[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，具体地涉及执行用于排出残留在燃料电池系统中的水分的扫气过程的燃料电池系统。

相关技术的描述

燃料电池堆由相互堆叠的两个或两个以上燃料电池构成。每个燃料电池还具有由几个薄构件构成的堆叠结构。更具体地，每个燃料电池由MEA(膜电极组合件)和从两侧将MEA夹在中间的隔离器构成，所述MEA由电解质膜和设置在电解质膜两侧上的电极构成。

在这种燃料电池中，为了能够有效发电，必须保持电解质膜高度润湿。为此，总是利用由燃料电池发电所产生的水和由反应气体携带入燃料电池中的水分使每个燃料电池的内部润湿。当停止发电操作时，燃料电池中气体所含的水分冷凝并形成露。因此，当在寒冷地区等中使用燃料电池系统时，露冻结并随后堵塞反应气体通道，其可导致燃料电池系统的启动性能变差。

为了解决该问题，例如，日本专利申请公开2006-04904(JP-A-2006-04904)描述了一种执行扫气过程以除去每个燃料电池中余留的水分的燃料电池系统。根据该燃料电池系统，更具体而言，当停止发电的请求被发出时，大量的扫气气体循环通过燃料电池，所以滞留在每个燃料电池中的水分与扫气气体一起排出到外部。

然而，根据上述燃料电池系统，因为在扫气过程期间需要在高压下向每个燃料电池供给大量的气体，所以需要提供大容量压缩机，因此可能过度消耗储存在电池中的电力。

发明内容

本发明提供能够在燃料电池堆中执行有效的扫气过程的燃料电池系统。

本发明的第一方面涉及燃料电池系统，所述燃料电池系统具有：由两个或两个以上相互堆叠的燃料电池构成的且适于利用所供给的反应气体发电的燃料电池堆，所述燃料电池的每一个具有所述反应气体流过其中的气体通道部和所述反应气体从所述气体通道部排出到其中的出口歧管；和用于在所述燃料电池堆停止发电或在所述燃料电池堆没有进行发电时将扫气气体从所述气体通道部循环至所述出口歧管的扫气装置。所述扫气装置限制所述扫气气体从所述气体通道部排出时所通过的区域。

根据上述燃料电池系统，在所述扫气过程期间限制所述扫气气体从所述气体通道部排出到所述出口歧管时所通过的区域。由于所述气体通道部的出口由此减少，所以所述气体通道部出口附近的气流的速率增加，因此可以将残留在所述气体通道部中的水分有效地排出到外部。

上述燃料电池系统可以为：所述出口歧管包括两个或两个以上相互隔开且对应于所述气体通道部的各区域的出口歧管；在至少一个所述出口歧管中设置有用于调节打开度的打开度调节装置；和所述扫气装置控制所述打开度调节装置以使至少一个所述出口歧管变窄。

根据该结构，因为所述出口歧管包括两个或两个以上的出口歧管，所以可以使至少一个所述歧管变窄。当在如此构建的燃料电池系统中执行扫气过程时，至少一个出口歧管变窄，使得可以有效地限制扫气气体排出所至的区域。

此外，上述燃料电池系统可以为：所述出口歧管包括两个或两个以上相互隔开的且对应于所述气体通道部的各个区域的出口歧管；在所述出口歧管中分别设置有用于调节所述出口歧管的打开度的出口打开度调节装置；和所述扫气装置控制所述出口打开度调节装置以使至少一个所述出口歧管变窄。

根据该结构，因为所述出口歧管包括两个或两个以上出口歧管，所以至少一个所述歧管可以变窄。当在如此构建的燃料电池系统中执行扫气过程时，至少一个所述出口歧管变窄，使得可以有效地限制扫气气体排出所至的区域。

此外，上述燃料电池系统可以使得所述扫气装置从一个至另一个依次开关所述出口歧管，以使得所述出口歧管被所述出口打开度调节装置变窄。

根据该结构，在所述扫气过程期间，通过开关待变窄的所述出口歧管，从一个到另一个开关所述气体通道部的所述气体出口，因此可以将残留在所述气体通道部中各个区域中的水分有效地排出到外部。

本发明的第二方面涉及根据本发明第一方面的燃料电池系统，其中：所述燃料电池的每一个都具有连接至所述气体通道部的上游末端的两个或两个以上入口歧管，所述两个或两个以上入口歧管相互隔开，并且对应于所述气体通道部的各个区域；在所述入口歧管中分别设置有入口打开度调节装置；和所述扫气装置控制所述入口打开度调节装置以使面朝所述变窄的一个或更多个出口歧管的一个或更多个入口歧管变窄。