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公開番号2025010837
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023113091
出願日2023-07-10
発明の名称燃料電池システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H01M 8/04291 20160101AFI20250116BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池セルの電解質膜の乾きに伴う燃料電池の性能低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】燃料電池システム100は、水素燃料と酸化剤ガスとの反応によって発電する板状の燃料電池セル21を所定の積層方向に複数積層させた燃料電池スタック2と、冷却エアを燃料電池スタック2に流す冷却ファン4と、を備える。燃料電池セル21は、積層方向に交差する燃料電池セル21の平面方向に沿って延びる酸化剤ガス流路25と、酸化剤ガス入口23と、酸化剤ガス出口24と、を有する。燃料電池スタック2を流れる冷却エアの流れ方向は、燃料電池セル21の平面方向に沿い、且つ、酸化剤ガス流路25が延びる方向に交差している。燃料電池スタック2を流れる冷却エアの流量は、酸化剤ガス出口24側の流量よりも、酸化剤ガス入口23側の流量の方が大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素燃料と酸化剤ガスとの反応によって発電する板状の燃料電池セルを所定の積層方向に複数積層させた燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷却エアを前記燃料電池スタックに流す冷却ファンと、を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池セルは、前記積層方向に交差する前記燃料電池セルの平面方向に沿って延びる酸化剤ガス流路と、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを流入させる酸化剤ガス入口と、前記酸化剤ガス流路から前記酸化剤ガスを流出させる酸化剤ガス出口と、を有し、
前記燃料電池スタックを流れる前記冷却エアの流れ方向は、前記燃料電池セルの平面方向に沿い、且つ、前記酸化剤ガス流路が延びる方向に交差しており、
前記燃料電池スタックを流れる前記冷却エアの流量は、前記酸化剤ガス出口側の前記流量よりも、前記酸化剤ガス入口側の前記流量の方が大きい
ことを特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
水素燃料と酸化剤ガスとの反応によって発電する燃料電池セルを所定の積層方向に複数積層させた燃料電池スタックは、発電時に発熱するので冷却する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、燃料電池スタックを空気（冷却エア）で冷却する空冷式の燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１１９２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池セルでは、酸化剤ガスの流路が、燃料電池セルの積層方向に交差する燃料電池セルの平面方向に沿って延びるように設けられていることが多い。燃料電池セルでは、当該流路の入口側が出口側よりも電解質膜が乾き易いので性能が低下し易い。
【０００６】
特許文献１に開示された燃料電池システムは、当該積層方向において強さが一様でない冷却エアを燃料電池スタックに供給するに過ぎず、当該平面方向における冷却エアの流れについて何ら考慮されていない。したがって、特許文献１に開示された燃料電池システムは、燃料電池セルの酸化剤ガスの流路の入口側において電解質膜が乾き易く、性能が低下し易い可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、燃料電池セルの電解質膜の乾きに伴う燃料電池の性能低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、水素燃料と酸化剤ガスとの反応によって発電する板状の燃料電池セルを所定の積層方向に複数積層させた燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを冷却する冷却エアを前記燃料電池スタックに流す冷却ファンと、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池セルは、前記積層方向に交差する前記燃料電池セルの平面方向に沿って延びる酸化剤ガス流路と、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを流入させる酸化剤ガス入口と、前記酸化剤ガス流路から前記酸化剤ガスを流出させる酸化剤ガス出口と、を有し、前記燃料電池スタックを流れる前記冷却エアの流れ方向は、前記燃料電池セルの平面方向に沿い、且つ、前記酸化剤ガス流路が延びる方向に交差しており、前記燃料電池スタックを流れる前記冷却エアの流量は、前記酸化剤ガス出口側の前記流量よりも、前記酸化剤ガス入口側の前記流量の方が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池セルの電解質膜の乾きに伴う燃料電池の性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態の燃料電池システムの内部構成を説明する上面図。
図２（ａ）は燃料電池セルの上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図。
図３（ａ）は第２実施形態の燃料電池システムの内部構成を説明する上面図、図３（ｂ）は第３実施形態の燃料電池システムの内部構成を説明する上面図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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