WO2006019027A1 - 燃料電池システム及びその液体排出方法 - Google Patents

Abstract

　確実且つ迅速に燃料電池スタック内の液体を外部に排出することのできる燃料電池システムを提供する。燃料電池スタック（２０）内の少なくとも液体を排出可能な排出路（７６）を備えた燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック（２０）の起動時に、燃料電池スタック（２０）の通常動作時に供給される反応ガスより高速又は大量の反応ガスを燃料電池スタック（２０）内に供給する。高速あるいは大量の反応ガスを起動前に供給することで、燃料電池スタック２０内の残留液体を吹き飛ばし、確実且つ迅速に外部に排出することができる。また、排出路（７６）にボリューム３０を設けたり、または燃料電池スタック（２０）の起動時に、燃料電池スタック内圧を負圧状態にしたりすることにより、一層排出を容易にすることができる。

Description

明細書 燃料電池システム及びその液体排出方法 技術分野

本発明は、 燃料電池システムに関し、 特に、 燃料電池スタック内に残存し ている液体を燃料電池起動時に効率的に排出することのできる燃料電池シス テム及びその液体排出方法に関する。 背景技術

燃料電池は、 環境に優しいクリーンな電源として注目されている。 燃料電 池は、 水素などの燃料ガスと空気などの酸化ガスとを用いて電気化学反応に より電力を発生する。 燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によつて生成水 (水蒸気） が発生するので、 燃料電池の動作中に生成水を適宜排出すること が行われる。

しかし、 燃料電池の動作停止後、 再起動する際には燃料電池スタック内に は生成水や結露水が残存しており、 そのままでは円滑な再起動が困難である。 この生成水や結露水を除去する方法として、 燃料ガス循環系の循環ポンプを 高回転で作動させることが考えられるが、 騒音悪化という問題がある。

特開 2003— 317766号公報は、 燃料ガス循環系にパ"ジ弁を設置 し、 水詰まり発生時にパージ弁を開き、 一時的に燃料ガスの流量を上げるこ とで水詰まりを解消することを開示している。

[特許文献 1] 特開 2003— 317766号公報 発明の開示

しかしながら、 単に燃料ガスの流量を上げるだけでは、 系内の液体 （生成 水、 結露水） を十分に排出することは困難である。

本発明は、 上記従来技術の問題を解決し、 燃料電池スタックの起動時に、 確実且つ迅速に燃料電池スタック内の液体を排出することのできる燃料電池 システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するべく、 本発明の燃料電池システムは、 燃料電池スタツ ク内の少なくとも液体を排出可能な排出路を備えた燃料電池システムであつ て、 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記燃料電池スタックの通常動作時 に供給される反応ガスより高速の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給 するものである。 高速の反応ガスを供給すること'で、 燃料電池スタック内の 残留液体を吹き飛ばし、 確実且つ迅速に排出することができる。 ここで、 反 応ガスとは燃料ガス （水素） 及ぴ酸化ガス （酸素又は空気） のうち少なくと もいずれか一方を意味する。 反応ガスの速度の程度は、 燃料電池スタック、 ポンプ、 配管形状、 水素タンクの圧力、 圧力調整弁、 等のシステムの構成に 依存するが、 例えば、 1 0 0 0リツトル/分以上であり、 好ましくは 5 0 0 0リツトル Z分以上、 また、 好ましくは 1 0 0 0 0リツトル Z分以上の高 圧 ·高速の反応ガスの供給を行う。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 燃料電池スタックは、 前記 反応ガスの供給口及び排出口を備え、 前記反応ガスは、 前記供給口から前記 燃料電池スタック内に供給され、 前記排出口から前記排出路に排出されるこ とが好ましい。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記燃料電池スタックの起 動時に、 前記通常動作時の反応ガスの供給量より大きい供給量の反応ガスを 前記燃料電池スタック内に供給することが好ましい。 この構成によれば、 大 量の反応ガスを供給するので、 燃料電池スタック内の残留液体を吹き飛ばし、 確実且つ迅速に排出することができる。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記燃料電池スタックの起 動時に、 前記燃料電池スタック内圧を負圧状態にして前記反応ガスを前記燃 料電池スタック内に供給することが好ましい。 この構成によれば、 燃料電池 スタック内圧を負圧とするので、 高圧、 高速の反応ガスあるいはより大きい 量の反応ガスを供給することができる。

好ましくは、 負圧状態は、 前記反応ガスの供給前に前記燃料電池スタック を発電することにより設定される。 あるいは、 排出路にはポンプが設けられ、 前記負圧状態は前記ポンプを駆動することにより設定されることが好ましい。 本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記反応ガスの供給源と前 記燃料電池スタックとの間に可変調圧弁を備え、 前記燃料電池スタックの起 動時に、 前記可変調圧弁を変更して前記通常動作時の反応ガスの供給圧より 高圧の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給することが好ましい。 この 構成によれば、 可変調圧弁により、 高圧、 高速の反応ガスを供給することが できる。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記反応ガスの供給源と前 記燃料電池スタックとの間に設けられた調圧弁と、 前記調圧弁をバイパスす るバイパス路とを更に備える。 そして、 前記燃料電池スタックの起動時に前 記パイパス路から前記燃料電池スタック内に前記反応ガスを供給し、 前記燃 料電池スタックの通常動作時に前記調圧弁を介して前記燃料電池スタック内 に前記反応ガスを供給することが好ましい。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記燃料電池スタックの起 動時に、 前記反応ガスの供給を複数回実施することが好ましい。 これにより、 より確実に残留液体の除去を行うことが可能となる。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記排出路にボリュームを 備えることが好ましい。 これにより、 大量の反応ガスの供給を可能とし、 あ るいはこれを排出せずに一時溜めておくことが可能となる。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記燃料電池スタックに前 記反応ガスを供給するための供給路と、 前記供給路に接続され、 前記燃料電 池スタックから排出される前記反応ガスを前記供給路に戻すための循環路と、 を更に備えることが好ましい。

好ましくは、 前記循環路にボリュームを備える。

また好ましくは、 循環路は排出路の一部である。

本発明の燃料電池システムの一態様によれば、 前記反応ガスは、 燃料ガス であることが好ましい。

好ましくは、 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記通常動作時よりも高 速で前記燃料ガスを前記燃料電池スタック内に供給すると共に、 前記通常動 作時よりも高速で酸化ガスを前記燃料電池スタック内に供給する。

本発明の燃料電池システムの液体排出方法は、 燃料電池スタック内の少な くとも液体を排出する燃料電池システムの液体排出方法であって、 前記燃料 電池スタックの起動時に、 前記燃料電池スタックの通常動作時に供給される 反応ガスより高速の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給するものであ る。

また、 本発明に到達した経緯に鑑みて、 本発明を別の複数の観点から捉え ると、 以下の通りである。

すなわち、 本発明の他の燃料電池システムは、 燃燃料電池スタック内の液 体を排出可能な排出路を備えた燃料電池システムにおいて、 上記燃料電池の 起動時に、 燃料電池の通常動作時に供給される反応ガスより高速の反応ガス を前記燃料電池スタック内に供給する。 高速の反応ガスを供給することで、 燃料電池スタツク内の残留液体を吹き飛ばし、 確実且つ迅速に排出すること ができる。

また、 本発明の別の燃料電池システムは、 燃料電池スタック内の液体を排 出可能な排出路を備えた燃料電池システムにおいて、 上記燃料電池の起動時 に、 燃料電池の通常動作時の反応ガス供給量より大きい供給量の反応ガスを 前記燃料電池スタック内に供給する。 大量の反応ガスを供給することで、 燃 料電池スタック内の残留液体を吹き飛ばし、 確実且つ迅速に排出することが できる。

また、 本発明の他の燃料電池システムは、 燃料電池スタック内の液体を排 出可能な排出路を備えた燃料電池システムにおいて、 燃料電池の起動時に上 記燃料電池スタック内圧を負圧状態にして、 反応ガスをスタック内に供給す る。 スタック内圧を負圧とすることにより、 高圧、 高速の反応ガスあるいは より大きい量の反応ガスを供給することができる。

好ましくは、 上記負圧状態は、 前記反応ガスの供給前に、 上記燃料電池を 発電することにより形成される。

• また、 本発明の別の燃料電池システムは、 燃料電池スタック内の液体を排 出可能な排出路を備えた燃料電池システムにおいて、 反応ガスの供給源と上 記燃料電池スタックとの間に可変調圧弁を備え、 上記燃料電池の起動時に上 記可変調圧弁を変更して通常動作時の反応ガスの供給圧より高圧の反応ガス を上記燃料電池スタック内に供給する。 可変調圧弁により、 高圧、 高速の反 応ガスを供給することができる。

好ましくは、 上記燃料電池システムは上記排出路にポリユームを備える。 好ましくは、 上記各燃料電池システムにおいて、 上記燃料電池の起動時に、 上記反応ガスの供給を複数回実施する。

以上説明した本発明によれば、 確実且つ迅速に燃料電池スタック内の液体 を排出することのできる燃料電池システムおよびその液体排出方法を提供す ることができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明が適用される燃料電池システムを概略的に示す構成図で ある。 図 2は、 第 1実施形態の燃料電池システムによる起動時の液体排出処理 手順を示すフローチャートである。

図 3は、 第 2実施形態の燃料電池システムによる起動時の液体排出処理 手順を示すフローチャートである。

図 4は、 第 3実施形態の燃料電池システムを概略的に示す構成図であ る。 ' 発明を実施するための最良の形態

次に、 本発明を車両に適用した場合を例にして図面を参照しつつ本発明の 実施の形態について説明する。

< 1 . 第 1実施形態の構成 > '

図 1は、 本発明の第 1実施形態に係る燃料電池システムを概略的に示す構 成図である。

同図に示されるように、 酸化ガスとしての空気 （外気） は空気供給路 7 1 を介して燃料電池スタック 2 0の空気供給口 3に供給される。 空気供給路 7 1には、 空気から微粒子を除去するエアフィルタ 1 1、 空気を加圧するコン プレッサ 1 2、 供給空気圧を検出する圧力センサ 5 1及ぴ空気に所要の水分 を加える加湿器 1 3が設けられている。 なお、 エアフィルタ 1 1には空気流 量を検出する図示省略のエアフローメータ （流量計） が設けられる。

燃料電池スタック 2 0の空気排出口 4から排出される空気オフガスは、 排 気路 7 2を経て外部に放出される。 排気路 7 2には、 排気圧を検出する圧力 センサ 5 2、 圧力調整弁 1 4及ぴ加湿器 1 3の熱交換器が設けられている。 圧力調整弁 （減圧弁） 1 4は、 燃料電池スタック 2 0への供給空気の圧力 (空気圧） を設定する調圧器として機能する。 圧力センサ 5 1及び 5 2の図 示しない検出信号は、 制御部 5 0に送られる。 制御部 5 0は、 コンプレッサ 1 2及び圧力調整弁 1 4を調整することによって供給空気圧や供給流量を設 定する。

燃料ガスとしての水素ガスは、 水素供給源 3 1から燃料供給路 7 5を介し て燃料電池スタック 2 0の水素供給口 5に供給される。 水素供給源 3 1は、 例えば、 高圧水素タンク、 燃料改質器、 水素吸蔵タンク等で構成される。 燃 料供給路 7 5には、 水素供給源の圧力を検出する圧力センサ 5 4、 燃料電池 スタック 2 0への水素ガスの供給圧力を調整する水素調圧弁 3 2、 遮断弁 4 1、 燃料供給路 7 5の異常圧力時に開放するリリーフ弁 3 9、 遮断弁 3 3、 及び水素ガスの入口圧力を検出する圧力センサ 5 5が設けられている。 圧力 センサ 5 4及ぴ 5 5の図示しない検出信号は、 制御部 5 0に供給される。 好 ましくは、 水素調圧弁 3 2は、 調圧値を変更できる可変調圧弁である。 可変 調圧弁により、 高圧 ·高速の燃料ガス供給及び通常圧 ·通常流速での供給を 可能にする。 特に、 燃料電池スタック 2 0の起動時に通常動作時より高圧 · 高速の燃料ガスが供給される。 例えば、 1 0 0 0リツトル/分以上、 好まし くは 5 0 0 0リツトル/分以上、 より好ましくは 1 0 0 0 0リツトル Z分以 上の高圧 ·高速の燃料ガスの供給が行われる。 ここで、 通常動作時とは、 燃 料電池スタツク 2 0の起動が完了し、 燃料電池システムの異常がない状態で あり、 かつ燃料電池スタック 2 0が要求電力に対応する発電を行う状態のこ とを意味する。 要求電力は、 負荷 （例えば、 車両の場合の駆動モータ、 ある V、は運転者の加速要求） に応じて低電力から高電力まで幅広い電力が要求さ れるが、 これらの要求電力の範囲を通常動作時と解釈することもできる。 ま た、 低電力から高電力の要求電力の範囲に対応する燃料電池スタック 2 0の 動作時における燃料ガスや酸化ガスの供給状態 （圧力、 流速、 流量） を、 通 常動作時の反応ガスの供給状態と解釈することができる。

従って、 本実施形態における燃料電池スタック 2 0の起動時に供給される 燃料ガス （反応ガス） の供給状態は、 通常動作時の反応ガスの供給状態より 大きな値である。 なお、 他の実施形態として、 通常動作時のうち高電力が要 求される一部の高い要求電力の範囲に対応する反応ガスの供給状態を起動時 の供給状態と解釈してもよい。 要するに、 燃料電池スタック 2 0の通常動作 時の上限電力付近における反応ガスの供給状態で供給することが可能となる。 このように起動時の反応ガスの供給状態と通常動作時の反応ガスの供給状態 は、 燃料電池システムの定格値によって適宜設定すればよい。

なお、 後述するように、 可変調圧弁を用いない例も採用することができる。 燃料電池スタック 2 0で消費されなかった水素ガスは水素オフガスとして 水素循環路 7 6に排出され、 燃料供給路 7 5の ¾断弁 4 1の下流側に戻され る。 水素循環路 7 6には、 水素オフガスの温度を検出する温度センサ 6 3、 水素オフガスの排出を制御する遮断弁 3 4、 水素オフガスから水分を回収す る気液分離器 3 5、 回収した水を図示しないタンクに回収する排水弁 3 6、 水素オフガスを加圧する水素ポンプ 3 7、 及び逆流阻止弁 4 0が設けられて いる。 温度センサ 6 3の図示しない検出信号は、 制御部 5 0に供給される。 水素ポンプ 3 7は、 制御部 5 0によって動作が制御される。 水素オフガスは 燃料供給路 7 5で水素ガスと合流し、 燃料電池スタック 2◦に供給されて再 利用される。 逆流阻止弁 4 0は、 燃料供給路 7 5の水素ガスが水素循環路 7 6側に逆流することを防止する。

水素循環路 7 6 (排出路） は、 パージ弁 3 8を介してパージ流路 7 7によ つて排気路 7 2に接続される。 パージ弁 3 8は、 電磁式の遮断弁であり、 制 御部 5 0からの指令によって作動することにより水素オフガスを外部に放出 (パージ） する。 このパージ動作を間欠的に行うことによって、 水素オフガ スの循環が繰り返されて燃料極側の水素ガスの不純物濃度が増してセル電圧 が低下することを防止することができる。 好ましくは、 燃料電池スタック 2 0からの出口 6 (排出口） 付近には、 水素オフガスを一時的に蓄えるポリュ ーム 3 0が設けられる。 このボリューム 3 0により、 燃料電池スタック 2 0 の起動時に大量の水素ガスを導入してもこれを回収することができる。 ボリ ユーム 3 0を設けない場合には、 高圧で燃料電池スタック 2 0に供給された 水素ガスを水素循環路 7 6に流し、 必要に応じてパージ弁 3 8等より排出す ることが考えられる。

更に、 燃料電池スタック 2 0の冷却水出入口には、 冷却水を循環させる冷 却路 7 4が設けられる。 冷却路 7 4には、 燃料電池スタック 2 0から排水さ れる冷却水の温度を検出する温度センサ 6 1、 冷却水の熱を外部に放熱する ラジェータ （熱交換器） 2 1、 冷却水を加圧して循環させるポンプ 2 2、 及 び燃料電池スタック 2 0に供給される冷却水の温度を検出する温度センサ 6 2が設けられている。

制御部 5 0は、 図示しない車両のアクセル信号などの要求負荷や燃料電池 システムの各部のセンサなどから制御情報を受け取り、 各種の弁類やモータ 類の運転を制御する。 制御部 5 0は、 図示しない制御コンピュータシステム によって構成される。 制御コンピュータシステムは、 公知の入手可能なシス テムによって構成することが出来る。

く 2 . 制御フロー〉

次に、 図 2に示すフローチャートを参照して、 第 1実施形態に係る燃料電 池システムの制御部 5 0による起動時の液体排出動作について説明する。 制 御部 5 0は、 上述のように制御用コンピュータによって構成され、 図示しな V、制御プログラムに従つて燃料電池システムの各部動作の制御を実行する。 第 1実施形態では、 燃料電池スタツク 2 0の起動直後はシステム内の残留 水素ガスを用いて燃料電池スタック 2 0による発電を行い、 スタック 2 0内 を負圧状態にし、 その後水素供給源 3 1から水素ガスを供給する。

まず、 燃料電池スタック 2 0を起動後 （ステップ 1 1 )、 水素ガスを供給 することなく発電を行う （ステップ 1 2 )。 具体的には、 遮断弁 3 3を閉じ た状態で発電を行う。 これによりシステム内の残留水素ガスを消費すること で燃料電池スタック 2 0内を負圧状態とする。 発電により得られた電力は図 示しないパッテリに充電されたり、 補機類の駆動に用いられたりすることが できる。 次に、 セル電圧の低下又は燃料電池スタック 2 0内の負圧を検出す る （ステップ 1 3 )。 セル電圧の低下とは、 これ以上消費すべき水素ガスが 少ないことを意味するので、 スタック 2 0内が負圧になっていなくても次の ステップに進む。 セル電圧の低下又は燃料電池スタツク 2 0内の負圧のいず れも検出されないうちは （ステップ 1 3 ： N O) , ステップ 1 2に戻って発 電動作を継続する。

セル電圧が低下し又は燃料電池スタック内が負圧になった場合 （ステップ 1 3 ： Y E S ) , 水素供給源 3 1から水素ガスを供給する （ステップ 1 4 )。 燃料電池スタック 2 0内が負圧になっている場合は、 燃料電池スタック 2 0 内に導入される水素が高速に流れ、 生成水や結露水などの残留液体を除去す ることができる。 なお、 水素ガスは高圧で供給できればその方法は限定され ず、 上記の可変調圧弁を用いる方法や、 後述する水素調圧弁 3 2を経由しな い図示しないパイパス路を用いた方法、 図示しないポンプで加圧する方法、 循環ポンプ 3 7を利用して負圧状態としても良い。 また、 上記ステップ 1 2 〜1 4の処理を複数回繰り返してもよい。 また、 燃料電池スタック 2 0下流 のボリューム 3 0を設けても設けていなくてもよい。

次に、 図 3に示すフローチャートを参照して、 第 2実施形態に係る燃料電 池システムの制御部 5 0による起動時の液体排出動作について説明する。 第 2実施形態では、 上記の可変調圧弁 3 2を用い、 燃料電池スタック 2 0 の起動直後は通常動作時より高圧の水素ガスを燃料電池スタック 2 0内に供 給する。

まず、 燃料電池スタック 2 0を起動後 （ステップ 2 1 )、 水素調圧弁の調 圧値を高く設定する （ステップ 2 2 )。 この設定は、 制御部 5 0により行わ れる。 そして、 水素供給源 3 1からの水素ガス供給を開始する （ステップ 2 3 )。 水素ガスの供給が予め定められた所定時間継続し （S 2 4 )、 残留液体 を除去したら水素調圧値を通常時の値に戻す （ステップ 2 5 )。 これにより、 燃料電池スタツク 2 0内に高圧の水素ガスが導入され、 生成水や結露水など の残留液体を除去することができる。

次に、 図 4に示す第 3実施形態に係る燃料電池システムの液体排出動作に ついて相違点を中心に説明する。

第 1実施形態との相違点は、 水素調圧弁 3 2を可変調圧弁でなく、 機械式 の調圧弁で構成し、 さらに水素調圧弁 3 2をバイパスするバイパス路 8 0を 設けると共に、 パイパス路 8 0への切替え用の開閉弁 8 1を設けたことであ る。

機械式の水素調圧弁 3 2は、 例えばダイアフラム式で構成され、 ダイァフ ラムの両面に作用する推力のパランスにより燃料電池スタック 2 0への水素 供給圧を調整する。 この種の機械式の調圧弁は、 大気圧を利用したものでも よいし、 パネ等を利用したものでもよい。

パイパス路 8 0は、 水素調圧弁 3 2を経由しないように、 燃料供給路 7 5 と平行に設けられている。 燃料供給路 7 5に対するバイパス路 8 0の上流側 接続点は、 水素調圧弁 3 2と水素供給源 3 1 との間に位置する開閉弁 8 1の 第 1ポートに位置する。 また、 燃料供給路 7 5に対するバイパス路 8 0の下 流側接続点は、 水素調圧弁 3 2とリリーフ弁 3 9との間に位置している。 た だし、 これらの上流側及び下流側接続点の位置に限定されるものではない。 開閉弁 8 1は、 例えば電磁式の三方弁からなり、 制御部 5 0により開閉制 御される。 開閉弁 8 1の流入側の第 2ポートは、 燃料供給路 7 5の水素供給 源 3 1側に接続され、 開閉弁 8 1の第 3ポートは、 燃料供給路 7 5の水素調 圧弁 3 2側に接続されている。 開閉弁 8 1を開閉することにより、 燃料電池 スタック 2への水素ガスの供給経路を水素調圧弁 3 2とパイパス路 8 0との 間で切替えることができる。 なお、 上記構成に代えて、 開閉弁 8 1のポート 数を二つとし、 開閉弁 8 1をバイパス路 8 0上に設けるようにしてもよい。 燃料電池スタック 2 0内の生成水や結露水などの残留液体を除去するべく、 高速の水素を燃料電池スタック 2 0内に供給するには、 制御部 5 0により以 下の制御を行うとよい。 すなわち、 燃料電池スタ.ック 2 0の起動時には、 開 閉弁 8 1をパイパス路 8 0側に切り替え、 水素調圧弁 3 2を経由しないでバ ィパス路 8 0から水素を燃料電池スタック 2 0内に供給する。 一方、 燃料電 池スタック 2 0の通常動作時には、 開閉弁 8 1を通常の設定に切り替え、 パ ィパス路 8 0を経由しないで水素調圧弁 3 2を介して水素を燃料電池スタツ ク 2 0内に供給する。 なお、 ポート数が二つの開閉弁 8 1をパイパス路 8 0 上に設けた構成の場合には、 開閉弁 8 1を閉弁したとき （通常動作時） は、 水素調圧弁 3 2により一次圧が所定の二次圧に減圧されて出力される。 一方、 例えば燃料電池スタック 2 0の起動時に、 パイパス路 8 0上の開閉弁 8 1を 開弁したときは、 バイパス路 8 1で一次圧が調圧 （減圧） されることなく下 流に出力される。 この場合、 水素調圧弁 3 2は流路抵抗となるので、 水素調 圧弁 3 2を経由する水素は、 バイパス路 8 0を流れる水素に比して少量とな る。

上述した各実施形態では、 アノード側の燃料ガス （反応ガス） を一例に説 明したが、 力ソード側に関しても、 燃料電池スタック 2 0の起動時に通常動 作時の酸化ガス （反応ガス） 供給量よりも高速の酸化ガスを燃料電池スタツ ク内に供給することができる。 この結果、 力ソード側の生成水 ·結露水を外 部に排出することができる。 好ましくは、 燃料電池スタック 2 0の起動時に ァノード側とカソード側の両方を同時に、 通常動作時のガス供給量より高速 の酸化ガスを燃料電池スタック 2 0内に供給することで、 ァノード側とカソ ード側の膜差圧を低減できる。 これにより、 スタック 2 0内の単セルにおけ る電解質膜の損傷を抑制しながら、 生成水 ·結露水を外部に排出することが できる。

なお、 高圧水素ガスの供給停止は、 燃料電池スタック 2 0内の圧力、 吐出 ガスの圧力、 流量等を検出して行っても良い。

また、 上記高圧の水素ガスの導入を複数回繰り返してもよい。

また、 本実施形態では燃料電池スタック 2 0下流のボリューム 3 0を設け ているが、 これを設けなくてもよい。

以上説明した各実施形態は、 単独で用いても良いし組み合わせて用いても よい。 また、 高圧水素ガスの導入を複数回実行することとしてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 燃料電池スタック内の少なくとも液体を排出可能な排出路を備えた燃 料電池システムであって、

前記燃料電池スタックの起動時に、 前記燃料電池スタックの通常動作時に 供給される反応ガスより高速の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給す る燃料電池システム。

2 . 前記燃料電池スタックは、 前記反応ガスの供給口及び排出口を備え、 前記反応ガスは、 前記供給口から前記燃料電池スタック内に供給され、 前 記排出口から前記排出路に排出される請求項 1に記載の燃料電池システム。

3 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 1 0 0 0リツトル/分以上の前記 反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給する請求項 1または 2に記載の燃 料電池システム。

4 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 5 0 0 0リツトル 分以上の前記 反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給する請求項 3に記載の燃料電池シ ステム。

5 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記通常動作時の反応ガスの供給 量より大きい供給量の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給する請求項 1ないし 4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。

6 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記燃料電池スタック内圧を負圧 状態にして前記反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給する請求項 1ない し 4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。

7 . 前記負圧状態は、 前記反応ガスの供給前に前記燃料電池スタックを発 電することにより設定される請求項 6に記載の燃料電池システム。

8 . 前記排出路には、 ポンプが設けられ、

前記負圧状態は、 前記ポンプを駆動することにより設定される請求項 6に 記載の燃料電池システム。

9 . 前記反応ガスの供給源と前記燃料電池スタックとの間に可変調圧弁を 備え、

前記燃料電池スタックの起動時に、 前記可変調圧弁を変更して前記通常動 作時の反応ガスの供給圧より高圧の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供 給する請求項 1ないし 4の 1/、ずれか一項に記載の燃料電池システム。

1 0 . 前記反応ガスの供給源と前記燃料電池スタックとの間に設けられた 調圧弁と、

前記調圧弁をバイパスするバイパス路と、 を更に備え、

前記燃料電池スタックの起動時に前記バイパス路から前記燃料電池スタツ ク内に前記反応ガスを供給し、

前記燃料電池スタックの通常動作時に前記調圧弁を介して前記燃料電池ス タック内に前記反応ガスを供給する請求項 1ないし 4のいずれか一項に記載 の燃料電池システム。

1 1 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記反応ガスの供給を複数回実 施する請求項 1ないし 1 0のいずれか一項に記載の燃料電池システム。

1 2 . 前記排出路にボリュームを備える請求項 1ないし 1 1のいずれか一 項に記載の燃料電池システム。

1 3 . 前記燃料電池スタックに前記反応ガスを供給するための供給路と、 前記供給路に接続され、 前記燃料電池スタックから排出される前記反応ガ スを前記供給路に戻すための循環路と、

を更に備える請求項 1ないし 1 1のいずれか一項に記載の燃料電池システム,

1 4 . 前記循環路にボリユームを備える請求項 1 3に記載の燃料電池シス テム。

1 5 . 前記循環路は、 前記排出路の一部である請求項 1 3または 1 4に記 載の燃料電池システム。

1 6 . 前記反応ガスは、 燃料ガスである請求項 1ないし 1 5のいずれか一 項に記載の燃料電池システム。

1 7 . 前記燃料電池スタックの起動時に、 前記通常動作時よりも高速で前 記燃料ガスを前記燃料電池スタック内に供給すると共に、 前記通常動作時よ りも高速で酸ィヒガスを前記燃料電池スタック内に供給する請求項 1 6に記載 の燃料電池システム。

1 8 . 燃料電池スタック内の少なくとも液体を排出する燃料電池システム の液体排出方法であって、

前記燃料電池スタックの起動時に、 前記燃料電池スタックの通常動作時に 供給される反応ガスより高速の反応ガスを前記燃料電池スタック内に供給す る、 燃料電池システムの液体排出方法。