燃料电池系统技术方案

本发明专利技术是一种燃料电池系统，其具有：燃料电池堆(51)，层叠多个 通过燃料气体和氧化气体的电化学反应进行发电的电池(50)而形成，并 由配置在电池(50)的层叠方向两端部的一对端板(52)夹持；气液分离器 (35)，分离从燃料电池堆(51)排出的废气的气液；其中，将气液分离器 (35)固定到端板(52)上。由此，能有效利用燃料电池堆(51)的废热对气 液分离器(35)进行加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有接受反应气体的供给并通过电化学反应发电的燃 料电池堆的燃料电池系统。
技术介绍
近年来，以通过燃料气体和氧化气体的电化学反应发电的燃料电 池作为能量源的燃料电池系统受到关注。该燃料电池系统所使用的燃 料电池，例如将层叠了多个单电池的燃料电池堆固定到端板上而构成。该燃料电池上连接有排出的废气流动的排气配管，该排气配管中 设有气液分离器，分离在排气配管中流动的废气的气液(例如，参照日本特开2005-332676号公报)。
技术实现思路
但是，气液分离器在外部气体温度较低时存在内部水分冻结的情 况，因此气液的分离率可能下降。并且，当气液分离器的水分冻结时， 在其下游侧设有泵的情况下，该泵中可能发生运转不良。因此，本专利技术的目的在于，提供能够抑制气液分离器的内部水分 冻结的燃料电池系统。为了实现上述目的，本专利技术的燃料电池系统具有燃料电池堆， 层叠多个通过燃料气体和氧化气体的电化学反应进行发电的电池而形 成，并由配置在上述电池的层叠方向两端部的一对端板夹持；气液分 离器，分离从上述燃料电池堆排出的废气的气液，其中，上述气液分 离器固定在上述端板上。根据该构成，通过端板将燃料电池堆的废热传递到气液分离器， 能有效利用该废热对气液分离器良好地进行加热。本专利技术还可以是如下燃料电池系统上述气液分离器具有螺带部， 其通过使导入的废气旋转流动而分离液滴，该螺带部与上述端板邻接 配置。根据该构成，能縮短燃料电池堆与螺带部的距离，由此能够使从 燃料电池堆排出的废气在流速高的状态下旋转流动，因此分离能力提 高。并且，由于将端板和螺带部邻接配置，因此能够抑制在它们之间 配置部件时产生的该部件的热容量增加，从而能够提高加热效率。本专利技术还可以是如下燃料电池系统使废气返回到上述燃料电池 堆的循环泵通过配管与上述气液分离器的气体排出口连接时，上述配 管上设置有以超过90度的角度折返的折返部。根据该构成，含有不能被气液分离器分离完全的水分的废气通过 配管从气体排出口被输送到循环泵时，通过配管的以超过90度的角度 折返的折返部进一步被气液分离。因此能够抑制不能被气液分离器分 离完全的水分流入到循环泵中。另外，本专利技术还可以是如下燃料电池系统上述气液分离器在横 向上设置排水口，底部朝着上述排水口向前下方倾斜。也可以是如下燃料电池系统在上述底部，向下方凹陷的凹部沿 着该底部的倾斜方向延伸形成，在该凹部的延长线上设置上述排水口。还可以是如下燃料电池系统上述底部中，相对上述凹部的倾斜 角度，该凹部以外的侧底部的倾斜角度较大。根据本专利技术，通过将气液分离器固定在端板上，能够有效利用燃 料电池堆的废热对气液分离器良好地进行加热。因此，能抑制气液分 离器内部的水分冻结。附图说明图1是表示本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式的构成图。 图2是本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式的堆外壳及其内部 的俯视图。图3A表示本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式的重要部分，是 省略了循环泵等的俯视图，图3B是其正视图。图4是表示本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式的螺带部的侧 剖图。图5是从凸缘部侧观察本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式的 螺带部的图。图6是表示本专利技术的燃料电池系统的第二实施方式的气液分离器 的透视图。图7A是表示本专利技术的燃料电池系统的第二实施方式的气液分离 器的侧视图，图7B是其正视图。具体实施例方式接着，参照图1~图5说明本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式。图1是燃料电池系统1的系统构成图。该燃料电池系统1能应用 于燃料电池汽车的车载发电系统，船舶、飞机、电车或步行机器人等 所有移动体用的发电系统，以及作为建筑(住宅、大厦等)用的发电设备 使用的固定式发电系统等，具体而言用于汽车。燃料电池系统1具有接受反应气体(氧化气体及燃料气体)的供给 并通过电化学反应产生电力的燃料电池10，并且具有阴极系的氧化5气体配管系统2，调整作为提供到该燃料电池10的氧化气体例如空气 的气体供给；和阳极系的燃料气体配管系统3，调整作为燃料气体例如 氢气的气体供给。氧化气体配管系统2具有空气供给配管21，将由加湿器20加 湿的氧化气体(空气)提供到燃料电池10;排气配管22，将从燃料电池 10排出的氧化废气引导到加湿器20;和排出配管23，用于将氧化废气 从加湿器20引导到外部。空气供给配管21中设有压縮机24,取入大 气中的氧化气体，并压送到加湿器20。燃料气体配管系统3具有作为存储了高压氢气的燃料供给源的 氢罐30;用于将氢罐30的氢气提供到燃料电池10的燃料供给配管31; 作为从燃料电池10排出的燃料气体的废气的氢废气流动的排气配管 32;使排气配管32的氢废气返回到燃料供给配管31的循环配管33。燃料供给配管31中设有附带断开阀的调节器34，为了向燃料电 池10提供燃料气体，断开或允许来自氢泵30的氢气供给，并且在允 许时谪整氢气的压力。也可替代该附带断开阀的调节器34，而设置调 整上游侧的气体状态(流量、压力、温度、摩尔浓度等)并提供到下游侧 的喷射器。排气配管32上设有气液分离器35，用于将从燃料电池IO排出的 氢废气通过循环配管33再次提供到燃料电池10。该气液分离器35分 离从燃料电池IO排出的氢废气的气液，具体而言，从氢废气中回收水 分。该气液分离器35上连接有排气排水阀36，该排气排水阀36上连 接有排出配管37。排气排水阀36根据来自未图示的控制装置的指令进行动作，从而 使气液分离器35回收的水分、以及排气配管32内的含有杂质的氢废 气通过排出配管37排出(清除)到外部。循环配管33上设有循环泵38，通过对从燃料电池10排出的循环 配管33内的氢废气进行吸引、加压并排出到燃料供给配管31侧，调 整从燃料电池10排出的气体的循环。并且，排出配管37上设有稀释 器39，用于通过来自排出配管23的氧化废气来稀释氢废气。在上述燃料电池系统1的第一实施方式中，从氢罐30经过燃料供 给配管31而被附带断开阀的调节器34调整并提供到燃料电池10的氢 气、与通过压縮机24的压送、经过空气供给配管21而被加湿器20加 湿并导入到燃料电池10的氧化气体在燃料电池10中发生电化学反应， 进行发电。并且，来自燃料电池10的氢废气被导入到排气配管32的气液分 离器35中，在循环泵38中经过循环配管33而被导入到燃料供给配管 31，再次被导入到燃料电池10。而且，在适当时刻打开排气排水阀36 时，来自燃料电池10的氢废气从气液分离器35经过排出配管37而被 导入稀释器39，在该稀释器39中，被从燃料电池IO排出的氧化废气 稀释并排出到外部。燃料电池10如图2所示，具有多个(二个)燃料电池堆51、 51， 将接受反应气体的供给并通过电化学反应发电的单电池50层叠所需个 数而构成； 一对端板52、 53,从层叠方向两端部夹持在单电池50的层 叠方向上平行地并列设置，的上述燃料电池堆51、 51;和连接端板52、 53的未图示的张力板。燃料电池10收容在堆外壳54中。在如上收容在堆外壳54中的状态下，燃料电池10在将单电池50 的层叠方向作为水平方向、并使燃料电池堆51、 51的并列设置方向为 水平方向的姿态下设置在车体上。此时，在堆外壳54的下侧配置未图 示的牵引电动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具有：　燃料电池堆，层叠多个通过燃料气体和氧化气体的电化学反应进行发电的电池而形成，并由配置在所述电池的层叠方向两端部的一对端板夹持；　气液分离器，分离从所述燃料电池堆排出的废气的气液，　其中，所述气液分 离器固定到所述端板上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.6 JP 242015/20061. 一种燃料电池系统，具有燃料电池堆，层叠多个通过燃料气体和氧化气体的电化学反应进行发电的电池而形成，并由配置在所述电池的层叠方向两端部的一对端板夹持；气液分离器，分离从所述燃料电池堆排出的废气的气液，其中，所述气液分离器固定到所述端板上。2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其中，所述气液分离器 具有螺带部，其通过使导入的废气旋转流动而分离液滴，该螺带部与 所述端板邻接配置。3. 根据权利要求1或2所述的燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：关根广之，山岸典生，及川一幸，片野刚司，寿福康信，小谷田英彦，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP