JP2023531937A - ガス注入を使用して燃料電池内の圧力差を再平衡させるためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2020年6月22日に出願された米国特許出願第63/042,355号の利益及び優先権を主張するものであり、その開示の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池モジュールであって、
アノード供給ガスを受容するように構成されたアノード入口と、アノード排気をアノード排気導管内に出力するように構成されたアノード出口と、を有する、アノードと、
カソード供給ガスを受容するように構成されたカソード入口と、カソード出口と、を有する、カソードと、を備える、燃料電池モジュールと、
前記アノード排気導管に流体結合されたアノード排気処理システムと、
前記アノード出口の下流及び前記アノード排気処理システムの上流に配設されたガス注入システムと、を備え、
前記ガス注入システムは、前記アノード排気導管内にガスを注入して、前記アノードの加圧不足条件を防止するように構成されている、燃料電池システム。 - 前記ガス注入システムは、
ガス供給源に流体連通している少なくとも1つのタンクを備え、前記少なくとも1つのタンクは、前記アノード排気導管内に前記ガスの流入を提供するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記少なくとも1つのタンクは、第1のタンク及び第2のタンクを含み、前記第1のタンクは、ガス供給源に直接結合されており、前記第2のタンクは、前記第1のタンクから前記ガスを受容するように構成されており、前記第1のタンクから前記第2のタンクへの前記ガスの流れは、第1の弁によって計量される、請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つのタンク内の圧力が、前記燃料電池システムの運転条件に基づいて、所定の設定点に維持される、請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記ガス注入システムは、圧力差が所定の閾値を超えているという判定に応答して、前記ガスを注入するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記ガス注入システムは、前記燃料電池モジュールに関連付けられた動作パラメータに基づいて、ガスを注入するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード排気処理システムの下流に流体結合されたアノード排気再循環システムを更に備え、前記アノード排気再循環システムは、前記アノード排気処理システムから前記アノード排気導管へアノード排気を再循環させるように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード排気再循環システムは、前記ガス注入システムと協働して動作するように構成されており、前記アノード排気再循環システムは、前記ガス注入システムと直列に動作するように構成されている、請求項7に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード排気再循環システムと前記ガス注入システムとの間に流体結合された第1の経路内に配設された第1のポペット弁を更に備える、請求項7に記載の燃料電池システム。
- 前記第1のポペット弁は、少なくとも1つの他の弁に直列に流体結合されており、前記少なくとも1つの他の弁は、前記アノード排気再循環システムを通る流れを可能にするように構成されている、請求項9に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード排気再循環システムと前記ガス注入システムとの間に流体結合された第2の流体経路内に配設された第2の弁を更に備え、前記第1の弁又は前記第2の弁のうちの少なくとも1つは、圧力トランスミッタに直列に流体結合されており、前記圧力トランスミッタからの出力が、前記第1の弁又は前記第2の弁のうちの少なくとも1つがフェールオープンしていることを示す、請求項9に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池モジュールに流体連通し、かつ、前記アノードの過加圧条件を防止するように構成されたウォーターシールシステムを更に備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つの他の弁は、ソレノイド弁である、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システム内の圧力を再平衡させる方法であって、
圧力差トランスミッタによって、アノード出口とカソード入口との間の圧力差を判定することであって、前記アノード出口及び前記カソード入口は、燃料電池モジュール内に含まれる、判定することと、
前記燃料電池システムの前記アノード出口に流体連通しているガス注入システムによって、注入経路からアノード排気導管内にガスを注入することと、を含み、
前記アノード排気導管が、前記アノード出口及びアノード排気処理システムに流体結合されており、前記注入経路は、前記アノード出口の下流及び前記アノード排気処理システムの上流に配設されており、
前記アノード排気導管内に前記ガスを注入することは、前記アノード出口とカソード入口との間の圧力再平衡を引き起こす、方法。 - 前記アノード排気導管内に前記ガスを注入することは、前記燃料電池モジュール内の潜在的な圧力変化を予測したものである、請求項14に記載の方法。
- 前記アノード排気導管内に前記ガスを注入することは、
レシーバタンクにおいて、供給源から不活性ガスを受容することを含み、前記供給源から前記レシーバタンクへの前記ガスのピーク流れが、前記供給源に対するピーク需要を制限するように制限される、請求項14に記載の方法。 - アノード排気再循環システムによって、前記アノード排気処理システムから前記アノード排気導管へアノード排気を再循環させることを更に含む、請求項14に記載の方法。
- 前記注入経路から前記ガスを注入することに続くように、アノード排気を再循環させることは遅延される、請求項17に記載の方法。
- 燃料電池システム内の圧力を再平衡させる方法であって、
第1の圧力センサによって、燃料電池モジュールのアノード出口に流体結合されたアノード出口導管内の第1の圧力を検知することであって、前記第1の圧力センサは、圧力差レギュレータと通信する、検知することと、
第2の圧力センサによって、前記燃料電池モジュール内に含まれるカソード入口において第2の圧力を検知することであって、前記第2の圧力センサは、前記圧力差レギュレータと通信する、検知することと、
前記圧力差レギュレータによって、前記第1の圧力及び前記第2の圧力に基づいて、ガスが前記圧力差レギュレータを通って注入経路内に流入することを可能にすることであって、前記ガスは、前記注入経路内に流入し、前記アノード排気導管に入る、可能にすることと、を含み、
前記ガスが前記アノード排気導管に入ることは、前記アノード出口とカソード入口との間の圧力再平衡を引き起こす、方法。 - 前記アノード出口導管に流体連通しているアノード排気再循環システムによって、前記アノード排気処理システムから前記アノード排気導管へアノード排気を再循環させることを更に含み、
前記ガスは、不活性ガスである、請求項19に記載の方法。
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