[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810097172.X
• 申請(qǐng)日: 2008-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN101308935A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菅原龍也;尾崎浩靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 本田技研工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;F16K31/06;F16K27/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具備將燃料電池的正極換氣的系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在燃料電池系統(tǒng)中，向燃料電池的正極供給氫，向負(fù)極供給空氣，由此利用氫和空氣中的氧的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電。另外，在燃料電池系統(tǒng)中，在燃料電池的負(fù)極中生成水，但有時(shí)該生成水經(jīng)由電解質(zhì)膜從負(fù)極向正極透過。因此，燃料電池系統(tǒng)在達(dá)到冰點(diǎn)下的低溫環(huán)境下使用的情況下，存在運(yùn)行停止中生成水凍結(jié)的問題。因此，為了防止這樣的凍結(jié)，提出了在運(yùn)行停止時(shí)向負(fù)極和正極一同導(dǎo)入空氣，將生成水排出系統(tǒng)外的技術(shù)。作為向正極導(dǎo)入空氣的機(jī)構(gòu)，提出了設(shè)置：連接負(fù)極側(cè)和正極側(cè)的配管、和將該配管連通·阻隔的換氣導(dǎo)入閥，在換氣時(shí)打開換氣導(dǎo)入閥的技術(shù)。

但是，在運(yùn)行停止時(shí)進(jìn)行換氣的情況下，在換氣結(jié)束后，由于從正極的內(nèi)部擴(kuò)散出的水分在換氣導(dǎo)入閥的柱塞(plunger)和支撐該柱塞的引導(dǎo)部之間發(fā)生凍結(jié)，導(dǎo)致在冰點(diǎn)下起動(dòng)時(shí)換氣導(dǎo)入閥不工作的問題。

因此，作為防止冰點(diǎn)下起動(dòng)時(shí)的換氣導(dǎo)入閥的工作不良的機(jī)構(gòu)，提出了用隔膜等將柱塞從水分?jǐn)U散引起的加濕氣氛隔離而確保工作性的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。

【專利文獻(xiàn)1】特開2005-265036號(hào)公報(bào)(圖2及圖3)

【專利文獻(xiàn)2】特開2005-273704號(hào)公報(bào)(圖2及圖3)

但是，在專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中記載的換氣導(dǎo)入閥中設(shè)置隔膜的技術(shù)中，用隔膜隔離的柱塞室利用工作時(shí)隔膜的收縮膨脹形成的吸盤效果而導(dǎo)致閥工作不良的問題。因此，需要在換氣導(dǎo)入閥中設(shè)置與大氣連通的呼吸孔。但是，若設(shè)置呼吸孔，則柱塞室成為大氣壓，因此，換氣時(shí)的負(fù)極側(cè)的氣壓對(duì)隔膜的整個(gè)面發(fā)生作用，導(dǎo)致為了打開換氣導(dǎo)入閥而需要過大的推力的問題。

另外，在換氣導(dǎo)入閥中設(shè)置隔膜的技術(shù)中，需要設(shè)置隔膜或呼吸孔，因此，部件件數(shù)增加，損傷設(shè)計(jì)性，進(jìn)而還導(dǎo)致成本上升或重量增加等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供解決所述以往的問題，能夠避免冰點(diǎn)下起動(dòng)時(shí)的工作不良，而且在打開換氣導(dǎo)入閥時(shí)不需要過大的推力的燃料電池系統(tǒng)。

本發(fā)明是一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，其是通過向燃料電池的負(fù)極導(dǎo)入的負(fù)極氣體對(duì)所述燃料電池的正極進(jìn)行換氣的燃料電池系統(tǒng)，具備：換氣導(dǎo)入閥，其將所述負(fù)極氣體導(dǎo)入所述正極；換氣導(dǎo)入閥控制裝置，其將所述換氣導(dǎo)入閥控制為能夠開閉；加濕器，其將所述負(fù)極氣體加濕后導(dǎo)入所述負(fù)極；所述換氣導(dǎo)入閥設(shè)置在迂回所述加濕器的旁路，作為所述換氣導(dǎo)入閥的可動(dòng)體的柱塞在所述換氣導(dǎo)入閥關(guān)閉時(shí)暴露于所述負(fù)極氣體的氣氛中。

由此可知，由加濕器阻隔在燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行停止中殘留于燃料電池的負(fù)極側(cè)的水分的擴(kuò)散，且干燥的負(fù)極氣體(空氣)從加濕器上游的空氣流入口擴(kuò)散，因此，換氣導(dǎo)入閥的負(fù)極在運(yùn)行停止中也能夠維持干燥的環(huán)境。

另外，所述換氣導(dǎo)入閥通過所述柱塞的進(jìn)入而打開，通過所述柱塞的后退而關(guān)閉，在所述換氣導(dǎo)入閥的閥體設(shè)置有：至少在所述換氣導(dǎo)入閥的關(guān)閉時(shí)，所述正極側(cè)的氣壓在閥關(guān)閉方向上作用的第一受壓部、和在閥打開方向上作用的第二受壓部。

由此可知，在發(fā)電時(shí)通常正極側(cè)的氣壓高于負(fù)極側(cè)的氣壓的狀態(tài)，因此，能夠?qū)⒃搲翰钭饔糜陂y體密封氣體的方向。其結(jié)果，能夠減輕設(shè)置于閥體的彈簧力，在打開換氣導(dǎo)入閥時(shí)不需要過大的推力。

根據(jù)本發(fā)明可知，能夠表面冰點(diǎn)下起動(dòng)時(shí)的工作不良，而且能夠在不需要過大的推力的情況下打開換氣導(dǎo)入閥。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)中使用的換氣導(dǎo)入閥的剖面圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的換氣導(dǎo)入閥的剖面圖，(a)是打開時(shí)，(b)是關(guān)閉時(shí)。

圖中：1-燃料電池系統(tǒng)；10-燃料電池；12-正極；13-負(fù)極；32-加濕器；41-旁通路配管；42-換氣導(dǎo)入閥；44-柱塞；45a-第-受壓部；45b-第二受壓部；50-ECU(換氣導(dǎo)入閥控制裝置)。

具體實(shí)施方式

圖1是表示本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的一例的整體結(jié)構(gòu)圖，圖2是表示本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)中使用的換氣導(dǎo)入閥的結(jié)構(gòu)剖面圖。還有，本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)例如可以適用于燃料電池汽車、船舶、航空機(jī)、家庭用固定式電源等。

如圖1所示，本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)1具備：燃料電池10、正極系20、負(fù)極系30、正極換氣系40、ECU(控制部)50等。