KR101961494B1 - 비상수소공급라인을 구비한 연료전지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기공급시스템, 수소공급시스템, 열 및 물 관리시스템 및 배기시스템으로 구성된 연료전지시스템에 있어서,
연료전지; 상기 연료전지에 수소를 공급하는 수소 저장장치; 상기 연료전지와 수소 저장장치 사이에 배치되고, 상기 연료전지로부터 재순환라인으로 배출되는 미반응 수소가 상기 연료전지에 재순환되게 하는 병렬 연결된 복수 개의 이젝터; 상기 수소 저장장치와 상기 복수 개의 이젝터 사이에 형성된 제1 수소유로 상에 배치되고, 상기 복수 개의 이젝터로 연통하는 분기된 상기 제1 수소유로 중 하나를 선택하여 개방하는 유로선택밸브; 상기 수소 저장장치와 유로선택밸브 사이의 상기 제1 수소유로 상에 배치되어 상기 복수 개의 이젝터에 공급할 유량의 압력을 제어하기 위한 압력조정기구; 상기 연료전지로부터 필요한 수소 정보를 피드백받아 상기 유로선택밸브를 제어하고, 선택된 이젝터에 공급할 유량의 압력을 조정하기 위하여 압력조정기구를 제어하는 전자제어유닛; 및, 상기 유로선택밸브부터 분기하여 연료전지로 연통됨으로써 직접 수소를 연료전지에 공급하기 위한 비상수소공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비상수소공급라인을 구비한 연료전지시스템{FUEL BATTERY SYSTEM WITH EMERGENCY HYDROGEN SUPPLYING LINE}
본 발명은 산소와 수소가 반응하여 에너지를 얻는 연료전지시스템에 관한 것으로서, 특히 연료전지시스템을 구성하는 수소공급시스템에서는 비상수소공급라인을 구비하여 비상시에 연료전지에 직접 수소를 공급함과 동시에, 종전의 전력소모가 많은 밸브 대신 체크밸브를 사용함으로써 경제성을 제고하는 한편, 공기공급시스템에서는 종전의 터보 블로워 대신 압축공기탱크를 사용하여 소음진동을 감소시킬 수 있는 연료전지시스템에 관한 것이다.
최근 유가의 급격한 상승과 소비자들의 환경에 대한 관심이 커지면서 내연기관 자동차를 대체할 연료효율이 높고 친환경 에너지를 사용하는 자동차의 개발이 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족하기 위해 많은 자동차 회사들은 대체 에너지를 사용하는 자동차를 개발하고 있다.
이러한 대체 에너지를 사용하는 자동차 중에서도 수소를 연료로 사용하고 연료의 화학 반응 후 부산물이 산소와 물 뿐인 연료전지 자동차가 가장 실효적인 대안이라 여겨지고 있다. 이러한 연료전지 자동차는 전기의 힘을 이용하여 모터를 회전시켜 구동하는 일종의 전기 자동차이다.
이러한 연료전지 자동차는 수소 및 산소를 공급받아 연료전지 스택에서 물의 전기분해 역반응 등 화학반응을 거쳐 전기를 발생시킨다. 발생된 전기는 구동계인 모터를 작동시키며, 이로 인하여 차량을 구동시킨다. 스택으로의 수소공급은 수소탱크로부터 시작되어 감압기 및 이젝터를 거쳐 스택으로 공급되며, 미반응 수소는 재순환장치인 이젝터를 거쳐 다시 스택으로 재공급된다.
여기서 차량의 운전조건에 따라 재순환 가스의 유량도 변화하게 되는데 적합한 양의 재순환 가스의 유량을 조절하기 위해서 종래에는 다수 개의 이젝터를 구비함으로써 원하는 재순환 가스의 유량을 형성하도록 하였다.
도 1은 종래의 다수의 이젝터를 구비한 수소공급시스템을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 최소 유량 및 최대 유량을 포함하는 넓은 범위의 유량을 커버하기 위해서 3개의 이젝터(5, 7, 9)를 사용하였다. 수소저장장치(3)와 연료전지(1)와의 사이에 사양이 다른 3개의 이젝터(5,7,9)가 병렬로 접속된다. 각 이젝터(5,7,9)는 연료전지(1)로부터 배출되는 초과의 수소를, 수소재순환 공통흐름통로(35)를 통과하여, 3개의 재순환분기흐름통로(37,39,41)를 통해 재순환되게 한다. 각 이젝터(5,7,9)의 상하류 양측에 차단기구(13,15,19,21,25,27)가 배치되며, 각 이젝터(5,7,9)의 상하류 양측에 위치된 차단기구의 개폐에의해, 3개의 이젝터(5,7,9)가 적절히 사용되게 한다. 이로써 이젝터를 유량별로 단일선택, 혹은 복수로 선택하여 사용할 수 있으며, 차단밸브를 이용하여 필요한 이젝터를 선택한다. 차단밸브는 3개 이상의 이젝터중 일부만 사용할 경우 발생할 수 있는 역류를 방지한다.
그러나 이러한 종래기술은 다수의 밸브가 적용되어 시스템이 복잡해지고, 이로 인한 비용이 상승하게 되며 대부분 솔레노이드 밸브를 사용하기 때문에 전력소모가 많아진다. 나아가 이젝터 혹은 밸브가 고장날 경우 연료전지의 스택에 수소를 공급해주는 비상운전도 불가능하다는 문제점이 있다.
한편 연료전지 자동차의 스택은 전기를 생산하는 가장 중요한 장치로서 수소와 일정량의 습도를 가진 공기의 공급을 필요로 한다. 이러한 스택에 계속적인 공기를 공급하기 위하여 여러 가지 방식의 장치가 사용되는데, 가장 일반적으로는 터보 블로워(turbo blower) 방식이 사용된다.
도 2a 및 도 2b는 일반적으로 사용되는 터보 블로워(100) 및 그의 부속품인 임펠러(impeller)(110)를 나타낸 종단면도 및 사시도이다. 이러한 수소공급시스템에서 사용되는 터보 블로워(100)는 회전하는 임펠러(110)를 비롯해 많은 구성 부품으로 인한 시스템 복잡화 및 비경제성을 야기하였고, 고속으로 회전하는 터보 블로워(100)에서의 질량 불균형과 회전 비대칭, 베어링의 영향 등으로 인해 큰 소음과 진동을 발생시켜 운전자의 소음진동(NVH, noise, vibration, harshness) 감성 품질을 초래하는 문제점을 드러냈다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 체크밸브를 사용하여 전력소모를 줄이고, 비상사태에서도 수소를 원활하게 공급할 수 있는 연료전지시스템의 수소공급시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 공기공급시스템에서는 비경제적이고 소음진동의 단점이 있는 종래의 터보 블로워를 대신하여 경제적이고도 소음 및 진동이 없는 수단으로 대체하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 구비하는 것을 특징으로 한다.
즉, 공기공급시스템, 수소공급시스템, 열 및 물 관리시스템 및 배기시스템으로 구성된 연료전지시스템에 있어서,
연료전지;
상기 연료전지에 수소를 공급하는 수소 저장장치; 상기 연료전지와 수소 저장장치 사이에 배치되고, 상기 연료전지로부터 재순환라인으로 배출되는 미반응 수소가 상기 연료전지에 재순환되게 하는 병렬 연결된 복수 개의 이젝터;
상기 수소 저장장치와 상기 복수 개의 이젝터 사이에 형성된 제1 수소유로 상에 배치되고, 상기 복수 개의 이젝터로 연통하는 분기된 상기 제1 수소유로 중 하나를 선택하여 개방하는 유로선택밸브;
상기 수소 저장장치와 유로선택밸브 사이의 상기 제1 수소유로 상에 배치되어 상기 복수 개의 이젝터에 공급할 유량의 압력을 제어하기 위한 압력조정기구;
상기 연료전지로부터 필요한 수소 정보를 피드백받아 상기 유로선택밸브를 제어하고, 선택된 이젝터에 공급할 유량의 압력을 조정하기 위하여 압력조정기구를 제어하는 전자제어유닛; 및,
상기 유로선택밸브부터 분기하여 연료전지로 연통됨으로써 직접 수소를 연료전지에 공급하기 위한 비상수소공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 복수 개의 이젝터가 서로 사양을 달리하도록 구성되고, 상기 전자제어유닛은 비상 운전시 주기적으로 유로를 이젝터로 변경하여 수소를 공급하고, 상기 압력조정기구로부터 압력데이터를 읽어들여 압력이 변화하는지 여부를 확인함으로써 이젝터가 작동 가능한 상태인지 여부를 판별한다.
나아가 상기 복수 개의 이젝터와 연료전지 사이의 분기된 제1 수소유로 및 상기 복수 개의 이젝터로 분기된 재순환라인 상에 체크밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
한편 상기 공기공급시스템은 압축공기탱크 및 상기 압축공기탱크와 직렬로 연결된 공기 가습기로 구성되어, 압축공기탱크의 공기가 공기 가습기를 통과하여 연료전지로 공급됨으로써, 종래의 터보 블로워를 대체하도록 한다.
본 발명의 상기와 같은 구성에 의하여, 이젝터 사용 불능시 비상수소공급라인을 통하여 수소를 직접 공급할 수 있으므로, 비상운전 모드를 사용할 수 있으며, 다수의 이젝터를 사용하므로 사용 유량의 영역을 넓힐 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 기존의 밸브들은 대부분 전기적으로 제어가 용이한 솔레노이드 밸브를 사용하여 전력소모가 많았으나, 본 발명은 가격이 저렴한 체크밸브를 이용함으로써 원가가 절감되고 전력소모가 적어 경제적으로 매우 유리한 효과가 있다.
도 1은 종래의 다수의 이젝터를 구비한 연료전지시스템을 나타낸 구성도.
도 2a 및 도 2b는 일반적으로 사용되는 터보 블로워(100) 및 그의 부속품인 임펠러(impeller)(110)를 나타낸 종단면도 및 사시도.
도 3은 본 발명의 연료전지시스템을 나타내는 전체시스템 구성도.
도 4는 본 발명의 연료전지시스템에서 비상수소공급라인과 체크밸브들이 구비된 수소공급시스템를 나타내는 개념도.
도 5는 종래의 다수 개의 이젝터 및 다수의 차단 기구를 사용한 수소공급시스템에 본 발명의 특징인 비상수소공급라인을 부가한 것을 나타낸 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 연료전지시스템을 나타내는 전체시스템 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지시스템은 크게 연료전지(10), 수소공급시스템(30), 공기공급시스템(20), 열 및 물 관리시스템(40) 및 배기시스템(17)의 서브시스템들로 구성된다.
여기서 공기공급시스템(20)은 연료전지(10)에 수소와 반응할 공기를 공급한다.
특히 본 발명에서의 공기공급시스템(20)은 압축공기탱크(1) 및 상기 압축공기탱크(1)와 직렬로 연결된 공기 가습기(2)로 구성되어, 상기 압축공기탱크(1)의 공기가 상기 공기 가습기(2)를 통과하여 연료전지(10)로 공급되도록 한다.
즉 압축공기탱크(1)에서 직접 연료전지(10)로 공기(산소)가 공급될 경우, 대기 중의 공기를 사용하는 것이 아니기 때문에 먼지나 이물질 제거를 위한 에어 클리너를 사용하지 않아도 되며, 대량의 공기를 높은 압력으로 만들 필요가 없기 때문에 종래의 터보 블로어(100)가 필요없는 것이다. 결국 부품수가 감소하며, 터보 블로어(100)로 인한 소음진동 문제가 발생하지 않아 운전자의 소음진동(NVH) 감성 품질은 향상된다.
나아가 압축공기탱크(1)로의 공기 공급은 수소 연료전지 자동차가 연료(수소) 주입을 위하여 수소 스테이션에 정차할 때 스테이션에서 공기를 함께 공급받으면 된다. 대기 중의 공기는 쉽게 얻을 수 있기 때문에 스테이션에서 이를 구비하는 것이 어렵지 않고, 컴프레셔(compressor)를 이용하여 압축하기만 하면 된다.
또한 여기서 열 및 물 관리시스템(40)는 연료전지(10)에 공급되는 물의 균형을 유지하고 상기 연료전지(10)의 열을 적절한 온도로 유지하는 역할을 한다.
한편 수소공급시스템(30)은 상기 연료전지(10)에 수소를 공급한다.
도 4는 본 발명의 연료전지시스템에서 비상수소공급라인과 체크밸브들이 구비된 수소공급시스템를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 수소공급시스템(30)을 도 4을 통해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 수소와 산소가 화학반응을 하는 연료전지(10)가 구비된다. 또한 상기 연료전지(10)에 수소를 공급하는 수소 저장장치(3)가 설치되고, 상기 연료전지(10)와 수소 저장장치(3) 사이에 배치되고 연료전지(10)로부터 재순환라인(31)으로 배출되는 미반응 수소가 상기 연료전지(10)에 재순환되게 하는 병렬 연결된 복수 개의 이젝터(21, 22)가 배치된다. 도 4에서는 두 개의 이젝터가 사용되었으나 3개 이상이 될 수 있음은 자명하다.
여기서 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)가 서로 사양을 달리하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉 복수 개의 이젝터(21, 22)가 각각 저유량 및 고유량을 담당하여, 유로선택밸브(37)를 이용하여 운전모드에 따라 이젝터를 필요 유량에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써 연료전지(10)가 필요로 하는 최소/최대 유량의 커버 영역이 넓어지는 효과를 얻을 수 있다.
또한 유로선택밸브(37)가 상기 수소 저장장치(3)와 상기 복수 개의 이젝터(21, 22) 사이에 형성된 제1 수소유로(32) 상에 배치되어, 상기 복수 개의 이젝터로 연통하는 분기된 상기 제1 수소유로(32) 중 하나를 선택하여 개방하는 역할을 한다.
한편 압력조정기구(35)가 상기 수소 저장장치(3)와 유로선택밸브(37) 사이의 상기 제1 수소유로(32) 상에 배치되어 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)에 공급할 유량의 압력을 전자제어유닛(66)(ECU, Electronic Control Unit)의 제어명령에 의해 조정한다.
또한 전자제어유닛(66)이 상기 연료전지(10)로부터 필요한 수소 정보를 피드백받아 상기 유로선택밸브(37)를 제어하고, 선택된 이젝터에 공급할 유량의 압력을 조정하기 위하여 압력조정기구(35)를 제어한다.
나아가 비상수소공급라인(34)이 상기 유로선택밸브(37)부터 분기하여 연료전지(10)로 연통됨으로써 직접 수소를 연료전지(10)에 공급한다.
즉 이젝터가 저온 혹은 다른 문제로 수소의 이송이 불가능할 경우를 대비하여 수소 저장장치(3)로부터 바이패스하는 비상수소공급라인(34)을 설치한다. 이는 이젝터를 통하지 않고 직접 수소저장장치에서 연료전지(10)로 수소를 공급하며, 비상운전 모드시 전자제어유닛(66)에서 유로선택밸브(37)를 제어하여 비상수소공급라인(34)을 선택하여 수소를 공급한다. 이젝터를 사용한 수소공급이 아니기 때문에 재순환이 안되어 효율이 떨어지기는 하지만 비상시 운전을 가능하게 하는 유리한 효과가 있다. 이젝터가 냉시동되거나, 작동가능한 상태가 되면 전자제어유닛(66)이 유로선택밸브(37)를 작동시켜 비상수소공급라인(34)으로 공급하던 수소를 중지하고, 이젝터로 수소를 공급한다.
여기서 이젝터가 작동 가능한 상태인지 여부를 판별하는 방법은, 비상시 운전 중에 상기 전자제어유닛(66)이 주기적으로 유로를 이젝터로 변경하여 수소를 공급하고, 상기 압력조정기구(35)로부터 압력데이터를 읽어들여 압력이 변화하는지 여부를 확인하는 것이다.
한편 여기서 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)와 연료전지(10) 사이의 분기된 제1 수소유로(32) 및 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)로 분기된 재순환라인(31) 상에 체크밸브(27, 28, 29, 47, 49)가 각각 설치될 수 있다.
즉 이젝터가 선택적으로 사용될 경우 선택된 이젝터의 출구 유량이 선택되지 않은 이젝터로의 역류가 발생하지 않도록 이젝터 후단에 체크밸브(27, 28, 29)를 배치한다. 복수 개의 이젝터(21, 22) 중 이젝터 1(21)을 사용할 경우 이젝터 1(21)의 후단의 유량이 이젝터 2(22)의 후단으로 역류하지 않도록 이젝터 2(22)의 후단에 제1 체크밸브(28)를 설치하고, 이젝터 2(22)를 사용할 경우 이젝터 2(22)의 후단의 유량이 이젝터 1(21)의 후단으로 역류하지 않도록 이젝터 1(21)의 후단에 제2 체크밸브(27)를 설치한다.
또한 선택된 이젝터의 재순환라인(31)에서 발생한 흡인력이 선택되지 않은 이젝터로 음압을 발생시키지 않도록 복수 개의 이젝터(21, 22)로 분기된 재순환라인(31)에 각각 체크밸브(47, 49)를 배치한다. 이로써 선택된 이젝터에서 발생한 음압이 다른 이젝터에 영향을 주지 않도록 한다.
한편 여기서 배기시스템(17)은 상기 연료전지(10)로부터 수소 및 산소를 배출하는 역할을 한다.
도 5는 종래의 다수 개의 이젝터 및 다수의 차단 기구를 사용한 수소공급시스템에 본 발명의 특징인 비상수소공급라인을 부가한 것을 나타낸 개념도이다. 즉 본 발명의 비상수소공급라인(34)은 종래의 수소공급시스템에서도 여전히 유효하며, 차단 기구(13, 19, 25)를 폐쇄하고 비상수소공급라인(34)을 통해 직접 수소를 연료전지에 공급할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 압축공기탱크 2: 공기 가습기
10: 연료전지 17: 배기시스템
20: 공기공급시스템 21, 22: 복수 개의 이젝터
27, 28, 29, 47, 49: 체크밸브
31: 재순환라인 32: 제1 수소유로
34: 비상수소공급라인
35: 압력조정기구 37: 유로선택밸브
40: 열 및 물 관리시스템 66: 전자제어유닛
100: 터보 블로워

Claims (5)

  1. 공기공급시스템(20), 수소공급시스템(30), 열 및 물 관리시스템(40) 및 배기시스템(17)으로 구성된 연료전지시스템에 있어서,
    연료전지(10);
    상기 연료전지(10)에 수소를 공급하는 수소 저장장치(3);
    상기 연료전지(10)와 수소 저장장치(3) 사이에 배치되고, 상기 연료전지(10)로부터 재순환라인(31)으로 배출되는 미반응 수소가 상기 연료전지(10)에 재순환되게 하는 병렬 연결된 복수 개의 이젝터(21, 22);
    상기 수소 저장장치(3)와 상기 복수 개의 이젝터(21, 22) 사이에 형성된 제1 수소유로(32) 상에 배치되고, 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)로 연통하는 분기된 상기 제1 수소유로(32) 중 하나를 선택하여 개방하는 유로선택밸브(37);
    상기 수소 저장장치(3)와 유로선택밸브(37) 사이의 상기 제1 수소유로(32) 상에 배치되어 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)에 공급할 유량의 압력을 제어하기 위한 압력조정기구(35);
    상기 연료전지(10)로부터 필요한 수소 정보를 피드백받아 상기 유로선택밸브(37)를 제어하고, 선택된 이젝터에 공급할 유량의 압력을 조정하기 위하여 압력조정기구를 제어하는 전자제어유닛(66); 및,
    상기 유로선택밸브(37)부터 분기하여 연료전지(10)로 연통됨으로써 직접 수소를 연료전지(10)에 공급하기 위한 비상수소공급라인(34);을 포함하고,
    상기 전자제어유닛(66)은 비상 운전시 주기적으로 유로를 이젝터로 변경하여 수소를 공급하고, 상기 압력조정기구(35)로부터 압력데이터를 읽어들여 압력이 변화하는지 여부를 확인함으로써 이젝터가 작동 가능한 상태인지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 비상 수소공급라인을 구비한 연료전지시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 이젝터(21, 22)와 연료전지(10) 사이의 분기된 제1 수소유로(32) 및 상기 복수 개의 이젝터(21, 22)로 분기된 재순환라인(31) 상에 체크밸브(27, 28, 29, 47, 49)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 비상 수소공급라인을 구비한 연료전지시스템.
  3. 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 이젝터(21, 22)가 서로 사양을 달리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비상 수소공급라인을 구비한 연료전지시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
    상기 공기공급시스템(20)은 압축공기탱크(1) 및 상기 압축공기탱크(1)와 직렬로 연결된 공기 가습기(2)로 구성되어, 압축공기탱크(1)의 공기가 공기 가습기(2)를 통과하여 연료전지(10)로 공급되는 것을 특징으로 하는 비상수소공급라인을 구비한 연료전지시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023201052A1 (de) 2023-02-09 2024-08-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7054640B2 (ja) * 2018-03-22 2022-04-14 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
CN111029617A (zh) * 2019-03-25 2020-04-17 长城汽车股份有限公司 可用于燃料电池的喷射器、燃料电池系统及燃料电池车辆
EP4305691A2 (en) * 2021-03-08 2024-01-17 Norgren Manufacturing Co., Ltd. Fuel supply apparatus
CN113236611B (zh) * 2021-06-01 2022-06-07 中国商用飞机有限责任公司 用于飞行器的发动机引气系统和引气控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002056870A (ja) * 2000-08-10 2002-02-22 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の流体供給装置
JP2005158543A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3951885B2 (ja) * 2002-10-22 2007-08-01 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2007184170A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Toyota Motor Corp 燃料電池システムとその停止方法
CN101170188A (zh) * 2006-10-27 2008-04-30 新源动力股份有限公司 一种燃料电池燃料循环的方法及专用装置
JP2008204711A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009021025A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び移動体
JP4438854B2 (ja) * 2007-11-19 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4359856B2 (ja) * 2007-12-11 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び移動体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002056870A (ja) * 2000-08-10 2002-02-22 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の流体供給装置
JP2005158543A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023201052A1 (de) 2023-02-09 2024-08-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem

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