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JP2020087708A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2020087708A
JP2020087708A JP2018220443A JP2018220443A JP2020087708A JP 2020087708 A JP2020087708 A JP 2020087708A JP 2018220443 A JP2018220443 A JP 2018220443A JP 2018220443 A JP2018220443 A JP 2018220443A JP 2020087708 A JP2020087708 A JP 2020087708A
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Japan
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manifold
anode gas
flow path
fuel cell
fuel
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JP2018220443A
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Japanese (ja)
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千晶 水谷
Chiaki Mizutani
千晶 水谷
山田 貴史
Takashi Yamada
貴史 山田
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Soken Inc
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Abstract

To provide a fuel cell system capable of reducing pressure loss of anode gas while restraining fuel shortage.SOLUTION: A fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 20, a first manifold 22, a second manifold 23 and branch flow paths W21, W22. The first manifold 22 is connected, respectively, with one ends of multiple cells 21. The second manifold 23 is connected, respectively, with the other ends of the multiple cells, and has independent first internal flow path 231 and second internal flow paths 232, 233. The cell 21 includes a central part cell 211 where anode gas flows from the first manifold 22 toward the second manifold 23, and end cells 212, 213 where the anode gas flows from the second manifold 23 toward the first manifold 22.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.

燃料電池スタックは、複数のセルを積層することにより構成される。このような燃料電池スタックでは、中央に配置されるセルの温度よりも、端部に配置されるセルの温度の方が低くなる傾向がある。そのため、端部に配置されるセルでは、アノードガスとカソードガスとの電池反応により生成される水蒸気が凝縮し易い。水蒸気が凝縮することにより、セルの内部に形成されたアノードガスの流路に水滴が生成されると、流路断面積が狭くなるため、セルにおけるアノードガスの供給量が低下する、いわゆる燃料欠乏を招くおそれがある。こうした燃料欠乏はセルの発電量の低下や触媒の劣化等を生じさせる要因となる。このような燃料欠乏を解消することが可能な燃料電池スタックとしては、下記の特許文献1に記載の燃料電池スタックがある。 The fuel cell stack is formed by stacking a plurality of cells. In such a fuel cell stack, the temperature of the cells arranged at the ends tends to be lower than the temperature of the cells arranged in the center. Therefore, in the cells arranged at the ends, water vapor generated by the cell reaction between the anode gas and the cathode gas is easily condensed. When water droplets are generated in the anode gas flow passage formed inside the cell due to the condensation of water vapor, the cross-sectional area of the flow passage becomes narrower, so the supply amount of anode gas in the cell decreases, so-called fuel deficiency. May be caused. Such fuel deficiency is a factor that causes a decrease in power generation of the cell and deterioration of the catalyst. As a fuel cell stack capable of eliminating such fuel deficiency, there is a fuel cell stack described in Patent Document 1 below.

特許文献1に記載の燃料電池スタックでは、ガス入口から導入されたアノードガスが、燃料電池スタックにおいて両端部に配置された2つの端部セルを流れた後、燃料電池スタックにおいて中央に配置される複数の中央部セルを流れるようになっている。電池スタックでは、各セルにおいて電池反応により生成される水蒸気がアノードガスの流路内を下流側に流れる。したがって、アノードガスの流れ方向の下流側に向かうほど、水蒸気の量が多くなる。特許文献1に記載の燃料電池スタックのように、端部セルに対して中央部セルがアノードガスの流れ方向の下流側に配置されていれば、中央部セルに存在する水蒸気の量よりも、端部セルに存在する水蒸気の量の方が少なくなる。これにより、端部セルの温度が低下した場合であっても、端部セルにおいて水滴が生成され難くなるため、上述した燃料欠乏を回避しやすくなる。 In the fuel cell stack described in Patent Document 1, the anode gas introduced from the gas inlet flows through two end cells arranged at both ends of the fuel cell stack, and then is arranged in the center of the fuel cell stack. It is designed to flow through a plurality of central cells. In the battery stack, water vapor generated by the battery reaction in each cell flows downstream in the flow path of the anode gas. Therefore, the amount of water vapor increases toward the downstream side in the flow direction of the anode gas. As in the fuel cell stack described in Patent Document 1, if the central cell is arranged downstream of the end cells in the flow direction of the anode gas, the amount of water vapor present in the central cell is more than Less water vapor is present in the end cells. As a result, even if the temperature of the end cells is lowered, water droplets are less likely to be generated in the end cells, so that the fuel starvation described above can be easily avoided.

特開2003−157887号公報JP, 2003-157887, A

ところで、特許文献1に記載の燃料電池スタックでは、並列に配置された複数の中央部セルに供給されるアノードガスの全流量が2つの端部セルに流れることになるため、アノードガスが端部セルを流れる際に、アノードガスに作用する圧力損失が大きくなり易い。アノードガスの圧力損失が大きくなると、燃料電池スタックにアノードガスを圧送するポンプの高出力化が求められるため、ポンプの大型化を招くこととなり、好ましくない。 By the way, in the fuel cell stack described in Patent Document 1, since the total flow rate of the anode gas supplied to the plurality of central cells arranged in parallel flows to the two end cells, the anode gas is discharged to the end cells. When flowing through the cell, the pressure loss acting on the anode gas tends to increase. If the pressure loss of the anode gas becomes large, it is required to increase the output of the pump that pressure-feeds the anode gas to the fuel cell stack, which leads to an increase in the size of the pump, which is not preferable.

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料欠乏を抑制しつつ、アノードガスの圧力損失を低減することの可能な燃料電池システムを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of reducing pressure loss of anode gas while suppressing fuel deficiency.

上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池スタック(20)と、第1マニホールド(22)と、第2マニホールド(23)と、燃料供給部(30)と、分岐流路(W21,W22)と、を備える。燃料電池スタックは、アノードガスとカソードガスとの反応により電気エネルギを生成する複数のセル(21)の積層構造により構成される。第1マニホールドは、複数のセルのそれぞれの一端部に接続される。第2マニホールドは、複数のセルのそれぞれの他端部に接続され、独立した第1内部流路(231)及び第2内部流路(232,233)を有する。燃料供給部は、第1マニホールドに供給流路(W1)を通じてアノードガスを供給する。分岐流路は、供給流路を流れるアノードガスの一部を第2マニホールドの第2内部流路に導く。セルには、一端部が第1マニホールドに接続され、且つ他端部が第2マニホールドの第1内部流路に接続され、第1マニホールドから第2マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第1セル(211)と、一端部が第1マニホールドに接続され、且つ他端部が第2マニホールドの第2内部流路に接続され、第2マニホールドから第1マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第2セル(212,213)と、が含まれている。 A fuel cell system that solves the above-mentioned problems is a fuel cell stack (20), a first manifold (22), a second manifold (23), a fuel supply unit (30), and branch channels (W21, W22). And The fuel cell stack is composed of a laminated structure of a plurality of cells (21) that generate electric energy by reacting an anode gas and a cathode gas. The first manifold is connected to one end of each of the plurality of cells. The second manifold is connected to the other end of each of the plurality of cells and has an independent first internal flow path (231) and second internal flow paths (232, 233). The fuel supply unit supplies the anode gas to the first manifold through the supply flow path (W1). The branch channel guides a part of the anode gas flowing through the supply channel to the second internal channel of the second manifold. A first cell in which one end is connected to the first manifold and the other end is connected to the first internal flow path of the second manifold, and the anode gas flows in a direction from the first manifold to the second manifold (211), one end is connected to the first manifold and the other end is connected to the second internal flow path of the second manifold, and the second anode gas flows in the direction from the second manifold to the first manifold. Cells (212, 213) are included.

この構成によれば、燃料供給部から分岐流路を通じて第2セルにアノードガスが供給されるため、水蒸気をほとんど含んでいないアノードガスが第2セルに供給される。これにより、仮に第2セルの方が第1セルよりも温度が低くなり易い場合であっても、第2セルに水滴が生成され難くなるため、第2セルにおける燃料欠乏を抑制することができる。 According to this configuration, since the anode gas is supplied from the fuel supply unit to the second cell through the branch flow path, the anode gas containing almost no water vapor is supplied to the second cell. As a result, even if the temperature of the second cell tends to be lower than that of the first cell, water droplets are less likely to be generated in the second cell, and thus fuel deficiency in the second cell can be suppressed. ..

また、上記構成によれば、第1マニホールドには、第2セルからアノードガスが流れ込むだけでなく、燃料供給部から供給流路を通じてアノードガスが流れ込んでいる。すなわち、アノードガスの流路構成としては、第1マニホールドに対して第2セルと供給流路とが並列に接続されている。これにより、第1マニホールドに対して第2セルのみが直列に接続されている場合と比較すると、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。 Further, according to the above configuration, not only the anode gas flows into the first manifold from the second cell, but also the anode gas flows from the fuel supply unit through the supply passage. That is, as the flow path configuration of the anode gas, the second cell and the supply flow path are connected in parallel to the first manifold. As a result, the pressure loss of the anode gas can be reduced as compared with the case where only the second cell is connected in series to the first manifold.

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 The above-mentioned means and the reference numerals in parentheses in the claims are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

本開示によれば、燃料欠乏を抑制しつつ、アノードガスの圧力損失を低減することの可能な燃料電池システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a fuel cell system capable of reducing pressure loss of anode gas while suppressing fuel deficiency.

図1は、第1実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system of the first embodiment. 図2は、第1実施形態のセルの断面構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the sectional structure of the cell of the first embodiment. 図3は、比較例の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system of a comparative example. 図4は、第2実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system of the second embodiment. 図5は、第2実施形態の燃料電池システムの動作例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an operation example of the fuel cell system of the second embodiment.

以下、燃料電池システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
<第1実施形態>
はじめに、図1に示される燃料電池システム10の第1実施形態について説明する。図1に示されるように、本実施形態の燃料電池システム10は、燃料電池スタック20と、燃料供給部30と、ポンプ40とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same constituent elements in each drawing as much as possible, and overlapping description will be omitted.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the fuel cell system 10 shown in FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 of this embodiment includes a fuel cell stack 20, a fuel supply unit 30, and a pump 40.

燃料電池スタック20は、矢印Xで示される方向に積層して配置される複数のセル21により構成されている。各セル21は、アノードガスとカソードガスとの化学反応により電気エネルギを生成する。アノードガスとしては、例えば水素が用いられる。カソードガスとしては、例えば空気が用いられる。各セル21は、矢印Yで示される方向に延びるように形成されている。以下では、便宜上、矢印Xで示される方向を「セル積層方向X」とも称する。また、矢印Yで示される方向を「セル長手方向Y」とも称する。 The fuel cell stack 20 is composed of a plurality of cells 21 stacked and arranged in the direction indicated by the arrow X. Each cell 21 produces electric energy by the chemical reaction between the anode gas and the cathode gas. For example, hydrogen is used as the anode gas. For example, air is used as the cathode gas. Each cell 21 is formed to extend in the direction indicated by arrow Y. Hereinafter, for convenience, the direction indicated by the arrow X is also referred to as “cell stacking direction X”. The direction indicated by arrow Y is also referred to as "cell longitudinal direction Y".

図2に示されるように、セル21は、セル構造体110と、アノードセパレータ116と、カソードセパレータ117とを備えている。セル構造体110とアノードセパレータ116との間には、アノードガスが流通するアノードガス流路Waが形成されている。セル構造体110とカソードセパレータ117との間には、カソードガスが流通するカソードガス流路Wcが形成されている。 As shown in FIG. 2, the cell 21 includes a cell structure 110, an anode separator 116, and a cathode separator 117. An anode gas flow path Wa through which the anode gas flows is formed between the cell structure 110 and the anode separator 116. A cathode gas flow path Wc through which the cathode gas flows is formed between the cell structure 110 and the cathode separator 117.

セル構造体110は、電解質膜111をアノード触媒層112とカソード触媒層113とにより挟み込んだ構造を有している。カソード触媒層113では、カソードガス流路Wcを流れるカソードガス中の酸素が還元される。すなわち、カソード触媒層113は、酸素を還元する部分としての機能を有している。電解質膜111は、カソード触媒層113において酸素の還元により生成される酸素イオンをアノード触媒層112に移動させる部分としての機能を有している。アノード触媒層112では、カソード触媒層113から電解質膜111を介して移動する酸素イオンと、アノードガス流路Waを流れるアノードガスとの化学反応により水が生成される。すなわち、アノード触媒層112は、アノードガスを酸化する部分としての機能を有している。アノード触媒層112における化学反応の際に放出される電子によりセル構造体110にて発電が行われる。 The cell structure 110 has a structure in which an electrolyte membrane 111 is sandwiched between an anode catalyst layer 112 and a cathode catalyst layer 113. In the cathode catalyst layer 113, oxygen in the cathode gas flowing through the cathode gas flow passage Wc is reduced. That is, the cathode catalyst layer 113 has a function as a portion that reduces oxygen. The electrolyte membrane 111 has a function as a portion for moving oxygen ions generated by the reduction of oxygen in the cathode catalyst layer 113 to the anode catalyst layer 112. In the anode catalyst layer 112, water is generated by a chemical reaction between oxygen ions moving from the cathode catalyst layer 113 via the electrolyte membrane 111 and the anode gas flowing through the anode gas flow path Wa. That is, the anode catalyst layer 112 has a function as a portion that oxidizes the anode gas. Electric power is generated in the cell structure 110 by the electrons emitted during the chemical reaction in the anode catalyst layer 112.

セル構造体110は、アノード触媒層112及びアノードセパレータ116の間に配置されるアノード拡散層114と、カソード触媒層113及びカソードセパレータ117の間に配置されるカソード拡散層115とを更に備えている。アノード拡散層114及びカソード拡散層115は多孔質体からなる。アノード拡散層114は、アノードガス流路Waを流れるアノードガスをアノード触媒層112に拡散させて供給する機能を有している。カソード拡散層115は、カソードガス流路Wcを流れるカソードガスをカソード触媒層113に拡散させて供給する機能を有している。 The cell structure 110 further includes an anode diffusion layer 114 arranged between the anode catalyst layer 112 and the anode separator 116, and a cathode diffusion layer 115 arranged between the cathode catalyst layer 113 and the cathode separator 117. .. The anode diffusion layer 114 and the cathode diffusion layer 115 are made of a porous material. The anode diffusion layer 114 has a function of diffusing and supplying the anode gas flowing through the anode gas flow path Wa to the anode catalyst layer 112. The cathode diffusion layer 115 has a function of diffusing the cathode gas flowing through the cathode gas flow path Wc into the cathode catalyst layer 113 and supplying it.

アノードセパレータ116は、その表面に凹凸部を有する部材からなる。アノードセパレータ116の凹凸部とセル構造体110との間に形成された隙間により、アノードガス流路Waが形成されている。カソードセパレータ117も、同様に、その表面に凹凸部を有する部材からなる。カソードセパレータ117の凹凸部とセル構造体110との間に形成された隙間により、カソードガス流路Wcが形成されている。 The anode separator 116 is made of a member having irregularities on its surface. An anode gas flow path Wa is formed by the gap formed between the uneven portion of the anode separator 116 and the cell structure 110. Similarly, the cathode separator 117 is also made of a member having irregularities on its surface. A cathode gas flow path Wc is formed by a gap formed between the concavo-convex portion of the cathode separator 117 and the cell structure 110.

燃料電池スタック20は、図2に示されるようなセル21が電気的に直列に接続されることにより構成されている。図1に示されるように、燃料電池スタック20において発電される電気エネルギは負荷50に供給されている。負荷50は、燃料電池スタック20から供給される電気エネルギを用いて駆動することが可能となっている。 The fuel cell stack 20 is configured by electrically connecting cells 21 as shown in FIG. 2 in series. As shown in FIG. 1, the electric energy generated in the fuel cell stack 20 is supplied to the load 50. The load 50 can be driven by using the electric energy supplied from the fuel cell stack 20.

図1に示されるように、燃料電池スタック20の一端部には、第1マニホールド22が設けられている。第1マニホールド22には、複数のセル21のそれぞれの一端部が接続されている。燃料電池スタック20の他端部には、第2マニホールド23が設けられている。第2マニホールド23には、複数のセル21のそれぞれの他端部が接続されている。各マニホールド22,23は、各セル21にアノードガスを分配する部分、又は各セル21を流れたアノードガスを集合させる部分として機能する。 As shown in FIG. 1, a first manifold 22 is provided at one end of the fuel cell stack 20. One end of each of the plurality of cells 21 is connected to the first manifold 22. A second manifold 23 is provided at the other end of the fuel cell stack 20. The other end of each of the plurality of cells 21 is connected to the second manifold 23. Each of the manifolds 22 and 23 functions as a portion that distributes the anode gas to each cell 21, or a portion that collects the anode gas that has flowed through each cell 21.

第2マニホールド23の内部には、仕切り壁230が設けられている。仕切り壁230により、第2マニホールド23の内部には、第2マニホールド23の中央部に配置される中央部内部流路231と、第2マニホールド23の右端部に配置される右端部内部流路232と、第2マニホールド23の左端部に配置される左端部内部流路233とが区画して形成されている。各内部流路231〜233は、独立した流路となっている。本実施形態では、中央部内部流路231が第1内部流路に相当し、端部内部流路232,233が第2内部流路に相当する。 A partition wall 230 is provided inside the second manifold 23. Due to the partition wall 230, inside the second manifold 23, a central part internal flow path 231 arranged at the central part of the second manifold 23 and a right end internal flow path 232 arranged at the right end part of the second manifold 23. And a left end internal flow path 233 arranged at the left end of the second manifold 23 are formed by being partitioned. Each of the internal flow channels 231 to 233 is an independent flow channel. In the present embodiment, the central internal flow passage 231 corresponds to the first internal flow passage, and the end internal flow passages 232 and 233 correspond to the second internal flow passage.

以下では、便宜上、複数のセル21のうち、第2マニホールド23の中央部内部流路231に接続される複数のセル211を「中央部セル211」と称する。また、第2マニホールド23の右端部内部流路232に接続される複数のセル212を「右端部セル212」と称する。さらに、第2マニホールド23の左端部内部流路233に接続される複数のセル213を「左端部セル213」と称する。本実施形態では、中央部セル211が第1セルに相当し、端部セル212,213が第2セルに相当する。 Hereinafter, for convenience, the plurality of cells 211 connected to the central internal flow passage 231 of the second manifold 23 among the plurality of cells 21 will be referred to as “central cell 211”. The plurality of cells 212 connected to the right end internal flow path 232 of the second manifold 23 are referred to as “right end cells 212”. Further, the plurality of cells 213 connected to the left end internal flow path 233 of the second manifold 23 are referred to as "left end cell 213". In the present embodiment, the central cell 211 corresponds to the first cell, and the end cells 212 and 213 correspond to the second cell.

燃料供給部30は、タンクやレギュレータ等を有して構成されており、供給流路W1を通じて第1マニホールド22にアノードガスを供給する。供給流路W1には、燃料供給部30から第1マニホールド22に向かってシャット弁60、調圧弁61、及び燃料循環部70が順に設けられている。供給流路W1には、シャット弁60と調圧弁61との間の部分から分岐する第1分岐流路W21及び第2分岐流路W22が設けられている。第1分岐流路W21は、第2マニホールド23の右端部内部流路232に接続されている。第2分岐流路W22は、第2マニホールド23の左端部内部流路233に接続されている。したがって、供給流路W1を流れるアノードガスの一部は、第1分岐流路W21及び第2分岐流路W22を通じて第2マニホールド23の右端部内部流路232及び左端部内部流路233に導かれるようになっている。 The fuel supply unit 30 includes a tank, a regulator, and the like, and supplies the anode gas to the first manifold 22 through the supply flow path W1. In the supply passage W1, a shut valve 60, a pressure regulating valve 61, and a fuel circulation unit 70 are sequentially provided from the fuel supply unit 30 toward the first manifold 22. The supply flow path W1 is provided with a first branch flow path W21 and a second branch flow path W22 that branch from a portion between the shut valve 60 and the pressure regulating valve 61. The first branch flow passage W21 is connected to the right end internal flow passage 232 of the second manifold 23. The second branch flow passage W22 is connected to the left end internal flow passage 233 of the second manifold 23. Therefore, a part of the anode gas flowing through the supply flow path W1 is guided to the right end internal flow path 232 and the left end internal flow path 233 of the second manifold 23 through the first branch flow path W21 and the second branch flow path W22. It is like this.

シャット弁60は供給流路W1を開閉するために用いられる。シャット弁60が開弁状態である場合、燃料供給部30から各マニホールド22,23を介して各セル21にアノードガスが供給されている状態となる。そのため、燃料電池スタック20において発電が可能となる。一方、シャット弁60が閉弁状態である場合、燃料供給部30から各マニホールド22,23を介した各セル21へのアノードガスの供給が遮断される。そのため、燃料電池スタック20において発電が不可能となる。このように、シャット弁60の操作により、燃料電池スタック20の駆動及び停止を切り替えることが可能である。 The shut valve 60 is used to open and close the supply flow path W1. When the shutoff valve 60 is open, the anode gas is being supplied from the fuel supply unit 30 to the cells 21 via the manifolds 22 and 23. Therefore, the fuel cell stack 20 can generate electricity. On the other hand, when the shut valve 60 is closed, the supply of the anode gas from the fuel supply unit 30 to the cells 21 via the manifolds 22 and 23 is cut off. Therefore, the fuel cell stack 20 cannot generate power. As described above, by operating the shut valve 60, it is possible to switch between driving and stopping the fuel cell stack 20.

調圧弁61は、燃料供給部30から第1マニホールド22に供給される燃料の圧力を調整する際に用いられる。
燃料循環部70は、循環流路W4を通じて第2マニホールド23の中央部内部流路231に接続されている。燃料循環部70は、第2マニホールド23の中央部内部流路231に集められて排出されるアノード排ガスを供給流路W1に循環させる。燃料循環部70としては、例えばエジェクタが用いられる。アノード排ガスには、燃料電池スタック20から排出される未反応のアノードガスが含まれている。燃料循環部70は、この未反応のアノードガスを、供給流路W1を通じて燃料電池スタック20に再循環させることにより、燃料効率を高めている。
The pressure control valve 61 is used when adjusting the pressure of the fuel supplied from the fuel supply unit 30 to the first manifold 22.
The fuel circulation unit 70 is connected to the central internal flow passage 231 of the second manifold 23 through the circulation flow passage W4. The fuel circulation unit 70 circulates the anode exhaust gas collected in the central internal flow passage 231 of the second manifold 23 and discharged to the supply flow passage W1. As the fuel circulation unit 70, for example, an ejector is used. The anode exhaust gas contains unreacted anode gas discharged from the fuel cell stack 20. The fuel circulation unit 70 recycles the unreacted anode gas to the fuel cell stack 20 through the supply flow path W1 to improve fuel efficiency.

循環流路W4の途中には、排出流路W5が接続されている。排出流路W5は、アノード排ガス、及びアノードガスとカソードガスとの化学反応により生成される水を外部に排出する流路である。排出流路W5には、当該流路を開閉するための排出弁62が設けられている。 A discharge flow path W5 is connected in the middle of the circulation flow path W4. The discharge flow path W5 is a flow path for discharging the anode exhaust gas and water produced by the chemical reaction between the anode gas and the cathode gas to the outside. The discharge flow path W5 is provided with a discharge valve 62 for opening and closing the flow path.

第1分岐流路W21の途中には、逆止弁63及び開閉弁64が設けられている。逆止弁63は、第1分岐流路W21から供給流路W1へのアノードガスの逆流を防止している。開閉弁64は、逆止弁63よりもアノードガスの流れ方向の下流側に配置されている。開閉弁64は、第1分岐流路W21を間欠的に開閉する。開閉弁64には、例えばインジェクタが用いられる。開閉弁64が閉弁状態であるとき、第1分岐流路W21を流れるアノードガスが開閉弁64と逆止弁63との間に一時的に滞留することにより、アノードガスの圧力が高められる。その後、開閉弁64が開状態になることにより、圧力の高められたアノードガスを第2マニホールド23の右端部内部流路232に供給することが可能となっている。 A check valve 63 and an on-off valve 64 are provided in the middle of the first branch flow passage W21. The check valve 63 prevents the anode gas from flowing back from the first branch flow passage W21 to the supply flow passage W1. The on-off valve 64 is arranged downstream of the check valve 63 in the flow direction of the anode gas. The on-off valve 64 opens and closes the first branch flow passage W21 intermittently. An injector, for example, is used as the opening/closing valve 64. When the on-off valve 64 is closed, the anode gas flowing through the first branch flow passage W21 temporarily accumulates between the on-off valve 64 and the check valve 63, so that the pressure of the anode gas is increased. After that, by opening and closing the open/close valve 64, it is possible to supply the anode gas whose pressure has been increased to the right end internal flow path 232 of the second manifold 23.

第2分岐流路W22の途中には、第1分岐流路W21と同様に、逆止弁65及び開閉弁66が設けられている。
ポンプ40は、供給流路W6を通じて各セル21の一端部にカソードガスを供給する。各セル21を流れたカソードガスは、各セル21の他端部から排出流路W7を通じて排出される。排出流路W7には、カソードガスの圧力を調整するための調圧弁41が設けられている。
A check valve 65 and an on-off valve 66 are provided in the middle of the second branch flow passage W22, as in the first branch flow passage W21.
The pump 40 supplies the cathode gas to one end of each cell 21 through the supply flow path W6. The cathode gas flowing through each cell 21 is discharged from the other end of each cell 21 through the discharge flow path W7. A pressure adjusting valve 41 for adjusting the pressure of the cathode gas is provided in the discharge passage W7.

次に、本実施形態の燃料電池システム10の動作例について説明する。
本実施形態の燃料電池システム10では、図1に一点鎖線の矢印で示されるようにアノードガスが流れる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム10では、燃料供給部30から供給流路W1を通じて第1マニホールド22にアノードガスが供給される。また、供給流路W1を流れるアノードガスの一部が各分岐流路W21,W22に流入する。第1分岐流路W21に流入したアノードガスは、間欠的に開閉する開閉弁64において圧力が高められた後、第2マニホールド23の右端部内部流路232に供給される。第2マニホールド23の右端部内部流路232におけるアノードガスの圧力を「Pin」とし、第1マニホールド22におけるアノードガスの圧力を「Pout」とするとき、開閉弁64では、「Pin>Pout」となるようにアノードガスの圧力が高められる。これにより、右端部セル212では、図1に一点鎖線の矢印で示される方向に、すなわち第2マニホールド23の右端部内部流路232から第1マニホールド22に向かう方向にアノードガスが流れるようになっている。第2分岐流路W22に流入したアノードガスも、同様に、間欠的に開閉する開閉弁66において圧力が高められた後、第2マニホールド23の左端部内部流路233に供給される。これにより、左端部セル213では、図1に一点鎖線の矢印で示される方向に、すなわち第2マニホールド23の左端部内部流路233から第1マニホールド22に向かう方向にアノードガスが流れるようになっている。
Next, an operation example of the fuel cell system 10 of this embodiment will be described.
In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the anode gas flows as shown by the dashed line arrow in FIG. That is, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, the anode gas is supplied from the fuel supply unit 30 to the first manifold 22 through the supply passage W1. Further, a part of the anode gas flowing through the supply flow path W1 flows into the respective branch flow paths W21 and W22. The anode gas flowing into the first branch flow passage W21 is supplied to the right end internal flow passage 232 of the second manifold 23 after the pressure is increased in the open/close valve 64 which is opened and closed intermittently. When the pressure of the anode gas in the right end internal flow path 232 of the second manifold 23 is “Pin” and the pressure of the anode gas in the first manifold 22 is “Pout”, the opening/closing valve 64 has “Pin>Pout”. The pressure of the anode gas is increased so that As a result, in the right end cell 212, the anode gas is allowed to flow in the direction indicated by the dashed-dotted line arrow in FIG. 1, that is, in the direction from the right end internal flow path 232 of the second manifold 23 toward the first manifold 22. ing. Similarly, the anode gas flowing into the second branch flow passage W22 is also supplied to the left end internal flow passage 233 of the second manifold 23 after the pressure is increased in the open/close valve 66 which is opened and closed intermittently. As a result, in the left end cell 213, the anode gas is allowed to flow in the direction indicated by the dashed line arrow in FIG. 1, that is, in the direction from the left end internal flow path 233 of the second manifold 23 toward the first manifold 22. ing.

第2マニホールド23の右端部セル212では、この第2マニホールド23の右端部内部流路232から供給されるアノードガスに基づいて発電が行われる。同様に、左端部セル213では、この第2マニホールド23の左端部内部流路233から供給されるアノードガスに基づいて発電が行われる。 In the right end cell 212 of the second manifold 23, power generation is performed based on the anode gas supplied from the right end internal flow path 232 of the second manifold 23. Similarly, in the left end cell 213, power generation is performed based on the anode gas supplied from the left end internal flow path 233 of the second manifold 23.

本実施形態の第1マニホールド22には、図1に一点鎖線の矢印で示されるように、燃料供給部30から供給流路W1を通じてアノードガスが直接流入するとともに、右端部セル212及び左端部セル213のそれぞれを一旦流れたアノードガスが流入する。第1マニホールド22に流入したアノードガスは、中央部セル211を流れた後、第2マニホールド23の中央部内部流路231に流入する。すなわち、中央部セル211では、第1マニホールド22から第2マニホールド23に向かう方向にアノードガスが流れる。燃料供給部30から供給流路W1を通じて第1マニホールド22に流入する全てのアノードガスは中央部セル211を流れる。中央部セル211では、第1マニホールド22から供給されるアノードガスに発電が行われる。 In the first manifold 22 of the present embodiment, as shown by the dashed line arrow in FIG. 1, the anode gas directly flows from the fuel supply unit 30 through the supply flow path W1, and the right end cell 212 and the left end cell The anode gas that has once flowed through each of 213 flows in. The anode gas flowing into the first manifold 22 flows through the central cell 211, and then flows into the central internal flow passage 231 of the second manifold 23. That is, in the central cell 211, the anode gas flows in the direction from the first manifold 22 to the second manifold 23. All the anode gas flowing from the fuel supply unit 30 into the first manifold 22 through the supply flow path W1 flows through the central cell 211. In the central cell 211, the anode gas supplied from the first manifold 22 generates power.

中央部セル211において発電に用いられた後に排出されるアノード排ガスは第2マニホールド23の中央部内部流路231に集められる。第2マニホールド23の中央部内部流路231に集められるアノード排ガスには、各セル21においてアノードガス及びカソードガスの化学反応により生成される水が含まれている。アノード排ガスに含まれる水のほとんどは水蒸気の状態である。 The anode exhaust gas discharged after being used for power generation in the central cell 211 is collected in the central internal flow path 231 of the second manifold 23. The anode exhaust gas collected in the central internal flow path 231 of the second manifold 23 contains water generated by the chemical reaction of the anode gas and the cathode gas in each cell 21. Most of the water contained in the anode exhaust gas is in the state of water vapor.

第2マニホールド23の中央部内部流路231に流入したアノード排ガスは、循環流路W4に流入する。循環流路W4に流入したアノード排ガスは、燃料循環部70を通じて供給流路W1に循環するか、あるいは排出流路W5を通じて外部に排出される。
以上説明した本実施形態の燃料電池システム10によれば、以下の(1)〜(5)に示される作用及び効果を得ることができる。
The anode exhaust gas that has flowed into the central internal flow passage 231 of the second manifold 23 flows into the circulation flow passage W4. The anode exhaust gas flowing into the circulation flow passage W4 is circulated to the supply flow passage W1 through the fuel circulation portion 70 or is discharged to the outside through the discharge flow passage W5.
According to the fuel cell system 10 of the present embodiment described above, the actions and effects shown in the following (1) to (5) can be obtained.

(1)本実施形態の燃料電池システム10では、燃料供給部30から分岐流路W21,W22を通じて端部セル212,213にアノードガスがそれぞれ供給されるため、水蒸気をほとんど含んでいないアノードガスが端部セル212,213に供給される。これにより、端部セル212,213の方が中央部セル211よりも温度が低くなり易い場合であっても。端部セル212,213のアノードガス流路Waに水滴が生成され難くなるため、端部セル212,213における燃料欠乏を抑制することができる。 (1) In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the anode gas is supplied from the fuel supply unit 30 to the end cells 212 and 213 through the branch flow passages W21 and W22, respectively. It is supplied to the end cells 212 and 213. As a result, even in the case where the end cells 212 and 213 are likely to have a lower temperature than the central cell 211. Since water droplets are less likely to be generated in the anode gas flow paths Wa of the end cells 212, 213, fuel starvation in the end cells 212, 213 can be suppressed.

(2)図3に示されるように、中央部セル211が第1マニホールド22を介して端部セル212,213のみに直列に接続されている場合には、中央部セル211に流すために必要なアノードガスの全てが端部セル212,213に流れることになる。このような構成の場合、端部セル212,213を流れるアノードガスの圧力損失が非常に大きくなる可能性がある。具体的には、流体の圧力損失は流量の二乗に比例する。したがって、例えば右端部セル212における圧力損失(Pin−Pout)は、その内部を流れるアノードガスの流量の二乗に比例することになる。 (2) As shown in FIG. 3, when the central cell 211 is connected in series only to the end cells 212 and 213 via the first manifold 22, it is necessary to flow to the central cell 211. All of the anode gas will flow to the end cells 212, 213. In the case of such a configuration, the pressure loss of the anode gas flowing through the end cells 212 and 213 may be very large. Specifically, the pressure loss of the fluid is proportional to the square of the flow rate. Therefore, for example, the pressure loss (Pin-Pout) in the right end cell 212 is proportional to the square of the flow rate of the anode gas flowing therein.

この点、本実施形態の燃料電池システム10では、図1に示されるように、第1マニホールド22には、端部セル212,213からアノードガスが流れ込むだけでなく、燃料供給部30から供給流路W1を通じてアノードガスが流れ込んでいる。すなわち、アノードガスの流路構成としては、第1マニホールド22に対して端部セル212,213と供給流路W1とが並列に接続された状態となっている。そのため、図3に示されるように第1マニホールド22に対して端部セル212,213のみが直列に接続されている構造と比較すると、本実施形態の燃料電池システム10の方が、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。 In this respect, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, not only the anode gas flows into the first manifold 22 from the end cells 212 and 213 but also the supply flow from the fuel supply unit 30. The anode gas is flowing in through the passage W1. That is, the anode gas flow channel configuration is such that the end cells 212 and 213 and the supply flow channel W1 are connected in parallel to the first manifold 22. Therefore, as compared with the structure in which only the end cells 212 and 213 are connected in series to the first manifold 22 as shown in FIG. 3, the fuel cell system 10 of the present embodiment has a higher anode gas It is possible to reduce the pressure loss.

(3)分岐流路W21,W22は、供給流路W1において燃料循環部70よりもアノードガスの流れ方向の上流側の部分から分岐して第2マニホールド23の右端部内部流路232及び左端部内部流路233にそれぞれ接続されている。このような構成であれば、燃料電池スタック20に燃料循環部70が設けられている場合であっても、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。 (3) The branch flow passages W21 and W22 branch from the upstream portion of the supply flow passage W1 in the flow direction of the anode gas with respect to the fuel circulation portion 70, and branch into the right end internal flow passage 232 and the left end portion of the second manifold 23. Each is connected to the internal flow path 233. With such a configuration, it is possible to reduce the pressure loss of the anode gas even when the fuel circulation unit 70 is provided in the fuel cell stack 20.

(4)分岐流路W21,W22には、それらを開閉可能な開閉弁64,66がそれぞれ設けられている。これにより、開閉弁64,66の開閉動作により、分岐流路W21,W22から第2マニホールド23の右端部内部流路232及び左端部内部流路233にそれぞれ供給されるアノードガスの圧力を高めることができる。アノードガスの圧力を高めることにより、端部セル212,213において生成される水蒸気を下流側に押し流すことができるため、端部セル212,213に水蒸気が貯まり難くなる。結果的に、端部セル212,213のそれぞれのアノードガス流路Waに水滴が生成され難くなるため、水滴の発生に起因する端部セル212,213の燃料欠乏を未然に回避することができる。 (4) The branch flow passages W21 and W22 are respectively provided with open/close valves 64 and 66 capable of opening and closing them. As a result, the pressure of the anode gas supplied from the branch flow passages W21, W22 to the right end internal flow passage 232 and the left end internal flow passage 233 of the second manifold 23 is increased by the opening/closing operation of the open/close valves 64, 66. You can By increasing the pressure of the anode gas, the steam generated in the end cells 212, 213 can be flushed to the downstream side, so that it becomes difficult for the steam to be stored in the end cells 212, 213. As a result, water droplets are less likely to be generated in the respective anode gas flow paths Wa of the end cells 212, 213, so that fuel deficiency in the end cells 212, 213 due to the generation of water droplets can be avoided in advance. ..

(5)燃料電池スタック20は、複数の中央部セル211の積層構造の両端部に端部セル212,213がそれぞれ配置された構造からなる。このような構造からなる燃料電池スタック20では、中央部セル211と比較して端部セル212,213の温度が低くなり易いため、端部セル212,213では、水滴の発生に起因する燃料欠乏の課題が生じ易い。そのため、本実施形態の燃料電池システム10のような構造を採用することの意義は大きい。 (5) The fuel cell stack 20 has a structure in which end cells 212 and 213 are arranged at both ends of a laminated structure of a plurality of central cells 211. In the fuel cell stack 20 having such a structure, the temperature of the end cells 212, 213 is likely to be lower than that of the central cell 211, so that the end cells 212, 213 are deficient in fuel due to the generation of water droplets. Is likely to occur. Therefore, it is significant to adopt the structure like the fuel cell system 10 of the present embodiment.

<第2実施形態>
次に、燃料電池システム10の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態の燃料電池システム10との相違点を中心に説明する。
図4に示されるように、本実施形態の燃料電池システム10には、第1分岐流路W21における開閉弁64よりも下流側の部分と循環流路W4とを接続する第1バイパス流路W31が設けられている。また、本実施形態の燃料電池システム10には、第2分岐流路W22における開閉弁66よりも下流側の部分と循環流路W4とを接続する第2バイパス流路W32が設けられている。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the fuel cell system 10 will be described. Hereinafter, differences from the fuel cell system 10 of the first embodiment will be mainly described.
As shown in FIG. 4, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, the first bypass flow passage W31 that connects the portion of the first branch flow passage W21 on the downstream side of the on-off valve 64 and the circulation flow passage W4. Is provided. Further, the fuel cell system 10 of the present embodiment is provided with the second bypass flow passage W32 that connects the portion of the second branch flow passage W22 on the downstream side of the opening/closing valve 66 and the circulation flow passage W4.

第1バイパス流路W31には、当該流路W31を開閉する開閉弁81が設けられている。同様に、第2バイパス流路W32には、当該流路W32を開閉する開閉弁82が設けられている。本実施形態では、開閉弁64,66が分岐流路開閉弁に相当し、開閉弁81,82がバイパス流路開閉弁に相当する。 The first bypass flow passage W31 is provided with an opening/closing valve 81 that opens and closes the flow passage W31. Similarly, an opening/closing valve 82 that opens/closes the flow passage W32 is provided in the second bypass flow passage W32. In the present embodiment, the opening/closing valves 64 and 66 correspond to the branch passage opening/closing valves, and the opening/closing valves 81 and 82 correspond to the bypass passage opening/closing valves.

次に、本実施形態の燃料電池システム10の動作例について説明する。
本実施形態の燃料電池システム10では、開閉弁81,82を共に閉弁状態に設定した上で、開閉弁64,66を間欠的に開閉させることにより、図4に一点鎖線の矢印で示されるようなアノードガスの流れを実現することができる。すなわち、第1実施形態の燃料電池システム10と同様のアノードガスの流れを実現することができる。したがって、この場合には、第1実施形態の燃料電池システム10と同様の作用及び効果を奏することが可能である。
Next, an operation example of the fuel cell system 10 of this embodiment will be described.
In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the open/close valves 81 and 82 are both set to the closed state, and then the open/close valves 64 and 66 are intermittently opened/closed, which is indicated by an alternate long and short dash line arrow in FIG. 4. Such an anode gas flow can be realized. That is, the same flow of anode gas as that of the fuel cell system 10 of the first embodiment can be realized. Therefore, in this case, it is possible to obtain the same operation and effect as the fuel cell system 10 of the first embodiment.

一方、本実施形態の燃料電池システム10では、開閉弁81,82を共に開弁状態に設定した上で、開閉弁64,66を閉弁状態に設定することにより、図5に一点鎖線の矢印で示されるようなアノードガスの流れを実現することが可能である。すなわち、第1マニホールド22に流れ込んだアノードガスは、中央部セル211、右端部セル212、及び左端部セル213にそれぞれ供給される。このアノードガスに基づいて中央部セル211、右端部セル212、及び左端部セル213において発電が行われる。セル211〜213において発電に用いられた後に排出されるアノード排ガスは、第2マニホールド23の中央部内部流路231、右端部内部流路232、及び左端部内部流路233にそれぞれ集められる。 On the other hand, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, the open/close valves 81 and 82 are both set to the open state, and then the open/close valves 64 and 66 are set to the closed state. It is possible to realize the flow of the anode gas as shown by. That is, the anode gas flowing into the first manifold 22 is supplied to the central cell 211, the right end cell 212, and the left end cell 213, respectively. Power generation is performed in the center cell 211, the right end cell 212, and the left end cell 213 based on this anode gas. The anode exhaust gas discharged after being used for power generation in the cells 211 to 213 is collected in the central internal flow passage 231, the right end internal flow passage 232, and the left end internal flow passage 233 of the second manifold 23, respectively.

第2マニホールド23の中央部内部流路231に集められるアノード排ガスは、循環流路W4を介して燃料循環部70又は排出流路W5へ流れる。また、第2マニホールド23の右端部内部流路232に集められるアノード排ガスは、第1分岐流路W21及び第1バイパス流路W31を通じて循環流路W4に流入した後、燃料循環部70又は排出流路W5へ流れる。さらに、第2マニホールド23の左端部内部流路233に集められるアノード排ガスは、第2分岐流路W22及び第2バイパス流路W32を通じて循環流路W4に流入した後、燃料循環部70又は排出流路W5へ流れる。 The anode exhaust gas collected in the central internal flow passage 231 of the second manifold 23 flows to the fuel circulation unit 70 or the discharge flow passage W5 via the circulation flow passage W4. Further, the anode exhaust gas collected in the right end internal flow passage 232 of the second manifold 23 flows into the circulation flow passage W4 through the first branch flow passage W21 and the first bypass flow passage W31, and then the fuel circulation portion 70 or the exhaust flow. Flow to road W5. Further, the anode exhaust gas collected in the left end internal flow passage 233 of the second manifold 23 flows into the circulation flow passage W4 through the second branch flow passage W22 and the second bypass flow passage W32, and then the fuel circulation portion 70 or the exhaust flow. Flow to road W5.

以上説明した本実施形態の燃料電池システム10によれば、以下の(6)に示される作用及び効果を更に得ることができる。
(6)分岐流路開閉弁64,64の開閉状態、及びバイパス流路開閉弁81,82の開閉状態を切り替えることにより、図4に矢印で示されるようなアノードガスの流れと、図5に矢印で示されるようなアノードガスの流れとを実現することができる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム10によれば、2種類のアノードガスの流れを切替可能であるため、利便性を高めることができる。
According to the fuel cell system 10 of the present embodiment described above, it is possible to further obtain the action and effect shown in the following (6).
(6) By switching the open/closed states of the branch flow passage open/close valves 64, 64 and the open/closed states of the bypass flow passage open/close valves 81, 82, the flow of the anode gas as shown by the arrow in FIG. It is possible to realize the flow of the anode gas as shown by the arrow. That is, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, it is possible to switch the flow of the two types of anode gas, so that it is possible to improve convenience.

<他の実施形態>
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・各実施形態の燃料電池システム10から燃料循環部70を省略することが可能である。燃料循環部70を省略した場合には、循環流路W4に流れ込むアノード排ガスを排出流路W5からそのまま排出する構成にすればよい。
<Other Embodiments>
In addition, each embodiment can also be implemented in the following forms.
The fuel circulation unit 70 can be omitted from the fuel cell system 10 of each embodiment. When the fuel circulation unit 70 is omitted, the anode exhaust gas flowing into the circulation flow passage W4 may be directly discharged from the discharge flow passage W5.

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present disclosure is not limited to the above specific examples. A person skilled in the art appropriately modified the above-described specific examples is also included in the scope of the present disclosure as long as the features of the present disclosure are provided. The elements included in the above-described specific examples, and the arrangement, conditions, shapes, and the like of the elements are not limited to those illustrated, but can be appropriately changed. The respective elements included in the above-described specific examples can be appropriately combined as long as there is no technical contradiction.

W1:供給流路
W4:循環流路
W21,W22:分岐流路
W31,W32:バイパス流路
10:燃料電池システム
20:燃料電池スタック
21:セル
22:第1マニホールド
23:第2マニホールド
30:燃料供給部
64,66:開閉弁(分岐流路開閉弁)
70:燃料循環部
81,82:開閉弁(バイパス流路開閉弁)
211:中央部セル(第1セル)
212:右端部セル(第2セル)
213:左端部セル(第2セル)
231:第1内部流路
232,233:第2内部流路
W1: Supply flow path W4: Circulation flow path W21, W22: Branch flow path W31, W32: Bypass flow path 10: Fuel cell system 20: Fuel cell stack 21: Cell 22: First manifold 23: Second manifold 30: Fuel Supply units 64 and 66: open/close valve (branch flow path open/close valve)
70: Fuel circulation unit 81, 82: Open/close valve (bypass flow path open/close valve)
211: Central cell (first cell)
212: Right end cell (second cell)
213: Leftmost cell (second cell)
231: 1st internal flow path 232, 233: 2nd internal flow path

Claims (5)

アノードガスとカソードガスとの反応により電気エネルギを生成する複数のセル(21)の積層構造により構成される燃料電池スタック(20)と、
複数の前記セルのそれぞれの一端部に接続される第1マニホールド(22)と、
複数の前記セルのそれぞれの他端部に接続され、独立した第1内部流路(231)及び第2内部流路(232,233)を有する第2マニホールド(23)と、
前記第1マニホールドに供給流路(W1)を通じてアノードガスを供給する燃料供給部(30)と、
前記供給流路を流れるアノードガスの一部を前記第2マニホールドの前記第2内部流路に導く分岐流路(W21,W22)と、を備え、
前記セルには、
一端部が前記第1マニホールドに接続され、且つ他端部が前記第2マニホールドの前記第1内部流路に接続され、前記第1マニホールドから前記第2マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第1セル(211)と、
一端部が前記第1マニホールドに接続され、且つ他端部が前記第2マニホールドの前記第2内部流路に接続され、前記第2マニホールドから前記第1マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第2セル(212,213)と、が含まれている
燃料電池システム。
A fuel cell stack (20) composed of a laminated structure of a plurality of cells (21) that generate electric energy by the reaction of an anode gas and a cathode gas;
A first manifold (22) connected to one end of each of the plurality of cells;
A second manifold (23) connected to the other end of each of the plurality of cells and having independent first internal flow paths (231) and second internal flow paths (232, 233);
A fuel supply unit (30) for supplying anode gas to the first manifold through a supply flow path (W1);
A branch flow path (W21, W22) for guiding a part of the anode gas flowing through the supply flow path to the second internal flow path of the second manifold,
In the cell,
One end is connected to the first manifold, the other end is connected to the first internal flow path of the second manifold, and the anode gas flows in a direction from the first manifold to the second manifold. The cell (211),
One end is connected to the first manifold and the other end is connected to the second internal flow path of the second manifold, and the anode gas flows in a direction from the second manifold to the first manifold. A fuel cell system including cells (212, 213).
前記分岐流路を開閉可能な分岐流路開閉弁(64,66)を更に備える
請求項1に記載の燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, further comprising a branch passage opening/closing valve (64, 66) capable of opening/closing the branch passage.
前記供給流路の途中に設けられ、前記第2マニホールドの前記第1内部流路に集められるアノードガスを、循環流路(W4)を通じて前記供給流路に循環させる燃料循環部(70)を更に備え、
前記分岐流路は、前記供給流路において前記燃料循環部よりもアノードガスの流れ方向の上流側の部分から分岐して前記第2マニホールドの前記第2内部流路に接続されている
請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
A fuel circulation unit (70) is provided in the middle of the supply passage, and circulates the anode gas collected in the first internal passage of the second manifold to the supply passage through the circulation passage (W4). Prepare,
The branch flow passage is branched from a portion of the supply flow passage upstream of the fuel circulation portion in the flow direction of the anode gas and is connected to the second internal flow passage of the second manifold. Or the fuel cell system according to item 2.
前記分岐流路と前記循環流路とを連通させるバイパス流路(W31,W32)と、
前記バイパス流路を開閉させるバイパス流路開閉弁(81,82)と、を更に備える
請求項3に記載の燃料電池システム。
A bypass flow path (W31, W32) for connecting the branch flow path and the circulation flow path,
The fuel cell system according to claim 3, further comprising a bypass flow passage opening/closing valve (81, 82) that opens and closes the bypass flow passage.
前記燃料電池スタックは、複数の前記第1セルの積層構造の端部に前記第2セルが配置された構造からなる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel cell stack has a structure in which the second cells are arranged at ends of a laminated structure of a plurality of the first cells.
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