[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统是将燃料气体和氧化剂气体通过这些气体的供给流路提供给燃料电池、并利用电池主体中的这些气体的电化学反应进行发电的系统。通过该电化学反应，电池主体中生成水，该水在包含于氧化剂废气(从燃料电池主体排出的氧化剂气体)的状态下从电池主体排出。并且，燃料气体通常通过电池主体的电解质被供给，因此燃料废气(从燃料电池主体排出的燃料气体)中也含有水分。

因此，当燃料电池系统停止中等情况下，外部气体的温度例如下降到零度以下时，设置在系统的气流路上的阀、配管等中残留的气体中的水分凝结，存在这些构成部件冷冻的情况。这种情况下，之后要起动燃料电池系统时，可能会无法起动，或即使可起动也无法正常运转。

作为对策，提出了以下方案：在停止燃料电池系统前，使用由压缩机提供的氧化剂气体(空气)清扫燃料电池系统的氧化剂气流路及燃料气流路，去除残留水分(专利文献1)。

专利文献1：特开2002-313395号公报

发明内容

但是，利用专利文献1的技术，在排出了燃料电池系统内的残留水分的状态下停止系统的时候，之后系统在低温下起动时，也会通过燃料电池内的电化学反应再次生成水。此时，配置在高温的燃料废气、氧化剂废气等总是流动的主流通流路等上的阀、配管通过与这些气体直接接触而被加热，因此在运行期间在这些部位不太可能发生冷冻。但是，配置在远离主流通流路位置的配管等接触不到高温的废气，因此在系统运行期间保持与外部气体温度接近的低温状态。因此，在起动后，通过燃料电池的电化学反应而生成的水与低温的配管部等接触时，即使在系统正在运行的情况下，该部位也发生冷冻。尤其是配管等中产生冷冻而使配管堵塞时，存在无法使系统正常运行的问题。

本发明鉴于以上问题而产生，其目的在于提供一种位于远离电池主体或燃料废气、氧化剂废气的流通流路等导热部件的位置、可有效防止不易传导来自燃料电池的热量的构成部件在低温环境下的冷冻的燃料电池系统。

为了实现上述目的，在本发明中，提供一种燃料电池系统，具有：燃料电池主体，通过第一反应气体和第二反应气体的电化学反应发电；第一气体供给流路及第二气体供给流路，向燃料电池主体提供第一及第二反应气体；和第一气体排出流路及第二气体排出流路，从燃料电池主体排出第一及第二反应气体的废气，其特征在于，还具有从第一气体排出流路和第二气体排出流路中的一个分支的分支流路，从另一个气体排出流路导出的废气能够在该分支流路中流通。

在这种系统构造下，通常不接触高温的废气而在低温环境下容易冷冻的、设置在一个废气用分支流路中的配管、阀等构成部件，通过来自另一个气体排出流路的废气的热量被有效地加热，因此可防止这些部件的冷冻。

例如，本燃料电池系统可具有旁通流路，将上述另一个气体排出流路的废气引导到分支流路。此外，“引导到分支流路”是指将反应气体的废气直接导入分支流路。通过设置这种旁通流路，可切实获得上述效果。

其中，燃料电池系统也可具有调整单元，用于将上述另一个气体排出流路的废气导入旁通流路。这种情况下，通过调整单元可将废气切实导入旁通流路，因此可更有效地防止构成部件的冷冻。

并且，在上述分支流路的、该分支流路和旁通流路的连接点的上游一侧配置电磁阀，上述调整单元在上述电磁阀关闭时被操作，以将上述另一个气体排出流路的废气导入上述旁通流路。由此，可防止来自旁通流路的反应气体的废气在分支流路中逆流。

或者，上述分支流路具有双层管构造的配管，来自旁通流路的、另一个气体排出流路的反应气体的废气在双层管的一层中流通。这种情况下，不会产生反应气体的废气在分支流路中逆流的情况，无需上述电磁阀。

其中，上述分支流路是排出气液分离单元处理过的含有水分的气体的流路。

或者，第一气体排出流路与第一气体供给流路相连接，上述分支流路是将第一反应气体排出到系统外的流路。

并且，上述调整单元能够通过调整开度而向旁通流路和与该旁通流路连接的排出流路分配在该排出流路中流动的废气。由此，即使在将反应气体的废气导入旁通流路侧的情况下也可避免以下问题：因废气排出流路的过度的背压上升，动力负荷增大，系统燃耗恶化。

尤其优选的是，上述调整单元的开度根据与旁通流路连接的分支流路的温度和/或外部气体温度而变化。由此，可进行更有效的防冷冻操作。