JP5588021B2 - 少なくとも1つの燃料電池を備えた燃料電池システム - Google Patents
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Description
使用されなかった水素は、次に、アノード領域4から再循環ライン9を介して排出され、例えば水素再循環ブロワ及び/又はガス噴射ポンプなどの再循環供給装置10によって、圧縮ガスタンク7からくる新鮮な水素と一緒に再びアノード領域4に供給される。やがて、再循環ライン9の部分では窒素が増加し、この窒素は、膜5を通り抜けてアノード領域4に達し、同じく少量の生成水も燃料電池2のアノード領域4に発生する。この不活性物質は燃料電池内で変換することができないため、再循環ライン9とアノード領域4の容積内の水素濃度を徐々に低下させる。従って、アノード領域4の酸素濃度を正常に保つため、時々、再循環ライン9の部分にある物質が排出ライン11とその中に配置されているバルブ装置12とを介して排出される。この場合、排出ライン11を介して、常に、ある程度の量の残留水素がシステムから排出される。従って、燃料電池2のカソード領域3において見込まれる残留水素を変換し、水素の排出を防止するため、処理空気流の部分に排出ライン11を通すことが一般的に知られている。排出(いわゆるパージ)の際に時々発生する残留水素の量は極めて僅かであることから、燃料電池2の寿命に関して問題となる可能性はほとんどない。
図1及び2の両方の燃料電池システム1は、熱交換器16の部分に、例えば白金及び/又はパラジウムをベースとした触媒作用のある材料を有している。この触媒作用のある材料は、図1及び2では、処理空気流が燃料電池2に向かって通過する熱交換器16の部分に点で表されているコーティング22によって示されている。図1による構造の場合は排出ライン11及びバルブ装置12によって、図2による構造の場合は水素ライン20及びバルブ装置21によって、空気供給装置6後の処理空気流に燃料を供給することができる。図2による構造の場合、燃料は、直接圧縮ガスタンク7からバルブ装置21と水素ライン20とを介して、処理空気流の部分に流れることができる。図1に示されている種類の燃料電池システム1の構造の場合、コールドスタート時にバルブ装置12を単純に開けておくことにより、いずれにせよ取り付けられている排出ライン11とその中にあるバルブ装置12とによって流れを実現することができる。アノード領域4に水素が供給されるとすぐに、処理空気の部分に水素の流れが発生する。原則的に、燃料電池システム1の両方の実施形態では、熱交換器の中に流れ込む処理空気流の部分には燃料を送らずに、熱交換器16の部分に直接送り込むことも考えられるであろう。
2 燃料電池
3 カソード領域
4 アノード領域
5 プロトン導電性膜
6 空気供給装置
7 圧縮ガスタンク
8 バルブ装置
9 再循環ライン
10 再循環供給装置
11 排出ライン
12 バルブ装置
13 加湿装置
14 バイパス
15 バルブ装置
16 熱交換器
17 タービン
18 電気機械
19 エレクトリックターボチャージャ
20 水素ライン
21 バルブ装置
22 触媒作用のある材料
23 触媒バーナー
Claims (9)
- 少なくとも1つの燃料電池を備える燃料電池システムであり、前記燃料電池に処理空気流を送る少なくとも1つの空気供給装置と、前記空気供給装置後に一方の側を前記処理空気流が通過し、他方の側を冷媒流が通過する少なくとも1つの熱交換器と、を備え、前記処理空気流の流れる方向に向かって前記熱交換器(16)の前記一方の側の前又は前記熱交換器(16)の前記一方の側の部分内に、触媒作用のある材料(22)を備える部分が配置され、前記触媒作用のある材料(22)を備える部分に燃料を供給することができる燃料電池システムであって、
前記熱交換器(16)は、前記燃料電池を冷却可能な冷却回路の冷媒を通過させることができるコンポーネントとして形成されており、
前記冷媒流は、燃料電池(2)のカソード領域(3)から排出される排出エア流であることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記触媒作用のある材料(22)を備える前記部分が、前記熱交換器内(16)に統合されて形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記熱交換器(16)の、前記処理空気流の流れる部分全体又は一部が、前記触媒作用のある材料(22)でコーティングされていることを特徴とする、請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記触媒作用のある材料(22)を備える前記部分が、独立したコンポーネント(23)として、前記処理空気流の流れる方向に向かって前記熱交換器(16)の前記一方の側の前に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記触媒作用のある材料(22)を備える部分に供給される燃料の流れが、前記燃料電池(2)の燃料の少なくとも一部を有する物質の流れであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 燃料を有する部分に接続されている少なくとも1つのラインエレメント(11、20)が、前記熱交換器(16)の前で、前記熱交換器(16)へ流れる前記処理空気流に通じていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 燃料を有する部分に接続されている少なくとも1つのラインエレメント(11、20)が、前記処理空気流が通過している前記熱交換器(16)の部分内に通じていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 輸送手段において電力を提供するための、請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料電池システムの使用。
- 前記輸送手段を駆動するために電力が利用され、前記輸送手段が車両として、特にレールのない地上用車両として形成されていることを特徴とする、請求項8に記載の使用。
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