燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括：燃料电池组，燃料电池组包括氢供应口和氢排出口，氢流入氢供应口，而氢排气从氢排出口排出；氢循环流路，氢循环流路被连接至氢供应口和氢排出口；以及循环系统辅助机构，循环系统辅助机构被设置在氢循环流路中，并且包括氢进口和氢出口，氢排气流入氢进口，而氢排气从氢出口流出。满足氢出口在重力方向上在氢供应口的下方的位置处的位置关系以及氢进口在重力方向上在氢排出口的下方的位置处的位置关系中的至少一个位置关系。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及一种燃料电池系统。
技术介绍
作为燃料电池系统，已知氢循环系统流路设置有循环系统辅助机构以便有效地使用氢气的燃料电池系统，其中从燃料电池组排出的氢排气通过氢循环系统流路再次供应到燃料电池组中。如在日本未审专利申请公报第2008-16402号(JP2008-16402A)中所述的，循环系统辅助机构包括例如氢泵或气液分离器。
技术实现思路
由于循环系统辅助机构的氢进口和氢出口与燃料电池组的氢排出口和氢供应口之间的位置关系，可能存在所产生的水停留在氢循环流路内并且阻塞氢循环流路的情况，或者所产生的水从循环系统辅助机构回流到燃料电池组内的情况。存在停留或者回流的所产生的水引起发电能力的退化和冻结的可能性。因此，期望一种用于抑制所产生的水的回流或者停留的技术。本专利技术的一个方面涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：燃料电池组，燃料电池组包括氢供应口和氢排出口，氢流入氢供应口，而氢排气从氢排出口排出；氢循环流路，氢循环流路被连接至氢供应口和氢排出口；以及循环系统辅助机构，循环系统辅助机构被设置在氢循环流路中，并且包括氢进口和氢出口，氢排气流入氢进口，而氢排气从氢出口流出。满足氢出口在重力方向上在氢供应口的下方的位置处的位置关系，以及氢进口在重力方向上在氢排出口的下方的位置处的位置关系中的至少一个位置关系。根据该方面，由于循环系统辅助机构的氢出口、燃料电池组的氢供应口、循环系统辅助机构的氢进口以及燃料电池组的氢排出口被布置成使得满足循环系统辅助机构的氢出口在燃料电池组的氢供应口的下方的位置处的位置关系，以及循环系统辅助机构的氢进口在燃料电池组的氢排出口的下方的位置处的位置关系中的至少一个位置关系，所以能够抑制水从循环系统辅助机构回流至燃料电池组，或者由于停留在氢循环流路中的水导致的阻塞氢循环流路。在根据该方面的燃料电池系统中，循环系统辅助机构可被布置在燃料电池组的下方。在根据该方面的燃料电池系统中，循环系统辅助机构可包括：氢泵，氢泵被构造成将从氢排出口流出的氢排气泵送至氢供应口；和气液分离器，气液分离器被构造成将水与从氢排出口流出的氢排气分离。氢泵可被布置在燃料电池组的下方，并且气液分离器可被布置在氢泵的下方。在根据该方面的燃料电池系统中，氢泵可被布置在氢排出口的上方和氢供应口的下方。在根据该方面的燃料电池系统中，气液分离器可具有被布置在氢进口的上方的氢出口。在根据该方面的燃料电池系统中，氢泵可具有被布置在氢出口的下方的氢进口。在根据该方面的燃料电池系统中，循环系统辅助机构可包括氢泵，氢泵被构造成将从氢排出口流出的氢排气泵送至氢供应口，并且氢泵的氢出口可在重力方向上被布置在氢供应口的下方。根据该方面，能够抑制水从氢泵回流至燃料电池组。在根据该方面的燃料电池系统中，循环系统辅助机构可包括气液分离器，气液分离器被构造成将水与从氢排出口流出的氢排气分离，并且气液分离器的氢进口可重力方向上被布置在氢排出口的下方。根据该方面，能够抑制水从气液分离器回流至燃料电池组。根据该方面，燃料电池系统能够以各种形式实现。例如，燃料电池系统能够以设置有燃料电池系统的发电装置，或者设置有燃料电池系统的车辆的形式实现。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同附图标记指示相同元件，并且其中：图1是示出燃料电池系统的示意性构造的解释图；图2是示出燃料电池组和循环系统辅助机构之间的位置关系的解释图；并且图3是示出燃料电池车辆的示意性构造的解释图。具体实施方式A.第一实施例图1是示出根据本专利技术的实施例的燃料电池系统100的示意性构造的解释图。燃料电池系统100包括燃料电池组10、气液分离器20、氢泵30和氢循环流路40。在该实施例中，燃料电池系统100被安装在燃料电池车辆500中。在燃料电池车辆500中，燃料电池组10作为电力源被安装，并且通过驱动作为驱动动力源的马达(未示出)而驱动轮胎(未示出)。燃料电池组10是固体聚合物电解质燃料电池，并且从氢供应管11经由喷射器50被供应氢气，并且从空气供应系统(未示出)被供应空气以产生电力。喷射器50是电磁驱动型开关阀，其中根据由控制装置(未示出)设定的驱动周期或阀开启时间电磁地驱动阀体。燃料电池组10包括：氢供应口10in，氢从氢供应管11流入氢供应口10in；和氢排出口10out，氢排气从氢排出口10out被排出至第一氢管12。被连接至氢供应口10in和氢排出口10out并且由第一氢管12、第二氢管13和第三氢管14构成的流路被称为氢循环流路40。氢循环流路40是用于使来自燃料电池组10的氢排气循环到燃料电池组10中的流路。氢循环流路40设置有作为用于辅助氢的循环的机构的气液分离器20和氢泵30，作为循环系统辅助机构。第一氢管12是将燃料电池组10的氢排出口10out连接至气液分离器20的管。第一氢管12将包括在发电反应中未使用的氢气和诸如氮气和所产生的水的杂质的氢排气引入气液分离器20中。气液分离器20连接在氢循环流路40的第一氢管12和第二氢管13之间。气液分离器20包括：气液进口20in，第一氢管12与气液进口20in连接并且氢排气流入气液进口20in中；和气液出口20out，第二氢管13与气液出口20out连接并且氢从气液出口20out中排出。气液分离器20将所产生的水与从燃料电池组10的氢排出口10out流出的氢排气分离，并且在其中储存所产生的水。排气和排水阀21被设置在气液分离器20的下部。排气和排水阀21是排出储存在气液分离器20中的所产生的水并且排放气液分离器20中的氢排气的螺线管阀。排气和排水阀21通常在燃料电池系统100的运行期间闭合，并且根据来自控制装置(未示出)的控制信号开启或闭合。在实施例中，排气和排水阀21连接至氢排气管22，并且由排气和排水阀21排出的所产生的水和氢排气通过氢排气管22排出至外部。第二氢管13是将气液分离器20的气液出口20out连接至氢泵30的管。第二氢管13将所产生的水被气液分离器20与其分离的氢排气引入氢泵30中。氢泵30连接在氢循环流路40的第二氢管13和第三氢管14之间。氢泵30由来自控制装置(未示出)的控制信号驱动。氢泵30是将从燃料电池组10的氢排出口10out流出的氢排气泵送到氢供应口10in中的泵。在实施例中，氢泵30将所产生的水被气液分离器20与其分离的氢排气通过第三氢管14泵送到氢供应口10in中。氢泵30包括：泵进口30in，氢排气从第二氢管13流入泵进口30in中；和泵出口30out，氢排气从泵出口30out流入第三氢管14。第三氢管14是将氢泵30的泵出口30out连接至燃料电池组10的氢供应口10in的管。第三氢管14将由氢泵30泵送的氢排气引入燃料电池组10中。在实施例中，从燃料电池组10排出的氢排气被循环系统辅助机构(气液分离器20和氢泵30)和氢循环流路40循环，并且被再供应至燃料电池组10，由此改进氢的使用效率。图2是示出燃料电池组10和循环系统辅助机构之间的位置关系的解释图。图2中的下侧对应于重力方向中的下侧。位置a至i代表重力方向中的位置。氢排气管22的位置a低于排气和排水阀21的位置b，并且位置b低于储存在气液分离器20中的所产生的水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：燃料电池组，所述燃料电池组包括氢供应口和氢排出口，氢流入所述氢供应口，而氢排气从所述氢排出口排出；氢循环流路，所述氢循环流路被连接至所述氢供应口和所述氢排出口；以及循环系统辅助机构，所述循环系统辅助机构被设置在所述氢循环流路中，并且包括氢进口和氢出口，所述氢排气流入所述氢进口，而所述氢排气从所述氢出口流出，其中，满足(i)所述氢出口在重力方向上在所述氢供应口的下方的位置关系以及(ii)所述氢进口在重力方向上在所述氢排出口的下方的位置关系中的至少一个位置关系。

【技术特征摘要】
2016.12.12 JP 2016-2400831.一种燃料电池系统，其特征在于包括：燃料电池组，所述燃料电池组包括氢供应口和氢排出口，氢流入所述氢供应口，而氢排气从所述氢排出口排出；氢循环流路，所述氢循环流路被连接至所述氢供应口和所述氢排出口；以及循环系统辅助机构，所述循环系统辅助机构被设置在所述氢循环流路中，并且包括氢进口和氢出口，所述氢排气流入所述氢进口，而所述氢排气从所述氢出口流出，其中，满足(i)所述氢出口在重力方向上在所述氢供应口的下方的位置关系以及(ii)所述氢进口在重力方向上在所述氢排出口的下方的位置关系中的至少一个位置关系。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述循环系统辅助机构被布置在所述燃料电池组的下方。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于：所述循环系统辅助机构包括：氢泵，所述氢泵被构造成将从所述氢排出口流出的所述氢排气泵送至所述氢供应口，和气液分离器，所述气液分离器被构造成将水与从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：神野幸一，手嶋信贵，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP