JP2010129479A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各燃料電池の電解質膜における反応エリアのアノード電極触媒層側にアノードガスを供給する各アノードガス流路15の下流側に連通させて形成される、燃料電池スタック1内のアノード出口内部マニホールド16に、凝縮水を燃料電池スタック1の外部に排出可能な排出手段が接続配置すると共に、前記アノードガス流路15の出口から排出される凝縮水を貯留する水溜まり部を形成するようにした。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明を適用した燃料電池システムの第1実施形態を示す構成図である。図1において、燃料電池システムは、燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1に電気化学反応に供される反応ガスとしての燃料ガス(水素ガス)を供給する燃料ガス供給手段2と、燃料電池スタック1に電気化学反応に供される反応ガスとしての酸化ガス(空気)を供給する酸化ガス供給手段3と、燃料電池スタック1を冷却する冷却媒体(水、エチレングリコール等の不凍水、空気等)を供給する冷却媒体供給手段4と、これらを制御する制御装置5と、を備える。
図17〜図24は本発明を適用した燃料電池システムの第2実施形態を示し、図17〜図20は第1実施例の燃料電池システムを示す構成図・斜視図及び説明図、図21〜図24は第2実施例の燃料電池システムにおけるフローチャート・動作状態図及び説明図である。本実施形態においては、燃料電池スタック1若しくは燃料電池スタック下流で閉じたアノード経路に対してアノードガスを間歇的に供給するアノードデッドエンドシステムの燃料電池システムに本発明を適用したものである。なお、第1実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
2 燃料ガス供給手段
3 酸化ガス供給手段
4 冷却媒体供給手段
5 制御手段としての制御装置
10 燃料電池モジュール
11 エンドプレート
12 セル構成体
13 セパレータ
14 アノード入口内部マニホールド
15 アノードガス流路
16 アノード出口内部マニホールド
23 水素調圧弁
24 水素循環ライン
28 排水ラインとしての排水配管
29 排水弁
31 コンプレッサ
34 背圧調整弁
51 レベルセンサ
Claims (5)
- 燃料電池スタックとして積層された燃料電池のアノード側に水素を供給し、前記燃料電池のカソード側に空気を供給することで発電する燃料電池システムであり、
前記燃料電池のアノード側は、各燃料電池の電解質膜における反応エリアのアノード電極触媒層側にアノードガスを供給する各アノードガス流路の下流側に連通させて形成される、燃料電池スタック内のアノード出口内部マニホールドを備え、前記アノード出口内部マニホールドに、前記アノードガス流路の出口から排出される凝縮水を貯留する水溜まり部を形成すると共に、前記水溜り部の凝縮水を燃料電池スタックの外部に排出可能な排出手段を接続配置したことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記水溜り部は、前記アノード出口内部マニホールドの底面を、アノードガス流路の出口より重力方向下側に位置させることにより形成したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード出口内部マニホールドは、その空間の重力方向の下部に前記排出手段が接続配置され、その空間の重力方向の上部に、水素ガスを燃料電池スタックへ供給する供給経路に他端が接続された水素循環ラインの一端が接続され、アノード出口内部マニホールド内に排出された水素ガスを、水素循環ラインを経由させて燃料電池スタックの供給経路に戻すことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード出口内部マニホールドは、燃料電池のアノード側経路の終端部分として各アノードガス流路の出口に接続した閉じた空間に形成され、前記燃料スタック内部のアノードガス流路の圧力が加圧される過程と減圧される過程とを繰り返すように前記アノードに燃料ガスを供給する運転を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池システムは、運転負荷・冷却水温度・カソードガス圧力から現在の運転条件が水収支が乾燥側か湿潤側かを演算する制御手段を備え、
前記制御手段は、水収支が乾燥側で運転している時には、前記排出手段によりアノード出口内部マニホールドの水溜まり部の水位を上昇させ、水収支が湿潤側で運転している時には、前記排出手段によりアノード出口内部マニホールドの水位を低下させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
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