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JP2002008688A - Fuel cell power generation system - Google Patents

Fuel cell power generation system

Info

Publication number
JP2002008688A
JP2002008688A JP2000183386A JP2000183386A JP2002008688A JP 2002008688 A JP2002008688 A JP 2002008688A JP 2000183386 A JP2000183386 A JP 2000183386A JP 2000183386 A JP2000183386 A JP 2000183386A JP 2002008688 A JP2002008688 A JP 2002008688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
tank
fuel cell
power generation
dehumidifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000183386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeaki Shimada
毅昭 島田
Shigekazu Kizaki
滋和 木崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2000183386A priority Critical patent/JP2002008688A/en
Publication of JP2002008688A publication Critical patent/JP2002008688A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パージ後の水素を回収して貯め,またその貯
蔵水素を再利用し得るようにした燃料電池発電システム
を提供する。 【解決手段】 燃料電池発電システム1において,燃料
電池2の水素極5に臨む水素通路8の出口側に,水素極
5表面に付着した異物をパージした後の水素を回収して
貯める水素貯蔵手段22が配設されている。
(57) [Problem] To provide a fuel cell power generation system capable of collecting and storing hydrogen after purging and reusing the stored hydrogen. SOLUTION: In a fuel cell power generation system 1, a hydrogen storage means for collecting and storing hydrogen after purging foreign substances adhering to the surface of a hydrogen electrode 5 at an outlet side of a hydrogen passage 8 facing a hydrogen electrode 5 of a fuel cell 2. 22 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池発電システ
ムに関する。
[0001] The present invention relates to a fuel cell power generation system.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池の水素極表面には電気化学反応
によって生成された水,二酸化炭素,窒素等の異物が付
着し,この現象が生じると水素極表面の実効面積が減少
するため発生電圧が低下する。そこで,従来は,水素通
路への水素供給量を発電時よりも増加させて,その水素
によって異物をパージする,といった手段を採用してい
る。
2. Description of the Related Art Foreign matter such as water, carbon dioxide and nitrogen generated by an electrochemical reaction adheres to the hydrogen electrode surface of a fuel cell, and when this phenomenon occurs, the effective area of the hydrogen electrode surface decreases, so that the generated voltage is reduced. Decrease. Therefore, conventionally, a means has been adopted in which the amount of hydrogen supplied to the hydrogen passage is increased from that at the time of power generation, and foreign matter is purged by the hydrogen.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記パージ操作は比較
的頻繁に行われ,したがってパージ操作に用いられる水
素量も多くなるが,従来システムにおいては,パージ後
の水素を燃焼させて水として処理しているので,パージ
に伴う水素損失量が多い,という問題があった。
The purging operation is performed relatively frequently, so that the amount of hydrogen used for the purging operation is increased. However, in the conventional system, the hydrogen after the purging is burned and treated as water. Therefore, there is a problem that a large amount of hydrogen is lost due to purging.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明はパージ後の水素
を回収して貯め,またその貯蔵水素を再利用し得るよう
にした前記燃料電池発電システムを提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generation system in which hydrogen after purging is recovered and stored, and the stored hydrogen can be reused.

【0005】前記目的を達成するため本発明によれば,
燃料電池の水素極に臨む水素通路の出口側に,前記水素
極表面に付着した異物をパージした後の水素を回収して
貯める水素貯蔵手段を配設した燃料電池発電システムが
提供される。
[0005] To achieve the above object, according to the present invention,
There is provided a fuel cell power generation system in which a hydrogen storage means for collecting and storing hydrogen after purging foreign substances adhering to the surface of the hydrogen electrode is disposed on an outlet side of a hydrogen passage facing a hydrogen electrode of the fuel cell.

【0006】前記のように構成すると,パージ後の水素
を回収して,そのパージに伴う水素損失量の増加を大い
に抑制し,またその回収した水素を貯蔵して再利用する
ことが可能である。
With the above-described structure, it is possible to recover hydrogen after purging, greatly suppress an increase in the amount of hydrogen loss due to the purging, and store and reuse the recovered hydrogen. .

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1に示す燃料電池発電システム
1は,例えば燃料電池2を電源とする電気自動車に搭載
される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fuel cell power generation system 1 shown in FIG. 1 is mounted on, for example, an electric vehicle powered by a fuel cell 2.

【0008】燃料電池2は固体高分子型であって,その
セル3は,固体高分子電解質膜4と,その膜4を挟む水
素極(燃料極)5および酸素極(空気極)6と,両極
5,6の外面にそれぞれ押当てられた一対のセパレータ
7とを有し,水素極5側のセパレータ7によって,その
水素極5に臨む水素通路8が,また酸素極6側のセパレ
ータ7によって,その酸素極6に臨む酸素通路9がそれ
ぞれ形成される。
The fuel cell 2 is of a solid polymer type. The cell 3 has a solid polymer electrolyte membrane 4, a hydrogen electrode (fuel electrode) 5 and an oxygen electrode (air electrode) 6 sandwiching the membrane 4. A pair of separators 7 respectively pressed against the outer surfaces of both electrodes 5 and 6, and a hydrogen passage 8 facing the hydrogen electrode 5 is formed by the separator 7 on the hydrogen electrode 5 side, and a separator 7 on the oxygen electrode 6 side by the separator 7 on the oxygen electrode 6 side. , An oxygen passage 9 facing the oxygen electrode 6 is formed.

【0009】水素供給源である高圧水素タンク10の供
給側が供給管路11を介して燃料電池2における水素通
路8の入口側に接続され,また酸素供給源である空気供
給装置12の供給側が供給管路13を介して燃料電池2
における酸素通路9の入口側に接続され,その出口側は
大気に開放されている。高圧水素タンク10側の供給管
路11に,そのタンク10側より順次,第1二方弁V
1,ジェットポンプ14および加湿器15が装置され
る。ジェットポンプ14は高圧水素を通過させるジェッ
トノズルと,その高圧水素の通過で生じる負圧を作用さ
せる吸込み口を有する。また加湿器15は水素を加湿し
て固体高分子電解質膜4を湿潤状態に保持する。
A supply side of a high-pressure hydrogen tank 10 as a hydrogen supply source is connected to an inlet side of a hydrogen passage 8 in the fuel cell 2 through a supply pipe 11, and a supply side of an air supply device 12 as an oxygen supply source is supplied. Fuel cell 2 via line 13
Is connected to the inlet side of the oxygen passage 9 and its outlet side is open to the atmosphere. The first two-way valve V is sequentially connected to the supply line 11 on the high-pressure hydrogen tank 10 side from the tank 10 side.
1, a jet pump 14 and a humidifier 15 are provided. The jet pump 14 has a jet nozzle for passing high-pressure hydrogen and a suction port for applying a negative pressure generated by the passage of the high-pressure hydrogen. Further, the humidifier 15 humidifies the hydrogen to keep the solid polymer electrolyte membrane 4 in a wet state.

【0010】燃料電池2における水素通路8の出口側は
第1戻し管路16を介してジェットポンプ14の吸込み
口側に接続され,その第1戻し管路16に燃料電池2側
より順次,凝縮器17およびディミスタ18が装置され
る。凝縮器17は,燃料電池2から排出された余剰水素
等に含まれる水蒸気を液化する作用をなす。ディミスタ
18は水素と水分とを分離して,水素をジェットポンプ
14側へ,また水分を排水管路19側へそれぞれ導く機
能を有する。排水管路19の中間部には第1三方弁3V
1が装置され,その第1三方弁3V1と加湿器15とが
ポンプ20を有する給水管路21を介して接続される。
The outlet side of the hydrogen passage 8 in the fuel cell 2 is connected to the suction port side of the jet pump 14 via the first return line 16, and the first return line 16 is sequentially condensed from the fuel cell 2 side. A vessel 17 and a demister 18 are provided. The condenser 17 functions to liquefy water vapor contained in surplus hydrogen and the like discharged from the fuel cell 2. The demister 18 has a function of separating hydrogen and moisture and guiding the hydrogen to the jet pump 14 side and the moisture to the drain pipe 19 side. The first three-way valve 3V is located in the middle of the drain pipe 19
The first three-way valve 3V1 and the humidifier 15 are connected via a water supply line 21 having a pump 20.

【0011】燃料電池2の水素通路8出口側,実施例で
は,第1戻し管路16のディミスタ18下流側に,水素
極5表面に付着した異物,例えば水をパージした後の水
素を回収して貯める水素貯蔵手段22が配設されてい
る。またその水素貯蔵手段22は,それに貯められた水
素を水素通路8の入口側,実施例では,第1戻し管路1
6を経てジェットポンプ14の吸込み口側に戻す機能を
も有するもので,次のように構成される。
On the outlet side of the hydrogen passage 8 of the fuel cell 2, in the embodiment, on the downstream side of the demister 18 of the first return pipe 16, foreign matter adhering to the surface of the hydrogen electrode 5, for example, hydrogen after purging water is recovered. A hydrogen storage means 22 is provided for storing hydrogen. The hydrogen storage means 22 stores the hydrogen stored therein at the inlet side of the hydrogen passage 8, in the embodiment, the first return pipe 1.
It also has a function of returning to the suction port side of the jet pump 14 through 6 and is configured as follows.

【0012】即ち,第1戻し管路16のディミスタ18
下流に第2三方弁3V2が装置され,その第2三方弁3
V2から延出する分岐管路23の端末に第3三方弁3V
3が接続される。また第3三方弁3V3から延出する第
1,第2導入管路24,25の両端末に第4,第5三方
弁3V4,3V5がそれぞれ接続される。第4三方弁3
V4から延出する第1導入,出管路26の端末は水素貯
蔵用第1タンク27に接続され,その第1導入,出管路
26には第4三方弁3V4側より順次,第1除湿器28
および流量計29が装置される。第5三方弁3V5から
延出する第2導入,出管路30の端末は水素貯蔵用第2
タンク31に接続され,その第2導入,出管路30には
第5三方弁3V5側より順次,第2除湿器32および流
量計33が装置される。また第4,第5三方弁3V4,
3V5から延出する第1,第2導出管34,35の両端
末は第2戻し管路36の端末に相互に並列に接続され,
その第2戻し管路36は第1戻し管路16のジェットポ
ンプ14および第2二方弁3V2間に接続される。第2
戻し管路36に第2二方弁V2が装置される。
That is, the demister 18 of the first return line 16
Downstream is provided a second three-way valve 3V2,
A third three-way valve 3V is connected to the end of the branch line 23 extending from V2.
3 are connected. The fourth and fifth three-way valves 3V4 and 3V5 are connected to both terminals of the first and second introduction pipes 24 and 25 extending from the third three-way valve 3V3, respectively. Fourth three-way valve 3
The terminal of the first inlet / outlet line 26 extending from V4 is connected to a first tank 27 for hydrogen storage, and the first inlet / outlet line 26 is connected to the first three-way valve 3V4 side in the order of the first dehumidification. Container 28
And a flow meter 29 is provided. The terminal of the second inlet / outlet line 30 extending from the fifth three-way valve 3V5 is the second terminal for hydrogen storage.
A second dehumidifier 32 and a flow meter 33 are installed in the second inlet / outlet line 30 of the tank 31 in this order from the fifth three-way valve 3V5 side. In addition, the fourth and fifth three-way valves 3V4
Both terminals of the first and second outlet pipes 34 and 35 extending from 3V5 are connected in parallel with each other to a terminal of the second return pipe 36,
The second return line 36 is connected to the first return line 16 between the jet pump 14 and the second two-way valve 3V2. Second
A second two-way valve V2 is provided in the return line 36.

【0013】第1,第2タンク27,31において,そ
のタンク本体はステンレス鋼(JIS SUS304)
より構成され,それらタンク本体内には粉末状水素吸蔵
合金,実施例ではLaNi3.96Co0.6 Al0.44合金M
Hが充填されている。この水素吸蔵合金MHは40℃で
水素を吸蔵し,また85℃で水素を放出する,といった
特性を有する。
The first and second tanks 27 and 31 are made of stainless steel (JIS SUS304).
In these tank bodies, a powdery hydrogen storage alloy, in the embodiment, LaNi 3.96 Co 0.6 Al 0.44 alloy M
H is filled. This hydrogen storage alloy MH has characteristics such as storing hydrogen at 40 ° C. and releasing hydrogen at 85 ° C.

【0014】第1,第2除湿器28,32は,吸蔵され
る水素から水分を除去するために備えられており,吸湿
剤としてはシリカゲル,ゼオライト等の加熱によって再
生可能なもの,実施例ではゼオライトZEOが用いられ
ている。このゼオライトZEOは40℃にて水分を吸着
し,また150℃にて吸着水分を水蒸気として放出す
る。
The first and second dehumidifiers 28 and 32 are provided to remove moisture from the occluded hydrogen. As the desiccant, those which can be regenerated by heating silica gel, zeolite, etc., in the embodiment, Zeolite ZEO is used. This zeolite ZEO adsorbs moisture at 40 ° C. and releases the adsorbed moisture as water vapor at 150 ° C.

【0015】第1,第2タンク27,31および第1,
第2除湿器28,32には,機能上,前記のような温度
条件があるため,それらには電気式ヒータおよび冷却水
式クーラが備えられており,それらヒータ相互およびク
ーラ相互の接続構造は次の通りである。即ち,電源37
を共通にする2つの電気回路38,39のうちの一方の
電気回路38において,第1,第2タンク27,31の
両ヒータ40,41が並列接続されており,両ヒータ4
0,41の一方の並列接続点に第1切換スイッチ42が
装置される。また他方の電気回路39において,第1,
第2除湿器28,32の両ヒータ43,44が並列接続
されており,両ヒータ43,44の一方の並列接続点に
第2切換スイッチ45が装置される。さらに放熱器46
およびポンプ47を有する冷却水配管48において,直
列接続された第1タンク27のクーラ49および第1除
湿器28のクーラ50と,直列接続された第2タンク3
1のクーラ51および第2除湿器32のクーラ52とが
並列接続され,また両並列接続点に第6,第7三方弁3
V6,3V7がそれぞれ装置される。
The first and second tanks 27, 31 and the first,
Since the second dehumidifiers 28 and 32 have the above-mentioned temperature conditions in terms of function, they are provided with an electric heater and a cooling water cooler. It is as follows. That is, the power supply 37
In one of the two electric circuits 38, 39, the heaters 40, 41 of the first and second tanks 27, 31 are connected in parallel.
A first changeover switch 42 is provided at one of the parallel connection points 0 and 41. In the other electric circuit 39,
The heaters 43 and 44 of the second dehumidifiers 28 and 32 are connected in parallel, and a second switch 45 is provided at one of the parallel connection points of the heaters 43 and 44. Further, the radiator 46
And a cooling water pipe 48 having a pump 47 and a cooler 49 of the first tank 27 and a cooler 50 of the first dehumidifier 28 connected in series with the second tank 3 connected in series.
The first cooler 51 and the cooler 52 of the second dehumidifier 32 are connected in parallel, and the sixth and seventh three-way valves 3 are connected to both parallel connection points.
V6 and 3V7 are respectively installed.

【0016】第1,第2タンク27,31に,水素吸蔵
・放出時のタンク内温度を測定する温度計53,54
と,水素吸蔵・放出時のタンク内圧力を測定する圧力計
55,56がそれぞれ付設される。また第1,第2除湿
器28,32に,それらの吸湿・放出時の温度を測定す
る温度計57,58がそれぞれ付設される。
Thermometers 53 and 54 for measuring the temperature in the tanks when storing and releasing hydrogen are provided in the first and second tanks 27 and 31, respectively.
And pressure gauges 55 and 56 for measuring the pressure in the tank at the time of storing and releasing hydrogen, respectively. The first and second dehumidifiers 28 and 32 are respectively provided with thermometers 57 and 58 for measuring the temperature at the time of moisture absorption / release.

【0017】各流量計29,33,各温度計53,5
4,57,58および圧力計55,56からの情報はE
CU59に送られ,それらの情報に基づいて第1,第2
切換スイッチ42,45,ポンプ47,第6,第7三方
弁3V6,3V7等が制御される。また第1,第2二方
弁V1,V2,第1〜第5三方弁3V1〜3V5,加湿
器15への給水用ポンプ20等もECU59によって制
御される。
Each flow meter 29, 33, each thermometer 53, 5
4, 57, 58 and pressure gauges 55, 56
Sent to the CU 59, and based on the information, the first and second
The changeover switches 42 and 45, the pump 47, the sixth and seventh three-way valves 3V6 and 3V7 are controlled. The ECU 59 also controls the first and second two-way valves V1 and V2, the first to fifth three-way valves 3V1 to 3V5, the pump 20 for supplying water to the humidifier 15, and the like.

【0018】図2に示すように,燃料電池発電システム
1の起動後においては,水素極5表面に付着した水を除
去すべく,水素通路8に発電時よりも多くの水素を供給
するパージ操作が間欠的に行われる。例えば,第1タン
ク27の水素貯蔵量が満状態で,第2タンク31のそれ
が空状態のときは,第2除湿器32のゼオライトZEO
が40℃にて,パージに用いられた水素,つまりパージ
水素の水分を吸着すると共に第2タンク31の水素吸蔵
合金MHが40℃にてパージ水素を吸蔵し,一方,第1
タンク27の水素吸蔵合金MHが85℃にて水素を放出
すると共に第1除湿器28のゼオライトZEOが150
℃にて水蒸気を放出する。
As shown in FIG. 2, after the fuel cell power generation system 1 is started, in order to remove water adhering to the surface of the hydrogen electrode 5, a purge operation for supplying more hydrogen to the hydrogen passage 8 than during power generation is performed. Is performed intermittently. For example, when the hydrogen storage amount of the first tank 27 is full and that of the second tank 31 is empty, the zeolite ZEO of the second dehumidifier 32 is used.
At 40 ° C. adsorbs the hydrogen used for purging, that is, the moisture of the purge hydrogen, and the hydrogen storage alloy MH of the second tank 31 stores the purge hydrogen at 40 ° C.
The hydrogen storage alloy MH in the tank 27 releases hydrogen at 85 ° C. and the zeolite ZEO in the first dehumidifier 28
Releases steam at 0 ° C.

【0019】このようなパージ水素の水分吸着およびパ
ージ水素の吸蔵ならびに水素および水蒸気の放出は,第
2タンク31および第2除湿器32側ならびに第1タン
ク27および第1除湿器28側において交互に行われ
る。
The adsorption of the purge hydrogen and the occlusion of the purge hydrogen and the release of the hydrogen and water vapor are alternately performed in the second tank 31 and the second dehumidifier 32 and in the first tank 27 and the first dehumidifier 28. Done.

【0020】また第1タンク27(または第2タンク3
1)からの水素放出が終了した後および第1除湿器28
(または第2除湿器32)からの水蒸気放出が終了した
後は,第1タンク27(または第2タンク31)および
第1除湿器28(または第2除湿器32)はそれぞれク
ーラ49,50(または51,52)による冷却を受け
ることなく放置され,タンク切換え後,第1タンク27
(または第2タンク31)および第1除湿器28(また
は第2除湿器32)の温度が40℃を超えている場合は
クーラ49,50(または51,52)によって40℃
以下に冷却される。
The first tank 27 (or the second tank 3)
After the release of hydrogen from 1) and the first dehumidifier 28
After the release of water vapor from the (or second dehumidifier 32), the first tank 27 (or the second tank 31) and the first dehumidifier 28 (or the second dehumidifier 32) are cooled by the coolers 49, 50 (respectively). Or 51, 52) without being cooled, and after switching the tank, the first tank 27
If the temperatures of the (or the second tank 31) and the first dehumidifier 28 (or the second dehumidifier 32) exceed 40 ° C., the coolers 49 and 50 (or 51 and 52) may be used.
It is cooled below.

【0021】次に,図1,3を参照して燃料電池発電シ
ステム1の作動について説明する。起動前において,第
1タンク27の水素貯蔵量は満状態にあり,一方,第2
タンク31のそれは空状態にあるとする。
Next, the operation of the fuel cell power generation system 1 will be described with reference to FIGS. Before the start-up, the hydrogen storage amount of the first tank 27 is full, while
It is assumed that the tank 31 is empty.

【0022】起動スイッチ(図示せず)を閉じると,第
1二方弁V1が「開」で高圧水素タンク10の水素がジ
ェットポンプ14および加湿器15を経て燃料電池2に
供給され,同時に空気供給装置12から空気が燃料電池
2に供給されるので発電が開始される。第2三方弁3V
2はジェットポンプ14側に切換えられているので,燃
料電池2から排出された余剰水素は,凝縮器17,ディ
ミスタ18および第2三方弁3V2を経てジェットポン
プ14に吸引され,これにより水素の循環が行われる。
When the start switch (not shown) is closed, the first two-way valve V1 is "open" and hydrogen in the high-pressure hydrogen tank 10 is supplied to the fuel cell 2 via the jet pump 14 and the humidifier 15, and simultaneously the air Since air is supplied from the supply device 12 to the fuel cell 2, power generation is started. 2nd 3-way valve 3V
2 is switched to the jet pump 14 side, the excess hydrogen discharged from the fuel cell 2 is sucked into the jet pump 14 via the condenser 17, the demister 18 and the second three-way valve 3V2, thereby circulating hydrogen. Is performed.

【0023】一方,起動スイッチが「閉」で,第6,第
7三方弁3V6,3V7が第2タンク31および第2除
湿器32側へそれぞれ切換えられ,それらの温度が40
℃を超えている場合にはポンプ47および放熱器46が
作動して第2タンク31および第2除湿器32の冷却が
開始される。第2タンク31および第2除湿器32の温
度がそれぞれ40℃以下に降下すると,ポンプ47およ
び放熱器46の作動が停止され,第2タンク31および
第2除湿器32の冷却が終了する。第2タンク31およ
び第2除湿器32の温度が当初から40℃以下である場
合には前記冷却は行われない。また第1,第2切換スイ
ッチ42,45が第1タンク27および第1除湿器28
側にそれぞれ切換えられて,第1タンク27および第1
除湿器28の加熱がそれぞれ開始されるが,この加熱に
ついては後述する。
On the other hand, when the start switch is "closed", the sixth and seventh three-way valves 3V6 and 3V7 are switched to the second tank 31 and the second dehumidifier 32, respectively, and their temperatures are set to 40.
When the temperature exceeds ℃, the pump 47 and the radiator 46 operate to start cooling the second tank 31 and the second dehumidifier 32. When the temperature of each of the second tank 31 and the second dehumidifier 32 drops below 40 ° C., the operations of the pump 47 and the radiator 46 are stopped, and the cooling of the second tank 31 and the second dehumidifier 32 ends. When the temperatures of the second tank 31 and the second dehumidifier 32 are 40 ° C. or less from the beginning, the cooling is not performed. The first and second changeover switches 42 and 45 are connected to the first tank 27 and the first dehumidifier 28.
Side, the first tank 27 and the first
Heating of the dehumidifier 28 is started, and this heating will be described later.

【0024】水素循環の実行および第2タンク31,第
2除湿器32の温度40℃以下の状態において,燃料電
池2のセル電圧が測定され,そのセル電圧が規定値,例
えば0.80V(セルが発電していないときのセル電
圧)を下回った場合には水素極5に対するパージ操作が
行われる。即ち,第1二方弁V1の開度を調節して発電
時よりも多くの水素を燃料電池2の水素通路8に供給し
て水素極5表面から水を除去し,同時に第2,第3,第
5三方弁3V2,3V3,3V5を第2タンク31側へ
切り換えてパージ水素を第2除湿器32を経て第2タン
ク31に吸蔵させる。セル電圧が規定値以上であれば燃
料電池2の発電が続行される。
The cell voltage of the fuel cell 2 is measured when the hydrogen circulation is performed and the temperature of the second tank 31 and the second dehumidifier 32 is 40 ° C. or less, and the cell voltage is set to a specified value, for example, 0.80 V (cell In this case, the purge operation for the hydrogen electrode 5 is performed. That is, by adjusting the opening of the first two-way valve V1, more hydrogen is supplied to the hydrogen passage 8 of the fuel cell 2 than at the time of power generation to remove water from the surface of the hydrogen electrode 5, and at the same time, the second, third Then, the fifth three-way valve 3V2, 3V3, 3V5 is switched to the second tank 31 side to store the purge hydrogen in the second tank 31 via the second dehumidifier 32. If the cell voltage is equal to or higher than the specified value, the power generation of the fuel cell 2 is continued.

【0025】水素極5表面からの水の除去が終了する
と,発電停止か,否かが判別され,発電停止の場合は,
後述する停止モードに移行し,一方,発電続行の場合は
第2タンク31が満状態か,否かが判別される。満状態
でない場合は,第1二方弁V1の開度が発電時のそれに
調節され,また第2三方弁3V2がジェットポンプ14
側へ切換えられて,発電および水素循環が行われ,次い
で前記同様のパージ操作が繰返して行われる。第2タン
ク31の水素吸蔵および第2除湿器32の水分吸着によ
って,それらの温度が上昇して40℃を超えると,ポン
プ47および放熱器46が作動して第2タンク31およ
び第2除湿器32の冷却が開始される。第2タンク31
および第2除湿器32の温度がそれぞれ40℃以下に降
下すると,ポンプ47および放熱器46の作動が停止す
る。満状態の場合については後述する。
When the removal of water from the surface of the hydrogen electrode 5 is completed, it is determined whether or not power generation is stopped.
The mode shifts to a stop mode to be described later. On the other hand, when the power generation is continued, it is determined whether or not the second tank 31 is full. If not full, the opening of the first two-way valve V1 is adjusted to that at the time of power generation, and the second three-way valve 3V2 is
Side, power generation and hydrogen circulation are performed, and then the same purging operation as described above is repeatedly performed. When the temperature rises and exceeds 40 ° C. due to the occlusion of hydrogen in the second tank 31 and the adsorption of moisture in the second dehumidifier 32, the pump 47 and the radiator 46 operate to operate the second tank 31 and the second dehumidifier. 32 is started. Second tank 31
When the temperature of the second dehumidifier 32 and the temperature of the second dehumidifier 32 drop below 40 ° C., respectively, the operations of the pump 47 and the radiator 46 stop. The case of the full state will be described later.

【0026】前記のように,第1,第2切換スイッチ4
2,45の第1タンク27および第1除湿器28側への
切換えによって,それら27,28の加熱が開始され,
第1タンク27の温度が85℃に,また第1除湿器28
の温度が150℃にそれぞれ達すると,第1タンク27
および第1除湿器28はその高温状態に保持される。
As described above, the first and second changeover switches 4
By switching to the first tank 27 and the first dehumidifier 28 side, heating of these 27 and 28 is started,
The temperature of the first tank 27 becomes 85 ° C. and the first dehumidifier 28
When the temperature reaches 150 ° C., the first tank 27
And the first dehumidifier 28 is kept in its high temperature state.

【0027】第4三方弁3V4がジェットポンプ14側
に切換えられると,同時に第2二方弁V2が「開」で,
第1タンク27から水素が放出され,また第1除湿器2
8から水蒸気が放出されるので,加湿された水素がジェ
ットポンプ14に供給されて発電に用いられる。
When the fourth three-way valve 3V4 is switched to the jet pump 14, the second two-way valve V2 is simultaneously opened and
Hydrogen is released from the first tank 27 and the first dehumidifier 2
Since the steam is released from 8, the humidified hydrogen is supplied to the jet pump 14 and used for power generation.

【0028】第1タンク27が空状態になると,第2二
方弁V2が「閉」となり,また第4三方弁3V4が第3
三方弁3V3側へ切換えられる。
When the first tank 27 is empty, the second two-way valve V2 is closed and the fourth three-way valve 3V4 is closed.
It is switched to the three-way valve 3V3 side.

【0029】次いで,第1タンク27が空状態で,且つ
第2タンク31が満状態にて前記同様の作動が行われ
る。つまり,図3において,第1タンク27および第1
除湿器28と,第2タンク31および第2除湿器32と
を交互に入換えた状態において作動が進行する。
Next, the same operation as described above is performed when the first tank 27 is empty and the second tank 31 is full. That is, in FIG.
The operation proceeds in a state where the dehumidifier 28, the second tank 31, and the second dehumidifier 32 are alternately exchanged.

【0030】次に,図4を参照して,停止モードに移行
した場合について説明する。
Next, with reference to FIG. 4, description will be given of a case where the mode is shifted to the stop mode.

【0031】先ず,第1二方弁V1が閉じられ,次いで
第1タンク27が,供給管路11および第1戻し管路1
6を含む水素循環系統内の残留水素を吸蔵可能か否かが
判別される。
First, the first two-way valve V1 is closed, and then the first tank 27 is connected to the supply line 11 and the first return line 1.
It is determined whether or not the residual hydrogen in the hydrogen circulation system including No. 6 can be stored.

【0032】吸蔵可能である場合には,第2,第3,第
4三方弁3V2〜3V4が第1タンク27側へ切換えら
れて残留水素が第1タンク27に吸蔵される。そして,
水素循環系統内圧力が大気圧か,否かが判別され,大気
圧であれば,起動スイッチが「開」で停止モード終了と
なる。一方,水素循環系統内圧力が大気圧を超えていれ
ば前記吸蔵が続行される。
When the storage is possible, the second, third, and fourth three-way valves 3V2 to 3V4 are switched to the first tank 27 side, and the residual hydrogen is stored in the first tank 27. And
It is determined whether or not the pressure in the hydrogen circulation system is the atmospheric pressure. If the pressure is the atmospheric pressure, the start switch is opened and the stop mode ends. On the other hand, if the pressure in the hydrogen circulation system exceeds the atmospheric pressure, the occlusion is continued.

【0033】第1タンク27が残留水素を吸蔵できない
場合には,第2,第3,第5三方弁3V2,3V3,3
V5が第2タンク31側へ切換えられて残留水素が第2
タンク31に吸蔵される。そして,水素循環系統内圧力
が大気圧か,否かが判別され,大気圧であれば,起動ス
イッチが「開」で停止モード終了となる。一方,水素循
環系統内圧力が大気圧を超えていれば前記吸蔵が続行さ
れる。
If the first tank 27 cannot store the residual hydrogen, the second, third, and fifth three-way valves 3V2, 3V3, 3
V5 is switched to the second tank 31 side and residual hydrogen is
It is stored in the tank 31. Then, it is determined whether the pressure in the hydrogen circulation system is the atmospheric pressure or not. If the pressure is the atmospheric pressure, the start switch is opened and the stop mode ends. On the other hand, if the pressure in the hydrogen circulation system exceeds the atmospheric pressure, the occlusion is continued.

【0034】なお,第1,第2タンク27,31は,前
記のごとく満状態にあっても,水素循環系統内の残留水
素を吸蔵し得るようにその容量設定が行われている。
The capacities of the first and second tanks 27 and 31 are set so as to be able to occlude residual hydrogen in the hydrogen circulation system even when the tanks are full as described above.

【0035】前記のように第1,第2タンク27,31
を用いて,パージ水素の吸蔵と放出を同時に行うように
すると,1個のタンクのみを用いた場合に比べて,水素
吸蔵合金量を減少させてシステムの軽量化を図ることが
可能である。また発電停止時に水素循環系統内の残留水
素を第1または第2タンク27,31に吸蔵させて水素
の無駄を省くことができる。
As described above, the first and second tanks 27, 31
When the storage and release of purge hydrogen are performed at the same time by using, the amount of hydrogen storage alloy can be reduced and the weight of the system can be reduced as compared with the case where only one tank is used. Further, when power generation is stopped, residual hydrogen in the hydrogen circulation system can be occluded in the first or second tanks 27 and 31, and waste of hydrogen can be reduced.

【0036】[0036]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば,パージ後
の水素を回収して,そのパージに伴う水素損失量の増加
を大いに抑制し,またその回収した水素を貯蔵して再利
用することが可能な燃料電池発電システムを提供するこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, hydrogen after purging is recovered, the increase in the amount of hydrogen loss due to the purging is greatly suppressed, and the recovered hydrogen is stored and reused. A fuel cell power generation system capable of performing the above can be provided.

【0037】請求項2記載の発明によれば,前記効果に
加え,パージ後の水素を燃料として用いることが可能な
燃料電池発電システムを提供することができる。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above effects, it is possible to provide a fuel cell power generation system capable of using hydrogen after purge as fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】燃料電池発電システムの説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a fuel cell power generation system.

【図2】時間と,パージ水素の流量,タンク,除湿器の
温度およびタンク水素量との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship among time, the flow rate of purge hydrogen, the temperature of a tank and a dehumidifier, and the amount of hydrogen in a tank.

【図3】作動モードのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of an operation mode.

【図4】停止モードのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a stop mode.

【符号の説明】 1………………燃料電池発電システム 2………………燃料電池 5………………水素極 8………………水素通路 22……………水素貯蔵手段 27……………第1タンク 31……………第2タンク 40,41……ヒータ 49〜52……クーラ[Description of Signs] 1 fuel cell power generation system 2 fuel cell 5 hydrogen electrode 8 hydrogen passage 22 hydrogen passage 22 hydrogen Storage means 27 First tank 31 Second tank 40, 41 Heater 49-52 Cooler

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池(2)の水素極(5)に臨む水
素通路(8)の出口側に,前記水素極(5)表面に付着
した異物をパージした後の水素を回収して貯める水素貯
蔵手段(22)を配設したことを特徴とする燃料電池発
電システム。
At the outlet side of a hydrogen passage (8) facing a hydrogen electrode (5) of a fuel cell (2), hydrogen after purging foreign substances adhering to the surface of the hydrogen electrode (5) is collected and stored. A fuel cell power generation system comprising a hydrogen storage means (22).
【請求項2】 前記水素貯蔵手段(22)は,その手段
(22)に貯められた水素を前記水素通路(8)の入口
側に戻す機能を有する,請求項1記載の燃料電池発電シ
ステム。
2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein said hydrogen storage means (22) has a function of returning hydrogen stored in said means (22) to an inlet side of said hydrogen passage (8).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524036A (en) * 2002-05-01 2005-08-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド Gas distribution and recovery equipment
JP2007042506A (en) * 2005-08-04 2007-02-15 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2013045756A (en) * 2011-08-26 2013-03-04 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system

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