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公開番号2025014649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117379
出願日2023-07-19
発明の名称空冷式の燃料電池システム
出願人株式会社SOKEN,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】氷点下で燃料電池の発電を継続することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】空冷式の燃料電池システムであって、前記燃料電池システムは、XY面が長方形状である発電部を有するセルをZ方向に複数個積層した燃料電池スタックと、外気温度を測定する手段と、を備え、前記セルは、反応空気と冷却空気とが独立した流路構造の反応空気流路と冷却空気流路を有し、前記セルは、平面視において、前記冷却空気の流れと前記反応空気の流れが交差するように、前記反応空気をX方向、前記冷却空気をY方向に流す前記流路構造を備え、前記外気温度によって、前記冷却空気の風量分布を変えることで、前記発電部の冷却能力がX方向に均一でない分布を付ける、ことを特徴とする燃料電池システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空冷式の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、ＸＹ面が長方形状である発電部を有するセルをＺ方向に複数個積層した燃料電池スタックと、外気温度を測定する手段と、を備え、
前記セルは、反応空気と冷却空気とが独立した流路構造の反応空気流路と冷却空気流路を有し、
前記セルは、平面視において、前記冷却空気の流れと前記反応空気の流れが交差するように、前記反応空気をＸ方向、前記冷却空気をＹ方向に流す前記流路構造を備え、
前記外気温度によって、前記冷却空気の風量分布を変えることで、前記発電部の冷却能力がＸ方向に均一でない分布を付ける、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】
本開示は、空冷式の燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１において開示されるような燃料電池（ＦＣ）に関して様々な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１０３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、空冷の燃料電池において、氷点下環境では、生成水が溜まりやすく、温度が上がりにくい箇所では氷点下の冷却エアが導入され続けることで発電中に凍結現象が発生する。そのため、氷点下環境ではセルの凍結が生じる。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、氷点下で燃料電池の発電を継続することができる燃料電池システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１実施形態においては、空冷式の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、ＸＹ面が長方形状である発電部を有するセルをＺ方向に複数個積層した燃料電池スタックと、外気温度を測定する手段と、を備え、
前記セルは、反応空気と冷却空気とが独立した流路構造の反応空気流路と冷却空気流路を有し、
前記セルは、平面視において、前記冷却空気の流れと前記反応空気の流れが交差するように、前記反応空気をＸ方向、前記冷却空気をＹ方向に流す前記流路構造を備え、
前記外気温度によって、前記冷却空気の風量分布を変えることで、前記発電部の冷却能力がＸ方向に均一でない分布を付ける、ことを特徴とする燃料電池システムを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の燃料電池システムは、氷点下で燃料電池の発電を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の燃料電池システムの一例を示す模式図である。
図２は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。
図３は、本開示の燃料電池システムの一例を示す斜視模式図である。
図４は、従来の水冷式の燃料電池システムにおける凍結回避制御を説明する図である。
図５は、本開示が解決する課題を説明する図である。
図６は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す模式図である。
図７は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す模式図である。
図８は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す模式図である。
図９は、本開示の燃料電池システムの別の一例を示す模式図である。
図１０は、本開示の燃料電池システムの制御の別の一例を示すフローチャートである。
図１１は、本開示の燃料電池システムの制御の別の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない燃料電池システムの一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本開示において、燃料電池のアノードに供給されるガスは、燃料ガス（アノードガス）であり、燃料電池のカソードに供給されるガスは酸化剤ガス（カソードガス）である。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは、酸素を含有するガスであり、酸素、空気（エア）等であってもよい。本開示において、酸化剤ガスとしての空気を反応空気（反応エア）と称し、冷却ガスとしての空気を冷却空気（冷却エア）と称する。
【００１０】
本開示は、空冷式の燃料電池の性能向上に関するもので、特に氷点下や低温環境での性能向上方法として有用である。
（【００１１】以降は省略されています）

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