[发明专利]燃料电池系统及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备层叠多个单位电池而得到的燃料电池堆的燃料电池系统，特别涉及燃料电池堆的负极排气所包含的反应水、杂质气体的排出功能优秀的燃料电池系统及其运转方法。

背景技术

以往，作为具有反应水、气体的排出功能的燃料电池系统，例如存在专利文献1所记载的燃料电池系统。专利文献1的燃料电池系统装载于车辆，具有将来自燃料电池堆的负极排气通过排气流通路导入气液分离器的构造。负极气体中包含有未反应的氢、反应水。气液分离器内置将内部空间上下分隔的离子交换过滤器，并且在其下部具备用于积存规定量的反应水的腔。

而且，燃料电池系统使由气液分离器分离出的氢在燃料电池堆的氢供给系统中循环，并且使由气液分离器分离出的反应水利用氢的压力和流速排出到外部，从而防止在车辆倾斜时反应水流入排气流通路。

专利文献1：日本特开2009-123517号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在如上所述的以往的燃料电池系统中，若氢的循环速度小，则有时从燃料电池堆排出的反应水到达气液分离器以前会在排气流通路中反向流动，因此需要以充分确保燃料电池堆与排气流通路和气液分离器的上下间隔的方式配置各结构。

因此，在以往的燃料电池系统中，存在以下问题：在装载于地板下的空间狭窄而有限的车辆的情况下，地板下布局非常难，各结构的上下间隔不充分，在这种情况下，当车辆倾斜时排水会变得困难，以解决这种问题为课题。

此外，氢的循环速度是受循环用泵等驱动设备的输出左右的。因而，该循环速度的降低既可以使驱动设备的输出减少，对于实现系统构造的小型轻量化、省力化也是非常有效的。

本发明是着眼于上述以往的课题而完成的，其目的在于提供一种装载于车辆的地板下的装载性优秀、并且即使是氢的循环速度小的系统也能够得到良好的排水功能的燃料电池系统及其运转方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式是一种具备燃料电池堆的燃料电池系统，该燃料电池堆在水平方向上层叠多个单位电池而成，且在其层叠内部具有与各单位电池之间供给和排出反应用气体的歧管。该燃料电池系统在燃料电池堆的单位电池层叠方向的两端侧分别具备从负极排气排出用歧管引出的排水路径。

本发明的其它方式是一种燃料电池系统的运转方法。在该方法中，将层叠多个单位电池而成的燃料电池堆以单位电池层叠方向为水平方向的方向进行配置，在燃料电池堆的内部设置与各单位电池之间供给和排出反应用气体的歧管，在燃料电池堆的单位电池层叠方向的两端侧分别设置从负极排气排出用歧管引出的排水路径，在两端侧的排水路径上，分别设置在向外部的流出口的上游侧积存反应水的液态水缓冲器以及开闭向外部的流出口的控制阀，并且，设置与两端侧的排水路径中的至少一个排水路径连通的排气流路以及从该排气流路排出杂质气体的净化阀。而且，将两个控制阀开放液态水缓冲器进行排水所需的时间，在此时的从两个控制阀能够排出的杂质气体的量比燃料电池堆所产生的杂质气体的量少的情况下，开放净化阀。

附图说明

图1是表示本发明的燃料电池系统的一个实施方式的说明图。

图2是表示本发明的燃料电池系统的其它实施方式的说明图。

图3是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图4是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图5是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图6是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图7是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图8是表示本发明的燃料电池系统的另外的实施方式的说明图。

图9是在本发明的燃料电池系统的运转方法的一个实施方式中表示燃料电池系统的说明图(A)和表示各阀的动作的时序图(B)。

图10是表示发电电流与负极侧中的生成水流量之间的关系的图表(A)和表示发电电流与流向负极侧的杂质流入量之间的关系的图表(B)。

图11是在本发明的燃料电池系统的运转方法的其它实施方式中表示燃料电池系统的说明图(A)、表示图A所示的燃料电池堆向右下倾斜时的各阀的动作的时序图(B)、以及图A所示的燃料电池堆向左下倾斜时的各阀的动作的时序图(C)。