される排出空気を大気へ排出する排出路であっても良く、かかる場合、希釈用ガスは、燃料電池の空気極側から排出される排出空気となり、また、排出水素処理装置の構成をより簡易なものとすることができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、収容器の導入部は、ガス導入路が接続される希釈用ガス取入口、その希釈用ガス取入口よりも下流側に排出水素ガス供給路が接続される排出水素ガス導入口を備えても良い。かかる場合には、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスによって、収容器内の排出水素ガスを効率よく収容器の導出部へと移動させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、抑制手段は、収容器を、排出水素ガス導入口を含む第１の空間と希釈用ガス取入口を含む第２の空間とに区分すると共に、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスの通過を許容し、排出水素ガス導入口から導入される排出水素ガスの通過を規制する流動規制部を有する隔壁であっても良い。なお、流動規制部は、隔壁に形成された孔またはスリットであっても良い。かかる場合には、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスによって収容器内の排出水素ガスを移動させることができる一方で、排出水素ガス導入口から導入された排出水素ガスが希釈用ガス取入口から収容器の外部へ逆流することを防止することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、収容器は、流体を導入部から導出部へ導く流路を形成する仕切板を内部に備える箱状体であり、導入部は、流路の最上流域に備えられていても良い。かかる場合には、収容器内の流体を順次、導入部から導出部へと導くことが容易となる。あるいは、収容器は、管状体であり、希釈用ガス取入口は、管状体の一端に形成され、導出部は管状体の他端に形成されていても良い。かかる場合には、排出水素処理装置が車両に搭載される場合に、収容器を効率よく配置することがより容易となる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、抑制手段は、希釈用ガス供給路に配置されると共に希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であっても良く、排出水素処理装置はさらに、排出水素ガスが間欠的に排出される前に、弁機構によって希釈用ガス供給路を非連通状態に切り換える弁機構制御器を備えても良い。かかる場合には、収容器から希釈用ガス供給路への排出水素ガスの逆流をより確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、前記抑制手段は、前記希釈用ガス供給路に配置されると共に前記希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であっても良く、前記排出水素処理装置はさらに、前記排出水素ガスが間欠的に排出される前に、前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングで切り換える弁機構制御器を備えても良い。あるいは、前記弁機構制御器は、前記排出水素ガスが間欠的に排出された後に、前記弁機構によって前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングにて切り換えても良い。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置によれば、収容器内部への希釈用ガスの流量を変動させることにより収容器内に乱流を発生させることができるので、排出水素ガスと希釈用ガスとの混合を促進させることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、燃料電池の燃料極側から排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置は、排出水素ガスを希釈する希釈部と、燃料電池の燃料極側から所定の時間間隔にて排出水素ガスを排出させる排出手段と、排出水素ガスを希釈するための希釈用ガスを定常的に希釈部へ供給する希釈用ガス供給手段と、排出された排出水素ガスを収容すると共に、排出された排出水素ガスが希釈部へ移動する時間を所定の時間間隔よりも短い時間だけ遅延させるよう、希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの一部を利用して、収容されている排出水素ガスを希釈部へ移動させる遅延手段と、遅延手段に収容されている排出水素ガスが希釈用ガス供給手段へ逆移動することを抑制する逆移動抑制手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置によれば、希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの一部を利用して、収容した排出水素ガスの希釈部への移動時間を所定の時間間隔よりも短い時間だけ遅延させる遅延手段を備え、また、遅延手段に収容されている排出水素ガスが希釈用ガス供給手段へ逆移動することを抑制する逆移動抑制手段を備えるので、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置において、移動手段によって利用される希釈用ガスの時間あたりの供給量は、所定の時間間隔に反比例しても良い。所定の時間間隔が短い場合には、希釈用ガスの供給量を増加させることによって対応することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置は、導入部および導出部とを有すると共に、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、燃料電池の燃料極側と収容器とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、収容器の導出部と希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と収容器の導入部とを連通するガス導入路と、ガス導入路に配置され、ガス導入路を連通および非連通状態のいずれかの状態に切り換える第１の切り替え機構と、第１の切り替え機構の切り替え状態を制御する制御手段であって、排出水素ガスが排出された後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換える制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置によれば、排出水素ガスが排出された後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換えて希釈用ガス供給路と収容器の導入部とを連通するガス導入路を非連通状態にするので、排出水素ガスの排出当初は、収容器内の排出水素ガスはガス導入路を介して希釈用ガス供給路へと逆流する。一方、収容器からは、収容されている希釈用ガスが排出水素ガス排出路から希釈用ガス供給路へと排出される。したがって、希釈用ガスが希釈用ガス供給路へ排出される間も、排出水素ガスの希釈を実行することができ、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。さらに、収容器の容積を小さくすることができる。
【００２０】
本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置はさらに、排出水素ガス供給路に配置されていると共に、排出水素ガス供給路を間欠的に非連通状態から連通状態に切り換える第２の切り替え機構を備え、制御手段は、第２の切り替え機構が連通状態に切り換えられた後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換えると共に、第２の切り替え機構が非連通状態に切り換えられた後に、第１の切り替え機構を連通状態に切り換えても良い。
【００２１】
本発明の第４の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第４の態様に係る排出水素処理装置は、第１および第２の端部を有すると共に、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、燃料電池の燃料極側と収容器の略中央部とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、収容器の第１の端部と希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と収容器の第２の端部とを連通するガス導入路とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第４の態様に係る排出水素処理装置によれば、排出水素ガス供給路が収容器の略中央部に接続されているので、排出水素ガスの排出当初は、収容器内の希釈用ガスが、ガス導入路および排出水素ガス排出路を介して希釈用ガス供給路へ排出される。したがって、ガス導入路にガス導入路の連通および非連通状態を切り換える切り替え手段を備えることなく、収容器内に存在する希釈用ガスを速やかに収容器外へ排出して、排出水素ガスが排出水素ガス排出路へ移動する時間を短縮することができる。したがって、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを定常的に供給される希釈用ガスを用いて希釈する排出水素処理装置において、排出水素ガスを一時的に収容する収容器を提供する。本発明の第５の態様に係る収容器は、設置時に底面をなす底面部と、設置時に頂面をなす頂面部と、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能であると共に、導入された流体を前記底面部から前記頂面部へと流動させる内部構造を有する収容部と、前記排出水素ガスおよび前記希釈用ガスの一部を前記収容部に導入する導入部と、前記一時的に収容された排出水素ガスを前記収容部外へ導出する導出部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の態様に係る収容器によれば、導入された流体を底面部から頂面部へと流動させる内部構造を有するので、収容部の容積を効率よく利用して比重の軽い排出水素ガスを一時的に収容することができる。
【００２５】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記導入部は前記底面部の近傍に配置され、前記導出部は前記頂面部の近傍に配置されていても良い。かかる場合には、底面部近傍に配置された導入部から収容部へと導入された排出水素ガスは、同じく底面部近傍に配置された導入部から収容部へと導入された希釈用ガスによって、順次、頂面部へと導かれ、頂面部近傍に配置された導出部から収容部外部へと導出される。
【００２６】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記導入部は前記頂面部の近傍に配置され、前記導出部は前記導入部と対向する前記頂面部の近傍に配置され、前記収容部は、前記導入部を介して収容器内部に導入された流体を前記底面部へと導く誘導路を内部に備えても良い。かかる場合には、導入部の配置位置にかかわらず、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容部の底面部へと導くことができる。
【００２７】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記収容部は、流体を前記底面部から前記頂面部へと導く流路を形成すると共に前記底面部と平行な１つ以上の仕切板を内部に備えても良い。かかる場合には、仕切板によって収容部内部に流体の流路を形成することができるので、収容部の容積を効率よく利用して排出水素ガスを一時的に収容することができると共に、希釈用ガスによって、収容された排出水素ガスを順次、底面部から頂面部へと導くことができる。
【００２８】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記各仕切板には、流体の流速が低い場合に排出水素ガスの通過を許容する流体通過部が備えられていても良く、前記流体通過部は、複数の細孔またはスリットであっても良い。かかる構成を備えることにより、収容部に導入される排出水素ガスを含む流体の流速が高い場合には、排出水素ガスは仕切板により形成された流路に従って底面部から頂面部へと順次、流動するので、収容部に収容されている排出水素ガスを可燃濃度未満の濃度で大気中へ放出することができる。一方、収容部に導入される排出水素ガス（流体）の流速が低い場合には、排出水素ガスは流体通過部を介して底面部から頂面部へ収容器内部の空気と混合しながら流動するので、導出部から排出される水素濃度を排出水素ガスの流速が高い場合よりも低減することができる。したがって、収容器に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて収容器から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることができる。
【００２９】
本発明の第６の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第６の態様に係る排出水素処理装置は、本発明の第５の態様に係るいずれかの収容器と、前記燃料電池の燃料極側と前記収容器の導入部とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、前記収容器の導出部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の導入部とを連通するガス導入路と、前記ガス導入路に対する前記収容器内の排出水素ガスの流出を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第６の態様に係る排出水素処理装置は、本発明の第５の態様に係るいずれかの収容器を備えるので、排出水素ガスを処理するにあたり、本発明の第５の態様に係る収容器によりもたらされる作用効果を奏することができる。
【００３１】
本発明の第７の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置は、第１および第２の端部、並びに前記第１および第２の端部からの距離が略等しい排出水素導入部を有すると共に、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、前記排出水素導入部と前記燃料電池の燃料極側とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、前記収容器の前記第１の端部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の前記第２の端部とを連通するガス導入路とを備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置によれば、第１および第２の端部からの距離が略等しい排出水素導入部を有する収容器を備えるので、排出水素ガスが収容器外部へ排出されるために必要な移動距離が短縮され、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。また、排出水素ガスの導入当初は排出水素ガスの希釈が許容され、大気中に排出される排出水素ガス濃度のピークを低減することができるので、排出水素処理装置に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて、排出水素ガスを希釈するための希釈ガス流量を低減し、希釈ガスを供給するために要求される動力を低減することができる。また、排出水素処理装置から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることができる。
【００３３】
本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置において、前記収容器は、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有し、前記排出水素導入部近傍における仕切板の間隔は、前記第１および第２の端部近傍における仕切板の間隔よりも広くても良い。あるいは、前記収容器は、前記第１および第２の端部近傍に、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有しても良い。かかる構成を備えることにより、排出水素導入部近傍では排出水素ガスの希釈（拡散）をさらに許容して排出水素処理装置から排出される水素濃度のピーク値をさらに低減し、第１および第２端部近傍では排出水素ガスの流動を規制して収容器外部へと排出することができる。
【００３４】
上記本発明の第１ないし第４、第６および第７の態様に係る排出水素処理装置、および本発明の第５の態様に係る収容器は、上記態様の他に、方法の態様によっても実現され得る。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつついくつかの実施例に基づいて本発明に係る排出水素処理装置について説明する。
・第１の実施例：
図１および図２を参照して第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む燃料電池システムの構成について説明する。図１は第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。図２は第１の実施例に係る排出処理装置に適用され得る他の収容器を示す説明図である。
【００３６】
燃料電池システムは、大別して、水素を燃料として電力を生成する燃料電池１０、燃料電池から排出される排出水素を希釈化して大気中に放出する排出水素処理装置２０とを備えている。第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、燃料電池１０から排出される排出水素ガスを処理するに際して、排出水素ガスが間欠的に排出されることに着目し、間欠時間の間に排出水素ガスの全量を徐々に大気中に放出することによって大気中に放出される水素濃度を水素の可燃濃度未満に抑制することを特徴とする。
【００３７】
燃料電池１０は、例えば、固体高分子膜型の燃料電池であり、固体高分子膜１１を挟んで、空気が供給される空気極１２と水素が供給される燃料極１３とを備えている。燃料電池１０の燃料極１３に供給された水素は固体高分子膜１１上の触媒により水素イオンと電荷とに分離される。水素イオンは固体高分子膜１１を通過して空気極１２に移動し、一方、分離された電荷は外部回路を介して空気極１２に移動する。空気極１２では、供給された空気（酸化剤として作用する酸素）、固体高分子膜１１を介して空気極１２に到達した水素イオン、電荷が反応して水が生成される。
【００３８】
空気極１２にはエアコンプレッサ１４によって加圧された空気が空気供給管４０を介して供給され、空気極１２にて使用された空気（排出空気）は空気排出管４１（希釈用ガス供給路）を介して大気中に放出される。なお、排出空気は、燃料電池１０の運転中、常時、空気排出管４１中を流動している。
【００３９】
燃料極１３には水素貯蔵器１５において加圧状態下で貯蔵されている水素が水素供給管４２を介して供給される。燃料極１３にて消費されなかった水素は、排出水素ガスとして、水素排出管（排出水素ガス供給路）４３を介して排出水素処理装置２０に供給される。水素排出管４３には、水素排出管４３を連通および非連通状態のいずれかに切り換える制御弁５０が配置されており、排出水素処理装置２０への排出水素ガスの流動が制御される。
【００４０】
水素排出管４３には、制御弁５０よりも燃料電池１０寄りの位置に水素循環管４４が接続されている。水素供給管４２を介して水素貯蔵器１５から供給された水素は、燃料極１３において全量は消費されない。そこで、一般的には、消費されなかった水素を再度、燃料極１３に投入し、消費された水素分に相当する新規水素を投入することが行われている。本実施例では、通常は、制御弁５０が非連通状態に切り替えられており、燃料極１３から排出された排出水素ガスは、循環用ポンプ１６によって水素循環管４４を介して燃料極１３に再投入される。水素貯蔵器１５からは、消費された水素の分圧に相当する新規水素が燃料極１３に供給される。なお、水素循環管４４には、水素貯蔵器１５から供給される水素の水素循環管４４への流入（逆流）を防止するための逆止弁５１が備えられている。
【００４１】
通常、排出水素ガスには、未使用水素の他に、空気極１２から固体高分子膜１１を介して燃料極１３に透過した生成水、窒素等の不純物が含まれている。かかる不純物を含む排出水素ガスを繰り返し燃料極１３に投入すると、燃料極１３における水素濃度が低下し、燃料電池１０の発電効率が低下してしまう。そこで、一定の時間間隔で、制御弁５０を連通状態に切り換え、燃料極１３のガスを水素で置換する処理が実行される。制御弁５０は、例えば、３０秒に一度、２秒間連通状態に切り換えられる。
【００４２】
排出水素処理装置２０は、水素排出管４３を介して間欠的に排出された排出水素ガスの全量を大気中へ放出するために要する時間を遅延させるための装置であり、例えば、図１に示すように、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な箱状体の収容器２１を備えている。あるいは、図２に示すように間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な管状の収容器２１’を備えても良い。図１では、収容器２１を平面断面図にて表している。収容器２１は、排出水素ガスを導入する導入部２１ａおよび排出水素ガスを排出する導出部２１ｂを有しており、収容器２１の内部には、排出水素ガスを導入部２１ａから導出部２１ｂに向けて順次、流動させるように仕切板２２が備えられている。すなわち、導入部２１ａが上流側となり、導出部２１ｂが下流側となって、導入部２１ａから収容器２１に導入された流体は、導入された順に導出部２１ｂから排出される。
【００４３】
収容器２１の導入部２１ａには、排出水素ガス導入口２３、排出水素ガス導入口２３よりも上流側に排出空気取入口２４がそれぞれ備えられている。排出水素ガス導入口２３には水素排出管４３が接続され、排出空気取入口２４には空気排出管４１から分岐した排出空気供給管４５が接続される。一方、収容器２１の導出部２１ｂには、導出部２１ｂから排出された排出水素ガスを空気排出管４１に排出する排出水素ガス排出管４６が接続されており、導出部２１ｂから空気排出管４１へと排出された排出水素ガスは、空気排出管４１内を流動する排出空気によって４％未満の濃度に希釈される。なお、排出空気供給管４５は、排出水素ガス排出管４６が接続されている末端位置（所定位置）よりも上流側において空気排出管４１と接続されているので、排出空気供給管４５を介して収容器２１に供給される排出空気中には排出水素ガスは含まれていない。
【００４４】
排出水素ガス導入口２３と排出空気取入口２４との間には、収容器２１を排出水素ガス導入口２３を含む第１の空間と排出空気取入口２４を含む第２の空間とに区分すると共に、収容器２１内に供給された排出水素ガスが排出空気供給管４５へと逆流することを抑制、防止する抑制手段として隔壁３０が配置されている。隔壁３０は、排出空気取入口２４から供給される排出空気の流速以下の流速を有する流体のみを通過させる流動規制部３１を有している。
【００４５】
図１、図３〜図５を参照して、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０における排出水素ガスの希釈の原理について説明する。図３〜図５は、排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【００４６】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０では、収容器２１は６リットルの容積を有し、１０００リットル／分の流速で排出空気が空気排出管４１内を流動し、６リットル／２秒の流速で排出水素ガスが収容器２１内に供給され、３０秒間隔で２秒間にわたり制御弁５０が連通状態に切り換えられる。収容器２１に供給すべき排出空気の流速は、置換すべき排出水素ガス量と制御弁５０が非連通状態にある間欠時間によって決定されが、収容器２１を小型化するためには、収容器２１の容量と置換されるべき排出水素ガス量とがほぼ一致していることが好ましく、本実施例では一致している。
【００４７】
３０秒に一度、制御弁５０が２秒間にわたり連通状態に置かれると、燃料極１３側の排出水素ガスは、排出水素ガス導入口２３を介して収容器２１内に導入され、図３に示すように収容器２１内は導入された排出水素ガスによって満たされる。このとき、一時的に収容器２１の第１の空間（排出水素ガス導入口２３を含む空間）の圧力が増大するため、隔壁３０の流動規制部３１を介した収容器２１の第２の空間（排出空気取入口２４を含む空間）および排出空気供給管４５への排出水素ガスの流動（逆流）が懸念される。これに対して、本実施例では、排出水素ガスの流動は規制し、排出空気の流動は許容するように流動規制部３１の圧力損失を設定しているので、収容器２１に導入された排出水素ガスが排出空気供給管４５へと逆流することはない。
【００４８】
本実施例では、制御弁５０が非連通状態に置かれている３０秒間に収容器２１内に６リットルの排出空気を供給する必要があるため、少なくとも１２リットル／分の流速で排出空気が排出空気供給管４５から収容器２１内に供給されなければならない。一方、排出水素ガスは、６リットル／２秒、すなわち、１８０リットル／分の流速で収容器２１内に導入される。したがって、流動規制部３１における圧力損失は、約１２リットル／分程度の流速を有する流体の通過を許容するように設定されていれば良い。
【００４９】
連通状態にある制御弁５０が非連通状態に置かれると、図４および図５に示すように、排出空気取入口２４から導入された排出空気が隔壁３０の流動規制部３１を通過して、排出水素ガスを導出部２１ｂに向けて順次、移動させる（押し出す）。やがて、収容器２１内の全ての排出水素ガスが排出空気によって置換される。
【００５０】
導出部２１ｂから排出された排出水素ガスは、排出水素ガス排出管４６を介して、空気排出管４１の大気開放端近傍（所定位置）に排出される。空気排出管４１に排出された排出水素ガスは、空気排出管４１を流れる排出空気によって希釈され、大気中に放出される。
【００５１】
本実施例に係る排出水素処理装置２０では、流動規制部３１を有する隔壁３０を備えることにより、収容器２１内の排出水素ガスの排出空気供給管４５および空気排出管４１への逆流を抑制、防止している。したがって、空気排出管４１を流動する排出空気中における水素濃度は０％であり、１０００リットル／分の流速で空気排出管４１から大気中に排出される排出空気における水素濃度は、最大でも１．２％程度となる。この結果、排出空気における水素濃度を、水素の可燃範囲の下限である４％未満の濃度に抑えることができる。
【００５２】
隔壁３０が有する流動規制部３１の形状について図６〜図９を参照して説明する。図６は排出水素処理装置が備える流動規制部の第１の形態を示す説明図である。図７は排出水素処理装置が備える流動規制部の第２の形態を示す説明図である。図８は排出水素処理装置が備える流動規制部の第３の形態を示す説明図である。図９は排出水素処理装置が備える流動規制部の第４の形態を示す説明図である。
【００５３】
流動規制部３１の形状としては、図６に示す孔３２（オリフィス）、図７に示す単一スリット３３、図８に示す複数スリット３４、図９に示すメッシュ孔３５が例示としてあげられる。排出空気取入口２４から供給される排出空気によって、収容器２１内の排出水素ガスを順次、導出部２１ｂから押し出す（排出させる）観点からは、排出水素ガスの流路断面に均一に排出空気が行き渡ることが好ましく、例えば、図９に示すメッシュ孔３５を備える隔壁３０が好適である。なお、図６から図９の例では、隔壁３０は矩形形状であるが、収容器２１の流動断面に応じて円形、三角形等の形状が適宜取られ得ることは言うまでもない。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０によれば、燃料電池１０から排出される排出水素ガスの全量を収容可能な収容器２１を備え、燃料電池１０の空気極１２から排出される排出空気を利用して収容器２１内の排出水素ガスを順次、収容器２１から排出させると共に、排出水素ガスを希釈することができる。したがって、排出水素を希釈するための大容量の希釈室や、排出水素を燃焼させるためのバーナを備えることなく、排出水素ガスを希釈した後に、大気中に放出することができる。第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、希釈室を備える必要がないので、特に、搭載スペースの制約が大きい車両等を含む移動体に好適である。
【００５５】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、収容器２１内に排出水素ガスを導入する排出水素ガス導入口２３と排出空気を取り入れる排出空気取入口２４との間には、排出空気の流動は許容するが排出水素ガスの流動は規制する流動規制部３１を有する隔壁３０を備えている。したがって、空気極１２から排出される排出空気を利用して収容器２１内の排出水素ガスを順次、収容器２１から排出させる際にも、収容器２１内の排出水素ガスが排出空気取入口２４を介して空気排出管４１へと逆流することはなく、大気中に排出される水素濃度をより低減することが可能になると共に、大気中に排出される水素濃度の変動を抑制することができる。
【００５６】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０によれば、制御弁等の動的な流動規制手段を用いることなく、収容器２１内の排出水素ガスが排出空気取入口２４を介して空気排出管４１へと逆流することを防止することができる。また、空気極１２から排出される排出空気を用いて排出水素ガスを希釈するので、排出水素処理装置２０のために、新たに希釈用のガスを供給するためのブロア等を備える必要がないという利点もある。
【００５７】
・第２の実施例：
図１０および図１１を参照して第２の実施例に係る排出水素処理装置６０について説明する。図１０は第２の実施例に係る排出水素処理装置６０の概略構成図である。図１１は第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、燃料電池システムの概略構成は第１の実施例において説明した燃料電池システムと同様であるから、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１０中、収容器６１は平面断面図にて表されており、実線は排出空気の流れを、破線は排出水素ガスの流れを表す。
【００５８】
第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、箱状の収容器６１、収容器６１内部における流体の流れを規制する仕切板６２を備えている。収容器６１には水素排出管４３を介して排出水素が供給され、水素排出管４３には排出水素ガスを間欠的に収容器６１へ導入させる第１の電磁弁５２が備えられている。収容器６１内の排出水素ガスは、排出水素ガス排出管４６を介して、空気排出管４１の大気開放端近傍（所定位置）に排出される。収容器６１には排出空気供給管４５を介して、排出空気が供給され、排出空気供給管４５には、収容器６１内の排出水素ガスの逆流を防止する第２の電磁弁５３が備えられている。第１および第２の電磁弁５２、５３は、図示しない制御装置によって弁の開閉動作が制御されている。
【００５９】
第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、収容器６１内に排出水素ガスの全量を収容し、空気排出管４１を流れる排出空気によって、排出水素ガスを希釈する点で第１の実施例に係る排出水素処理装置２０と一致する。一方、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、隔壁３０に代えて、第２の電磁弁５３によって収容器６１内の排出水素ガスが排出空気供給管４５、空気排出管４１へと逆流することを防止する点で、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０と相違する。
【００６０】
第１および第２の電磁弁５２、５３の開弁、閉弁タイミングは図１１に示すとおりである。すなわち、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を防止する第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも前に閉弁され、第１の電磁弁５２の閉弁タイミングよりも後に開弁される。この結果、収容器６１内へ排出水素ガスが導入される際には、既に第２の電磁弁５３は閉弁されており、また、収容器６１内への排出水素ガスの導入が完了した後に第２の電磁弁５３が開弁される。したがって、排出水素ガスの導入により収容器６１内の圧力が一時的に上昇した場合であっても、図１０に示すとおり排出水素ガスは排出空気供給管４５、空気排出管４１へと逆流しない。
【００６１】
以上説明したように、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０によれば、収容器６１内への排出水素ガスの導入タイミングに合わせて、第２の電磁弁５３の閉弁および開弁タイミングが決定されているので、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を防止することができる。したがって、排出水素ガス排出管４６よりも上流側における空気排出管４１内の水素濃度を０％とすることができ、排出水素ガスの希釈率を安定させることができると共に、空気排出管４１の開放端から排出される水素濃度を低減させることができる。
【００６２】
また、排出空気供給管４５の連通および非連通を切り換える手段として、動作が受動的である逆止弁（負圧式逆止弁）ではなく、能動的に連通および非連通状態を切り換えることができる第２の電磁弁５３を用いた。負圧式逆止弁を用いた場合には、収容器６１内への排出水素ガスの導入に伴い発生する負圧によって作動したり、排出水素ガスに含まれる生成水によって弁の封止状態が変動するおそれがある。したがって、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流をより確実に防止することができる。
【００６３】
・第２の実施例の変形例：
上記第２の実施例では、第２の電磁弁５３は、閉弁（非連通）された後は、再び開弁（連通）されるまで閉弁状態に維持されるが、図１２に示すように任意のタイミングにて連通、非連通状態（開弁、閉弁）を間欠的に繰り返してもよい。図１２は第２の実施例の変形例における第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミング、収容器６１に導入される排出水素ガス流量、希釈用ガス流量、収容器６１から排出される排出水素ガス量を示すタイムチャートである。
【００６４】
本変形例では、図１２に示すように、第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも前に閉弁された後、第１の電磁弁５２が開弁されている状態にて再び開弁され、その後、短い周期にて閉弁、開弁される。第２の電磁弁５３が間欠的に開閉された結果、排出空気供給管４５を流れる希釈用ガスの流量、排出水素ガス排出管４６を流れる排出水素ガスの流量は図１２に示すように短時間に変動する。この結果、収容器６１内には乱流が発生し、収容器６１内に導入された排出水素ガスと希釈用ガスとの混合が促進される。
【００６５】
排出水素ガス排出管４６からは、希釈用ガスと混合された排出水素ガスが排出されるので、空気排出管４１における排出水素ガスの希釈を促進させることができる。また、本変形例では、第１の電磁弁５２が開弁されている期間に第２の電磁弁５３が開弁されるので、排出水素ガスは排出水素供給管４５から逆流する。しかしながら、第２の電磁弁５３の開閉状態を適切に制御して、排出空気供給管４５を逆流する排出水素ガス量を調整することにより、空気排出管４１の開放端から排出される水素濃度を可燃濃度未満に抑制することができると共に、収容器６１内部の排出水素ガスを早期に排出させることができる。
【００６６】
・第３の実施例：
図１３〜図１５を参照して第３の実施例に係る排出水素処理装置７０について説明する。図１３は第３の実施例に係る排出水素処理装置７０の概略構成図である。図１４は第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。図１５は空気排出管の開放端から排出される水素濃度の時間変化を示す説明図である。なお、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と同一の構成を備えるので、各構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１３中、収容器６１は平面断面図にて表されており、実線は排出空気の流れを、破線は排出水素ガスの流れをそれぞれ表す。
【００６７】
第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、収容器６１内に排出水素ガスの全量を収容し、空気排出管４１を流れる排出空気によって、排出水素ガスを希釈する点で第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と一致する。一方、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、収容器６１内の排出水素ガスが排出空気供給管４５、空気排出管４１へと一部逆流することを許容する点で、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と相違する。なお、第１および第２の電磁弁５２、５３は、図示しない制御装置によって弁の開閉動作が制御されている。
【００６８】
第１および第２の電磁弁５２、５３の開弁、閉弁タイミングは図１４に示すとおりである。すなわち、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を抑制する第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも後に閉弁され、第１の電磁弁５２の閉弁タイミングよりも後に開弁される。この結果、収容器６１内へ排出水素ガスが導入される際には、未だ第２の電磁弁５３は開弁状態にあり、図１３に示すように、収容器６１内に導入された排出水素ガスの一部は排出空気供給管４５を介して空気排出管４１へと逆流する。一方、第２の電磁弁５３の開弁時期は、収容器６１内への排出水素ガスの導入が完了した後である。
【００６９】
水素排出管４３から収容器６１へ排出水素ガスの導入が開始されるタイミングでは、先の置換サイクルで排出水素ガスと置換された排出空気が収容器６１内に収容されている。したがって、排出水素ガス排出管４６から排出されるガスには水素は含まれておらず、空気排出管４１を流れる排出空気に水素が含まれていても、排出水素ガス排出管４６から排出されるガス（排出空気）によって希釈される。この結果、当初、空気排出管４１の開放端には、空気排出管４１へ逆流した排出水素ガスに起因する水素が現れる（図１５中Ｌ１）。時間の経過と共に排出水素ガス排出管４６からは排出水素ガスが排出されるようになり、空気排出管４１の開放端には、排出水素ガス排出管４６からの排出水素ガスの排出に起因する水素が現れ始める（図１５中Ｌ２）。
【００７０】
ただし、第２の電磁弁５３が閉弁された後は空気排出管４１を流れる排出空気中の水素濃度は徐々に０％となるので、排出水素ガス排出管４６から排出された排出水素ガスは、空気排出管４１を流れる排出空気によって希釈される。この結果、図１５中Ｌ３で表されるように、空気排出管４１へ逆流した排出水素ガスと排出水素ガス排出管４６からの排出水素ガスの双方を合わせても、水素濃度は規定値（４％）を超えることはない。すなわち、空気排出管４１に排出水素ガスが逆流している状態であっても、あるいは、空気排出管４１に排出水素ガスが逆流していない状態であっても、空気排出管４１の開放端から排出される排出空気中における水素濃度は常に、４％未満に抑制される。
【００７１】
さらに、空気排出管４１に排出水素ガスを逆流させない場合（図１５中Ｌ４）と比較して、空気排出管４１に排出水素ガスを逆流させた場合（図１５中Ｌ３）には、収容器６１内の排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでの時間が短縮されることが図１５のグラフから明らかになる。
【００７２】
以上説明したように、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０によれば、水素排出管４３から収容器６１への排出水素ガスの導入が開始されるタイミングでは、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させるので、収容器６１内に導入された排出水素ガスを希釈後、迅速に大気中に放出することができる。
【００７３】
すなわち、収容器６１への排出水素ガスの導入開始時には、収容器６１から排出水素ガス排出管４６を介して空気排出管４１へ排出されるガスは排出空気であり、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させない場合には、空気排出管４１からは排出空気だけが排出され、排出水素ガスの希釈は未だ実行されていない。したがって、排出水素ガスが収容器６１から排出されるまでの時間は無駄な時間である。これに対して、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０では、収容器６１への排出水素ガスの導入開始時には、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させて、収容器６１から排出される排出空気によって排出水素ガスを希釈することができる。この結果、排出水素ガスが排出水素ガス排出管４６を介して空気排出管４１へ移動するまでの時間をも有効に利用することが可能となり、排出水素ガスの希釈化を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００７４】
また、予め空気排出管４１への逆流を見込んでいるので、より小さい収容器６１を用いることができる。例えば、空気排出管４１を流れる空気流量が１０００リットル／分、元の収容器の容量が６リットルならば、収容器６１の容量を５リットル程度とすることができる。
【００７５】
この他、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０によれば、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
・第４の実施例：
上記各実施例において用いられ得る収容器２１、６１の種々の他の内部構成例について図１６〜図２１を参照して説明する。図１６は収容器の第１の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１７は収容器の第７の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１８は収容器の第３の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１９は収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が高い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図２０は収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が低い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図２１は第４の内部構成を備える収容器から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。図１６〜図２０では、収容器は側面断面図によって表されており、図示されている収容器の長手方向が垂直方向を示している。なお、下記の各内部構成例では、収容器内部への排出水素ガスの導入が完了した後に、希釈用ガスが導入される。
【００７７】
．第１の内部構成を有する収容器２１１：
図１６に示すように、収容器２１１は、搭載時に底面をなす底面部２１１ａ、頂面をなす頂面部２１１ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１１ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１１ｄは底面部２１１ａ近傍に配置されている。収容器２１１に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１１の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１１ｅは頂面部２１１ｂ近傍に配置されている。すなわち、収容器２１１は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１１ａから頂面部２１１ｂへと流動させる内部構造を有する。
【００７８】
収容器２１１内部の底面部２１１ａ近傍であって、排出水素ガス導入口２１１ｃおよび排出空気取入口２１１ｄの配置位置よりも上側には、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスの通過を許容する多孔状の仕切板２１１ｆが配置されている。第１の内部構成を有する収容器２１１によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスは、流速が高い当初、仕切板２１１ｆによって収容器２１１の水平方向（幅方向）へと導かれる。したがって、両ガスが直ちに垂直方向（排出水素排出口２１１ｅ）へと流動し、収容器内部にて拡散混合する事態を抑制することができる。両ガスが底面部２１１ａの水平方向へと行き渡った後は、水素ガスよりも比重の大きい希釈用ガスは水素ガスの下側に広がる二層構造が形成される。また、多孔状の仕切板２１１ｆを通過することにより、希釈用ガスの流速は均一化される。したがって、水素ガスは希釈用ガスと混合することなく、希釈用ガスによって順次、底面部２１１ａから頂面部２１１ｂの排出水素排出口２１１ｅまで移動させられる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００７９】
．第２の内部構成を有する収容器２１２：
図１７に示すように、収容器２１２は、搭載時に底面をなす底面部２１２ａ、頂面をなす頂面部２１２ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１２ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１２ｄは頂面部２１２ｂ近傍に配置されている。収容器２１２に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１２の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１２ｅは、排出水素ガス排出口２１２ｃおよび希釈用ガス排出口２１２ｄと対向する頂面部２１２ｂ近傍に配置されている。
【００８０】
排出水素ガス排出口２１２ｃおよび希釈用ガス排出口２１２ｄが配置側における収容器２１２内部には、排出水素ガス導入口２１２ｃおよび排出空気取入口２１２ｄから導入された排出水素ガスを、希釈用ガスによって底面部２１２ｂにまで導く誘導路を区画形成する仕切板２１２ｆが配置されている。すなわち、収容器２１２は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１２ａから頂面部２１２ｂへと流動させる内部構造を有する。第２の内部構成を有する収容器２１２によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスは希釈用ガスによって底面部２１２ｂまで導かれる。排出水素ガスの流速は底面部２１２ｂに到達するまでに低下し、収容器２１２の水平方向（幅方向）へと十分に行き渡らされる。したがって、排出水素ガスが直ちに排出水素排出口２１２ｅへと流動し、収容器内部にて希釈用ガスと拡散混合する事態を抑制することができる。両ガスが底面部２１２ａの水平方向へと行き渡った後は、水素ガスよりも比重の大きい希釈用ガスは水素ガスの下側に広がる二層構造が形成される。したがって、水素ガスは希釈用ガスと混合することなく、希釈用ガスによって順次、底面部２１２ａから頂面部２１２ｂの排出水素排出口２１２ｅまで移動させられる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００８１】
誘導路における排出水素ガスの拡散（希釈）を防止して、排出水素ガスを底面部２１２ｂの水平方向に行き渡らせるためには、誘導路の路幅は狭いことが好ましい。また、第１の内部構成を有する収容器２１１の同様にして多孔状の仕切板を備えても良い。かかる場合には、より一層、排出水素ガスを収容器２１２の水平方向（幅方向）へと十分に行き渡らせることができると共に、多孔状の仕切板を通過することにより、希釈用ガスの流速が均一化されるので、両ガスの混合をさらに抑制することができる。
【００８２】
．第３の内部構成を有する収容器２１３：
図１８に示すように、収容器２１３は、搭載時に底面をなす底面部２１３ａ、頂面をなす頂面部２１３ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１３ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１３ｄは底面部２１３ｂ近傍に配置されている。収容器２１３に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１３の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１３ｅは、排出水素ガス排出口２１３ｃおよび希釈用ガス排出口２１３ｄと対向する頂面部２１３ｂ近傍に配置されている。
【００８３】
収容器２１３内部には、排出水素ガス導入口２１３ｃおよび排出空気取入口２１３ｄから導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを排出水素ガス排出口２１３ｅへと導く流路を形成する複数の仕切板２１３ｆが水平方向に配置されている。ここで、流路における排出水素ガスの拡散（希釈）を防止するためには、流路の路幅は狭いことが好ましい。すなわち、収容器２１３は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１３ａから頂面部２１３ｂへと流動させる内部構造を有する。第３の内部構成を有する収容器２１３によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスは、続いて導入された希釈用ガスによって、仕切板２１３ｆにより区画形成された流路に従って、順次、排出水素排出口２１３ｅへと押し出される。したがって、収容器２１３の収容能力（容積）を有効に活用することができると共に、収容器内部における両ガスの拡散混合を抑制することができる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００８４】
．第４の内部構成を有する収容器２１４：
収容器２１４は、基本的には第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の構成を備えているが、仕切板２１４ｆとして多孔状のものを備えている点で相違する。以下の説明では、第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の構成要素については、符号の数字部分についてのみ２１３の符号に代えて２１４の符号を用い、その説明を省略する。
【００８５】
図１９〜図２１を参照して、多孔状の仕切板２１４ｆを備えることにより得られる作用効果について説明する。多孔状の仕切板２１４ｆは、仕切板２１４ｆに対して平行に流れる流体の速度が高い場合には、流体が仕切板２１４ｆに対して垂直に通過することを許容せず、流体の速度が低い場合には、流体が仕切板２１４ｆに対して垂直に通過することを許容する。したがって、排出水素ガス流速が高い（流量が多い）場合、すなわち、始動時およびアイドル時を除く燃料電池の負荷運転時には、仕切板２１４ｆの多孔部分は機能せず、排出水素ガスは多孔部分を通過して移動しない（図１９参照）。したがって、第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
一方、始動時およびアイドル時といった排出水素ガスの流速が低い場合（流量が少ない）場合には、仕切板２１４ｆの多孔部分は機能し、排出水素ガスは多孔部分を通過して底面部２１４ａから頂面部２１４ｂへと移動する。すなわち、浮力に起因する水素の垂直方向（上方）への移動速度を無視することができないほど排出水素ガスの流速が低い場合には、排出水素ガスの水素は水平方向のみならず上方へも移動する。したがって、少なくとも排出水素ガスの一部は仕切板２１４ｆを通過して、収容器２１４にて希釈される（収容器２１４内に拡散する）（図２０参照）。
【００８７】
第４の内部構成を備える収容器２１４によれば、図２１に示すように、排出水素ガス量が収容器２１４における希釈化を許容するほど少ない場合には、排出水素ガスの仕切板２１４ｆの通過を許容する。したがって、排出水素ガスは、収容器２１４内部にて予めを希釈された後に、再度、空気排出管を流れる希釈用ガスによって希釈されるので空気排出管の開放端から排出される水素濃度のピーク値を低減することができる。これに対して、多孔部を有しない仕切板を用いた場合には、排出水素ガスは収容器内部にて希釈されないため、排出水素ガスの流速にかかわらず、排出水素排出口から排出される水素濃度のピーク値はほぼ一定である。すなわち、収容器２１４は、時間をかけて低い濃度の水素を大気中に放出することができる。この結果、アイドル時等の排出水素ガス濃度が低い条件下で、希釈ガス流量を少なくすることが可能となり、希釈ガスを供給するために必要な動力を低減することができる。
【００８８】
・第５の実施例：
第２および第３の実施例では、第２の電磁弁５３を用いて空気排出管４１への排出水素ガスの逆流を防止、調整していたが、図２２に示すように第２の電磁弁５３を備えることなく、空気排出管４１への排出水素ガスの逆流を抑制するようにしても良い。図２２は第５の実施例に係る排出水素処理装置８０の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。この排出水素処理装置８０は、ほぼ左右対称な収容器８１を備えており、水素排出管４３は収容器８１の略中央に接続されている。かかる構成を備えることにより、排出水素ガスが収容器８１に導入される２秒間の間に、収容器８１内の排出空気が排出空気供給管４５および排出水素ガス排出管４６を介して収容器８１外（空気排出管４１）に排出される。したがって、排出水素ガスが収容器８１に導入されたのちは、速やかに排出水素ガスを空気排出管４１に導出することが可能となり、希釈が完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００８９】
・第６の実施例：
上記各実施例では、収容器に排出水素ガスを一時的に収容し、希釈用ガスの一部を収容器に導入することで収容された排出水素ガスを順次、収容器の一側から他側へと押し出して収容器外に排出する。また、排出水素ガスは、原則として排出水素ガス排出管から空気排出管４１に対して排出され、希釈された後、大気中に排出される。これに対して、第６の実施例では、排出水素ガス導入当初は排出水素ガスの希釈、および排出空気供給管への排出水素ガスの逆流を許容する。
【００９０】
第６の実施例に係る排出水素処理装置９０について図２３〜図２８を参照して説明する。図２３は第６の実施例に係る排出水素処理装置の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。図２４は希釈用ガスの一部を利用して収容された排出水素ガスを押し出す場合における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。図２５は第６の実施例に係る排出水素処理装置における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。図２６は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。図２７は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、排出水素ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。図２８は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、希釈用ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【００９１】
排出水素処理装置９０は、箱状の収容器９１、収容器９１内部における流体の流れを規制して流路を形成する複数の仕切板９２を備えている。収容器９１の第１の端部９１１および第２の端部９１２からの距離が略等しい中央部には、排出水素を供給するための水素排出管９３が接続されており、水素排出管９３には排出水素ガスを間欠的に収容器９１へ導入させる第１の電磁弁５２が備えられている。収容器９１の第１の端部９１１側には収容器内の排出水素ガスを排出するための排出水素ガス排出管９４の一端が接続され、収容器９１の第２の端部９１２側には希釈用ガスとしての排出空気の一部を収容器内に導入するための排出空気供給管９５の一端が接続されている。排出水素ガス排出管９４の他端は、常時、希釈用の排出空気が流動する空気排出管９６の大気開放端近傍（下流側）に接続されている。排出空気供給管９５の他端は、排出水素ガス排出管９４の他端の接続位置よりも上流側において、空気排出管９６と接続されている。
【００９２】
仕切板９２は収容器９２の第１の端部９１１近傍および第２の端部９１２近傍に配置されており、水素排出管９３が接続されている収容器９２の中央部には配置されていない。この結果、収容器９１の中央部付近では収容器内部に既存の空気と導入された排出水素ガスとの混合が許容され、排出水素ガスが希釈される。一方、第１および第２の端部９１１、９１２近傍では、仕切板９２によって、排出水素ガスの拡散（希釈）を規制し、排出水素ガスを排出水素ガス排出管９４を介して空気排出管９６へと順次導くことができる。また、排出空気供給管９５から供給された排出空気（希釈用ガス）を収容器９１の中央部へと導くことができる。
【００９３】
本実施例に係る排出水素処理装置９０における、収容器９１内に導入された排出水素ガスの流れについて図２５を参照して説明する。水素排出管９３から導入された排出水素ガスは、仕切板９２が配置されておらず広い空間が区画形成されている収容器９１の中央部にて既存の空気と混合し、希釈される。水素排出管９３は、収容器９１の第１の端部９１１および第２の端部９１２からの距離が略等しい中央部に接続されているので、収容器内部に導入され希釈された排出水素ガスの１／２は、仕切板９２により形成された流路に従い排出水素ガス排出管９４へと流動し、残りの１／２は、仕切板９２により形成された流路に従い排出空気供給管９５へと流動する。本実施例では排出空気供給管９５に逆流を防止するためのバルブ（電磁弁５３）が配置されていないので、収容器９１の圧力が排出空気供給管９５の圧力よりも高くなる排出水素ガスの導入当初は、排出空気供給管９５に到達した排出水素ガスは、排出空気供給管９５を逆流して空気排出管９６へと流動する。
【００９４】
本実施例に係る排出水素処理装置９０では、常に収容器の一側から他側へと希釈用ガスを用いて排出水素ガスを押し出す場合と比較して、排出水素ガス導入当初における排出水素ガスの移動距離は半分となる（図２４参照）。特に収容器９１の容量に対して１回当たりの排出水素ガス流量が少ない場合には、収容器９１内の既存空気を希釈ガスとして有効に用いることができる。したがって、収容器９１に一時的に収容された排出水素ガスは、速やかに収容器９１の外部へと排出され、収容器９１に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要する時間を半減することができる（図２６参照）。また、収容器９１に初期に導入された排出水素ガスは、収容器９１内の既存の空気によって希釈されているので、排出水素処理装置９０から大気中に排出される水素濃度のピーク値を低減することができる（図２６参照）。
【００９５】
本実施例に係る排出水素処理装置９０における収容器９１内の濃度変化は図２７および図２８に示すとおりである。収容器９１内に排出水素ガスが導入される場合には、収容器９１内に導入された排出水素ガスは、その一部が収容器９１内の既存空気と混合すると共に、収容器９１内の既存空気および排出水素ガスと空気の混合気を収容器９１外へと押し出す。例えば、排出空気流量をＭ、排出水素ガス流量をＨ、収容器９１から排出される水素量をｈとすれば、ｈ／（Ｍ＋Ｈ）×１００により表される水素濃度（vol%）が大気中に排出される。
【００９６】
一方、収容器９１内に排出水素ガスが導入された後（排出水素ガスの導入タイミング以外の場合）には、収容器９１内の排出水素ガスは、排出空気供給管９５にから収容器９１内に導入される希釈用ガスによって、排出水素ガス排出管９４から収容器９１外へと排出される。この結果、収容器９１内の排出水素ガスは、希釈用ガスによって置換される。例えば、希釈用ガス流量をｍ、排出空気流量をMとすれば、ｍ／Ｍ×１００により表される水素濃度（vol%）が大気中に排出される。本実施例に係る排出水素処理装置９０は、燃料電池のいずれの運転条件においても、（ｈ／（Ｍ＋Ｈ）×１００）、（ｍ／Ｍ×１００）にて表される水素濃度（vol%）が可燃範囲未満となるように設計される。
【００９７】
また、本実施例に係る排出水素処理装置９０によれば、これまで、排出水素ガス導入当初、収容器９１内に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要した時間を半減することができる。
【００９８】
また、収容器９１内に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要した時間を排出水素ガスを収容器９１外へと排出するために利用すると共に、排出水素ガス導入当初は、これまで単に収容器９１外へと排出していた既存の空気を希釈用ガスとして利用することができる。したがって、収容器９１内に収容された排出水素ガスを速やかに排出水素処理装置９０外へと排出することができると共に、排出水素処理装置９０から排出される水素濃度のピーク値を低減することができる（図２６参照）。
【００９９】
この結果、例えば、燃料電池の始動時、アイドル時、負荷運転時といった各運転状態に適切な様々な排出水素ガスの排出タイミングに適応して、排出水素ガスを収容し、可燃濃度未満の水素濃度にて排出水素ガスを大気中に排出することができる。
【０１００】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る排出水素処理装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【０１０１】
上記実施例では、燃料電池１０の空気極１２から排出される排出空気を用いて燃料極１３から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈しているが、別途ブロア等を備えて、排出水素ガスを希釈するための難燃性ガスを空気排出管４１または別の希釈用ガス供給管に供給してもよい。かかる場合には、ブロア等を別途備えなければならないものの、難燃性ガス流量を大きくすることができるので、収容器２１、６１における排出水素ガスの移動速度（排出空気供給管４５から供給される難燃性ガスの流速）を大きくしても、排出空気排出管４１（希釈用ガス供給管）から排出されるガス中の水素濃度を４％未満に抑えることができる。したがって、収容器２１、６１の容量を小さくすることが可能となり、排出水素処理装置を小型化することができると共に、排出水素ガスの希釈化を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【０１０２】
上記実施例では、排出水素ガスを希釈するガスを排出空気と呼んでいるが、この他に、希釈用ガスと呼ぶこともある。ただし、希釈用ガスの名称が用いられる場合であっても、収容器２１、６１では希釈化は実行されず、排出空気排出管４１（希釈用ガス供給管）において希釈化は実行される。
【０１０３】
上記実施例では、収容器２１、６１として箱状、管状の形態を例に挙げて説明したが、収容器の形態はこれら形態に限定されない。すなわち、燃料極１３から排出された排出水素ガスが大気中に放出されるまでの時間を遅延させることができれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施例に係る排出処理装置に適用され得る他の収容器を示す説明図である。
【図３】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図４】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図５】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図６】排出水素処理装置が備える流動規制部の第１の形態を示す説明図である。
【図７】排出水素処理装置が備える流動規制部の第２の形態を示す説明図である。
【図８】排出水素処理装置が備える流動規制部の第３の形態を示す説明図である。
【図９】排出水素処理装置が備える流動規制部の第４の形態を示す説明図である。
【図１０】第２の実施例に係る排出水素処理装置６０の概略構成図である。
【図１１】第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１２】第２の実施例の変形例における第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミング、収容器６１に導入される排出水素ガス流量、希釈用ガス流量、収容器６１から排出される排出水素ガス量を示すタイムチャートである。
【図１３】第３の実施例に係る排出水素処理装置７０の概略構成図である。
【図１４】第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１５】空気排出管の開放端から排出される水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図１６】収容器の第１の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１７】収容器の第７の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１８】収容器の第３の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１９】収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が高い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図２０】収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が低い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図２１】第４の内部構成を備える収容器から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図２２】第５の実施例に係る排出水素処理装置８０の概略構成図である。
【図２３】第６の実施例に係る排出水素処理装置の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。
【図２４】希釈用ガスの一部を利用して収容された排出水素ガスを押し出す場合における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。
【図２５】第６の実施例に係る排出水素処理装置における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。
【図２６】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図２７】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、排出水素ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【図２８】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、希釈用ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池
１１…高分子膜
１２…空気極
１３…燃料極
１４…エアコンプレッサ
１５…水素貯蔵器
１６…循環用ポンプ
２０…排出水素処理装置
２１…収容器
２１ａ…導入部
２１ｂ…導出部
２２…仕切板
２３…排出水素ガス導入口
２４…排出空気取入口
３０…隔壁
３１…流動規制部
４０…空気供給管
４１…空気排出管（希釈用ガス供給路）
４２…水素供給管
４３…水素排出管（排出水素ガス供給路）
４４…水素循環管
４５…排出空気供給管
４６…排出水素ガス排出管
５０…制御弁
５１…逆止弁
６０…排出水素処理装置
６１…収容器
７０…排出水素処理装置
８０…排出水素処理装置
９０…排出水素処理装置
９１…収容器
９１１…第１の端部
９１２…第２の端部
９２…仕切板
９３…水素排出管
９４…排出水素ガス排出管
９５…排出空気供給管
９６…空気排出管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust gas discharged intermittently from a fuel cell and discharges it into the atmosphere, and more particularly to an exhaust hydrogen treatment apparatus that is suitable for a mobile fuel cell.
[0002]
[Prior art]
In a polymer membrane fuel cell that is generally used, a gas containing hydrogen that has been supplied to the fuel electrode side and has not been consumed (exhaust hydrogen gas) is resupplied to the fuel electrode side together with newly supplied hydrogen. Gas circulation means is provided. This exhausted hydrogen gas should not contain any components other than hydrogen, but it contains components other than hydrogen (impurities) such as water produced during the reaction and nitrogen from the air electrode side. Is the current situation. Therefore, as the exhaust hydrogen gas continues to circulate, the concentration of hydrogen supplied to the fuel electrode side decreases due to impurities, and power generation efficiency decreases.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve this problem, conventionally, a process has been performed in which discharged hydrogen gas is periodically discharged out of the gas circulation system to restore the hydrogen concentration on the fuel electrode side to the original concentration. The problem here is the treatment of the discharged hydrogen gas discharged out of the gas circulation system. If it is a stationary fuel cell, it can be dealt with by using the exhaust hydrogen gas as a heat source by incorporating it into the cogeneration system or by diluting the exhaust hydrogen gas in the dilution chamber and then releasing it into the atmosphere. On the other hand, in the case of a mobile fuel cell, it is generally difficult to provide a dilution chamber for storing and diluting a large amount of exhaust hydrogen gas due to space limitations. However, there is a problem in that nitrogen oxides are generated and an extra burner or the like must be provided.
[0004]
Further, the timing (time interval) at which the discharged hydrogen gas is discharged from the fuel cell varies depending on the operating conditions of the fuel cell. In particular, when the discharged hydrogen gas is discharged at short time intervals, it is required to quickly reduce the discharged hydrogen gas concentration to a concentration lower than the flammable concentration. Furthermore, when a small amount of discharged hydrogen gas is discharged from the fuel cell, it is desired that the discharged hydrogen gas concentration be sufficiently reduced with a small amount of diluent gas, compared to when a large amount of discharged hydrogen gas is discharged.
[0005]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that releases hydrogen into the atmosphere at a concentration lower than the flammable concentration with a simple configuration without using a dilution chamber. Objective. It is another object of the present invention to sufficiently reduce the concentration of exhaust hydrogen gas discharged from the exhaust hydrogen treatment apparatus with a small amount of dilution gas as the amount of exhaust hydrogen gas introduced into the exhaust hydrogen treatment apparatus decreases.
[0006]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust hydrogen gas intermittently exhausted from the fuel electrode side of a fuel cell. In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell is supplied to the container via the exhaust hydrogen gas supply path and the introduction part of the container. Supplied. This container has a volume capable of accommodating the entire amount of the discharged hydrogen gas discharged intermittently. Further, a part of the dilution gas is supplied from the dilution gas supply path to the introduction portion of the container through the gas introduction path. As a result, the exhaust hydrogen gas in the container is sequentially sent out to the outlet by the dilution gas, and passes through the exhaust hydrogen gas discharge path to the dilution gas supply path where the dilution gas is constantly supplied. Discharged. The discharged hydrogen gas discharged to the dilution gas supply path is diluted with the dilution gas and released into the atmosphere. The backflow of the exhaust hydrogen gas in the container to the gas introduction path is suppressed by the suppression means. Further, the gas introduction path is connected to the dilution gas supply path upstream of a predetermined position of the dilution gas supply path to which the exhaust hydrogen gas discharge path is connected, and is used for dilution supplied to the storage chamber. The gas does not include exhaust hydrogen gas.
[0007]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, dilution of the exhaust hydrogen gas is performed in the dilution gas supply path to which the dilution gas is constantly supplied, and the gas is supplied to the gas introduction path. Since the backflow of the discharged hydrogen gas in the container is suppressed by the suppression means, hydrogen can be released into the atmosphere at a concentration less than the flammable concentration with a simple configuration without using a dilution chamber.
[0008]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the dilution gas supply path may be an exhaust path for discharging exhaust air discharged from the air electrode side of the fuel cell to the atmosphere. The dilution gas becomes exhaust air exhausted from the air electrode side of the fuel cell, and the configuration of the exhaust hydrogen treatment apparatus can be simplified.
[0009]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the introduction portion of the container includes a dilution gas inlet to which the gas introduction path is connected, and supplies the exhaust hydrogen gas downstream from the dilution gas inlet An exhaust hydrogen gas inlet to which the path is connected may be provided. In such a case, the exhaust gas in the container can be efficiently moved to the outlet portion of the container by the dilution gas supplied from the dilution gas inlet.
[0010]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the suppressing means divides the container into a first space including the exhaust hydrogen gas inlet and a second space including the dilution gas intake. In addition, it may be a partition wall having a flow restricting portion that allows passage of the dilution gas supplied from the dilution gas inlet and restricts the passage of the exhaust hydrogen gas introduced from the exhaust hydrogen gas inlet. Note that the flow restricting portion may be a hole or a slit formed in the partition wall. In such a case, the exhaust hydrogen gas in the container can be moved by the dilution gas supplied from the dilution gas intake, while the exhaust hydrogen gas introduced from the exhaust hydrogen gas inlet is the dilution gas. Backflow from the intake port to the outside of the container can be prevented.
[0011]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the container is a box-like body that internally includes a partition plate that forms a flow path that guides the fluid from the introduction part to the lead-out part. It may be provided in the uppermost basin of the road. In such a case, it becomes easy to sequentially guide the fluid in the container from the introduction part to the lead-out part. Alternatively, the container may be a tubular body, the dilution gas intake may be formed at one end of the tubular body, and the lead-out portion may be formed at the other end of the tubular body. In such a case, when the exhaust hydrogen treatment device is mounted on a vehicle, it becomes easier to efficiently arrange the container.
[0012]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the suppression means may be a valve mechanism that is disposed in the dilution gas supply path and switches the dilution gas supply path between a communication state and a non-communication state, The exhaust hydrogen treatment apparatus may further include a valve mechanism controller that switches the dilution gas supply path to a non-communication state by the valve mechanism before the exhaust hydrogen gas is intermittently discharged. In such a case, the backflow of the exhaust hydrogen gas from the container to the dilution gas supply path can be more reliably prevented.
[0013]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the suppression means is a valve mechanism that is disposed in the dilution gas supply path and switches between the communication state and the non-communication state of the dilution gas supply path. The exhaust hydrogen treatment apparatus may further control a valve mechanism that switches between communication state and non-communication state of the dilution gas supply path at any timing by the valve mechanism before the exhaust hydrogen gas is intermittently discharged. A vessel may be provided. Alternatively, the valve mechanism controller switches the communication state and non-communication state of the dilution gas supply path by the valve mechanism at an arbitrary timing after the exhaust hydrogen gas is intermittently discharged. Also good.
[0014]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, turbulent flow can be generated in the container by changing the flow rate of the dilution gas into the container. Mixing with the gas for dilution can be promoted.
[0015]
The second aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas discharged from the fuel electrode side of the fuel cell. An exhaust hydrogen treatment apparatus according to a second aspect of the present invention includes a dilution section for diluting exhaust hydrogen gas, an exhaust means for exhausting exhaust hydrogen gas at a predetermined time interval from the fuel electrode side of the fuel cell, and exhaust hydrogen A dilution gas supply means for constantly supplying a dilution gas for diluting the gas to the dilution section, and a time for accommodating the discharged exhaust hydrogen gas and moving the discharged exhaust hydrogen gas to the dilution section A delay means for moving the stored exhaust hydrogen gas to the dilution section using a part of the dilution gas supplied by the dilution gas supply means so as to delay by a time shorter than a predetermined time interval; And a reverse movement restraining means for restraining the exhaust hydrogen gas accommodated in the delaying means from moving back to the dilution gas supply means.
[0016]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, by using a part of the dilution gas supplied by the dilution gas supply means, the movement time of the stored exhaust hydrogen gas to the dilution unit is reduced. Since it includes a delay means for delaying by a time shorter than the predetermined time interval, and further includes a reverse movement suppression means for suppressing the backward movement of the exhaust hydrogen gas accommodated in the delay means to the dilution gas supply means, Hydrogen can be released into the atmosphere at a concentration lower than the flammable concentration with a simple configuration without using a dilution chamber.
[0017]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the supply amount of the dilution gas used by the moving means per hour may be inversely proportional to the predetermined time interval. When the predetermined time interval is short, it can be dealt with by increasing the supply amount of the dilution gas.
[0018]
A third aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust hydrogen gas that is intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell. The exhaust hydrogen treatment apparatus according to the third aspect of the present invention has an introduction part and a lead-out part, a container capable of accommodating the entire amount of the exhausted hydrogen gas discharged intermittently, and the fuel electrode side of the fuel cell Hydrogen gas supply path that communicates with the container, a dilution gas supply path that steadily supplies the dilution gas, a discharge hydrogen that communicates the outlet portion of the container and a predetermined position of the dilution gas supply path A gas introduction path that communicates between the gas supply path for dilution and the introduction part of the container upstream of the gas discharge path and a predetermined position, and a gas introduction path that is in communication and non-communication state. A first switching mechanism that switches to any state, and a control unit that controls a switching state of the first switching mechanism, and switches the first switching mechanism to a non-communication state after exhausted hydrogen gas is discharged. Control means The features.
[0019]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the third aspect of the present invention, after the exhaust hydrogen gas is exhausted, the first switching mechanism is switched to the non-communication state, and the dilution gas supply path, the introduction portion of the container, Since the gas introduction path that communicates with is made non-communication, at the beginning of discharge of the exhaust hydrogen gas, the exhaust hydrogen gas in the container flows backward to the dilution gas supply path through the gas introduction path. On the other hand, from the container, the stored dilution gas is discharged from the exhaust hydrogen gas discharge path to the dilution gas supply path. Accordingly, the diluted hydrogen gas can be diluted while the dilution gas is discharged to the dilution gas supply path, and the time required to complete the dilution of the entire amount of the discharged discharged hydrogen gas is shortened. be able to. Furthermore, the capacity of the container can be reduced.
[0020]
The exhaust hydrogen treatment apparatus according to the third aspect of the present invention is further disposed in the exhaust hydrogen gas supply path, and a second switching mechanism that intermittently switches the exhaust hydrogen gas supply path from the non-communication state to the communication state. And the control means switches the first switching mechanism to the non-communication state after the second switching mechanism is switched to the communication state, and after the second switching mechanism is switched to the non-communication state, One switching mechanism may be switched to the communication state.
[0021]
A fourth aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust hydrogen gas that is intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell. An exhaust hydrogen treatment apparatus according to a fourth aspect of the present invention has a first and second end portions, a container capable of accommodating the entire amount of exhaust hydrogen gas discharged intermittently, and a fuel for a fuel cell An exhaust hydrogen gas supply path that communicates the pole side with the substantially central portion of the container, a dilution gas supply path that constantly supplies dilution gas, a first end of the container, and a dilution gas supply path An exhaust hydrogen gas discharge path that communicates with the predetermined position, and a gas introduction path that communicates the dilution gas supply path and the second end of the container on the upstream side of the predetermined position. To do.
[0022]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus of the fourth aspect of the present invention, the exhaust hydrogen gas supply path is connected to the substantially central portion of the container. The gas is discharged to the dilution gas supply path through the gas introduction path and the exhaust hydrogen gas discharge path. Therefore, without providing the gas introduction path with switching means for switching the communication state between the gas introduction path and the non-communication state, the dilution gas existing in the container is quickly discharged out of the container, and the discharged hydrogen gas is discharged hydrogen The time for moving to the gas discharge path can be shortened. Therefore, it is possible to shorten the time required to complete the dilution of the entire amount of the discharged exhausted hydrogen gas.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a discharged hydrogen treatment apparatus for diluting discharged hydrogen gas intermittently discharged from a fuel electrode side of a fuel cell using a dilution gas that is constantly supplied. A container for temporary accommodation is provided. The container according to the fifth aspect of the present invention can accommodate a bottom surface portion that forms a bottom surface at the time of installation, a top surface portion that forms a top surface at the time of installation, and the total amount of the exhausted hydrogen gas discharged intermittently. A housing portion having an internal structure for flowing the introduced fluid from the bottom surface portion to the top surface portion, an introducing portion for introducing a part of the exhaust hydrogen gas and the dilution gas into the housing portion, and the temporary And a lead-out part for leading out the exhausted hydrogen gas stored outside the storage part.
[0024]
According to the container according to the fifth aspect of the present invention, since it has an internal structure that allows the introduced fluid to flow from the bottom surface to the top surface, discharged hydrogen with a low specific gravity by efficiently using the capacity of the container. Gas can be temporarily stored.
[0025]
The container which concerns on the 5th aspect of this invention WHEREIN: The said introduction part may be arrange | positioned in the vicinity of the said bottom face part, and the said derivation | leading-out part may be arrange | positioned in the vicinity of the said top surface part. In such a case, the exhaust hydrogen gas introduced from the introduction part arranged in the vicinity of the bottom part into the accommodation part is also diluted by the dilution gas introduced into the accommodation part from the introduction part arranged in the vicinity of the bottom part, Sequentially, it is guided to the top surface portion, and is led out from the lead-out portion arranged in the vicinity of the top surface portion to the outside of the housing portion.
[0026]
In the container according to the fifth aspect of the present invention, the introduction portion is disposed in the vicinity of the top surface portion, the lead-out portion is disposed in the vicinity of the top surface portion facing the introduction portion, and the housing portion is You may equip an inside with the guide path which guides the fluid introduce | transduced inside the container through the said introduction part to the said bottom face part. In such a case, the introduced exhaust hydrogen gas and dilution gas can be guided to the bottom surface portion of the storage portion regardless of the arrangement position of the introduction portion.
[0027]
In the container according to the fifth aspect of the present invention, the storage portion forms a flow path for guiding fluid from the bottom surface portion to the top surface portion, and includes one or more partition plates parallel to the bottom surface portion. You may be prepared for. In such a case, since the flow path of the fluid can be formed inside the accommodating portion by the partition plate, the exhaust hydrogen gas can be temporarily accommodated by efficiently using the volume of the accommodating portion, and for dilution. The stored exhaust hydrogen gas can be sequentially guided from the bottom surface to the top surface by the gas.
[0028]
In the container according to the fifth aspect of the present invention, each of the partition plates may be provided with a fluid passage portion that allows passage of discharged hydrogen gas when the fluid flow rate is low. May be a plurality of pores or slits. By providing such a configuration, when the flow rate of the fluid containing the exhaust hydrogen gas introduced into the storage unit is high, the exhaust hydrogen gas flows sequentially from the bottom surface to the top surface according to the flow path formed by the partition plate. Therefore, the exhaust hydrogen gas accommodated in the accommodating portion can be released into the atmosphere at a concentration lower than the flammable concentration. On the other hand, when the flow rate of the discharged hydrogen gas (fluid) introduced into the container is low, the discharged hydrogen gas flows from the bottom surface to the top surface through the fluid passage while mixing with the air inside the container. The hydrogen concentration discharged from the outlet can be reduced as compared with the case where the flow rate of the discharged hydrogen gas is high. Therefore, as the amount of discharged hydrogen gas introduced into the container decreases, the concentration of discharged hydrogen gas discharged from the container can be sufficiently reduced with a small amount of dilution gas.
[0029]
A sixth aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust hydrogen gas that is intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell. An exhaust hydrogen treatment apparatus according to a sixth aspect of the present invention provides a discharge that communicates any of the containers according to the fifth aspect of the present invention with the fuel electrode side of the fuel cell and the introduction portion of the container. A hydrogen gas supply path, a dilution gas supply path that constantly supplies dilution gas, an exhaust hydrogen gas discharge path that communicates the outlet portion of the container and a predetermined position of the dilution gas supply path, and On the upstream side of a predetermined position, a gas introduction path that communicates the dilution gas supply path and the introduction portion of the container, and a suppression means that suppresses the outflow of exhaust hydrogen gas in the container with respect to the gas introduction path It is characterized by providing.
[0030]
Since the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the sixth aspect of the present invention includes any of the containers according to the fifth aspect of the present invention, when processing the exhaust hydrogen gas, the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the fifth aspect of the present invention. The effect brought about by the container can be exhibited.
[0031]
A seventh aspect of the present invention provides an exhaust hydrogen treatment apparatus that dilutes exhaust hydrogen gas that is intermittently discharged from the fuel electrode side of a fuel cell. The exhaust hydrogen treatment apparatus according to the seventh aspect of the present invention includes the first and second end portions, and the exhaust hydrogen introducing portion having substantially the same distance from the first and second end portions, and the intermittent A container that can accommodate the entire amount of exhausted hydrogen gas, an exhaust hydrogen gas supply passage that communicates the exhaust hydrogen introduction part and the fuel electrode side of the fuel cell, and a dilution gas is steadily supplied A dilution gas supply passage, an exhaust hydrogen gas discharge passage communicating the first end of the container with a predetermined position of the dilution gas supply passage, and the dilution upstream of the predetermined position. And a gas introduction path that communicates the second gas supply path and the second end of the container.
[0032]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the exhaust hydrogen gas is provided outside the container because the exhaust hydrogen introduction unit includes the exhaust hydrogen introduction part having the substantially equal distance from the first and second ends. The travel distance required to be discharged to the exhaust gas is shortened, and the time required to complete the dilution of the entire amount of discharged exhaust hydrogen gas can be shortened. Moreover, since the discharge hydrogen gas is allowed to be diluted at the beginning of the introduction of the exhaust hydrogen gas and the peak of the exhaust hydrogen gas concentration discharged into the atmosphere can be reduced, the amount of the exhaust hydrogen gas introduced into the exhaust hydrogen treatment device As the flow rate decreases, the flow rate of the dilution gas for diluting the exhaust hydrogen gas can be reduced, and the power required to supply the dilution gas can be reduced. Further, the concentration of exhaust hydrogen gas discharged from the exhaust hydrogen treatment apparatus can be sufficiently reduced with a small amount of dilution gas.
[0033]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the container has a plurality of partition plates that define the flow path of the introduced fluid, and the interval between the partition plates in the vicinity of the exhaust hydrogen introduction portion is The distance between the partition plates in the vicinity of the first and second end portions may be larger. Alternatively, the container may have a plurality of partition plates that define flow paths for the introduced fluid in the vicinity of the first and second end portions. By providing such a configuration, the peak value of the hydrogen concentration discharged from the discharged hydrogen treatment apparatus is further reduced by allowing further dilution (diffusion) of the discharged hydrogen gas in the vicinity of the discharged hydrogen introduction unit, and the first and second ends. In the vicinity of the unit, the flow of the exhaust hydrogen gas can be regulated and discharged to the outside of the container.
[0034]
The exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first to fourth, sixth and seventh aspects of the present invention and the container according to the fifth aspect of the present invention are realized by a method aspect in addition to the above aspects. Can be done.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an exhaust hydrogen treatment apparatus according to the present invention will be described based on several embodiments with reference to the drawings.
First embodiment:
The configuration of the fuel cell system including the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system including an exhaust hydrogen treatment apparatus according to a first embodiment. FIG. 2 is an explanatory view showing another container that can be applied to the discharge processing apparatus according to the first embodiment.
[0036]
The fuel cell system roughly includes a fuel cell 10 that generates electric power using hydrogen as fuel, and a discharged hydrogen treatment device 20 that dilutes discharged hydrogen discharged from the fuel cell and discharges it into the atmosphere. The exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment pays attention to the fact that the exhaust hydrogen gas is intermittently discharged when the exhaust hydrogen gas discharged from the fuel cell 10 is processed. It is characterized by suppressing the hydrogen concentration released into the atmosphere below the flammable concentration of hydrogen by gradually releasing the entire amount of hydrogen gas into the atmosphere.
[0037]
The fuel cell 10 is, for example, a solid polymer membrane type fuel cell, and includes an air electrode 12 to which air is supplied and a fuel electrode 13 to which hydrogen is supplied with the solid polymer membrane 11 interposed therebetween. Hydrogen supplied to the fuel electrode 13 of the fuel cell 10 is separated into hydrogen ions and charges by the catalyst on the solid polymer film 11. The hydrogen ions pass through the solid polymer membrane 11 and move to the air electrode 12, while the separated charges move to the air electrode 12 through an external circuit. In the air electrode 12, the supplied air (oxygen that acts as an oxidizing agent), hydrogen ions that reach the air electrode 12 through the solid polymer film 11, and electric charge react to generate water.
[0038]
Air pressurized by the air compressor 14 is supplied to the air electrode 12 through an air supply pipe 40, and the air (exhaust air) used in the air electrode 12 is an air exhaust pipe 41 (dilution gas supply path). Through the atmosphere. Note that the exhaust air always flows in the air exhaust pipe 41 during operation of the fuel cell 10.
[0039]
Hydrogen stored under pressure in the hydrogen reservoir 15 is supplied to the fuel electrode 13 through a hydrogen supply pipe 42. Hydrogen that has not been consumed in the fuel electrode 13 is supplied as exhaust hydrogen gas to the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 via a hydrogen exhaust pipe (exhaust hydrogen gas supply path) 43. The hydrogen discharge pipe 43 is provided with a control valve 50 for switching the hydrogen discharge pipe 43 to either a connected state or a non-connected state, and the flow of discharged hydrogen gas to the discharged hydrogen treatment apparatus 20 is controlled.
[0040]
A hydrogen circulation pipe 44 is connected to the hydrogen discharge pipe 43 at a position closer to the fuel cell 10 than the control valve 50. The entire amount of hydrogen supplied from the hydrogen storage 15 via the hydrogen supply pipe 42 is not consumed in the fuel electrode 13. Therefore, in general, hydrogen that has not been consumed is charged again into the fuel electrode 13 and new hydrogen corresponding to the consumed hydrogen content is charged. In this embodiment, normally, the control valve 50 is switched to the non-communication state, and the discharged hydrogen gas discharged from the fuel electrode 13 is recirculated to the fuel electrode 13 via the hydrogen circulation pipe 44 by the circulation pump 16. It is thrown. From the hydrogen reservoir 15, new hydrogen corresponding to the partial pressure of consumed hydrogen is supplied to the fuel electrode 13. The hydrogen circulation pipe 44 is provided with a check valve 51 for preventing inflow (back flow) of hydrogen supplied from the hydrogen reservoir 15 to the hydrogen circulation pipe 44.
[0041]
Usually, the exhaust hydrogen gas contains impurities such as generated water and nitrogen that permeate from the air electrode 12 through the solid polymer membrane 11 to the fuel electrode 13 in addition to unused hydrogen. When exhaust hydrogen gas containing such impurities is repeatedly input to the fuel electrode 13, the hydrogen concentration in the fuel electrode 13 decreases, and the power generation efficiency of the fuel cell 10 decreases. Therefore, at a certain time interval, the control valve 50 is switched to the communication state, and the process of replacing the gas in the fuel electrode 13 with hydrogen is executed. For example, the control valve 50 is switched to a communication state once every 30 seconds for 2 seconds.
[0042]
The discharged hydrogen treatment device 20 is a device for delaying the time required for releasing the entire amount of discharged hydrogen gas discharged intermittently through the hydrogen discharge pipe 43 into the atmosphere. For example, as shown in FIG. Thus, the container 21 of the box-shaped body which can accommodate the whole quantity of discharge | emission hydrogen gas discharged | emitted intermittently is provided. Alternatively, as shown in FIG. 2, a tubular container 21 ′ capable of storing the entire amount of the exhausted hydrogen gas discharged intermittently may be provided. In FIG. 1, the container 21 is represented by a plan sectional view. The container 21 has an introduction part 21a for introducing discharged hydrogen gas and a lead-out part 21b for discharging discharged hydrogen gas. Inside the container 21, the discharged hydrogen gas is transferred from the introduction part 21a to the lead-out part 21b. A partition plate 22 is provided so as to flow sequentially. That is, the introduction part 21a is on the upstream side, the derivation part 21b is on the downstream side, and the fluid introduced from the introduction part 21a into the container 21 is discharged from the derivation part 21b in the order of introduction.
[0043]
The introduction part 21 a of the container 21 is provided with a discharge hydrogen gas inlet 23 and a discharge air inlet 24 upstream of the discharge hydrogen gas inlet 23. A hydrogen exhaust pipe 43 is connected to the exhaust hydrogen gas inlet 23, and an exhaust air supply pipe 45 branched from the air exhaust pipe 41 is connected to the exhaust air intake 24. On the other hand, a discharge hydrogen gas discharge pipe 46 that discharges the discharged hydrogen gas discharged from the discharge section 21b to the air discharge pipe 41 is connected to the discharge section 21b of the container 21, and the air discharge pipe 41 extends from the discharge section 21b. The discharged hydrogen gas discharged to is diluted to a concentration of less than 4% by the discharged air flowing in the air discharge pipe 41. The exhaust air supply pipe 45 is connected to the air exhaust pipe 41 upstream of the end position (predetermined position) to which the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 46 is connected. The exhaust air supplied to the container 21 does not contain exhaust hydrogen gas.
[0044]
Between the exhaust hydrogen gas inlet 23 and the exhaust air inlet 24, the container 21 is divided into a first space including the exhaust hydrogen gas inlet 23 and a second space including the exhaust air inlet 24. At the same time, the partition wall 30 is disposed as a suppression means for suppressing and preventing the exhaust hydrogen gas supplied into the container 21 from flowing back to the exhaust air supply pipe 45. The partition wall 30 has a flow restricting portion 31 that allows only a fluid having a flow velocity equal to or lower than the flow velocity of exhaust air supplied from the exhaust air intake port 24 to pass therethrough.
[0045]
The principle of dilution of exhaust hydrogen gas in the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 5. 3 to 5 are plan cross-sectional views schematically showing how the exhaust hydrogen gas flows in the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 (container 21).
[0046]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment, the container 21 has a volume of 6 liters, and the exhaust air flows through the air exhaust pipe 41 at a flow rate of 1000 liters / minute, resulting in 6 liters / 2 seconds. Exhaust hydrogen gas is supplied into the container 21 at a flow rate of 2 and the control valve 50 is switched to the communication state at intervals of 30 seconds for 2 seconds. The flow rate of the exhaust air to be supplied to the container 21 is determined by the amount of discharged hydrogen gas to be replaced and the intermittent time during which the control valve 50 is not in communication. To reduce the size of the container 21, the container It is preferable that the capacity of 21 and the amount of exhausted hydrogen gas to be replaced substantially coincide with each other, and they coincide in this embodiment.
[0047]
Once the control valve 50 is placed in communication for 30 seconds once every 30 seconds, the exhaust hydrogen gas on the fuel electrode 13 side is introduced into the container 21 through the exhaust hydrogen gas inlet 23, as shown in FIG. Thus, the inside of the container 21 is filled with the introduced exhaust hydrogen gas. At this time, since the pressure in the first space (the space including the exhaust hydrogen gas inlet 23) of the container 21 temporarily increases, the second space of the container 21 through the flow restricting portion 31 of the partition wall 30. There is concern about the flow (backflow) of the exhaust hydrogen gas to the (space including the exhaust air intake 24) and the exhaust air supply pipe 45. On the other hand, in this embodiment, the flow loss of the hydrogen gas is restricted, and the pressure loss of the flow restriction part 31 is set so as to allow the flow of the discharge air. Hydrogen gas does not flow back to the exhaust air supply pipe 45.
[0048]
In the present embodiment, since it is necessary to supply 6 liters of exhaust air into the container 21 for 30 seconds when the control valve 50 is kept out of communication, the exhaust air is discharged at a flow rate of at least 12 liters / minute. It must be supplied from the air supply pipe 45 into the container 21. On the other hand, the discharged hydrogen gas is introduced into the container 21 at a flow rate of 6 liters / 2 seconds, that is, 180 liters / minute. Therefore, the pressure loss in the flow restricting portion 31 may be set so as to allow passage of a fluid having a flow rate of about 12 liters / minute.
[0049]
When the control valve 50 in the communication state is placed in a non-communication state, as shown in FIGS. 4 and 5, the exhaust air introduced from the exhaust air inlet 24 passes through the flow regulating portion 31 of the partition wall 30, The discharged hydrogen gas is sequentially moved (extruded) toward the outlet 21b. Eventually, all the exhaust hydrogen gas in the container 21 is replaced by the exhaust air.
[0050]
The discharged hydrogen gas discharged from the lead-out part 21b is discharged to the vicinity of the air release end (predetermined position) of the air discharge pipe 41 through the discharged hydrogen gas discharge pipe 46. The discharged hydrogen gas discharged to the air discharge pipe 41 is diluted by the discharged air flowing through the air discharge pipe 41 and released into the atmosphere.
[0051]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the present embodiment, the backflow of the exhaust hydrogen gas in the container 21 to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 is suppressed by including the partition wall 30 having the flow restriction unit 31. It is preventing. Therefore, the hydrogen concentration in the exhaust air flowing through the air exhaust pipe 41 is 0%, and the hydrogen concentration in the exhaust air discharged from the air exhaust pipe 41 to the atmosphere at a flow rate of 1000 liters / minute is 1. It becomes about 2%. As a result, the hydrogen concentration in the exhaust air can be suppressed to a concentration of less than 4%, which is the lower limit of the combustible range of hydrogen.
[0052]
The shape of the flow regulation part 31 which the partition 30 has is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory view showing a first form of a flow regulating unit provided in the exhaust hydrogen treatment apparatus. FIG. 7 is an explanatory view showing a second form of the flow restricting portion provided in the exhaust hydrogen treatment apparatus. FIG. 8 is an explanatory view showing a third form of the flow regulating unit provided in the exhaust hydrogen treatment apparatus. FIG. 9 is an explanatory view showing a fourth form of the flow regulating unit provided in the exhaust hydrogen treatment device.
[0053]
Examples of the shape of the flow restricting portion 31 include a hole 32 (orifice) shown in FIG. 6, a single slit 33 shown in FIG. 7, a plurality of slits 34 shown in FIG. 8, and a mesh hole 35 shown in FIG. From the viewpoint of sequentially extruding (discharging) the exhaust hydrogen gas in the container 21 from the outlet 21b by the exhaust air supplied from the exhaust air intake 24, the exhaust air is uniformly distributed in the cross section of the exhaust hydrogen gas. For example, a partition wall 30 having mesh holes 35 shown in FIG. 9 is preferable. 6 to 9, the partition wall 30 has a rectangular shape, but it is needless to say that a circular shape, a triangular shape, or the like can be appropriately taken according to the flow cross section of the container 21.
[0054]
As described above, according to the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment, the container 21 that can accommodate the entire amount of the exhaust hydrogen gas discharged from the fuel cell 10 is provided, and the air electrode of the fuel cell 10 is provided. The discharged hydrogen gas in the container 21 is sequentially discharged from the container 21 using the discharged air discharged from the container 12, and the discharged hydrogen gas can be diluted. Therefore, the exhaust hydrogen gas can be released into the atmosphere after being diluted without a large-capacity dilution chamber for diluting the exhaust hydrogen and a burner for burning the exhaust hydrogen. Since the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment does not need to include a dilution chamber, it is particularly suitable for a moving body including a vehicle or the like having a large mounting space restriction.
[0055]
The exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment includes an exhaust hydrogen gas between an exhaust hydrogen gas inlet 23 that introduces exhaust hydrogen gas into the container 21 and an exhaust air intake 24 that takes in the exhaust air. A partition wall 30 having a flow restricting portion 31 that allows flow but restricts the flow of exhaust hydrogen gas is provided. Therefore, even when exhausted hydrogen gas in the container 21 is sequentially discharged from the container 21 using exhaust air discharged from the air electrode 12, the discharged hydrogen gas in the container 21 is discharged from the exhaust air intake 24. Therefore, the hydrogen concentration discharged into the atmosphere can be further reduced, and fluctuations in the hydrogen concentration discharged into the atmosphere can be suppressed. .
[0056]
According to the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment, the exhaust hydrogen gas in the container 21 is discharged through the exhaust air intake 24 without using dynamic flow regulating means such as a control valve. Backflow to the tube 41 can be prevented. Further, since the exhausted hydrogen gas is diluted using the exhausted air discharged from the air electrode 12, it is not necessary to provide a blower or the like for newly supplying a dilution gas for the exhausted hydrogen treatment device 20. There are also advantages.
[0057]
Second embodiment:
The exhaust hydrogen treatment device 60 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the second embodiment. FIG. 11 is a time chart showing the operation timing of the first solenoid valve and the second solenoid valve. Since the schematic configuration of the fuel cell system is the same as that of the fuel cell system described in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 10, the container 61 is represented by a cross-sectional plan view. The solid line represents the flow of exhaust air, and the broken line represents the flow of exhaust hydrogen gas.
[0058]
The exhaust hydrogen treatment device 60 according to the second embodiment includes a box-shaped container 61 and a partition plate 62 that regulates the flow of fluid inside the container 61. Discharged hydrogen is supplied to the container 61 through a hydrogen discharge pipe 43, and the hydrogen discharge pipe 43 is provided with a first electromagnetic valve 52 that intermittently introduces discharged hydrogen gas into the container 61. The discharged hydrogen gas in the container 61 is discharged to the vicinity of the air release end (predetermined position) of the air discharge pipe 41 through the discharged hydrogen gas discharge pipe 46. The container 61 is supplied with exhaust air via the exhaust air supply pipe 45, and the exhaust air supply pipe 45 is provided with a second electromagnetic valve 53 that prevents the backflow of the exhaust hydrogen gas in the container 61. ing. The first and second electromagnetic valves 52 and 53 are controlled to open and close by a control device (not shown).
[0059]
The exhaust hydrogen treatment device 60 according to the second embodiment is the first implementation in that the entire amount of the exhaust hydrogen gas is accommodated in the container 61, and the exhaust hydrogen gas is diluted by the exhaust air flowing through the air exhaust pipe 41. This corresponds to the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the example. On the other hand, in the exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the second embodiment, instead of the partition wall 30, the second electromagnetic valve 53 converts the exhaust hydrogen gas in the container 61 into the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41. It differs from the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 according to the first embodiment in that it prevents reverse flow.
[0060]
The opening and closing timings of the first and second electromagnetic valves 52 and 53 are as shown in FIG. That is, the second solenoid valve 53 that prevents the backflow of the exhaust hydrogen gas to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 is a first solenoid valve 52 that intermittently introduces the exhaust hydrogen gas into the container 61. The valve is closed before the opening timing of the first solenoid valve 52, and is opened after the closing timing of the first electromagnetic valve 52. As a result, when the discharged hydrogen gas is introduced into the container 61, the second electromagnetic valve 53 is already closed, and after the introduction of the discharged hydrogen gas into the container 61 is completed. The second electromagnetic valve 53 is opened. Therefore, even when the pressure in the container 61 temporarily rises due to the introduction of the exhaust hydrogen gas, the exhaust hydrogen gas does not flow back to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 as shown in FIG.
[0061]
As described above, according to the exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the second embodiment, the second electromagnetic valve 53 is closed and opened in accordance with the introduction timing of the exhaust hydrogen gas into the container 61. Since the timing is determined, the backflow of the exhaust hydrogen gas to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 can be prevented. Therefore, the hydrogen concentration in the air discharge pipe 41 upstream of the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46 can be set to 0%, the dilution rate of the exhaust hydrogen gas can be stabilized, and the air discharge pipe 41 can be opened. The concentration of hydrogen discharged from the end can be reduced.
[0062]
Further, as a means for switching between communication and non-communication of the exhaust air supply pipe 45, the communication air and the non-communication state can be actively switched instead of a check valve (negative pressure check valve) whose operation is passive. Two solenoid valves 53 were used. When a negative pressure check valve is used, it operates due to the negative pressure generated with the introduction of the exhausted hydrogen gas into the container 61, or the sealing state of the valve varies depending on the generated water contained in the exhausted hydrogen gas. There is a risk. Therefore, the backflow of the exhaust hydrogen gas to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 can be more reliably prevented.
[0063]
-Modification of the second embodiment:
In the second embodiment, after the second solenoid valve 53 is closed (not communicated), it is maintained in a closed state until it is opened again (communication), as shown in FIG. The communication and non-communication states (valve open, valve close) may be repeated intermittently at any timing. FIG. 12 shows the operation timing of the first solenoid valve and the second solenoid valve in the modified example of the second embodiment, the flow rate of exhaust hydrogen gas introduced into the container 61, the flow rate of dilution gas, and the exhaust gas discharged from the container 61. It is a time chart which shows the amount of hydrogen gas.
[0064]
In this modification, as shown in FIG. 12, the second solenoid valve 53 is closed before the opening timing of the first solenoid valve 52 that intermittently introduces the exhaust hydrogen gas into the container 61. Then, the first electromagnetic valve 52 is opened again with the valve opened, and then the valve is closed and opened in a short cycle. As a result of intermittent opening and closing of the second solenoid valve 53, the flow rate of the dilution gas flowing through the exhaust air supply pipe 45 and the flow rate of the exhaust hydrogen gas flowing through the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46 are short as shown in FIG. Fluctuates. As a result, a turbulent flow is generated in the container 61 and the mixing of the exhaust hydrogen gas introduced into the container 61 and the dilution gas is promoted.
[0065]
Since the discharged hydrogen gas mixed with the dilution gas is discharged from the discharged hydrogen gas discharge pipe 46, the dilution of the discharged hydrogen gas in the air discharge pipe 41 can be promoted. In the present modification, the second electromagnetic valve 53 is opened while the first electromagnetic valve 52 is open, so that the exhaust hydrogen gas flows backward from the exhaust hydrogen supply pipe 45. However, the concentration of hydrogen discharged from the open end of the air discharge pipe 41 is adjusted by appropriately controlling the open / closed state of the second solenoid valve 53 and adjusting the amount of discharged hydrogen gas flowing back through the discharge air supply pipe 45. While being able to suppress to less than a combustible density | concentration, the exhaust hydrogen gas inside the container 61 can be discharged | emitted at an early stage.
[0066]
Third embodiment:
An exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment. FIG. 14 is a time chart showing the operation timing of the first solenoid valve and the second solenoid valve. FIG. 15 is an explanatory view showing the change over time of the hydrogen concentration discharged from the open end of the air discharge pipe. In addition, since the exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment has the same configuration as the exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the respective constituent elements and the description thereof will be given. Is omitted. Further, in FIG. 13, the container 61 is represented by a plan sectional view, and the solid line represents the flow of exhaust air, and the broken line represents the flow of exhaust hydrogen gas.
[0067]
The exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment is the second implementation in that the entire amount of the exhaust hydrogen gas is accommodated in the container 61 and the exhaust hydrogen gas is diluted by the exhaust air flowing through the air exhaust pipe 41. This corresponds to the exhaust hydrogen treatment device 60 according to the example. On the other hand, the exhaust hydrogen treatment device 70 according to the third embodiment allows the exhaust hydrogen gas in the container 61 to partially reversely flow into the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41. This is different from the exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the embodiment. The first and second electromagnetic valves 52 and 53 are controlled to open and close by a control device (not shown).
[0068]
The opening and closing timings of the first and second electromagnetic valves 52 and 53 are as shown in FIG. That is, the second solenoid valve 53 that suppresses the backflow of the exhaust hydrogen gas to the exhaust air supply pipe 45 and the air exhaust pipe 41 is a first solenoid valve 52 that intermittently introduces the exhaust hydrogen gas into the container 61. The valve is closed after the valve opening timing, and the valve is opened after the valve closing timing of the first electromagnetic valve 52. As a result, when the discharged hydrogen gas is introduced into the container 61, the second electromagnetic valve 53 is still open, and the discharged hydrogen gas introduced into the container 61 as shown in FIG. A part of the gas flows backward to the air exhaust pipe 41 via the exhaust air supply pipe 45. On the other hand, the opening timing of the second electromagnetic valve 53 is after the introduction of the exhausted hydrogen gas into the container 61 is completed.
[0069]
At the timing when the introduction of the exhausted hydrogen gas from the hydrogen exhaust pipe 43 to the container 61 is started, the exhausted air replaced with the exhausted hydrogen gas in the previous replacement cycle is stored in the container 61. Therefore, the gas discharged from the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46 does not contain hydrogen, and even if the exhaust air flowing through the air discharge pipe 41 contains hydrogen, it is discharged from the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46. Diluted with gas (exhaust air). As a result, initially, hydrogen due to the exhausted hydrogen gas flowing back to the air exhaust pipe 41 appears at the open end of the air exhaust pipe 41 (L1 in FIG. 15). As time elapses, the exhaust hydrogen gas is discharged from the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46, and at the open end of the air discharge pipe 41, hydrogen resulting from the discharge of the exhaust hydrogen gas from the exhaust hydrogen gas discharge pipe 46 Begins to appear (L2 in FIG. 15).
[0070]
However, since the hydrogen concentration in the exhaust air flowing through the air exhaust pipe 41 gradually becomes 0% after the second electromagnetic valve 53 is closed, the exhaust hydrogen gas exhausted from the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 46 is The air is diluted by the exhaust air flowing through the air exhaust pipe 41. As a result, as represented by L3 in FIG. 15, even when both the exhaust hydrogen gas flowing back to the air exhaust pipe 41 and the exhaust hydrogen gas from the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 46 are combined, the hydrogen concentration is the specified value (4 %) Is not exceeded. That is, even when the exhaust hydrogen gas is flowing back into the air discharge pipe 41 or when the discharged hydrogen gas is not flowing back into the air discharge pipe 41, the open end of the air discharge pipe 41 is used. The hydrogen concentration in the discharged exhaust air is always suppressed to less than 4%.
[0071]
Further, when the discharged hydrogen gas is caused to flow backward (L3 in FIG. 15) in the air discharge pipe 41 as compared with the case where the discharged hydrogen gas is not caused to flow backward in the air discharge pipe 41 (L4 in FIG. 15), the container 61 It will be apparent from the graph of FIG. 15 that the time required to complete the dilution of the entire amount of the exhaust hydrogen gas is shortened.
[0072]
As described above, according to the exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment, the exhaust gas is discharged to the air exhaust pipe 41 at the timing when the introduction of the exhaust hydrogen gas from the hydrogen exhaust pipe 43 to the container 61 is started. Since the hydrogen gas is caused to flow backward, the discharged hydrogen gas introduced into the container 61 can be quickly released into the atmosphere after being diluted.
[0073]
That is, when the introduction of the exhausted hydrogen gas into the container 61 is started, the gas discharged from the container 61 through the discharged hydrogen gas discharge pipe 46 to the air discharge pipe 41 is discharged air, and the discharged hydrogen gas is discharged into the air discharge pipe 41. When the gas is not caused to flow backward, only the exhaust air is exhausted from the air exhaust pipe 41, and the dilution of the exhaust hydrogen gas has not yet been performed. Therefore, the time until the discharged hydrogen gas is discharged from the container 61 is a useless time. In contrast, in the exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment, when the introduction of the exhaust hydrogen gas into the container 61 is started, the exhaust hydrogen gas is caused to flow backward to the air exhaust pipe 41 and discharged from the container 61. The discharged hydrogen gas can be diluted by the discharged air. As a result, it is possible to effectively use the time until the exhaust hydrogen gas moves to the air exhaust pipe 41 via the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 46, and the time required to complete the dilution of the exhaust hydrogen gas. Can be shortened.
[0074]
Moreover, since the backflow to the air exhaust pipe 41 is anticipated in advance, a smaller container 61 can be used. For example, if the flow rate of air flowing through the air discharge pipe 41 is 1000 liters / minute and the capacity of the original container is 6 liters, the capacity of the container 61 can be about 5 liters.
[0075]
In addition, according to the exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to the third embodiment, the same effect as that of the exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to the second embodiment can be obtained.
[0076]
Fourth embodiment:
Various other internal configuration examples of the containers 21 and 61 that can be used in the above embodiments will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is an explanatory view schematically showing a first internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas in the container. FIG. 17 is an explanatory view schematically showing a seventh internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas in the container. FIG. 18 is an explanatory view schematically showing a third internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas in the container. FIG. 19 is an explanatory view schematically showing the fourth internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas when the flow velocity in the container is high. FIG. 20 is an explanatory view schematically showing the fourth internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas when the flow velocity in the container is low. FIG. 21 is an explanatory view showing the change over time in the concentration of discharged hydrogen discharged from the container having the fourth internal configuration. 16 to 20, the container is represented by a side sectional view, and the longitudinal direction of the container shown in the drawing indicates the vertical direction. In each of the following internal configuration examples, the dilution gas is introduced after the introduction of the exhausted hydrogen gas into the container is completed.
[0077]
. Container 211 having a first internal configuration:
As shown in FIG. 16, the container 211 includes a bottom surface portion 211a that forms a bottom surface when mounted, and a top surface portion 211b that forms a top surface. A discharged hydrogen gas inlet 211c for introducing discharged hydrogen gas discharged from a fuel cell (not shown) into the container and a discharged air intake 211d for introducing dilution gas for pushing out the discharged hydrogen gas inside the container are provided on the bottom surface. It is arranged near the portion 211a. A discharged hydrogen gas discharge port 211e for discharging the discharged hydrogen gas and the dilution gas temporarily stored in the container 211 to the outside of the container 211 is disposed in the vicinity of the top surface portion 211b. That is, the container 211 has an internal structure that allows the introduced exhaust hydrogen gas and dilution gas to flow from the bottom surface portion 211a to the top surface portion 211b.
[0078]
In the vicinity of the bottom surface portion 211a inside the container 211 and above the arrangement positions of the exhaust hydrogen gas inlet 211c and the exhaust air intake 211d, a porous material that allows the introduced exhaust hydrogen gas and dilution gas to pass therethrough. A partition plate 211f is arranged. According to the container 211 having the first internal configuration, the exhaust hydrogen gas and the dilution gas introduced into the container are initially moved in the horizontal direction (width direction) of the container 211 by the partition plate 211f when the flow velocity is high. It is guided. Therefore, it is possible to suppress a situation in which both gases immediately flow in the vertical direction (exhaust hydrogen discharge port 211e) and diffusely mix inside the container. After both gases have spread in the horizontal direction of the bottom surface portion 211a, a two-layer structure is formed in which the dilution gas having a specific gravity larger than that of the hydrogen gas spreads below the hydrogen gas. Further, the flow rate of the dilution gas is made uniform by passing through the porous partition plate 211f. Accordingly, the hydrogen gas is sequentially moved from the bottom surface portion 211a to the discharged hydrogen discharge port 211e of the top surface portion 211b by the dilution gas without being mixed with the dilution gas. As a result, hydrogen can be released into the atmosphere at a constant concentration by adjusting the flow rate of the dilution gas.
[0079]
. Container 212 having a second internal configuration:
As shown in FIG. 17, the container 212 includes a bottom surface portion 212a that forms a bottom surface when mounted, and a top surface portion 212b that forms a top surface. An exhaust hydrogen gas inlet 212c for introducing exhaust hydrogen gas exhausted from a fuel cell (not shown) into the container and an exhaust air intake 212d for introducing dilution gas for pushing out the exhaust hydrogen gas inside the container are provided at the top. It arrange | positions in the surface part 212b vicinity. The exhaust hydrogen gas discharge port 212e for discharging the exhaust hydrogen gas and the dilution gas temporarily stored in the container 212 to the outside of the container 212 is opposite to the discharge hydrogen gas discharge port 212c and the dilution gas discharge port 212d. It is arranged in the vicinity of the top surface portion 212b.
[0080]
The exhaust hydrogen gas introduced from the exhaust hydrogen gas inlet 212c and the exhaust air intake 212d is placed inside the container 212 on the arrangement side of the exhaust hydrogen gas exhaust port 212c and the dilution gas exhaust port 212d by the dilution gas. A partition plate 212f that partitions the guide path leading to the portion 212b is disposed. That is, the container 212 has an internal structure that allows the introduced exhaust hydrogen gas and dilution gas to flow from the bottom surface portion 212a to the top surface portion 212b. According to the container 212 having the second internal configuration, the exhaust hydrogen gas introduced into the container is guided to the bottom surface 212b by the dilution gas. The flow rate of the discharged hydrogen gas decreases until reaching the bottom surface portion 212b, and is sufficiently spread in the horizontal direction (width direction) of the container 212. Therefore, it is possible to suppress the situation where the exhaust hydrogen gas immediately flows to the exhaust hydrogen discharge port 212e and is diffused and mixed with the dilution gas inside the container. After both gases have spread in the horizontal direction of the bottom surface portion 212a, a two-layer structure is formed in which the dilution gas having a specific gravity larger than that of the hydrogen gas spreads below the hydrogen gas. Accordingly, the hydrogen gas is sequentially moved from the bottom surface portion 212a to the discharged hydrogen discharge port 212e of the top surface portion 212b by the dilution gas without being mixed with the dilution gas. As a result, hydrogen can be released into the atmosphere at a constant concentration by adjusting the flow rate of the dilution gas.
[0081]
In order to prevent the diffusion (dilution) of the exhaust hydrogen gas in the guide path and to distribute the exhaust hydrogen gas in the horizontal direction of the bottom surface portion 212b, the width of the guide path is preferably narrow. Moreover, you may provide a porous partition plate similarly to the container 211 which has a 1st internal structure. In such a case, the exhaust hydrogen gas can be more sufficiently distributed in the horizontal direction (width direction) of the container 212, and the flow rate of the dilution gas can be increased by passing through the porous partition plate. Since it is made uniform, mixing of both gases can be further suppressed.
[0082]
. Container 213 having a third internal configuration:
As shown in FIG. 18, the container 213 includes a bottom surface portion 213a that forms a bottom surface when mounted and a top surface portion 213b that forms a top surface. An exhaust hydrogen gas inlet 213c that introduces exhaust hydrogen gas exhausted from a fuel cell (not shown) into the container, and an exhaust air intake 213d that introduces dilution gas that pushes out the exhaust hydrogen gas inside the container are provided on the bottom surface. It is arrange | positioned in the part 213b vicinity. The exhaust hydrogen gas outlet 213e that exhausts the exhaust hydrogen gas and the dilution gas temporarily stored in the container 213 to the outside of the container 213 is opposed to the exhaust hydrogen gas outlet 213c and the dilution gas outlet 213d. It arrange | positions in the top surface part 213b vicinity.
[0083]
Inside the container 213, a plurality of partition plates 213f forming a flow path for leading the exhaust hydrogen gas and the dilution gas introduced from the exhaust hydrogen gas inlet 213c and the exhaust air inlet 213d to the exhaust hydrogen gas outlet 213e. Are arranged horizontally. Here, in order to prevent the diffusion (dilution) of the exhaust hydrogen gas in the flow path, the width of the flow path is preferably narrow. That is, the container 213 has an internal structure that allows the introduced exhaust hydrogen gas and dilution gas to flow from the bottom surface portion 213a to the top surface portion 213b. According to the container 213 having the third internal configuration, the exhaust hydrogen gas introduced into the container is sequentially changed according to the flow path partitioned by the partition plate 213f by the introduced dilution gas. It is pushed out to the discharged hydrogen discharge port 213e. Therefore, the accommodation capacity (volume) of the container 213 can be effectively utilized, and diffusion mixing of both gases inside the container can be suppressed. As a result, hydrogen can be released into the atmosphere at a constant concentration by adjusting the flow rate of the dilution gas.
[0084]
. Container 214 having a fourth internal configuration:
The container 214 basically has the same configuration as the container 213 having the third internal configuration, but differs in that a porous plate is provided as the partition plate 214f. In the following description, for the same components as the container 213 having the third internal configuration, the reference numeral 214 is used instead of the reference numeral 213 only for the numeral portion of the reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0085]
With reference to FIGS. 19-21, the effect obtained by providing the porous partition plate 214f is demonstrated. When the velocity of the fluid flowing in parallel to the partition plate 214f is high, the porous partition plate 214f does not allow the fluid to pass perpendicularly to the partition plate 214f, and the fluid velocity is low. The fluid is allowed to pass perpendicularly to the partition plate 214f. Therefore, when the exhaust hydrogen gas flow velocity is high (the flow rate is high), that is, during the load operation of the fuel cell except during startup and idling, the porous portion of the partition plate 214f does not function, and the exhaust hydrogen gas passes through the porous portion. And does not move (see FIG. 19). Therefore, the same effect as the container 213 having the third internal configuration can be obtained.
[0086]
On the other hand, when the flow rate of discharged hydrogen gas is low (when the flow rate is low), such as when starting and when idling, the porous portion of the partition plate 214f functions, and the discharged hydrogen gas passes through the porous portion and reaches the bottom portion 214a. It moves to the surface part 214b. In other words, when the flow rate of the discharged hydrogen gas is so low that the movement speed of hydrogen in the vertical direction (upward) due to buoyancy cannot be ignored, the hydrogen of the discharged hydrogen gas moves not only horizontally but also upwards. To do. Therefore, at least a part of the discharged hydrogen gas passes through the partition plate 214f and is diluted in the container 214 (diffuses into the container 214) (see FIG. 20).
[0087]
According to the container 214 having the fourth internal configuration, as shown in FIG. 21, when the amount of discharged hydrogen gas is small enough to permit dilution in the container 214, the discharged hydrogen gas passes through the partition plate 214f. Is acceptable. Therefore, the exhaust hydrogen gas is diluted in advance in the container 214 and then diluted again with the dilution gas flowing through the air exhaust pipe, so the peak value of the hydrogen concentration discharged from the open end of the air exhaust pipe Can be reduced. On the other hand, when the partition plate having no porous portion is used, the discharged hydrogen gas is not diluted inside the container, so the hydrogen discharged from the discharged hydrogen discharge port regardless of the flow rate of the discharged hydrogen gas. The peak value of concentration is almost constant. That is, the container 214 can release a low concentration of hydrogen into the atmosphere over time. As a result, it is possible to reduce the flow rate of the dilution gas under a condition where the exhaust hydrogen gas concentration is low, such as during idling, and the power required to supply the dilution gas can be reduced.
[0088]
-Fifth embodiment:
In the second and third embodiments, the second electromagnetic valve 53 is used to prevent and adjust the backflow of the exhaust hydrogen gas to the air discharge pipe 41. However, as shown in FIG. The backflow of the exhausted hydrogen gas to the air exhaust pipe 41 may be suppressed without providing 53. FIG. 22 is a schematic configuration diagram of the exhaust hydrogen treatment apparatus 80 according to the fifth embodiment, and the container is represented by a plan sectional view. The discharged hydrogen treatment apparatus 80 includes a container 81 that is substantially symmetrical, and the hydrogen discharge pipe 43 is connected to the substantial center of the container 81. With such a configuration, the exhaust air in the container 81 is discharged from the container 81 via the discharged air supply pipe 45 and the discharged hydrogen gas discharge pipe 46 during 2 seconds when the discharged hydrogen gas is introduced into the container 81. It is discharged outside (the air discharge pipe 41). Therefore, after the exhaust hydrogen gas is introduced into the container 81, the exhaust hydrogen gas can be quickly led out to the air exhaust pipe 41, and the time required for completing the dilution can be shortened.
[0089]
-Sixth embodiment:
In each of the above embodiments, the exhaust hydrogen gas is temporarily stored in the container, and the exhaust hydrogen gas stored by introducing a part of the dilution gas into the container is sequentially transferred from one side of the container to the other side. To the outside and out of the container. The discharged hydrogen gas is discharged from the discharged hydrogen gas discharge pipe to the air discharge pipe 41 in principle, diluted, and then discharged into the atmosphere. On the other hand, in the sixth embodiment, at the beginning of the introduction of the exhaust hydrogen gas, dilution of the exhaust hydrogen gas and back flow of the exhaust hydrogen gas to the exhaust air supply pipe are allowed.
[0090]
An exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a schematic configuration diagram of the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the sixth embodiment, and the container is represented by a plan sectional view. FIG. 24 is a schematic view showing a state of movement of the exhaust hydrogen gas in the container when pushing out the exhaust hydrogen gas stored using a part of the dilution gas. FIG. 25 is a schematic view showing a state of movement of exhaust hydrogen gas in the container in the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the sixth embodiment. FIG. 26 is an explanatory view showing the change over time in the concentration of discharged hydrogen discharged from the discharged hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment. FIG. 27 is a schematic diagram showing a change in the hydrogen concentration when the exhaust hydrogen gas is introduced in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment. FIG. 28 is a schematic diagram showing a change in the hydrogen concentration when the dilution gas is introduced in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment.
[0091]
The exhaust hydrogen treatment apparatus 90 includes a box-shaped container 91 and a plurality of partition plates 92 that regulate the flow of fluid in the container 91 and form flow paths. A hydrogen discharge pipe 93 for supplying discharged hydrogen is connected to the central portion of the container 91 whose distance from the first end 911 and the second end 912 is substantially equal. Is provided with a first electromagnetic valve 52 that intermittently introduces exhausted hydrogen gas into the container 91. One end of a discharged hydrogen gas discharge pipe 94 for discharging the discharged hydrogen gas in the container is connected to the first end 911 side of the container 91, and the second end 912 side of the container 91 is connected to the second end 912 side of the container 91. One end of an exhaust air supply pipe 95 for introducing a part of the exhaust air as the dilution gas into the container is connected. The other end of the discharged hydrogen gas discharge pipe 94 is always connected to the vicinity of the open end (downstream side) of the air discharge pipe 96 through which the discharge air for dilution flows. The other end of the exhaust air supply pipe 95 is connected to the air exhaust pipe 96 upstream of the connection position of the other end of the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 94.
[0092]
The partition plate 92 is disposed in the vicinity of the first end portion 911 and the second end portion 912 of the container 92 and is not disposed in the central portion of the container 92 to which the hydrogen discharge pipe 93 is connected. . As a result, in the vicinity of the central portion of the container 91, mixing of the existing air and the exhaust hydrogen gas introduced into the container is allowed, and the exhaust hydrogen gas is diluted. On the other hand, in the vicinity of the first and second end portions 911 and 912, the partition plate 92 regulates the diffusion (dilution) of the exhaust hydrogen gas, and the exhaust hydrogen gas is discharged to the air exhaust pipe 96 via the exhaust hydrogen gas exhaust pipe 94. Can be sequentially led to. Further, the exhaust air (dilution gas) supplied from the exhaust air supply pipe 95 can be guided to the central portion of the container 91.
[0093]
The flow of the exhaust hydrogen gas introduced into the container 91 in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The discharged hydrogen gas introduced from the hydrogen discharge pipe 93 is mixed with the existing air and diluted at the center of the container 91 in which the partition plate 92 is not disposed and a wide space is defined. Since the hydrogen discharge pipe 93 is connected to the central portion where the distance from the first end portion 911 and the second end portion 912 of the container 91 is substantially equal, the exhaust hydrogen gas introduced and diluted inside the container ½ flows to the exhaust hydrogen gas discharge pipe 94 according to the flow path formed by the partition plate 92, and the remaining ½ flows to the exhaust air supply pipe 95 according to the flow path formed by the partition plate 92. And flow. In this embodiment, the exhaust air supply pipe 95 is not provided with a valve (solenoid valve 53) for preventing backflow, so that the pressure of the container 91 is higher than the pressure of the exhaust air supply pipe 95. At the beginning of introduction, the exhaust hydrogen gas that has reached the exhaust air supply pipe 95 flows backward to the exhaust air supply pipe 95 and flows into the air exhaust pipe 96.
[0094]
In the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the present embodiment, compared with the case where the exhaust hydrogen gas is always pushed out from one side of the container to the other side using the dilution gas, the exhaust hydrogen gas at the beginning of the introduction of the exhaust hydrogen gas is reduced. The movement distance is halved (see FIG. 24). In particular, when the exhaust hydrogen gas flow rate per time is small with respect to the capacity of the container 91, the existing air in the container 91 can be effectively used as the dilution gas. Therefore, the exhaust hydrogen gas temporarily stored in the container 91 is quickly discharged to the outside of the container 91, and the time required for discharging the existing air to the container 91 outside the container 91 is reduced. It can be halved (see FIG. 26). Moreover, since the exhaust hydrogen gas initially introduced into the container 91 is diluted by the existing air in the container 91, the peak value of the hydrogen concentration discharged from the discharged hydrogen treatment device 90 to the atmosphere is reduced. (See FIG. 26).
[0095]
The concentration change in the container 91 in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the present embodiment is as shown in FIGS. When the exhaust hydrogen gas is introduced into the container 91, the exhaust hydrogen gas introduced into the container 91 is partially mixed with the existing air in the container 91, and Existing air and a mixture of exhaust hydrogen gas and air are pushed out of the container 91. For example, if the discharge air flow rate is M, the discharge hydrogen gas flow rate is H, and the hydrogen amount discharged from the container 91 is h, the hydrogen concentration (vol%) represented by h / (M + H) × 100 is in the atmosphere. To be discharged.
[0096]
On the other hand, after the exhaust hydrogen gas is introduced into the container 91 (in the case other than the introduction timing of the exhaust hydrogen gas), the exhaust hydrogen gas in the container 91 passes through the exhaust air supply pipe 95 into the container 91. Is discharged from the exhaust hydrogen gas discharge pipe 94 to the outside of the container 91 by the dilution gas introduced into the container. As a result, the discharged hydrogen gas in the container 91 is replaced with the dilution gas. For example, if the dilution gas flow rate is m and the discharge air flow rate is M, the hydrogen concentration (vol%) represented by m / M × 100 is discharged into the atmosphere. The exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the present embodiment has a hydrogen concentration (vol%) represented by (h / (M + H) × 100) and (m / M × 100) under any operating condition of the fuel cell. Is designed to be below the flammable range.
[0097]
In addition, according to the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the present embodiment, the time required to exhaust the existing air into the container 91 to the outside of the container 91 at the beginning of the introduction of the exhaust hydrogen gas is halved so far. be able to.
[0098]
In addition, the time required for discharging the existing air in the container 91 to the outside of the container 91 is used to discharge the discharged hydrogen gas to the outside of the container 91. The existing air that has been simply discharged out of the container 91 so far can be used as the dilution gas. Therefore, the exhaust hydrogen gas accommodated in the container 91 can be quickly discharged out of the exhaust hydrogen treatment apparatus 90, and the peak value of the hydrogen concentration discharged from the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 can be reduced. Yes (see FIG. 26).
[0099]
As a result, for example, the exhaust hydrogen gas is accommodated in accordance with various discharge hydrogen gas discharge timings appropriate for each operation state such as when the fuel cell is started, idle, and loaded, and the hydrogen concentration is less than the flammable concentration. The discharged hydrogen gas can be discharged into the atmosphere.
[0100]
As described above, the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the present invention has been described based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating understanding of the present invention, and the present invention is limited. Not what you want. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
[0101]
In the above embodiment, the exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode 13 is diluted using the exhaust air discharged from the air electrode 12 of the fuel cell 10, but the exhaust hydrogen gas is separately provided with a blower or the like. A flame-retardant gas for diluting the gas may be supplied to the air discharge pipe 41 or another dilution gas supply pipe. In such a case, although a blower or the like must be provided separately, the flow rate of the flame retardant gas can be increased, so the moving speed of the exhaust hydrogen gas in the containers 21 and 61 (supplied from the exhaust air supply pipe 45). Even if the flow rate of the flame-retardant gas is increased, the hydrogen concentration in the gas discharged from the discharge air discharge pipe 41 (dilution gas supply pipe) can be suppressed to less than 4%. Accordingly, the capacity of the containers 21 and 61 can be reduced, the exhaust hydrogen treatment apparatus can be reduced in size, and the time required for completing the dilution of the exhaust hydrogen gas can be shortened.
[0102]
In the above embodiment, the gas for diluting the exhaust hydrogen gas is called exhaust air, but it may also be called dilution gas. However, even when the name of the dilution gas is used, dilution is not performed in the containers 21 and 61, but dilution is performed in the exhaust air discharge pipe 41 (dilution gas supply pipe).
[0103]
In the said Example, although the box-shaped and tubular form was mentioned as an example as the containers 21 and 61, the form of the container is not limited to these forms. That is, it is only necessary to delay the time until the hydrogen gas discharged from the fuel electrode 13 is released into the atmosphere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system including an exhaust hydrogen treatment apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing another container that can be applied to the discharge processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a plan sectional view schematically showing the flow of exhaust hydrogen gas in the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 (container 21).
FIG. 4 is a plan sectional view schematically showing the flow of exhaust hydrogen gas in the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 (container 21).
FIG. 5 is a plan cross-sectional view schematically showing how the exhaust hydrogen gas flows in the exhaust hydrogen treatment apparatus 20 (container 21).
FIG. 6 is an explanatory view showing a first form of a flow restricting unit provided in the exhaust hydrogen treatment apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a second form of a flow regulating unit provided in the exhaust hydrogen treatment device.
FIG. 8 is an explanatory view showing a third form of a flow regulating unit provided in the exhaust hydrogen treatment device.
FIG. 9 is an explanatory view showing a fourth form of a flow restricting unit provided in the exhaust hydrogen treatment apparatus.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus 60 according to a second embodiment.
FIG. 11 is a time chart showing operation timings of the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve.
FIG. 12 shows the operation timing of the first solenoid valve and the second solenoid valve in the modification of the second embodiment, the flow rate of exhaust hydrogen gas introduced into the container 61, the flow rate of dilution gas, and the exhaust from the container 61. It is a time chart which shows the amount of exhaust hydrogen gas.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus 70 according to a third embodiment.
FIG. 14 is a time chart showing the operation timing of the first solenoid valve and the second solenoid valve.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a change over time of the hydrogen concentration discharged from the open end of the air discharge pipe.
FIG. 16 is an explanatory view schematically showing a first internal configuration example of the container and a flow state of exhaust hydrogen gas in the container.
FIG. 17 is an explanatory diagram schematically showing a seventh internal configuration example of the container and the flow state of exhaust hydrogen gas in the container.
FIG. 18 is an explanatory view schematically showing a third internal configuration example of the container and the flow state of exhaust hydrogen gas in the container.
FIG. 19 is an explanatory diagram schematically showing a fourth internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas when the flow velocity in the container is high.
FIG. 20 is an explanatory diagram schematically showing a fourth internal configuration example of the container and the flow state of the exhaust hydrogen gas when the flow velocity in the container is low.
FIG. 21 is an explanatory view showing a change over time in the concentration of discharged hydrogen discharged from a container having a fourth internal configuration.
FIG. 22 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus 80 according to a fifth embodiment.
FIG. 23 is a schematic configuration diagram of an exhaust hydrogen treatment apparatus according to a sixth embodiment, in which a container is represented by a plan sectional view.
FIG. 24 is a schematic view showing a state of movement of exhaust hydrogen gas in a container when pushing out exhaust hydrogen gas stored using a part of a dilution gas.
FIG. 25 is a schematic view showing a state of movement of exhaust hydrogen gas in the container in the exhaust hydrogen treatment apparatus according to the sixth embodiment.
FIG. 26 is an explanatory diagram showing the change over time in the concentration of discharged hydrogen discharged from the discharged hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment.
FIG. 27 is a schematic diagram showing a change in hydrogen concentration when exhaust hydrogen gas is introduced in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment.
FIG. 28 is a schematic diagram showing a change in hydrogen concentration when a dilution gas is introduced in the exhaust hydrogen treatment apparatus 90 according to the sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
10. Fuel cell
11 ... polymer membrane
12 ... Air electrode
13 ... Fuel electrode
14 ... Air compressor
15 ... Hydrogen reservoir
16 ... circulation pump
20 ... Exhaust hydrogen treatment equipment
21 ... Container
21a ... Introduction section
21b ... Deriving part
22 ... Partition plate
23 ... Exhaust hydrogen gas inlet
24 ... Exhaust air intake
30 ... Bulkhead
31 ... Flow regulation department
40 ... Air supply pipe
41 ... Air exhaust pipe (dilution gas supply path)
42 ... Hydrogen supply pipe
43 ... Hydrogen discharge pipe (exhaust hydrogen gas supply path)
44 ... Hydrogen circulation pipe
45 ... Exhaust air supply pipe
46 ... Exhaust hydrogen gas discharge pipe
50 ... Control valve
51. Check valve
60 ... Exhaust hydrogen treatment equipment
61. Container
70 ... Exhaust hydrogen treatment system
80 ... Exhaust hydrogen treatment equipment
90 ... Exhaust hydrogen treatment equipment
91: Container
911 ... First end
912 ... Second end
92 ... Partition plate
93 ... Hydrogen discharge pipe
94 ... Exhaust hydrogen gas discharge pipe
95 ... Exhaust air supply pipe
96 ... Air exhaust pipe

Claims

An exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
A deriving unit, can accommodate a total amount of the intermittently discharged discharged hydrogen gas and having a inlet portion and a diluent gas inlet and the diluent gas intake exhaust hydrogen gas inlet downstream of the inlet A container,
An exhaust hydrogen gas supply path communicating the fuel electrode side of the fuel cell and the exhaust hydrogen gas inlet of the introduction part of the container;
A dilution gas supply passage for constantly supplying the dilution gas;
An exhaust hydrogen gas discharge path that communicates the lead-out portion and a predetermined position of the dilution gas supply path;
Upstream of the predetermined position, a gas introduction path communicating the dilution gas supply path and the dilution gas intake of the introduction portion of the container;
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising: suppression means for suppressing outflow of exhaust hydrogen gas in the container with respect to the gas introduction path.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 1,
The suppression means divides the container into a first space including the exhaust hydrogen gas inlet and a second space including the dilution gas intake, and is supplied from the dilution gas intake. An exhaust hydrogen treatment apparatus, which is a partition wall having a flow restricting portion that allows passage of a dilution gas and restricts passage of exhaust hydrogen gas introduced from the exhaust hydrogen gas inlet.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 2,
The discharged hydrogen treatment device, wherein the flow regulating unit is a hole or a slit formed in the partition wall.

In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 2 or claim 3,
The container is a box-like body that includes therein a partition plate that forms a flow path for guiding fluid from the introduction part to the lead-out part,
The introduction part is a discharged hydrogen treatment apparatus provided in the uppermost stream region of the flow path.

In the exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 2 or claim 3,
The container is a tubular body,
The dilution gas intake is formed at one end of the tubular body, and the outlet portion is formed at the other end of the tubular body.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 1 ,
The suppressing means is a communication and a valve mechanism for switching the Hiren communicating state the gas introduction path while being disposed in the gas inlet passage,
The exhaust hydrogen treatment device further includes:
The exhaust hydrogen gas prior to the execution of intermittent operation for intermittently discharging the discharge hydrogen processing device comprising a valve mechanism controller for switching the gas introducing path in a non-communicated state by the valve mechanism.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 1 ,
The suppressing means is a communication and a valve mechanism for switching the Hiren communicating state the gas introduction path while being disposed in the gas inlet passage,
The exhaust hydrogen treatment device further includes:
The exhaust hydrogen gas prior to the execution of the intermittent operation to intermittently discharged, communication of the gas introduction passage by the valve mechanism, discharging the hydrogen processing apparatus including a repetitive switching valve mechanism controller a non-communicated state.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 7,
The valve mechanism controller, wherein the exhaust hydrogen gas after the execution of intermittent operation for intermittently discharged, communication of the gas introduction passage by the valve mechanism switches repeated non-communicated state discharge hydrotreater.

An exhaust hydrogen treatment device for diluting exhaust hydrogen gas discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
A dilution section for diluting the exhaust hydrogen gas;
Discharging means for discharging discharged hydrogen gas at predetermined time intervals from the fuel electrode side of the fuel cell;
A dilution gas supply means for constantly supplying a dilution gas for diluting the discharged hydrogen gas to the dilution section;
Supplied by the dilution gas supply means so as to contain the discharged exhausted hydrogen gas and delay the time for the discharged exhausted hydrogen gas to move to the dilution section by a time shorter than the predetermined time interval. A delay means for moving the accommodated exhaust hydrogen gas to the diluting section using a part of the diluted gas,
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising reverse movement suppression means for suppressing reverse movement of the exhaust hydrogen gas accommodated in the delay means to the dilution gas supply means.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 9,
An exhaust hydrogen treatment apparatus in which the supply amount of the dilution gas used by the moving means per hour is inversely proportional to the predetermined time interval.

An exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
A container having an introduction part and a lead-out part, and capable of accommodating the entire amount of the exhausted hydrogen gas discharged intermittently;
An exhaust hydrogen gas supply passage communicating the fuel electrode side of the fuel cell and the container;
A dilution gas supply passage for constantly supplying the dilution gas;
An exhaust hydrogen gas discharge passage communicating the lead-out portion of the container and a predetermined position of the dilution gas supply passage;
A gas introduction path communicating with the dilution gas supply path and the introduction portion of the container on the upstream side of the predetermined position;
A first switching mechanism that is disposed in the gas introduction path and switches the gas introduction path to either a communication state or a non-communication state;
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising: control means for controlling a switching state of the first switching mechanism, the control means switching the first switching mechanism to a non-communication state after the exhaust hydrogen gas is discharged.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 11 further includes:
A second switching mechanism that is disposed in the exhaust hydrogen gas supply path and intermittently switches the exhaust hydrogen gas supply path from a non-communication state to a communication state;
The control means switches the first switching mechanism to a non-communication state after the second switching mechanism is switched to a communication state, and after the second switching mechanism is switched to a non-communication state, An exhaust hydrogen treatment apparatus for switching the first switching mechanism to a communication state.

An exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
A container having first and second ends and capable of accommodating the entire amount of the hydrogen gas discharged intermittently;
And exhaust the hydrogen gas supply passage for communicating the central portion within said container and the fuel electrode side of the fuel cell,
A dilution gas supply passage for constantly supplying the dilution gas;
An exhaust hydrogen gas discharge path communicating the first end of the container with a predetermined position of the dilution gas supply path;
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising a gas introduction path that communicates the dilution gas supply path and the second end of the container upstream of the predetermined position.

In a discharged hydrogen treatment apparatus for diluting discharged hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of a fuel cell using a dilution gas that is constantly supplied, the container is a container for temporarily storing discharged hydrogen gas. And
A bottom surface that forms the bottom surface during installation;
A top surface portion that forms the top surface during installation;
A housing part capable of housing the entire amount of the hydrogen gas discharged intermittently and having an internal structure for flowing the introduced fluid from the bottom surface part to the top surface part;
An introduction part for introducing a part of the exhaust hydrogen gas and the dilution gas into the housing part;
A container comprising: a lead-out part that leads out the temporarily stored exhaust hydrogen gas to the outside of the container part.

The container according to claim 14,
The introduction part is arranged in close had positioned in the bottom portion than the top wall, wherein the deriving unit container disposed in close had positioned in the top wall than the bottom portion.

The container according to claim 14,
The introduction part is arranged in close had positioned in the top wall than said bottom portion, said outlet portion is disposed close had positioned in the top wall opposite to the inlet portion,
The said accommodating part is a container which equips an inside with the guide path which guides the fluid introduce | transduced inside the container through the said introducing | transducing part to the said bottom face part.

The container according to claim 15 or 16,
The said accommodating part is a container which forms the flow path which guides a fluid from the said bottom face part to the said top face part, and equips an inside with one or more partition plates parallel to the said bottom face part.

The container according to claim 17,
Each of the partition plates is a container provided with a fluid passage portion that allows passage of discharged hydrogen gas when the fluid flow rate is low.

The container according to claim 18,
The container in which the fluid passage portion is a plurality of pores or slits.

An exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
A container according to any one of claims 14 to 19,
An exhaust hydrogen gas supply path communicating the fuel electrode side of the fuel cell and the introduction part of the container;
A dilution gas supply passage for constantly supplying the dilution gas;
An exhaust hydrogen gas discharge passage communicating the lead-out portion of the container and a predetermined position of the dilution gas supply passage;
A gas introduction path communicating with the dilution gas supply path and the introduction portion of the container on the upstream side of the predetermined position;
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising: suppression means for suppressing outflow of exhaust hydrogen gas in the container with respect to the gas introduction path.

An exhaust hydrogen treatment apparatus for diluting exhaust hydrogen gas intermittently discharged from the fuel electrode side of the fuel cell,
First and second ends, and wherein with the distance from the first and second end portions have an equal correct discharge hydrogen introduction part, which can accommodate a total amount of the intermittently discharged discharged hydrogen gas storage And
An exhaust hydrogen gas supply passage communicating the exhaust hydrogen introduction part and the fuel electrode side of the fuel cell;
A dilution gas supply passage for constantly supplying the dilution gas;
An exhaust hydrogen gas discharge path communicating the first end of the container with a predetermined position of the dilution gas supply path;
An exhaust hydrogen treatment apparatus comprising a gas introduction path that communicates the dilution gas supply path and the second end of the container upstream of the predetermined position.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 21,
The container has a plurality of partition plates that define the flow path of the introduced fluid,
The exhaust hydrogen treatment apparatus, wherein an interval between the partition plates in the vicinity of the exhaust hydrogen introduction portion is wider than an interval between the partition plates in the vicinity of the first and second end portions.

The exhaust hydrogen treatment apparatus according to claim 21,
The container is a discharged hydrogen treatment apparatus having a plurality of partition plates defining flow paths of the introduced fluid in the vicinity of the first and second end portions.