燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法技术方案

本实施方式的燃料电池系统具备：燃料电池，具有燃料极流路和氧化剂流路，使用向燃料极供给的含氢气体和向氧化剂极供给的含氧气体进行发电；送风部，设置于使阳极废气回流的再循环气体流路，从燃料极流路的下游侧吸引阳极废气并向再循环气体流路的下游侧排出；排出阀部，对排出流路进行开闭，该排出流路从再循环气体流路中的气体鼓风机与合流部之间所设置的分支部排出阳极废气的一部分；压力损失元件部，配置在排出流路的分支部与排出阀部之间，压力损失比燃料电池内的燃料极流路的压力损失大；以及控制装置，将再循环气体流路的送风部与合流部之间的送风部的出口部的压力控制为比氢气供给流路内的压力高压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
本专利技术的实施方式涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
燃料电池系统一般使用向燃料电池内的燃料极供给的含氢气体和向燃料电池内的氧化剂极供给的含氧气体进行发电。在发电中从燃料极排出的阳极废气中含有未反应的氢。因此，有时将阳极废气再供给至燃料电池，用于发电。若使阳极废气循环，则阳极废气中包含的杂质等的浓度随着时间的经过而增加，燃料电池的电压降低。因此，在使阳极废气循环的再循环气体流路连接排出流路，根据需要打开排出通路的排出阀，将生成水、杂质与阳极废气的一部分一起排出。由此，在发电中再利用的阳极废气中的杂质浓度等得以降低。但是，为了在阳极废气的排出时不排出从外部供给的含氢气体，一般在再循环气体流路中设置有防逆流阀等，在再循环气体流路中会产生压力损失。因此，在再循环气体流路中设置的气体鼓风机的辅助动力变大，作为燃料电池系统整体的发电效率有可能降低。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-93232号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题在于，提供能够抑制再循环气体流路的压力损失的燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。用于解决技术问题的手段本实施方式的燃料电池系统，具备：燃料电池，具有将从氢气供给流路供给的含氢气体向燃料极供给的燃料极流路和向氧化剂极供给含氧气体的氧化剂流路，使用向所述燃料极供给的所述含氢气体和向所述氧化剂极供给的所述含氧气体进行发电；送风部，设置于使从所述燃料极流路排出的阳极废气经由与所述氢气供给流路的合流部而回流的再循环气体流路，从所述燃料极流路的下游侧吸引所述阳极废气并向所述再循环气体流路的下游侧排出；排出阀部，对排出流路进行开闭，所述排出流路从所述再循环气体流路中的所述送风部与所述合流部之间所设置的分支部排出所述阳极废气的一部分；压力损失元件部，配置在所述排出流路的所述分支部与所述排出阀部之间，压力损失比所述燃料电池内的所述燃料极流路的压力损失大；以及控制装置，将所述再循环气体流路的所述送风部与所述合流部之间的所述送风部的出口部的压力控制为比所述氢气供给流路内的压力高压。本实施方式的燃料电池系统的控制方法，该燃料电池具备：燃料电池，具有将从氢气供给流路供给的含氢气体向燃料极供给的燃料极流路和向氧化剂极供给含氧气体的氧化剂流路，使用向所述燃料极供给的所述含氢气体和向所述氧化剂极供给的所述含氧气体进行发电；送风部，设置于使从所述燃料极流路排出的阳极废气经由与所述氢气供给流路的合流部而回流的再循环气体流路，从所述燃料极流路的下游侧吸引所述阳极废气并向所述再循环气体流路的下游侧排出；排出阀部，对排出流路进行开闭，所述排出流路从所述再循环气体流路中的所述送风部与所述合流部之间所设置的分支部排出所述阳极废气的一部分；以及压力损失元件部，配置在所述排出流路的所述分支部与所述排出阀部之间，压力损失比所述燃料电池内的所述燃料极流路的压力损失大，所述燃料电池系统的控制方法具有如下工序：以使所述再循环气体流路的所述送风部与所述合流部之间的所述送风部的出口部的压力高于所述氢气供给流路内的压力的方式控制所述送风部。附图说明图1是燃料电池系统的整体的概略构成图。图2是示意性地表示燃料电池的构成例的图。图3是表示配管内的压力的关系的图。图4是第二实施方式的燃料电池系统整体的概略构成图。图5是表示第三实施方式的燃料电池系统的控制例的流程图。图6是第四实施方式的燃料电池系统整体的概略构成图。图7是表示第四实施方式的燃料电池系统的控制例的流程图。图8是第五实施方式的排出流路的构成图。图9是第六实施方式的排出流路的构成图。图10是偏心异径管(eccentricreducer)的侧视图。图11是第七实施方式的燃料电池系统整体的构成图。图12是使用偏心孔口(eccentricorifice)的偏心异径管的侧视图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式的燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法进行详细说明。另外，以下所示的实施方式是本专利技术的实施方式的一例，本专利技术并不限定于这些实施方式来解释。另外，在本实施方式中参照的附图中，对相同部分或者具有相同功能的部分标注相同的附图标记或者类似的附图标记，有时省略其重复的说明。另外，为了便于说明，附图的尺寸比率存在与实际的比率不同的情况、或构成的一部分从附图中省略的情况。(第一实施方式)首先，基于图1，先说明燃料电池系统1的整体构成。图1是燃料电池系统1的整体的概略构成图。如该图1所示，燃料电池系统1是能够对在发电中从燃料电池的燃料极排出的阳极废气进行再利用的系统，构成为具备氢气供给流路2、氧气供给流路4、再循环气体流路6、合流部8、排出流路10、分支部12、第一冷却水流路14、第二冷却水流路16、负载18、燃料电池100、氢气供给装置102、氧化剂供给装置104、送风部106、排出阀部108、压力损失元件部110、水箱112、水泵114以及控制装置116。图1示出了与燃料电池100的上下方向平行的Z方向和与Z方向垂直且相互平行的X方向和Y方向。在将本实施方式的燃料电池100设置于水平面上的情况下，Z方向与重力方向平行。氢气供给流路2是连接在燃料电池100的燃料极流路100a的入口部与氢气供给装置102之间的流路，将含氢气体向燃料电池100内的燃料极流路100a供给。氧气供给流路4是连接在燃料电池100内的氧化剂极流路100b的入口部与氧气供给流路4之间的流路，将含氧气体向燃料电池100的氧化剂极流路100b供给。再循环气体流路6是连接在燃料电池100内的燃料极流路100a的出口部与氢气供给流路2的合流部8之间的流路。再循环气体流路6使从燃料极流路100a排出的阳极废气经由氢气供给流路2的合流部8回流。排出流路10是从在再循环气体流路6中的送风部106与合流部8之间所设置的分支部12分支的流路，排出阳极废气的一部分。第一冷却水流路14是连接于水箱112与燃料电池100内的水流路的入口部之间的流路，将冷却水向燃料电池100内的水流路供给。第二冷却水流路16是连接于水箱112与燃料电池100内的水流路的出口部之间的流路，将从燃料电池100内的水流路排出的冷却水向水箱112供给。负载18消耗由燃料电池100产生的电力。若燃料电池系统1例如搭载于车辆，则相当于电动马达等，若与工厂的电气系统连结，则相当于工厂的PC、照明等，若与一般住宅的电气系统连结，则相当于照明、家电。燃料电池100在内部具有将含氢气体向燃料极供给的燃料极流路100a和向氧化剂极供给含氧气体的氧化剂流路100b，使用向燃料极供给的含氢气体和向氧化剂极供给的含氧气体进行发电。在此，阳极废气是在燃料电池100的发电中从燃料极流路100a排出的气体，包含未反应的氢气。另外，燃料电池100的详细构成后述。氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，具备：/n燃料电池，具有将从氢气供给流路供给的含氢气体向燃料极供给的燃料极流路和向氧化剂极供给含氧气体的氧化剂流路，使用向所述燃料极供给的所述含氢气体和向所述氧化剂极供给的所述含氧气体进行发电；/n送风部，设置于使从所述燃料极流路排出的阳极废气经由与所述氢气供给流路的合流部而回流的再循环气体流路，从所述燃料极流路的下游侧吸引所述阳极废气并向所述再循环气体流路的下游侧排出；/n排出阀部，对排出流路进行开闭，所述排出流路从所述再循环气体流路中的所述送风部与所述合流部之间所设置的分支部排出所述阳极废气的一部分；/n压力损失元件部，配置在所述排出流路的所述分支部与所述排出阀部之间，压力损失比所述燃料电池内的所述燃料极流路的压力损失大；以及/n控制装置，将所述再循环气体流路的所述送风部与所述合流部之间的所述送风部的出口部的压力控制为比所述氢气供给流路内的压力高压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171207 JP 2017-2353731.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，具有将从氢气供给流路供给的含氢气体向燃料极供给的燃料极流路和向氧化剂极供给含氧气体的氧化剂流路，使用向所述燃料极供给的所述含氢气体和向所述氧化剂极供给的所述含氧气体进行发电；
送风部，设置于使从所述燃料极流路排出的阳极废气经由与所述氢气供给流路的合流部而回流的再循环气体流路，从所述燃料极流路的下游侧吸引所述阳极废气并向所述再循环气体流路的下游侧排出；
排出阀部，对排出流路进行开闭，所述排出流路从所述再循环气体流路中的所述送风部与所述合流部之间所设置的分支部排出所述阳极废气的一部分；
压力损失元件部，配置在所述排出流路的所述分支部与所述排出阀部之间，压力损失比所述燃料电池内的所述燃料极流路的压力损失大；以及
控制装置，将所述再循环气体流路的所述送风部与所述合流部之间的所述送风部的出口部的压力控制为比所述氢气供给流路内的压力高压。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置，以所述再循环气体流路的所述送风部与所述合流部之间的所述送风部的出口部的压力变得比所述氢气供给流路内的压力高的方式控制所述送风部。


3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，
在所述再循环气体流路的所述送风部的上游侧，还具备冷凝热交换器，该冷凝热交换器使在所述再循环气体流路内流动的所述阳极废气中包含的水蒸气液化而去除。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
还具备排出冷凝水的冷凝水排出部，
所述送风部配置于比所述冷凝热交换器及所述冷凝水排出部靠上方的位置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置将所述送风部的转速设为所述燃料电池的函数。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述控制装置，以交替进行排出控制和停止控制的方式对所述排出阀部进行切换控制，在所述排出控制中，使所述阳极废气的一部分在规定的排出时间的期间排出，在所述停止控制中，使所述阳极废气的一部分的排出在规定的停止时间的期间停止。


7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池是将具有所述燃料极和所述氧化剂极的多个燃料电池单体层叠而构成的，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：松野雄史，小川雅弘，金子隆之，坂田悦朗，下道刚，友道启太，佐佐木彩香，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP