[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980103009.2
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101926038A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮內(nèi)伸二;田中良和;大石仁;加藤玄道
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;F23N5/20;H01M8/06;H01M8/10
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)的控制，特別地，涉及對于大氣溫度上升的燃料電池系統(tǒng)的保護動作控制。

背景技術(shù)

燃料電池系統(tǒng)通過從外部向燃料電池供給的燃料氣體和氧化劑氣體(這些成為反應(yīng)氣體)的電化學反應(yīng)來進行發(fā)電，此時，由反應(yīng)氣體的反應(yīng)而產(chǎn)生熱量。因此，為了將發(fā)熱的燃料電池內(nèi)部保持在一定的溫度，燃料電池中供給有傳熱介質(zhì)。向燃料電池內(nèi)供給的傳熱介質(zhì)在燃料電池內(nèi)進行熱交換，被加熱后從燃料電池排出。被排出的傳熱介質(zhì)通過在熱交換器中進行熱交換而被冷卻，并再次被供給至燃料電池。

作為這樣的使傳熱介質(zhì)循環(huán)的燃料電池系統(tǒng)，已知一種熱交換介質(zhì)(傳熱介質(zhì))的路徑不復(fù)雜化且能夠高效地進行熱回收的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)(例如，參照專利文獻1)。圖8為表示專利文獻1中所公開的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的模式圖。

如圖8所示，專利文獻1中所公開的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)200具備：燃料電池201、具有燃燒部(燃燒加熱部)202的重整器203、陽極尾氣熱交換器204、陰極尾氣熱交換器205、冷卻水熱交換器206以及熱水貯槽207；與從燃料電池201排出的傳熱介質(zhì)(冷卻水)進行熱交換的熱交換介質(zhì)沿循環(huán)路徑208進行循環(huán)，其中，循環(huán)路徑208依次連接陽極尾氣熱交換器204、陰極尾氣熱交換器205、冷卻水熱交換器206以及熱水貯槽207。此外，專利文獻1所公開的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)200中，在陽極尾氣熱交換器204中，通過在從燃料電池201排出的陽極尾氣與熱交換介質(zhì)之間進行熱交換來回收熱量。于是，熱交換之后的陽極尾氣作為燃燒用氣體經(jīng)由陽極尾氣路徑向重整器203的燃燒部202供給。并且，在陽極尾氣熱交換器206處所凝結(jié)的水被供給至儲水罐209。

此外，作為將從燃料電池排出的陽極尾氣用作燃燒用氣體向燃燒部供給的燃料電池系統(tǒng)，已知一種將在水分除去器中除去水分后的陽極尾氣供給至燃燒部(burner)的燃料電池系統(tǒng)(例如，參照專利文獻2)。圖9為表示專利文獻2中所公開的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的模式圖。

如圖9所示，專利文獻2所公開的燃料電池系統(tǒng)300中，從燃料電池301排出的陽極尾氣在水分除去器302中被除去水分之后，被供給至燃料處理器303的燃燒部304。此外，專利文獻2所公開的燃料電池系統(tǒng)300中，水分除去器302被構(gòu)成為蓄積所除去的水分，并將在該水分除去器302中除去的水分(水)中含有的雜質(zhì)離子通過雜質(zhì)除去單元305除去(即，雜質(zhì)離子通過離子交換樹脂進行離子交換)，進一步將除去雜質(zhì)離子后的水供給至燃料處理器303。

專利文獻1：日本特許第3943405號

專利文獻2：日本特開2006-147264號公報

發(fā)明內(nèi)容

然而，上述專利文獻1中所公開的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)200中，包圍燃料電池發(fā)電系統(tǒng)200的周圍溫度(大氣溫度)升高的話，由于大氣溫度上升的影響，從儲水罐209蒸發(fā)的水分擴散至陽極尾氣流動的陽極尾氣路徑210中，陽極尾氣路徑210內(nèi)的水蒸氣分壓上升。這種情況下，第一課題是，在燃燒部202的燃燒動作中，會向燃燒部202供給比通常情況下包含更多水蒸氣的陽極尾氣，從而會發(fā)生燃燒不良(著火不良或者燃燒開始后的失火等)的異常。

同樣地，專利文獻2所公開的燃料電池系統(tǒng)300中，如果燃料電池系統(tǒng)300的周圍溫度(大氣溫度)升高的話，則水分除去器302中蓄積的水的溫度上升，從而使水分除去器302內(nèi)的尾氣和水分除去器302外的陽極尾氣的水蒸氣分壓也上升。這一情況下，與上述相同地，也存在作為第一課題，即會發(fā)生燃燒不良的異常。

此外，第二課題是，如果專利文獻2所公開的燃料電池系統(tǒng)300的周圍溫度(大氣溫度)升高的話，則向雜質(zhì)除去單元305供給的水的溫度上升，在雜質(zhì)除去單元305中流通的水的水溫會超過雜質(zhì)除去單元305(例如離子交換樹脂)的耐久溫度，很可能會加速雜質(zhì)除去單元305的劣化。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的第一課題以及第二課題的至少一個而完成的。本發(fā)明的第一目的為提供一種燃料電池系統(tǒng)，其具備貯水器和燃燒器，該貯水器貯存在氣液分離器中從陽極尾氣分離出來的水分，該燃燒器使陽極尾氣燃燒。該燃料電池系統(tǒng)能夠抑制由于高溫環(huán)境下的陽極尾氣的水蒸氣分壓的上升而導(dǎo)致的燃燒器的燃燒不良的異常(不著火異常和失火異常)。

本發(fā)明的第二目的為提供一種燃料電池系統(tǒng)，其具備貯水器和凈化器，該貯水器貯存在氣液分離器中從陽極尾氣分離出來的水分，該凈化器凈化貯水器的水分(水)。該燃料電池系統(tǒng)能夠抑制由于高溫環(huán)境下貯水器的水溫上升而導(dǎo)致的凈化器的劣化。