JP4501165B2 - 車輌用燃料電池システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は車輌用燃料電池システムに関する。更に詳しくは、高分子固体電解質膜を有するＰＥＭ型の燃料電池であって水を液体の状態で空気極に供給するタイプの燃料電池システム（以下、「水直噴タイプの燃料電池システム」という）を車輌に適用するときの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＥＭ型の燃料電池本体は、燃料極と空気極との間に高分子固体電解質膜が挟持された構成である。
燃料極及び空気極はともに触媒物質を含む触媒層と、前記触媒層を支持すると共に反応ガスを供給しさらに集電体としての機能を有する電極器材からなる。
燃料極と空気極の更に外側には、反応ガスを外部より電極内に均一に供給するとともに、余剰ガスを外部に排出するためのガス流通溝を設けたセパレータ（コネクタ板）が積層される。このセパレータはガスの透過を防止するとともに発生した電流を外部へ取り出すための集電を行う。
【０００３】
上記燃料電池本体とセパレータとで単電池が構成される。実際の燃料電池システムでは、かかる単電池の多数個が直列に積層されてスタックが構成される。
燃料電池本体では、一般的に発生電力にほぼ相当する熱量の熱が発生する。従って、燃料電池本体が過度にヒートアップすることを防止するために、スタックに冷却板を内蔵させる。この冷却板には空気や水などの冷却媒体が冷却板内に配される通路を介して流通されてスタックが冷却され、もって燃料電池本体が所望の温度に維持される。
【０００４】
このような構成の燃料電池の起電力は、燃料極側（アノード）に燃料ガスが供給され、空気極側に酸化ガスが供給された結果、電気化学反応の進行に伴い電子が発生し、この電子を外部回路に取り出すことにより、発生される。
即ち、燃料極（アノード）にて得られる水素イオンがプロトン（Ｈ_３Ｏ^＋)の形態で、水分を含んだ電解質膜中を空気極（カソード）側に移動し、また燃料極（アノード）にて得られた電子が外部負荷を通って空気極（カソード）側に移動して酸化ガス（空気を含む）中の酸素と反応して水を生成する、一連の電気化学反応による電気エネルギーを取り出すことができるからである。
【０００５】
上記において、プロトンが燃料極より空気極に向かって電解質膜中を移動する際に水和の状態をとるため、電解質膜が乾燥してしまうと、イオン伝導率が低下し、エネルギー変換効率が低下してしまう。
よって、良好なイオン伝導を保つために固体電解質膜に水分を供給する必要があり、そのために燃料ガス及び酸化ガスを加湿して、水分を供給している。
また、アノード電極側では、電極反応を適正に継続させるために、より水素ガスの湿潤状態を維持する必要があり、燃料ガスの加湿方法については従来から様々な提案がある。
【０００６】
他方、プロセス空気を加湿する方法は従来から提案されているが、反応熱により昇温されている（通常８０℃程度である）空気極を確実に加湿するには、常温のプロセス空気を加湿器において予め加温しておく必要がある。飽和水蒸気量を空気極の周囲の環境と一致させるためである。そのため、加湿器は水の供給機能とプロセス空気の昇温機能とが求められる複雑な構成であった。
特開平７−１４５９９号公報に開示の燃料電池装置では、空気導入管に噴射ノズルを設けて加湿に必要な水がプロセス空気中に噴霧される。この噴射ノズルが圧縮機の上流側にある場合、噴霧された水はプロセス空気の圧縮にともなう熱で蒸発され、水蒸気の状態で空気極を加湿する。また、この装置でも、必要に応じて空気の加湿装置が更に付加される。
いずれにせよ従来の技術では空気へ水蒸気を混入させることにより電解質膜へ水分を補給していた。
【０００７】
更には、特開平９−２６６００４号公報に示される燃料電池装置では、排出される水素ガスの濃度を下げるため、燃料極から排出されるガス（この排気ガスには未反応の水素ガスが含まれている）を空気極側へ導入してその中の水素ガスを空気極において燃焼させている。当該燃焼において反応水（回収水）が生成されるため、このような燃料電池装置では加湿器を特に付加しなくても、電解質膜へ充分な水分を補給できることとなる。
【０００８】
【先の出願における開示の概要】
更なる研究により以下の事項が解った。
所定値以下の厚さの電解質膜により、燃料電池を構成した場合に、プロトンが空気極において空気中の酸素と反応して生成された水が、電解質膜中を空気極から水素極へ逆浸透する。この逆浸透された水により、電解質膜を好適な湿潤状態に維持することができるため、水素極（アノード電極）側で水素（燃料ガス）を加湿する必要がない。
しかし、空気極（カソード電極）側において、導入される空気（酸化ガス）流により、電解質膜の空気極側の水分が蒸発するため、電解質膜の空気極側の水分が不足することが解った。
【０００９】
そこで先の出願では、燃料電池本体の空気極に水が液体の状態で供給される、水直噴タイプの燃料電池システムを提案した。
このように構成された燃料電池システムによれば、空気極の表面に供給された水が優先的に空気から潜熱を奪うので、空気極側の電解質膜から水分の蒸発することが防止される。従って、電解質膜はその空気極側で乾燥することなく、常に均一な湿潤状態を維持する。よって、燃料電池システムの性能及び／又は耐久性が向上する。
【００１０】
さらには、水を液体の状態で空気極に供給すると、空気極の表面に供給された水は空気極自体からも熱を奪いこれを冷却するので、これにより燃料電池本体の温度を制御できる。即ち、燃料電池スタックへ冷却板を付加しなくても当該燃料電池本体を冷却することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は先の出願で提案された水直噴タイプの燃料電池システムを車輌に適用すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、次の解決すべき課題に気が付いた。
車輌を駆動させる燃料電池システムにはより高い効率と、よりコンパクトな容積及び軽量化が求められる。
車輌用の燃料電池システムでは車輌の走行時、特に加速時に燃料電池本体に高い負荷がかかり、その発熱量が大きくなる。従って、水直噴タイプの燃料電池システムにおいて空気極に水を液体の状態で供給するだけでは燃料電池本体ひいては燃料電池スタックがヒートアップしてしまうおそれがある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面は、上記課題を解決するものであり、その構成は次の通りである。
車輌用燃料電池システムであって、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの空気極に水を液体の状態で供給する手段と、を備えてなり、
前記燃料電池スタックが車輌のラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする車輌用燃料電池システム。
【００１３】
このように構成されたこの発明の第１の局面の車輌用燃料電池システムによれば、燃料電池スタックに高い負荷がかかりその発熱量が大きくなる車輌の走行時に、燃料電池スタックはラム風によって冷却される。従って、燃料電池スタックが過度にヒートアップされることが未然に防止される。
また、ラム風による冷却効果があるので、水直噴タイプにおいて燃料電池スタックに供給される水の量を低減することができる。よって、水タンクに要求される容量をはじめとして燃料電池システムにおける水供給系の各装置をコンパクトにすることができ、もってその軽量化を図れる。
【００１４】
上記において、ラム風とは、車輌の進行にともない車輌内（特に車両のボンネット内部）を通過する空気の流れをいう。この車両のボンネット内部には、発電用の燃料電池システム、電力変換装置や車輌走行用モータ等が収納されている。車輌の進行にともない外気は車輌前部の開口部、特にフロントグリルからボンネット内部に取り込まれ、その一部は室内を通過する。冷却効果を考えればラム風の最も強い部分（乗用車ではフロントグリルの部分）に燃料電池スタックを配置することが好ましい。
また、車輌のボンネット上に外気取入れ用の開口部を別途設けて、ここから取り入れられるラム風の最も強い部分に燃料電池スタックを配置してもよい。
【００１５】
燃料電池本体はその空気極に水を液体の状態で供給して所望の効果が得られるものであれば、特に限定されない。実施例では、ＰＥＭ型の燃料電池本体を採用している。この燃料電池本体をセパレータで挟持して燃料電池の単位ユニットが構成される。この単位ユニットを複数重ねあわせて燃料電池スタックが構成される。
燃料電池スタックの空気極に水を液体の状態で供給する手段もその機能が達成できれば特に限定されない。実施例では、燃料電池スタックの空気流路の入り口の上に配置されたノズルより水を噴霧させる構成とした。
【００１６】
なお、電解質膜の湿潤状態を維持し及び／又は燃料電池スタックを冷却する観点から、この出願時点では、空気極に供給される熱媒体として水が考えられる。勿論、将来同様の機能を有する他の熱媒体が開発されれば、それは水と均等である。
【００１７】
この発明の第２の局面の車輌用燃料電池システムは次のように構成される。
即ち、第１の局面の車輌用燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックから排出された空気の水分を凝縮して回収する凝縮器が更に備えられ、該凝縮器も前記ラム風の通路に配置されている。
【００１８】
このように構成されたこの発明の第２の局面によれば、第１の局面の発明の作用効果に加えて、凝縮器にラム風があたりその冷却機能が強化される。即ち、一般的な凝縮器にはファンが備えられ、排出空気中の水分を凝縮させるための熱交換器に強制的に風が送られている。ここで、ラム風が利用できればファンに要求される出力が小さくなる。よって、凝縮器のコンパクト化及び軽量化及び省エネルギー化が図れる。
【００１９】
この発明の第３の局面の車輌用燃料電池システムは次のように構成される。
即ち、車輌用燃料電池システムであって、
燃料電池スタックと、
冷媒を循環させて前記燃料電池スタックを冷却する冷却系と、を備えてなり、
前記冷却系の熱交換器が車輌のラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする車輌用燃料電池システム。
【００２０】
このように構成された第３の局面の発明によれば、燃料電池スタックに高い負荷がかかりその発熱量が大きくなる車輌の走行時及び加速時に、燃料電池スタックの冷却系の熱交換器の冷却機能がラム風によって強化される。従って、熱交換器のコンパクト化及び燃料電池発電システムの省電力化を行うことができる。
【００２１】
燃料電池スタックを冷却する冷却系はこれをコンパクト化するために減圧冷却系とすることが好ましい。減圧冷却系の冷媒には水を使用することが好ましい。燃料電池スタックの各セパレータはカーボン製であり、有機系の冷媒を用いるとセパレータの主として有機系のバインダが溶解されるおそれがあるからである。
【００２２】
この発明の第４の局面の車輌用燃料電池システムは次のように構成される。
即ち、第３の局面の車輌用燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックから排出された空気の水分を凝縮して回収する凝縮器が更に備えられ、該凝縮器も前記ラム風の通路に配置されている。
【００２３】
このように構成されたこの発明の第４の局面によれば、第３の局面の作用効果に加えて、凝縮器にラム風があたりその冷却機能が強化される。即ち、一般的な凝縮器にはファンが備えられ、排出空気中の水分を凝縮させるための熱交換器に強制的に風が送られている。ここで、ラム風が利用できればファンに要求される出力が小さくなる。よって、凝縮器のコンパクト化、軽量化及び省電力化が図れる。
【００２４】
本発明の第５の局面の燃料電池システムは次のように構成される。
燃料電池スタック、
水素吸蔵合金、
水素と空気中の酸素とを反応させて熱エネルギーを取得する手段、
該熱エネルギーを前記水素吸蔵合金に与え、該水素吸蔵合金から水素を放出させる手段、
前記水素吸蔵合金から放出された水素により前記燃料電池スタックから排出された一部の空気を昇温し、該昇温された空気を前記熱エネルギー取得手段に導入する手段、
を備えてなる燃料電池システム。
【００２５】
このように構成されたこの発明の第５の局面のシステムによれば、燃料電池スタックにより昇温された一部の空気を水素吸蔵合金から放出された高温の水素（例えば１７０〜２００℃）でもって更に加熱して触媒燃焼器などの熱エネルギー取得手段に導入するので、当該触媒燃焼器における燃焼効率が向上する。従って、システムとしてのトータルの熱効率が向上する。
【００２６】
【実施例】
以下、この発明の実施例を説明する。
図１にこの発明の実施例の燃料電池システム１の概略構成を示す。
この燃料電池システム１は、燃料電池スタック２、燃料供給系１０、空気供給系４０、水供給系５０及び負荷系７０及び制御系８０から大略構成される。
【００２７】
燃料電池スタック２は燃料電池の単位ユニットを複数（約３０〜１００枚程度）接続したものである。この単位ユニットは、図２に示すように、空気極３と燃料極４とで固体高分子電解質５を挟持した燃料電池本体を、更にカーボンブラックのセパレータ６、７で挟持した構成である。この単位ユニットの形状は特に限定されないが、セパレータ６と空気極３との間には空気を流通させる空気流路８が上下方向に形成される。セパレータ７と燃料極４との間には水素ガスを流通させる水素ガス流路９が形成されている。
この燃料電池スタック２は車輌のラム風の通路に配置される。従って、この燃料電池スタック２はラム風によって冷却される。車速が早いときには燃料電池スタック２の負荷も大きくなってその発熱量が大きくなるが、ラム風の風量も大きくなるのでそれだけ燃料電池スタック２に対する冷却効果が大きくなる。
【００２８】
燃料供給系１０から上記水素ガス流路９に水素ガスが導入され、連続的若しくは間欠的に燃料電池スタック２から排出される。燃料供給系１０には汎用的なものを利用でき、水素の貯蔵及び放出は水素吸蔵合金で行う。
空気供給系４０は空気マニホールド４５より大気を燃料電池スタック２の空気流路８に供給し、燃料電池スタック２から排出された空気を水凝縮器５１を通して排出する。
【００２９】
この実施例では、空気マニホールド４５に複数のノズル５５が配設されて、これより吸気中に水が液体の状態で供給される。この水の大部分は液体の状態を維持したまま水凝縮器５１に到達し、そのままタンク５３へ送られて回収される。供給された水の一部は蒸発し、水凝縮器５１において凝縮されて回収される。
この水凝縮器５１において、この実施例では、その熱交換器５２がラム風の通路に配置されている。これにより、熱交換器５２における熱交換機能（空気を冷却し水を凝縮する）がラム風により補助若しくは強化される。よって、熱交換器５２自体に要求される容量が小さくなり、もってラム風を利用しないものに比べて熱交換器５２ひいては水凝縮器５１をコンパクトにすることができる。
【００３０】
水供給系５０はタンク５３の水をノズル５５から空気マニホールド４５へ供給し、この水を水凝縮器５１で回収してタンク５３に戻すという閉じられた系である。勿論、水供給系５０を完全に閉じることは不可能であるので、タンク５３の水位をモニタしてこの水位が所定の閾値を超えたら外部より水を補給する。冬季にタンク５３中の水が凍結しないようにタンク５３にはヒータを取り付けることが好ましい。
【００３１】
タンク５３の水はポンプ６１により空気マニホールド内に配設されたノズル５５へ圧送され、ここから空気極３の表面に対して連続的若しくは間欠的に噴出される。この水は燃料電池スタック２の空気極３に供給され、ここにおいて優先的に空気から潜熱を奪うので、空気極３側の電解質膜５からの水分の蒸発が防止される。従って、電解質膜５はその空気極３側で乾燥することなく、常に均一な湿潤状態を維持する。
また、空気極３の表面に供給された水は空気極３自体からも熱を奪いこれを冷却する。この冷却効果とラム風による冷却効果により燃料電池スタック２の温度を制御できる。
【００３２】
負荷系７０は燃料電池スタック２の出力を外部に取り出して、モータ７７等の負荷を駆動させる。負荷系７０の出力は水供給系５０のポンプ６１及び制御系８０のコントローラ８１にも与えられる。
【００３３】
制御系８０は、燃料電池スタック２に対するラム風の影響をモニタして、燃料電池スタック２に供給される水の量を制御し、もって燃料電池スタック２の温度を維持する。
コントローラ８１は、図示しないＣＰＵとメモリを備える。メモリにはＣＰＵの動作を制御するプログラムが保存されており、ＣＰＵは当該プログラムに基づき、入力されたデータを処理してポンプ６１の作動を制御する。
図中の符号８３は温度センサであり、燃料電池スタック２の温度をモニタしている。
【００３４】
次に、この実施例の燃料電池システム１の動作を図３に基づき説明する。なお、下記の動作の中で行われる演算は全てコントローラ８１のＣＰＵがメモリに保存されているプログラムに基づいて行っている。
【００３５】
スタート後、ポンプ６１が作動してタンク５３の水がノズル５５より空気マニホールド４５内に噴出され、燃料電池スタック２の空気極３に水が液体の状態で供給される（ステップ１）。これにより、燃料電池スタック２が予め冷却され、システム起動時の電解質膜等におけるいわゆる焼き付きが未然に防止される。
【００３６】
その後、空気供給系４０をオンにし、続いて燃料供給系１０をオンにしてシステム１を起動する(ステップ２）。
車輌の走行に伴いラム風が発生し、ラム風による燃料電池スタック２及び水凝縮器５１の熱交換器５２に対する空冷が開始する（ステップ３）。
【００３７】
ステップ４では、図示しない温度計で検出されたラム風の温度と車輌付設の速度計で検出された車輌の走行速度に基づき、ラム風による冷却能Ｙを演算する。なお、コントローラのメモリはラム風の温度及び走行速度と冷却能Ｙとの関係を予め保存しており、ＣＰＵはこの関係を参照してこのステップ４の演算を行う。
一方、ステップ５では、走行に対応した燃料電池スタック２の実際の出力に基づき、燃料電池スタック２の総発熱量Ｚを同じくＣＰＵで演算する。なお、コントローラのメモリは出力と燃料電池スタック２の総発熱量との関係を予め保存しており、ＣＰＵはこの関係を参照してこのステップ５の演算を行う。
【００３８】
ステップ６では、燃料電池スタック２の総発熱量Ｚとラム風による冷却能Ｙとの差を演算する。そして、この差（Ｚ−Ｙ）の熱量を冷却するのに適当な水量を演算する。ステップ７でこの水量がノズル５５から噴出されるようにポンプ６１をコントローラ８１で制御する。
【００３９】
ステップ８では、温度センサ８３で燃料電池スタック２の温度を検出し、この温度と予め定めれてメモリに保存されている設定温度（５０〜６０℃）とを比較する。燃料電池スタック２の温度が設定温度内にあれば定常走行モード(ステップ９）となりポンプ６１の出力、即ち水直噴量を安定させる。一方、当該温度が標準温度から外れているとステップ４に戻り、水直噴量を調整する。
【００４０】
上記動作を別の方向からみれば、燃料電池スタック２の冷却はもっぱらノズル５より供給される水によりなされるが、ラム風による冷却作用が付加される。従って、燃料電池スタック２の過度のヒートアップが確実に防止される。
【００４１】
次に、この発明の第２の実施例を図４及び図５に基づいて説明する。なお図４において図１と同一の要素には、また、図５において図３と同一のステップにはそれぞれ同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例の燃料電池システム１００では、燃料電池スタック２を冷却する冷却系１１０が設けられている。
【００４２】
この冷却系１１０は燃料電池スタック２と周知構成の熱交換器１１１との間で冷媒としての水を循環させる。符号１１２はそのためのポンプであり、ポンプ１１２の電源はこの燃料電池スタック２自体からとられる。この実施例では、熱交換器１１１がラム風の通路に配置されている。これにより、水に対する熱交換器の冷却能力がラム風により補助ないし強化される。よって、ラム風を利用しないものに比べてこれをコンパクトにすることができる。
【００４３】
この実施例では、冷却系１１０のポンプ１１２も制御系１８０のコントローラ１８１によって制御される。
即ち、図５のフローチャートにあるように、ステップ１０６において、総発熱量Ｚとラム風による冷却能Ｙよりノズル５５から噴出すべき水の量Ｖと冷却系１１０に求められる冷却能Ｃとが演算される。この演算を実行するため、コントローラ内のメモリには総発熱量Ｚ及びラム風による冷却能Ｙと水噴出量Ｖ及び冷却系１１０求められるに冷却能Ｃとの関係が予め保存されている。
そして、ステップ１０７では、ステップ１０６で求められた水噴出量Ｖと冷却能Ｃとに基づいて、それぞれ水供給系５０のポンプ６１の出力と冷却系１１０のポンプ１１２の出力とが制御される。
【００４４】
なお、燃料電池スタック２に付設された冷却系１１０の熱交換器１１１をラム風の通路に配置することは、水直噴タイプの燃料電池システムに限られるものではない。
【００４５】
図６に第３の実施例の燃料電池システム２００を示す。なお、図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例の燃料電池システム２００は、図４に示したシステム１００においてその冷却系を減圧冷却系２１０としたものである。減圧冷却系２１０において熱交換器２１１がラム風の通路に配置される。図中の符号２１２はコンプレッサである。
減圧冷却系を採用することにより、燃料電池スタック２に付設される冷却系がよりコンパクトになる。
【００４６】
この実施例の燃料電池システム２００の動作は、ポンプ１１２の出力制御をコンプレッサ２１２の出力制御とする他は、図５のフローチャートと同じである。
【００４７】
図７に第４の実施例の燃料電池システム３００を示す。なお、図７において図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例の燃料電池システム３００では、図１に示したシステム１において、新規な構成の燃料供給系３１０を用いた。
【００４８】
この燃料供給系３１０は水素吸蔵合金３１１に貯えられた水素を熱交換器３１７、３１９を介して燃料電池スタック２へ供給する。この水素吸蔵合金３１１にはＭｇ−Ｎｉ系等の高吸蔵材が用いられ、触媒燃焼器３１３の熱により水素を放出する。
触媒燃焼器３１３には水素吸蔵合金３１１から放出された水素の一部と空気が導入される。そして、触媒上で水素と空気中の酸素とが反応し熱エネルギーが取り出される。この熱エネルギーはヒートポンプその他の通常の間接熱交換を伴う熱伝達部材により水素吸蔵合金３１１へ与えられ、これを加熱する。
【００４９】
この実施例では、触媒燃焼器３１３へ供給される空気が、熱交換器３１７を介して、水素吸蔵合金３１１から放出された水素により予め触媒燃焼温度近くまで加熱される。従って、触媒燃料器３１３における燃焼効率が向上する。
更にこの実施例では熱交換器３１７に導入される空気として燃料電池スタックにより昇温されている排出空気を利用する。従って、更に熱エネルギーの有効利用が図れる。
【００５０】
触媒燃焼器３１３から排出された高温の空気は空気供給系４０において水凝縮器５１の上流側に戻される。なお、空気供給系４０を流れる空気において触媒燃焼器３１３に送られるのはごく一部であるし、特にこの実施例の水凝縮器５１ではその空気冷却機能がラム風により強化されているので、空気供給系４０に高温の空気が戻されても水凝縮器５１の機能に殆ど影響を与えない。
【００５１】
参考のため、燃料供給系３１０における熱収支を図面上に示した。
【００５２】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００５３】
（１３）車輌用燃料電池システムであって、
燃料電池スタックと、
冷媒を循環させて前記燃料電池スタックを冷却する冷却系と、を備えてなり、
前記冷却系の熱交換器が車輌のラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする車輌用燃料電池システム。
（１４） 前記冷却系は減圧冷却により前記燃料電池スタックを冷却する、ことを特徴とする（１３）に記載の車輌用燃料電池システム。
（１５） 前記冷媒は水である、ことを特徴とする（１４）に記載の車輌用燃料電池システム。
（１６） 前記燃料電池スタックから排出された空気の水分を凝縮して回収する凝縮器が更に備えられ、該凝縮器も前記ラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする（１３）〜（１５）のいずれかに記載の車輌用燃料電池システム。
【００５４】
（２０） 燃料電池スタック、
水素吸蔵合金、
水素と空気中の酸素とを反応させて熱エネルギーを取得する手段、
該熱エネルギーを前記水素吸蔵合金に与え、該水素吸蔵合金から水素を放出させる手段、
前記燃料電池スタックから排出された空気を前記熱エネルギー取得手段に導入する手段、
を備えてなる燃料電池システム。
（２１） 燃料電池スタック、
水素吸蔵合金、
水素と空気中の酸素とを反応させて熱エネルギーを取得する手段、
該熱エネルギーを前記水素吸蔵合金に与え、該水素吸蔵合金から水素を放出させる手段、
前記水素吸蔵合金から放出された水素により昇温された空気を前記熱エネルギー取得手段に導入する手段、
を備えてなる燃料電池システム。
【００５５】
（３０） 燃料電池スタック、
水素吸蔵合金、
水素と空気中の酸素とを反応させて熱エネルギーを取得する手段、
該熱エネルギーを前記水素吸蔵合金に与え、該水素吸蔵合金から水素を放出させる手段、
を備えてなる燃料電池システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１の実施例の燃料電池システムの構成図である。
【図２】図２は同じく燃料電池の単位ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】図３は同じく第１の実施例の燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図４はこの発明の第２の実施例の燃料電池システムの構成図である。
【図５】図５は同じく第２の実施例の燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】図６はこの発明の第３の実施例の燃料電池システムの構成図である。
【図７】図７はこの発明の第４の実施例の燃料電池システムの構成図である。
【符号の説明】
１、１００、２００、３００ 燃料電池システム
２ 燃料電池スタック
３ 空気極
１０、３１０ 燃料供給系
５０ 水供給系
５５ ノズル
５１ 水凝縮器
１１０ 燃料電池スタックの冷却系
２１０ 燃料電池スタックの減圧冷却系
３１１ 水素吸蔵合金
３１３ 触媒燃焼器
３１７ 熱交換器

Claims (6)

1. 車輌用燃料電池システムであって、
   燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの空気極に水を液体の状態で供給する手段と、を備えてなり、
   前記燃料電池スタックが車輌のラム風の通路に配置されており、
   前記燃料電池スタックの総発熱量と前記ラム風による冷却能との差から前記水の供給量を制御するコントローラが更に備えられている、
   ことを特徴とする車輌用燃料電池システム。
2. 前記燃料電池スタックから排出された空気の水分を凝縮して回収する凝縮器が更に備えられ、該凝縮器も前記ラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用燃料電池システム。
3. 車輌用燃料電池システムであって、
   燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの空気極に水を液体の状態で供給する手段と、
   冷媒を循環させて前記燃料電池スタックを冷却する冷却系と、を備えてなり、
   前記冷却系の熱交換器が車輌のラム風の通路に配置されており、
   前記燃料電池スタックの総発熱量と前記ラム風による冷却能との差から前記水の供給量を制御するコントローラが更に備えられている、
   ことを特徴とする車輌用燃料電池システム。
4. 前記冷却系は減圧冷却により前記燃料電池スタックを冷却する、ことを特徴とする請求項３に記載の車輌用燃料電池システム。
5. 前記冷媒は水である、ことを特徴とする請求項４に記載の車輌用燃料電池システム。
6. 前記燃料電池スタックから排出された空気の水分を凝縮して回収する凝縮器が更に備えられ、該凝縮器も前記ラム風の通路に配置されている、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の車輌用燃料電池システム。

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