燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，包括：堆叠有多个单元电池的堆叠体，所述多个单元电池通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应产生电力；第一端板和第二端板，其在所述多个单元电池的堆叠方向被分别堆叠在堆叠体的端面上；循环通道，从堆叠体排出并循环至堆叠体的燃料废气通过该循环通道流动；以及喷射器，其包括流入口、吸入口、喷射口和扩散器，燃料气体从储存该燃料气体的箱流入流入口，从循环通道经吸入口吸入燃料废气，喷射口喷射燃料气体和燃料废气，燃料气体和燃料废气通过扩散器朝向喷射口流动，其中，堆叠体包括歧管，燃料气体和燃料废气通过该歧管沿堆叠方向流动，其中，第一端板具有容纳喷射器的凹部以及使喷射口和歧管彼此连通的连续孔。通的连续孔。通的连续孔。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统


[0001]本公开内容涉及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池，包括通过燃料气体与氧化剂气体之间的化学反应产生电力的多个单元电池以及沿单元电池的堆叠方向堆叠在所堆叠的单元电池的各个端面上的一对端板。例如，日本专利申请公开第2001
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143734号(专利文献1)公开了一种燃料电池系统，其中，使燃料废气循环到燃料电池的喷射器和燃料废气从燃料电池到喷射器的再循环通道被设置在端板之一的内部。

技术实现思路

[0003]专利文献1中公开的结构可以减小燃料电池系统的安装空间。然而，在将燃料废气的再循环通道设置在端板的内侧时，端板通过燃料电池的发热而被加热。因此，燃料废气的温度升高，并且燃料废气的体积膨胀。这使从喷射器循环到燃料电池的燃料废气中的燃料气体的量减少，并且因此，发电性能可能降级。
[0004]另外，由于从燃料箱向喷射器供应低温燃料气体，因此喷射器中的燃料废气通过燃料气体的绝热膨胀而被冷却。燃料废气包含通过燃料电池的发电而产生的水蒸气。因此，当燃料废气冷却时，由于饱和蒸气的量减少而发生冷凝。通过冷凝形成的液态水从喷射器流入燃料电池中的燃料气体的通道并且可能阻止燃料气体的流动，从而导致发电性能降级。
[0005]因此，本公开内容的目的是提供一种能够减少发电性能降级的小占地面积(small
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footprint)的燃料电池系统。
[0006]上述目的通过一种燃料电池系统实现，该燃料电池系统包括：多个单元电池的堆叠体(stack)，所述多个单元电池通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应产生电力；第一端板和第二端板，其在多个单元电池的堆叠方向被分别堆叠在堆叠体的端面上；循环通道，从堆叠体排出的燃料废气通过该循环通道循环至堆叠体；以及喷射器，其包括流入口、吸入口、喷射口和扩散器，储存在箱中的燃料气体流入流入口，燃料废气被从循环通道吸入吸入口，喷射口喷射燃料气体和燃料废气，燃料气体和燃料废气通过扩散器朝向喷射口流动，其中，堆叠体包括歧管，燃料气体和燃料废气通过该歧管沿堆叠体方向流动，其中，第一端板具有容纳喷射器的凹部以及使喷射口与歧管之间能够连通的连续孔，其中，喷射器以使得扩散器中的燃料气体和燃料废气流动的方向沿第一端板的板表面并且暴露吸入口的方式与凹部的内面接触。
[0007]在上述结构中，喷射器以使得扩散器中的燃料气体和燃料废气流动的方向沿第一端板的板表面并且吸入口被暴露的方式与凹部的内面接触。这种结构使得喷射器能够从端板充分地接收通过燃料电池堆叠体的发电而产生的热量。因此，喷射器能够使已经从箱流入喷射器的低温燃料气体的温度升高并且能够抑制燃料废气被冷却。因此，有效地抑制了
冷凝。
[0008]另外，由于喷射器的吸入口从凹部暴露，所以循环通道没有被容纳在凹部中。因此，抑制了流经循环通道的燃料废气的温度的升高，并且抑制了循环至燃料电池堆叠体的燃料废气中的燃料气体的量的减少。
[0009]因此，该燃料电池系统能够减少发电性能的降级并减小占地面积。
[0010]上述燃料电池系统可以包括引入管线，该引入管线被容纳在凹部中并将从喷射口喷射的燃料气体和燃料废气引入连续孔，并且该引入管线可以将从喷射器喷射燃料气体和燃料废气的方向改变为堆叠方向。
[0011]在上述燃料电池系统中，第一端板可以包括沿板表面从流入口延伸至第一端板的侧面的流入通道，并且流入口可以通过该流入通道连接至箱。
[0012]上述燃料电池系统可以包括流构件，该流构件具有沿第一端板的板表面的开口，该流构件从该开口吸入从箱排出的燃料气体并使燃料气体流入流入口。
[0013]有益效果
[0014]根据本公开内容，可以提供能够减少其发电性能降级的小占地面积的燃料电池系统。
附图说明
[0015]图1是示出燃料电池的示例性单元电池的分解立体图；
[0016]图2是示例性燃料电池系统的配置图；
[0017]图3是示出喷射器的示例性结构的立体图；
[0018]图4示出了将喷射器容纳在端板的凹部中的示例性方式；以及
[0019]图5示出了将喷射器容纳在端板的凹部中的另一示例性方式。
具体实施方式
[0020][单元电池2的结构][0021]图1是示出燃料电池的示例性单元电池2的分解立体图。燃料电池用在例如燃料电池车辆中，但是对燃料电池的应用没有特别限制。燃料电池是高分子电解质型燃料电池并且包括堆叠有多个单元电池2的堆叠体。
[0022]向单元电池2供应燃料气体(例如，氢气)和氧化剂气体(例如，空气)，并且单元电池2通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应产生电力。燃料气体和氧化剂气体是反应气体的示例。
[0023]单元电池2包括沿单元电池2堆叠的方向(单元电池2的堆叠方向)布置的MEGA 20、框架21、阴极隔板23和阳极隔板24。阴极隔板23和阳极隔板24是一对隔板的示例。
[0024]MEGA 20包括膜电极组件(MEA)200以及将MEA 200夹在其间的一对气体扩散层(GDL)201和202。附图标记P指示MEA 200的多层结构。MEA 200包括电解质膜200a，以及将电解质膜200a夹在其间的阳极电极催化剂层200b和阴极电极催化剂层200c。
[0025]电解质膜200a包括例如在湿润条件下展现良好的质子传导性的离子交换树脂膜。这样的离子交换树脂膜的示例包括但不限于将磺酸盐基作为离子交换基团的基于氟树脂的膜，例如Nafion(注册商标)。
[0026]阳极电极催化剂层200b和阴极电极催化剂层200c中的每一个均被形成为多孔层，所述多孔层包含负载催化剂的导电颗粒和质子传导性电解质并且具有气体扩散性。例如，阳极电极催化剂层200b和阴极电极催化剂层200c被形成为催化剂墨水的干涂膜，催化剂墨水是包含负载铂的碳和质子传导性电解质的分散溶液。
[0027]燃料气体通过气体扩散层201被供应至阳极电极催化剂层200b，并且氧化剂气体通过气体扩散层202被供应至阴极电极催化剂层200c。气体扩散层201和202是通过在诸如但不限于复写纸的基础材料上堆叠疏水性微孔层而形成。微孔层包含疏水性树脂例如聚四氟乙烯(PTFE)、传导材料例如炭黑等。MEA 200通过使用氧化剂气体和燃料气体进行电化学反应来产生电力。
[0028]框架21由例如具有矩形的外部形状的树脂片构成。框架21的材料的示例包括基于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的树脂、基于间规聚苯乙烯(SPS)的树脂和基于聚丙烯(PP)的树脂。框架21具有框架形状，并且在其中心部分具有矩形开口210。
[0029]开口210位于与MEGA20的位置相对应的位置，并且MEA 200的外周端通过粘附层结合至开口210的边缘。因此，MEA 200被框架21保持。
[0030]在框架21的端部中形成有沿框架21的厚度方向贯穿框架21的通孔211至216。通孔211、215和21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括：多个单元电池的堆叠体，所述多个单元电池通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应产生电力；第一端板和第二端板，其在所述多个单元电池的堆叠方向被分别堆叠在所述堆叠体的端面上；循环通道，从所述堆叠体排出的燃料废气通过所述循环通道循环至所述堆叠体；以及喷射器，其包括流入口、吸入口、喷射口和扩散器，储存在箱中的所述燃料气体流入所述流入口，所述燃料废气被从所述循环通道吸入所述吸入口，所述喷射口喷射所述燃料气体和所述燃料废气，所述燃料气体和所述燃料废气通过所述扩散器朝向所述喷射口流动，其中，所述堆叠体包括歧管，所述燃料气体和所述燃料废气通过所述歧管沿所述堆叠方向流动，其中，所述第一端板具有容纳所述喷射器的凹部以及使得所述喷射口与所述歧管之间能够连通的连续孔，其中，所述喷射器以使得所述扩散器中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：松末真明，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：