(57)【要約】本発明は、燃料電池システム（１１００）のための燃料電池ユニット（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）に関する。燃料電池ユニットは、少なくとも第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）と、少なくとも第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）と、アノードガス供給ライン（６）と、アノードガス排気ライン（７）と、カソードガス供給ライン（８）と、カソードガス排気ライン（９）と、燃料電池システム（１１００）の操作性を確保するための少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）と、を備える。アノードガス供給ライン（６）、アノードガス排気ライン（７）、カソードガス供給ライン（８）及び／又はカソードガス排気ライン（９）は、少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）と少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）との間で、少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）に配置される。少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）は、少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）において、アノードガス供給ライン（６）、アノードガス排気ライン（７）、カソードガス供給ライン（８）及び／又はカソードガス排気ライン（９）内に配置される。さらに、本発明は、本発明に係る燃料電池ユニット（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）を備えた自動車（１０００）に関する。
2020517068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システム（１１００）の燃料電池ユニット（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）であって、
少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）と、
少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）と、
前記少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）及び前記少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）にアノードガスを供給するアノードガス供給ライン（６）と、
少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）及び少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）にアノードガスを供給するアノード排気ライン（７）と、
少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）及び少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）にカソードガスを供給するカソードガス供給ライン（８）と、
少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）及び少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）からカソード排気ガスを除去するカソード排気ライン（９）と、
前記燃料電池システム（１１００）の操作性を確保するための少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）と、
を備え、
前記アノードガス供給ライン（６）、前記アノード排気ライン（７）、前記カソードガス供給ライン（８）及び／又は前記カソード排気ライン（９）は、少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）において前記少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）と前記少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）との間に少なくとも部分的に配置され、
前記少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）は、前記少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）において、前記アノードガス供給ライン（６）、前記アノード排気ライン（７）、前記カソードガス供給ライン（８）及び／又は前記カソード排気ライン（９）の内側に配置される、ことを特徴とする燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＢＯＰ装置は、前記スタックセクション（Ａ，Ｂ）において前記アノードガス供給ライン（６）内に配置された改質器（１）を備え、
好ましくは、前記改質器（１）は、改質触媒を有するか、又は少なくとも実質的にそのようなものとして構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項３】
アノード排気ガス及びカソード排気ガスを含む混合ガスを前記アノード排気ライン（７）及び前記カソード排気ライン（９）から前記燃料電池ユニット（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）の近傍に排気する排気ライン（１０）をさらに備え、
前記排気ライン（１０）は、前記少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）と前記少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）との間に配置された前記少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）における領域に配置され、
前記少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）は、前記スタックセクション（Ａ，Ｂ）において前記排気ガスライン（１０）内に配置された排気ガスバーナ（２０）を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項４】
前記排気ガスバーナ（２）は、酸化触媒を有するか、又は少なくとも実質的に酸化触媒として構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項５】
前記排気ガスバーナ（２）及び改質器（１）は、少なくとも１つの断面において積層されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ）。
【請求項６】
前記排気ガスバーナ（２）は、少なくとも所定のセクションにおいて、改質器（１）の周囲で少なくとも部分的に環状に配置されるか、あるいは
前記改質器（１）は、前記排気ガスバーナ（２）の周囲で少なくとも部分的に環状に配置される、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｃ；１００ｅ）。
【請求項７】
前記カソードガス供給ライン（８）は、少なくとも部分的に前記スタックセクション（Ａ，Ｂ）において、前記排気ガスバーナ（２）に隣接した調温流体ラインセクション（５）を有する、ことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＢＯＰ装置は、前記排気ガスバーナ（２）を加熱する始動バーナを有する、ことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項９】
前記少なくとも１つのスタックセクション（Ａ，Ｂ）において、少なくとも１つのＢＯＰ装置（１，２）から前記少なくとも１つの第１の燃料電池スタック（３．１，３．２）及び／又は前記少なくとも１つの第２の燃料電池スタック（４．１，４．２）への熱輸送ための、特に固体の形態である熱輸送セクションが配置されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池ユニット（１００ａ；１００ｂ；１００ｃ；１００ｄ；１００ｅ；１００ｆ；１００ｇ；１００ｈ）。
【請求項１０】
自動車（１０００）の少なくとも１つの駆動ユニット（１２００）にエネルギーを供給する燃料電池システム（１１００）を備えた自動車（１０００）であって、
前記燃料電池システム（１１００）は、請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池ユニット（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）を有する、ことを特徴とする自動車（１０００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムの燃料電池ユニットに関し、特に、ＳＯＦＣシステムに関する。さらに、本発明は、燃料電池システムを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池スタックを有するＳＯＦＣシステムが公知である。そのようなＳＯＦＣシステムは、通常、アノードガスを燃料電池スタックに供給するアノードガス供給ラインと、燃料電池スタックからアノード排気ガスを除去するアノード排気ラインと、を有する。これらのＳＯＦＣシステムは、カソードガスを燃料電池スタックに供給するカソードガス供給ラインと、燃料電池スタックからカソード排気ガスを排気するカソード排気ラインと、をさらに有する。ＳＯＦＣシステムでは、いわゆるＢＯＰ装置（ＢＯＰ：バランスオブプラント）が公知である。ＢＯＰ装置は、燃料電池システムの機能性の確保に貢献する燃料電池システムの全ての補助装置を含む。ＳＯＦＣシステムにおいて、ＢＯＰ装置は、熱交換器、バルブ、流体タンク、改質器、排気バーナ、始動バーナ、エバポレータ、燃料ポンプ、ブロアなどである。各々のＢＯＰ装置は、利用可能な燃料電池システムの重要な部分を占めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上記の問題を部分的に考慮することである。特に、本発明の目的は、ＢＯＰ装置が可能な限り省スペース化された状態で配置される燃料電池ユニット及び当該燃料電池ユニットを備えた自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的は特許請求の範囲により実現する。特に、前記目的は、請求項１に記載の燃料電池ユニット及び請求項１２に記載の自動車により実現する。当然ながら、本発明のさらなる利点は、従属クレーム、詳細な説明及び図面によりもたらされる。燃料電池ユニットについて説明する特徴及び詳細は、本発明による自動車にも適用され、その逆も同様である。そのため、開示に関して、本発明の個々の態様は互いに関連しているか又は常に関連し得る。
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、燃料電池システムに燃料電池ユニットが設けられる。燃料電池ユニットは、少なくとも１つの第１の燃料電池スタックと、少なくとも１つの第２の燃料電池スタックと、少なくとも１つの第１の燃料電池スタック及び少なくとも１つの第２の燃料スタックにアノードガスを供給するアノードガス供給ラインと、第１の燃料電池スタック及び少なくとも１つの第２の燃料電池スタックからカソード排気ガスを排気するカソード排気ラインと、を備える。さらに、少なくとも１つのＢＯＰ装置は、少なくとも１つのスタックセクションにおいて、アノードガス供給ライン、アノード排気ライン、カソードガス供給ライン及び／又はカソード排気ライン内に配置される。
【０００６】
本発明の範囲内の実験により、省スペース化を実現するように、燃料電池スタック内又は複数の燃料電池スタック間にＢＯＰ装置を有利に配置できることが分かった。種々の構成要素の適切な配置として、燃料電池スタック間の未使用のスペースをＢＯＰ装置の配置に使用することができる。燃料電池スタック間にＢＯＰ装置を配置することによる、否定的な要素はほとんど又は全くなく、むしろＢＯＰ装置と燃料電池スタックとの間に肯定的な相互作用が得られることが分かった。
【０００７】
本発明による燃料電池スタック間のスタックセクション内に少なくとも１つのＢＯＰ装置をコンパクトに配置することにより、ＢＯＰ装置と燃料電池スタックとの間のリード線の経路を短縮することができる。これにより、材料の消費が減少し、したがってコストを削減することができる。さらに、特に燃料電池システムをモバイルに使用する際に特に重要であり、常に達成されるべき重量の最適化を実現することができる。
【０００８】
本発明において、ラインは、特にいくつかのラインセクションを含むラインシステムを意味するものと理解されたい。アノードガス供給ラインは、例えば、ＢＯＰ装置の上流でかつＢＯＰ装置の下流にアノードガス供給ラインセクションを有していてもよい。さらに、このＢＯＰ装置は、アノードガス供給ラインセクションに位置してもよい。これは、ＢＯＰ装置の上流側のアノードガス供給ラインセクションとＢＯＰ装置の下流側のアノードガス供給ラインセクションとの間である。
【０００９】
供給ライン及び排気ラインの下には、燃料電池スタックへのラインセクションだけでなく、燃料電池スタック間でかつ燃料電池スタック内のラインセクションが存在する。例えば、アノードガス吸気マニホールド、カソードガス吸気マニホールド、アノード排気マニホールド及びカソード排気マニホールドの各々は、対応するラインセクションとして理解される。原則として、各々の電極に対する全てのラインセクションは、供給ライン及び排気ラインの下にあると理解される。
【００１０】
前述のように、ＢＯＰ装置は、燃料電池システムの機能性の確保に貢献する燃料電池システムにおける全ての補助装置を意味するものとして理解される。ＳＯＦＣシステムにおいて、そのようなＢＯＰ装置は、例えば、熱交換器、バルブ、流体アキュムレータ、改質器、排気ガスバーナ、始動バーナ、エバポレータ、燃料ポンプ、ブロア（送風機）などである。したがって、ＢＯＰ装置は、燃料電池スタックにおける電気化学反応用のガス調製装置を意味するものと理解することができる。さらに、ＢＯＰ装置は、燃料電池スタックからの排気ガスの排気ガス後処理のための排気ガス後処理装置を意味するものと理解することができる。排気ガス後処理は、特に、機械的、触媒的及び／又は化学的な排気後処理を意味するものとして理解されたい。
【００１１】
少なくとも１つの第１の燃料電池スタック及び少なくとも１つの第２の燃料電池スタックは、電気化学発電及び／又は回生運転、電気化学燃料ガス生成のためのアノードセクション及びカソードセクションをそれぞれ有する。燃料電池ユニットは、好ましくは、ＳＯＦＣシステム及び／又はＳＯＥＣシステムにおいて使用されるように構成される。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、燃料電池ユニットにおいて、少なくとも１つのＢＯＰ装置は、アノードガス供給ライン内のスタックセクションに配置される改質器を有していてもよい。
【００１３】
その結果、改質器は、燃料電池ユニットが配置される燃料電池システムとの関係において、特に省スペース化された状態で配置され得る。燃料電池スタック間における改質器の配置により、アノードガス供給ラインセクションを特に短く維持することができる。これにより、改質器の作動効率が向上する。また、短いラインセクションにより、燃料電池システムの構成において、重量が減少するとともに、複雑さが低減する。本発明による改質器の配置による他の利点は、改質器における燃料ガスの改質時に発生する吸熱反応に関することが分かった。これは燃料電池ユニット又は燃料電池ユニットを備えた燃料電池システムのスイッチが切られたとき及び／又は燃料電池ユニットの過熱が発生した場合に特に有利である。
【００１４】
さらに、本発明による燃料電池ユニットの場合、改質器は、改質触媒を有するか又は少なくとも実質的にそのようなものとして構成されてもよい。改質触媒は、特に省スペース化された状態で配置される。この場合、さらなるラインセクションやケーブルなどを必要とする任意の補助装置は必要ないか又はほとんど必要ない。改質触媒は、例えば、酸化触媒などの燃焼触媒として構成されてもよい。その結果、アノードガスが燃焼され、対応する加熱された流体が対応する燃料電池スタックを加熱するために使用される。これは、燃料電池スタックの間に改質器を直接配置することによって、特に効率的かつ効果的に実現する。加熱された流体は、燃料電池スタックの電極へと直接送られる。これにより、電極が特に効率的に加熱される。これに加えて又は代替例では、加熱された流体は、燃料電池スタックを外側から加熱するように使用される。これにより、加熱された流体と電極との間における有害な化学的及び／又は熱的な相互作用を回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明の燃料電池ユニットにおいて、カソード排気ガス及びカソード排気ガスを含むガス混合気をアノード排気ライン及びカソード排気ラインから燃料電池ユニットの近傍へと排気するための排気ラインが配置される。この排気ラインは、少なくとも１つのスタックセクションにおいて、少なくとも１つの第１の燃料電池スタックと少なくとも１つの第２の燃料電池スタックとの間に配置される。少なくとも１つのＢＯＰ装置は、スタック（積層）部分において排気ガスライン内に配置された排気ガスバーナを有する。改質器について前述したように、排気ガスバーナは、特に省スペース化された状態で燃料電池システムに配置される。その結果、排気ガスバーナに要求されるライン部分が短くなり、したがってコストを削減することができるとともに、重量を減少させることができる。同様に、これにより、燃料電池ユニットの複雑さを低減させることができる。本発明の排気ガスバーナの配置によるさらなる利点は、アノード及びカソード排気ガスが排気ガスバーナで燃焼されるときに生じる発熱反応に関してもたらされる。排気ガスバーナの目的とする動作により、燃料電池スタック又は排気ガスバーナの周囲を加熱することができる。これは、燃料電池ユニット又は燃料電池ユニットを有する燃料電池システムの始動プロセス時に特に有利である。
【００１６】
さらに、本発明による燃料電池システムにおいて、排気ガスバーナが酸化触媒を有するか又は少なくとも基本的にそのようなものとして構成されている場合に有利である。特に省スペース化された状態で酸化触媒又は一般的な触媒を配置することができる。
【００１７】
本発明の範囲において、燃料電池ユニットでは、改質器及び排気ガスバーナが少なくとも１つの断面において積層されて配置されることが有利である。その結果、燃料電池ユニットのコンパクトさが向上し、対応する燃料電池システムは、スペースが最適化されて配置され得る。好ましくは、積層された配置とは、第１の改質器セクションが排気ガスバーナの直上又は実質的に直上に配置され、第２の改質器セクションが排気ガスバーナの直下又は実質的に直下に配置される配置を意味する。さらに好ましくは、積層された配置は、第１の排気ガスバーナセクションが改質器の直上又は実質的に直上に配置され、第２の排気ガスバーナセクションが改質器の直下又は実質的に直下に配置される配置である。
【００１８】
本発明による燃料電池ユニットでは、排気ガスバーナは、少なくとも所定のセクションにおいて、改質器の周囲で環状に配置されていてもよい。すなわち、排気ガスバーナの少なくとも一部は、改質器の少なくとも一部の周囲で環状に配置される。そのような環状の形状は、特に省スペース化を実現し、燃料電池ユニットに簡単に挿入可能であることが、本発明の範囲内の実験によって分かった。さらに、本実施例において、例えば、燃料電池ユニットの始動動作時に、排気ガスバーナにおいて生じる発熱反応によって、燃料電池ユニットを効果的に加熱することができる。
【００１９】
排気ガスバーナが少なくとも所定のセクションにおいて改質器における積層体として構成された本発明の一実施例では、改質器が少なくとも所定のセクションにおいて排気ガスバーナの周囲で環状に配置されもよい。これは、本発明の特に省スペース化された構成の変形例である。さらに、本実施例では、例えば、燃料電池ユニットのシャットダウン処理時に、改質器において生じる吸熱反応によって、燃料電池ユニットを効果的に冷却することができる。
【００２０】
さらに、本発明による燃料電池ユニットの場合、カソードガス供給ラインが、少なくとも所定のセクションにおいて、スタックセクションにおける排気ガスバーナと隣接する調温流体ラインセクション（tempering fluid line section）を有していてもよい。その結果、スタックセクション内においてカソードガス供給ラインをシンプルかつ効果的な方法で調整して、燃料電池ユニット又は対応する燃料電池システムの効果的な作動モードを実現することができる。改質器が断面内で排気ガスバーナに積層された一実施例では、この断面における排気ガスバーナが２つの調温流体ラインセクションの間に配置されているか又は調温流体ラインセクションの周囲に配置された環状の排気ガスバーナが断面内で積層されている場合に、燃料電池ユニットがシンプルかつ効果的な方法で調整され得ることが、本発明の範囲における実験によって分かった。排気ガスバーナが少なくとも断面内に位置し、少なくとも部分的に改質器に積層されかつ／又は環状に囲まれている本発明の一実施例において、流体ラインセクションが排気ガスバーナに積層され及び／又は排気ガスバーナにより環状に囲まれている場合に、排気ガスバーナの温度制御が簡単で効果的であり、有益であることが分かった。燃料電池ユニットを冷却するための空気などのカソードガスは、調温流体ラインセクションを通流する。これに加えて又は代替例では、燃料電池ユニットの加熱又は冷却のための他の高温又は低温の流体は、調温流体ラインセクションを通流する。
【００２１】
本発明のさらなる実施例では、燃料電池ユニットにおいて、少なくとも１つのＢＯＰ装置は、排気ガスバーナを加熱するための始動バーナを有していてもよい。本発明の範囲内の実験により、アフターバーナを加熱するための始動バーナをスタックセクション内に有利に配置できることが分かった。排気ガスバーナの省スペースの配置に加えて、燃料電池スタックを相対的に直接、効率的かつ効果的に加熱するため、始動バーナにより生じた熱を排気ガスバーナに用いてもよい。
【００２２】
さらに、本発明による燃料電池ユニットにおいて、少なくとも１つのスタックセクションに、少なくとも１つのＢＯＰ装置から少なくとも１つの第１の燃料電池スタック及び／又は少なくとも１つの第２の燃料電池スタックへの熱輸送のための、特に固体の形態である熱輸送セクションが配設されてもよい。熱輸送セクションは、少なくとも１つのＢＯＰ装置と燃料電池ユニットの１つの電極との間における中間壁部として構成され得る。加熱又は冷却されているＢＯＰ装置から燃料電池ユニットの少なくとも１つの電極への直接的な熱輸送は、熱輸送セクションにより検出可能である。
【００２３】
本願発明の他の態様によれば、自動車、特に電気自動車又はハイブリッド電気自動車は、自動車の少なくとも１つの駆動ユニットにエネルギーを供給する燃料電池システムを備えている。詳細に説明したように、燃料電池システムは、燃料電池ユニットを有する。したがって、本発明に係る自動車によれば、本発明による燃料電池ユニットを参照して詳細に説明したものと同様の利点が得られる。
【００２４】
本発明を向上させるためのさらなる手段は、図面に概略的に示す本発明の様々な実施例についての以下の説明から明らかになるであろう。構造的な詳細及び空間的配置を含む特許請求の範囲、詳細な説明又は図面から生じる特徴及び／又は利点は、個々に及び種々の組み合わせで本発明に不可欠なものである。図面は以下の事項を概略的に示している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の第１の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図２】本願発明の第２の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図３】本願発明の第３の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図４】本願発明の第４の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図５】本願発明の第５の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図６】本願発明の第６の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図７】本願発明の第７の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図８】本願発明の第８の実施例に係る燃料電池ユニットを示す図である。
【図９】本願発明の一実施例に係る燃料電池ユニットを有する自動車を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜９において、同一の機能及び動作モードを有する構成要素には同一の参照符号を使用する。
【００２７】
図１は、燃料電池システム１１００のための燃料電池ユニット１００ａを概略的に示している。図１に示す燃料電池ユニット１００ａは、第１の燃料電池スタック３．１及び第２の燃料電池スタック４．１を有する。また、燃料電池ユニット１００ａは、改質器１の形態をなすＢＯＰ装置と、排気ガスバーナ２の形態をなすＢＯＰ装置と、を有する。改質器１は、アノードガス供給ライン６（詳細は後述する）に配置され、排気ガスバーナは、排気ライン１０に配置されるか、あるいはアノード排気ライン７及びカソード排気ライン９（詳細は後述する）を組み合わせたラインに配置される。改質器１及び排気ガスバーナ２は、第１の燃料電池スタック３．１と第２の燃料電池スタック４．１との間に配置されたアノードガス供給ライン６及び排気ライン１０内でスタックセクションＡ（破線間の領域）における所定のセクションに配置されている。また、改質器１及び排気バーナ２は、スタックセクションＡ内に完全に配置されてもよい。
【００２８】
改質器１は改質触媒を有する。排気ガスバーナ２は、酸化触媒を有する。図１に示すように、改質器１及び排気ガスバーナ２は、１つの断面内で互いに積層されている。より詳細には、排気ガスバーナ２は、改質器１の周囲で環状に配置されている。
【００２９】
図２は、第２の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｂを示している。第２の実施例によれば、改質器１は、排気ガスバーナ２の周囲で環状に配置されている。それ以外の部分については、第２の実施例は、基本的に第１の実施例に対応している。
【００３０】
図３は、第３の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｃを示している。第３の実施例において、カソードガス供給ライン８は、スタックセクションＡにおいて排気ガスバーナ２に隣接して設けられた調温流体ラインセクション５を有する。この調温流体ラインセクション５は、排気ガスバーナ２と調温流体ラインセクション５との間における温度輸送、特に直接的な温度輸送のためのラインセクションである。より詳細には、調温流体ラインセクション５は、１つの断面において排気ガスバーナを収容する。一実施例では、調温流体ラインセクション５は、排気ガスバーナ２の周囲において環状に配置されている。それ以外の部分については、第３の実施例は、基本的に第１の実施例に対応している。
【００３１】
図４は、第４の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｄを示している。第４の実施例おいて、カソードガス供給ライン８は、スタックセクションＡに設けられた流体ラインセクション５を有する。この調温流体ラインセクション５は、排気ガスバーナ２と調温流体ラインセクション５との間における温度輸送、特に直接的な温度輸送のためのラインセクションである。より詳細には、流体ラインセクション５は、１つの断面内で排気ガスバーナ２の間に配置されている。特定の実施例では、排気ガスバーナ２は、調温流体ラインセクション５の周囲で環状に形成されている。それ以外の部分については、第４の実施例は、基本的に第１の実施例に対応している。
【００３２】
改質器１、始動バーナ、流体ラインセクション５，６，７，８，９，１０と燃料電池スタック３．１，３．２，４．１，４．２との間における移行セクションは、構成要素間の熱輸送のための熱輸送セクションとして、例えば隔壁として構成される。
【００３３】
図５は、第５の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｅを示している。本実施例では、燃料電池ユニット１００ｅは平面図で示されており、改質器１及び改質器１の周囲で環状に配置された排気ガスバーナ２を有するＢＯＰユニットは、第１〜第４の実施例と比べて、９０°回転している。また、図５は、アノードガスを第２の燃料スタック４．１から第１の燃料電池スタック３．１に供給するアノードガス供給ライン６と、第１の燃料電池スタック３．１及び第２の燃料電池スタック４．１からアノード排気ガスを除去するアノード排気ライン７と、カソードガスを第１の燃料電池スタック３．１及び第２の燃料電池スタック４．１に供給するカソードガス供給ライン８と、第１の燃料電池スタック３．１及び第２の燃料電池スタック４．１からカソード排気ガスを排気するカソード排気ライン９と、を示している。それ以外の部分については、第５の実施例は、基本的に第１の実施例に対応している。
【００３４】
図６は、第６の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｆの平面図である。第６の実施例は、基本的に第４の実施例に対応しており、改質器１及び排気ガスバーナ２を有し、流体ラインセクションが配置されたＢＯＰユニットは、９０°回転している。
【００３５】
図７は、第７の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｇを示している。第７の実施例による燃料電池ユニット１００ｇは、第１〜第６の実施例と異なり対称ではない。燃料電池ユニットの流体チャネルにおけるＢＯＰ装置の配置を説明するため、第１〜第６の燃料電池ユニットよりも第７の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｇをより詳細に図示している。特に、図７に示す実施例では、アノード排気ライン７及びカソード排気ライン９の組み合わせである排気ライン１０内における排気ガスバーナ２の配置をより明確に見ることができる。図７に示すように、排気ライン１０は、アノード排気ガス及びカソード排気ライン９を含むガス混合気を燃料電池ユニット１００ｇの近傍に排気するように構成されかつ配置されている。排気ライン１０は、スタックセクションＡにおいて、第１の燃料電池スタック３．１と第２の燃料スタック４．１（図７に直接示していない）との間に配置されている。排気ガスバーナ２を加熱するため、排気ライン１０内に始動バーナを配設してもよい。
【００３６】
図８は、第８の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｈの斜視図である。第８の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｈは、基本的に第７の実施例に係る燃料電池ユニット１００ｇに対応している。第８の実施例による燃料電池ユニット１００ｈは、２つの第１の燃料電池スタック３．１，３．２及び２つの第２の燃料電池スタック４．１，４．２を有している。燃料電池スタック３．１と燃料電池スタック４．１との間に、第１のスタックセクションＡが設けられ、燃料電池スタック３．２と燃料電池スタック４．２との間に、第２のスタックセクションＢが設けられている。燃料電池スタックの数は、図示した実施例に限定されない。
【００３７】
図９は、電気自動車の形態をなす自動車１０００を示しており、この自動車１０００は、自動車１０００の電気モータ（駆動ユニット）１２００にエネルギーを供給するための燃料電池システム１１００を備えている。燃料電池ユニット１００ａを有する燃料電池システム１１００については既に詳細に説明している。
【符号の説明】
【００３８】
１  改質器（ＢＯＰ装置）
２  排気ガスバーナ（ＢＯＰ装置）
３．１  燃料電池スタック
３．２  燃料電池スタック
４．１  燃料電池スタック
４．２  燃料電池スタック
５  調温流体ラインセクション
６  アノードガス供給ライン
７  アノード排気ライン
８  カソードガス供給ライン
９  カソード排気ライン
１０  排気ライン
１００ａ〜１００ｈ  燃料電池ユニット
１０００  自動車
１１００  燃料電池システム
１２００  電気モータ（駆動ユニット）
Ａ  スタックセクション
Ｂ  スタックセクション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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