WO2013001603A1 - 燃料電池システム - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 1 discloses a fuel cell stack, an end plate to which the fuel cell stack is fixed, and hydrogen-based components (hydrogen pump, regulator, gas-liquid separator) for supplying hydrogen gas to the fuel cell stack.
- a fuel cell system including a fuel cell stack and a stack case for storing hydrogen-based parts
- a configuration in which hydrogen-based parts are assembled and attached to an end plate is disclosed.
- a plate-like bracket extending in the surface direction of the end plate is mounted on the end plate, and a hydrogen-based component is mounted on the bracket.
- the low-pressure supply system is made compact. Further, by providing a distribution piping system in the high-pressure supply system and providing an injector in each piping system, the decompression system of the high-pressure hydrogen gas is made redundant, and the reliability is improved.
- the present invention also provides a fuel cell stack that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen gas and oxidizing gas, an end plate provided at the stacking direction end of the fuel cell stack, and high-pressure hydrogen gas from a hydrogen tank.
- a pressure sensor provided at the tip of a part of the branch-shaped flow path, wherein the flow path in the end plate forms a branch-shaped flow path extending in the vertical direction. It is characterized by providing.
- the low-pressure supply system is made compact. Also, by providing the pressure sensor at the tip of the branch channel, adverse effects on the pressure sensor can be suppressed even if foreign matter (water, ice, dust) is mixed into the end plate channel.
- the solenoid is energized by a control signal from a control device (not shown), and the gas injection time and gas injection timing of the injectors 12a, 12b and 12c are controlled, whereby the flow rate and pressure of hydrogen gas are controlled with high accuracy. Since the downstream side of the injectors 12a, 12b, and 12c is depressurized compared to the upstream side, the injectors 12a, 12b, and 12c can also be referred to as pressure regulating valves.
- the end plate 100 has a flat plate shape and is made of aluminum or the like suitable for casting.
- the end plate 100 is fixed by bolting to a storage case that stores the fuel cell stack.
- the bolt is inserted into a bolt hole 50 provided at the upper center of the end plate 100.
- An injector hole 13 is formed at a predetermined position of the end plate 100, specifically, at a position deviated in the left-right direction from the center of the end plate 100 (x direction in the figure).
- Three holes 13a, 13b, and 13c are formed in the injector hole 13 in the vertical direction (y direction in the figure). These three injector holes 13a, 13b, and 13c correspond to the three injectors 12a, 12b, and 12c in FIG. 1, respectively. That is, the injector 12a is mounted in the injector hole 13a.
- the injector 12b is mounted in the injector hole 13b.
- the injector 12c is mounted in the injector hole 13c.
- the outlets of the injectors 12a to 12c are mounted in the injector holes 13a to 13c, respectively.
- a high-pressure hydrogen gas inlet 21 is formed on one side surface of the end plate 100, and the high-pressure hydrogen gas from the hydrogen tank flows in from the inlet 21 and is supplied to the first end-plate flow path 22.
- a high-pressure hydrogen outlet 23 is formed in the vicinity of the injector hole 13 of the end plate 100, specifically, at a position below the injector hole 13.
- the high-pressure hydrogen that has flowed through the first end-plate inner flow path 22 flows out of the end plate from the outlet 22 and is distributed and supplied to the three injectors 12a, 12b, and 12c via the distribution pipe 24.
- the third end plate flow path 30 is formed in the vicinity of the end opposite to the position where the injector hole 13 is formed.
- the low-pressure hydrogen gas from the injector 12 is supplied to the third end plate flow path 30 via the piping portion 28 outside the end plate, and is supplied to the fuel cell stack through the third end plate flow path 30.
- various auxiliary machines such as a hydrogen pump and piping are attached to the end plate 100. That is, a hydrogen pump is attached to the hole 60 of the end plate 100, and a gas-liquid separator is attached to the opening 62.
- the hydrogen pump is a circulation pump for returning off-gas from the fuel cell stack back to the fuel cell stack for reuse.
- a valve assembly that supplies air as an oxidizing gas and exhausts air from the fuel cell stack is attached to the opening 64. Further, an outlet pipe for cooling water supplied from the stack manifold to the fuel cell stack is attached to the opening 66. Furthermore, the outflow port 29 and the third end plate flow path 30 are connected by piping. This piping is also attached to the end plate 100 to form the piping portion 28.
- the second end plate flow path 26 is formed on the back surface side of the end plate 100.
- the second end plate flow path 26 is a recess or groove formed in the end plate 100 and is an open channel flow path in which a part of the surface is exposed.
- the appearance of the second end plate flow path 26 is branched, and the injector hole 13 is formed in a part of the second end plate flow path 26.
- the number of injectors 12a, 12b, and 12c is shown, but the number of injectors is arbitrary, and may be one or four or more. Even when only one is provided, the pressure sensor 14 is preferably provided above the injector.
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Abstract
Description
Claims (11)
- 水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの積層方向端部に設けられたエンドプレートと、
水素タンクからの高圧水素ガスを供給する高圧供給系と、
前記高圧供給系からの高圧水素ガスを減圧するインジェクタと、
前記インジェクタからの低圧水素ガスを供給する低圧供給系と、
を備え、
前記低圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成されたエンドプレート内流路であり、
前記エンドプレート内流路は、前記エンドプレートに形成された凹部または溝であることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、
前記エンドプレート内流路は、前記エンドプレートに形成された前記凹部または溝をカバーで被覆して構成されることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項2記載の燃料電池システムにおいて、
前記エンドプレートは金属であり、
前記カバーは樹脂であり、
前記エンドプレートと前記カバーとをシールするためのシール材を収容するシール溝は前記カバーに形成される
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの積層方向端部に設けられたエンドプレートと、
水素タンクからの高圧水素ガスを供給する高圧供給系と、
前記高圧供給系からの高圧水素ガスを減圧するインジェクタと、
前記インジェクタからの低圧水素ガスを供給する低圧供給系と、
を備え、
前記低圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成されたエンドプレート内流路であり、
前記高圧供給系の少なくとも一部は、分配配管系を含み、
前記インジェクタは、前記分配配管系のそれぞれに設けられる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項4記載の燃料電池システムにおいて、
前記分配配管系のそれぞれに設けられた複数のインジェクタは、互いに異なる高さに設けられる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの積層方向端部に設けられたエンドプレートと、
水素タンクからの高圧水素ガスを供給する高圧供給系と、
前記高圧供給系からの高圧水素ガスを減圧するインジェクタと、
前記インジェクタからの低圧水素ガスを供給する低圧供給系と、
を備え、
前記低圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成されたエンドプレート内流路であり、
前記エンドプレート内流路は、前記エンドプレートに形成された凹部または溝をカバーで被覆して構成され、
前記エンドプレート内流路は、前記エンドプレートのうち前記燃料電池スタックが当接しない領域に形成される
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項6記載の燃料電池システムにおいて、
前記エンドプレートは、前記燃料電池スタックの積層方向から見たときの面積が前記燃料電池スタックの面積よりも大きく、
前記エンドプレート内流路は、前記エンドプレートのうち前記燃料電池スタックが当接しない余分領域に形成される
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの積層方向端部に設けられたエンドプレートと、
水素タンクからの高圧水素ガスを供給する高圧供給系と、
前記高圧供給系からの高圧水素ガスを減圧するインジェクタと、
前記インジェクタからの低圧水素ガスを供給する低圧供給系と、
を備え、
前記低圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成されたエンドプレート内流路であり、
前記エンドプレート内流路は、上下方向に延在する枝状流路をなし、
前記枝状流路の一部の先端に設けられる圧力センサ
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項8記載の燃料電池システムにおいて、
前記インジェクタの出口側は前記エンドプレート内流路に接続され、
前記圧力センサは、前記インジェクタよりも高い位置に設けられる
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの積層方向端部に設けられたエンドプレートと、
水素タンクからの高圧水素ガスを供給する高圧供給系と、
前記高圧供給系からの高圧水素ガスを減圧するインジェクタと、
前記インジェクタからの低圧水素ガスを供給する低圧供給系と、
を備え、
前記高圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成された第1エンドプレート内流路であり、
前記低圧供給系の少なくとも一部は、前記エンドプレート内に形成された第2エンドプレート内流路であり、
前記第1エンドプレート内流路の流入口は前記エンドプレートの一側面に形成され、前記第1エンドプレート内流路の流出口から流出した高圧水素が前記インジェクタの入口側に供給される
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項10記載の燃料電池システムにおいて、
前記第1エンドプレート内流路は、前記エンドプレート内に形成された穿孔であり、前記流入口から前記流出口に向けて内径が順次小さくなる
ことを特徴とする燃料電池システム。
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