WO2009142125A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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片野　剛司
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell.
  • a fuel cell system that generates power by receiving supply of reaction gas (fuel gas and oxidant gas) uses a heating device to suppress freezing due to the low temperature of the circulation line of hydrogen gas as a fuel gas. Flowing warm water is performed (see, for example, Patent Document 1).
  • the amount of heat transferred to the exhaust / drain valve provided for discharging the moisture collected from the off gas from the fuel cell and the off gas containing impurities to the outside tends to be insufficient.
  • the main reason for this is that the exhaust drain valve opens as needed, so an electromagnetically driven on / off valve is often used, and heat is received from off-gas and solenoid only when the valve is opened. .
  • the antifreezing operation movement which circulates the above warm water is required, there existed a problem that the enlargement of an apparatus was caused in order to provide a circulation system.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of solving the problem of freezing at low temperatures while suppressing an increase in size of the apparatus.
  • a fuel cell system includes a fuel cell and a diluter that mixes and dilutes the fuel off-gas discharged from the fuel cell with the oxidizing off-gas discharged from the fuel cell and discharges it to the outside. And a fuel off-gas passage connecting the fuel cell and the diluter, and a fuel off-gas provided in the fuel off-gas passage and flowing through the fuel off-gas passage during the opening operation to the outside
  • the discharge valve is integrally attached to the diluter.
  • the oxidizing off gas discharged from the fuel cell retains the heat generated by the fuel cell (hereinafter referred to as power generation heat)
  • the diluter to which the oxidizing off gas is always sent during operation is also heated by the oxidizing off gas. Yes. Therefore, according to said structure, a discharge valve can be warmed by the heat received from a diluter, and also the heat radiation from a discharge valve can be suppressed as much as possible. Therefore, compared with the case where a separate heat retention system is provided, freezing of the discharge valve at a low temperature can be eliminated while suppressing an increase in the size of the apparatus.
  • the projecting end side protrudes to the inside of the diluter, the projecting end side serves as an outlet side gas introduction port into which the gas in the diluter is introduced, and the other end side is the A discharge guide portion serving as an outlet-side gas outlet that guides off-gas introduced from the outlet-side gas introduction port to the outside of the diluter; a part of a wall portion that forms the discharge guide portion; and the discharge valve A part of the wall portion to be attached may be integrated or connected.
  • a heat conduction member having a higher thermal conductivity than the wall portion may be interposed between the inner wall of the discharge guide portion and the discharge valve.
  • the heat transfer to the discharge valve can be further satisfactorily transmitted by the heat conductive member having a high thermal conductivity.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a part of diluter explaining the structure of a diluter. It is a perspective view which shows the heat conductive member provided in the diluter.
  • the fuel cell system 1 includes a fuel cell 10 that generates power by receiving supply of reaction gases (oxidation gas and fuel gas), and an oxidant gas piping system 2 that supplies air as an oxidant gas to the fuel cell 10, fuel A hydrogen gas piping system 3 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the battery 10 and a cooling system 4 for cooling the fuel cell 10 are provided.
  • reaction gases oxidation gas and fuel gas
  • oxidant gas piping system 2 that supplies air as an oxidant gas to the fuel cell 10
  • fuel A hydrogen gas piping system 3 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the battery 10 and a cooling system 4 for cooling the fuel cell 10 are provided.
  • the oxidizing gas piping system 2 includes an air supply channel 20 that supplies air humidified by a humidifier (not shown) to the fuel cell 10, and an air exhaust flow that guides off-gas of the air discharged from the fuel cell 10 to the diluter 21.
  • a passage 22 and an exhaust passage 23 for guiding off-gas of air from the diluter 21 to the outside of the fuel cell system 1 are provided.
  • the air supply channel 20 is provided with an air compressor 24 that pumps air to the fuel cell 10 and an inlet valve 25 that opens and closes the air supply channel 20.
  • the air discharge passage 22 is provided with an air pressure regulating valve 26 that adjusts the air pressure and an outlet valve 27 that opens and closes the air discharge passage 22.
  • the hydrogen gas piping system 3 includes a hydrogen supply channel 31 for supplying hydrogen gas to the fuel cell 10 from a hydrogen tank (fuel gas supply source) 30 which is a fuel supply source storing high-pressure hydrogen gas, and the fuel cell 10. And a circulation channel (fuel off-gas channel) 32 for returning the off-gas of the hydrogen gas discharged from the gas to the hydrogen supply channel 31.
  • a hydrogen tank fuel gas supply source
  • circulation channel fuel off-gas channel
  • the hydrogen supply flow path 31 is provided with an injector 35 that controls the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30 upstream of the joining position of the circulation flow path 32.
  • the injector 35 is an electromagnetically driven on-off valve capable of adjusting the gas flow rate and gas pressure by driving the valve body directly with a predetermined driving cycle with an electromagnetic driving force and separating it from the valve seat.
  • the exhaust passage (fuel off-gas passage) 38 is connected to the circulation passage 32 via a gas-liquid separator 36 and an exhaust / drain valve (exhaust valve) 37.
  • the gas-liquid separator 36 collects moisture from hydrogen gas off-gas.
  • the exhaust / drain valve 37 discharges (purifies) moisture collected by the gas-liquid separator 36 and off-gas of hydrogen gas containing impurities in the circulation flow path 32 to the outside.
  • a hydrogen pump (circulation pump) that pressurizes the hydrogen gas off-gas in the circulation flow path 32 discharged from the fuel cell 10 and sends it to the hydrogen supply flow path 31 side to return to the fuel cell 10 in the circulation flow path 32. 39 is provided.
  • the hydrogen gas off-gas discharged through the exhaust / drain valve 37 and the discharge flow path 38 is diluted by the diluter 21 by joining with the air off-gas in the air discharge flow path 22.
  • the hydrogen gas is controlled by the injector 35 from the hydrogen tank 30 and supplied to the fuel electrode of the fuel cell 10 through the hydrogen supply passage 31, and the air compressor 24 Electric power is generated by supplying air to the oxidation electrode of the fuel cell 10 through the air supply flow path 20 by driving.
  • the off-gas discharged from the hydrogen fuel cell 10 is introduced into the hydrogen supply channel 31 after moisture is removed by the gas-liquid separator 36 by driving the hydrogen pump 39, and the hydrogen gas on the hydrogen tank 30 side is introduced. Are appropriately mixed and supplied to the fuel cell 10 again.
  • the exhaust / drain valve 37 is opened at an appropriate timing, moisture collected by the gas-liquid separator 36 and off-gas of hydrogen gas containing impurities in the circulation flow path 32 are introduced into the diluter 21. . Then, the diluter 21 dilutes the off-gas of moisture and hydrogen gas by mixing the off-gas of the air discharged from the fuel cell 10 through the air discharge flow path 22, and then through the exhaust flow path 23. Exhaust outside the fuel cell system 1.
  • the cooling system 4 has a cooling flow path 40 for circulating cooling water to the fuel cell 10.
  • the cooling flow path 40 is provided with a radiator 41 that radiates heat of the cooling water to the outside, and a cooling water pump 42 that pressurizes and circulates the cooling water.
  • the diluter 21 is formed, for example, from a resin so as to have a space inside. As shown in FIG. 2, the diluter 21 is connected to an exhaust passage 23 outside the diluter 21 on the inner outlet side of the diluter 21.
  • An exhaust passage 51 is formed.
  • the exhaust passage 51 projects inward of the diluter 21, and the projecting end side thereof serves as an outlet side gas introduction port through which the gas in the diluter 21 is introduced, and the other end side is introduced from the outlet side gas introduction port. Further, it is defined by, for example, a tubular discharge guide portion 50 that serves as an outlet side gas outlet that guides the off gas to the outside of the diluter 21.
  • off-gas of air obtained by diluting off-gas of hydrogen gas is sent out to the exhaust passage 23 through the exhaust passage 51.
  • an attachment port 52 is formed in the vicinity of the exhaust passage 51 in the diluter 21, and an attachment portion 37 a of the exhaust drain valve 37 is inserted and attached to the attachment port 52. That is, in this embodiment, the exhaust drain valve 37 is structured to be integrally attached to the diluter 21, and the attachment portion 37 a of the exhaust drain valve 37 is the wall portion 51 a of the discharge guide portion 50 that forms the exhaust passage 51.
  • the wall portion 51a on the side to be inserted and the wall portion 52a on the exhaust path 51 side in the wall portion 52a forming the attachment port 52 are integrated.
  • these wall parts 51a and the wall part 52a are comprised separately (separate body), these wall parts 51a and 52a are connected in the state which mutually contact
  • the diluter 21 has a heat conducting member 53 provided so as to surround the attachment port 52.
  • the heat conducting member 53 is formed of a metal material such as aluminum having excellent heat conductivity, for example, and may be formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 3, for example. As shown in the figure, the heat conducting member 53 has a heat conducting portion 53a that is partially elongated in the axial direction, and the heat conducting portion 53a is disposed on the exhaust path 51 side. Good.
  • the air off-gas discharged from the fuel cell 10 retains the heat generated by the power generation of the fuel cell 10, so that it is always during operation.
  • the diluter 21 into which the air off gas is sent is also heated by the air off gas. Since the exhaust / drain valve 37 is integrally attached to the diluter 21, the exhaust / drain valve 37 can be warmed by receiving heat from the diluter 21, and heat radiation from the exhaust / drain valve 37 can be suppressed as much as possible. it can.
  • the exhaust passage 51 and the exhaust drain valve 37 can be made as short as possible, and more heat can be transmitted to the exhaust / drain valve 37 from the exhaust passage 51 through which the off gas having the generated heat of the fuel cell 10 flows.
  • a heat conducting member 53 having a higher thermal conductivity than at least the wall portion 51a of the discharge guide portion 50 and the wall portion 52a of the mounting port 52 integral therewith. Due to the intervening structure, the heat transfer to the exhaust / drain valve 37 can be more satisfactorily transmitted by the heat conducting member 53.

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Abstract

　装置の大型化を抑制しつつ低温時における排出弁の凍結の不具合を解消することが可能な燃料電池システムを提供する。 　燃料電池１０と、燃料電池１０から排出された燃料オフガスを燃料電池１０から排出された酸化オフガスに希釈させて外部に排出させる希釈器２１と、燃料電池１０と希釈器２１との間を接続する燃料オフガス流路３２と、燃料オフガス流路３２に設けられて開動作時に燃料オフガス流路３２を流通する燃料オフガスを外部へと排出するための排出弁３７と、を備えた燃料電池システム１であって、排出弁３７が希釈器２１に一体に取り付けられている。

Description

燃料電池システム
　本発明は、燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
　反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の供給を受けて発電を行う燃料電池システムには、燃料ガスである水素ガスの循環系ラインの温度が低温となることによる凍結を抑制すべく、加熱装置によって暖めた水を流すことが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－２９４１８６号公報
　燃料電池システムでは、特に、燃料電池からのオフガスから回収した水分と、不純物を含むオフガスを外部に排出するために設けられた排気排水弁への伝熱量が不足しやすい。その主たる理由は、排気排水弁は必要に応じて開弁するものであるため、電磁駆動式の開閉弁が採用される場合が多く、開弁時にしかオフガスおよびソレノイドからの受熱がないからである。このため、上記のような温水を循環させる凍結防止運転が必要であるが、循環システムを設けるために装置の大型化を招いてしまうという問題があった。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を抑制しつつ低温時における凍結の不具合を解消することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池から排出された燃料オフガスを当該燃料電池から排出された酸化オフガスに混合希釈させて外部に排出させる希釈器と、前記燃料電池と前記希釈器との間を接続する燃料オフガス流路と、前記燃料オフガス流路に設けられて開動作時に当該燃料オフガス流路を流通する燃料オフガスを外部へと排出するための排出弁と、を備えた燃料電池システムであって、前記排出弁が前記希釈器に一体に取り付けられている。
　燃料電池から排出される酸化オフガスは当該燃料電池の発電に伴う熱（以下、発電熱）を保有しているため、運転中は常時酸化オフガスが送り込まれる希釈器も当該酸化オフガスによって加温されている。したがって、上記の構成によれば、希釈器からの受熱によって排出弁を温めることができ、しかも、排出弁からの放熱を極力抑えることができる。
　したがって、別個の保温システムを備えた場合と比較し、装置の大型化を抑制しつつ低温時における排出弁の凍結を解消することができる。
　前記燃料電池システムにおいて、前記希釈器の内部出口側に、当該希釈器の内側に突出してその突出端側が当該希釈器内のガスが導入される出口側ガス導入口とされると共に他端側が前記出口側ガス導入口から導入されたオフガスを当該希釈器外へと導く出口側ガス導出口とされる排出案内部を有し、前記排出案内部を形成する壁部の一部と前記排出弁が取り付けられる壁部の一部とが一体化あるいは接続されていても良い。
　かかる構成によれば、希釈器内の排出案内部と排出弁との距離を極力短くすることができるので、燃料電池の発電熱を保有するオフガスが流通する排出案内部から、より多くの熱を排出弁に伝達させることができる。
　前記燃料電池システムにおいて、前記排出案内部の内壁と前記排出弁との間に前記壁部よりも熱伝導率の高い熱伝導部材が介在されていても良い。
　かかる構成によれば、排出弁への熱の伝達を熱伝導率の高い熱伝導部材によってさらに良好に伝達させることができる。
　本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ低温時における排出弁凍結の不具合を解消することが可能な燃料電池システムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 希釈器の構造を説明する希釈器の一部の断面図である。 希釈器に設けられた熱伝導部材を示す斜視図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムについて説明する。
　まず、図１を用いて、燃料電池１０を用いた発電システムである燃料電池システム１の構成について説明する。
　燃料電池システム１は、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０を備えるとともに、燃料電池１０に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系２、燃料電池１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系３、燃料電池１０を冷却する冷却系４等を備えている。
　酸化ガス配管系２は、図示略の加湿器により加湿された空気を燃料電池１０に供給する空気供給流路２０と、燃料電池１０から排出された空気のオフガスを希釈器２１に導く空気排出流路２２と、希釈器２１から当該燃料電池システム１の外部に空気のオフガスを導くための排気流路２３とを備えている。空気供給流路２０には、空気を燃料電池１０に圧送するエアコンプレッサ２４と、空気供給流路２０を開閉する入口弁２５とが設けられている。空気排出流路２２には空気圧を調整するエア調圧弁２６と、空気排出流路２２を開閉する出口弁２７とが設けられている。
　水素ガス配管系３は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源である水素タンク（燃料ガス供給源）３０から水素ガスを燃料電池１０に供給するための水素供給流路３１と、燃料電池１０から排出された水素ガスのオフガスを水素供給流路３１に戻すための循環流路（燃料オフガス流路）３２とを備えている。
　水素供給流路３１には、循環流路３２の合流位置よりも上流側に水素タンク３０からの水素ガスの供給を制御するインジェクタ３５が設けられている。インジェクタ３５は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。
　循環流路３２には、気液分離器３６および排気排水弁（排出弁）３７を介して、排出流路（燃料オフガス流路）３８が接続されている。気液分離器３６は、水素ガスのオフガスから水分を回収するものである。排気排水弁３７は、気液分離器３６で回収した水分と、循環流路３２内の不純物を含む水素ガスのオフガスとを外部に排出（パージ）するものである。
　また、循環流路３２には、燃料電池１０から排出された循環流路３２内の水素ガスのオフガスを加圧して水素供給流路３１側へ送り出して燃料電池１０に戻す水素ポンプ（循環ポンプ）３９が設けられている。なお、排気排水弁３７および排出流路３８を介して排出される水素ガスのオフガスは、希釈器２１によって空気排出流路２２の空気のオフガスと合流して希釈されるようになっている。
　上記した燃料電池システム１の通常運転時においては、水素タンク３０からインジェクタ３５で制御されて水素ガスが水素供給流路３１を介して燃料電池１０の燃料極に供給されるとともに、エアコンプレッサ２４の駆動により空気が空気供給流路２０を介して燃料電池１０の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。そして、水素ガスの燃料電池１０から排出されたオフガスが、水素ポンプ３９の駆動により、気液分離器３６で水分が除去されてから水素供給流路３１に導入され、水素タンク３０側の水素ガスと適宜混合されて再び燃料電池１０に供給される。
　また、適宜のタイミングで排気排水弁３７が開弁させられると、気液分離器３６で回収した水分と、循環流路３２内の不純物を含む水素ガスのオフガスとが希釈器２１に導入される。すると、希釈器２１では、水分と水素ガスのオフガスを、燃料電池１０から空気排出流路２２を介して排出された空気のオフガスを混合することで希釈した後、排気流路２３を介して当該燃料電池システム１の外部に排気する。
　冷却系４は、燃料電池１０に冷却水を循環させる冷却流路４０を有している。冷却流路４０には、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ４１、および冷却水を加圧して循環させる冷却水ポンプ４２が設けられている。
　希釈器２１は、例えば樹脂から内部に空間を有するように成形されたもので、図２に示すように、希釈器２１の内部出口側には、当該希釈器２１外の排気流路２３に接続される排気路５１が形成されている。この排気路５１は、希釈器２１の内側に突出してその突出端側が当該希釈器２１内のガスが導入される出口側ガス導入口とされると共に他端側が前記出口側ガス導入口から導入されたオフガスを当該希釈器２１の外へと導く出口側ガス導出口とされる例えば管状の排出案内部５０によって画成されている。そして、希釈器２１では、排気路５１を介して排気流路２３へ水素ガスのオフガスを希釈した空気のオフガスが送り出される。
　また、この希釈器２１における排気路５１の近傍には、取付口５２が形成されており、この取付口５２には、排気排水弁３７の取付部３７ａが差し込まれて取り付けられている。つまり、本実施形態では、排気排水弁３７が希釈器２１に一体に取り付けられた構造とされ、排気路５１を形成する排出案内部５０の壁部５１ａのうち排気排水弁３７の取付部３７ａが差し込まれる側の壁部５１ａと、取付口５２を形成する壁部５２ａのうち排気路５１側の壁部５２ａとが一体化した構成とされている。なお、これら壁部５１aと壁部５２ａとが別々（別体）に構成されている場合には、これら壁部５１ａ，５２ａが互いに当接した状態で接続される。
　また、希釈器２１は、取付口５２を囲うように設けられた熱伝導部材５３を有している。この熱伝導部材５３は、例えば熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属材料から形成され、例えば図３に示すように、円筒状に形成されていてもよい。また、同図に示すように、熱伝導部材５３は、その一部が軸方向に長くされた熱伝導部５３ａを有し、この熱伝導部５３ａが、排気路５１側に配置されていてもよい。
　以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１によれば、燃料電池１０から排出される空気オフガスは当該燃料電池１０の発電に伴う発電熱を保有しているため、運転中は常時空気オフガスが送り込まれる希釈器２１も当該空気オフガスによって加温されている。そして、排気排水弁３７が希釈器２１に一体に取り付けられているので、希釈器２１からの受熱によって排気排水弁３７を温めることができ、しかも、排気排水弁３７からの放熱を極力抑えることができる。
　したがって、別個の保温システムを備えた場合と比較し、装置の大型化を抑制しつつ低温時における排気排水弁３７の凍結を解消することができる。
　特に、希釈器２１の排気路５１を形成する排出案内部５０の壁部５１ａと取付口５２を形成する壁部５２ａとが一体化された構造であるので、排気路５１と排気排水弁３７との距離を極力短くすることができ、燃料電池１０の発電熱を保有するオフガスが流通する排気路５１から、より多くの熱を排気排水弁３７に伝達させることができる。
　また、排気路５１の内壁と排気排水弁３７との間に少なくとも排出案内部５０の壁部５１ａ及びこれと一体をなす取付口５２の壁部５２ａよりも熱伝導率の高い熱伝導部材５３を介在させた構造であるため、排気排水弁３７への熱の伝達を熱伝導部材５３によってさらに良好に伝達させることができる。
　１…燃料電池システム、１０…燃料電池、２１…希釈器、３２…循環流路（燃料オフガス流路）、３８…排出流路（燃料オフガス流路）、３７…排気排水弁（排出弁）、５０…排出案内部、５１…排気路、５１ａ，５２ａ…壁部、５３…熱伝導部材。

Claims (3)

  1. 　燃料電池と、前記燃料電池から排出された燃料オフガスを当該燃料電池から排出された酸化オフガスに希釈させて外部に排出させる希釈器と、前記燃料電池と前記希釈器との間を接続する燃料オフガス流路と、前記燃料オフガス流路に設けられて開動作時に当該燃料オフガス流路を流通する燃料オフガスを外部へと排出するための排出弁と、を備えた燃料電池システムであって、
    　前記排出弁が前記希釈器に一体に取り付けられている燃料電池システム。
  2. 　前記希釈器の内部出口側に、当該希釈器の内側に突出してその突出端側が当該希釈器内のガスが導入される出口側ガス導入口とされると共に他端側が前記出口側ガス導入口から導入されたオフガスを当該希釈器外へと導く出口側ガス導出口とされる排出案内部を有し、前記排出案内部を形成する壁部の一部と前記排出弁が取り付けられる壁部の一部とが一体化あるいは接続されている請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記排出案内部の内壁と前記排出弁との間に前記壁部よりも熱伝導率の高い熱伝導部材が介在されている請求項２に記載の燃料電池システム。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6289246B2 (ja) * 2014-04-24 2018-03-07 本田技研工業株式会社 希釈器
KR101983913B1 (ko) * 2017-12-29 2019-05-29 주식회사 현대케피코 공기 차단 밸브의 결빙 해제 장치 및 그의 결빙 해제 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005310717A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2006155997A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3856393B2 (ja) * 2003-11-27 2006-12-13 本田技研工業株式会社 燃料電池の排出ガス処理装置
JP5044969B2 (ja) 2006-04-07 2012-10-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池運転システム及び燃料電池運転システムにおける弁の凍結防止方法
JP5063927B2 (ja) * 2006-04-24 2012-10-31 アイシン精機株式会社 燃料電池システムの凍結防止装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005310717A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2006155997A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの掃気方法

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