[发明专利]燃料电池车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种其中安装燃料电池系统的燃料电池车辆。

背景技术

燃料电池系统是用于向膜电极组件供应燃料气体和氧化气体并且产生电化学反应从而将化学能转变成电能的能量转换系统。在燃料电池系统中，期望其中固体聚合物隔膜被用作电解质的固体聚合物电解质燃料电池组被用作车内电源系统，这是因为固体聚合物电解质燃料电池组能够以低成本小型化并且具有高输出密度。

在燃料电池组中，在阳极中产生的氢离子在被水合时通过电解质隔膜移动到阴极。因此，在电解质隔膜的阳极侧中的表面附近水量不足，它变为干燥状态。为了使得燃料电池组继续产生电力，必须向阳极侧供应水。当处于适度潮湿状态时，用于固体聚合物电解质燃料电池组中的电解质隔膜具有优良的氢离子导电性。然而，当含水量降低时，电解质隔膜的电阻过度增加以阻止电解质隔膜正确发挥作用。

作为向电解质隔膜供应水的方法，一种通过使用加湿器件加湿反应气体的方法是为人熟知的。例如，日本专利特开2005-116368披露了一种用于利用加湿器件加湿氧化气体的燃料电池系统，其中包括多个中空纤维隔膜的中空纤维隔膜束被容纳在所述加湿器件中。包括通过电池反应产生的大量水的高湿度氧化废气在中空纤维隔膜中流动，并且从大气引入的低湿度氧化气体在中空纤维隔膜外部流动。在氧化废气和氧化气体之间执行水分交换以加湿氧化气体。

专利文献1：日本专利特开2005-116368

发明内容

然而，当来自加湿器件的氧化废气从其被排出的出口朝向朝向其后侧排出氧化废气的燃料电池车辆的后侧打开时，发生下面的问题。例如，当在低于冰点的环境中燃料电池车辆停止时，其中它的前侧向下倾斜，存在以下可能性，即在加湿器件下游侧中的管道中剩余的水回流到加湿器件并且在加湿器件中冻结。当水在加湿器件中冻结时，反应气流流道被关闭并且燃料电池车辆不能被起动。

在该燃料电池车辆中，通常安装用于混合燃料废气和氧化废气以稀释燃料废气并且向大气排出燃料废气的稀释器件。然而，当加湿器件和稀释器件通过直管道连接时，存在以下可能性，即进入稀释器件中的空气流量降低并且由于通过电池反应产生的水而降低其稀释性能，水蒸汽等以如下状态被混合在从加湿器件向稀释器件流动的氧化废气中，其中所产生的水或者水蒸汽未从空气分离。

因此本发明的一个目的在于解决如上所述的问题，并且防止水从加湿器件下游侧中的管道到加湿器件的反向流动并且提高稀释器件的稀释性能。

为了实现如上所述的目的，根据本发明的一种燃料电池车辆包括：燃料电池组，用于通过接收反应气体的供应来产生电力；加湿器件，用于利用置于其间的水蒸汽可渗透隔膜输送从燃料电池组排出的反应废气和反应气体，并且由此在反应废气和反应气体之间执行水分交换；以及排出流道，用于将从加湿器件排出的反应废气排出到车辆外部。在加湿器件中形成朝向车辆前侧打开的反应废气出口，并且排出流道连接到反应废气出口并且弯曲从而从反应废气出口排出的反应废气流动到车辆前侧并且然后流动到车辆后侧。

因为用于输送从稀释器件排出的反应废气的排出流道弯曲从而反应废气流动到车辆前侧并且然后流动到车辆后侧，所以即使当燃料电池车辆在其前侧向下倾斜的状态中停止时也有可能防止水从加湿器件的下游侧中的管道到加湿器件的反向流动。大致U形、大致V形和大致方U形优选用作排出流道的形状。

根据本发明的一个优选方面，该燃料电池车辆还可包括用于稀释反应废气的稀释器件，该稀释器件连接到排出流道的下游侧。

从加湿器件排出的反应废气在弯曲排出流道中被输送期间通过离心作用力被分离为气体和液体，因此，稀释器件能够稳定地引入空气。稀释器件的稀释性能能够由此被改进。

根据本发明的一个优选方面，该燃料电池车辆还可包括用于消掉排出反应废气的声音的消音器，该消音器连接到排出流道的下游侧。

附图说明

图1是根据本实施例的燃料电池系统的系统框图；并且

图2是燃料电池系统的车内布局。

具体实施方式

将参考各图描述本发明的实施例。

图1示出用作燃料电池车辆的车内电源系统的燃料电池系统10的系统构造。

燃料电池系统10包括用于通过接收反应气体(氧化气体和燃料气体)的供应而产生电力的燃料电池组20、用于向燃料电池组20供应作为燃料气体的氢气的燃料气体管线系统30、用于向燃料电池组20供应作为氧化气体的空气的氧化气体管线系统40、用于控制充电和放电的电力系统60，以及用于总体控制全部系统的控制器70。