燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，其特征在于，该燃料电池系统包括：　　　　贮存液氢的贮存部；　　　　使用氢气作为燃料气体的燃料电池；　　　　向所述燃料电池的阳极提供氢气的燃料供应部，所述氢气由贮存在所述贮存部中的液氢蒸发产生；　　　　包括所述燃料电池的阳极的氢循环系统；和　　　　向所述氢循环系统提供产生于所述贮存部中的蒸发气体的蒸发气体供应部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性涉及具有液氢罐的燃料电池系统。
技术介绍
通常，燃料电池是从燃料(氢和氧)获得电能的装置。因为燃料电池从环境方面考虑性能优异，并且可实现高的能量效率，所以燃料电池正在被广泛开发作为供能装置。存在经过验证的为燃料电池提供氢的方法，例如提供贮存在贮存部中的氢的方法，所述贮存部例如是高压氢罐、储氢合金罐或液氢罐。液氢被验证为燃料电池的氢供应源，因为液氢具有高能量贮存密度和对贮存部具有高的氢充填效率。然而，从外部加热液氢罐时，由于液氢蒸发可能产生蒸发气体。产生蒸发气体时液氢罐中的压力增加。因此，必要时必须排出蒸发气体。专利文献1公开了一种在压力容器中贮存蒸发气体和在燃料电池启动时将贮存在压力容器中的蒸发气体提供给燃料电池的方法。可以使用蒸发气体作为燃料电池的燃料。专利文献1：日本专利申请公开第2003-56799号。
技术实现思路
本专利技术待解决的问题然而，在将专利文献1中公开的方法应用到燃料电池系统的情况下，必须提供用于容纳所述蒸发气体的压力容器。因此，该燃料电池系统的结构复杂。本专利技术提供一种能有效使用蒸发气体并具有简化的系统结构的燃料电池系统。解决问题的手段根据本专利技术的燃料电池系统的特征在于包括贮存部、燃料电池、燃料供应部、氢循环系统、和蒸发气体供应部。所述贮存部贮存液氢。所述燃料电池使用氢气作为燃料气体。所述燃料供应部向燃料电池的阳极提供氢气。所述氢气通过贮存在贮存部中的液氢蒸发而产生。所述氢循-->环系统包括燃料电池的阳极。该蒸发气体供应部将贮存部中产生的蒸发气体提供给氢循环系统。在根据本专利技术的燃料电池系统中，液氢贮存在贮存部中。由贮存在贮存部中的液氢蒸发所产生的氢气通过燃料供应部被提供给燃料电池的阳极。贮存部中产生的蒸发气体通过蒸发气体供应部提供给氢循环系统。这种情况下，防止了将蒸发气体排放到外部，因为蒸发气体被提供给氢循环系统。因此，不必设置排放到外部的蒸发气体所用的处理装置，例如稀释装置。因此，燃料电池系统的结构得到简化。当燃料电池产生电能时，该燃料电池可使用蒸发气体作为产生电能的燃料。因此，可以有效使用蒸发气体。当燃料电池不产生电能时，可将蒸发气体隔离在氢循环系统中。在下次产生电能时，燃料电池可使用蒸发气体作为燃料。因此，可有效使用蒸发气体。因此，可以防止燃料电池系统的能量效率降低。蒸发气体供应部可具有第一阀，其在蒸发气体的压力大于阈值时向氢循环系统提供蒸发气体。这种情况下，防止了贮存部中的压力过高。该蒸发气体供应部可具有第二阀，其防止蒸发气体从氢循环系统回流进入贮存部。这种情况下，防止包含在阳极废气中的蒸汽等流入贮存部。因此，可防止第一阀腐蚀。氢循环系统可具有氢循环部，其循环氢循环系统中的氢。这种情况下，可以利用氢循环部控制提供给阳极的氢量。从蒸发气体供应部向氢循环系统提供蒸发气体的氢循环系统的位置可以在氢循环系统中氢循环部的上游和阳极的下游。氢循环系统可具有排气部，其位于氢循环部的上游和阳极的下游，并且排出氢循环系统中的气体。这种情况下，可以排出从阴极流入阳极的氮等。从蒸发气体供应部向氢循环系统提供蒸发气体的氢循环系统的位置可以在氢循环部的上游和排气部的下游。在这种情况下，可防止从排气部中排出氢。从蒸发气体供应部向氢循环系统提供蒸发气体的氢循环系统的位置可以在阳极的中部。这种情况下，防止了氢的密度在阳极出口侧降低。因此，在燃料电池的每个区域产生基本相等的电能。燃料电池系统可以包括压力检测部和判定部，所述检测部检测氢循环系统中的压力，所述判定部判定在压力检测部检测的值大于阈值时蒸-->发气体是否正在进入氢循环系统。这种情况下，检测在贮存部中是否产生蒸发气体。压力检测部可以提供在氢循环部的下游和阳极的上游。燃料电池系统还可以包括氢循环量控制器，其控制氢循环系统中氢的流量。这种情况下，可利用氢循环量控制器控制提供给阳极的氢量。氢循环部可以是氢泵。当判定部判定蒸发气体正在进入氢循环系统时，氢循环量控制器可以控制氢泵的转动频率。这种情况下，即使向氢循环系统提供蒸发气体，也可以通过控制氢泵的转动频率而向阳极提供用于在燃料电池中发电的所需量的氢。当判定部判定蒸发气体正在进入氢循环系统时，氢循环量控制器可以控制氢泵，使得氢泵的转动频率降低。在这种情况下，防止向燃料电池提供过量的氢。燃料电池系统可以包括故障判定部，所述故障判定部在压力检测部检测到的值大于阈值的时间超过一定时间时判定贮存部发生故障。这种情况下，当压力检测部检测到的值在给定时间内不超过阈值时，判定贮存部无故障。因此，判定是否暂时地或连续地产生蒸发气体。贮存部可具有液体蒸发部。燃料电池系统可以包括控制器，该控制器控制液体蒸发部的操作并且在故障判定部判定贮存部发生故障时停止液体蒸发部的操作。在这种情况下，防止蒸发大量的液氢。并且防止所不期望的氢消耗。专利技术效果根据本专利技术，不必设置排放到外部的蒸发气体所用的处理装置，例如稀释装置。因此，燃料电池系统的结构得到简化。防止所不期望的氢消耗。燃料电池系统的能量效率得到改善。附图说明图1示出根据第一实施方案的燃料电池系统的整体结构的框图；图2示出压力传感器检测到的气体压力；图3示出在将蒸发气体提供给管的情况下，控制器的示例性控制序列的流程图；和图4示出根据第二实施方案的燃料电池系统的整体结构的框图。具体实施方式(第一实施方案)图1示出根据第一实施方案的燃料电池系统100的整体结构的框-->图。如图1所示，燃料电池系统100具有空气泵1、增湿器2、燃料电池3、压力控制阀4和8、稀释装置5、液氢罐6、主阀7、氢泵9、压力传感器10和11、氢排放阀12、止回阀13、安全阀14、加热器15和控制器20。燃料电池3具有阴极3a和阳极3b。空气泵1通过管101连接到燃料电池3的阴极3a的入口。管101穿过增湿器2。阴极3a的出口通过管102连接到稀释装置5。管102穿过压力控制阀4。加热器15位于液氢罐6中。液氢罐6通过管103和104连接到燃料电池3的阳极3b的入口。管103从液氢罐6侧依次穿过主阀7和压力控制阀8。管104的第一端部连接到管103。管104的第二端部连接到阳极3b的入口。阳极3b的出口通过管105连接到管104。管105穿过氢泵9。在管105中，在氢泵9和阳极3b的出口之间提供压力传感器10，并在氢泵9和管104之间提供压力传感器11。管107连接管105的中部和稀释装置5。在阳极3b的出口和压力传感器10之间的某处，管105连接到管107。管107穿过氢排放阀12。稀释装置5导向外部。液氢罐6还通过管106连接到管105的中部。管106从液氢罐6侧依次穿过安全阀14和止回阀13。管105在压力传感器10和氢泵9之间处连接到管106。控制器20具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)等。控制器20从压力传感器10和11接收检测结果，并控制空气泵1、增湿器2、压力控制阀4和8、主阀7、氢泵9、氢排放阀12和加热器15。之后，将说明燃料电池系统100的操作。空气泵1接收来自控制器20的指令，并通过管101向增湿器2提供所需要量的空气。增湿器2接收来自控制器20的指令并控制空气湿度。将通过增湿器2控制湿度的空气通过管101提供给阴极3a。在燃料电池3中，由在以后说明的阳极3b处转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，其特征在于，该燃料电池系统包括：贮存液氢的贮存部；使用氢气作为燃料气体的燃料电池；向所述燃料电池的阳极提供氢气的燃料供应部，所述氢气由贮存在所述贮存部中的液氢蒸发产生；包括所述燃料电池的阳极的氢循环系统；和向所述氢循环系统提供产生于所述贮存部中的蒸发气体的蒸发气体供应部。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述蒸发气体供应部具有第一阀，在所述蒸发气体的压力大于阈值时所述第一阀向所述氢循环系统提供所述蒸发气体。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述蒸发气体供应部具有第二阀，所述第二阀防止所述蒸发气体从所述氢循环系统回流进入所述贮存部。4.根据权利要求1～3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述氢循环系统具有氢循环部，所述氢循环部使氢在所述氢循环系统中循环。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，从所述蒸发气体供应部向所述氢循环系统提供所述蒸发气体的所述氢循环系统的位置在所述氢循环系统中所述氢循环部的上游和所述阳极的下游。6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述氢循环系统具有设置在所述氢循环部上游并且在所述阳极下游的排气部，所述排气部排出所述氢循环系统中的气体。7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，从所述蒸发气体供应部向所述氢循环系统提供所述蒸发气体的所述氢循环系统的位置在所述氢循环部的上游和所述排气部的下游。8.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，从所述...

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