(57)【要約】  燃料電池システム（１）は以下のコンポーネント、すなわち、−  アノード領域（３）とカソード領域（４）とを有する少なくとも１つの燃料電池（２）と、−  燃料電池（２）からの排気ガスを燃焼するためのバーナー（１０）並びにオプションで供給可能な追加の燃料と、−  バルブ装置（１４）を介して連続又は非連続的に燃料電池（２）のアノード領域（３）から流出する排気ガスを一時保存するための貯蔵容積（１７）と、を有し、この貯蔵容積（１７）はアノード領域（３）とバーナー（１０）との間に配置されている。  本発明に基づき、バーナー（１０）の高温の排気ガスは膨張装置（１２）の中で膨張する。本発明に基づく解決方法では、そのような燃料電池システムの作動が、貯蔵容積（１７）の後の追加のバルブ装置（１８）を用いて行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード領域とカソード領域とを有する少なくとも１つの燃料電池と、
燃料電池からの排気ガスを燃焼するためのバーナー並びにオプションで供給可能な追加の燃料と、
バルブ装置を介して連続又は非連続的に前記燃料電池の前記アノード領域から流出する排気ガスを一時保存するための貯蔵容積と、を有し、該貯蔵容積が前記アノード領域と前記バーナーとの間に配置されている、燃料電池システムであって、
膨張装置（１２）が、前記バーナー（１０）の高温の排気ガスの流れ方向の前記バーナー（１０）の後に配置されていることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記膨張装置（１２）がタービンとしてターボチャージャ、特にエレクトリックターボチャージャ（７）内に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池（２）が、開放された前記アノード（３）、特に流れ方向にカスケード型に減少する有効な表面積によって形成されている、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記貯蔵容積（１７）から流出する前記流量を制御又は調整するためのバルブ装置（１８）が、流れ方向の前記貯蔵容積（１７）の後に配置されていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記貯蔵容積（１７）からの前記アノード排気ガスの流れが、前記貯蔵容積（１７）の充填レベルに応じて調整されることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池システムの作動方法。
【請求項６】
前記貯蔵容積（１７）からの前記アノード排気ガスの流れが、前記貯蔵容積（１７）の圧力（Ｐ１７）に応じて調整されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アノード領域（３）からの前記アノード排気ガスの流れが、断続的に行われ、前記アノード領域（３）からの排気ガスが現在排出されているか、排出されていないかに応じて、前記貯蔵容積（１７）からの前記アノード排気ガスの流れが調整されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記貯蔵容積（１７）からの前記アノード排気ガスの流れが、前記バーナー（１０）の前記排気ガスの検知又は計算された温度に応じて調整されることを特徴とする、請求項５、６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記膨張装置（１２）において追加のエネルギーが必要な場合、オプションで燃料が供給され、前記オプションの燃料の量は、検知又はあらかじめ計算された前記バーナー（１０）の領域の温度に応じて、及び前記貯蔵容積（１７）から提供される前記排気ガスに応じて調整されることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記バーナー（１０）へと流れる燃料の量が、流れ方向の前記バーナー（１０）の前で燃料濃度センサ（２０）によってモニタされることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に詳しく定義されている種類の燃料電池システム、並びに請求項５の前提部分に詳しく定義されている種類の燃料電池システムの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを作るための燃料電池システムは、一般的な従来技術から知られている。以下の実施形態は、個々の燃焼電池のスタックを備える燃料電池システムに関し、これらの燃料電池は例えばＰＥＭ燃料電池として形成されている。しかし、基本的には、その他の種類の燃料電池も同様に考えられる。この燃料電池又は燃料電池スタックは、通常、送られてくる空気中の酸素が供給されるカソード領域を常に有している。さらに、これらの燃料電池は、通常、水素含有ガス又は水素である燃料が、ガスの形態で供給されるアノード領域を有している。
【０００３】
アノード領域では、燃料が通過するようになっているため、過剰な量の燃料は排気ガスとしてアノード領域の外に出される。この場合、実施形態に応じて、この構造は、最小の燃料だけがアノード領域から排出され、一方で、大部分の燃料はアノード領域で消費されるように選択することができる。これを、いわゆる「ニア・デッド・エンド・スタック（Near-Dead-End-Stack）」と呼ぶ。代替の方法として、アノード領域に出口のない燃料電池、いわゆる「デッド・エンド・スタック（Dead-End-Stack）」も考えられ、この場合、送られる燃料の全てが消費される。アノード領域の構造では広く普及しているもう１つの代替の方法としては、さらに、極めて過剰な燃料がアノード領域に加えられるように設定することもできる。従って、比較的大量の燃料が、排気ガスとしてアノード領域から流れ出る。この燃料を消失させないようにするため、燃料は、いわゆる「アノードループ」という循環回路の中でアノード領域の入口に戻され、そこでアノード領域に流れ込む新鮮な燃料と混ぜ合わされる。
【０００４】
やがて、このアノード領域では窒素が増加し、この窒素は、燃料電池の膜を通り抜けてカソード領域から又はカソード領域にある空気によってアノード領域５に放散される。さらに、アノード領域には燃料電池を用いて発電する際に発生する生産水の一部が形成される。通常、アノードループ又はニア・デッド・エンド・スタックのいずれかを備えるアノード領域の好ましい構造では、これらの望ましくない物質は、排気ガスと一緒にアノード領域から排出することができるか、又はアノードループの場合にはドレンバルブによって、通常は間欠的に排出される。これらの排気ガスには全て、アノードループからの排出又は直接アノード領域からの排出には関係なく、水と不活性ガス以外に、常に残りの燃料又は水素も含まれている。従って、これらの物質をバーナーなどで再処理して、燃料が環境に排出されるのを防止することが従来技術から知られている。
【０００５】
この関連において、特許文献１から、燃料電池のアノード領域からの排気ガスをチャンバ又は貯蔵容積の中に一時保管し、次に又は連続的に、バーナーに送るという構造が知られている。
【０００６】
類似の構造が特許文献２から知られている。この場合も同様に、アノード領域からの排気ガスの収集容器又は貯蔵容積が用いられる。この場合、排気ガスは、同様に連続的かつ比較的ゆっくりとしたスピードで環境に排出されるため、排気ガス全体がカソード領域からの排気ガスと混ぜ合わされた混合気によって構成され、この排気ガスは、常に、燃料と酸素とが混ぜ合わされた危険な混合気の状態にあり、燃焼されないまま環境に排出されてしまう。
【０００７】
例えば特許文献３に説明されているような別の従来技術から、燃料電池の排気ガスをバーナーで後処理できる方法が知られている。後燃焼された排気ガス又はこの後燃焼による高温の排気ガスは、次にタービンなどの膨張装置で利用することができる。この場合、特許文献３はターボチャージャの構造を説明しており、カソード領域へ送られる供給エア用のコンプレッサ又は圧縮装置がタービンによって駆動される。さらに電気機械を設けることができ、この電気機械は、必要に応じて圧縮装置の駆動力を追加的に提供し、タービンにおいて余剰エネルギーが発生した場合はジェネレータとしても作動することができる。そのようにして作られた電気エネルギーは、次に蓄電されるか、又はその他の用途に用いられる。この構造は、エレクトリックターボチャージャ又はＥＴＣとも呼ばれる。
【０００８】
この関連において、特許文献４は、さらに、「ブースト」モードを説明しており、このブーストモードでは、バーナーのために追加の燃料が供給され、次に、必要に応じて追加エネルギーが膨張装置に提供され、カソード領域への空気の供給が改善されるか、又は電気機械を介して直接電気エネルギーが作られる。車両で使用する場合、このブーストモードは、例えば、車両が加速する際に、比較的ゆっくりと作動する燃料電池がこの加速要求に対応し、燃料電池側のエネルギー必要量を完全にカバーするまで、短時間非常に速いスピードで大量の電気エネルギーを供給する場合に利用できる。そのようなブーストモードによって、燃料電池システムによる発電力も改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１１２００４００１４８３Ｂ４
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１４６１７Ａ１
【特許文献３】独国特許出願公開第１０３０６２３４Ｂ４
【特許文献４】独国特許出願公開第１０３２５４５２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明は、エネルギー利用及び燃料電池システムの発電力を最適化し、最小の取付けスペースで使用エネルギーを効率的に利用しながら、燃料電池システムに向けられる出力要求に対応する燃料電池システムを提示するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づき、この課題は、請求項１の特徴とする部分に記載された特徴によって解決される。この種の燃料電池システムを作動するための方法は、請求項５の特徴部分に記載されている特徴に示されている。
【００１２】
本発明に基づく解決方法では、アノード領域からの排気ガスが、バーナーの領域に送られる前に貯蔵容積の中に一時保管される燃料電池システムが形成されるように設定されている。このバーナー内で排気ガスが変換され、バーナーの高温の排気ガスが膨張装置を駆動し、高温の排気ガスはこの膨張装置の中で膨張する。従って、膨張装置を使用することにより、アノード領域からの排気ガスに含まれるエネルギー含量は、例えば残留酸素を含むカソード領域からの排気ガスと一緒に燃焼することによって利用することができる。すなわち、この種のシステムでは、燃料の排出を防止するために排気ガスを燃焼させるだけのシステムよりもエネルギー収支が改善される。さらに、貯蔵容積の使用により、非常に効率的な制御と、膨張装置又はバーナーの非常に効率的な作動とが可能となる。なぜなら、カソード排気ガスが収集されているため、特に相応のエネルギーを必要とする場合に、適切にバーナーに供給されるからである。
【００１３】
本発明の発展形態においては、このために、膨張装置がタービンとしてターボチャージャ内に形成されている。本発明に基づく燃料電池システムの非常に有利な発展形態に従って、さらに貯蔵容積から流出する流量を制御又は調整するためのバルブ装置が設けられている場合は、いずれにせよカソードに供給エアを送るエネルギーが必要な時に、膨張装置としてのタービンを介してアノード領域からの排気ガスの燃焼が常に適切に行えるようになる。
【００１４】
この場合、本発明に基づく燃料電池システムの作動方法では、貯蔵容積の後にバルブ装置が設けられている。貯蔵容積からのアノード排気ガスの流れはそれによって制御することができる。特に好ましいのは、貯蔵容積の充填レベルに応じてこの流れを調整できることである。従って、非連続的に流出する排気ガスを貯蔵容積内に集めておくことができ、例えばアノード領域からの排気ガスを非連続的に流出させることは、特にアノード領域に溜まった水素を除去するのにとりわけ有利である。そこから次は連続的に、又は該当するエネルギー必要量に応じて、一定の時間間隔をおいて連続的にバーナーに排気ガスが送られ、膨張装置の領域において、要求された出力を提供することができる。
【００１５】
本発明に基づく装置並びに本発明に基づく方法の有利なその他の実施形態は、残りの従属請求項に示されており、実施例によって明らかにされる。以下にこの実施例を、図を用いて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に基づく燃料電池システムの可能な構造図である。
【図２】図１に示されている燃料電池システムを作動するための手順である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１には、例として燃料電池システム１が示されている。このシステムは、主に、例えばＰＥＭ燃料電池スタックとして形成されている燃料電池２からなる。個々の燃料電池のこのスタック２は、アノード領域３とカソード領域４とを有している。アノード領域３には、水素貯蔵装置５から水素が供給される。図１では減圧器、バルブなどが省略されているが、これらは、周知の方法で取り付けられている。燃料電池２のカソード領域４には、後でさらに詳しく説明するエレクトリックターボチャージャ７（ＥＴＣ）の部品として形成されているコンプレッサ６によって空気が供給される。このコンプレッサ６は、ここに図示されている構造では、フローコンプレッサとして形成されているのが好ましいが、コンプレッサ６の代替の実施形態及び構造も考えられるであろう。コンプレッサ６によって吸引された空気は、次に、インタクーラ８に流れ、そこから燃料電池２のカソード領域４に入る。燃料電池２では、周知の方法で、アノード領域の水素がカソード領域４に存在する空気中の酸素によって変換され、水と電気とが生じる。次に、カソード領域４からは排気ガスが流れ、この排気ガスは、実質的に、一定量の水と水蒸気とを備える、酸素を失った排出エアである。この比較的冷たい排出エアは、次に、インタクーラ８を通って流れ、そこで、コンプレッサ６後に加熱された供給エアがカソード領域４へ流れ込む途中でこれを冷却する。インタクーラ８の後、空気はミキサ９の中に流れ込み、そこからバーナー１０の中に流れ込む。このバーナーは、多孔質バーナー、特に触媒バーナーとして形成されている。
【００１８】
ミキサ９の中で可燃性混合気を生成するため、このミキサ９には、後でさらに詳しく説明する方法で、燃料電池のアノード領域３から排気ガスが流れ込む。さらに、必要に応じ、オプションのバルブ装置１１を介してミキサ９に水素を送ることができるため、どのような場合でも、バーナー１０で燃焼できる混合気がミキサ９内に生じる。バーナー１０の高温の排気ガスは、次に、ここではエレクトロニックターボチャージャ７の部品として形成されている膨張装置１２の中に流れ込む。この膨張装置１２は、通常、タービンとして形成され、これはコンプレッサ６と共通のシャフトに配置されている。エレクトリックターボチャージャ７としてここで用いられている実施形態の場合、さらに、電気機械１３がこの共通のシャフトに配置されている。
【００１９】
この場合は、主としてエレクトリックターボチャージャ７の３つの異なる作動方法が区別される。コンプレッサ６に必要な全エネルギーを膨張装置１２が供給できる場合、電気機械１３は空運転するだけである。膨張装置１２の領域で余剰エネルギーが発生した場合は、電気機械１３は、ジェネレータとして作動することができる。すなわち、追加の電気エネルギーが膨張装置１２と電気機械１３とによって作られ、この電気エネルギーは燃料電池２からの電気エネルギーの代替又は補助として使用することができる。これにより、例えば燃料電池システム１を備える車両では、急激な出力要求を極めて短時間のうちに実現することができる。バルブ装置１１により、必要に応じてオプションでバーナー１０用の燃料が提供されるため、電気エネルギーはブースト又はターボブーストによって電気機械１３に提供される。最後の使用例においては、コンプレッサ６に必要な全エネルギーを膨張装置１２が提供するのではなく、必要なエネルギーを補充するため、電気機械１３もモータとして駆動することができる。
【００２０】
本発明の好ましい構造では、アノード領域３が、いわゆる「ニア・デッド・エンド」アノード領域３としてのみ形成されている。このことは、アノード領域３を水素が流れ、極めて僅かな量の水素又は場合により膜を通り抜けた窒素、及びある程度の生産水が排出ガスとして発生するようにアノード領域が形成されていることを意味している。そのようなニア・デッド・エンド・アノード領域は、通常、カスケード化されたアノード領域３として形成されており、すなわち使用されているアノード領域３の有効な面が、水素の流れ方向に段階的に、特にアノード領域３の水素が消費されるのと同じような度合いで減少するようになっている。それによって、水素が流れる有効な単位面積ごとに、ほとんど同じ量又は同じ濃度の水素が確実に存在していることになる。この種の構造により、通常は例えば水素再循環ブロワなどのフィード装置によって作動し、未使用の水素をアノード入口に戻す高コストのアノードループを省略することが可能となる。
【００２１】
ニア・デッド・エンド・アノード領域３には、例えばカスケード化された実施形態では、僅かな割合の余剰水素しか発生しない。この気体は、燃料電池２から排出される。このことは、例えばオリフィスなどから継続的に気体を流すことによって行われる。しかし、このことは、特にバルブ装置１４、いわゆるパージバルブ１４によっても間欠的に行うことができ、それによって排気ガスはアノード領域３から非連続的又は断続的に排出される。このことにより、一般的には、アノード領域３に発生する生産水の排出を改善することができる。なぜなら、この生産水を放出する際には、アノード領域３から排気ガスを継続的に流出させる場合よりも大きな差圧が生じるからである。このアノード排気ガスは、バルブ装置１４の後に、例えば、単純な排水器として形成されている水分離器１５の中に達する。水は、この水分離器１５からバルブ装置１６及び該当するラインエレメントを介して膨張装置１２後の排出エアの領域に達する。液状の水を除去した排気ガスは、チェックバルブを介して貯蔵容積１７に送られ、そこからバルブ装置１８を介してミキサ９に達し、カソード領域４からの排気ガスと、必要に応じてオプションでバルブ装置１１を介して供給される水素貯蔵装置５からの水素と一緒に混ぜ合わされてバーナー１０に供給される。
【００２２】
この物質の流れは、図１において実線で示されている。
【００２３】
図１には、さらに様々なセンサが示されている。プレッシャセンサ１９は、貯蔵容積１７の領域に配置されている。さらに、水素濃度センサ２０がミキサ９とバーナー１０との間の流れ領域にある。また、水素のフローセンサ２１が、バルブ装置１１とミキサ９とを接続しているラインエレメント内に取り付けられている。これらのセンサは、点線で示されているように、それらのセンサ値を制御エレクトロニクス２２に送信する。この制御エレクトロニクス２２により、燃料電池システム１にあるバルブ装置１１、１４、１６、１８が適切に制御されるか、又はこれらのバルブ装置１１、１４、１６、１８によって流れが調整される。
【００２４】
すなわち、本発明に基づく構造は、バーナー１０と一緒に貯蔵容積１７が設けられており、バーナーの高温のガスは、膨張装置１２の中で追加的にエネルギーを生成するために使用される。この構造により、非常に効率的なバーナー１０の作動が可能となる。なぜなら、このバーナーには、貯蔵容積１７からの水素が連続的に又は必要に応じて連続的に供給され得るからである。さらに、この貯蔵容積１７により、バルブ装置１４を介するアノード排気ガスの非連続的な排出が可能となる。このことは、考えられる固定オリフィスからの排出に比べて差圧がより大きいという理由から優先することができる。なぜなら、差圧がより大きいと、より多くの水がアノード領域３から排出されるからである。このことにより、燃料電池２のシステム性能が改善される。貯蔵容積１７を備える構造は、この場合、特にプレッシャセンサ１９とバルブ装置１８とによって制御することができ、貯蔵容積１７からの排気ガスの排気を、例えば圧力に応じて、従って貯蔵容積１７の充填レベルに応じて変更することが可能となる。さらに、アノード領域３から排気ガスが非連続的に排出される場合、バルブ装置１４からのこの断続的な排出周波数を制御エレクトロニクス２２にメモリすることができる。すなわち、燃料電池２の負荷状態に応じて、アノード領域３から排気ガスを排出する適切な措置を選択することができる。同時に、この周波数及び負荷レベルに応じた量の排気ガスを生じさせることによって、貯蔵容積１７の領域に流れ込む排気ガス量を検知することができる。この方法では、プレッシャセンサ１９を必要とせずに、同じように貯蔵容積の充填レベルを特定することができるため、充填レベルに基づいて、貯蔵容積からのガスの流出を調整することが可能である。
【００２５】
特にブーストモードの場合、すなわちバルブ装置１１を介して追加の水素がミキサ９とバーナー１０とに送られる場合、膨張装置１２の領域で追加のエネルギーが必要となるため、貯蔵容積１７を備える構造は特にその優位性を証明することができる。水素センサ２０によって、バーナー１０に流れるガスの水素濃度を特定することができる。それにより、バーナー１０内の燃焼における予想温度を、制御エレクトロニクス２２によって事前に計算することが可能となる。許容されている最高温度を超過するおそれがあるという計算結果が出た場合、バルブ装置１１を介して、フローセンサ２１によって検知された水素の流量を適切に制限するか、又はより低い流量に調整することができる。これにより、バーナー１０内の予想温度が、許容最高温度を絶対に上回らないようにすることができる。しかも、追加の水素及び貯蔵容積１７に一時保存される水素により、ブーストモードからシステム側の上限に至るまで、出力に関する要求を満たすことができる。このことは、水素貯蔵装置５からの必要な追加水素が比較的僅かな量であっても可能であり、従って非常にエネルギー効率が良い。
【００２６】
貯蔵容積１７のサイズは、機能にとって重要である。比較的大きな貯蔵容積を選ぶことが適当である。しかし、特に燃料電池システム１を車両で使用する場合は、取付けスペースに制限があり、燃料電池システム１の軽量化が望まれることからサイズを最小化しなければならない。燃料電池２を、通常車両に使用される燃料電池システム１で用い、例えば出力が５０〜９０ｋＷの範囲にあるＰＥＭ燃料電池で、これがニア・デッド・エンド・スタックとして作動する場合、燃料電池２の負荷ケースに応じて、１秒当たり０．２〜約１０リットルの範囲にある排気ガス量がアノード領域３から生じる。また、特に低負荷時における作動のため、アノード排気ガス３の一時保存が数秒にわたって可能であるように設定されている。全負荷の場合、アノード排気ガス３の他に、アノード領域３の機能を正常に保つために排出する必要のある水も比較的多く発生する。従って、この条件の場合、アノード排気ガス３の一時保存は僅かな時間しか行えない。低負荷のために数秒（例えば４〜８秒）の時間を設定し、全負荷のためには１秒未満の時間を設定する場合、最適な貯蔵容積は１〜３リットルの範囲であり、特に上述のシステムのためには約２リットルである。この構造は、機能並びに取付けスペースに関しても、約２リットルの貯蔵能力をもつ貯蔵容積１７によって最適化することができる。
【００２７】
以下に、図２の経過図に基づいて、図１に示されている燃料電池システム１の作動例を示し、さらに詳しく説明する。
【００２８】
図２において、通常は制御エレクトロニクス２２で実施される制御プロセスは、楕円形の囲みに記載されている「スタート」で開始される。工程Ａ１では、貯蔵容積１７の圧力が検知される。第２の工程Ａ２では、以下Ｐ１７と記載されているこの圧力が、規定の参照圧力と比較される。この場合、参照圧力は、通常、完全に満たされている貯蔵容積１７の圧力値を示している。圧力Ｐ１７がこの参照圧力に達するか、それを超過した場合は、貯蔵容積１７は満たされていることになる。貯蔵容積１７で検知された圧力Ｐ１７が規定の参照圧力よりも大きい場合、工程Ａ３が開始され、流量がバルブ装置１８によって拡大され、貯蔵容積１７は空になるか、又は充填レベルはあまり速く上昇しない。貯蔵容積１７内の圧力Ｐ１７が規定の参照圧力よりも小さい場合、工程Ａ４へ移り、貯蔵容積１７のバルブ装置１８は閉められる。工程Ａ４の後、プロセスは終了し、直接又は僅かな待ち時間の後でプロセスを再び開始することができる。
【００２９】
次の工程Ａ５では、燃料電池の作動点が検知される。燃料電池の作動点に基づいて、次の工程Ａ６において、アノード排気ガスの排出が必要かどうかを確定することができる。排出が必要でない場合、工程Ａ８においてバルブ装置１４が閉じられる。排出が必要な場合、工程Ａ６の後の工程Ａ７が開始され、バルブ装置１４を介して、排気ガスがアノード領域３から貯蔵容積１７へ排出される。次の工程Ａ９においては、燃料電池システム１が目下ブーストモードにあるかどうかが問い合わされる。ブーストモードにない場合、スタート又は工程Ａ１に戻される。これに対して、燃料電池システム１が目下ブーストモードにある場合、さらに工程Ａ１０へ移り、水素センサ２０によって、バーナーへ流れる水素の濃度が検知される。次に工程Ａ１１では、バルブ装置１１を通るミキサ９への水素の流量が計算又は検知され、工程Ａ１２において相応に制御され、通常は流量が絞られる。次に、このプロセスは、「終了」と記載されている楕円形の囲みで終了する。このプロセスは、直接又は僅かな待ち時間の後で再び開始することができる。
【００３０】
説明したような構造及び方法によって、アノード領域３からの排気ガスを一時保存するための貯蔵容積１７とバーナー１０後の膨張装置１２とによって、アノード領域３がニア・デッド・エンドで実施されている場合はとくに、燃料電池システム１の燃料効率を上昇させることができる。すなわち、膨張装置１２における高温排気ガスの後燃焼と利用とにより、エネルギーを節約し、全システムの効率を上昇させることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  アノード領域
４  カソード領域
５  水素貯蔵装置
６  コンプレッサ
７  エレクトリックターボチャージャ
８  インタクーラ
９  ミキサ
１０  バーナー
１１  バルブ装置
１２  膨張装置
１３  電気機械
１４  バルブ装置
１５  水分離器
１６  バルブ装置
１７  貯蔵容積
１８  バルブ装置
１９  プレッシャセンサ
２０  水素濃度センサ
２１  水素フローセンサ
２２  制御エレクトロニクス
【図１】
2013522828.tif 000003
【図２】
2013522828.tif 000004
【国際調査報告】
2013522828.tif 000005
2013522828.tif 000006
2013522828.tif 000007
2013522828.tif 000008
2013522828.tif 000009
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