[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明抑制结露水的产生，并抑制该结露水向燃料电池组流入。燃料电池系统具有燃料电池组、喷出器集合部、向上述喷出器集合部供给燃料气体的燃料气体供给部、循环流路、混合气体供给流路、检测上述燃料气体的温度的温度检测部、以及控制部，上述喷出器集合部并列具有将第1混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第1喷出器、和将循环气体的含有比例比该第1混合气体少的第2混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第2喷出器至少两个喷出器。

技术领域

本公开涉及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是通过作为燃料气体的氢(H₂)与作为氧化剂气体的氧(O₂)的电化学反应，在将多个单电池层叠而成的燃料电池组(以下，存在称为电池组的情况)中取出电能的发电装置。此外，以下，也存在不特别地区别就将燃料气体、氧化剂气体简称为“反应气体”、“气体”的情况。

该燃料电池的单电池通常由膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)、和根据需要夹持该膜电极接合体的两面的两片隔离件构成。

膜电极接合体具有以下构造，即，在具有质子(H⁺)传导性的固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别按顺序形成有催化剂层和气体扩散层。

隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件也作为发电的电气的集电体发挥功能。

在燃料电池的燃料极(阳极)，从流路和气体扩散层供给的氢通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路来工作，并向阴极移动。向阴极供给的氧在阴极上与质子及电子进行反应，并生成水。

生成的水向电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，通过流路并被向系统外排出。

研究有抑制向燃料电池供给低温的燃料气体来良好地维持燃料电池的发电性能的技术。

例如在专利文献1中，公开有若罐温度比某个阈值降低，则也兼有罐保护功能来切断主截止阀的燃料电池系统的控制方法。

另外，在专利文献2中，公开有避免设置于燃料电池系统的燃料气体供给流路的喷射器内的阀的低温时等的动作不良的燃料电池系统的控制方法。

专利文献1：日本特开2012-156030号公报

专利文献2：日本特开2017-147135号公报

在上述专利文献1所记载的燃料电池系统中，若切断主截止阀的罐温度的阈值较低，则在比成为该阈值的温度高的温度下，难以防止喷出器出口的结露水的产生量增大。

作为提高燃料气体的温度的方法，例如，可以考虑通过将在燃料电池组内外循环并冷却燃料电池组的冷却水作为加热用介质来与燃料气体进行热交换从而提高燃料气体的温度的方法。但是，存在当冷却水的温度不足够高的情况下不能充分地提高燃料气体的温度的问题。

另外，例如，当在高负荷条件下运转燃料电池组而急剧地消耗高压的燃料气体的情况下，通过隔热膨胀将从燃料罐等燃料气体供给部释放的燃料气体冷却，从而燃料气体的温度变得相当低。而且，若将低温的燃料气体向喷出器供给，并且该燃料气体在喷出器内与包含来自循环流路的水分在内的循环气体合流，则可能在该喷出器内和喷出器出口等处产生结露水。而且，若其结露水进入于燃料电池组，则燃料电池组的发电性能可能降低。

发明内容

本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种即使在从燃料气体供给部供给的燃料气体的温度为低温的情况下，也能够抑制结露水的产生，并能够抑制该结露水向燃料电池组流入的燃料电池系统。