[發明專利]燃料電池系統

無效

• 申請號: 200680018460.0
• 申請日: 2006-05-25
• 公開（公告）號: CN101185188A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 野野部康宏
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;顧晉偉

技術領域

本發明一般性涉及具有液氫罐的燃料電池系統。

背景技術

通常，燃料電池是從燃料(氫和氧)獲得電能的裝置。因為燃料電池從環境方面考慮性能優異，并且可實現高的能量效率，所以燃料電池正在被廣泛開發作為供能裝置。

存在經過驗證的為燃料電池提供氫的方法，例如提供貯存在貯存部中的氫的方法，所述貯存部例如是高壓氫罐、儲氫合金罐或液氫罐。液氫被驗證為燃料電池的氫供應源，因為液氫具有高能量貯存密度和對貯存部具有高的氫充填效率。

然而，從外部加熱液氫罐時，由于液氫蒸發可能產生蒸發氣體。產生蒸發氣體時液氫罐中的壓力增加。因此，必要時必須排出蒸發氣體。

專利文獻1公開了一種在壓力容器中貯存蒸發氣體和在燃料電池啟動時將貯存在壓力容器中的蒸發氣體提供給燃料電池的方法。可以使用蒸發氣體作為燃料電池的燃料。

專利文獻1：日本專利申請公開第2003-56799號。

發明內容

本發明待解決的問題

然而，在將專利文獻1中公開的方法應用到燃料電池系統的情況下，必須提供用于容納所述蒸發氣體的壓力容器。因此，該燃料電池系統的結構復雜。

本發明提供一種能有效使用蒸發氣體并具有簡化的系統結構的燃料電池系統。

解決問題的手段

根據本發明的燃料電池系統的特征在于包括貯存部、燃料電池、燃料供應部、氫循環系統、和蒸發氣體供應部。所述貯存部貯存液氫。所述燃料電池使用氫氣作為燃料氣體。所述燃料供應部向燃料電池的陽極提供氫氣。所述氫氣通過貯存在貯存部中的液氫蒸發而產生。所述氫循環系統包括燃料電池的陽極。該蒸發氣體供應部將貯存部中產生的蒸發氣體提供給氫循環系統。

在根據本發明的燃料電池系統中，液氫貯存在貯存部中。由貯存在貯存部中的液氫蒸發所產生的氫氣通過燃料供應部被提供給燃料電池的陽極。貯存部中產生的蒸發氣體通過蒸發氣體供應部提供給氫循環系統。這種情況下，防止了將蒸發氣體排放到外部，因為蒸發氣體被提供給氫循環系統。因此，不必設置排放到外部的蒸發氣體所用的處理裝置，例如稀釋裝置。因此，燃料電池系統的結構得到簡化。當燃料電池產生電能時，該燃料電池可使用蒸發氣體作為產生電能的燃料。因此，可以有效使用蒸發氣體。當燃料電池不產生電能時，可將蒸發氣體隔離在氫循環系統中。在下次產生電能時，燃料電池可使用蒸發氣體作為燃料。因此，可有效使用蒸發氣體。因此，可以防止燃料電池系統的能量效率降低。

蒸發氣體供應部可具有第一閥，其在蒸發氣體的壓力大于閾值時向氫循環系統提供蒸發氣體。這種情況下，防止了貯存部中的壓力過高。該蒸發氣體供應部可具有第二閥，其防止蒸發氣體從氫循環系統回流進入貯存部。這種情況下，防止包含在陽極廢氣中的蒸汽等流入貯存部。因此，可防止第一閥腐蝕。

氫循環系統可具有氫循環部，其循環氫循環系統中的氫。這種情況下，可以利用氫循環部控制提供給陽極的氫量。從蒸發氣體供應部向氫循環系統提供蒸發氣體的氫循環系統的位置可以在氫循環系統中氫循環部的上游和陽極的下游。

氫循環系統可具有排氣部，其位于氫循環部的上游和陽極的下游，并且排出氫循環系統中的氣體。這種情況下，可以排出從陰極流入陽極的氮等。從蒸發氣體供應部向氫循環系統提供蒸發氣體的氫循環系統的位置可以在氫循環部的上游和排氣部的下游。在這種情況下，可防止從排氣部中排出氫。

從蒸發氣體供應部向氫循環系統提供蒸發氣體的氫循環系統的位置可以在陽極的中部。這種情況下，防止了氫的密度在陽極出口側降低。因此，在燃料電池的每個區域產生基本相等的電能。

燃料電池系統可以包括壓力檢測部和判定部，所述檢測部檢測氫循環系統中的壓力，所述判定部判定在壓力檢測部檢測的值大于閾值時蒸發氣體是否正在進入氫循環系統。這種情況下，檢測在貯存部中是否產生蒸發氣體。壓力檢測部可以提供在氫循環部的下游和陽極的上游。

燃料電池系統還可以包括氫循環量控制器，其控制氫循環系統中氫的流量。這種情況下，可利用氫循環量控制器控制提供給陽極的氫量。

氫循環部可以是氫泵。當判定部判定蒸發氣體正在進入氫循環系統時，氫循環量控制器可以控制氫泵的轉動頻率。這種情況下，即使向氫循環系統提供蒸發氣體，也可以通過控制氫泵的轉動頻率而向陽極提供用于在燃料電池中發電的所需量的氫。當判定部判定蒸發氣體正在進入氫循環系統時，氫循環量控制器可以控制氫泵，使得氫泵的轉動頻率降低。在這種情況下，防止向燃料電池提供過量的氫。