JP5417812B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池を発電させる燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system for generating power from a fuel cell.
従来より、反応極に供給される反応ガスを電気化学的に反応させることにより発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムが、下記の特許文献1などにて知られている。このような燃料電池システムは、燃料電池の零下起動時において、燃料電池及びガス循環流路内の残留水が凍結することにより起動ができない場合があるため、燃料電池システム停止時に燃料電池及び循環流路内の残留水を排出する必要がある。そこで、特許文献1に記載された燃料電池システムは、アノード極に空気を導入して当該アノード極に残留している水分を排出するように構成されている。
しかしながら、上述した特許文献1に記載された燃料電池システムであっても、反応ガス(水素ガス)を排出する排出弁(パージ弁)の径は、反応ガスを制限する必要があるために大きくすることができず、当該排出弁において凝縮水が溜まるという問題がある。
However, even in the fuel cell system described in
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池システムの停止時に排出弁における凝縮水の除水量を向上することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described situation, and an object thereof is to improve the amount of condensed water removed from the discharge valve when the fuel cell system is stopped.
本発明では、反応ガスが供給されて発電をする燃料電池と、燃料電池から排出される反応ガスを再度燃料電池に戻す第1循環流路と、第1循環流路内の反応ガスを循環させる循環ポンプと、第1循環流路に接続され、当該第1循環流路を流れる反応ガスに含まれる水分を排出する除水手段と、第1循環流路内の反応ガスを排出させる排出弁と、排出弁と第1循環流路とを接続する排出流路とを備え、上述の課題を解決するために、排出流路と第1循環流路における循環ポンプの上流部とに接続された第2循環流路を備える。このような燃料電池システムは、第1循環流路及び第2循環流路に反応ガスを循環させる。 In the present invention, a fuel cell that is supplied with a reaction gas to generate power, a first circulation passage that returns the reaction gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again, and the reaction gas in the first circulation passage is circulated. A circulation pump, a dewatering means connected to the first circulation flow path for discharging water contained in the reaction gas flowing through the first circulation flow path, and a discharge valve for discharging the reaction gas in the first circulation flow path In order to solve the above-mentioned problem, the discharge valve is connected to the upstream portion of the circulation pump in the first circulation channel. Two circulation channels are provided. In such a fuel cell system, the reaction gas is circulated through the first circulation channel and the second circulation channel.
本発明に係る燃料電池システムによれば、循環ポンプを駆動させることによって第1循環流路及び第2循環流路に反応ガスを循環させるので、燃料電池の生成水を除水手段により除去し、同時に、第2循環流路に反応ガスを循環させて排出弁の凝縮水を除去できる。したがって、この燃料電池システムによれば、排出弁における凝縮水の除水量を向上することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, since the reaction gas is circulated through the first circulation channel and the second circulation channel by driving the circulation pump, the generated water of the fuel cell is removed by the water removal means, At the same time, the reaction gas can be circulated through the second circulation channel to remove the condensed water of the discharge valve. Therefore, according to this fuel cell system, the amount of condensed water removed from the discharge valve can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態として示す燃料電池システムは、例えば図1に示すように構成される。燃料電池システムには、燃料電池スタック1に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック1に空気を供給するための空気系とが備えられている。水素系及び空気系は、コントロールユニット2によってその動作が制御される。
[First Embodiment]
The fuel cell system shown as the first embodiment of the present invention is configured, for example, as shown in FIG. The fuel cell system includes a hydrogen system for supplying hydrogen to the
燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を介して一対の反応極(燃料極および酸化剤極)が対設された燃料電池構造体を、セパレータを介して複数積層することにより構成される燃料電池スタック(燃料電池)1を備える。この燃料電池スタック1は、アノード(燃料極)に燃料ガス(反応ガス)が供給されるとともに、カソード(酸化剤極)に酸化剤ガス(反応ガス)が供給されることにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして空気を用いるケースについて説明する。燃料電池スタック1は、アノードに水素ガス、カソードに空気がそれぞれ供給され、以下の(1)、(2)に示す電極の電気化学反応により発電が行われる。
アノード(水素極):H2→2H++2e- (1)
カソード(酸素極):2H++2e-+ (1/2)O2 →H2O (2)
A fuel cell system is a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cell structures each having a pair of reaction electrodes (a fuel electrode and an oxidant electrode) through a solid polymer electrolyte membrane through a separator. A stack (fuel cell) 1 is provided. In the
Anode (hydrogen electrode): H 2 → 2H + + 2e − (1)
Cathode (oxygen electrode): 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
水素系は、燃料電池スタック1に水素ガスを供給する水素供給流路L1に、水素ガスを貯蔵する水素タンク3、燃料電池スタック1への水素ガスの供給を制御する水素調圧弁4及び燃料電池スタック1に供給される水素ガスの圧力を検出する水素ガス圧力センサ5が設けられている。
The hydrogen system includes a
水素系においては、燃料電池スタック1で消費されなかった水素ガスを再循環させる第1水素循環流路L2を備える。第1水素循環流路L2には、第1水素循環流路L2内の水素ガスに含まれる水分を除去する気液分離器6及び水分排出弁7(除水手段)、第1水素循環流路L2内の水素ガスを循環させる循環ポンプ8が設けられている。
The hydrogen system includes a first hydrogen circulation passage L2 that recirculates hydrogen gas that has not been consumed in the
水素系においては、第1水素循環流路L2から分岐して導入流路L4及び第2水素循環流路L3が設けられ、当該第2水素循環流路L3にオリフィス10が設けられている。第2水素循環流路L3及び導入流路L4から分岐して、燃料電池スタック1のアノードから排出された水素ガスを外部へ排出する水素排出流路L5が設けられている。水素排出流路L5には、水素ガスの排出を制御する水素排出弁9が設けられている。
In the hydrogen system, an introduction flow path L4 and a second hydrogen circulation flow path L3 are provided branched from the first hydrogen circulation flow path L2, and an
水素タンク3は、燃料ガスとして高圧の水素ガスを貯蔵している。
The
水素調圧弁4は、コントロールユニット2からの制御信号により、その開度が制御され、燃料電池スタック1に供給される水素ガスの流量を制御し、これによって燃料電池スタック1の入口における水素ガスの圧力を制御している。
The opening of the hydrogen
水素ガス圧力センサ5は、燃料電池スタック1のアノード入口における水素ガスの圧力を検出し、コントロールユニット2に検出値を出力している。
The hydrogen
循環ポンプ8は、コントロールユニット2からの制御信号により、その回転数が制御され、燃料電池スタック1から第1水素循環流路L2に排出された水素ガスを吸い込み、再度燃料電池スタック1へ供給している。なお、循環ポンプ8は本実施例にて説明する電動式であっても、後述する既知の機械式であっても良い。
The
気液分離器6は、燃料電池スタック1から排出された水素ガスに含まれる気体状の水分を液体状に分離する。水分排出弁7は、コントロールユニット2からの制御信号に応じて開閉動作を行い、気液分離器6によって分離された液体水分を外部に排出する。
The gas-
オリフィス10は、第2水素循環流路L3における流量を調整する。従って、オリフィス10の径によって、第1水素循環流路L2から導入流路L4及び第2水素循環流路L3に流入する水素ガス流量が決定される。なお、第1水素循環流路L2と第2水素循環流路L3の流量の比率は、運転条件によって異なるがおおよそ50:1の割合となっている。
The
水素排出流路L5は、水素排出弁9を介して水素ガスを外部に排出する。水素排出弁9は、コントロールユニット2からの制御信号に従って開閉動作が制御され水素ガスをパージさせる。
The hydrogen discharge flow path L5 discharges hydrogen gas to the outside through the
空気系は、空気供給流路L6上に、酸化剤ガスである空気を加圧して燃料電池スタック1のカソードに供給するコンプレッサ11と、燃料電池スタック1に供給される空気の圧力を検出する空気圧力センサ12と、燃料電池スタック1における空気の圧力を調整する空気調圧弁13とを備えている。
The air system includes a
コンプレッサ11は、コントロールユニット2からの制御信号により、その回転数が制御され、外部から酸化剤ガスである空気を吸入し、圧縮して燃料電池スタック1に供給している。このとき供給する空気の流量を制御し、これによって燃料電池スタック1の入口における空気の圧力を制御している。
The rotation speed of the
空気圧力センサ12は、燃料電池スタック1のカソード入口における空気の圧力を検出し、コントロールユニット2に検出値を出力している。
The
空気調圧弁13は、コントロールユニット2からの制御信号により、その開度が制御され、燃料電池スタック1に供給される空気の流量を制御し、これによって燃料電池スタック1における空気の圧力を制御している。
The air
コントロールユニット2は、燃料電池システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジックに従って各構成部品に制御信号を送り、本システムの制御を行っている。特に水素ガス圧力センサ5や空気圧力センサ12による検出値に基づいて、水素調圧弁4や水素排出弁9、空気調圧弁13の開度を制御するとともに、循環ポンプ8とコンプレッサ11の回転数を制御して燃料電池システムによる発電及び後述の水分を除去する動作をコントロールしている。
The
このように構成された燃料電池システムにおいて、コントロールユニット2に対して供給された燃料電池スタック1の発電開始命令、発電終了命令、目標発電量等の動作命令が外部から供給される。通常の運転時には、この動作命令に含まれる目標発電量に従って、コントロールユニット2は、水素ガス圧力センサ5により検出された水素ガス圧力及び空気圧力センサ12により検出された空気圧力を参照して、上述した燃料電池システムの各部に対して制御信号を出力する。
In the fuel cell system configured as described above, an operation command such as a power generation start command, a power generation end command, and a target power generation amount supplied to the
水素ガスは、通常運転時において、水素タンク3から水素調圧弁4を通過して燃料電池スタック1に供給される。燃料電池スタック1から排出された水素ガスは、循環ポンプ8に供給され、水素供給流路L1から燃料電池スタック1に供給される水素ガスと混合されて燃料電池スタック1のアノードに循環される。この通常運転時において、循環ポンプ8が駆動されることにより、水素ガスを第1水素循環流路L2に循環させると共に、導入流路L4及び第2水素循環流路L3に循環させる。ここで、導入流路L4及び第2水素循環流路L3の水素循環量は、オリフィス10の径が小さいための圧損により、第1水素循環流路L2よりも大幅に少ない。また、導入流路L4及び第2水素循環流路L3から分岐した水素排出流路L5の水素排出弁9に対しては、水素ガスは流れない状態となる。
Hydrogen gas is supplied to the
一方、空気は、通常運転時において、コンプレッサ11によって外部から取り入れられ、加圧されて燃料電池スタック1のカソードに供給される。そして、燃料電池スタック1では、供給された水素ガスと空気とを反応させて発電させる。
On the other hand, air is taken in from the outside by the
この通常運転時において、燃料電池スタック1のアノードにおける発電反応によって生じた凝縮水は、水素ガスに含まれた状態で排出される。この水分は、気液分離器6によって液体とされ、コントロールユニット2によって水分排出弁7を開状態とすることによって外部に排出される。
During this normal operation, the condensed water generated by the power generation reaction at the anode of the
通常運転時において、燃料電池スタック1のアノードに窒素などの不純物が蓄積すると、水素排出弁9を開放して水素排出流路L5から不純物である窒素を外部へ排出する。また、水素排出弁9は燃料電池スタック1の水詰まりによってセル電圧が低下したときにも詰まった水を吹き飛ばすために開放される。さらに、燃料電池スタック1の起動時には水素供給系を水素ガスで置換するために水素排出弁9が開放されて水素供給系内にあるガスの排出を行う。
When impurities such as nitrogen accumulate in the anode of the
また、燃料電池システムの停止時には、以下に示すような処理を行う。 Further, when the fuel cell system is stopped, the following processing is performed.
この停止時の動作を、図3のフローチャートに基づいて説明する。図3に示すように、まず燃料電池スタック1の運転を停止する信号がコントロールユニット2に入力されると(S1)、コントロールユニット2は、水素調圧弁4を閉じて、燃料電池スタック1への水素ガスの供給を停止する(S2)。一方で、燃料電池スタック1における発電は所定時間継続して行われるように循環ポンプ8を駆動させ、燃料電池スタック1内や第1水素循環流路L2内に残った水素ガスを消費させ(S3)、第1水素循環流路L2内を負圧にする。
The operation at the time of stopping will be described based on the flowchart of FIG. As shown in FIG. 3, first, when a signal for stopping the operation of the
その後、所定時間が経過したか否かをコントロールユニット2が監視し(S4)、所定時間が経過すると水素排出弁9を開放し(S5)、その後に水素排出弁9を閉じて(S6)、燃料電池システムによる停止時処理を終了する。
Thereafter, the
ここで、水素排出弁9の流量(オリフィス径)が小さく流速がほとんど無い場合に、燃料電池スタック1を運転時の温度低下により、導入流路L4には水素ガスに含まれている水蒸気が凝縮水となり溜まってしまう。この凝縮水は、その量が多くなると、導入流路L4を閉塞させ、燃料電池システムの次回起動時の温度が零下である場合には燃料電池スタック1の運転することができなくなる。
Here, when the flow rate (orifice diameter) of the
これに対し、燃料電池システムは、第2水素循環流路L3を追加し、循環ポンプ8を作動させると水素ガスが導入流路L4から第2水素循環流路L3を通って循環ポンプ8の上流に排出させる。このため、水素排出弁9の流量(オリフィス径)が小さく流速がほとんど無い場合でも、凝縮水を吹き飛ばして導入流路L4には凝縮水が溜まらない。従って、零下起動時でも、導入流路L4及び水素排出弁9が凍結することはない。なお、第1水素循環流路L2と第2水素循環流路L3の流量の比率は、運転条件によって異なるがおおよそ50:1の割合となっている。
On the other hand, in the fuel cell system, when the second hydrogen circulation passage L3 is added and the
また、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時のステップS5において水素排出弁9を開放すると共に、循環ポンプ8を一定時間以上作動させて導入流路L4における水分を除去する。燃料電池システムの停止時において循環ポンプ8を動作させると、当該循環ポンプ8を動作させている一定時間において、循環ポンプ8、燃料電池スタック1、第1水素循環流路L2に溜まった凝縮水が水素排出弁9を通って水素排出流路L5から徐々に排出される。例えば図3に示すように、燃料電池システムは、停止時における水素排出弁9の開放時間(停止パージ時間)が長くなるほど導入流路L4等の水詰まり度合いが少なくなり、所定時間T1となると略一定値となる。したがって、燃料電池システムは、水素排出弁9を開放した状態において循環ポンプ8を駆動させ、第1水素循環流路L2にて水素ガスを循環させることによって燃料電池スタック1の生成水を気液分離器6で除去する。同時に、第2水素循環流路L3に水素ガスを循環させて導入流路L4及び水素排出弁9に付着した凝縮水を除去できる。
Further, the fuel cell system opens the
更に、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時に、循環ポンプ8を駆動させると共に水素排出弁9を開動作させる。燃料電池スタック1の停止時に水素排出弁9を開作動させた場合、導入流路L4を流れる水素ガス量が増加することにより導入流路L4に付着している凝縮水をより吹き飛ばす。これにより、導入流路L4及び水素排出弁9において凝縮水が溜まる状態を解消する。例えば図4に示すように、第2水素循環流路L3におけるオリフィス10の径が大きくなるほど当該第2水素循環流路L3を流れる流量は多くなるが、水素排出弁9が閉状態である時の流量と比べて、水素排出弁9を開状態にした時には流量が高くなる。ここで、導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去可能な流量をTHとすると、水素排出弁9を開状態とすることにより流量をTH以上とすることができる。
Further, the fuel cell system drives the
更にまた、燃料電池システムは、当該燃料電池システムの停止時におけるステップS5において、水素排出弁9を開状態と閉状態とで繰り返し動作させる。開閉動作を繰り返した場合、導入流路L4を流れる水素ガスに脈動が発生し、導入流路L4及び水素排出弁9に付着している凝縮水をより効果的に吹き飛ばす。
Furthermore, the fuel cell system repeatedly operates the
以上説明したように、第1実施形態として示した燃料電池システムによれば、水素排出流路L5と第1水素循環流路L2における循環ポンプ8の上流部とに接続された第2水素循環流路L3を備え、当該循環ポンプ8を駆動させることによって、第1水素循環流路L2にて水素ガスを循環させる。これにより、燃料電池スタック1の生成水を気液分離器6で除去する。同時に、第2水素循環流路L3に水素ガスを循環させて導入流路L4及び水素排出弁9に付着した凝縮水を除去できる。したがって、この燃料電池システムによれば、燃料電池システムの停止時に水素排出弁9における凝縮水を確実に除去することができ、零下起動時でも導入流路L4及び水素排出弁9が閉塞していることなく燃料電池システムを起動させることができる。
As described above, according to the fuel cell system shown as the first embodiment, the second hydrogen circulation flow connected to the hydrogen discharge channel L5 and the upstream portion of the
また、この燃料電池システムによれば、第2水素循環流路L3における水素ガスの流量を調整するオリフィス10を設けたので、通常運転時においてはほとんどの水素ガスを第1水素循環流路L2内で循環させ、停止時には導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去することができる。
In addition, according to this fuel cell system, since the
更に、この燃料電池システムによれば、当該燃料電池システムの停止時に、循環ポンプ8を少なくとも一定時間以上作動させるので、第1水素循環流路L2での生成水の除去及び第2水素循環流路L3での凝縮水の除去を一定時間以上に亘って行うことができ、確実に導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, when the fuel cell system is stopped, the
更にまた、この燃料電池システムによれば、燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に水素排出弁9を開状態とするので、導入流路L4及び燃料電池システムの凝縮水を外部に排出しながら、当該導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, since the
更にまた、この燃料電池システムによれば、当該燃料電池システムの停止時におけるパージ動作時に水素排出弁9を開状態と閉状態とを繰り返して動作させるので、第1水素循環流路L2、導入流路L4、第2水素循環流路L3を流れる水素ガスに脈動を与えて、より効率的に凝縮水を除去することができる。
Furthermore, according to this fuel cell system, since the
[第2実施形態]
つぎに、本発明の第2実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as a second embodiment of the present invention will be described. Note that the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
第2実施形態として示す燃料電池システムは、図5に示すように、第1実施形態における循環ポンプ8に代えて機械式循環ポンプ21を備えている。また、第2実施形態として示す燃料電池システムは、機械式循環ポンプ21のガス吐出側から導入流路L4が分岐し、当該導入流路L4から第2水素循環流路L3が分岐して、当該第2水素循環流路L3が機械式循環ポンプ21のガス流入側に接続されている。水素排出流路L5は、第2水素循環流路L3と導入流路L4との分岐に接続されている。
As shown in FIG. 5, the fuel cell system shown as the second embodiment includes a
このような燃料電池システムであっても、第1水素循環流路L2及び第2水素循環流路L3にて水素ガスを循環させて導入流路L4及び水素排出弁9における凝縮水を除去することができ、上述した第1実施形態として示した燃料電池システムと同様の作用及び効果を発揮できる。
Even in such a fuel cell system, the hydrogen gas is circulated in the first hydrogen circulation passage L2 and the second hydrogen circulation passage L3 to remove the condensed water in the introduction passage L4 and the
[第3実施形態]
つぎに、本発明の第3実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as a third embodiment of the present invention will be described. Note that the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
第3実施形態として示す燃料電池システムは、図6に示すように、導入流路L4にフィルタ31を追加した点で、第1実施形態として示した燃料電池システムとは異なる。このフィルタ31は、導入流路L4に設けられることにより、第2水素循環流路L3におけるオリフィス10の上流に設けられている。また、フィルタ31は、図7に示すように、第2実施形態のように機械式循環ポンプ21を備えた燃料電池システムにおける導入流路L4に設けられていても良い。
As shown in FIG. 6, the fuel cell system shown as the third embodiment is different from the fuel cell system shown as the first embodiment in that a
フィルタ31は、当該導入流路L4を流れる水素ガスに圧損を与えるものである。このフィルタ31の径は、水素排出弁9の径よりも小さい。
The
このような燃料電池システムは、水素排出弁9に流す流量をフィルタ31によって低くしても、循環ポンプ8を作動させて、第2水素循環流路L3に燃料電池スタック1で反応した水素ガスを流す。これにより、燃料電池システムは、第2水素循環流路L3内の凝縮水を吹き飛ばして、導入流路L4に存在するフィルタ31での凝縮水を除去することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去することができる。
In such a fuel cell system, even if the flow rate flowing through the
また、フィルタ31の径を水素排出弁9の径よりも小さくすることにより、燃料電池システムの停止時に水素排出弁9を開状態にした時に、フィルタ31及び導入流路L4を流れる水素ガスの流速を増加させることができ、導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を効率的に除去することができる。
Further, by making the diameter of the
[第4実施形態]
つぎに、本発明の第4実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as a fourth embodiment of the present invention will be described. Note that the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
第4実施形態として示す燃料電池システムは、図8に示すように、第2水素循環流路L3におけるオリフィス10の下流に循環遮断弁41を設けている。この燃料電池システムは、コントロールユニット2の制御によって、燃料電池システムの運転時には循環遮断弁41を開状態又は閉状態とし、燃料電池システムの停止時には循環遮断弁41を開状態とする。
In the fuel cell system shown as the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, a circulation cutoff valve 41 is provided downstream of the
このような燃料電池システムは、当該燃料電池システムの通常運転時において導入流路L4の凝縮水を除去する必要がない場合、循環遮断弁41を閉状態とする。これにより、通常運転時においては、第2水素循環流路L3に流れる水素ガスをなくすことができ、当該第2水素循環流路L3に流す流量に相当する分の循環ポンプ8の駆動量を低くできる。
Such a fuel cell system closes the circulation shut-off valve 41 when it is not necessary to remove the condensed water in the introduction flow path L4 during normal operation of the fuel cell system. As a result, during normal operation, the hydrogen gas flowing through the second hydrogen circulation passage L3 can be eliminated, and the drive amount of the
一方、導入流路L4における凝縮水を除去する場合、燃料電池システムは、コントロールユニット2の制御に従って、循環遮断弁41を開状態にする。すると、第1水素循環流路L2に循環していた水素ガスが第2水素循環流路L3に流れて、導入流路L4の凝縮水を吹き飛ばすことができる。また、燃料電池システムの停止時には、循環遮断弁41を開状態にすることによって、当該燃料電池システムを停止する時に導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去することができる。
On the other hand, when removing the condensed water in the introduction flow path L4, the fuel cell system opens the circulation cutoff valve 41 in accordance with the control of the
このような燃料電池システムによれば、燃料電池スタック1の運転時に残留水を排出したい場合は、循環遮断弁41を開いた状態にして上述した第1乃至第3実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第2水素循環流路L3に水素ガスを循環させることにより、導入流路L4及び水素排出弁9の凝縮水を除去して、零下起動時の凍結を回避できる。
According to such a fuel cell system, when it is desired to discharge residual water during operation of the
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
1 燃料電池スタック
2 コントロールユニット
3 水素タンク
4 水素調圧弁
5 水素ガス圧力センサ
6 気液分離器
7 水分排出弁
8 循環ポンプ
9 水素排出弁
10 オリフィス
11 コンプレッサ
12 空気圧力センサ
13 空気調圧弁
21 機械式循環ポンプ
31 フィルタ
41 循環遮断弁
L1 水素供給流路
L2 第1水素循環流路
L3 第2水素循環流路
L4 導入流路
L5 水素排出流路
L6 空気供給流路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記燃料電池から排出される反応ガスを再度燃料電池に戻す第1循環流路と、
前記第1循環流路内の反応ガスを循環させる循環ポンプと、
前記第1循環流路に接続され、当該第1循環流路を流れる反応ガスに含まれる水分を排出する除水手段と、
前記第1循環流路内の反応ガスを排出させる排出弁と、
前記第1循環流路における前記循環ポンプの下流部に接続された導入流路と、
前記排出弁と前記導入流路とを接続する排出流路と、
前記排出流路と前記第1循環流路における前記循環ポンプの上流部とに接続された第2循環流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that is supplied with a reaction gas to generate electricity;
A first circulation passage for returning the reaction gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again;
A circulation pump for circulating the reaction gas in the first circulation channel;
A dewatering means connected to the first circulation channel and for discharging moisture contained in the reaction gas flowing through the first circulation channel;
A discharge valve for discharging the reaction gas in the first circulation channel;
An introduction flow path connected to a downstream portion of the circulation pump in the first circulation flow path;
A discharge flow path connecting the discharge valve and the introduction flow path ;
A second circulation passage connected to the discharge passage and an upstream portion of the circulation pump in the first circulation passage;
A fuel cell system comprising:
前記燃料電池システムの運転時には、前記循環遮断弁を開状態又は閉状態とし、
前記燃料電池システムの停止時には、前記循環遮断弁を開状態とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の燃料電池システム。 A circulation cutoff valve provided in the second circulation channel;
During operation of the fuel cell system, the circulation shut-off valve is opened or closed,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein when the fuel cell system is stopped, the circulation cutoff valve is opened.
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