專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，尤其涉及在死端(deadend)模式下 操作且能夠減少燃料流路中積聚的雜質(zhì)對燃料電池的輸出的影響的燃 料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池已被投入實際使用，其中設(shè)置在電解質(zhì)層一側(cè)并且被供 給氣體燃料的燃料供給空間串聯(lián)連接。
此外，流式(flow-type)燃料電池已被投入實際使用，其中多個 燃料供給空間以級聯(lián)型式設(shè)置，其中該燃料供給空間并行連接而其數(shù) 量朝下游側(cè)逐漸減少。
根據(jù)級聯(lián)型式，由通過電解質(zhì)膜的氣體燃料的消耗造成的下游側(cè) 的流率(flow rate)的降低被補償。結(jié)果，可從上游側(cè)到下游側(cè)實現(xiàn) 燃料供給空間中的氣體燃料的穩(wěn)定供給流率。
此外，吸氣型(air breathing type )燃料電池已被投入實際使用， 其中高分子電解質(zhì)膜用作電解質(zhì)層，且大氣中的氧通過設(shè)置在高分子 電解質(zhì)膜的一側(cè)的與大氣連通的大氣連通空間被吸入。結(jié)果，通過氣 體燃料與氧之間的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電。
高分子電解質(zhì)膜不是完全氣密的膜。因而，當(dāng)給燃料供給空間和 大氣連通空間提供插入在它們之間的高分子電解質(zhì)膜時，大氣中的氮 由于濃度而從大氣連通空間擴散到燃料供給空間。
分壓降低而降低發(fā)電效率。因此，期望通過周期性地執(zhí)行排放(purge) 而將含氮的雜質(zhì)氣體從燃料供給空間排放到大氣中。
在日本專利申請/^開第2004-536438號的燃料電池系統(tǒng)中，示出
3死端型燃料電池，其包括燃料電池堆、放氣閥(purge valve)、致動 器、控制器和傳感器。
在該燃料電池系統(tǒng)的燃料電池堆中，燃料以級聯(lián)型式被引入。因 而，在燃料電池堆的操作期間，在最下游側(cè)設(shè)置的排放電池部分(purge ceM portion)中可能積聚雜質(zhì)。
當(dāng)在該排放電池部分中積聚雜質(zhì)時，該排放電池部分的性能劣 化，并且該排放電池部分的電壓降低。
使用以下結(jié)構(gòu)執(zhí)行排放操作。
放氣閥設(shè)置在排放電池部分的下游側(cè)。在以死端模式操作的燃料 電池中，放氣閥通常是關(guān)閉的。
當(dāng)放氣閥被打開時，排放電池部分中積聚的雜質(zhì)被釋放。
這里，提供致動器以便打開/關(guān)閉放氣閥。
通過燃料電池堆向傳感器、致動器和控制器供電。
當(dāng)傳感器監(jiān)測排放電池部分中的電壓并且排放電池部分中的電 壓降低時，控制器執(zhí)行排放操作。
在排放操作中，致動器響應(yīng)來自控制器的控制信號打開放氣閥。 結(jié)果，排放電池部分中積聚的雜質(zhì)被釋放。
但是，日本專利申請公開第2004-536438號中所示的燃料電池系 統(tǒng)在小型化方面不是令人滿意的。
更具體地說，在燃料電池系統(tǒng)中，在用傳感器監(jiān)測排放電池部分 中的電壓并且排放電池部分中的電壓降低的情況下，致動器響應(yīng)來自 控制器的控制信號打開放氣閥。結(jié)果，執(zhí)行排放操作。
因而，用于監(jiān)測排放電池部分中的電壓的傳感器、用于確定排放 條件并控制放氣閥的打開/關(guān)閉的控制器是必需的。這樣，上述燃料電 池系統(tǒng)不被認(rèn)為適合于小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠執(zhí)行實現(xiàn)穩(wěn)定輸出所必需的排放 并且與傳統(tǒng)示例相比被小型化的燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明針對一種燃料電池系統(tǒng)，其具有主發(fā)電部和位于主發(fā)電部
的燃料流路的下游側(cè)的副發(fā)電部，包括設(shè)置在副發(fā)電部的燃料流路 的下游側(cè)的放氣閥；和用于用副發(fā)電部的電動勢打開/關(guān)閉放氣閥的致 動器。
根據(jù)本發(fā)明，燃料電池系統(tǒng)可被進一步小型化，而無需使用如常 規(guī)用于實現(xiàn)穩(wěn)定輸出所必需的排放操作的那些控制器和傳感器那樣的 控制器和傳感器。
本發(fā)明的另外的特征將從下文參照附圖對示例性實施例的描述 中變得顯而易見。


圖l是示出本發(fā)明的示例中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖2是本發(fā)明的示例中的燃料電池堆的結(jié)構(gòu)沿圖1的線2-2的 橫截面視圖。
圖3是本發(fā)明的示例中的燃料電池的隔板(separator)的解釋性視圖。
圖4A和4B是本發(fā)明的示例中的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。圖4A 是示出通過用副發(fā)電部的電動勢操作致動器來打開/關(guān)閉放氣閥的結(jié) 構(gòu)示例的視圖。圖4B是示出用提供給外部負(fù)載的副發(fā)電部的電力操 作由電驅(qū)動閥形成的放氣閥的致動器的結(jié)構(gòu)示例的視圖。
圖5A和5B是本發(fā)明的示例中的燃料電池中的燃料流路的連接 型式的解釋性視圖。
圖6A和6B是本發(fā)明的示例中的燃料電池系統(tǒng)的排放操作的解 釋性視圖。
具體實施例方式
下文，將說明本發(fā)明的實施例中的燃料電池系統(tǒng)。 本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)被構(gòu)造成使得用設(shè)置在主發(fā)電部的下游 側(cè)的副發(fā)電部供給的電力驅(qū)動用于打開/關(guān)閉放氣閥的致動器。此時，當(dāng)副發(fā)電部的電動勢大于預(yù)定值時，設(shè)置在副發(fā)電部的下 游側(cè)的放氣閥被關(guān)閉。當(dāng)副發(fā)電部的電動勢小于該預(yù)定值時，設(shè)置在 副發(fā)電部的下游側(cè)的放氣閥被打開。
因而，實現(xiàn)了一種燃料電池系統(tǒng)，其在死端模式下操作，其中在 副發(fā)電部以及主發(fā)電部被供給足夠的燃料的條件下，設(shè)置在副發(fā)電部 的下游側(cè)的放氣閥被關(guān)閉。
另一方面，當(dāng)在燃料電池系統(tǒng)的操作期間在設(shè)置在主發(fā)電部的下 游側(cè)的副發(fā)電部中積聚雜質(zhì)時，當(dāng)副發(fā)電部的電動勢減小時放氣閥被 打開，并且副發(fā)電部中積聚的雜質(zhì)被釋放到外部。
因此，在此實施例的結(jié)構(gòu)中，在死端模式下操作的燃料電池系統(tǒng) 的排放操作可自主地執(zhí)行，甚至不使用用于監(jiān)測電壓的傳感器和用于 控制排放操作的控制器。
因而，可通過較小的燃料電池系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。
示例
下文，將說明本發(fā)明的示例的燃料電池系統(tǒng)。
圖l是此示例中的燃料電池系統(tǒng)的透視圖。圖2是示出此示例中 的燃料電池堆的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖3是此示例中的燃料電池的隔 板的解釋性視圖。
在圖1至3中，附圖標(biāo)記20表示燃料電池系統(tǒng)；20A表示燃料 電池堆；20B表示燃料箱(tank) ; 21和22表示端板；23表示位于 上游側(cè)的發(fā)電電池(power generation cell)(主發(fā)電部)；23A和23B 表示氣體擴散層；24表示燃料流路入口； 25表示膜電極組件。
附圖標(biāo)記26表示隔板構(gòu)件(隔板)；27表示流路板；41表示大 氣連通空間(氧化劑流路)；42表示燃料供給空間(燃料流路)；45 表示位于下游側(cè)的發(fā)電電池(副發(fā)電部)；47表示放氣閥；48表示閥； 49表示致動器。
如圖l所示，燃料電池系統(tǒng)20是通過將燃料電池堆20A可拆卸 地連接到燃料箱20B上組裝成的。
燃料電池堆20A具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中包括位于上游側(cè)的發(fā)電電池(主發(fā)電部)23和位于下游側(cè)的發(fā)電電池(副發(fā)電部)45的多個發(fā) 電電池堆疊在一對端板21和22之間。
燃料箱20B充有氫氣，并且將被調(diào)整至所需壓力的氫氣提供給燃 料電池堆20A。
端板21具有燃料流路入口 24，該燃料流路入口 24連接到燃料箱 20B,以將氫氣提供給燃料電池堆20A。
膜電極組件25具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中在高分子電解質(zhì)膜的上表 面和下表面上形成分散有鉑微粒(fine particle )的催化劑層，并且在 附圖中的上表面上的催化劑層是氧化劑電極，而在其下表面上的催化 劑層是燃料電極。多個膜電極組件25經(jīng)由隔板26被堆疊。
如圖2所示，氣體擴散層23A和23B中的每一個設(shè)置在膜電極 組件25和隔板26之間。氣體擴散層23A和23B中的每一個由諸如碳 布的具有使反應(yīng)物透過的傳導(dǎo)性的片材制成。
大氣中的氧經(jīng)由隔板26中設(shè)置的氧化劑流路41沿垂直于附圖表 面的方向進入每一級中的發(fā)電電池23和45，并且通過氣體擴散層23A 在膜電極組件25的整個上表面上擴散。
氫氣通過燃料流路入口 24被提供給在附圖左側(cè)的供給側(cè)主流路 43，并且被從供給側(cè)主流路43分流以分配到每一級中的燃料流路42。
供給側(cè)主流路43是通過重疊隔板26中設(shè)置的通孔形成的。
在與氣體擴散層23B接觸的膜電極組件25的催化劑層中，氫氣 由于催化反應(yīng)而被分解成氫離子和電子，并且氫離子被提供給高分子 電解質(zhì)膜。
在與氣體擴散層23A接觸的膜電極組件25的催化劑層中，由于 催化反應(yīng)，氧與從高分子電解質(zhì)膜供給的氫離子化學(xué)結(jié)合以生成水分 子。膜電極組件25的高分子電解質(zhì)膜使氫離子從氣體擴散層23B側(cè) 移動到氣體擴散層23A側(cè)。隨同電化學(xué)反應(yīng)一起，電子在氣體擴散層 23B側(cè)變得過多，并且在氣體擴散層23A和23B之間造成電勢差。電 子可經(jīng)由外部電路移動到氣體擴散層23A側(cè)。結(jié)果，發(fā)電電池產(chǎn)生電 動勢。每一級中的發(fā)電電池23的燃料流路42與下游側(cè)(圖中的右側(cè)) 的排出側(cè)主流路44相結(jié)合，并且排出側(cè)主流路44連接到下游側(cè)的發(fā) 電電池45的燃料流路42。
發(fā)電電池45的燃料流路42的下游側(cè)連接到端板22的燃料流路 出口 46，并且放氣閥47被提供給燃料流路出口 46?？墒褂秒婒?qū)動閥 作為此實施例中的放氣閥，其中閥結(jié)構(gòu)體(閥)48和電驅(qū)動該閥結(jié)構(gòu) 體48的器件(致動器)49成整體地起作用?？墒褂贸ｉ_型開關(guān)閥作 為放氣閥47,其在激勵(energized)狀態(tài)期間被關(guān)閉而在未激勵狀態(tài) 期間;故打開。
如下文所述，放氣閥47在燃料電池的正常操作期間被關(guān)閉，并 且在雜質(zhì)氣體的排出期間被打開。由于放氣閥47在燃料電池的正常操 作期間被關(guān)閉，所以燃料電池堆20A用作死端型燃料電池。死端型燃 料電池通常在燃料路徑中不具有出口，并且被供給的燃料基本上被全 部消耗。具有這種結(jié)構(gòu)的堆20A不需要用于燃料循環(huán)的管道和泵，因 而適合于燃料電池20的小型化。
如圖3所示，在隔板26的表面(附圖中的下側(cè))上形成氧化劑 流路41,其是平行布置的凹槽。如圖2所示，氧化劑流路41中的每 一個通過氣體擴散層23A將大氣中的氧提供給膜電極組件25的氧化 劑電極。
此外，如圖3所示，在隔板26的相反表面(附圖中的上側(cè))上， 形成Z字形的燃料流路42。如圖2所示，燃料流路42通過氣體擴散 層23B將氬氣提供給膜電極組件25的燃料電極。
另外，如圖3所示，在隔板26的端部設(shè)置有通孔43，其用于將 通過圖2的燃料流路入口 24提供的氫氣引導(dǎo)到每一級中的發(fā)電電池 23。
燃料電池堆20A是大氣開放型的，氧化劑電極對大氣開放，因而 進入燃料流路42的雜質(zhì)氣體的主要成分是空氣中包含的氮氣。
在燃料電池堆20A中，氮氣由于濃度擴散而從具有大約80 kPa 的氮氣分壓的氧化劑電極主要通過膜電極組件25擴散到具有大約0
8Pa的氮氣分壓的燃料流路42。
在此示例中的燃料電池堆20A中，由于串聯(lián)連接的燃料流路的結(jié) 構(gòu)，雜質(zhì)氣體在下游側(cè)的發(fā)電電池45的燃料流路42中被集中和積聚。
由于在上游側(cè)的發(fā)電電池23中形成的氫氣流，發(fā)電電池23的燃 料流路42中的雜質(zhì)氣體的濃度朝下游側(cè)較高。
發(fā)電電池23中的雜質(zhì)氣體的濃度增加的氫氣通過排出側(cè)主流路 44流到下游側(cè)的發(fā)電電池45。
出側(cè)主流路44中的雜質(zhì)氣體的濃度平衡。
發(fā)電電池45的膜電極組件25吸入氫氣，留下雜質(zhì)氣體。因而， 在發(fā)電電池45中也形成指向下游側(cè)的氫氣流，并且雜質(zhì)氣體的濃度朝 下游側(cè)較高。
因而，在發(fā)電電池45的燃料流路42中積聚高濃度的雜質(zhì)氣體。 發(fā)電電池45的燃料流路42中的雜質(zhì)氣體受濃度差驅(qū)動而趨向于在燃 料流路42中擴散到上游側(cè)。但是，發(fā)電電池45的燃料流路42中流動 的氫氣阻礙該擴散，并且燃料流路42中的氫氣流將雜質(zhì)氣體吹到下游 側(cè)。結(jié)果，保持雜質(zhì)氣體的高濃度。
如圖2所示，在此示例的結(jié)構(gòu)示例中，電力被從燃料電池堆20A 中的兩個位置、即其中位于上游側(cè)的N級發(fā)電電池23串聯(lián)連接的主 發(fā)電部和位于下游側(cè)的發(fā)電電池45的副發(fā)電部獨立地取出。這里，N 是自然數(shù)，并且在圖2所示的示例中N-5。
此時，如圖4A所示，用副發(fā)電部的電動勢啟動致動器49。結(jié)果， ;改氣閥47纟皮打開/關(guān)閉。
在本發(fā)明中，主發(fā)電部和副發(fā)電部連接以使得電力可被獨立地取 出，并且設(shè)置在燃料流路中的上游側(cè)的部分被稱為主發(fā)電部，且設(shè)置 在其下游側(cè)的部分被稱為副發(fā)電部，而不考慮發(fā)電能力的大小。
在該結(jié)構(gòu)示例中，主發(fā)電部51s包括位于燃料流路的上游側(cè)的N 個發(fā)電電池，而副發(fā)電部52s包括位于其下游側(cè)的發(fā)電電池。
于是，主發(fā)電部的輸出電壓被在圖2所示的主發(fā)電部中的上游側(cè)端子構(gòu)件51和下游側(cè)端子構(gòu)件52之間取出，而副發(fā)電部的輸出電壓 被在下游側(cè)端子構(gòu)件52和副發(fā)電部的端子構(gòu)件53之間取出。
在燃料電池的使用期間即在正常操作期間，外部負(fù)載50連接到 主發(fā)電部51s。即，如圖2所示，外部負(fù)載50連接到主發(fā)電部中的上 游側(cè)端子構(gòu)件51和下游側(cè)端子構(gòu)件52，并且外部負(fù)載50被供電。
此時，燃料電池可經(jīng)由諸如滿足外部負(fù)載50的電壓要求所需的 DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路連接到主發(fā)電部51s。
主發(fā)電部的下游側(cè)端子構(gòu)件52和副發(fā)電部的端子構(gòu)件53連接到 打開/關(guān)閉放氣閥47的致動器49。
放氣閥47是常開型的，當(dāng)致動器49未被供給足夠的電力時該放 氣閥47打開在閥48的入口端口和出口端口之間的流路。此外，當(dāng)?shù)?于或高于致動器49操作所需的電力(閾值電力)的電力被從副發(fā)電部 52s提供給致動器49時，該流路被關(guān)閉。
放氣閥被打開/關(guān)閉的閾值可基于致動器49的結(jié)構(gòu)被合適地選擇。
此外，副發(fā)電部的電池面積/電池數(shù)量也可根據(jù)放氣閥被打開/關(guān) 閉的閾值被合適地選擇。
副發(fā)電部可由一個下游側(cè)發(fā)電電池或包括下游側(cè)的發(fā)電電池的 多個發(fā)電電池組成。
使用螺線管的電磁閥、使用馬達的馬達岡(motor valve)、使用 壓電元件的驅(qū)動閥可用作^t氣閥的驅(qū)動系統(tǒng)。
此外，由于當(dāng)前技術(shù)迅猛發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出了較小的電驅(qū)動閥， 即，使用微細(xì)加工技術(shù)的具有低功耗的電驅(qū)動閥，并且也考慮使用這 種閥。
在使用這種具有較低功耗的電驅(qū)動閥的情況下，可采用圖4B所 示的結(jié)構(gòu)示例。更具體地說，在用副發(fā)電部的電力啟動放氣閥的致動 器的同時，副發(fā)電部的電力被供給外部負(fù)載50。
在此結(jié)構(gòu)示例中，外部負(fù)載50連接到主發(fā)電部51s和副發(fā)電部 52s，以使得外部負(fù)載50從那里被供電。副發(fā)電部52s單獨連接到放氣閥47的致動器49，并且用副發(fā)電 部52s的電動勢啟動構(gòu)成致動器49的電驅(qū)動閥。結(jié)果，放氣閥被打開 /關(guān)閉。
此時，放氣閥被打開/關(guān)閉的閾值被設(shè)定為這樣的值，其低于在 正常操作期間由燃料電池堆供給外部負(fù)載50的電流下的副發(fā)電部的 電動電壓。
圖2所示的燃料電池堆20A中的燃料流路42是圖5A所示的級 聯(lián)型式的。但是，本發(fā)明的燃料流路并不局限于這種結(jié)構(gòu)，并且可以 是圖5B所示的串聯(lián)型式的。
當(dāng)燃料箱20B開始向燃料電池堆20A供給燃料時，燃料流路中 的雜質(zhì)被從燃料流路的上游側(cè)推出至下游側(cè)，并且被打開的放氣閥釋 放到燃料流路外。
因而，燃料流路中的雜質(zhì)按主發(fā)電部中的燃料流路和副發(fā)電部中 的燃料流路的順序相繼被燃料取代。
當(dāng)副發(fā)電部的燃料流路中的雜質(zhì)被燃料取代并且副發(fā)電部供給 致動器的電力超過閾值時，放氣閥被關(guān)閉。因此，燃料電池堆20A以 死端型操作。
當(dāng)在燃料電池的操作期間在副發(fā)電部中積聚雜質(zhì)時，如上所述， 雜質(zhì)的影響阻礙了副發(fā)電部的發(fā)電。
當(dāng)從副發(fā)電部提供給致動器的電力減小到低于閾值時，放氣閥被打開。
當(dāng)放氣閥被打開時，副發(fā)電部中積聚的雜質(zhì)被通過放氣閥從燃料 流路釋放到外部。
當(dāng)副發(fā)電部中的雜質(zhì)被燃料取代并且副發(fā)電部提供給致動器的 電力超過閾值時，放氣閥被再次關(guān)閉。
如上所述，根據(jù)此示例中的燃料電池系統(tǒng)，在開始向燃料電池堆 供給燃料期間或者在燃料電池操作期間，燃料流路中的雜質(zhì)可被燃料 取代。
接下來，將說明此示例中的排放操作。圖6A和6B是示出此示例中的排放操作的視圖。
圖6A是示出當(dāng)燃料電池堆20A如圖4A所示連接到外部負(fù)載50 時主發(fā)電部51s的每個發(fā)電電池23的輸出電壓的圖。
此外，圖6B是示出副發(fā)電部52s的發(fā)電電池45的輸出電壓和流 過連接到副發(fā)電部52s的放氣閥47的致動器49的電流的圖。此示例 中使用的放氣閥是將形狀記憶合金用于致動器的小型閥。
在常開型中工作電流是250 mA。因此，副發(fā)電部中的發(fā)電電池 的面積被設(shè)定為lcm2，并且發(fā)電電池的數(shù)量被設(shè)定為1，以使得可向 致動器供給250 mA或更大的電流。
當(dāng)副發(fā)電部連接到致動器以供給氫時，副發(fā)電部的電動電壓為 0.7 V，并且300 mA的電流流到致動器。因而，在i文氣閥關(guān)閉的死端
模式下實現(xiàn)發(fā)電。
當(dāng)燃料電池系統(tǒng)20連接到外部負(fù)載50以在此狀態(tài)下發(fā)電時，觀 察到如圖6B中所示的箭頭表示的副發(fā)電部52s的發(fā)電電池45的輸出 的減小。
輸出的減小是由雜質(zhì)氣體的積聚導(dǎo)致的。當(dāng)副發(fā)電部的輸出減小 到小于放氣閥的閾值(這里，小于0.6 V (0.25 A))時，放氣閥被打 開。
因此，雜質(zhì)氣體被從放氣閥釋放，并且副發(fā)電部52s的輸出恢復(fù)。 結(jié)果，放氣閥被關(guān)閉。在排放操作期間，主發(fā)電部51s的發(fā)電電池23 的輸出電壓穩(wěn)定。
更具體地說，可防止主發(fā)電部51s中的雜質(zhì)氣體的影響。
因而，在此示例中的燃料電池系統(tǒng)20中，副發(fā)電部52s的輸出 連接到放氣閥的致動器。結(jié)果，當(dāng)在發(fā)電電池45中積聚預(yù)定量的雜質(zhì) 氣體時，放氣閥被自動打開/關(guān)閉。這使得能夠排放燃料電池堆20A中 的大部分雜質(zhì)氣體。
因此，燃料電池堆20A在之前的排放操作之后立即返回狀態(tài)，從 而燃料電池堆20A可繼續(xù)向安裝燃料電池的系統(tǒng)供給穩(wěn)定的電動勢。
放氣閥的閾值根據(jù)燃料電池的結(jié)構(gòu)和尺寸被合適地確定，并且可通過以下方法確定。在對燃料電池執(zhí)行排放之后，在燃料電池被連接 諸如筆記本個人計算機的一般假定的負(fù)載的條件下，測量燃料電池的 主發(fā)電部和副發(fā)電部的電動勢。獲得隨同由筆記本個人計算機的操作 導(dǎo)致的負(fù)載波動而一起波動的副發(fā)電部的電動勢的最低值。確定閾值 以使得當(dāng)出現(xiàn)這樣的波動時執(zhí)行排放，該波動是從無負(fù)栽期間的電動 勢到該最低值的波動寬度的兩倍、優(yōu)選三倍。必須確認(rèn)此時主發(fā)電部 的電動勢不減小。當(dāng)閾值被設(shè)定為其中主發(fā)電部的電動勢不減小的范
圍中的較小值時，可抑制由于誤操作(malfunction)而不必要地執(zhí)行 排放。
根據(jù)此示例，死端型燃料電池堆的排放操作可在自主控制下執(zhí)行 而不使用傳感器和控制器，從而燃料電池系統(tǒng)可被小型化。
如上所述，根據(jù)此示例的燃料電池系統(tǒng)，可使用能夠用副發(fā)電部 的電動勢打開/關(guān)閉的放氣閥。因而，用于監(jiān)測燃料電池堆的發(fā)電狀態(tài) 的傳感器和用于控制排放操作的執(zhí)行的控制器不是必需的。
因此，可降低設(shè)置傳感器或控制器所需的成本，而且可減小燃料 電池的操作由于傳感器或控制器的故障而變得不穩(wěn)定的可能性。此外， 可用在基本等于主發(fā)電部的操作條件的條件下被驅(qū)動的副發(fā)電部的電 動勢自主地執(zhí)行排放操作。因而，即使在主發(fā)電部中的雜質(zhì)的積聚程 度由于諸如溫度和濕度的外部環(huán)境的變化而改變的情況下，與傳統(tǒng)控 制方法相比，仍可精確地控制排放操作。
因此，可向外部負(fù)栽穩(wěn)定地供電，同時可實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的成 本降低和小型化。
本發(fā)明的燃料電池并不局限于如上所述的示例的結(jié)構(gòu)。
只要氣體燃料被提供給發(fā)電電池的燃料供給空間以發(fā)電，本發(fā)明 的燃料電池就可在另 一 實施例中實現(xiàn)，其中上述示例的一部分或全部 的結(jié)構(gòu)被可選結(jié)構(gòu)替換。
此外，在此示例中，已經(jīng)說明了使用燃料箱中存儲的氫氣發(fā)電的 結(jié)構(gòu)示例。可選擇地，諸如含氫原子的曱醇的液體燃料可被存儲在燃 料箱中，僅以所需的量關(guān)于氫氣被改性(reform)，并被提供給發(fā)電電池的燃料供給空間。
此外，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)還可被實施為可拆裝地附接到諸如 數(shù)字照相機、數(shù)字?jǐn)z像機、投影儀、打印機或筆記本個人計算機的便 攜式電子設(shè)備的獨立單元。
此外，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)還可在這樣的情況中被實施，其中 僅僅燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電部被并入電子設(shè)備中，而燃料箱被附接/拆 卸。
盡管已經(jīng)參照示例性實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明 并不局限于公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬 的解釋，以便包含所有這樣的修改及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
此申請要求2006年5月29日提交的日本專利申請第 2006-148660號的斥又益，其全文在此通過引用而^f皮并入。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池系統(tǒng)，包含主發(fā)電部和位于主發(fā)電部的燃料流路的下游側(cè)的副發(fā)電部，包括設(shè)置在副發(fā)電部的燃料流路的下游側(cè)的放氣閥；以及用于用副發(fā)電部的電動勢打開/關(guān)閉放氣閥的致動器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述致動器當(dāng)所述 副發(fā)電部的電動勢為預(yù)定值或更高時關(guān)閉所述放氣閥，并且當(dāng)所述副 發(fā)電部的電動勢低于所述預(yù)定值時打開所述放氣閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述致動器當(dāng)提供 給連接到所述主發(fā)電部和所述副發(fā)電部的外部負(fù)栽的所述副發(fā)電部的 電動勢為預(yù)定值或更高時關(guān)閉所述放氣閥，并且當(dāng)提供給所述外部負(fù) 載的所述副發(fā)電部的電動勢低于所述預(yù)定值時打開所述放氣閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述放氣閥被所述 致動器打開/關(guān)閉的閾值可被設(shè)定為低于正常操作期間所述副發(fā)電部 的電動勢的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述放氣閥是以低 功耗驅(qū)動的電驅(qū)動閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述主發(fā)電部包括 燃料電池堆，在所述燃料電池堆中至少兩個燃料電池被堆疊且串聯(lián)連 接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述放氣閥是常開閥。
全文摘要
為了提供一種能夠執(zhí)行實現(xiàn)穩(wěn)定輸出所必需的排放操作并且不使用控制器或傳感器而被小型化的燃料電池系統(tǒng)，提供了這樣一種燃料電池系統(tǒng)，其具有主發(fā)電部和位于主發(fā)電部的燃料流路的下游側(cè)的副發(fā)電部，包括設(shè)置在副發(fā)電部的燃料流路的下游側(cè)的放氣閥；和用于用副發(fā)電部的電動勢打開/關(guān)閉放氣閥的致動器。
文檔編號H01M8/04GK101454937SQ20078001976
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者茂木聰史 申請人:佳能株式會社