JPH0992310A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents

固体高分子型燃料電池システム

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JPH0992310A
JPH0992310A JP7247576A JP24757695A JPH0992310A JP H0992310 A JPH0992310 A JP H0992310A JP 7247576 A JP7247576 A JP 7247576A JP 24757695 A JP24757695 A JP 24757695A JP H0992310 A JPH0992310 A JP H0992310A
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cooling
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fuel
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直接水供給加湿法を用いた固体分子型燃料電
池において、冷却水の圧力と流量を独立に制御できるよ
うにすること。 【解決手段】 燃料極2と酸化剤極3とで高分子電解質
膜4を挾持した単位セルを複数個積層するとともに、各
単位セル毎に冷却板6を挿入し、多孔質体の加湿水透過
板及び多孔質体の燃料極集電板を介して上記冷却板に供
給された冷却水の一部を高分子電解質膜4に供給し、そ
の高分子電解質膜を加湿する燃料電池本体1と、この燃
料電池本体の冷却板にポンプにより冷却水を循環させて
発電中に生じる熱を除去する冷却水系30とを具備する
固体高分子型燃料電池システムにおいて、上記冷却水系
に冷却水圧力を独立に制御する圧力調整手段35を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素イオン伝導性
を有する高分子膜、或は水素イオン伝導性を有する無機
または有機材料粉末とこれに可撓性とともに緻密性を付
与する高分子材料を結着剤として加えた複合材、または
高分子膜に無機または有機材料の粉末や繊維を補強材と
した複合材を電解質として用いた固体高分子型燃料電池
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高効率のエネルギ変換装置として
燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、これに用い
る電解質の種類により、例えばアルカリ性水溶液型、リ
ン酸型、固体高分子型等の低温動作燃料電池と、溶融炭
酸塩型、固定酸化物電解質型等の高温動作燃料電池とに
大別される。
【0003】これらの燃料電池のうち、電解質として水
素イオン伝導性を有する高分子電解質膜を用いた固体高
分子型燃料電池は、加圧容器等がなくてコンパクトな構
造で高出力密度が得られ、かつ簡単なシステムで運転で
きることから、宇宙用や車両用等の移動電源や非常用等
小型の定置電源として注目されている。
【0004】高分子膜としては、スルホン酸基を持つポ
リスチレン系の陽イオン交換膜、フルオロカーボンスル
ホン酸とポリビニリデンフルオライドとの混合膜、フル
オロカーボンマトリックスにトリフルオロエチレンをグ
ラフト化したもの等が知られており、最近ではパーフル
オロカーボンスルホン酸膜(例えばナフイオン:商品
名、デュポン社製)等が用いられている。
【0005】図8は、一般的な固体高分子型燃料電池シ
ステムの概略構成図であり、固体高分子型燃料電池本体
1は、ガス拡散層及び触媒層としての機能を有する一対
の多孔質電極、つまり燃料極2と酸化剤極3とで高分子
電解質膜4を挾持するとともに、両極の外側に燃料流路
及び酸化剤流路となる溝を設けた集電体(図示せず)を
配したものを単位セル5とし、このような単位セル5を
セパレータや冷却板6等を介し、単位セルを垂直状態と
し水平方向に複数個積層することにより構成されてい
る。
【0006】そして、上記燃料極2に燃料を供給する燃
料ガス供給系10と、酸化剤極3に酸化剤ガスを供給す
る酸化剤ガス供給系20と、上記冷却板6内にポンプに
より冷却水を循環させ、発電中に生じる熱を除去する冷
却水系30と、その他制御系とにより固体高分子型燃料
電池システムが構成される。
【0007】すなわち、上記燃料極2には、図示しない
燃料源から供給された燃料が燃料処理装置11で水素に
富んだ燃料ガスに改質されて供給され、酸化剤極3には
酸化剤ガス供給系20を介して酸化剤ガスが供給され
る。また、冷却水系30においては冷却水タンク31に
貯められた冷却水32がポンプ33により冷却板6に供
給され、燃料電池本体1を冷却した冷却水は熱交換器3
4を経て冷却水タンク31に戻される。ところで、上記
固体高分子型燃料電池では、電解質である高分子膜を湿
潤状態に保つ、つまり加湿する必要がある。そこで、通
常は燃料ガス供給系10および酸化剤ガス供給系20に
加湿器12,21を設け、燃料ガス及び酸化剤ガスに水
蒸気を添加して高分子膜を加湿することが行われてい
る。この方法は外部加湿法として知られている。
【0008】これに対し、加湿器などの外部機器を用い
ることなく高分子膜を加湿する方法として、特開平6−
68884号のように、水を燃料電池内部で直接高分子
膜に供給し加湿する直接水供給加湿法も提案されてい
る。
【0009】図9は、上記直接水供給加湿方式の単セル
の構造を示す図であり、高分子電解質膜4の両側面には
燃料極2及び酸化剤極3が高分子電解質膜4を挾持する
ように配設されており、上記燃料極2の外面(高分子電
解質膜4と反対面)には多孔質体からなる燃料流路7が
配設され、その燃料流路7の外面側に多孔質体からなる
加湿水透過板8を介して冷却水流路9が配設されてい
る。しかして、冷却水流路9に供給された冷却水の一部
が、加湿水透過板8及び燃料流路7に浸透し、高分子膜
4の加湿が行われる。
【0010】ところで、この直接水供給加湿法では、外
部加湿法と比較して、加湿器を省略できシステム構成が
簡略化できること、及びガス流量や作動温度に関係なく
加湿量を調節できる等の利点がある。さらに、特開平1
−309263号記載のように、供給した水が供給ガス
中に蒸発するので、その際の、蒸発潜熱による冷却効果
も得られるという利点もある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記直接水供給加湿法
では、上述のように冷却水が供給ガス中に蒸発するの
で、電池反応による生成熱は、加湿水として供給される
水の蒸発潜熱と、循環する水の顕熱により冷却されるこ
とになる。その際、蒸発潜熱による冷却量は、冷却水と
燃料ガスの差圧によりコントロールされ、冷却水の顕熱
による冷却量は、循環する冷却水の流量によってコント
ロールされる。しかして、燃料電池本体に供給する冷却
水は圧力と流量を独立に制御する必要がある。
【0012】ところが、図8に示すように単にポンプで
冷却水を循環するような冷却水系では、冷却水の圧力と
流量を独立に制御することは不可能である。例えば、ポ
ンプの回転数を上げると、冷却水の流量を増加すること
ができるが、同時に冷却水の圧力も上昇させてしまう。
このため、蒸発潜熱による冷却量を増やすため冷却水の
圧力を上昇させると同時に冷却水の流量も増えて顕熱に
よる冷却量も増加し、燃料電池本体が過度に冷却されて
しまうという問題がある。
【0013】本発明は、このような点に鑑み、直接水供
給加湿法を用いた固体高分子型燃料電池に適したシステ
ム、すなわち冷却水の圧力と流量を独立に制御できる冷
却水系を備えた固体高分子型燃料電池システムを得るこ
とを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、燃料極と
酸化剤極とで高分子電解質膜を挾持した単位セルを複数
個積層するとともに、各単位セル毎に冷却板を挿入し、
多孔質体の加湿水透過板及び多孔質体の燃料極集電板を
介して上記冷却板に供給された冷却水の一部を高分子電
解質膜に供給し、その高分子電解質膜を加湿するように
した燃料電池本体と、この燃料電池本体の冷却板にポン
プにより冷却水を循環させて発電中に生じる熱を除去す
る冷却水系とを具備する固体高分子型燃料電池システム
において、上記冷却水系に冷却水圧力を独立に制御する
圧力調整手段を設けたことを特徴とする。
【0015】第2の発明は、燃料電池本体からの冷却水
戻り配管に圧力調整弁を設けるとともに、冷却水供給管
と冷却水戻り配管間に、上記燃料電池本体及び圧力調整
弁をバイパスするバイパス配管を設け、そのバイパス配
管に流量調節弁を設けたことを特徴とする。
【0016】また第3の発明は、上記冷却水系に、冷却
板に供給される冷却水を貯溜する冷却水タンクを設け、
酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管か
ら分岐された導管を上記冷却水タンクの上部に接続し、
上記酸化剤極に供給される酸化剤ガスの一部を冷却水タ
ンクに導入し、その酸化剤ガスの圧力により冷却水を燃
料電池本体に供給するようにしたことを特徴とする。
【0017】さらに第4の発明は、燃料極及び酸化剤極
の少なくとも酸化剤極にドレンタンクを接続し、そのド
レンタンクで凝縮した水をポンプ及び冷却水供給配管を
介して前記冷却板に加湿水として還流させ、その加湿水
として供給された冷却水が燃料ガス中、或は酸化剤極で
生じた電池反応による生成水とともに酸化剤ガス中で蒸
発する際の蒸発潜熱によって発電中に生じる熱を除去す
るようにするとともに、上記冷却水供給配管に加湿水と
して供給される冷却水の流量または圧力が所定値になる
ようにポンプ出力を調節する流量計または圧力計を設け
たことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図7を参照して本
発明の実施の形態について説明する。
【0019】図1は、本発明の第1の実施の形態の固体
高分子型燃料電池システムの概略構成を示す図であり、
燃料電池本体1は、燃料極2と酸化剤極3との間に高分
子電解質膜4を挾持し、燃料極2の外側に冷却板6を層
着したものを複数積層することにより構成されている。
そして、図示しない燃料源から供給された燃料が燃料処
理装置11で水素に富んだ燃料ガスに改質され、その改
質された燃料ガスが燃料極2に供給され、また酸化剤極
3には酸化剤ガス供給系20を介して酸化剤ガスが供給
される。
【0020】一方、冷却板6には冷却水タンク31に貯
められた冷却水32がポンプ33によって供給され、そ
の供給された冷却水の一部32aが燃料極2に供給さ
れ、高分子電解質膜4を加湿するとともに、燃料ガス及
び酸化剤ガス中に蒸発する。そして、その際の蒸発潜熱
により電池反応熱の一部が取り除かれる。また残りの冷
却水32bは、顕熱により残りの電池反応熱の取り除い
た後、熱交換器34を経て冷却水タンク31に戻され
る。
【0021】ところで、上記構成は従来のものと同一で
あるが、本発明の第1の実施の形態においては、燃料電
池本体1の冷却板6から冷却水を熱交換器34側に導く
冷却水戻り配管に背圧弁35が設けられている。したが
って、上記背圧弁35の開度によってその背圧弁35の
上流側すなわち冷却板6部の圧力が一定に保たれる。
【0022】図2に、従来のポンプのみを用いた冷却水
系と、本発明の背圧弁を設けた冷却水系に冷却水を流
し、インバーターによりポンプの回転数を変化させ、冷
却水の流量と冷却板入口圧力の関係を示す。
【0023】すなわち、従来の冷却水系では、冷却水タ
ンク内が大気開放のため、冷却板の入口にかかる圧力は
冷却系の圧力損失分となる。したがってポンプの回転数
を増し冷却水流量を増やすと圧力損失が増え、図の実線
Aのように冷却板入口圧力は上昇してしまう。これに対
し、上述のように背圧弁35を設けたものにおいては、
冷却水の圧力が背圧弁で一定に保たれるので、冷却水の
流量の変化にかかわらず、図2の実線Bに示すように冷
却水の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【0024】これにより、例えば冷却水の圧力を一定に
保つことによって燃料ガスとの差圧を一定にし加湿水と
して燃料極側に供給される水の量を一定に保ちながら、
循環する冷却水の量を増加させることができる。また、
背圧弁35の開度を変え、冷却水の圧力を増すことで、
循環する冷却水の量を変えることなく加湿水として供給
される水の量を増加させることができる。
【0025】図3は本発明の第2の実施の形態の固体高
分子型燃料電池システムの概略構成を示す図であって、
冷却水戻り配管には圧力調節弁36を設けるとともに、
燃料電池本体1及び上記圧力調節弁36をバイパスする
バイパス通路37が設けられ、そのバイパス通路37に
流量調節弁38が設けられている。
【0026】しかして、上記圧力調節弁36を制御する
ことにより冷却水の圧力を調節することができ、また、
流量調節弁38でバイパス通路37を流れる冷却水の流
量を調節することにより、燃料電池本体を循環する冷却
水の流量を調節することができる。なお、この実施の形
態は、循環する冷却水の流量が背圧弁を用いることがで
きない大流量の場合、具体的には50LM以上の場合に
有効である。
【0027】図4は、本発明の第3の実施の形態を示す
図であり、冷却水系30における冷却板6より上流側に
は第2の冷却水タンク40が設けられており、この第2
の冷却水タンク40内の冷却水が冷却板6に供給され、
さらに流量調節弁41を介して冷却水タンク31に還流
されるようにしてある。上記第2の冷却水タンク40に
は上記冷却水タンク31内の冷却水32が補給ポンプ4
2により補給されるようにしてあり、その第2の冷却水
タンク40に設けられている水位計43によって第2の
冷却水タンク40の水位が下限値より低くなったことが
検出されると、上記補給ポンプ42が作動され、第2の
冷却水タンク40に冷却水の補給が行われる。
【0028】一方、酸化剤ガス供給系20には導管44
が分岐導出されており、その導管44の先端が第2の冷
却水タンク40の上部空所に開口されている。そして、
その導管44には圧力調節弁45が設けられている。し
たがって、上記第2の冷却水タンク40の上部には酸化
剤ガス供給系を流れる酸化剤ガスの一部が供給され、そ
の第2の冷却水タンク40に供給された酸化剤ガスの圧
力によって冷却水が燃料電池本体の冷却板6に供給され
る。
【0029】しかして、第2の冷却水タンク40に供給
される酸化剤ガスの圧力は圧力調節弁45によって調節
され、その圧力が燃料ガスの圧力より高い場合には、燃
料ガスよりも大きい圧力の冷却水を冷却板6に容易に供
給することができる。また、供給される酸化剤ガスの圧
力が燃料ガスの圧力と等しい場合には、第2の冷却水タ
ンク40を燃料電池本体1より高い位置に設置すること
により、そのヘッド差で冷却水を供給することができ、
この場合も圧力の調節は上記圧力調節弁45で行う。一
方、燃料電池本体1を循環する冷却水の流量は冷却水戻
り配管に設けられた流量調節弁41によって調節され
る。したがって、この実施の態様においても、冷却水の
圧力及び流量を独立して制御することができる。
【0030】なお、この図4に示すシステムにおいて
は、多くの潜熱冷却が期待でき、循環する冷却水量の流
量が少くて済む場合に有効である。すなわち、蒸発潜熱
による冷却量がセル発熱量の50%以上を占める場合に
有効であり、循環する冷却水の流量が少くなる程、補給
ポンプの作動する回数が減り、補機動力が少くて済み、
システム効率が向上する。
【0031】上記第3の実施の形態においては、一部の
冷却水の蒸発潜熱を燃料電池本体の冷却に使用したもの
を示したが、燃料ガス中に蒸発する冷却水及びさらに酸
化剤ガス中で蒸発する冷却水の両者の蒸発潜熱により発
電中に生じる熱を冷却できる可能性もある。
【0032】図5は上記冷却水の蒸発潜熱のみによって
燃料電池本体1の冷却を行うようにしたものであって、
燃料極2及び酸化剤極3にはそれぞれドレンタンク5
0,51が接続されており、各ドレンタンク50,51
で凝縮した冷却水がポンプ52により冷却水タンク31
に戻され、その冷却水タンク31内の冷却水がポンプ3
3によって燃料電池本体1の冷却板6に供給されるよう
にしてある。そして、冷却板6自体に接続されていた冷
却水戻り配管が省略されている。
【0033】しかして、ポンプ33によって冷却板6に
供給され燃料流路に流入した冷却水は、その一部が燃料
ガス中に蒸発し、残りの冷却水は高分子電解質膜4を加
湿した後、酸化剤極で発生した電池反応による生成水と
ともに酸化剤ガス中で蒸発する。したがって、この両方
の蒸発による蒸発潜熱により、全ての電池反応熱が取り
除かれる。そして、燃料ガス中の水分及び酸化剤ガス中
の水分はドレンタンク50,51で凝縮され、ポンプ5
2によって冷却水タンク31に戻される。
【0034】また、ポンプ33によって冷却板6に冷却
水を供給する冷却水供給配管53には流量計54または
圧力計55が設けられており、流量計54からの出力信
号56または圧力計55からの出力信号57がポンプ3
3に加えられ、冷却水の流量または圧力が所定の値にな
るようにポンプ33の出力が制御される。これにより、
燃料ガス中で蒸発した冷却水の蒸発潜熱が酸化剤極で生
じた電池反応による生成水とともに酸化剤ガス中で蒸発
した冷却水の蒸発潜熱による冷却量と、電池反応による
生成熱が釣り合うように冷却水の量が調節される。
【0035】図6は、直接水供給加湿方式のセルに圧力
0.3MPa、利用率73%の水素、及び圧力0.3M
Pa、利用率9〜72%の空気を供給し、温度70〜1
10度、電流密度0.4A/cm2 で発電したときのセ
ル発熱量に対する蒸発潜熱による冷却量の割合(%)を
調べた結果を示す図である。この図6からもわかるよう
に、温度が高く空気利用率が低い場合には、セル発熱量
に対する蒸発潜熱による冷却量の割合が多くなり、温度
100℃以上では上記割合が100%、つまり電池反応
熱を全て冷却水の蒸発潜熱で取り除ける条件がある。そ
こで、このように電池反応熱を全て冷却水の蒸発潜熱で
取り除ける場合に、図5に示すシステムが有効である。
【0036】しかして、図5に示すシステムでは電池反
応熱全てを冷却水の蒸発潜熱で取り除くことにより、必
要な冷却水の量を低減し、システム効率を向上させるこ
とができる。
【0037】図7は図5に示すシステムの他の変形例を
示すものであって、このシステムでは図5に示すシステ
ムにおいて、冷却水タンク31、ポンプ52が省略さ
れ、酸化剤極に接続されたドレンタンク51から直接ポ
ンプ33で冷却水を冷却板6に供給するようにしてあ
る。
【0038】すなわち、燃料ガス中の水分が酸化剤ガス
中の水分に比してきわめて少ない場合には、上述のよう
に上記ドレンタンク51に冷却水タンクの機能をもた
せ、そのドレンタンク51内のドレンのみを冷却板6側
に還流させることができる。しかして、この場合システ
ム全体の簡略化を図ることができる。
【0039】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成したので、
冷却水の流量と圧力をそれぞれ独立して制御することが
でき、冷却水と燃料ガスとの差圧と、循環する冷却水の
流量を独立して制御し、蒸発潜熱による冷却量と循環す
る冷却水の顕熱による冷却量を適切に制御することがで
き、燃料電池本体が過度に冷却されてしまう等のことを
確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す系統図。
【図2】冷却水の流量と冷却板入口圧力の関係を示す説
明図。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す系統図。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す系統図。
【図5】本発明の第4の実施の形態を示す系統図。
【図6】発熱量に対する潜熱冷却量の割合を示す図。
【図7】図5に示すシステムの他の例を示す図。
【図8】従来の固体高分子型燃料電池システムを示す系
統図。
【図9】直接水供給加湿方式の単セルの構造を示す断面
図。
【符号の説明】
1 固体高分子型燃料電池本体 2 燃料極 3 酸化剤極 4 高分子電解質膜 5 単位セル 6 冷却板 8 加湿水透過板 10 燃料ガス供給系 11 燃料処理装置 20 酸化剤ガス供給系 30 冷却水系 31 冷却水タンク 33 ポンプ 35 背圧弁 36 圧力調節弁 37 バイパス通路 38 流量調節弁 41 流量調節弁 50,51 ドレンタンク

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料極と酸化剤極とで高分子電解質膜を挾
    持した単位セルを複数個積層するとともに、各単位セル
    毎に冷却板を挿入し、多孔質体の加湿水透過板及び多孔
    質体の燃料極集電板を介して上記冷却板に供給された冷
    却水の一部を高分子電解質膜に供給し、その高分子電解
    質膜を加湿するようにした燃料電池本体と、この燃料電
    池本体の冷却板にポンプにより冷却水を循環させて発電
    中に生じる熱を除去する冷却水系とを具備する固体高分
    子型燃料電池システムにおいて、上記冷却水系に冷却水
    圧力を独立に制御する圧力調整手段を設けたことを特徴
    とする、固体高分子型燃料電池システム。
  2. 【請求項2】圧力調整手段は、燃料電池本体からの冷却
    水戻り配管に設けられた背圧弁であることを特徴とす
    る、請求項1記載の固体高分子型燃料電池システム。
  3. 【請求項3】燃料電池本体からの冷却水戻り配管に圧力
    調整弁を設けるとともに、冷却水供給管と冷却水戻り配
    管間に、上記燃料電池本体及び圧力調整弁をバイパスす
    るバイパス配管を設け、そのバイパス配管に流量調節弁
    を設けたことを特徴とする、請求項1記載の固体高分子
    型燃料電池システム。
  4. 【請求項4】燃料極と酸化剤極とで高分子電解質膜を挾
    持した単位セルを複数個積層するとともに、各単位セル
    毎に冷却板を挿入し、多孔質体の加湿水透過板及び多孔
    質体の燃料極集電板を介して上記冷却板に供給された冷
    却水の一部を高分子電解質膜に供給し、その高分子電解
    質膜を加湿する燃料電池本体と、この燃料電池本体の冷
    却板にポンプにより冷却水を循環させて発電中に生じる
    熱を除去する冷却水系とを具備する固体高分子型燃料電
    池システムにおいて、上記冷却水系に、冷却板に供給さ
    れる冷却水を貯溜する冷却水タンクを設け、酸化剤極に
    酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管から分岐され
    た導管を上記冷却水タンクの上部に接続し、上記酸化剤
    極に供給される酸化剤ガスの一部を冷却水タンクに導入
    し、その酸化剤ガスの圧力により冷却水を燃料電池本体
    に供給するようにしたことを特徴とする、固体高分子型
    燃料電池システム。
  5. 【請求項5】燃料極と酸化剤極とで高分子電解質膜を挾
    持した単位セルを複数個積層するとともに、各単位セル
    毎に冷却板を挿入し、多孔質体の加湿水透過板及び多孔
    質体の燃料極集電板を介して上記冷却板に供給された冷
    却水の一部を高分子電解質膜に供給し、その高分子電解
    質膜を加湿する燃料電池本体と、この燃料電池本体の冷
    却板にポンプにより冷却水を循環させて発電中に生じる
    熱を除去する冷却水系とを具備する固体高分子型燃料電
    池システムにおいて、燃料極及び酸化剤極の少なくとも
    酸化剤極にドレンタンクを接続し、そのドレンタンクで
    凝縮した水をポンプ及び冷却水供給配管を介して前記冷
    却板に加湿水として還流させ、その加湿水として供給さ
    れた冷却水が燃料ガス中、或は酸化剤極で生じた電池反
    応による生成水とともに酸化剤ガス中で蒸発してその蒸
    発潜熱によって発電中に生じる熱を除去するようにする
    とともに、上記冷却水供給配管に加湿水として供給され
    る冷却水の流量または圧力が所定値になるようにポンプ
    出力を調節する流量計または圧力計を設けたことを特徴
    とする、固体高分子型燃料電池システム。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243422A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池の冷却方法
JP2004193042A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2004207141A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池搭載車両
JP2005129537A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Robert Bosch Gmbh 加熱および/または冷却回路を備えた燃料電池
JP2006059734A (ja) * 2004-08-23 2006-03-02 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池システム及びその起動・停止方法
JP2006294499A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009522731A (ja) * 2005-12-30 2009-06-11 ユーティーシー パワー コーポレイション 燃料電池冷媒の気泡制御
JP2013191433A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Toshiba Corp 燃料電池スタックおよび燃料電池システム
JP2014203789A (ja) * 2013-04-09 2014-10-27 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池発電システム及びその運転方法
CN113359913A (zh) * 2021-07-16 2021-09-07 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种用于平衡膜加湿器管内外压力的方法及设备
CN113497249A (zh) * 2020-04-03 2021-10-12 株式会社东芝 燃料电池发电装置及其运转方法
EP4117062A1 (en) * 2021-07-05 2023-01-11 Volvo Truck Corporation A coolant system for a vehicle and a method of controlling a coolant system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000243422A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池の冷却方法
JP2004193042A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4576790B2 (ja) * 2002-12-13 2010-11-10 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2004207141A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池搭載車両
JP2005129537A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Robert Bosch Gmbh 加熱および/または冷却回路を備えた燃料電池
JP4633403B2 (ja) * 2004-08-23 2011-02-16 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池システム及びその起動・停止方法
JP2006059734A (ja) * 2004-08-23 2006-03-02 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池システム及びその起動・停止方法
JP2006294499A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009522731A (ja) * 2005-12-30 2009-06-11 ユーティーシー パワー コーポレイション 燃料電池冷媒の気泡制御
JP2013191433A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Toshiba Corp 燃料電池スタックおよび燃料電池システム
JP2014203789A (ja) * 2013-04-09 2014-10-27 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池発電システム及びその運転方法
CN113497249A (zh) * 2020-04-03 2021-10-12 株式会社东芝 燃料电池发电装置及其运转方法
EP4117062A1 (en) * 2021-07-05 2023-01-11 Volvo Truck Corporation A coolant system for a vehicle and a method of controlling a coolant system
CN113359913A (zh) * 2021-07-16 2021-09-07 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种用于平衡膜加湿器管内外压力的方法及设备
CN113359913B (zh) * 2021-07-16 2023-02-03 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种用于平衡膜加湿器管内外压力的方法及设备

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