WO2007020819A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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Koji Katano
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system that circulates an anode off gas from which fuel cell power is also discharged.
  • a fuel cell has a structure in which an anode and a force sword are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween.
  • an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of preventing water from staying in a pipe and reducing the size.
  • the fuel cell system of the present invention separates a fuel cell, a fuel gas supply system for supplying fuel gas to the anode of the fuel cell, and water contained in the anode off-gas discharged from the fuel cell cartridge.
  • a fuel cell system comprising a gas-liquid separation device and a circulation device that circulates anode off-gas discharged from the gas-liquid separation device and supplies the anode off-gas to the fuel cell. It is attached to the end plate, and the circulation device is located higher than the gas-liquid separation device.
  • the gas-liquid separation device is preferably disposed immediately below the circulation device.
  • the circulation device may be a circulation pump.
  • the anode off-gas and the fuel gas merge in the vicinity of the gas discharge port of the circulation pump.
  • the circulation device may be an ejector.
  • the fuel cell system of the present invention includes a fuel gas flow rate control device that controls the flow rate of the fuel gas from the fuel gas supply system
  • the fuel gas flow rate control device is disposed immediately below the circulation device. Is preferred.
  • the pipe extending from the fuel gas flow control device to the junction where the anode off gas and the fuel gas merge has a step portion higher than the junction.
  • the stepped portion can be a part of the shape having the liquidity.
  • the fuel cell system power of the present invention has a fuel gas flow rate control device for controlling the flow rate of the fuel gas from the fuel gas supply system
  • the fuel gas flow rate control device power and the anode off gas and the fuel gas are It is preferable that a curved portion curved in a convex shape by directing downward is provided in the pipe to the merge portion where the merge occurs. Furthermore, it is preferable that the curved portion is a part of a shape having panel characteristics.
  • the fuel gas flow rate control device can be a regulator, a shut valve, or an injector.
  • the present invention by attaching the gas-liquid separator and the circulation device to the end plate of the fuel cell, it is possible to reduce the size by effectively using the space.
  • the circulation device by installing the circulation device at a position higher than the gas-liquid separation device, water will fall into the gas-liquid separation device even if water vapor is condensed inside the circulation device to produce water. It is possible to prevent water from staying inside the apparatus.
  • FIG. 1 is an example of a schematic side view of a fuel cell system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is another example of a schematic side view of the fuel cell system according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view of a curved portion provided between a fuel gas flow control device and a merging portion.
  • FIG. 4 is another example of a schematic side view of the fuel cell system in the present embodiment. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is a schematic side view of a fuel cell system according to the present embodiment. This fuel cell system is suitable for in-vehicle use, but can also be applied to other uses such as a stationary type.
  • a fuel cell system 1 is discharged from a fuel cell 2, a fuel gas flow rate control device 3, and a fuel cell 2 that generate an electromotive force when supplied with a fuel gas and an oxidant gas.
  • a gas-liquid separator 4 that separates moisture in the anode off-gas
  • a circulation device 5 that circulates the anode off-gas discharged from the gas-liquid separator 4 and supplies it to the fuel cell 2.
  • the fuel gas flow rate control device 3 is connected to a fuel gas supply system (not shown) and controls so that the amount of fuel gas supplied from the fuel gas supply system to the anode is optimized.
  • the fuel gas flow control device 3 for example, a regulator, a shut valve, or an injector can be used.
  • a circulation pump is used as the circulation device 5.
  • the present invention is not limited to this.
  • an ejector may be used instead of the circulation pump.
  • the fuel cell 2 has a structure in which fuel cell stacks (not shown) are arranged in parallel on the left and right of the center line A—A ⁇ line.
  • each fuel cell stack has a structure in which a plurality of (for example, 20) cells are stacked.
  • the cell also has a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between a pair of electrodes consisting of an anode and a force sword.
  • a plurality of cells may be stacked to form a substack, and a plurality of substacks may be stacked to form a fuel cell stack. Terminals, insulators and end plates are arranged at both ends in the cell stacking direction, and the fuel cell 2 is configured by fixing them.
  • the fuel gas flow control device 3, the gas-liquid separation device 4, and the circulation device 5 are attached to the end plate 6 of the fuel cell 2.
  • the fuel gas supplied to the anode may be hydrogen gas! /, Or may be a hydrogen-rich reformed gas generated by a reforming reaction of a hydrocarbon compound.
  • a fuel tank is used to store dry hydrogen in a high pressure state.
  • a supply system can be configured.
  • a tank for storing the hydrocarbon compound and a reformer for reforming the hydrocarbon compound to hydrogen can be used.
  • the fuel gas supplied from the fuel gas supply system is branched at the branch point X through the pipe 7, and then supplied from the supply ports 8 and 9 to the supply holder (not shown) of each fuel cell stack. Is done.
  • the fuel gas supplied from the supply manifold to the anode of each cell undergoes an electrochemical reaction through the electrolyte membrane with an oxidizing gas such as air supplied to the power sword.
  • the unreacted fuel gas is discharged from the discharge ports 10 and 11 as an anode off-gas through an exhaust hold (not shown).
  • the anode off-gas discharged from the fuel cell 2 is removed from the pipe 12 by the gas-liquid separator 4 and then travels from the pipe 13 to the circulation device 5.
  • the anode off gas discharged from the circulation device 5 passes through the pipe 14 and then merges with the fuel gas newly supplied from the fuel gas supply system 3 through the pipe 7. Then, the anode off gas and the fuel gas are mixed and supplied to the anode of the fuel cell 2.
  • the amount of fuel gas newly supplied can be reduced by circulating and using the anode off-gas.
  • the present embodiment is characterized in that the circulation device 5 is located higher than the gas-liquid separation device 4.
  • the circulation device 5 is above the gas-liquid separation device 4 with respect to an axis parallel to the direction in which gravity acts (the Y direction in FIG. 1).
  • the gas-liquid separation device 4 is arranged directly below the circulation device 5, preferably in the downward direction in the vertical direction.
  • the circulation device 5 is preferably arranged with the gas discharge port 15 facing upward.
  • the fuel gas flow rate control device 3 is also arranged directly below the circulation device 5, preferably in the downward direction in the vertical direction. Also in this case, the space generated by placing the circulation device 5 at a high position can be effectively used. In addition, by disposing the fuel gas flow control device 3 immediately below the circulation device 5, the length of the pipe 7 from the fuel gas flow control device 3 to the junction 16 can be shortened.
  • a fuel gas flow rate control device 3 ′ may be arranged next to the circulation device 5 ′.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
  • the circulation device and the gas-liquid separation device 4, the fuel gas flow rate control device 3 ′, and the force center line A—A ′ may be arranged.
  • a step portion 17 higher than the merge portion 16 (in FIG. It is preferable to provide a stepped portion 17). This prevents water from flowing into the fuel gas flow control device 3 even when condensation occurs in the piping from the junction 16 to the fuel cell 2 after the operation of the fuel cell system is stopped. it can.
  • the inclination angle ⁇ of the stepped portion 17 is preferably not less than the allowable inclination angle of the vehicle (specifically, 20 degrees to 30 degrees). Thereby, even when the vehicle is inclined, it is possible to prevent water from flowing into the fuel gas flow control device 3 beyond the stepped portion 17.
  • the stepped portion be a part of a panel shape.
  • the U-shaped curved portion of the pipe 7 from the fuel gas flow control device 3 to the junction 16 It is preferable to provide a part.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view when the curved portion 18 is provided in the pipe 7.
  • the curved portion 18 has a step portion 18a that is inclined upward as it faces the fuel gas flow control device 3. Therefore, even when condensation occurs in the pipe from the junction 16 to the fuel cell 2, it is possible to prevent water from flowing into the fuel gas flow control device 3. Furthermore, since the bending portion 18 absorbs the vibration of the pump by providing the panel property, the propagation of the vibration to the fuel gas flow control device 3 can be suppressed. Further, since the distance from the fuel gas flow control device 3 to the merging portion 16 is increased, it is possible to suppress the heat generated by the pump from being transferred to the fuel gas flow control device 3.
  • the portion lower than the merging portion 16 refers to, for example, a curved portion 19 that is curved downward in a convex manner as shown in FIG.
  • the bending portion 19 is provided in the vicinity of the heat generating portion in the fuel cell system. As a result, it is possible to prevent the pipe 7 from being clogged with ice due to freezing of water in the bending portion 19 or in the vicinity of the bending portion 19. Even when the water is frozen, the ice can be easily thawed by the transfer of heat from the heat generating part.
  • An example of the heat generating part is a motor part of a pump used as the circulation device 5.
  • the gas outlet 15 of the circulation device 5 at a position as close as possible to the center line A ⁇ .
  • the gas distribution to the fuel cell stacks arranged in parallel on the left and right can be made closer to each other.
  • the merging portion 16 near the gas discharge port 15 a margin is created in the distance from the merging portion 16 to the fuel gas supply amount control device 3, and therefore a stepped portion 17 and a curved portion 19 are provided therebetween. It becomes easy.
  • the bending portion 23 is preferably a part of a shape having panel characteristics.
  • the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.
  • the circulation device 5 ′, the gas-liquid separation device 4, the fuel gas flow rate control device 20, and the force center line A— may be arranged so as to be targeted.

Abstract

　水が配管に滞留するのを防ぐとともに、小型化を図ることのできる燃料電池システムを提供する。 　燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃料ガス供給系からの燃料ガスの流量を制御する燃料ガス流量制御装置３と、燃料電２池から排出されたアノードオフガスに含まれる水分を分離する気液分離装置４と、気液分離装置４から排出されたアノードオフガスと、燃料ガス供給系によって新たに供給された燃料ガスとを混合し、この混合ガスを燃料電池２に供給する循環装置５とを備える。気液分離装置４および循環装置５は、燃料電池２のエンドプレート６に取り付けられており、循環装置５は気液分離装置３よりも高い位置にある。

Description

明 細 書
燃料電池システム
技術分野
[0001] 本発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃料電池力も排出されたアノードオフ ガスを循環する燃料電池システムに関する。
背景技術
[0002] 燃料電池は、アノードと力ソードが、電解質膜を挟んでそれぞれ配置された構造を 有している。そして、アノードに水素 (燃料ガス）が接触し、力ソードに酸素 (酸化剤ガ ス）が接触することによって、両電極間で電気化学反応が起こり起電力を生じる。
[0003] 一般に、燃料電池システムでは、高圧水素タンクから供給される燃料ガスを燃料電 池のアノードに供給する一方で、コンプレッサによって外気力 取り込んだ空気をカソ ードに供給している。このとき、新たに供給する燃料ガスの供給量を低減するために 、アノードから排出されたアノードオフガスを循環装置で循環し、外部から新たに供給 した燃料ガスと混合した後に、この混合ガスをアノードに供給することが行われて!/、る
[0004] しかし、この場合、アノードオフガスに含まれる水蒸気が凝縮して生じた水がァノー ドオフガスが循環する配管に溜まり、アノードオフガスの流量が少なくなることによつ て、燃料電池に所定量の水素を供給できなくなるという問題があった。
[0005] この問題に対しては、燃料電池のアノードオフガス排出口と、循環装置のアノードォ フガス流入口との間のアノードオフガス流入口より高 、位置に配管遮断弁を有する 燃料電池装置が提案されている（日本特開 2002— 231294号公報参照)。この装置 によれば、アノードオフガスが循環する配管内で、水素の流れが水によって阻害され るのを防ぐことができるとされる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] しかし、上記の燃料電池装置では装置全体が大型となるため、近年の小型化の要 求にそぐわな ヽと ヽぅ問題があった。 [0007] 本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的 は、水が配管に滞留するのを防ぐとともに、小型化を図ることのできる燃料電池システ ムを提供することにある。
[0008] 本発明の他の目的および利点は以下の記載から明ら力となるであろう。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、この燃料電池のアノードに燃料ガスを 供給する燃料ガス供給系と、燃料電池カゝら排出されたアノードオフガスに含まれる水 分を分離する気液分離装置と、この気液分離装置から排出されたアノードオフガスを 循環して燃料電池に供給する循環装置とを備えた燃料電池システムであって、気液 分離装置および循環装置が燃料電池のエンドプレートに取り付けられており、循環 装置は気液分離装置よりも高い位置にあることを特徴とするものである。
[0010] 気液分離装置は、循環装置の直下に配置されることが好ましい。
[0011] 循環装置は循環ポンプとすることができる。この場合、循環ポンプのガス排出口の 付近でアノードオフガスと燃料ガスが合流することが好ましい。
[0012] 循環装置はェジェクタとすることもできる。
[0013] 本発明の燃料電池システムが、燃料ガス供給系からの燃料ガスの流量を制御する 燃料ガス流量制御装置を有する場合、この燃料ガス流量制御装置は、循環装置の 直下に配置されることが好まし 、。
[0014] 燃料ガス流量制御装置カゝらアノードオフガスと燃料ガスが合流する合流部までの配 管に、この合流部より高い段差部を有していることが好ましい。この場合、段差部はバ ネ性を持つ形状の一部とすることができる。また、合流部と段差部との間の配管に、 下方に向力つて凸状に湾曲した湾曲部を設け、この湾曲部の近傍に発熱部材を配 置することが好ましい。
[0015] また、本発明の燃料電池システム力 燃料ガス供給系からの燃料ガスの流量を制 御する燃料ガス流量制御装置を有する場合、この燃料ガス流量制御装置力ゝらァノー ドオフガスと燃料ガスが合流する合流部までの配管に、下方に向力つて凸状に湾曲 した湾曲部が設けられていることが好ましい。さらに、この湾曲部はパネ性を持つ形 状の一部であることが好ま 、。 [0016] 本発明にお 、て、燃料ガス流量制御装置は、レギユレータ、シャットバルブまたはィ ンジェクタとすることができる。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、気液分離装置および循環装置を燃料電池のエンドプレートに取 り付けることによって、スペースを有効利用して小型化を図ることが可能となる。また、 循環装置を気液分離装置よりも高い位置に設けることによって、循環装置の内部で 水蒸気が凝縮して水を生じた場合であっても、気液分離装置に水が落下するので、 循環装置の内部に水が滞留するのを防ぐことができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本実施の形態における燃料電池システムの模式的な側面図の一例である。
[図 2]本実施の形態における燃料電池システムの模式的な側面図の他の例である。
[図 3]燃料ガス流量制御装置と合流部の間に設けた湾曲部の模式図である。
[図 4]本実施の形態における燃料電池システムの模式的な側面図の他の例である。 符号の説明
[0019] 1 燃料電池システム
2 燃料電池
3, 20 燃料ガス流量制御装置
4 気液分離装置
5 循環装置
6 エンドプレート
7, 12, 13, 14, 22 配管
8, 9 供給口
10, 11 排出口
15 ガス排出口
16, 21 合流部
17 段差部
18, 19, 23 湾曲部 発明を実施するための最良の形態
[0020] 図 1は、本実施の形態における燃料電池システムの模式的な側面図である。尚、こ の燃料電池システムは車載用として好適であるが、据え置き型などの他の用途にも 適用可能である。
[0021] 図 1に示すように、燃料電池システム 1は、燃料ガスと酸化剤ガスとを供給されて起 電力を生じる燃料電池 2と、燃料ガス流量制御装置 3と、燃料電池 2から排出された アノードオフガス中の水分を分離する気液分離装置 4と、気液分離装置 4から排出さ れたアノードオフガスを循環して燃料電池 2に供給する循環装置 5とを有する。燃料 ガス流量制御装置 3は、燃料ガス供給系（図示せず）に接続していて、燃料ガス供給 系からアノードに供給する燃料ガスの供給量が最適となるように制御する。
[0022] 燃料ガス流量制御装置 3としては、例えば、レギユレータ、シャットバルブまたはイン ジェクタを使用することができる。また、本実施の形態においては、循環装置 5として 循環ポンプを使用する。但し、本発明はこれに限られるものではなぐ例えば、循環 ポンプに代えてェジェクタを使用してもよい。
[0023] 図 1の例では、燃料電池 2は、中心線 A—A^ 線の左右に燃料電池スタック（図示 せず）が並列した構造を有している。ここで、燃料電池スタックは、それぞれ、セルが 複数個（例えば、 20個)積層した構造を備える。また、セルは、アノードと力ソードから なる一対の電極の間に電解質膜が挟持された構造を備える。尚、複数のセルが積層 されてサブスタックを形成し、このサブスタックがさらに複数個積層されて燃料電池ス タックを形成していてもよい。セルの積層方向の両端には、ターミナル、インシュレー タおよびエンドプレートが配置され、これらを固定することによって燃料電池 2が構成 される。
[0024] 本実施の形態にお!、ては、燃料ガス流量制御装置 3、気液分離装置 4および循環 装置 5は、燃料電池 2のエンドプレート 6に取り付けられている。このようにすることによ り、燃料電池システム 1のスペースを有効利用して小型化を図ることが可能となる。
[0025] アノードに供給する燃料ガスは、水素ガスであってもよ!/、し、炭化水素系化合物の 改質反応によって生成された、水素リッチな改質ガスであってもよい。水素ガスを供 給する場合には、乾燥した水素を高圧状態で貯蔵する水素タンクを用いて、燃料ガ ス供給系を構成することができる。また、改質ガスを供給する場合には、炭化水素系 化合物を貯蔵するタンクと、炭化水素系化合物を水素に改質する改質器とを用いる ことができる。
[0026] 燃料ガス供給系から供給された燃料ガスは、配管 7を通って分岐点 Xで分岐した後 、供給口 8, 9から各燃料電池スタックの供給マ-ホールド（図示せず)へ供給される。 次いで、供給マ-ホールドから各セルのアノードに供給された燃料ガスは、力ソード に供給された空気などの酸化ガスと電解質膜を介して電気化学反応を起こす。その 後、未反応の燃料ガスは、アノードオフガスとして、排出マ-ホールド（図示せず)を 通って排出口 10, 11より排出される。
[0027] 燃料電池 2から排出されたアノードオフガスは、配管 12を経て気液分離装置 4で水 分を除去された後、配管 13から循環装置 5に向かう。循環装置 5から排出されたァノ ードオフガスは、配管 14を通った後、燃料ガス供給系 3から新たに供給された燃料ガ スと配管 7で合流する。そして、アノードオフガスと燃料ガスとは混合ガスとなって、燃 料電池 2のアノードに供給される。このように、アノードオフガスを循環して使用するこ とによって、新たに供給する燃料ガスの量を低減することができる。
[0028] 本実施の形態においては、循環装置 5が気液分離装置 4よりも高い位置にあること を特徴としている。換言すると、循環装置 5は、重力が作用する方向（図 1の Y方向） に並行な軸に対して気液分離装置 4よりも上方にある。このように配置することによつ て、循環装置 5の内部で水蒸気が凝縮して水を生じた場合であっても、気液分離装 置 4に水が落下するので、循環装置 5の内部に水が滞留するのを防ぐことができる。
[0029] 図 1に示すように、気液分離装置 4は、循環装置 5の直下、好ましくは、鉛直方向の 下方向に配置されるようにする。これにより、循環装置 5を高い位置に置くことによつ て生じるスペースに気液分離手段 4が配置されるので、スペースの有効利用を図るこ とができる。また、この場合、循環装置 5は、ガス排出口 15が上方を向くようにして配 置することが好ましい。これにより、循環装置 5のガス排出口 15の付近で水蒸気が凝 縮して水を生じた場合であっても、水は循環装置 5の内部を通って気液分離装置 4 へ落下するので、循環装置 5の上流側の配管（14, 7)に水が滞留するのを防ぐこと ができる。 [0030] また、アノードオフガスと燃料ガスの混合によって、アノードオフガスの温度が下がる と、これらのガスの合流部付近で水蒸気が凝縮して水を生じる。そこで、本実施の形 態においては、図 1に示すように、循環装置 5のガス排出口 15の付近に合流部 16を 設けることが好ましい。このようにすることによって、合流部 16の付近で生じた水は、 循環装置 5の内部を通って気液分離装置 4へ落下するので、循環装置 5の配管 7に 水が滞留するのを防ぐことができる。
[0031] 本実施の形態においては、燃料ガス流量制御装置 3も、循環装置 5の直下、好まし くは、鉛直方向の下方向に配置されるようにする。この場合も、循環装置 5を高い位 置に置くことによって生じるスペースの有効利用を図ることができる。また、燃料ガス 流量制御装置 3を循環装置 5の直下に配置することによって、燃料ガス流量制御装 置 3から合流部 16までにおける配管 7の長さを短くすることができる。
[0032] 但し、本実施の形態は図 1の配置に限られるものではなぐ図 2に示すように、循環 装置 5' の横に燃料ガス流量制御装置 3' を配置してもよい。尚、図 2で図 1と同じ符 号を付した部分は同じものであることを示している。さらに、図 2で、循環装置 およ び気液分離装置 4と、燃料ガス流量制御装置 3' と力 中心線 A— A' に対して対象 になるように配置してもよい。
[0033] また、配管 7の燃料ガス流量制御装置 3から合流部 16までの間に、合流部 16より高 い段差部 17 (図 1では、燃料ガス流量制御装置 3に向力つて上り勾配となる段差部 1 7)を設けることが好ましい。これにより、燃料電池システムの運転を停止した後で、合 流部 16から燃料電池 2までの配管内で結露した場合であっても、燃料ガス流量制御 装置 3に水が流れ込むのを防ぐことができる。
[0034] また、燃料電池システム 1を車両に搭載した場合、段差部 17の傾斜角度 Θは、車 両の許容傾斜角度 (具体的には、 20度〜 30度）以上であることが好ましい。これによ り、車両が傾斜した状態であっても、水が段差部 17を越えて燃料ガス流量制御装置 3に流れ込むのを防ぐことができる。
[0035] また、力ソードオフガスの循環にポンプのような振動を発生する装置を用いた場合 には、段差部をパネ性を持つ形状の一部とすることが好ましい。具体的には、配管 7 の燃料ガス流量制御装置 3から合流部 16までの部分に、 U字形状に加工した湾曲 部を設けることが好ましい。
[0036] 図 3は、配管 7に湾曲部 18を設けた場合の部分拡大図である。湾曲部 18は、燃料 ガス流量制御装置 3に向力つて上り勾配となる段差部 18aを有している。したがって、 合流部 16から燃料電池 2までの配管内で結露した場合であっても、燃料ガス流量制 御装置 3に水が流れ込むのを防ぐことができる。さらに、パネ性を持たせることによつ て、ポンプの振動を湾曲部 18が吸収するので、燃料ガス流量制御装置 3に振動が伝 達するのを抑制することができる。また、燃料ガス流量制御装置 3から合流部 16まで の距離が長くなるので、ポンプで発生した熱が燃料ガス流量制御装置 3に伝達する のを抑制することもできる。
[0037] また、本実施の形態においては、図 1で段差部 17と合流部 16との間に、合流部 16 より低い部位が設けられていることが好ましい。ここで、合流部 16より低い部位とは、 例えば、図 1に示すように、下方に向力つて凸状に湾曲した湾曲部 19をいう。このよう な部位を設けることによって、合流部 16の側から燃料ガス流量制御装置 3の側へ水 が流れるのをより効果的に防止することができる。
[0038] また、湾曲部 19は、燃料電池システム内の発熱部近傍に設けられることが好ましい 。これにより、湾曲部 19または湾曲部 19の近傍で水が凍結することによって、配管 7 が氷で塞がれるのを防止することができる。また、水が凍結した場合であっても、発熱 部からの熱の伝達によって、氷を解凍し易くすることができる。尚、発熱部としては、 例えば、循環装置 5として用いたポンプのモータ部などを挙げることができる。
[0039] さらに、本実施の形態においては、図 1に示すように、循環装置 5のガス排出口 15 を中心線 A— にできるだけ近い位置に設けることが好ましい。これにより、左右に 並列した燃料電池スタックへのガスの分配を均等に近づけることができる。また、ガス 排出口 15の付近に合流部 16を設けることによって、合流部 16から燃料ガス供給量 制御装置 3までの距離に余裕が生まれるので、これらの間に段差部 17や湾曲部 19 を設け易くなる。
[0040] 尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱し な 、範囲内にお 、て、種々変形して実施することができる。
[0041] 例えば、図 4に示すように、燃料ガス流量制御装置 20からアノードオフガスと燃料 ガスが合流する合流部 21までの配管 22に、下方に向力つて凸状に湾曲した湾曲部 23を設けることもできる。この場合、湾曲部 23はパネ性を持つ形状の一部であること が好ましい。尚、図 4で図 2と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している 。また、図 4で、循環装置 5' および気液分離装置 4と、燃料ガス流量制御装置 20と 力 中心線 A— に対して対象になるように配置してもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 燃料電池と、
前記燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給系と、
前記燃料電池から排出されたアノードオフガスに含まれる水分を分離する気液分 離装置と、
前記気液分離装置カゝら排出されたアノードオフガスを循環して前記燃料電池に供 給する循環装置とを備えた燃料電池システムであって、
前記気液分離装置および前記循環装置は、前記燃料電池のエンドプレートに取り 付けられており、
前記循環装置は、前記気液分離装置よりも高い位置にあることを特徴とする燃料電 池システム。
[2] 前記気液分離装置は、前記循環装置の直下に配置される請求項 1に記載の燃料 電池システム。
[3] 前記循環装置は循環ポンプであって、
前記循環ポンプのガス排出口の付近でアノードオフガスと燃料ガスが合流する請 求項 1または 2に記載の燃料電池システム。
[4] 前記循環装置はェジ クタである請求項 1または 2に記載の燃料電池システム。
[5] 前記燃料ガス供給系からの燃料ガスの流量を制御する燃料ガス流量制御装置を 有しており、
前記燃料ガス流量制御装置は、前記循環装置の直下に配置される請求項 1〜4の
V、ずれか 1項に記載の燃料電池システム。
[6] 前記燃料ガス流量制御装置カゝらアノードオフガスと燃料ガスが合流する合流部まで の配管に、該合流部より高 、段差部を有する請求項 5に記載の燃料電池システム。
[7] 前記段差部はパネ性を持つ形状の一部である請求項 6に記載の燃料電池システム
[8] 前記合流部と前記段差部との間の配管に、下方に向力つて凸状に湾曲した湾曲部 が設けられていて、
前記湾曲部の近傍には発熱部材が配置される請求項 6または 7に記載の燃料電池 システム。
[9] 前記燃料ガス供給系からの燃料ガスの流量を制御する燃料ガス流量制御装置を 有しており、
前記燃料ガス流量制御装置カゝらアノードオフガスと燃料ガスが合流する合流部まで の配管に下方に向力つて凸状に湾曲した湾曲部が設けられている請求項 1〜4のい ずれ力ゝ 1項に記載の燃料電池システム。
[10] 前記湾曲部はパネ性を持つ形状の一部である請求項 9に記載の燃料電池システム
[11] 前記燃料ガス流量制御装置は、レギユレータ、シャットバルブまたはインジェクタで ある請求項 5〜 10のいずれか 1項に記載の燃料電池システム。
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