特許ウォッチ

公開番号2025020732
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124278
出願日2023-07-31
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】空気供給系統から燃料電池に供給される空気中の硫安を良好に除去することができる燃料電池システムの提供。
【解決手段】本開示の燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池にカソードガスとしての空気を供給する空気供給系統と、空気供給系統に含まれ、燃料電池に供給される空気中の硫安を捕捉する硫安捕捉タンクと、硫安捕捉タンクの内部通路に空気を導入するための空気配管とを含み、硫安捕捉タンクの内部通路の通路断面積は、空気配管の通路断面積の2倍以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記カソードガスとしての空気を供給する空気供給系統とを含む燃料電池システムにおいて、
前記空気供給系統に含まれ、前記燃料電池に供給される空気中の硫安を捕捉する硫安捕捉タンクと、
前記硫安捕捉タンクの内部通路に空気を導入するための空気配管とを備え、
前記硫安捕捉タンクの前記内部通路の通路断面積は、前記空気配管の通路断面積の２倍以上である燃料電池システム。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記空気供給系統は、空気を吸入して圧送するエアポンプと、前記硫安捕捉タンクから前記燃料電池側に空気を流出させる第２の空気配管とを含み、
前記硫安捕捉タンクは、前記内部通路が上下方向に延在するように前記エアポンプと前記燃料電池との間に配置され、
前記空気配管は、前記エアポンプの吐出口に接続されると共に、前記内部通路の底部よりも上側かつ前記第２の空気配管よりも下側で前記内部通路に横方向から連通するように前記硫安捕捉タンクに接続される燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記空気供給系統は、前記燃料電池に供給される空気の流量を検出する流量計を含み、
前記流量計は、空気を上下方向に流通させるように前記硫安捕捉タンクと前記燃料電池との間に配置される燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記流量計は、
前記硫安捕捉タンク側の空気入口と、
前記燃料電池側の空気出口と、
前記空気入口と前記空気出口とを連通する主通路と、
前記主通路から分岐されたバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置されたセンサ素子と、
複数の孔を有すると共に前記バイパス通路よりも前記空気入口側に配置され、前記空気入口からの前記主通路に流入する空気の流速を均一化する整流板とを含む燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、空気フィルタ、空気ブロワおよび空気供給路を含む空気供給系統における空気通流状態を改善すべき改善必要タイミングを検知可能な燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、改善必要タイミングが検知されると、改質水ポンプ、原燃料ポンプおよび空気ブロアを作動させる通常運転が終了（シャットダウン）され、空気通流改善運転が実行される。空気通流改善運転は、原燃料ポンプおよび空気ブロアを停止させた状態で、改質水ポンプから改質水供給路を通して改質水を蒸発器に供給する。改質水は、蒸発器、燃焼部および収納容器内の残熱により蒸発器で蒸発し、蒸発器で生成された高温の水蒸気は、改質器に供給されると共に当該改質器の残熱により加熱され、マニホールドを介して複数のセルの各々の燃料極に分配供給される。更に、水蒸気は、各セルの燃料極を通流して燃焼部の燃焼空間に排出される。燃焼空間に排出された高温の水蒸気の大部分は、空気供給路に流入し、空気流量計および空気フィルタを通過しながら空気供給路を逆流して収納容器外に排出される。これにより、空気流量計および空気フィルタ等に付着した例えば硫安（硫酸アンモニウム）を含む付着物等が空気供給路を逆流する水蒸気により潮解・除去され、空気供給系統の空気通流状態が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１５５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、硫安は、ＰＭ２．５の主成分であり、空気供給系統から燃料電池に供給される空気には、比較的多くの硫安が含まれてしまうことがある。また、空気流量計に多くの硫安が付着してしまうと、燃料電池に供給される空気の流量を正確に把握し得なくなり、燃料電池システムの性能低下を招くおそれがある。このため、空気供給系統から燃料電池に供給される空気中の硫安をできるだけ除去することが求められるが、上記特許文献１には、燃料電池に供給される空気中の硫安を除去する方策が開示も示唆もされていない。
【０００５】
そこで、本開示は、空気供給系統から燃料電池に供給される空気中の硫安を良好に除去することができる燃料電池システムの提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記カソードガスとしての空気を供給する空気供給系統とを含む燃料電池システムにおいて、前記空気供給系統に含まれ、前記燃料電池に供給される空気中の硫安を捕捉する硫安捕捉タンクと、前記硫安捕捉タンクの内部通路に空気を導入するための空気配管とを含み、前記硫安捕捉タンクの前記内部通路の通路断面積が、前記空気配管の通路断面積の２倍以上とされたものである。
【０００７】
本開示の燃料電池システムの空気供給系統は、燃料電池に供給される空気中の硫安を捕捉する硫安捕捉タンクと、硫安捕捉タンクの内部通路に空気を導入するための空気配管とを含む。そして、硫安捕捉タンクの内部通路の通路断面積は、空気配管の通路断面積の２倍以上とされている。これにより、空気配管から硫安捕捉タンク内に流入した空気の流速が少なくとも半減し、内部通路内の空気の運動エネルギが大幅に低下するので、硫安捕捉タンク内で空気を対流させることができる。この結果、密度の大きい硫安を硫安捕捉タンク内に堆積させて、空気供給系統から燃料電池に供給される空気中の硫安を良好に除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の燃料電池システムを示す概略構成図である。
本開示の燃料電池システムに含まれる流量計を示す断面図である。
本開示の燃料電池システムに含まれる硫安捕捉タンクを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の燃料電池システム１０を示す概略構成図である。同図に示す燃料電池システム１０は、発電モジュール２０と、原燃料ガス供給系統３０と、改質水供給系統４０と、排熱回収系統４５と、空気供給系統５０と、これらを収容する筐体１１とを含む。また、発電モジュール２０は、燃料電池スタック２１と、蒸発器２２と、改質器２３と、着火装置２４を有する燃焼器２５と、熱交換器２６と、モジュールケース２７とを含む。モジュールケース２７は、断熱性を有するものであり、燃料電池スタック２１、蒸発器２２、改質器２３、燃焼器２５および熱交換器２６を収容する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許