燃料电池系统技术方案

燃料电池系统具备：燃料电池，所述燃料电池使氢与空气中包含的氧发生电化学反应；空气排出通路，所述空气排出通路构成为从燃料电池排出空气排气；背压调整阀，所述背压调整阀设置于空气排出通路，并构成为调整空气排气的压力；冷却装置，所述冷却装置构成为通过使用热介质进行热交换来冷却燃料电池；储水部，所述储水部储存水；高压导入路，所述高压导入路将空气排出通路的比背压调整阀靠空气流动方向的上游侧的部位与储水部连接；及散布装置，所述散布装置构成为向冷却装置散布储水部的水。散布装置构成为向冷却装置散布由空气排气的压力压送的储水部的水。

Fuel cell system

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本公开涉及具有燃料电池和用于冷却燃料电池的冷却装置的燃料电池系统，所述燃料电池利用氢与氧(空气)的化学反应进行发电。
技术介绍
以往，开发了各种具备燃料电池的燃料电池系统，所述燃料电池利用氢与氧(空气)的化学反应进行发电。在燃料电池中，由于发电时的化学反应而产生水分及热。燃料电池为了发电效率而需要维持在一定的温度(例如80℃左右)，并经由水等热介质将发电时产生的热从散热器向大气放出。作为与这种燃料电池系统相关的技术，已知在日本特开2001-313054中记载的技术。日本特开2001-313054所记载的燃料电池系统构成为：利用气液分离器回收在燃料电池的化学反应中产生的水，并通过泵的工作将回收的水向散热器散布。该燃料电池系统利用散布到散热器的水的蒸发潜热而使散热器的冷却性能提高。然而，在日本特开2001-313054所记载的燃料电池系统中，需要用于向散热器送出水的泵等，从而导致装置大型化。
技术实现思路
本公开鉴于上述点，在具有用于冷却燃料电池的冷却装置的燃料电池系统中实现小型化。本公开的一个方式提供燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池，所述燃料电池使氢与空气中包含的氧发生电化学反应；空气排出通路，所述空气排出通路构成为将空气排气从燃料电池排出，所述空气排气包含未用于电化学反应的未反应氧；背压调整阀，所述背压调整阀设置于空气排出通路，并构成为调整空气排气的压力；冷却装置，所述冷却装置构成为通过使用热介质进行热交换来冷却燃料电池；储水部，所述储水部构成为储存水；高压导入路，所述高压导入路将空气排出通路的比背压调整阀靠空气流动方向的上游侧的部位与储水部连接；及散布装置，所述散布装置构成为向冷却装置散布储水部的水。散布装置构成为向冷却装置散布由空气排气的压力压送的储水部的水。由此，能够利用燃料电池的空气排气的压力向水散布用通路压送储水部内的水并向冷却装置散布。因此，不需要用于向冷却装置送出水的泵等，能够使燃料电池系统小型化。另外，在燃料电池的空气背压变高的情况下，可认为燃料电池的温度变高，冷却燃料电池的必要性变高。因此，通过利用燃料电池的空气排气的压力向冷却装置散布水，从而能够适当地冷却燃料电池。也可以是，在所述燃料电池系统中，所述散布装置包括水散布用通路和水散布控制阀，所述水散布用通路构成为供从所述储水部向所述冷却装置供给的水通过，所述水散布控制阀设置于所述水散布用通路，并构成为通过进行开闭来控制水向所述冷却装置的散布。也可以是，在所述燃料电池系统中，所述水散布控制阀在从所述储水部供给到所述水散布用通路的水的压力超过规定压力的情况下开放。也可以是，在所述燃料电池系统中，所述散布装置包括水散布用通路和空气控制阀，所述水散布用通路构成为供从所述储水部向所述冷却装置供给的水通过，所述空气控制阀设置于所述高压导入路，并构成为通过进行开闭来控制水向所述冷却装置的散布，所述空气控制阀在从所述空气排出通路供给到所述高压导入路的所述空气排气的压力超过规定压力的情况下开放。也可以是，在所述燃料电池系统中，还具备气液分离器，所述气液分离器构成为从所述空气排气中回收在所述燃料电池中伴随着所述电化学反应生成的水，所述储水部储存由所述气液分离器回收的水。也可以是，在所述燃料电池系统中，所述气液分离器设置在所述空气排出通路的比所述背压调整阀靠空气流动方向的下游侧的部位，在所述气液分离器与所述储水部之间设置有止回阀，所述止回阀构成为限制流体从所述储水部向所述气液分离器的移动。也可以是，在所述燃料电池系统中，所述气液分离器设置在所述空气排出通路的比所述背压调整阀靠空气流动方向的上游侧的部位，所述气液分离器与所述储水部由所述高压导入路连接。也可以是，在所述燃料电池系统中，还具备构成为控制所述散布装置的控制部，所述散布装置包含水散布用通路和水散布控制阀，所述水散布用通路构成为供从所述储水部向所述冷却装置供给的水通过，所述水散布控制阀设置于所述水散布用通路，并构成为通过由所述控制部调整阀开度来控制水向所述冷却装置的散布。也可以是，在所述燃料电池系统中，还具备温度传感器，所述温度传感器构成为检测在所述燃料电池的冷却中使用后的所述热介质的温度，所述控制部在由所述温度传感器检测出的温度超过规定温度的情况下使所述水散布控制阀开放。也可以是，在所述燃料电池系统中，还具备构成为控制所述散布装置的控制部，所述水散布控制阀构成为通过由所述控制部调整阀开度来控制水向所述冷却装置的散布。也可以是，在所述燃料电池系统中，还具备温度传感器，所述温度传感器检测在所述燃料电池的冷却中使用后的所述热介质的温度，所述控制部在由所述温度传感器检测出的温度超过规定温度的情况下使所述水散布控制阀开放。此外，上述各构成要素示出与后述实施方式记载的具体部件的对应关系。附图说明以下，将参照附图说明本专利技术的示例性的实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的数字代表相同的元件，其中：图1是第一实施方式的燃料电池系统的示意图。图2是示出关闭状态的水散布控制阀的剖视图。图3是示出打开状态的水散布控制阀的剖视图。图4是示出燃料电池的输出与空气背压的关系的图。图5是第二实施方式的燃料电池系统的示意图。图6是第三实施方式的燃料电池系统的示意图。图7是第四实施方式的燃料电池系统的示意图。图8是第五实施方式的燃料电池系统的示意图。图9是第六实施方式的燃料电池系统的示意图。图10是第七实施方式的燃料电池系统的示意图。具体实施方式以下，基于附图说明本公开的实施方式。此外，在以下的各实施方式彼此中，在图中，对彼此相同或者等同的部分标注相同的附图标记。(第一实施方式)以下，基于图1～图4说明本公开的第一实施方式。图1是示出本第一实施方式的燃料电池系统的整体结构图。该燃料电池系统应用于作为一种电动汽车的所谓燃料电池车辆，向车辆行驶用电动马达等电负荷供给电力。如图1所示，燃料电池系统具备燃料电池10，所述燃料电池10利用氢与氧的电化学反应而产生电力。燃料电池10构成为向未图示的逆变器等电气设备供给电力。逆变器将从燃料电池10供给的直流电流转换为交流电流，向行驶用马达(负荷)供给而驱动马达。在本第一实施方式中，作为燃料电池10，使用固体高分子电解质型燃料电池，成为将多个作为基本单位的电池单元层叠而成的堆构造。各电池单元成为由一对电极夹持电解质膜的结构。经由氢供给通路11向燃料电池10供给氢，经由空气供给通路12向燃料电池10供给包含氧的空气。氢例如从未图示的高压氢容器供给。空气由设置于空气供给通路12的空气供给装置13供给。在燃料电池10中，发生以下的氢与氧的电化学反应而产生电能。(负极侧)H2→2H++2e-(正极侧)2H++1/2O2+2e-→H2O为了进行该电化学反应，燃料电池10内的电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：/n燃料电池，所述燃料电池使氢与空气中包含的氧发生电化学反应；/n空气排出通路，所述空气排出通路构成为将空气排气从所述燃料电池排出，所述空气排气包含未用于所述电化学反应的未反应氧；/n背压调整阀，所述背压调整阀设置于所述空气排出通路，并构成为调整所述空气排气的压力；/n冷却装置，所述冷却装置构成为通过使用热介质进行热交换来冷却所述燃料电池；/n储水部，所述储水部构成为储存水；/n高压导入路，所述高压导入路构成为将所述空气排出通路的比所述背压调整阀靠空气流动方向的上游侧的部位与所述储水部连接；及/n散布装置，所述散布装置构成为向所述冷却装置散布所述储水部的水，/n其中，所述散布装置构成为向所述冷却装置散布由所述空气排气的压力压送的所述储水部的水。/n

【技术特征摘要】
20180801 JP 2018-1448081.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：
燃料电池，所述燃料电池使氢与空气中包含的氧发生电化学反应；
空气排出通路，所述空气排出通路构成为将空气排气从所述燃料电池排出，所述空气排气包含未用于所述电化学反应的未反应氧；
背压调整阀，所述背压调整阀设置于所述空气排出通路，并构成为调整所述空气排气的压力；
冷却装置，所述冷却装置构成为通过使用热介质进行热交换来冷却所述燃料电池；
储水部，所述储水部构成为储存水；
高压导入路，所述高压导入路构成为将所述空气排出通路的比所述背压调整阀靠空气流动方向的上游侧的部位与所述储水部连接；及
散布装置，所述散布装置构成为向所述冷却装置散布所述储水部的水，
其中，所述散布装置构成为向所述冷却装置散布由所述空气排气的压力压送的所述储水部的水。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述散布装置包括水散布用通路和水散布控制阀，所述水散布用通路构成为供从所述储水部向所述冷却装置供给的水通过，所述水散布控制阀设置于所述水散布用通路，并构成为通过进行开闭来控制水向所述冷却装置的散布。


3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述水散布控制阀构成为在从所述储水部供给到所述水散布用通路的水的压力超过规定压力的情况下开放。


4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述散布装置包括水散布用通路和空气控制阀，所述水散布用通路构成为供从所述储水部向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山贵志，小牧克哉，若月一稔，
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