JP4738480B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1では、一次冷却水給排系統を流れる一次冷却水を冷却媒体(以下、単に「冷媒」という)として利用することにより、固体高分子形燃料電池から排出されたオフガスを凝縮器において強制的に冷却する。これによって、燃料ガスを加湿するために利用可能な水を強制的に増量させる。
図1に示すブロック構成を備え、更に、図2及び図3に示す構成の凝縮加湿器を備える燃料電池システムを用いて、本発明により得られる効果を検証した。
本発明の実施の形態2では、二次冷却水給排系統を流れる二次冷却水を冷媒として利用することにより、固体高分子形燃料電池から排出されたオフガスを凝縮器において強制的に冷却する。これによって、燃料ガスを加湿するために利用可能な水を強制的に増量させる。
図5に示すブロック構成を備え、更に、図2及び図3に示す構成の凝縮加湿器を備える燃料電池システムを用いて、本発明により得られる効果を検証した。
本発明の実施の形態3では、第2のブロアにより燃料電池システムの外部から供給される空気を冷媒として利用することにより、固体高分子形燃料電池から排出されたオフガスを凝縮器において強制的に冷却する。これにより、燃料ガスを加湿するために利用可能な水を強制的に増量させる。
本発明の実施の形態4では、燃料電池システムの内部に存在する空気を冷媒として利用することにより、固体高分子形燃料電池から排出されたオフガスを凝縮器において強制的に冷却する。これによって、燃料ガスを加湿するために利用可能な水を強制的に増量させる。
2 全熱交換器
2a 往路
2b 復路
3 凝縮器
3a オフエア用流路
3b 二次冷却水用流路
4 水素生成装置
4a 加熱器
5 加湿器
5a 往路
5b 復路
6 凝縮器
6a オフガス用流路
6b 一次冷却水用流路
7 凝縮器
7a オフガス用流路
7b 二次冷却水用流路
8 固体高分子形燃料電池
8a 酸化剤ガス用流路
8b 燃料ガス用流路
8c 一次冷却水用流路
9 一次冷却水タンク
10 ポンプ
11 熱交換器
11a 一次冷却水用流路
11b 二次冷却水用流路
12 二次冷却水タンク
13 ポンプ
14 放熱器
14a 二次冷却水用流路
15 第2のブロア
16 凝縮器
16a 放熱フィン
16b オフガス用流路
17 制御装置
20 エンドプレート
20a〜20c 導入口
20d 排出口
21 凝縮用プレート
21a,21b 凹部
21c〜21e 貫通穴
22 絶縁プレート
22c,22d 貫通穴
23 第1加熱用プレート
23a,23b 凹部
23c,23d 貫通穴
24 加湿膜
24c,24d 貫通穴
25 第2加熱用プレート
25a,25b 凹部
25c,25d 貫通穴
26 エンドプレート
30 凝縮加湿器
30a 凝縮部
30b 加湿部
101 ブロア
102 全熱交換器
103 凝縮器
104 水素生成装置
104a 加熱器
105 加湿器
105a 加熱器
106 凝縮器
107 燃料電池
108 冷却水タンク
109 ポンプ
110 熱交換器
111 冷却水タンク
112 ポンプ
113 放熱器
100〜500 燃料電池システム
Claims (4)
- 原料が供給されて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが供給されて該燃料ガスを供給される熱エネルギー及びオフガスを利用して加湿する加湿器と、
前記加湿器で前記加湿された燃料ガスが供給されかつ酸化剤ガスが供給されて前記熱エネルギー及びオフガスを排出しながら発電する燃料電池と、
前記燃料電池の温度を該燃料電池の内部に一次冷却水を通過させることにより直接的に制御する一次冷却水給排系統と、
を少なくとも備えており、
前記燃料電池から排出されたオフガスが有する水蒸気を前記一次冷却水給排系統における前記一次冷却水との熱交換により冷却することによって凝縮水に変換させて該凝縮水を前記加湿器に前記加湿のために供給する凝縮器を更に備え、
前記凝縮器から前記加湿器に向けて前記凝縮水が重力により自動的に供給されるように構成されている、燃料電池システム。 - 原料が供給されて水素を含む燃料ガスを生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが供給されて該燃料ガスを供給される熱エネルギー及びオフガスを利用して加湿する加湿器と、
前記加湿器で前記加湿された燃料ガスが供給されかつ酸化剤ガスが供給されて前記熱エネルギー及びオフガスを排出しながら発電する燃料電池と、
前記燃料電池の温度を該燃料電池の内部に一次冷却水を通過させることにより直接的に制御する一次冷却水給排系統と、
前記燃料電池の温度を前記一次冷却水給排系統の一次冷却水から二次冷却水に伝熱させることにより間接的に制御する二次冷却水給排系統と、
を少なくとも備えており、
前記燃料電池から排出されたオフガスが有する水蒸気を前記二次冷却水給排系統における前記二次冷却水との熱交換により冷却することによって凝縮水に変換させて該凝縮水を前記加湿器に前記加湿のために供給する凝縮器を更に備え、
前記凝縮器から前記加湿器に向けて前記凝縮水が重力により自動的に供給されるように構成されている、燃料電池システム。 - 前記凝縮器と前記加湿器とが一体化されて凝縮加湿器が構成されている、請求項1または2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池として前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスが供給されて発電する固体高分子形燃料電池を備えている、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池システム。
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