燃料电池系统以及飞行器技术方案

本发明专利技术提供燃料电池系统以及飞行器，该燃料电池系统在高度高的情况下也能够防止燃料气体系统中的排气排水阀结冰。该燃料电池系统被用于飞行器，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池；燃料气体系统，向上述燃料电池供给燃料气体；冷却系统，调节上述燃料电池的温度；高度传感器；温度传感器；以及控制部，在检测到上述高度传感器测量出的高度的上升时、且在上述温度传感器测量出的排气排水阀的温度小于规定的温度时，控制部控制三通阀以使制冷剂在加热流路内循环，且驱动循环泵以及水加热器来加热上述制冷剂而使该制冷剂的温度上升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统以及飞行器


[0001]本公开涉及燃料电池系统以及飞行器。

技术介绍

[0002]燃料电池(FC)由1个单电池(以下，存在简称为电池的情况)或者由层叠了多个单电池而成的燃料电池组(以下，存在简称为电池组的情况)构成，是通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电气化学反应来取出电能的发电装置。其中，实际被供给至燃料电池的燃料气体以及氧化剂气体是与无助于氧化/还原的气体的混合物的情况较多。氧化剂气体是包括氧的空气的情况特别多。
[0003]其中，以下也存在不特别区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或“气体”的情况。另外，存在单电池以及层叠单电池而成的燃料电池组均被称为燃料电池的情况。
[0004]关于燃料电池进行了各种研究。
[0005]例如在专利文献1中，公开了一种搭载有燃料电池的飞行器。
[0006]专利文献1：日本特开2017－081559号公报
[0007]在将燃料电池搭载于飞行器的情况下，与搭载于车辆的情况相比，使燃料电池在高度高、温度低的状态下发电。
[0008]在燃料气体系统中，若高度高、温度低，则排气排水阀的温度降低，因生成水结冰而无法进行排气/排水。由于无法排水，所以氮气浓度上升，氢分压降低(局部缺氢)而在燃料电池中发生缺氢，燃料电池的耐久性降低，产生输出限制的必要性、系统停止的必要性。

技术实现思路

[0009]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于，提供即便在高度高的情况下也能够防止燃料气体系统中的排气排水阀结冰的燃料电池系统。
[0010]本公开的燃料电池系统是一种飞行器用的燃料电池系统，其特征在于，
[0011]上述燃料电池系统具有：
[0012]燃料电池；
[0013]燃料气体系统，向上述燃料电池供给燃料气体；
[0014]冷却系统，调节上述燃料电池的温度；
[0015]高度传感器；
[0016]温度传感器；以及
[0017]控制部，
[0018]上述燃料气体系统具有：燃料气体供给部；和排气排水阀，能够将从上述燃料电池排出的燃料废气向外部排出，
[0019]上述冷却系统具有：制冷剂流路，供制冷剂在上述燃料电池内外循环；和加热流路，从上述制冷剂流路分支，且被配置于上述排气排水阀的附近，且使上述制冷剂循环来加
热该排气排水阀，
[0020]上述加热流路中具有：循环泵，使上述制冷剂在加热流路内循环；水加热器，对上述制冷剂进行加热；以及三通阀，控制来自上述制冷剂流路的上述制冷剂的供给且能够使上述制冷剂在上述加热流路内循环，
[0021]在检测到上述高度传感器测量出的高度的上升时、且在上述温度传感器测量出的上述排气排水阀的温度小于规定的温度时，上述控制部控制上述三通阀以使上述制冷剂在上述加热流路内循环，且驱动上述循环泵以及上述水加热器来加热上述制冷剂而使该制冷剂的温度上升。
[0022]本公开的飞行器具备上述燃料电池系统。
[0023]根据本公开的燃料电池系统，即便在高度高的情况下也能够防止燃料气体系统中的排气排水阀的结冰。
附图说明
[0024]图1是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
[0025]图2是表示本公开的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。附图标记说明：
[0026]10
…
燃料电池；20
…
燃料气体供给部；21
…
燃料气体供给流路；22
…
燃料废气排出流路；23
…
排气排水阀；24
…
气液分离器；25
…
循环流路；26
…
喷射器(ejector)；31
…
制冷剂供给部；32
…
制冷剂流路；33
…
散热器；41
…
加热流路；42
…
循环泵；43
…
水加热器；44
…
三通阀；50
…
控制部；60
…
高度传感器；70
…
温度传感器；100
…
燃料电池系统。
具体实施方式
[0027]本公开的燃料电池系统是一种飞行器用的燃料电池系统，
[0028]上述燃料电池系统具有：
[0029]燃料电池；
[0030]燃料气体系统，向上述燃料电池供给燃料气体；
[0031]冷却系统，调节上述燃料电池的温度；
[0032]高度传感器；
[0033]温度传感器；以及
[0034]控制部，
[0035]上述燃料气体系统具有：燃料气体供给部；和排气排水阀，能够将从上述燃料电池排出的燃料废气向外部排出，
[0036]上述冷却系统具有：制冷剂流路，供制冷剂在上述燃料电池内外循环；和加热流路，从上述制冷剂流路分支，且被配置于上述排气排水阀的附近，且使上述制冷剂循环来对该排气排水阀进行加热，
[0037]上述加热流路具有：循环泵，使上述制冷剂在加热流路内循环；水加热器，对上述制冷剂进行加热；以及三通阀，控制来自上述制冷剂流路的上述制冷剂的供给且能够使上述制冷剂在上述加热流路内循环，
[0038]在检测到上述高度传感器测量出的高度的上升时、且在上述温度传感器测量出的上述排气排水阀的温度小于规定的温度时，上述控制部控制上述三通阀以便上述制冷剂在
上述加热流路内循环，且驱动上述循环泵以及上述水加热器，对上述制冷剂进行加热来使该制冷剂的温度上升。
[0039]在本公开中，将燃料气体以及氧化剂气体统称为反应气体。供给至阳极的反应气体是燃料气体，供给至阴极的反应气体是氧化剂气体。燃料气体是主要含有氢的气体，也可以是氢气。氧化剂气体可以是氧气、空气、干燥空气等。
[0040]本公开的燃料电池系统被搭载于飞行器来使用。
[0041]另外，本公开的燃料电池系统可以搭载于还能够利用二次电池的电力飞行的飞行器而使用。
[0042]本公开的飞行器可以是航空器。航空器可以是飞机、垂直起降机等。垂直起降机可以是直升机、无人机等。
[0043]飞行器可以具备本公开的燃料电池系统。
[0044]本公开的燃料电池系统具备燃料电池。
[0045]燃料电池可以是仅具有1个单电池的结构，也可以是层叠了多个单电池而成的层叠体亦即燃料电池组。
[0046]单电池的层叠数不特别限定，例如可以是2～几百个，也可以为2～600个。
[0047]燃料电池组可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。
[0048]燃料电池的单电池至少具备膜电极气体扩散层接合体。
[0049]膜电极气体扩散层接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
[0050]阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，被用于飞行器，所述燃料电池系统的特征在于，具有：燃料电池；燃料气体系统，向所述燃料电池供给燃料气体；冷却系统，调节所述燃料电池的温度；高度传感器；温度传感器；以及控制部，所述燃料气体系统具有：燃料气体供给部；和排气排水阀，能够将从所述燃料电池排出的燃料废气向外部排出，所述冷却系统具有：制冷剂流路，供制冷剂在所述燃料电池内外循环；和加热流路，从所述制冷剂流路分支、且被配置于所述排气排水阀的附近、且使所述制冷剂循环来加热该排气排水阀，所述加热流路中具有：...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部裕树，品川知广，篠崎祯宏，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：