燃料电池系统技术方案

燃料电池系统（１０）具有：向燃料电池（１２）供给燃料气体的燃料气体供给管路（１６）；使从燃料电池（１２）排出的排出燃料气体返回到燃料气体供给管路（１６）的循环管路（１８）；和控制装置（４０）。控制装置（４０）在判断为会发生冻结的情况下，使排出燃料气体从设于循环管路（１８）的气液分离器（２４）的排水阀（２６）放出到外部，使返回到燃料气体供给管路（１６）的排出燃料气体的流量，即包含在该气体中的水分减少。因此，能够通过简单的构造防止冻结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池系统，其包含燃料电池和向燃料电池供 给燃料气体和氧化气体的气体供给单元，特别是涉及防止该系统内的 冻结。
技术介绍
燃料电池是使燃料气体和氧化气体电化学反应而进行发电的装 置。公知一种燃料电池系统，其在该燃料电池中包含有供给燃料气体、 氧化气体的气体供给单元。该燃料电池系统作为燃料气体的气体供给 单元具有从燃料气体源向燃料电池供给燃料气体的供给管路。并且， 燃料电池系统管路具有使从燃料电池排出的排出燃料气体返回该供给 管路中的循环管路。在排出燃料气体中包含由电化学反应生成的水和 不进行电化学反应地从燃料电池排出的燃料气体。使包含在排出燃料 气体中的燃料气体经由循环管路及供给管路再次送到燃料电池，从而 提高燃料电池系统的发电效率。在这样的燃料电池系统中，燃料气体源内的燃料气体受到外部环 境的影响，该燃料气体的温度变为与外部的温度大致相同。并且，燃 料气体源内的燃料气体从高压状态减压并送出到供给管路，因此流过 供给管路的燃料气体的温度比外部的温度低。在外部的温度在摄氏0。c附近的情况下，在供给管路中流过比外部的温度低的温度、即冰点以下的燃料气体。通过该冰点以下的燃料气体，包含在从循环管路向 供给管路流动的排出燃料气体的水分被冷却。这样，存在该水分在供 给管路内冻结的问题。在日本特开2005-332676号公报中，公示了一种燃料电池系统，其将更多的由电化学反应生成的热供给到供给管路，从而防止供给管 路内的冻结。在该燃料电池系统的循环管路中设有气液分离器，其从 排出燃料分离包含在其中的水分并放出到外部。当气液分离器使包含 在排出燃料气体中的水分放出到外部时，由电化学反应生成的热也同 时放出到外部。在担心在供给管路内冻结的情况下，日本特开2005-332676号公报的燃料电池系统进行控制以使气液分离器不会将 包含在排出燃料气体中的水分放出到外部，而送到供给管路，使由电 化学反应产生的热量增大。通过将更多的由电化学反应产生的热供给到供给管路内，能够充分地预热来自燃料气体源的燃料气体，可防止 供给管路内的冻结。然而，在日本特开2005-332676号公报中的燃料电池系统在由电 化学反应产生的热量较少的情况下，不能充分加温从燃料气体源流入 的燃料气体。相反地，由该燃料气体，包含在排出燃料气体中的水分 被充分地冷却，存在在供给管路内冻结的可能性。
技术实现思路
本专利技术是一种燃料电池系统，其特征在于，具有供给管路，从 燃料气体源向燃料电池供给燃料气体；循环管路，使从燃料电池排出 的排出燃料气体返回到上述供给管路，并使该排出燃料气体循环到燃 料电池；温度检测单元，检测流过上述供给管路的燃料气体的温度； 和流量控制单元，基于由上述温度检测单元检测出的检测温度，使排 出燃料气体的至少一部分放出到上述燃料电池系统的外部，并控制返 回到上述供给管路的排出燃料气体的流量，在上述检测温度为规定值 以下时，上述流量控制单元进行控制以使排出燃料气体的流量比超过 该规定值时减少。附图说明图1是表示本实施方式的燃料电池系统的概略构成的图。图2是表示本实施方式的控制装置的防止冻结的控制动作的例子的流程图。图3是表示本实施方式的控制装置的其他的防止冻结的控制动作 的例子的流程图。具体实施例方式以下，根据附图对本专利技术的燃料电池系统的实施方式进行说明。 图1是表示本实施方式的燃料电池系统10的概略构成的图。燃料电池系统io具有使燃料气体和氧化气体电化学反应而进行发电的燃料电池12。在燃料电池12上连接有向燃料电池12的燃料极(未图示)供给 燃料气体的燃料气体供给管路16和向燃料电池12的空气极(未图示) 供给氧化气体的氧化气体供给管路22。另外，在燃料电池12上连接有使从燃料极排出的排出燃料气体返 回到燃料气体供给管路16并使该排出燃料气体循环至燃料电池12的 循环管路18和使从空气极排出的排出氧化气体放出到外部的放出管路 38。燃料电池12是具有作为例如由氟类树脂等的高分子材料形成的 质子导电性的膜体的电解质膜的固体高分子型的燃料电池。该电池的 单位电池(未图示)是将由燃料极和空气极夹持电解质膜而构成的膜-电极接合体(MEA)由两个隔板进一步夹持而构成。燃料电池12具有 层积多个单位电池而构成的电池组(未图示)。对燃料电池12内的电化学反应进行说明。向各单位电池的燃料极 供给燃料气体(氢气)，向空气极供给氧化气体(空气)。在燃料极， 燃料气体分解为氢离子和电子，分解后的氢离子透过电解质膜向空气 极移动。另外，分解后的电子通过外部回路向空气极移动。另一方面， 在空气极，透过电解质膜的氢离子和通过外部回路而供给的电子与包含在空气中的氧反应。通过这样的反应生成水。通过这样一连串的电 化学反应，各单位电池能够向外部供给电力。另外，各单位电池直接 电连接，将由各单位电池发电的电力的电压相加后的电压成为燃料电 池12的输出。燃料电池系统IO作为将燃料气体向燃料电池12供给的供给源， 具有将燃料气体在高压状态贮存的燃料气体罐14。燃料气体罐14与燃 料气体供给管路16连接，燃料气体从高压状态减压而送出到燃料气体 供给管路16。送出的燃料气体经由燃料气体供给管路16供给到燃料电 池12。在燃料气体供给管路16中，在燃料气体罐14的附近设有燃料气 体流量控制装置34。燃料气体流量控制装置34具有控制燃料气体的流 量及压力的流量调节阀(未图示)。该流量调节阀根据燃料电池12所 要求的电力控制从燃料气体罐14供给到燃料电池12的燃料气体量。另外，在燃料电池供给管路16中，在燃料气体流量控制装置34 的下游恻连接有循环管路18，在该连接部分上设有检测流过燃料气体 供给管路16的燃料气体的温度的温度传感器32。温度传感器32向后 述的控制装置32输出表示检测出的温度的信号。循环管路18连接到 燃料气体供给管路16的部分是从燃料气体罐14流出的燃料气体和从 燃料电池12流出的排出燃料气体汇合的部分。因此，以后将此处记为 汇合部20。在循环管路18中，在从燃料电池12到汇合部20之间顺次设有气 液分离器24和循环装置30。在从燃料电池12排出的排出燃料气体中 包含有未反应的燃料气体(氢气)、由电化学反应生成的水和该水通 过反应热气化形成的水蒸气。气液分离器24是分离包含在排出燃料气 体中的水分(主要是水)的装置。在气液分离器24上连接有对分离后 的水分进行排水的排水阀26，在该排水阀26上连接有放出管路38。排水阀26是进行例如二位置式的动作、即开/关的动作的阀。由于通过 气液分离器24分离包含在排出燃料气体中的水分(主要是水)，因此在通过气液分离器24的排出燃料气体中作为水分包含有水蒸气。在气液分离器24上设有检测被分离并滞留在气液分离器24内的 水的水位的水位传感器28。水位传感器28检测气液分离器24内的上 限和下限的水位。并且，基于这些检测水位，后述的控制装置40向排 水阀26输出动作指令的信号。在水位传感器28检测出上限的水位的 情况下，排水阀26由控制装置40打开，并且在气液分离器24中分离 且滞留的水经由放出管路38放出到外部。在水位传感器28检测出下 限的情况下，排水阀26由控制装置40关闭，水滞留在气液分离器24 内。循环装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其特征在于，具有：　供给管路，从燃料气体源向燃料电池供给燃料气体；　循环管路，使从燃料电池排出的排出燃料气体返回到上述供给管路，并使该排出燃料气体循环到燃料电池；　温度检测单元，检测流过上述供给管路的燃料 气体的温度；和　流量控制单元，基于由上述温度检测单元检测出的检测温度，使排出燃料气体的至少一部分放出到上述燃料电池系统的外部，并控制返回到上述供给管路的排出燃料气体的流量，　在上述检测温度为规定值以下时，上述流量控制单元进行控制 以使排出燃料气体的流量比超过该规定值时减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田信雄，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]