[go: up one dir, main page]

JP2013247051A - Ventilation method of fuel cell system - Google Patents

Ventilation method of fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2013247051A
JP2013247051A JP2012121629A JP2012121629A JP2013247051A JP 2013247051 A JP2013247051 A JP 2013247051A JP 2012121629 A JP2012121629 A JP 2012121629A JP 2012121629 A JP2012121629 A JP 2012121629A JP 2013247051 A JP2013247051 A JP 2013247051A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
box
hydrogen
ventilation
concentration
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.)
Granted
Application number
JP2012121629A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5940891B2 (en
Inventor
Kazuyoshi Miyajima
一嘉 宮島
Takashi Koyama
貴嗣 小山
Mitsuisa Matsumoto
充功 松本
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 JP2012121629A priority Critical patent/JP5940891B2/en
Publication of JP2013247051A publication Critical patent/JP2013247051A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5940891B2 publication Critical patent/JP5940891B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】簡単な工程で、ボックス内の換気を良好且つ確実に遂行することを可能にする。
【解決手段】燃料電池システム10の換気方法は、水素検出センサ54により、ボックス36内の水素濃度を検出する工程と、前記水素検出センサ54により検出された前記水素濃度が、規定濃度以上であるか否かを判断する工程と、前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、分岐配管44から前記ボックス36内に供給される換気用空気の流量を増量させる工程と、前記換気用空気の流量が増量された状態で、前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、前記分岐配管44に異常があると認定する工程とを有している。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide good and reliable ventilation in a box with a simple process.
A ventilation method of a fuel cell system includes a step of detecting a hydrogen concentration in a box by a hydrogen detection sensor, and the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor is equal to or higher than a specified concentration. A step of determining whether the hydrogen concentration is equal to or higher than the specified concentration, a step of increasing the flow rate of ventilation air supplied from the branch pipe 44 into the box 36, and And determining that the branch pipe 44 is abnormal when it is determined that the hydrogen concentration is equal to or higher than the specified concentration in a state where the flow rate of the ventilation air is increased.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、カソード電極に供給される酸化剤ガス、及びアノード電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電する燃料電池が、ボックス内に収容される燃料電池システムの換気方法に関する。   The present invention relates to a method for ventilating a fuel cell system in which a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidant gas supplied to a cathode electrode and a fuel gas supplied to an anode electrode is housed in a box.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体(MEA)を、一対のセパレータによって挟持している。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) provided with an anode electrode and a cathode electrode on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched between a pair of separators. Yes.

燃料電池は、通常、一方のセパレータと電解質膜・電極構造体との間に、アノード電極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータと前記電解質膜・電極構造体との間に、カソード電極に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路が形成されている。さらに、各燃料電池を構成し、互いに隣接するセパレータ間には、電極範囲内に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている。   In the fuel cell, a fuel gas passage for supplying fuel gas to an anode electrode is usually formed between one separator and the electrolyte membrane / electrode structure, and the other separator and the electrolyte membrane / electrode are formed. An oxidant gas passage for supplying an oxidant gas to the cathode electrode is formed between the structure and the structure. Furthermore, a cooling medium flow path for flowing a cooling medium in the electrode range is formed between the separators constituting each fuel cell and adjacent to each other.

この種の燃料電池では、特に燃料電池電気自動車に搭載される際に、燃料電池ボックス内に収容される場合がある。その際、燃料電池ボックス内には、燃料電池を収容するための燃料電池室が形成されており、この燃料電池室内を換気するための換気装置が用いられている。この換気装置は、例えば、燃料電池の水素ラインから水素が進入したことを検出すると、その水素を換気ファンによって燃料電池ボックスの外部に排出する機能を有している。   This type of fuel cell may be housed in a fuel cell box, particularly when mounted on a fuel cell electric vehicle. At that time, a fuel cell chamber for accommodating the fuel cell is formed in the fuel cell box, and a ventilation device for ventilating the fuel cell chamber is used. For example, when the ventilator detects that hydrogen has entered from the hydrogen line of the fuel cell, the ventilator has a function of discharging the hydrogen to the outside of the fuel cell box by a ventilation fan.

また、車載用燃料電池では、車体床下やフロントボックス等の限定されたスペース内を燃料電池室として燃料電池を搭載する場合がある。このため、燃料電池が配置されるスペース内、すなわち、燃料電池室内では、上記の燃料電池ボックス内と同様に換気する必要がある。   In addition, in-vehicle fuel cells, there are cases where a fuel cell is mounted in a limited space such as under a vehicle body floor or a front box as a fuel cell chamber. For this reason, in the space where the fuel cell is arranged, that is, in the fuel cell room, it is necessary to ventilate similarly to the inside of the fuel cell box.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池ボックス換気装置が知られている。この燃料電池ボックス換気装置は、図4に示すように、三方弁1、換気配管2、換気ファン3、排出口4、水素検出センサ5及び制御装置6によって構成されている。   Therefore, for example, a fuel cell box ventilation device disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 4, the fuel cell box ventilator includes a three-way valve 1, a ventilation pipe 2, a ventilation fan 3, a discharge port 4, a hydrogen detection sensor 5, and a control device 6.

そして、燃料電池ボックスBの内部の水素が、水素検出センサ5により検出されると、その検出値に応じて三方弁1が、スーパーチャージャ7から燃料電池Vに供給されている空気を、換気配管2から前記燃料電池ボックスB内に放出させている。   When the hydrogen inside the fuel cell box B is detected by the hydrogen detection sensor 5, the three-way valve 1 changes the air supplied from the supercharger 7 to the fuel cell V in accordance with the detected value. 2 into the fuel cell box B.

特開2003−132916号公報JP 2003-132916 A

ところで、上記の特許文献1では、燃料電池ボックス換気装置により換気処理をしながら、燃料電池Vによる発電を継続するため、所望の発電反応を遂行させる必要がある。このため、換気配管2の開口径は、相当に小さな寸法に設定されている。従って、換気配管2には、目詰まりや凍結による閉塞が惹起され易く、所望の換気機能を確保することが困難になるという問題がある。   By the way, in Patent Document 1 described above, it is necessary to perform a desired power generation reaction in order to continue power generation by the fuel cell V while performing ventilation processing by the fuel cell box ventilation device. For this reason, the opening diameter of the ventilation pipe 2 is set to a considerably small dimension. Therefore, the ventilation pipe 2 is likely to be clogged or blocked due to freezing, and it is difficult to ensure a desired ventilation function.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、ボックス内の換気を良好且つ確実に遂行することが可能な燃料電池システムの換気方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve this kind of problem and to provide a ventilation method of a fuel cell system that can perform ventilation in a box well and reliably by a simple process.

本発明は、酸化剤ガス供給系からカソード電極に供給される酸化剤ガス、及び燃料ガス供給系からアノード電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電する燃料電池が、ボックス内に収容されるとともに、前記酸化剤ガス供給系から分岐し、該酸化剤ガス供給系の配管よりも小流量の分岐配管が、前記ボックス内に開放される一方、前記ボックス内には、水素検出センサが設けられる燃料電池システムの換気方法に関するものである。   In the present invention, a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of an oxidant gas supplied from an oxidant gas supply system to a cathode electrode and a fuel gas supplied from a fuel gas supply system to an anode electrode is housed in a box. In addition, a branch pipe branched from the oxidant gas supply system and having a smaller flow rate than the pipe of the oxidant gas supply system is opened in the box, while a hydrogen detection sensor is provided in the box. The present invention relates to a ventilation method for a fuel cell system.

この換気方法では、水素検出センサにより、ボックス内の水素濃度を検出する工程と、前記水素検出センサにより検出された前記水素濃度が、規定濃度以上であるか否かを判断する工程と、前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、分岐配管から前記ボックス内に供給される換気用酸化剤ガスの流量を増量させる工程と、前記換気用酸化剤ガスの流量が増量された状態で、前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、前記分岐配管に異常があると認定する工程とを有している。   In this ventilation method, a step of detecting a hydrogen concentration in the box by a hydrogen detection sensor, a step of determining whether or not the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor is equal to or higher than a specified concentration, and the hydrogen When the concentration is determined to be equal to or higher than the specified concentration, the step of increasing the flow rate of the oxidant gas for ventilation supplied from the branch pipe into the box and the flow rate of the oxidant gas for ventilation were increased. And determining that there is an abnormality in the branch pipe when the hydrogen concentration is determined to be equal to or higher than the specified concentration.

また、この換気方法では、分岐配管には、換気用酸化剤ガスに圧損を付与するためのオリフィスが配設されることが好ましい。   In this ventilation method, the branch pipe is preferably provided with an orifice for imparting pressure loss to the ventilation oxidant gas.

本発明では、ボックス内の水素濃度が規定濃度以上である際、前記ボックス内に供給される換気用酸化剤ガスの流量が増量されている。ここで、換気用酸化剤ガスの流量が増量された後にも、ボックス内の水素濃度が規定濃度以上であれば、分岐配管に異常、例えば、閉塞が発生していることが検出される。従って、簡単な工程で、分岐配管の異常を検出し、ボックス内の換気を良好且つ確実に遂行することが可能になる。   In the present invention, when the hydrogen concentration in the box is equal to or higher than the specified concentration, the flow rate of the oxidant gas for ventilation supplied into the box is increased. Here, even after the flow rate of the oxidant gas for ventilation is increased, if the hydrogen concentration in the box is equal to or higher than the specified concentration, it is detected that an abnormality, for example, a blockage has occurred in the branch pipe. Therefore, it is possible to detect an abnormality in the branch pipe and perform ventilation in the box satisfactorily and reliably by a simple process.

本発明の実施形態に係る換気方法が適用される燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system to which a ventilation method according to an embodiment of the present invention is applied. 前記換気方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the said ventilation method. 前記換気方法による水素濃度の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the hydrogen concentration by the said ventilation method. 特許文献1に開示されている燃料電池ボックス換気装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the fuel cell box ventilation apparatus currently disclosed by patent document 1. FIG.

図1に示すように、本発明の実施形態に係る換気方法が適用される燃料電池システム10は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両(図示せず)に搭載される車載用燃料電池システムを構成する。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 10 to which a ventilation method according to an embodiment of the present invention is applied includes, for example, an in-vehicle fuel cell mounted on a fuel cell vehicle (not shown) such as a fuel cell electric vehicle. Configure the system.

燃料電池システム10は、複数の発電セル12が水平方向又は重力方向に積層(スタック)される燃料電池14を備える。発電セル12は、電解質膜・電極構造体(MEA)16が、カソード側セパレータ18及びアノード側セパレータ20間に挟持される。電解質膜・電極構造体16は、例えば、フッ素系又は炭化水素系の固体高分子電解質膜22と、前記固体高分子電解質膜22を挟持するカソード電極24及びアノード電極26とを備える。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell 14 in which a plurality of power generation cells 12 are stacked (stacked) in a horizontal direction or a gravity direction. In the power generation cell 12, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) 16 is sandwiched between a cathode separator 18 and an anode separator 20. The electrolyte membrane / electrode structure 16 includes, for example, a fluorine-based or hydrocarbon-based solid polymer electrolyte membrane 22, and a cathode electrode 24 and an anode electrode 26 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 22.

カソード電極24及びアノード電極26は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜22の両面に形成されている。   The cathode electrode 24 and the anode electrode 26 are formed of a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and an electrode catalyst formed by uniformly applying porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface of the gas diffusion layer. And having a layer. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 22.

カソード側セパレータ18の電解質膜・電極構造体16に向かう面には、酸化剤ガス通路28が形成される。アノード側セパレータ20の電解質膜・電極構造体16に向かう面には、燃料ガス通路30が形成される。互いに隣接するカソード側セパレータ18とアノード側セパレータ20との間には、冷却媒体通路(図示せず)が形成される。   An oxidant gas passage 28 is formed on the surface of the cathode separator 18 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16. A fuel gas passage 30 is formed on the surface of the anode separator 20 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16. A cooling medium passage (not shown) is formed between the cathode separator 18 and the anode separator 20 adjacent to each other.

燃料電池14には、酸化剤ガス通路28に酸化剤ガス、例えば、空気を供給する酸化剤ガス供給装置(酸化剤ガス供給系)32と、燃料ガス通路30に燃料ガス、例えば、水素ガスを供給する燃料ガス供給装置(燃料ガス供給系)34と、冷却媒体通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置(図示せず)とが接続される。燃料電池14は、ボックス36内に収容される。   The fuel cell 14 includes an oxidant gas supply device (oxidant gas supply system) 32 that supplies an oxidant gas, for example, air, to the oxidant gas passage 28, and a fuel gas, for example, hydrogen gas, to the fuel gas passage 30. A fuel gas supply device (fuel gas supply system) 34 to be supplied and a cooling medium supply device (not shown) for supplying the cooling medium to the cooling medium passage are connected. The fuel cell 14 is accommodated in the box 36.

酸化剤ガス供給装置32は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ38を備え、前記エアポンプ38は、空気供給配管40に配設される。空気供給配管40には、供給ガス(供給酸化剤ガス)と排出ガス(排出酸化剤ガス)との間で水分と熱を交換する加湿器42が配設されるとともに、前記空気供給配管40は、燃料電池14の酸化剤ガス通路28に連通する。   The oxidant gas supply device 32 includes an air pump 38 that compresses and supplies air from the atmosphere, and the air pump 38 is disposed in an air supply pipe 40. The air supply pipe 40 is provided with a humidifier 42 for exchanging moisture and heat between the supply gas (supply oxidant gas) and the exhaust gas (exhaust oxidant gas). The fuel cell 14 communicates with the oxidant gas passage 28.

空気供給配管40から分岐配管44が分岐する。分岐配管44は、エアポンプ38と加湿器42との間に位置して、空気供給配管40から分岐する。分岐配管44には、オリフィス46が配設され、このオリフィス46を介して、前記分岐配管44の流量が、空気供給配管40の流量よりも小流量に設定される。分岐配管44は、ボックス36の下部に接続されており、前記ボックス36内に開放される。   A branch pipe 44 branches from the air supply pipe 40. The branch pipe 44 is located between the air pump 38 and the humidifier 42 and branches from the air supply pipe 40. An orifice 46 is provided in the branch pipe 44, and the flow rate of the branch pipe 44 is set to be smaller than the flow rate of the air supply pipe 40 through the orifice 46. The branch pipe 44 is connected to the lower part of the box 36 and is opened in the box 36.

燃料ガス供給装置34は、高圧水素を貯留する水素タンク48を備える。この水素タンク48は、水素供給配管50を介して燃料電池14の燃料ガス通路30に連通する。水素供給配管50の途上には、開閉弁52が配設される。   The fuel gas supply device 34 includes a hydrogen tank 48 that stores high-pressure hydrogen. The hydrogen tank 48 communicates with the fuel gas passage 30 of the fuel cell 14 via the hydrogen supply pipe 50. An on-off valve 52 is provided in the middle of the hydrogen supply pipe 50.

ボックス36内には、燃料電池14及び水素濃度を検出するための水素検出センサ54が収容される。水素検出センサ54は、ボックス36内の上面(天板)36aに配置される。ボックス36の上部には、水素検出センサ54の近傍に位置して排気ダクト56が接続される。排気ダクト56と分岐配管44とは、ボックス36内の対角位置に配置される。なお、ボックス36内には、燃料電池14の補機類を収容してもよい。   The box 36 accommodates the fuel cell 14 and a hydrogen detection sensor 54 for detecting the hydrogen concentration. The hydrogen detection sensor 54 is disposed on the upper surface (top plate) 36 a in the box 36. An exhaust duct 56 is connected to the upper portion of the box 36 in the vicinity of the hydrogen detection sensor 54. The exhaust duct 56 and the branch pipe 44 are arranged at diagonal positions in the box 36. In the box 36, auxiliary equipment for the fuel cell 14 may be accommodated.

燃料電池システム10は、コントローラ58を備える。コントローラ58は、燃料電池システム10全体の制御を行うとともに、後述するように、水素検出センサ54により検出された水素濃度が、規定濃度以上であるか否かを判断する機能、及び分岐配管44に異常があるか否かを判断する機能を有する。   The fuel cell system 10 includes a controller 58. The controller 58 controls the entire fuel cell system 10 and, as will be described later, a function for determining whether or not the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor 54 is equal to or higher than a specified concentration, and the branch pipe 44 It has a function to determine whether or not there is an abnormality.

このように構成される燃料電池システム10の動作について、本実施形態に係る換気方法との関連で、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below in relation to the ventilation method according to the present embodiment.

先ず、燃料電池システム10の運転時には、酸化剤ガス供給装置32を構成するエアポンプ38を介して、空気供給配管40に空気が送られる。この空気は、加湿器42を通って加湿された後、燃料電池14内の各発電セル12に設けられている酸化剤ガス通路28に沿って移動することにより、カソード電極24に供給される。   First, during operation of the fuel cell system 10, air is sent to the air supply pipe 40 through the air pump 38 that constitutes the oxidant gas supply device 32. The air is humidified through the humidifier 42 and then is supplied to the cathode electrode 24 by moving along the oxidant gas passage 28 provided in each power generation cell 12 in the fuel cell 14.

使用済みの空気は、酸化剤ガス通路28から排出された後、図示しないが、加湿器42に送られることによって、新たに供給される空気を加湿した後、排出される。   Although used air is exhausted from the oxidant gas passage 28, the used air is sent to the humidifier 42 to humidify the newly supplied air and then exhausted.

一方、燃料ガス供給装置34では、開閉弁52が開放されることにより、水素タンク48から減圧弁(図示せず)により減圧された水素ガスが、水素供給配管50に供給される。この水素ガスは、燃料電池14の各発電セル12の燃料ガス通路30に沿って移動することにより、アノード電極26に供給される。   On the other hand, in the fuel gas supply device 34, when the on-off valve 52 is opened, hydrogen gas decompressed by a pressure reducing valve (not shown) is supplied from the hydrogen tank 48 to the hydrogen supply pipe 50. The hydrogen gas is supplied to the anode electrode 26 by moving along the fuel gas passage 30 of each power generation cell 12 of the fuel cell 14.

使用済みの水素ガスは、燃料ガス通路30から水素循環路(図示せず)を介して水素供給配管50に戻され、燃料ガスとして、再度、燃料電池14に供給される。   The spent hydrogen gas is returned from the fuel gas passage 30 to the hydrogen supply pipe 50 via a hydrogen circulation path (not shown) and supplied again to the fuel cell 14 as fuel gas.

従って、カソード電極24に供給される空気と、アノード電極26に供給される水素ガスとが、電気化学的に反応して発電が行われる。図示しない燃料電池自動車に搭載された燃料電池システム10は、上記のように、通常運転を行うことにより、所望の走行が行われている。   Therefore, the air supplied to the cathode electrode 24 and the hydrogen gas supplied to the anode electrode 26 react electrochemically to generate power. As described above, the fuel cell system 10 mounted on a fuel cell vehicle (not shown) performs a desired travel by performing a normal operation.

一方、燃料電池14が収容されているボックス36内では、水素検出センサ54により、前記ボックス36内の水素濃度が検出されている。コントローラ58は、ボックス36内の水素濃度を、常時、検出して監視している(図2中、ステップS1)。   On the other hand, in the box 36 in which the fuel cell 14 is accommodated, the hydrogen concentration in the box 36 is detected by the hydrogen detection sensor 54. The controller 58 constantly detects and monitors the hydrogen concentration in the box 36 (step S1 in FIG. 2).

そして、ステップS2では、水素検出センサ54により検出された水素濃度が、規定濃度(濃度閾値)である、例えば、数千ppm以上であるか否かが判断される。   In step S2, it is determined whether or not the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor 54 is a specified concentration (concentration threshold), for example, several thousand ppm or more.

水素濃度が、規定濃度以上であると判断された際(ステップS2中、YES)、ステップS3に進む。このステップS3では、分岐配管44からボックス36内に供給される換気用酸化剤ガスの流量が増量される。具体的には、エアポンプ38の回転数を増加させて、空気供給配管40に供給される空気流量を増量させる。これにより、分岐配管44に分流される空気流量が増量され、ボックス36に供給される換気用空気(換気用酸化剤ガス)の流量が増量される。   When it is determined that the hydrogen concentration is equal to or higher than the specified concentration (YES in step S2), the process proceeds to step S3. In step S3, the flow rate of the oxidizing gas for ventilation supplied from the branch pipe 44 into the box 36 is increased. Specifically, the rotational speed of the air pump 38 is increased to increase the flow rate of air supplied to the air supply pipe 40. As a result, the flow rate of air diverted to the branch pipe 44 is increased, and the flow rate of ventilation air (ventilating oxidant gas) supplied to the box 36 is increased.

その際、図3に示すように、ボックス36に供給される換気用空気の流量が増量されると、前記ボックス36内の水素濃度が低下する。このため、水素検出センサ54により検出される水素濃度は、規定濃度を下回る(ステップS4中、NO)。   At this time, as shown in FIG. 3, when the flow rate of the ventilation air supplied to the box 36 is increased, the hydrogen concentration in the box 36 decreases. For this reason, the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor 54 is lower than the specified concentration (NO in step S4).

一方、分岐配管44に分流される空気流量が増量されているのに関わらず、水素検出センサ54により検出される水素濃度が、規定濃度以上であると判断されると(ステップS4中、YES)、ステップS5に進む。すなわち、オリフィス46は、凍結や目詰まり等により閉塞されており、換気用空気を良好に流通させることができない。従って、コントローラ58は、分岐配管44に異常があると認定する。   On the other hand, when it is determined that the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor 54 is equal to or higher than the specified concentration regardless of the increase in the air flow rate divided into the branch pipe 44 (YES in step S4). The process proceeds to step S5. That is, the orifice 46 is blocked by freezing, clogging, or the like, and the ventilation air cannot be circulated satisfactorily. Therefore, the controller 58 recognizes that the branch pipe 44 is abnormal.

この場合、本実施形態では、ボックス36内の水素濃度が規定濃度以上である際、前記ボックス36内に供給される換気用空気の流量が増量されている。ここで、換気用空気の流量が増量された後にも、ボックス36内の水素濃度が規定濃度以上であれば、分岐配管44に異常、例えば、オリフィス46の閉塞が発生していることが検出される。これにより、簡単な工程で、分岐配管44の異常を検出し、ボックス36内の換気を良好且つ確実に遂行することが可能になるという効果が得られる。   In this case, in this embodiment, when the hydrogen concentration in the box 36 is equal to or higher than the specified concentration, the flow rate of the ventilation air supplied into the box 36 is increased. Here, even after the flow rate of the ventilation air is increased, if the hydrogen concentration in the box 36 is equal to or higher than the specified concentration, it is detected that the branch pipe 44 is abnormal, for example, the orifice 46 is blocked. The As a result, it is possible to detect an abnormality of the branch pipe 44 by a simple process and to effectively and reliably perform ventilation in the box 36.

10…燃料電池システム 12…発電セル
14…燃料電池 16…電解質膜・電極構造体
22…固体高分子電解質膜 24…カソード電極
26…アノード電極 28…酸化剤ガス通路
30…燃料ガス通路 32…酸化剤ガス供給装置
34…燃料電池ガス供給装置 36…ボックス
38…エアポンプ 40…空気供給配管
44…分岐配管 46…オリフィス
48…水素タンク 50…水素供給配管
54…水素検出センサ 58…コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 12 ... Power generation cell 14 ... Fuel cell 16 ... Electrolyte membrane and electrode structure 22 ... Solid polymer electrolyte membrane 24 ... Cathode electrode 26 ... Anode electrode 28 ... Oxidant gas passage 30 ... Fuel gas passage 32 ... Oxidation Agent gas supply device 34 ... Fuel cell gas supply device 36 ... Box 38 ... Air pump 40 ... Air supply piping 44 ... Branch piping 46 ... Orifice 48 ... Hydrogen tank 50 ... Hydrogen supply piping 54 ... Hydrogen detection sensor 58 ... Controller

Claims (2)

酸化剤ガス供給系からカソード電極に供給される酸化剤ガス、及び燃料ガス供給系からアノード電極に供給される燃料ガスの電気化学反応により発電する燃料電池が、ボックス内に収容されるとともに、前記酸化剤ガス供給系から分岐し、該酸化剤ガス供給系の配管よりも小流量の分岐配管が、前記ボックス内に開放される一方、前記ボックス内には、水素検出センサが設けられる燃料電池システムの換気方法であって、
前記水素検出センサにより、前記ボックス内の水素濃度を検出する工程と、
前記水素検出センサにより検出された前記水素濃度が、規定濃度以上であるか否かを判断する工程と、
前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、前記分岐配管から前記ボックス内に供給される換気用酸化剤ガスの流量を増量させる工程と、
前記換気用酸化剤ガスの流量が増量された状態で、前記水素濃度が、前記規定濃度以上であると判断された際、前記分岐配管に異常があると認定する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの換気方法。
A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of an oxidant gas supplied from the oxidant gas supply system to the cathode electrode and a fuel gas supplied from the fuel gas supply system to the anode electrode is housed in the box, and A fuel cell system that branches from an oxidant gas supply system, and a branch pipe having a smaller flow rate than the pipe of the oxidant gas supply system is opened in the box, and a hydrogen detection sensor is provided in the box The ventilation method of
Detecting the hydrogen concentration in the box by the hydrogen detection sensor;
Determining whether the hydrogen concentration detected by the hydrogen detection sensor is equal to or higher than a specified concentration;
A step of increasing the flow rate of the oxidizing gas for ventilation supplied from the branch pipe into the box when it is determined that the hydrogen concentration is equal to or higher than the specified concentration;
The step of certifying that there is an abnormality in the branch pipe when it is determined that the hydrogen concentration is equal to or higher than the specified concentration in a state where the flow rate of the oxidizing gas for ventilation is increased;
A method for ventilating a fuel cell system, comprising:
請求項1記載の換気方法において、前記分岐配管には、前記換気用酸化剤ガスに圧損を付与するためのオリフィスが配設されることを特徴とする燃料電池システムの換気方法。   2. The ventilation method according to claim 1, wherein an orifice for imparting pressure loss to the ventilation oxidant gas is disposed in the branch pipe.
JP2012121629A 2012-05-29 2012-05-29 Ventilation method for fuel cell system Expired - Fee Related JP5940891B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012121629A JP5940891B2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Ventilation method for fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012121629A JP5940891B2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Ventilation method for fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013247051A true JP2013247051A (en) 2013-12-09
JP5940891B2 JP5940891B2 (en) 2016-06-29

Family

ID=49846653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012121629A Expired - Fee Related JP5940891B2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Ventilation method for fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5940891B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015003030A1 (en) 2015-03-10 2016-09-15 Daimler Ag The fuel cell system
DE102017204110A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for detecting leakage fuel and fuel cell system
JP2019079680A (en) * 2017-10-24 2019-05-23 日産自動車株式会社 Fuel cell system and control method of fuel cell system
CN110031045A (en) * 2019-05-23 2019-07-19 南京信息工程大学 A kind of electricity public transport enclosed cell cabin gas controlling device and method
JP2020035696A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 本田技研工業株式会社 Housing structure for fuel cell stack
WO2020260035A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-30 Robert Bosch Gmbh Fuel cell system with a ventilation line and/or a compressor ventilation line, method for ventilating a housing of a fuel cell system and vehicle
WO2022135776A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Psa Automobiles Sa Fuel cell system and method for operating same
JP2023013186A (en) * 2021-07-15 2023-01-26 株式会社クボタ work machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003132916A (en) * 2001-10-26 2003-05-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell box ventilation system
JP2006093028A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and film drying state estimation method of fuel cell
JP2006153857A (en) * 2004-10-26 2006-06-15 Nissan Motor Co Ltd Deterioration detection system of hydrogen sensor, deterioration detection method, and deterioration detection system of hydrogen concentration measuring means
JP2009021076A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2009193713A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system, and control method of fuel cell system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003132916A (en) * 2001-10-26 2003-05-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell box ventilation system
JP2006093028A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and film drying state estimation method of fuel cell
JP2006153857A (en) * 2004-10-26 2006-06-15 Nissan Motor Co Ltd Deterioration detection system of hydrogen sensor, deterioration detection method, and deterioration detection system of hydrogen concentration measuring means
JP2009021076A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2009193713A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system, and control method of fuel cell system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015003030A1 (en) 2015-03-10 2016-09-15 Daimler Ag The fuel cell system
DE102017204110A1 (en) * 2017-03-13 2018-09-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for detecting leakage fuel and fuel cell system
JP7056074B2 (en) 2017-10-24 2022-04-19 日産自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell system control method
JP2019079680A (en) * 2017-10-24 2019-05-23 日産自動車株式会社 Fuel cell system and control method of fuel cell system
JP2020035696A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 本田技研工業株式会社 Housing structure for fuel cell stack
JP7091195B2 (en) 2018-08-31 2022-06-27 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack containment structure and fuel cell system
CN110031045A (en) * 2019-05-23 2019-07-19 南京信息工程大学 A kind of electricity public transport enclosed cell cabin gas controlling device and method
CN110031045B (en) * 2019-05-23 2024-02-23 南京信息工程大学 Device and method for monitoring gas in sealed battery compartment of electric bus
WO2020260035A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-30 Robert Bosch Gmbh Fuel cell system with a ventilation line and/or a compressor ventilation line, method for ventilating a housing of a fuel cell system and vehicle
JP2022538063A (en) * 2019-06-26 2022-08-31 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Fuel cell system with vent and/or compressor vent, method for venting housing of fuel cell system and motor vehicle
JP7511590B2 (en) 2019-06-26 2024-07-05 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Fuel cell system with vent pipe and/or compressor vent pipe, method for venting the housing of a fuel cell system and vehicle
WO2022135776A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Psa Automobiles Sa Fuel cell system and method for operating same
JP2023013186A (en) * 2021-07-15 2023-01-26 株式会社クボタ work machine
JP7597664B2 (en) 2021-07-15 2024-12-10 株式会社クボタ Agricultural Tractors
US12330517B2 (en) 2021-07-15 2025-06-17 Kubota Corporation Working machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP5940891B2 (en) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5940891B2 (en) Ventilation method for fuel cell system
JP5743792B2 (en) Fuel cell system
US20110195324A1 (en) Methods and processes to recover voltage loss of pem fuel cell stack
JP5383737B2 (en) Fuel cell system and power generation stopping method thereof
US8936885B2 (en) Fuel cell system
JP2012003981A (en) Fuel cell system
JP5419255B2 (en) Reversible cell operation switching method
JP5665684B2 (en) Fuel cell system
JP4028320B2 (en) Fuel circulation fuel cell system
JP6092028B2 (en) Fuel cell vehicle
JP5564315B2 (en) Fuel cell system
JP2009016082A (en) Fuel cell system
JP2012234806A (en) Fuel cell system and control method thereof
JP5947152B2 (en) Operation method of fuel cell
CN116722182A (en) Fuel cell system
JP2009245818A (en) Fuel cell device
JP6389835B2 (en) Pressure control method during output acceleration of fuel cell system
JP5279005B2 (en) Fuel cell system
JP2005108698A (en) Fuel cell system
JP2010192292A (en) Fuel cell system and method for operating the same
JP5557579B2 (en) Fuel cell system
JP2008288147A (en) Fuel cell system
JP2013037826A (en) Fuel cell system
JP2009134977A (en) Fuel cell system
JP2007294122A (en) Control device for fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160519

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5940891

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees