[发明专利]燃料电池系统有效
申请号: | 200980162092.0 | 申请日: | 2009-10-23 |
公开(公告)号: | CN102576886A | 公开(公告)日: | 2012-07-11 |
发明(设计)人: | 末松启吾;石川智隆;坂上祐一 | 申请(专利权)人: | 丰田自动车株式会社 |
主分类号: | H01M8/04 | 分类号: | H01M8/04 |
代理公司: | 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 | 代理人: | 高培培;车文 |
地址: | 日本爱知*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 燃料电池 系统 | ||
技术领域
本发明涉及燃料电池系统。
背景技术
在燃料电池系统中,向燃料电池供给氧化气体(例如,空气)和燃料气体(例如,氢),通过这些反应气体的电化学反应而进行发电。伴随着该电化学反应,在燃料电池内生成的水在该系统的运转中通过燃料电池的排气系统向外部排出,不过,当外部气温低时,有时排气系统内的水分冻结,无法继续运转或运转停止后不能重新开始。为了应对这种情况,在下述专利文献1中,通过将通路截面积小的排气系统设为双系统,即便在一方的排气系统发生冻结的情况下,也能通过另一方的排气系统来确保排气路,从而能够继续运转或重新开始。然而,由于始终利用双系统进行排气,因此存在根据燃料电池系统的状态无法确保对燃料电池的要求发电量这样的课题。
为了解决该课题,在下述专利文献2中,具备从燃料电池排出的反应废气所流动的多个排气系统,并且具备根据系统状态来选择多个排气系统中的反应废气所流动的排气系统的控制部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-228634号公报
专利文献2:日本特开2008-53112号公报
发明内容
然而,在将燃料电池系统搭载于车辆时,将燃料电池配置在底板下,起到将伴随着电化学反应而在燃料电池内生成的水排出这样的作用的反应废气的排气管也配置在底板下。这样将燃料电池及排气管搭载于较低的位置时,为了超过车辆要求的浸水水平,而需要将排气管或其出口高度确保为某种程度,因此仅利用排气管的倾斜度难以排出在燃料电池内生成的水。而且,在车辆要求的浸水水平变得更高时,在此种底板下配置结构中,仅通过基于重力的排水难以超过浸水水平。因此,为了将因从燃料电池侧排出或从外部倒流而积存于排气管的水排出,考虑提高向燃料电池供给氧化气体的空气压缩机的送出压,而使反应废气的排出量增加。
可是,在使燃料电池进行间歇运转时等,难以提高空气压缩机的送出压而使反应废气的排出量增加时,水可能从排气管出口发生倒流。这种状况下,若硬要提高空气压缩机的送出压,则会发生向燃料电池供给过剩的氧化气体而变干燥,性能下降,并且燃料利用率变差的弊端。
本发明鉴于此种课题而作出,其目的在于提供一种不使燃料电池的性能和燃料利用率下降,而能够抑制水从排出反应废气的排气管出口倒流的燃料电池系统。
为了解决上述课题,本发明的燃料电池系统具备:接受反应气体的供给并通过电化学反应进行发电的燃料电池;将从所述燃料电池排出的反应废气排出的排气管,所述燃料电池系统的特征在于,所述排气管构成为,通过切换单元对第一排气管和第二排气管进行切换而将所述反应废气排出,所述第二排气管具有以比所述第一排气管的倾斜度朝向上方倾斜的方式形成的上升倾斜部分和在所述上升倾斜部分的下游侧以朝向下方倾斜的方式形成的下降倾斜部分,所述切换单元进行切换,以在所述反应废气的排出量为阈值排出量以上时从所述第一排气管排出所述反应废气,并在所述反应废气的排出量低于所述阈值排出量时从所述第二排气管排出所述反应废气。
根据本发明,排气管具有相互分支的第一排气管和第二排气管,并通过切换单元切换第一排气管与第二排气管而能够选择性地使反应废气流动,因此能够根据反应废气的排出量而使反应废气向更适当的方向流动。第二排气管由于具有以比第一排气管的倾斜度朝向上方倾斜的方式形成的上升倾斜部分和在比上升倾斜部分的下游侧以朝向下方倾斜的方式形成的下降倾斜部分,因此要从出口侧倒流的水若不沿下降倾斜部分上行则无法向燃料电池侧流入,从而能够形成为比第一排气管更能防止水的倒流的结构。因此在本发明中,在反应废气的排出量低于阈值排出量时,进行切换,以将第一排气管侧关闭而从第二排气管排出反应废气,由此即使无法通过反应废气将水压回,也能够抑制水向燃料电池侧的倒流。
另外,在本发明的燃料电池系统中,优选的是,具备倾斜角取得单元,该倾斜角取得单元取得搭载有所述燃料电池系统的车辆的所述排气管所延伸的方向的倾斜角度,所述切换单元根据所述倾斜角取得单元取得的倾斜角度来调整所述阈值排出量,根据该调整后的阈值排出量对所述第一排气管和所述第二排气管进行切换。
例如搭载有该燃料电池系统的车辆发生前倾时,相对于燃料电池,排气管的出口相对变高,因此用于从排气管将水压出的反应废气的排出量相对变多。因此,通过具备取得搭载有燃料电池系统的车辆的排气管所延伸的方向的倾斜角度的倾斜角取得单元,根据该倾斜角取得单元取得的倾斜角度来调整阈值排出量,能够更适当地对第一排气管和第二排气管进行切换。
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