JPS60241669A - 燃料電池装置の制御装置 - Google Patents
燃料電池装置の制御装置Info
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- JPS60241669A JPS60241669A JP59099202A JP9920284A JPS60241669A JP S60241669 A JPS60241669 A JP S60241669A JP 59099202 A JP59099202 A JP 59099202A JP 9920284 A JP9920284 A JP 9920284A JP S60241669 A JPS60241669 A JP S60241669A
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- Japan
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- fuel cell
- temperature
- control device
- tank
- cooling
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は燃料電池本体の温度を所定の温度に保つよう
制御する燃料電池装置の制御装置に関するものである。
制御する燃料電池装置の制御装置に関するものである。
第1図は例えば特開昭57−82973号公報に示され
た従来の燃料電池装置の制御装置を示す図である。図に
おいて、il+は燃料電池本体であシ、燃料極(2)と
空気極(3)とから構成される。(4)は燃料電池本体
fl)を冷却する冷却水(5)を貯えるタンク、(6)
及び(7)はタンク(4)内の冷却水(5)を燃料電池
本体n)へ導くと共に燃料電池本体(1)を冷却した後
の冷却水(6)をタンク(4)に導く冷却流路、(8)
は冷却流路(7)に設けられ、冷却水(5)を循環させ
るポンプ、(9)はタンク(4)内で発生する蒸気を夕
7り外に放出させるための放出口である。
た従来の燃料電池装置の制御装置を示す図である。図に
おいて、il+は燃料電池本体であシ、燃料極(2)と
空気極(3)とから構成される。(4)は燃料電池本体
fl)を冷却する冷却水(5)を貯えるタンク、(6)
及び(7)はタンク(4)内の冷却水(5)を燃料電池
本体n)へ導くと共に燃料電池本体(1)を冷却した後
の冷却水(6)をタンク(4)に導く冷却流路、(8)
は冷却流路(7)に設けられ、冷却水(5)を循環させ
るポンプ、(9)はタンク(4)内で発生する蒸気を夕
7り外に放出させるための放出口である。
次に動作について説明する。燃料電池本体(1)は燃料
である水素が洪給される燃料極(2)、酸化剤として空
気が供給される空気極(31−におもな構成要素とし、
燃料のもつ化学エネルf−から直接電気エネルギーに変
換させるためのものであり、このエネル千−変換時には
副次的に熱が箔生ずる。この熱によシミ池内の温度が所
定以上に上昇すると、電極劣化の加速や電解質の蒸発、
あるいVi電池構成部材の耐熱性等の憑影1を及ぼし、
電池を効率よく運転することが困ILHcなるので、ポ
ンプ+81により冷却流路(R1,171内に冷却水(
6)を循環させて冷却しなければならない。さらに冷却
流路、R1、fil内を循環した冷却水(6)は電池の
温度を吸収して水温が上昇するためタンク(4)に設け
られた放出口(9)より蒸気を放出することによシ、タ
ンク(4)内の冷却水(5)の水温を下げ、燃料電池本
体(1)の温度を所定の温度に保つようになっている。
である水素が洪給される燃料極(2)、酸化剤として空
気が供給される空気極(31−におもな構成要素とし、
燃料のもつ化学エネルf−から直接電気エネルギーに変
換させるためのものであり、このエネル千−変換時には
副次的に熱が箔生ずる。この熱によシミ池内の温度が所
定以上に上昇すると、電極劣化の加速や電解質の蒸発、
あるいVi電池構成部材の耐熱性等の憑影1を及ぼし、
電池を効率よく運転することが困ILHcなるので、ポ
ンプ+81により冷却流路(R1,171内に冷却水(
6)を循環させて冷却しなければならない。さらに冷却
流路、R1、fil内を循環した冷却水(6)は電池の
温度を吸収して水温が上昇するためタンク(4)に設け
られた放出口(9)より蒸気を放出することによシ、タ
ンク(4)内の冷却水(5)の水温を下げ、燃料電池本
体(1)の温度を所定の温度に保つようになっている。
従来の燃料電池装置の制御装置fは以上のような構成の
もとになされているので、電池の負荷変動等による温度
変化に対して冷却水の温度を追従させることが困難であ
り、燃料電池本体0)の温度上昇を抑制することができ
ず所定の温度に保つことができないなどの欠点があった
。また、これら欠点に起因して電解質の蒸発や電極の劣
化を招く恐れもあシ、効率の良い燃料電池の運転が得ら
れない欠点が生じていた。
もとになされているので、電池の負荷変動等による温度
変化に対して冷却水の温度を追従させることが困難であ
り、燃料電池本体0)の温度上昇を抑制することができ
ず所定の温度に保つことができないなどの欠点があった
。また、これら欠点に起因して電解質の蒸発や電極の劣
化を招く恐れもあシ、効率の良い燃料電池の運転が得ら
れない欠点が生じていた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、タンクの蒸気放出口に調整弁を設
け、燃料電池本体の温度値と予め設定された設定温度値
とを演算処理して設定圧力値及び設定流量ilIを出力
する第1の制御装置を設け、この第1の制御装置がら出
力される設定圧力値とタンク内の圧力値とを演算処理し
て調整弁の弁開度量を出力し、dll整弁の弁開度量の
増減を制御する第2の制御装置を設け、$、10制#装
置から出力される設定流量値と冷却流路を流通する冷却
媒体の流量値とを演算処理してポンプ回転数操作量を出
力しポンプの回転数の増減を制御する第30制御装置を
設けることによシ、燃料電池の温度を所定の温度に床り
ことができる燃料電池装置の制御装置を提供するもので
ある。
めになされたもので、タンクの蒸気放出口に調整弁を設
け、燃料電池本体の温度値と予め設定された設定温度値
とを演算処理して設定圧力値及び設定流量ilIを出力
する第1の制御装置を設け、この第1の制御装置がら出
力される設定圧力値とタンク内の圧力値とを演算処理し
て調整弁の弁開度量を出力し、dll整弁の弁開度量の
増減を制御する第2の制御装置を設け、$、10制#装
置から出力される設定流量値と冷却流路を流通する冷却
媒体の流量値とを演算処理してポンプ回転数操作量を出
力しポンプの回転数の増減を制御する第30制御装置を
設けることによシ、燃料電池の温度を所定の温度に床り
ことができる燃料電池装置の制御装置を提供するもので
ある。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第2
図において、111ないしく9)は上述した従来装置の
構成と同様のものである。(lO)はタンク(4)の放
出口t91 K設けられた調整弁、(11)は予め設定
されている設定温度値、u匂は燃料電池本体11)の温
度を検出する温度検出器(以下、温度センサと記す)、
噌はこの温度Qy”j崗によシ検出された燃料シ池本体
(1)のta度値、t14)ti設定温度1[+lll
と、i!jS料心池本体+11の温度値−とを1貞算処
理して設定圧力値u0及び設定流量1m[+161を出
力する第1の制御装置、117)はタンク(4)内の圧
力を検出する圧力検出器(以下、圧力センサと記す)
、+181はこの圧力センサ07)ICより検出された
タンク(4)内の圧力値、tlIlllは設定圧力値1
15)とタンク(4)内の圧力値1181とを演算処理
して調整弁11o1の弁開度置端を出力し調整弁110
1の弁開度量の増減を制御する第2の制御装置、dM冷
却水(5)の流量を検出する流量検出器(以下、流量セ
ンサと記す)、乃はこの流量センサ(2)により検出さ
れた冷却水(6)の流ik値、IZ(IV′i設定流量
値す呻と冷却水(6)の流量値のとを演算処理してポン
プ回転数操作量(財)を出力しポンプ(8)の回転数の
増減を制御する第2の制御装置である。
図において、111ないしく9)は上述した従来装置の
構成と同様のものである。(lO)はタンク(4)の放
出口t91 K設けられた調整弁、(11)は予め設定
されている設定温度値、u匂は燃料電池本体11)の温
度を検出する温度検出器(以下、温度センサと記す)、
噌はこの温度Qy”j崗によシ検出された燃料シ池本体
(1)のta度値、t14)ti設定温度1[+lll
と、i!jS料心池本体+11の温度値−とを1貞算処
理して設定圧力値u0及び設定流量1m[+161を出
力する第1の制御装置、117)はタンク(4)内の圧
力を検出する圧力検出器(以下、圧力センサと記す)
、+181はこの圧力センサ07)ICより検出された
タンク(4)内の圧力値、tlIlllは設定圧力値1
15)とタンク(4)内の圧力値1181とを演算処理
して調整弁11o1の弁開度置端を出力し調整弁110
1の弁開度量の増減を制御する第2の制御装置、dM冷
却水(5)の流量を検出する流量検出器(以下、流量セ
ンサと記す)、乃はこの流量センサ(2)により検出さ
れた冷却水(6)の流ik値、IZ(IV′i設定流量
値す呻と冷却水(6)の流量値のとを演算処理してポン
プ回転数操作量(財)を出力しポンプ(8)の回転数の
増減を制御する第2の制御装置である。
次に動作を第3図のフローチャートに沿って説明する。
燃料電池本体filに発生した熱は温度上昇となり、温
度センサ02)によシ現在の温度[PVI J尋として
第1の制御装置04)へ取込まれ、あらかじめ与えられ
た設定温度値5vli11+との演算によシ股定圧力値
SV2 Ilりをめる。設定圧力値Sv21J5;l1
ri @ 1の制御装[(14)の演算結果EVxC1
4a )により、温度[PVlill 力設定温度値8
Vltill jり低い場合(14b)は、低い温度に
見合った分の圧力値を加えた値(ISa )が設定圧力
値SV2061として、また温度値PVI0四が設定温
度値SV1を川よシ高い場合(156)は、高い温度に
見合った分の圧力値を差引いた1li(15b)が設定
圧力値SV、 +161として第2の制御装置1tt1
9)へ与えられる。この第2の制御装置Uつは、タンク
(4)内の圧力センサa?)vcより検出された圧力値
PVz 端と、第1の制御装置114)よシ与えられた
設定圧力値5v2116)との演算によシ調整弁110
1の弁開度量−をめる。
度センサ02)によシ現在の温度[PVI J尋として
第1の制御装置04)へ取込まれ、あらかじめ与えられ
た設定温度値5vli11+との演算によシ股定圧力値
SV2 Ilりをめる。設定圧力値Sv21J5;l1
ri @ 1の制御装[(14)の演算結果EVxC1
4a )により、温度[PVlill 力設定温度値8
Vltill jり低い場合(14b)は、低い温度に
見合った分の圧力値を加えた値(ISa )が設定圧力
値SV2061として、また温度値PVI0四が設定温
度値SV1を川よシ高い場合(156)は、高い温度に
見合った分の圧力値を差引いた1li(15b)が設定
圧力値SV、 +161として第2の制御装置1tt1
9)へ与えられる。この第2の制御装置Uつは、タンク
(4)内の圧力センサa?)vcより検出された圧力値
PVz 端と、第1の制御装置114)よシ与えられた
設定圧力値5v2116)との演算によシ調整弁110
1の弁開度量−をめる。
弁開度量り11け、第2の制御装置−の演算結果EV2
(18a)によりタンク(4)内の圧力値が設定圧力値
Sv21!51 J: F)低い場合(18b)Vi、
低い圧力に見合つ・た分の弁開度量を差引いた値(19
m )の弁開度量IJ9)を!114a弁叫に与えるこ
とにより調整弁(圃の弁開度量が減少し、タング(4)
内の圧力が増加することになり冷却水(5)の温度も上
外し温度1iSV1峙が増加することになる。また、タ
ンク(4)の圧力値P’V’26ηが設定圧力値SVa
t15)より高い場合(18(1)は、高い圧力に見
合った分の弁開度量を加えた弁開度量(llを調整弁1
101に与えることにな#)111#l整弁tlQlの
弁開度量が増加し、タンク(4)内の圧力が減少するこ
とになシ冷却水(5)の温度も減少し温度[5v101
が減少することになる。一方、温度tンサリ四によシ検
知した現在の温度値PVI 03)とあらかじめ与えら
れた設定温度値5tir1ill)との演算によυ設定
流量値5V30〜をめる。設定流量11 SVs 11
呻は、第1の制御装置04)ノ演算結果Ev1(14a
) K ヨ!1lla度[PV、 01 力設定温度
t[SVI l川より低い場合(14b)は、低い温度
に見合った分の流量値を減じた′1M(161L)が設
定流量M SVs 1161として、また温度値PVI
111の方が高い場合(14a )は、高い温度に見
合った分の流量値を加えた値(16b)が設定流Jt
M 5V3tl#として第3の制御装置のへ与えられる
。この第3の制御装置Q3は、冷却流路(6)、(71
を循環する冷却水(5)の流量を流量センサ(社)によ
シ検出して、その流111 PV3CI21と設定流量
値5V3a@との演算によりポンプ回転数操作量MV3
例をめる。I」転数操作愈鮮3(至)は、第3の制御装
置のの演算結果EV3(23m )によシ循環している
冷却水(6)の流Jt fli PVs Taの方が低
い場合(23b ) Vi、低い流量に見合った分のポ
ンプ回転数操作量を加えた値(24a )の回転数操作
tMV3C)、41をポンプ(8)に与えることにより
、ポンプ(8)の回転数が4XJll+シて冷却流路t
ftl 、telを循環する冷却水(5)の流量が増加
することになシ、冷却水(6)の温度が減少する。また
逆に、循環している冷却水(6)の流量値Pv3(22
1の方が高い場合(23e )は、高い流量に見合った
分の回転数操作量を減じた[(24b)の回転数操作1
dV3(至)をポンプ(8)に与えることによυ、ポン
プ(8)の回転数が減少して冷却流路;61.!71を
循環する冷却水(5)の流量が減少することになシ、冷
却水(6)の温度が増加する。このように冷却流路1f
i1.i71の冷却水(6)の温度を変化させることに
よシ、負荷変a等の温度変化に追従して燃料電池の温度
を所定に保つことができる。従って、温度変化に対して
応答の早い著しい冷却効果が得られ、電解質の蒸発や電
信の劣化も抑えるこ七ができ、効率の良い燃料゛(池の
運転が得られる。
(18a)によりタンク(4)内の圧力値が設定圧力値
Sv21!51 J: F)低い場合(18b)Vi、
低い圧力に見合つ・た分の弁開度量を差引いた値(19
m )の弁開度量IJ9)を!114a弁叫に与えるこ
とにより調整弁(圃の弁開度量が減少し、タング(4)
内の圧力が増加することになり冷却水(5)の温度も上
外し温度1iSV1峙が増加することになる。また、タ
ンク(4)の圧力値P’V’26ηが設定圧力値SVa
t15)より高い場合(18(1)は、高い圧力に見
合った分の弁開度量を加えた弁開度量(llを調整弁1
101に与えることにな#)111#l整弁tlQlの
弁開度量が増加し、タンク(4)内の圧力が減少するこ
とになシ冷却水(5)の温度も減少し温度[5v101
が減少することになる。一方、温度tンサリ四によシ検
知した現在の温度値PVI 03)とあらかじめ与えら
れた設定温度値5tir1ill)との演算によυ設定
流量値5V30〜をめる。設定流量11 SVs 11
呻は、第1の制御装置04)ノ演算結果Ev1(14a
) K ヨ!1lla度[PV、 01 力設定温度
t[SVI l川より低い場合(14b)は、低い温度
に見合った分の流量値を減じた′1M(161L)が設
定流量M SVs 1161として、また温度値PVI
111の方が高い場合(14a )は、高い温度に見
合った分の流量値を加えた値(16b)が設定流Jt
M 5V3tl#として第3の制御装置のへ与えられる
。この第3の制御装置Q3は、冷却流路(6)、(71
を循環する冷却水(5)の流量を流量センサ(社)によ
シ検出して、その流111 PV3CI21と設定流量
値5V3a@との演算によりポンプ回転数操作量MV3
例をめる。I」転数操作愈鮮3(至)は、第3の制御装
置のの演算結果EV3(23m )によシ循環している
冷却水(6)の流Jt fli PVs Taの方が低
い場合(23b ) Vi、低い流量に見合った分のポ
ンプ回転数操作量を加えた値(24a )の回転数操作
tMV3C)、41をポンプ(8)に与えることにより
、ポンプ(8)の回転数が4XJll+シて冷却流路t
ftl 、telを循環する冷却水(5)の流量が増加
することになシ、冷却水(6)の温度が減少する。また
逆に、循環している冷却水(6)の流量値Pv3(22
1の方が高い場合(23e )は、高い流量に見合った
分の回転数操作量を減じた[(24b)の回転数操作1
dV3(至)をポンプ(8)に与えることによυ、ポン
プ(8)の回転数が減少して冷却流路;61.!71を
循環する冷却水(5)の流量が減少することになシ、冷
却水(6)の温度が増加する。このように冷却流路1f
i1.i71の冷却水(6)の温度を変化させることに
よシ、負荷変a等の温度変化に追従して燃料電池の温度
を所定に保つことができる。従って、温度変化に対して
応答の早い著しい冷却効果が得られ、電解質の蒸発や電
信の劣化も抑えるこ七ができ、効率の良い燃料゛(池の
運転が得られる。
この発明は以上説明した通p、タンクの蒸気放出口に+
114!I弁を設け、燃料電池本体の温度値と予め設定
された設定温度値とを演算処理して設定圧力値及び設定
流量値を出力する第1の制御装置を設け、この第1の制
御装置から出力される設定圧力値とタンク内の圧力値と
を演算処理してrJi4弁の弁開度量を出力し、A整弁
の弁開度量の増減を制御する第2の制御装置を設け、第
1の制御装置から出力される設定流量値と冷却流路を流
通する冷却媒体の流を値とを演算処理してポンプL[!
1転数操作量を出力しポンプの回転数の増減を制御する
第3の制御装置を設けたことによシ、燃料電池の温度を
効率良く所定の温度を派りことができる燃料電池装置の
制御装置を得ることができる。
114!I弁を設け、燃料電池本体の温度値と予め設定
された設定温度値とを演算処理して設定圧力値及び設定
流量値を出力する第1の制御装置を設け、この第1の制
御装置から出力される設定圧力値とタンク内の圧力値と
を演算処理してrJi4弁の弁開度量を出力し、A整弁
の弁開度量の増減を制御する第2の制御装置を設け、第
1の制御装置から出力される設定流量値と冷却流路を流
通する冷却媒体の流を値とを演算処理してポンプL[!
1転数操作量を出力しポンプの回転数の増減を制御する
第3の制御装置を設けたことによシ、燃料電池の温度を
効率良く所定の温度を派りことができる燃料電池装置の
制御装置を得ることができる。
第1図は従来の燃料電池装置の制御装置を示す系統図、
第2図及び第3図はこの発明の一実施例による燃料電池
装置の制御装置fを示す系統図及び)O−チセート図で
ある。 図において、fi+は燃料電池本体、(2)は燃料極、
(3)は空気極、(4)はタンク1.s+、171は冷
却流路、(8)はポンプ、(9)は放出口、(IOlは
FI4整弁、(川は設定温度値、す萄は温度値、Iは第
1の制御装置、Uのは設定圧力値、aaVi設定流量値
、081は圧力値、四は第2の制御装d、(7)は弁開
度量、のは流量値、■は第3の制御装置、[株]は回転
数操作量である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
第2図及び第3図はこの発明の一実施例による燃料電池
装置の制御装置fを示す系統図及び)O−チセート図で
ある。 図において、fi+は燃料電池本体、(2)は燃料極、
(3)は空気極、(4)はタンク1.s+、171は冷
却流路、(8)はポンプ、(9)は放出口、(IOlは
FI4整弁、(川は設定温度値、す萄は温度値、Iは第
1の制御装置、Uのは設定圧力値、aaVi設定流量値
、081は圧力値、四は第2の制御装d、(7)は弁開
度量、のは流量値、■は第3の制御装置、[株]は回転
数操作量である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
Claims (1)
- 燃料極と空気極から構成される燃料電池本体と、この燃
料電池本体を冷却するための冷却媒体が貯留されると共
に蒸気放出口を有するタンクと、このタンク内の冷却媒
体を上記燃料電池本体に導くと共に上記燃料電池本体を
冷却した後の上記冷却媒体を上記タンクに導く冷却流路
と、この冷却流路に設けられ、上記冷却謀体′t−循環
流通させるポンプとを有する燃料電池装置において、上
記タンクの蒸気放出口に設けられたd4g弁と、上記燃
料電池本体の温度値と予め設定された設定温度値とを演
算処理して設定圧力値を出力する第1の制御装置と、こ
の第1の制御装置から出力される設定圧力値と上記タン
ク内の圧力値とを演算処理して上記調節弁の弁1度量を
出力し、上記調節弁の弁開度量の増減を制御する第2の
制御装置と、上記第1の制御装置から出力される設定流
量値と上記冷却流路を流通する冷却媒体の流量値とを演
算処理してポンプ回転数操作量を出力し上記ポンプの回
転数の増減を制御する第3の制御装置とを備えたことを
特徴とする燃料電池装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59099202A JPS60241669A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 燃料電池装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59099202A JPS60241669A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 燃料電池装置の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60241669A true JPS60241669A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14241060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59099202A Pending JPS60241669A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 燃料電池装置の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60241669A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003041201A3 (en) * | 2001-11-08 | 2004-04-15 | Nissan Motor | Fuel cell system and its startup control |
US7049016B2 (en) | 2001-11-08 | 2006-05-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and its startup control |
JP2007005330A (ja) * | 2006-10-10 | 2007-01-11 | Toshiba Corp | 固体高分子型燃料電池システム |
Citations (4)
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