燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供燃料电池系统，用于高精度测量及控制向燃料电池供给的阴极气体的流量。该燃料电池系统具备：燃料电池；第1流路，向燃料电池供给阴极气体；第2流路，从燃料电池排出阴极废气；旁通流路，从第1流路分支并与第2流路连接；压缩机，设置于第1流路；第1流量计，设置于第1流路；流量调整阀，设置于旁通流路；第2流量计，设置于旁通流路；以及控制部，控制向燃料电池供给的阴极气体的流量，压缩机配置于比旁通流路靠上游侧的位置，第1流量计配置于比压缩机靠上游侧的位置，第2流量计配置于比流量调整阀靠下游侧的位置，控制部基于由第1流量计测量出的流量和由第2流量计测量出的流量来控制向燃料电池供给的阴极气体的流量。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本申请公开燃料电池系统。
技术介绍
为了提高燃料电池的发电性能，希望对于燃料电池以所需足够的流量供给阴极气体、阳极气体。为此，需要能够准确地掌握向燃料电池供给的阴极气体以及阳极气体各自的流量。例如，可如专利文献1中公开那样在燃料电池的阴极气体供给口设置流量计来测量向燃料电池供给的阴极气体流量。此外，存在如专利文献1、2所公开那样在向燃料电池供给阴极气体的情况下通过压缩机来对阴极气体进行升压的情况。专利文献1：日本特开2010-177123号公报专利文献2：日本特开2009-123550号公报对于燃料电池而言，在如高输出请求时或高温运转时那样的高负荷运转时，存在使阴极气体的流量增加且提高气体的压力的情况。在此时的过渡阶段中，阴极气体流路中的气体的温度、压力会大幅度变动。另外，还存在通过分流控制来缩减向燃料电池供给的阴极气体流量的情况。该情况下，阴极气体流路中的压力也容易变动。例如，在燃料电池的阴极气体供给口的附近，根据燃料电池的运转状况，存在1秒以内气体温度从外部空气温度变动至100℃、气体压力从大气压变动至3个气压的情况。另一方面，气体流量计一般一边利用由压力传感器、温度传感器获得的数值进行修正一边测量气体流量。该气体流量计设想了在温度、压力不急剧变化的环境下的使用，对于温度、压力急剧的变化响应性很低。因此，在上述那样的温度、压力急剧变动的环境下，存在气体流量计的修正不及时，气体流量计的测量精度差、无法准确地掌握向燃料电池供给的气体流量的担忧。专利
技术实现思路
作为用于解决上述课题的手段之一，本申请公开一种燃料电池系统，具备：燃料电池；第1流路，向上述燃料电池供给阴极气体；第2流路，从上述燃料电池排出阴极废气；旁通流路，从上述第1流路分支并与上述第2流路连接；压缩机，设置于上述第1流路；第1流量计，设置于上述第1流路；流量调整阀，设置于上述旁通流路；第2流量计，设置于上述旁通流路；以及控制部，控制向上述燃料电池供给的上述阴极气体的流量，上述压缩机被配置于比上述旁通流路靠上游侧的位置，上述第1流量计被配置于比上述压缩机靠上游侧的位置，上述第2流量计被配置于比上述流量调整阀靠下游侧的位置，上述控制部基于由上述第1流量计测量出的流量和由上述第2流量计测量出的流量来控制向上述燃料电池供给的上述阴极气体的流量。在本公开的燃料系统中，可以在上述第1流路设置有加湿器，上述加湿器可以配置于上述燃料电池与上述旁通流路之间，上述加湿器可以利用从上述燃料电池排出至上述第2流路的阴极废气中的水分来加湿上述燃料电池的内部。在本公开的燃料电池系统中，可以在上述第1流路设置有清洁器，上述清洁器可以配置于比上述压缩机靠上游侧的位置。在本公开的燃料电池系统中，上述清洁器可以具备上述第1流量计。在本公开的燃料电池系统中，即便是阴极气体流路中的气体的温度、压力大幅度变动的情况，例如也能够使用一般的气体流量计来高精度测量以及控制向燃料电池供给的阴极气体的流量。附图说明图1是用于说明燃料电池系统100的结构的简图。图2是用于对燃料电池系统100所具备的其他结构的一个例子进行说明的简图。附图标记说明：1…燃料电池；11…第1流路；12…第2流路；13…旁通流路；14…阳极气体供给流路；15…阳极废气排出流路；16…冷却液供给流路；17…冷却液返回流路；20…压缩机；31…第1流量计；32…第2流量计；40…流量调整阀；50…控制部；60…加湿器；70…清洁器；81、82、83…阀；91…中冷器；92…热交换器；100…燃料电池系统。具体实施方式1.燃料电池系统在图1中简要示出了燃料电池系统100的结构。如图1所示，燃料电池100具备：燃料电池1；第1流路11，向燃料电池1供给阴极气体；第2流路12，从燃料电池1排出阴极废气；旁通流路13，从第1流路11分支并与第2流路12连接；压缩机20，设置于第1流路11；第1流量计31，设置于第1流路11；流量调整阀40，设置于旁通流路13；第2流量计32，设置于旁通流路13；以及控制部50，控制向燃料电池1供给的阴极气体的流量。压缩机20配置于比旁通流路13靠上游侧的位置。第1流量计31配置于比压缩机20靠上游侧的位置。第2流量计32配置于比流量调整阀40靠下游侧的位置。控制部50基于由第1流量计31测量出的流量和由第2流量计32测量出的流量来控制向燃料电池1供给的阴极气体的流量。1.1燃料电池燃料电池1接受阴极气体以及阳极气体的供给来进行发电。阴极气体可以是空气等含氧气体。另一方面，阳极气体可以是氢，也可以是氢以外的燃料气体。作为燃料电池1的具体例，可举出固体高分子型燃料电池(PEFC)。燃料电池1也可以是燃料电池组。燃料电池1与后述的流路的连接方式并不特别限定，例如只要是一般的配管连接即可。1.2第1流路第1流路11是用于向燃料电池1供给阴极气体的流路。例如，可以构成为第1流路11的上游侧的一端与阴极气体源连接，且下游侧的另一端与燃料电池1的阴极气体供给口连接。阴极气体源的方式并不特别限定。在利用空气作为阴极气体的情况下，第1流路11的上游侧的一端可以向大气敞开。1.3第2流路第2流路12是用于从燃料电池1排出阴极废气的流路。例如，可以构成为第2流路12的上游侧的一端与燃料电池1的阴极废气排出口连接，且下游侧的另一端向大气敞开。阴极废气包括在燃料电池1的阴极中因电池反应而生成的气体。阴极废气例如可能包含氧、水。1.4旁通流路旁通流路13从第1流路11分支并与第2流路12连接。例如在第1流路11内的阴极气体的流量、压力过大的情况下，旁通流路13能够作为将过大量的阴极气体从第1流路11向第2流路12排出的流路发挥功能。另外，在后述的压缩机20为涡轮式压缩机(例如离心式压缩机)的情况下，旁通流路13还能够作为用于避免该涡轮式压缩机的喘振的流路发挥功能。即，在燃料电池1所需的阴极气体流量低于涡轮式压缩机的下限流量的情况下，通过利用旁通流路13将涡轮式压缩机的阴极气体流量维持为下限流量以上来避免喘振，并且使旁通流路13分流阴极气体的一部分，能够调整向燃料电池1供给的阴极气体流量。并且，在因某些理由而想要缩减或者截断阴极气体向燃料电池1的供给的情况下，旁通流路13还能够作为用于排出该阴极气体的流路发挥功能。1.5压缩机在第1流路11设置有压缩机20。压缩机20被配置于比旁通流路13靠上游侧的位置。压缩机20具有提高向燃料电池1供给的阴极气体的压力的功能。压缩机20的种类并不特别限定。压缩机20例如可以是涡轮式，也可以是涡旋式，还可以是螺旋罗茨式。在采用任一种压缩机20的情况下，均可能在比压缩机20靠下游侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其中，具备：/n燃料电池；/n第1流路，向所述燃料电池供给阴极气体；/n第2流路，从所述燃料电池排出阴极废气；/n旁通流路，从所述第1流路分支并与所述第2流路连接；/n压缩机，设置于所述第1流路；/n第1流量计，设置于所述第1流路；/n流量调整阀，设置于所述旁通流路；/n第2流量计，设置于所述旁通流路；以及/n控制部，控制向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量，/n所述压缩机被配置于比所述旁通流路靠上游侧的位置，/n所述第1流量计被配置于比所述压缩机靠上游侧的位置，/n所述第2流量计被配置于比所述流量调整阀靠下游侧的位置，/n所述控制部基于由所述第1流量计测量出的流量和由所述第2流量计测量出的流量来控制向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量。/n

【技术特征摘要】
20200116 JP 2020-0052041.一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池；
第1流路，向所述燃料电池供给阴极气体；
第2流路，从所述燃料电池排出阴极废气；
旁通流路，从所述第1流路分支并与所述第2流路连接；
压缩机，设置于所述第1流路；
第1流量计，设置于所述第1流路；
流量调整阀，设置于所述旁通流路；
第2流量计，设置于所述旁通流路；以及
控制部，控制向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量，
所述压缩机被配置于比所述旁通流路靠上游侧的位置，
所述第1流量计被配置于比所述压缩机靠上游侧的位置，
所述第2流量计被配置于比所述流量调...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥靖，
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