JPH10172593A - Fuel cell system - Google Patents
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- JPH10172593A JPH10172593A JP8336088A JP33608896A JPH10172593A JP H10172593 A JPH10172593 A JP H10172593A JP 8336088 A JP8336088 A JP 8336088A JP 33608896 A JP33608896 A JP 33608896A JP H10172593 A JPH10172593 A JP H10172593A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に対し加
湿されたガスを供給する燃料電池システムに関する。The present invention relates to a fuel cell system for supplying a humidified gas to a fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、固体高分子電解質膜を挟んでア
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体を、セパレータによって挟持して複数積層すること
により構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実
用化されつつある。2. Description of the Related Art For example, a fuel cell has been developed in which a plurality of fuel cell structures having an anode electrode and a cathode electrode opposed to each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween are sandwiched by a separator and stacked. It is being put to practical use for various applications.
【0003】この種の燃料電池は、一般的に水素ガス
(燃料ガス)をアノード側電極に供給するとともに、酸
化剤ガス(空気または酸素ガス)をカソード側電極に供
給することにより、前記水素ガスがイオン化して固体高
分子電解質膜内を流れ、これにより外部に電気エネルギ
が得られるように構成されている。[0003] This type of fuel cell generally supplies hydrogen gas (fuel gas) to an anode side electrode and oxidant gas (air or oxygen gas) to a cathode side electrode. Are ionized and flow through the solid polymer electrolyte membrane, whereby electric energy is obtained outside.
【0004】この場合、上記燃料電池では、有効な発電
機能を発揮させるために、固体高分子電解質膜を適度な
湿潤状態に維持することが必要とされている。このた
め、燃料ガスや酸化剤ガスを予め水により加湿する加湿
装置を用意し、この加湿装置を燃料電池に連結して構成
することにより、前記加湿された燃料ガスや酸化剤ガス
を発電部である燃料電池構造体に供給するものが知られ
ている。In this case, in the fuel cell, it is necessary to maintain the solid polymer electrolyte membrane in an appropriate wet state in order to exhibit an effective power generation function. For this reason, by preparing a humidifying device for humidifying the fuel gas or the oxidizing gas with water in advance, and connecting the humidifying device to a fuel cell, the humidified fuel gas or the oxidizing gas is generated by the power generation unit. It is known to supply certain fuel cell structures.
【0005】この種の加湿装置として、例えば、特開平
7−263010号公報に開示されているように、燃料
電池に接続された水素供給管に、超音波発生器とインジ
ェクタとヒータとからなる加湿装置が設けられた燃料電
池システムが知られている。この燃料電池システムで
は、燃料電池の負荷に応じてインジェクタから噴射され
る純水の量が制御され、この噴射された純水が超音波発
生器によって霧化を促進されるとともに、ヒータを介し
て前記燃料電池の反応温度まで加熱されるように構成さ
れている。As a humidifier of this type, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-263010, a humidifier comprising an ultrasonic generator, an injector, and a heater is connected to a hydrogen supply pipe connected to a fuel cell. A fuel cell system provided with a device is known. In this fuel cell system, the amount of pure water injected from the injector is controlled in accordance with the load of the fuel cell, and the injected pure water is atomized by an ultrasonic generator, and is also supplied via a heater. The fuel cell is configured to be heated to a reaction temperature.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、機械的または電気的に作動するインジェ
クタから噴射される純水のみによりガスを加湿してい
る。このため、微細な加湿量制御が困難となり、特にイ
ンジェクタが作動しないとき、ガスの加湿量が少なくな
ってしまい、あるいは、前記ガスを加湿することができ
なくなるという問題が指摘されている。しかも、常時、
インジェクタの制御を行うために、消費電力が増大する
という問題がある。However, in the prior art described above, the gas is humidified only by pure water injected from a mechanically or electrically operated injector. For this reason, it has been pointed out that it is difficult to finely control the humidification amount, and particularly when the injector does not operate, the humidification amount of the gas is reduced or the gas cannot be humidified. And always,
There is a problem that power consumption increases due to control of the injector.
【0007】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、供給されるガス流量に応じた微細な加湿量制御
を、簡単な構成で高精度かつ有効に遂行することが可能
な燃料電池システムを提供することを目的とする。The present invention solves this kind of problem, and a fuel cell capable of performing a fine control of the humidification amount in accordance with the flow rate of supplied gas with high accuracy and efficiency with a simple configuration. The purpose is to provide a system.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る燃料電池システムでは、燃料および
/または酸化剤としてのガスが、加湿手段を介して一定
量の純水により常時加湿されて燃料電池に供給されると
ともに、供給通路を流れる前記ガスの流量の変化に基づ
いて、高圧噴射手段の作用下に該ガスに純水を供給して
ガスの加湿が行われる。In order to solve the above-mentioned problems, in a fuel cell system according to the present invention, a fuel and / or a gas as an oxidant is constantly supplied by a fixed amount of pure water via a humidifying means. The humidified gas is supplied to the fuel cell, and based on a change in the flow rate of the gas flowing through the supply passage, pure water is supplied to the gas under the action of the high-pressure injection means to humidify the gas.
【0009】具体的には、燃料電池に供給されるガス流
量が比較的少ない場合には、加湿手段のみが作動する一
方、前記ガス流量が比較的多い場合には、前記加湿手段
に付加して高圧噴射手段が作動する。これにより、ガス
流量に応じた微細な加湿量制御が容易に遂行可能にな
る。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを併用すること
により、高精度な加湿量制御が確実に遂行される。Specifically, when the flow rate of the gas supplied to the fuel cell is relatively small, only the humidifying means operates, while when the flow rate of the gas is relatively high, the humidifying means is additionally provided. The high pressure injection means operates. This makes it possible to easily perform fine humidification control according to the gas flow rate. Further, by using both the humidifying unit and the high-pressure injection unit, highly accurate humidification amount control is reliably performed.
【0010】また、加湿手段が、水透過膜を備えた膜型
加湿手段を構成している。このため、加湿手段の構成が
有効に簡素化されるとともに、高圧噴射手段を併用する
ことにより前記加湿手段自体を小型化することができ
る。Further, the humidifying means constitutes a membrane type humidifying means provided with a water permeable membrane. Therefore, the configuration of the humidifying unit can be effectively simplified, and the humidifying unit itself can be downsized by using the high-pressure injection unit together.
【0011】さらにまた、加湿手段による加湿量が、少
なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応した
加湿量以上に設定される。従って、例えば、アクセルが
踏まれて走行動作が開始されることにより燃料電池に所
定以上の負荷が発生した際にのみ、高圧噴射手段が作動
を開始する。これにより、燃料電池の負荷に応じた高精
度な加湿量制御が遂行されるとともに、省電力化が図ら
れる。Further, the humidification amount by the humidification means is set to be at least equal to or more than the humidification amount corresponding to the gas at the flow rate required at the time of idling. Therefore, for example, the high-pressure injection unit starts operating only when a load equal to or more than a predetermined value is generated in the fuel cell due to the start of the running operation when the accelerator is depressed. As a result, highly accurate humidification amount control according to the load of the fuel cell is performed, and power saving is achieved.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料電池システム10の概略構成説明図である。
燃料電池システム10は、燃料電池12と、この燃料電
池12に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスを一定量
の純水で常時加湿するための加湿部(加湿手段)14
と、この加湿部14にそれぞれ水素(燃料ガス)および
空気(酸化剤ガス)を供給するためのガス供給管(供給
通路)16、18とを備える。FIG. 1 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell system 10 according to a first embodiment of the present invention.
The fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 and a humidifying unit (humidifying means) 14 for constantly humidifying a fuel gas and an oxidizing gas supplied to the fuel cell 12 with a certain amount of pure water.
And gas supply pipes (supply passages) 16 and 18 for supplying hydrogen (fuel gas) and air (oxidant gas) to the humidifying section 14, respectively.
【0013】燃料電池12は、固体高分子電解質膜20
を挟んでアノード側電極22とカソード側電極24を対
設した発電部(単位セル)26を備え、この発電部26
が図示しないセパレータを介して複数積層されている。
この燃料電池12には、燃料ガス導入口28、酸化剤ガ
ス導入口30、燃料ガス導出口32および酸化剤ガス
(反応生成水を含む)導出口34が形成されている。燃
料電池12の負荷を検出するための手段としては、電流
値によって検出する手段を使用してもよく、あるいは前
記燃料電池12に供給される水素または空気の供給量を
検出する手段(後述するフローメータ52)を用いても
よい。The fuel cell 12 includes a solid polymer electrolyte membrane 20
A power generation unit (unit cell) 26 having an anode 22 and a cathode 24 opposed to each other with the power generation unit 26 interposed therebetween.
Are laminated with a separator (not shown) interposed therebetween.
The fuel cell 12 has a fuel gas inlet 28, an oxidizing gas inlet 30, a fuel gas outlet 32, and an oxidizing gas (including reaction product water) outlet 34. As a means for detecting the load of the fuel cell 12, a means for detecting a current value may be used, or a means for detecting the supply amount of hydrogen or air supplied to the fuel cell 12 (see the flow chart to be described later). A meter 52) may be used.
【0014】加湿部14は、図示しないセパレータを介
して所定間隔ずつ離間する複数の水透過膜36a〜36
nを備え、前記水透過膜36a〜36nは、例えば、イ
オン交換膜で構成されている。水透過膜36aの両面側
には、燃料ガス通路38aと加湿用水路40aとが形成
されるとともに、水透過膜36bの両面側には、水路4
0bと酸化剤ガス通路42aとが形成される。水透過膜
36cの両面側には、燃料ガス通路38bと加湿用水路
40cとが形成され、水透過膜36dの両面側には、水
路40dと酸化剤ガス通路42bとが形成される。以
下、水透過膜36nまで同様に構成されている。The humidifying section 14 includes a plurality of water permeable membranes 36a to 36 spaced at predetermined intervals via a separator (not shown).
n, and each of the water permeable membranes 36a to 36n is formed of, for example, an ion exchange membrane. A fuel gas passage 38a and a humidifying water passage 40a are formed on both sides of the water permeable membrane 36a, and a water passage 4a is formed on both sides of the water permeable membrane 36b.
0b and an oxidant gas passage 42a are formed. A fuel gas passage 38b and a humidifying water passage 40c are formed on both sides of the water permeable membrane 36c, and a water passage 40d and an oxidizing gas passage 42b are formed on both sides of the water permeable membrane 36d. Hereinafter, the structure is the same up to the water permeable membrane 36n.
【0015】加湿部14には、加湿された水素を燃料電
池12の燃料ガス導入口28に供給するための燃料ガス
導出口44と、加湿後の空気を前記燃料電池12の酸化
剤ガス導入口30に送り出すための酸化剤ガス導出口4
6と、水路40a〜40dに加湿水を供給するための加
湿水導入口48と、前記加湿水を外部に導出するための
加湿水導出口50とが設けられる。加湿水導入口48お
よび加湿水導出口50は、図示しない水タンクに連通し
ており、加湿水を循環供給するように構成されている。
この水タンクには、燃料電池12から排出される反応生
成水が供給される。The humidifying section 14 has a fuel gas outlet 44 for supplying humidified hydrogen to the fuel gas inlet 28 of the fuel cell 12 and an oxidizing gas inlet of the fuel cell 12 for supplying the humidified air. Oxidizing gas outlet 4 for sending out to 30
6, a humidification water inlet 48 for supplying humidification water to the water channels 40a to 40d, and a humidification water outlet 50 for discharging the humidification water to the outside. The humidification water inlet 48 and the humidification water outlet 50 communicate with a water tank (not shown), and are configured to circulate and supply the humidification water.
Reaction water discharged from the fuel cell 12 is supplied to the water tank.
【0016】加湿部14によるガス加湿量は、燃料電池
システム10が、例えば、電気自動車等の移動体に使用
される際、少なくともアイドル時に要求される流量のガ
スに対応した加湿量以上に設定される。The gas humidification amount by the humidification unit 14 is set to be equal to or greater than the humidification amount corresponding to at least the flow rate of gas required at the time of idling when the fuel cell system 10 is used for a mobile body such as an electric vehicle. You.
【0017】ガス供給管16には、このガス供給管16
内を流れる水素の流量を検出するフローメータ(ガス流
量検出手段)52と、前記水素に必要に応じて純水を供
給して加湿する高圧噴射ノズル(高圧噴射手段)54と
が配設される。この高圧噴射ノズル54に供給される純
水は、加湿部14に供給される加湿水用の水タンクから
送られる。高圧噴射ノズル54は、通常、自動車用エン
ジンの燃料噴射に広く使用されているインジェクタで構
成されており、その詳細な説明は省略する。The gas supply pipe 16 has
A flow meter (gas flow rate detecting means) 52 for detecting the flow rate of hydrogen flowing in the inside, and a high-pressure injection nozzle (high-pressure injection means) 54 for supplying pure water to the hydrogen as needed to humidify it are provided. . The pure water supplied to the high-pressure injection nozzle 54 is sent from a humidification water tank supplied to the humidification unit 14. The high-pressure injection nozzle 54 is generally constituted by an injector widely used for fuel injection of an automobile engine, and a detailed description thereof will be omitted.
【0018】フローメータ52と高圧噴射ノズル54と
は、このフローメータ52からの信号に基づいて前記高
圧噴射ノズル54の純水噴射量を設定するための制御手
段56に接続される。The flow meter 52 and the high-pressure injection nozzle 54 are connected to control means 56 for setting a pure water injection amount of the high-pressure injection nozzle 54 based on a signal from the flow meter 52.
【0019】空気を供給するためのガス供給管18は、
上記水素を供給するためのガス供給管16と同様に構成
されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。なお、空気に代えて酸素
を用いてもよく、また、水素側のガス供給管16にのみ
高圧噴射ノズル54を設けることも可能である。The gas supply pipe 18 for supplying air is
It is configured in the same manner as the gas supply pipe 16 for supplying hydrogen, and the same components are denoted by the same reference characters and will not be described in detail. Note that oxygen may be used instead of air, and the high-pressure injection nozzle 54 may be provided only in the gas supply pipe 16 on the hydrogen side.
【0020】このように構成される第1の実施形態に係
る燃料電池システム10の動作について、以下に説明す
る。The operation of the fuel cell system 10 according to the first embodiment will be described below.
【0021】先ず、図1に示すように、ガス供給管16
に燃料ガスとして水素が供給されると、この水素は、フ
ローメータ52を通って高圧噴射ノズル54に至る。図
2Aに示すように、燃料電池12の負荷が予め設定され
た加湿切替ラインCよりも小さい場合には、高圧噴射ノ
ズル54が作動されず、水素がそのまま加湿部14に供
給される。一方、ガス供給管18では、酸化剤ガスとし
て空気が供給され、この空気が上記水素と同様に加湿部
14に供給される。First, as shown in FIG.
Is supplied as fuel gas to the high pressure injection nozzle 54 through the flow meter 52. As shown in FIG. 2A, when the load on the fuel cell 12 is smaller than the preset humidification switching line C, the high-pressure injection nozzle 54 is not operated, and hydrogen is supplied to the humidification unit 14 as it is. On the other hand, in the gas supply pipe 18, air is supplied as an oxidizing gas, and this air is supplied to the humidifying unit 14 in the same manner as the hydrogen.
【0022】ここで、燃料電池12の負荷が小さい場合
とは、フローメータ52により検出される水素の流量が
設定量よりも少ない場合に対応しており、このフローメ
ータ52による検出信号が制御手段56に送られる。こ
の制御手段56は、フローメータ52からの検出信号に
基づいて、高圧噴射ノズル54の純水噴射量を設定す
る。Here, the case where the load on the fuel cell 12 is small corresponds to the case where the flow rate of hydrogen detected by the flow meter 52 is smaller than the set amount. Sent to 56. The control means 56 sets the pure water injection amount of the high-pressure injection nozzle 54 based on the detection signal from the flow meter 52.
【0023】加湿部14では、水透過膜36a〜36n
の一方の面側に形成された燃料ガス通路38a、38b
と酸化剤ガス通路42a、 42bとにそれぞれ水素と空
気が供給されるとともに、前記水透過膜36a〜36n
の他方の面側に形成された水路40a〜40dに加湿水
が供給される。これにより、水透過膜36a〜36nの
一方の面に沿って移動する水素および酸素は、前記水透
過膜36a〜36nの他方の面に沿って移動する加湿水
が該水透過膜36a〜36nを透過することによって、
加湿される。In the humidifying section 14, the water permeable membranes 36a to 36n
Gas passages 38a, 38b formed on one side of
And oxidant gas passages 42a and 42b are supplied with hydrogen and air, respectively, and the water permeable membranes 36a to 36n
The humidification water is supplied to the water channels 40a to 40d formed on the other surface side of the. Thereby, the hydrogen and oxygen moving along one surface of the water permeable films 36a to 36n are humidified by the humidified water moving along the other surface of the water permeable films 36a to 36n. By penetrating,
Humidified.
【0024】加湿された水素および酸素は、燃料ガス導
出口44および酸化剤ガス導出口46から燃料電池12
の燃料ガス導入口28および酸化剤ガス導入口30を介
して発電部26に供給される。The humidified hydrogen and oxygen are supplied from the fuel gas outlet 44 and the oxidant gas outlet 46 to the fuel cell 12.
Is supplied to the power generation unit 26 via the fuel gas inlet 28 and the oxidizing gas inlet 30.
【0025】ところで、図2Aに示すように、燃料電池
12の負荷が加湿切替ラインCを越えると、フローメー
タ52により検出される水素の流量が設定量よりも多く
なるため、制御手段56を介して高圧噴射ノズル54が
駆動される。従って、図示しない水タンクから送られた
純水は、高圧噴射ノズル54により微粒化されてガス供
給管16内の水素に噴射され、この水素が加湿されて加
湿部14に送られる。一方、ガス供給管18に供給され
る空気は、同様に加湿された状態で加湿部14に送られ
る。As shown in FIG. 2A, when the load of the fuel cell 12 exceeds the humidification switching line C, the flow rate of hydrogen detected by the flow meter 52 becomes larger than the set amount. Thus, the high-pressure injection nozzle 54 is driven. Therefore, the pure water sent from the water tank (not shown) is atomized by the high-pressure injection nozzle 54 and injected into the hydrogen in the gas supply pipe 16, and the hydrogen is humidified and sent to the humidification unit 14. On the other hand, the air supplied to the gas supply pipe 18 is sent to the humidifier 14 in a humidified state.
【0026】加湿部14に送られた水素および空気は、
この加湿部14に一定量だけ供給される加湿水によって
さらに加湿された後、燃料電池12を構成する発電部2
6に供給される。これにより、燃料電池12の負荷に応
じた純水の噴射が行われ(図2B参照)、所望の加湿状
態に維持された水素および空気が燃料電池12の発電部
26に供給されて高品質な発電性能を発揮することがで
きる。The hydrogen and air sent to the humidifier 14 are
After being further humidified by the humidifying water supplied to the humidifying section 14 by a fixed amount, the power generation section 2 constituting the fuel cell 12
6. As a result, pure water is injected according to the load of the fuel cell 12 (see FIG. 2B), and hydrogen and air maintained in a desired humidified state are supplied to the power generation unit 26 of the fuel cell 12 to provide high quality. Power generation performance can be exhibited.
【0027】このように、第1の実施形態では、ガス供
給管16を流れる水素の供給量が少ない場合(燃料電池
12の負荷が小さい場合)、この水素は、加湿部14の
みにより加湿されて燃料電池12の発電部26に供給さ
れる。一方、ガス供給管16を流れる水素の供給量が多
い場合(燃料電池12の負荷が大きい場合)、制御手段
56を介して高圧噴射ノズル54が作動し、加湿部14
による加湿にこの高圧噴射ノズル54による加湿が付加
されて、水素が十分に加湿される。As described above, in the first embodiment, when the supply amount of hydrogen flowing through the gas supply pipe 16 is small (when the load on the fuel cell 12 is small), the hydrogen is humidified only by the humidification unit 14. The power is supplied to the power generation unit 26 of the fuel cell 12. On the other hand, when the supply amount of hydrogen flowing through the gas supply pipe 16 is large (when the load on the fuel cell 12 is large), the high-pressure injection nozzle 54 operates via the control means 56 and
The humidification by the high-pressure injection nozzle 54 is added to the humidification by, and the hydrogen is sufficiently humidified.
【0028】これにより、加湿部14と高圧噴射ノズル
54とを併用してガス流量に応じた微細な加湿量制御が
容易に遂行可能になるとともに、前記加湿部14と前記
高圧噴射ノズル54とが個別に動作自在であるため、高
精度な加湿量制御が確実に遂行されるという効果が得ら
れる。ここで、高圧噴射ノズル54を併用することによ
り、加湿部14を、従来の構造に比べて一挙に小型化す
ることが可能になる。This makes it possible to easily perform fine humidification control in accordance with the gas flow rate by using the humidifying unit 14 and the high-pressure injection nozzle 54 in combination, and to connect the humidification unit 14 and the high-pressure injection nozzle 54 with each other. Since the humidification amount can be individually operated, an effect that the humidification amount control with high accuracy is surely performed can be obtained. Here, the combined use of the high-pressure injection nozzle 54 makes it possible to reduce the size of the humidifying unit 14 at a stroke as compared with the conventional structure.
【0029】しかも、加湿部14によるガス加湿量が、
少なくともアイドル時に要求される流量のガスに対応し
た加湿量以上に設定される。従って、アイドル時には、
加湿部14のみを用いればよく、高圧噴射ノズル54の
作動を停止することができる。これによって、燃料電池
システム10全体の省電力化が容易に遂行可能になると
いう利点がある。Moreover, the gas humidification amount by the humidification unit 14 is
The humidification amount is set to at least the humidification amount corresponding to the gas at the flow rate required during idling. Therefore, at idle,
The operation of the high-pressure injection nozzle 54 can be stopped by using only the humidifier 14. Thereby, there is an advantage that power saving of the entire fuel cell system 10 can be easily performed.
【0030】また、加湿部14および高圧噴射ノズル5
4に使用される加湿水(純水)は、同一の水タンクに貯
留されるとともに、燃料電池12から排出される反応生
成水をこの水タンクに供給している。このため、水タン
クを有効に小型化することができ、燃料電池システム1
0全体のコンパクト化が図られる。The humidifying section 14 and the high-pressure injection nozzle 5
The humidification water (pure water) used in 4 is stored in the same water tank, and supplies reaction water discharged from the fuel cell 12 to this water tank. For this reason, the water tank can be effectively reduced in size, and the fuel cell system 1
0 is made compact.
【0031】なお、第1の実施形態では、高圧噴射ノズ
ル54の後段に加湿部14が設けられているが、これと
は逆に、前記高圧噴射ノズル54を燃料電池12と前記
加湿部14との間に配設してもよい。In the first embodiment, the humidifying section 14 is provided at a stage subsequent to the high-pressure injection nozzle 54. On the contrary, the high-pressure injection nozzle 54 is connected to the fuel cell 12 and the humidifying section 14. It may be arranged between.
【0032】図3は、本発明の第2の実施形態に係る燃
料電池システム70の概略構成説明図である。なお、第
1の実施形態に係る燃料電池システム10と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。FIG. 3 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell system 70 according to a second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0033】燃料電池システム70では、高圧噴射ノズ
ル54と加湿部14との間にベンチュリノズル72が配
設される。これにより、高圧噴射ノズル54から噴射さ
れた純水の拡散性および霧化性が向上し、水素や空気を
一層有効に加湿することが可能になる。In the fuel cell system 70, a Venturi nozzle 72 is provided between the high-pressure injection nozzle 54 and the humidifier 14. Thereby, the diffusibility and atomization of the pure water injected from the high-pressure injection nozzle 54 are improved, and it is possible to humidify hydrogen and air more effectively.
【0034】図4は、本発明の第3の実施形態に係る燃
料電池システム80の概略構成説明図である。なお、第
1の実施形態に係る燃料電池システム10と同一の構成
要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省
略する。FIG. 4 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell system 80 according to a third embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0035】燃料電池システム80では、高圧噴射ノズ
ル54と加湿部14との間に加温部82が配設される。
従って、高圧噴射ノズル54から噴射された純水の拡散
性および霧化性が向上する等、第2の実施形態と同様の
効果が得られる。In the fuel cell system 80, a heating section 82 is disposed between the high-pressure injection nozzle 54 and the humidifying section 14.
Accordingly, the same effects as in the second embodiment are obtained, such as the diffusibility and atomization of the pure water injected from the high-pressure injection nozzle 54 are improved.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上のように、本発明に係る燃料電池シ
ステムでは、燃料および/または酸化剤としてのガス
が、加湿手段を介して一定量の純水により常時加湿され
て燃料電池に供給されるとともに、前記ガス流量の変化
に基づいて高圧噴射手段の作用下に該ガスの加湿が行わ
れるため、ガス流量に応じた微細な加湿量制御が容易に
遂行可能になる。さらに、加湿手段と高圧噴射手段とを
併用することにより、高精度な加湿量制御が確実に遂行
される他、前記加湿手段の小型化が可能になり、燃料電
池システム全体のコンパクト化が図られる。As described above, in the fuel cell system according to the present invention, the fuel and / or the gas as the oxidizing agent are constantly humidified by a certain amount of pure water via the humidifying means and supplied to the fuel cell. In addition, since the gas is humidified under the action of the high-pressure injection means based on the change in the gas flow rate, fine humidification control according to the gas flow rate can be easily performed. Further, by using the humidifying means and the high-pressure injection means together, high-precision humidification amount control is surely performed, and the humidifying means can be downsized, so that the entire fuel cell system can be made compact. .
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2Aは、燃料電池の負荷が変動する際の説明
図であり、図2Bは、前記負荷変動に関連した純水噴射
量の説明図である。FIG. 2A is an explanatory diagram when a load of a fuel cell fluctuates, and FIG. 2B is an explanatory diagram of a pure water injection amount related to the load fluctuation.
【図3】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。FIG. 3 is a schematic configuration explanatory view of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施形態に係る燃料電池システ
ムの概略構成説明図である。FIG. 4 is a schematic configuration explanatory view of a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.
10、70、80…燃料電池システム 12…燃料電池 14、82…加湿部 16、18…ガ
ス供給管 26…発電部 36a〜36n
…水透過膜 52…フローメータ 54…高圧噴射
ノズル 56…制御手段 72…ベンチュ
リノズル10, 70, 80 ... fuel cell system 12 ... fuel cell 14, 82 ... humidification unit 16, 18 ... gas supply pipe 26 ... power generation unit 36a to 36n
... water permeable membrane 52 ... flow meter 54 ... high pressure injection nozzle 56 ... control means 72 ... Venturi nozzle
Claims (3)
を供給するための供給通路に設けられたガス流量検出手
段と、 前記供給通路を流れる前記ガスに必要に応じて純水を供
給して加湿する高圧噴射手段と、 前記ガス流量検出手段からの信号に基づいて前記高圧噴
射手段の純水噴射量を設定する手段と、 前記高圧噴射手段の前段または後段に設けられ、前記供
給通路を介して供給される前記ガスに一定量の純水によ
り常時加湿を行う加湿手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池システム。1. A fuel cell; a gas flow rate detecting means provided in a supply passage for supplying a gas as a fuel and / or an oxidant to the fuel cell; High-pressure injection means for supplying and humidifying pure water by means of: a means for setting a pure water injection amount of the high-pressure injection means based on a signal from the gas flow rate detection means; provided at a stage before or after the high pressure injection unit And a humidifying unit that constantly humidifies the gas supplied through the supply passage with a fixed amount of pure water.
湿手段は、水透過膜と、 前記水透過膜の一方の面側に形成されるガス供給通路
と、 前記水透過膜の他方の面側に形成される加湿用水路と、 を備えることを特徴とする燃料電池システム。2. The system according to claim 1, wherein the humidifying means includes a water permeable membrane, a gas supply passage formed on one surface of the water permeable membrane, and the other surface of the water permeable membrane. A fuel cell system, comprising: a humidification water channel formed in the fuel cell system.
て、前記加湿手段による加湿量は、少なくともアイドル
時に要求される流量のガスに対応した加湿量以上に設定
されることを特徴とする燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 1, wherein a humidification amount by said humidification means is set to at least a humidification amount corresponding to a gas having a flow rate required at the time of idling. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8336088A JPH10172593A (en) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8336088A JPH10172593A (en) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10172593A true JPH10172593A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18295582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8336088A Pending JPH10172593A (en) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10172593A (en) |
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1996
- 1996-12-16 JP JP8336088A patent/JPH10172593A/en active Pending
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