燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统，其具备：燃料电池（１０１）；气体路径，其中流通用于燃料电池（１０１）的发电的发电用气体；冷却水路径，其中流通冷却燃料电池（１０１）的冷却水；配设于冷却水路径上的储存冷却水的冷却水储罐（１０６）；加湿器，其具有水分透过膜（６１），并被构成为，经过水分透过膜（６１）而在流通于冷却水路径中的冷却水和流通于气体路径中的发电用气体之间进行水分交换；补压气体供给器（１１０），在气体路径内部的压力下降的情况下，向气体路径的包含加湿器的特定区间提供补压气体；冷却水储罐（１０６）的水面比加湿器的水分透过膜（６１）的上端位于上方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关燃料电池系统的构造。
技术介绍
一直以来，能够实现高效率小规模发电的燃料电池系统，因为用 于利用发电时所产生的热能的系统构筑较为容易，所以作为能够实现 高能源利用率的分散型发电系统正在不断被开发。燃料电池系统作为其发电部主体具备燃料电池。该燃料电池通过 规定的电化学反应将燃料气体以及氧化剂气体所具有的化学能直接转 换成电能。然后，由燃料电池所产生的电能从燃料电池系统提供给负 载。作为用于这样的燃料电池系统中的燃料电池，已知有固体高分子 型燃料电池。在固体高分子型燃料电池中，作为电解质使用具有质子 传导性的固体高分子电解质膜，但是该固体高分子电解质膜有必要呈 湿润状态，在干燥状态或者湿润不足的状态下，质子传导性会变差， 从而导致发电性能降低。为此，己知有由加湿器加湿燃料气体或者氧 化剂气体的至少一方之后予以提供这些气体的燃料电池(例如参照专 利文献l)。另外，作为加湿器还已知如下的加湿器，即，通过将燃料 气体和氧化剂气体中的至少一方和冷却燃料电池的冷却水引导到被水 透过膜隔开的路径中，从而加湿燃料气体和氧化气体的加湿器(例如参照专利文献2)。可是，在燃料电池系统中，在停止发电运转的时候会停止向氢生 成装置的天然气等的原料的供给。由此，从氢生成装置向燃料电池的 燃料气体的供给会被停止，所以燃料电池中的电化学反应的进行也会 停止，从燃料电池系统到负载的电力供给也被停止。在燃料电池系统 停止后，燃料电池系统的内部温度会降低到发电时温度的以下，所以 会发生燃料电池内部的原料气体的体积的减小，从而形成负压，因而4会导致外部的氧进入燃料电池内的情况或者燃料电池的构成部件即密 封垫圈等的损坏等。为此，已知一种燃料电池系统，其中，为了使燃 料电池的内部的压力不变成负压，作为补压气体将适当的原料气体注 入到燃料电池的内部(例如参照专利文献3)。专利文献1:日本专利申请公开2005-294223号公报 专利文献2:日本专利申请公开平7-288134号公报 专利文献3:日本专利申请公开2006-066107号公报
技术实现思路
然而，如专利文献3所公开的燃料电池系统那样在燃料电池系统 停止后为了防止燃料电池的内部变成负压而在将原料气体等的补压气 体注入到燃料电池的内部的时候，如果使用专利文献2所公开的加湿 器，那么在水透过膜上，被注入补压气体的燃料气体路径或者氧化剂 气体路径的压力会高于冷却水路径内的压力，存在原料气体经过水透 过膜而漏出至冷却水路径侧的可能性。漏出至冷却水侧的补压气体会 滞留于冷却水路径中，从而封闭冷却水路径妨碍燃料电池系统的正常 工作。本专利技术就是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种燃料 电池系统，其在进行补压工作的时候能够抑制补压气体经过加湿器漏 出至冷却水路径并妨碍冷却水路径内的冷却水正常循环。为了解决如上所述的课题，本专利技术所涉及的燃料电池系统具备 燃料电池；气体路径，其中流通用于所述燃料电池的发电的发电用气 体；冷却水路径，其中流通冷却所述燃料电池的冷却水；配设于所述 冷却水路径上的储存所述冷却水的冷却水储罐；加湿器，具有水分透过膜，并被构成为，经过所述水分透过膜而在流通于所述冷却水路径 中的所述冷却水和流通于所述气体路径中的所述发电用气体之间进行水分交换；补压气体供给器，在所述气体路径内部的压力下降的情况 下，向所述气体路径的包含所述加湿器的特定区间提供补压气体；所 述冷却水储罐的水面位于所述加湿器的所述水分透过膜的上端的上 方。由此，在燃料电池系统停止后，在为了防止包含燃料电池的气体 路径的内部变成负压而将补压气体注入到气体路径内部的时候，因为 冷却水的水压比补压气体的压力高，所以在加湿器内能够抑制补压气 体经过加湿器的水分透过膜而漏出以及滞留在冷却水路径中，从而能 够抑制妨碍冷却水路径内的冷却水的正常循环的不良情况的发生。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，也可以以使所述加湿 器内的冷却水路径压力高于在由所述补压气体供给器供给所述补压气 体时的所述加湿器内的所述气体路径压力的方式，来确定所述冷却水 储罐的水面位置。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，也可以以使所述冷却 水路径的所述加湿器的入口与所述冷却水储罐的水头压差高于从所述 补压气体供给器向所述气体路径的包含所述加湿器的特定区间提供的 所述补压气体的压力的方式，来确定所述冷却水储罐的水面位置。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，可进一步具备封闭所述气体路径的包含所述加湿器的特定区间的两端的封闭器；所述补压 气体供给器被构成为，当所述特定区间的两端被所述封闭器封闭并且 该特定区间的压力下时提供补压气体。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，所述冷却水储罐可以 向大气开放。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，可进一步具备补压气 体供给通道，其中流通有从所述补压气体供给器所提供的所述补压气 体；所述冷却水储罐也可以是被密闭的，而且所述补压气体供给通道 连接于所述冷却水储罐。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，可具备检测所述冷却 水储罐的水位的水位检测器、将冷却水补给至所述冷却水储罐的水补 给器、控制器；在由所述水位检测器检测出的水位不到水位界限值的 情况下，所述控制器使所述水补给器进行工作，从而将水补给至所述 冷却水储罐。另外，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，所述冷却水储罐的水 位可以比所述加湿器的所述水分透过膜的上端高出25cm以上。本专利技术的上述目的、其他目的、特征以及优点可以参照附图并由6以下的优选实施方式的详细说明而明了。根据本专利技术的燃料电池系统，在对包含加湿器(用冷却水加湿被 提供给燃料电池的反应气体)的气体路径实行补压工作的时候，能够 抑制补压气体经过加湿器漏出以及滞留在冷却水路径中，从而避免发 生妨碍冷却水路径内的冷却水的正常循环的不良情况的发生。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的燃料电池系统的概略构 成的模式图。图2是示意性地表示由1所表示的燃料电池系统中的燃料电池的 电池堆的概略构成的截面图。图3是示意性地表示由图1所表示的燃料气体用加湿器的概略构 成的截面图。图4是示意性地表示由1所表示的燃料电池系统的停止工作中的 清洗气体以及补压气体的流动的图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的燃料电池系统的概略构 成的模式图。图6是表示本专利技术的实施方式3所涉及的燃料电池系统的概略构 成的模式图。符号说明1.高分子电解质膜 2a.阳极3. MEA(Membrane-Electrode-Assembly:电解质膜-电极复合体)4. 密封垫圈 5a, 阳极隔板 5b.阴极隔板6. 燃料气体通道7. 氧化剂气体通道8. 冷却水通道79.单电池11. 燃料气体内部通道12. 氧化剂气体内部通道61. 隔板62. 水分透过膜63. 加湿单电池64. 燃料气体供给用歧管孔65. 冷却水供给用歧管孔66. 冷却水通道67. 燃料气体通道 69.加湿单元层叠体 90.电池堆100. 燃料电池系统101. 燃料电池102. 燃料处理器 102a.喷烧器103. 燃料气体用加湿器104. 氧化剂气体供给器105. 氧化剂气体用加湿器106. 冷却水储罐107. 热交换器108. 控制器109. 水位检测器110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：　具备：　燃料电池；　气体路径，其中流通用于所述燃料电池的发电的发电用气体；　冷却水路径，其中流通冷却所述燃料电池的冷却水；　配设于所述冷却水路径上的储存所述冷却水的冷却水储罐；　 　加湿器，具有水分透过膜，并被构成为，经过所述水分透过膜而在流通于所述冷却水路径中的所述冷却水和流通于所述气体路径中的所述发电用气体之间进行水分交换；　补压气体供给器，在所述气体路径内部的压力下降的情况下，向所述气体路径的包含所述 加湿器的特定区间提供补压气体，　所述冷却水储罐的水面位于所述加湿器的所述水分透过膜的上端的上方。

【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：行正章典，田中良和，中村彰成，尾关正高，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]