燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法

2023-06-11 12:48:16 2

專利名稱：：燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法
技術領域：
：本發明涉及燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法。
背景技術：
：目前已經研究和開發了各種類型的燃料電池。其中由於聚合物電解質燃料電池的操作溫度低於其他類型的燃料電池，因此聚合物電解質燃料電池(或者質子交換膜燃料電池)作為汽車或者住宅電能產生設備被廣泛地研究和開發，這裡所用的電解質是聚合物電解質膜，因此可容易操控等。參照圖2對聚合物電解質燃料電池的一般結構進行描述。對於電解質，使用聚合物電解質膜。通過相對於具有設置在聚合物電解質膜的兩面上的催化劑電極層的膜電極組件2將諸如氫氣的燃料供給到催化劑電極層中的一個(陽極4)以及將諸如空氣的氧化劑供給到另一個催化劑電極層(陰極3)來產生電能。此時，水作為產物被產生。在陽極4和陰極3中的反應公式如下。陽極H242H++2e—陰極1/202+2H++2e_—H20一套膜電極組件的理論電壓大約1.23V，並且在正常操作狀態下，在大多數情況下膜電極組件在約0.7V的理論電壓下使用。這樣，在要求較高的電壓的情況下，或者要求較高的輸出密度的情況下，多個燃料電池單元被堆疊並且相互串聯在一起。圖2示出了使用三層燃料電池單元的示例。上述堆疊結構被稱為燃料電池組。圖2還用於描述在一般燃料電池中的燃料流動路徑的結構。這裡所用的術語"燃料流動路徑"指的是從燃料供給源供給的燃料在燃料電池系統中流動的流動路徑。即，術語"燃料流動路徑"指的是包括用於將來自於燃料供給源的燃料通過第一閥(控制閥)5引導到燃料電池1的流動路徑7、設置在燃料電池的陽極中的流動路徑4和從燃料電池延伸到用於將燃料電池中的燃料通過第二閥6(安全閥)排出到外部的排出機構的流動路徑8的流動路徑。在本發明中，特別地，在陽極中的流動路徑被稱為陽極流動路徑或者簡稱為陽極。作為氧化劑的空氣通過進氣口(未示出)被供給到陰極3。在燃料電池的電能產生過程中，用於聚合物電解質燃料電池的電解質膜使得微量空氣從中通過。因此，在電能產生過程中，空氣中的諸如氮的雜質氣體和反應所產生的水蒸氣積聚在燃料流動路徑中。特別地，在具有高燃料使用效率的再循環或者端部封閉的燃料電池中，由於這樣積聚的雜質氣體而將使得燃料電池的電能產生特性變差。因此，在日本專利申請未審定公開號2004-171967中，在端部封閉的燃料電池中，淨化閥被設置在燃料流動路徑中並且在電能產生過程中進行淨化操作，從而防止特性的劣化。另外，美國專利No.6，423，437披露了這樣一種技術，其中在端部封閉的燃料電池中，尼龍薄膜被設置在燃料流動路徑中代替當前淨化閥的設置，從而使得水蒸氣從中通過，由此排出燃料流動路徑中的水蒸氣。因此，防止電能產生特性的劣化。為了使得用於燃料電池的聚合物電解質膜保持機械強度並且阻止燃料從中通過，通常使用厚度約為50至100微米的聚合物電解質膜。這樣一種聚合物電解質膜的強度為300至500kPa(3至5千克/平方釐米)。因此，為了防止薄膜由於壓力差而破裂，最好執行控制以使得燃料電池的陽極和陰極之間的壓力差在常態下等於或者小於50kPa(0.5千克/平方釐米)，或者在緊急情況下等於或者小於100kPa(1千克/平方釐米)。因此，如在日本專利申請未審定公開號2004-31199中，目前已經提出了一種涉及用於燃料電池的小減壓閥的技術。這樣一種減壓閥的使用允許在使得陽極壓力保持恆定的同時供給燃料。另外，在陽極壓力高於上述壓力的情況下，為了避免聚合物電解質膜破裂，陽極的壓力需要減小。考慮到上述因素，在日本專利申請未審定公開號H10-284098中，已經提出一種包括在與燃料電池陽極相連的燃料流動路徑中的安全閥的機構，並且當流動路徑中壓力高於設定壓力時通過將燃料氣體排放到外部防止燃料電池系統受到破壞。另一方面，對於汽車或者固定大型燃料電池，燃料和氧化劑採用使得燃料以大於電能產生所需的量的量連續流動的系統(流動系統)而不是端部封閉類型的系統。在一些情況下，為了提高燃料利用效率，過量的燃料可能被循環使用。在流動系統中，流速高並且被汙染的雜質氣體一起被排出。因此在開動時執行淨化操作並且執行淨化操作還能夠消除保留在陰極流動路徑中的水滴。日本專利申請未審定公開號2006-86006披露，當外來物質沉積在氣體流動路徑中時，為了排出外來物質，增大流動路徑中的壓力。但是，在常規示例中的用於防止電能產生性能劣化的淨化方法中，當燃料流動路徑被淨化時，在流動路徑中的壓力低的情況下，不可能充分地進行淨化，並且空氣可能從外部回流汙染燃料，從而降低電能產生性能。另一方面，如上所述，在日本專利申請未審定公開號2004-31199和日本專利申請未審定公開號H10-284098中，人們進行了這樣的嘗試，即，安裝減壓閥以控制被供給的燃料的壓力，或者安裝安全閥以防止燃料流動路徑中的壓力異常增大。但是，還是在這些技術中，在正常操作時設定所需的壓力，並且沒有用於改變在淨化時的第二壓力的裝置。因此，這些技術對於充分執行淨化是不令人滿意的。另外，日本專利申請未審定公開號2006-86006所涉及的外來物質排出裝置通常通過流動保持供給燃料氣體。在該系統中，流動路徑出口總是打開的，以使流動路徑中的壓力由流動路徑阻力來確定。對於氣體的有效供給，通常需要設定低的流動路徑阻力。但是，當流動路徑阻力低時，為了增大壓力，需要供給大量的氣體。另外，為了有效淨化，由於壓力增大而導致的壓力變化和短時間排出是重要的。但是，對於流動系統，特別當流動路徑阻力設定高時，難以在短時間內減小壓力並且立刻釋放流動路徑中的氣體。即，在流動系統中，為了增大電能產生性能並且執行快速氣體更換，需要低流動路徑阻力，同時為了有效地增加流動路徑的壓力，需要高流動路徑阻力，並且難以在它們之間達到平衡。
發明內容為了解決上述問題，本發明涉及一種燃料電池系統，其中能夠利用一種簡單的結構高效地排出流動路徑中的雜質以抑制輸出的降低並且可減小尺寸，本發明還涉及一種燃料電池系統的淨化方法。根據本發明，提供一種燃料電池系統，所述燃料電池系統包括具有電能產生部分的燃料電池；用於使得從燃料供給源供給的燃料氣體在燃料電池系統中流動的燃料流動路徑；用於控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力高於正常操作壓力的壓力控制機構；以及基於壓力控制機構的較高壓力而產生的控制來進行操作以將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部的雜質排出機構。另外，本發明所涉及的燃料電池系統的特徵在於，還包括作為燃料供給源的燃料存儲裝置。另外，本發明所涉及的燃料電池系統的特徵在於，壓力控制機構的燃料供給的:制閥:)所述^制'閥;被構造成這樣;形丄:即:利用所述控制閥能夠使得燃料流動路徑中的壓力可被控制成高於正常操作壓力。另外，本發明所涉及的燃料電池系統的特徵在於，所述控制閥被設置在位於燃料供給源和燃料電池之間的燃料流動路徑的旁通流動路徑中。另外，本發明所涉及的燃料電池系統的特徵在於，壓力控制機構包括用於控制燃料儲存裝置中的燃料壓力的燃料壓力控制裝置，所述燃料壓力控制裝置被構造成這樣的形式，即，利用所述燃料壓力控制裝置能夠使得燃料流動路徑中的壓力可被控制成高於正常操作壓力。另外，本發明所涉及的燃料電池系統的特徵在於，雜質排出機構包括在排出部分中以預定壓力打開的閥，所述閥被構造成這樣的形式，被排出到燃料電池外部。另外，本發明提供一種用於燃料電池系統的淨化方法，所述燃料電池系統包括具有電能產生部分的燃料電池和使得從燃料供給源供給的燃料氣體在燃料電池系統中流動的燃料流動路徑，並且燃料流動路徑中的雜質被排出到燃料電池外部，所述方法包括控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力高於正常操作壓力並且基於較高壓力產生的控制而另外，本發明所涉及的用於燃料電池系統的淨化方法的特徵在於，通過控制設置在位於燃料供給源和燃料電池之間的燃料流動路徑中的燃料供給裝置來實現使得燃料氣體壓力高於正常操作壓力的控制。另外，本發明所涉及的用於燃料電池系統的淨化方法的特徵在於，通過控制作為燃料供給源被包括在燃料電池系統中的燃料存儲裝置中的燃料氣體壓力來實現使得燃料氣體壓力高於正常操作壓力的控制。另外，本發明所涉及的用於燃料電池系統的淨化方法的特徵在於，通過控制以預定壓力打開的閥使得雜質排出到燃料電池外部。根據本發明，可實現一種能夠利用一種簡單的結構高效地排出流動路徑中的雜質以抑制輸出的降低並且可減小尺寸的燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法。從下面參照附圖對實施例的描述中可以明顯地看出本發明的其他特徵。圖1是表示本發明的一個實施例所涉及的燃料電池系統的示意圖。圖2是表示聚合物電解質燃料電池的一般結構的結構示意圖。圖3是表示本發明的一個實施例所涉及的雜質排出方法的流程圖。圖4是表示本發明的示例1所涉及的燃料電池系統的示意圖。圖5是表示用於本發明的示例2中的調節器的結構的示意圖。圖6是關於銷在用於增大本發明的示例2所涉及的調節器中的壓力的機構中使用的結構實例的截面圖。圖7是靠近本發明的示例2所涉及的調節器中的膜的充填有操作流體的腔用作用於提高壓力的機構的結構實例的截面圖。圖8是安全閥用作在本發明的示例3所涉及的雜質排出機構中的第二閥的結構實例的截面圖。圖9A和9B是表示本發明的示例3所涉及的安全閥的圖，其中圖9A是安全閥的平面圖，圖9B是安全岡的底視圖。圖IO是表示本發明的示例4所涉及的燃料電池系統的示意圖。圖11是本發明的示例4所涉及的為燃料存儲裝置提供作為用於增大壓力的機構的加熱器的結構實例的示意圖。圖12是本發明的示例4所涉及的燃料存儲裝置內的體積可變作為用於增大壓力的機構的結構實例的示意圖。具體實施例方式下面對本發明的一個實施例所涉及的燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法進行描述。圖1是表示本發明的一個實施例所涉及的燃料電池系統的示意圖。在圖1中，設有燃料電池101、燃料存儲裝置102、第一閥103、第二閥104以及用於控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力以使燃料氣體壓力高於正常操作壓力的壓力控制機構(下面稱之為增大壓力的機構)105。在本發明的該實施例中，燃料被存儲在作為燃料供給源的燃料存儲裝置102中。燃料通過燃料流動路徑被供給到燃料電池101的陽極。下面對作為一個示例的燃料存儲裝置102包含在燃料電池系統中的情況進行描述，本發明不限於此。本發明可用於燃料供給源被設置在燃料電池系統外部並且燃料通過固定管等被供給到燃料電池系統的情況。例如氫可用作燃料。通過使得燃料存儲裝置102充填氫存儲合金，可使得氫有效地存儲在其中。諸如曱醇的液體燃料可被存儲在燃料存儲裝置中，並且通過相繼的重整，可使得氫氣被供給到燃料電池。在燃料流動路徑中，設有用於控制燃料從燃料存儲裝置102到燃料電池101的供給的第一閥103和用於將燃料排出到燃料流動路徑外部的第二閥104。還設有基於對燃料電池的淨化指令提高燃料流動路徑中的壓力的機構105。對於機構105，最好可使用能夠根據來自於外部的指令調節設定壓力的調節閥。第二閥104用作基於較高壓力產生的控制而進行操作以將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部的雜質排出機構。對於閥104,最好使用被構造成能夠在預定壓力下打開的閥。對於這樣一種閥，可包括所謂的安全閥，這是由於它們的結構簡單並且適於減小尺寸。通過增大流動路徑中的壓力以超過安全閥的釋放壓力，無需提供複雜的控制裝置即可使得燃料流動路徑中的雜質可被排出到燃料電池外部。另外，也可採用這樣的構造，即，根據外部指令打開/關閉的普通閥用作第二閥104，結合有壓力傳感器的控制迴路用於將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部。作為氧化劑，可使用從進氣口通過自然擴散進入的空氣。產生的電能通過輸出端子被供給到外部裝置。下面對該實施例所涉及的雜質排出方法進行描述。圖3是表示本發明的一個實施例所涉及的雜質排出方法的流程圖。當供給燃料時，首先在燃料電池的正常電能產生過程中打開笫一閥103，燃料被供給到燃料電池IOI。另一方面，第二閥104關閉。在該狀態下，當燃料電池f01接收淨化指令時，首先啟動用於增大燃料流動路徑中的壓力的機構105，並且燃料流動路徑中的壓力變得高於在正常電能產生過程中的壓力。接著，打開第二閥104。然後關閉第二閥104。在淨化指令被提供給燃料電池的時限可基於在電能產生後經過預定時間段來確定，或者通過監測燃料電池的電壓並且檢測到電壓已經低於預定值來確定。或者，該時限可通過測量燃料流動路徑中的氣體濃度並且判斷雜質濃度已經高於預定值或者燃料濃度已經低於預定值來確定。另外，第二閥104在打開後關閉的時限可基於經過預定時間段來確定，或者通過判斷被排出的燃料的累積流速已經到達預定值來確定。另外，該時限可通過判斷燃料流動路徑中的壓力已經低於預定值或者通過判斷燃料電池的電壓已經高於預定值來確定。或者，該時限可通已經高於預定值來確定。另外，最好第二閥104設置在燃料流動路徑中並且在正常電能產生時在燃料的流動方向上在燃料電池IOI的陽極的下遊側，這是由於雜質可以較高的效率被排出。通過本發明所涉及的上述雜質排出機構及其相關的方法，可使得燃料電池的電能產生性能糹皮穩定化並且可減小燃料電池系統的尺寸。因此，雜質排出機構及其相關的方法特別適用於使用聚合物電解質膜的電能產生裝置或者設備。(示例)下面描述本發明的示例。(示例1)在示例l中，將對應用本發明的燃料電池系統進行描述。在該示例中，燃料電池系統具有基本上與上面實施例相同的結構，不同之處在於，電磁閥用於上述在圖1中所示的實施例所涉及的第一閥103和第二閥104。在該示例中，當根據圖3的流程圖提供淨化指令時，用於提高燃料流動路徑中的壓力的機構105為第一閥103發出指令，使得閥打開得比在正常電能產生時更寬。因此，燃料流動路徑中的壓力高於在正常電能產生時的壓力。接著，發出打開第二閥104的指令，從而執行排出操作。在排出操作完成後，第一閥103返回正常打開程度，並且第二閥104關閉。在正常電能產生過程中供給燃料的第一閥103可通過用於提高壓力的機構105來操作，但也可提供如圖4中所示的結構。即，如圖4中所示，提供從燃料存儲裝置102到燃料電池101的旁通流動路徑，以及在旁通流動路徑中設置第三閥106。為了增大燃料流動路徑中的壓力，可以使用第三閥。另外，在圖4中，與在圖1中所示的燃料電池系統中的相同的元件用相同的數字表示。(示例2)在示例2中，將對調節器用於在上述圖1中所示的實施例中的第一閥103的結構示例進行描述。圖5是用於該實施例中的調節器的結構的截面圖。在圖5中，設置支撐部分201、閥軸202、膜203、閥元件204和輸出流動路徑205。首先，將描述該示例的調節器的操作。在膜的上表面上的壓力由p。表示；閥上遊處(閥元件204的下側)的初始壓力由Pi表示；在閥的下遊(輸出流動路徑205)的壓力由P2表示；閥的燃料存儲裝置側(下表面)上的面積由Si表示；燃料電極側上的與流動路徑接觸的部分的面積(通過從Si減去活塞面積和密封部分的面積所得到的面積)由S表示；在膜的大氣側(上表面)上的面積由S2表示；與燃料接觸的部分(下表面)的面積(S2減去活塞的面積所得到的面積)由S表示。此時，基於壓力的平衡，打開閥的條件由PiSHP2S〈PoS2國P2S2，表示。特別地，在活塞和密封表面的面積相對於膜和閥的面積足夠小的情況下，建立(P廣P2)(P。-P2)S2條件。當P2高於滿足該條件的壓力時，閥關閉，並且當P2低於該壓力時，該閥打開。從而可使得P2保持恆定。通過調節閥的面積、膜的面積、閥軸的長度、膜的厚度等，閥打開/關閉的壓力和流速可以最佳的形式設定。接著，將描述該示例所涉及的調節器安裝在燃料電池系統上的情況的操作。微型閥的第一側與燃料存儲裝置102相連。輸出流動路徑205與燃料電池IOI的陽極相連，並且膜203中與輸出流動路徑相對的表面與陰極(外部空氣)接觸。當開始產生電能時，燃料在陽極消耗，從而減小燃料流動路徑中的燃料壓力。由於外部空氣壓力和燃料流動路徑中的壓力之間的壓力差使得膜203偏向燃料流動路徑側，從而使得通過閥軸202與膜203直接相連的閥元件204下壓，從而打開閥。因此，燃料從燃料存儲裝置102被供給到陽極。當電能產生完成並且燃料流動路徑中的壓力回復時，膜203被上推，從而關閉調節器。圖6是關於銷206在對於本發明的示例2所涉及的調節器中用作增大壓力的機構105的結構實例的截面圖。為了增大燃料流動路徑中的壓力，通過推動銷206使得膜203下壓，從而增大調節器的打開程度，使得流速增大。為了使得燃料流動路徑中的壓力回到初始狀態，僅需要使得銷回到其初始位置。另外，圖7是靠近本發明的上述示例所涉及的調節器中的膜203設置的充填有操作流體的腔用作用於提高壓力的機構105的結構實例的截面圖。為了增大燃料流動路徑中的壓力，操作流體207被推動以壓下膜203並且打開調節器，使得流速增大。另外，通過使得操作流體207膨脹或者通過加熱汽化，可使得膜203被下壓。如上所述，當調節器用作燃料供給岡時，無需在正常操作過程中的驅動能量，因此可減小能量消耗，並且與電磁閥等相比，結構被簡化，從而可減小系統的尺寸。(示例3)在示例3中，對在預定壓力下打開的安全閥用作上述圖1中所示的實施例所涉及的第二閥104的結構實例進行描述。圖8是示出了該示例的安全閥的結構。圖9A和9B分別是安全閥的平面圖和底視圖。在圖8、9A和9B中，設置基片301、流體入口302、閥座303、膜304、流動路徑305、流體出口306、蓋307和密封308。在該示例中，基片301具有流體入口302和閥座303。可使用諸如不鏽鋼或者鋁的金屬材料和諸如丙烯酸樹脂的塑料作為基片的材料。膜片304由彈性材料製成並且在其中心具有流動路徑。膜的材料的示例包括諸如氟橡膠、矽橡膠或者聚氨酯橡膠的塑料材料和諸如不鏽鋼、磷青銅或者鈹的金屬材料。在使用金屬材料的情況下，為了利用較小的作用力獲得較大的位移，金屬材料可採用波紋狀。在膜304被設置在基片上後，利用具有流體出口的蓋307將膜304固定在其上。上述組裝的安全閥通過螺絲部分與流動路徑相連。螺絲部分具有防止流體通過螺絲部分漏出的密封308。對於密封308，可使用矽橡膠、氟橡膠等。在金屬材料用於膜304的情況下，為了增大密封性能，與閥座303接觸的部分還可設有由諸如矽橡膠或者氟橡膠的橡膠材料製成的元件。另一方面，在橡膠材料用於膜304的情況下，膜304中與接觸閥座304的一側相對的側面可利用諸如金屬的剛性材料加強。例如，在安裝於本發明的燃料電池系統上的安全閥中，膜304的材料是矽橡膠，其直徑為5mm，其厚度為0.8mm，流動路徑305的直徑為0.5mm,並且通過閥座303在膜304上施加0.07mm的位移。在該情況下，當燃料流動路徑中的壓力超過30kPaG時，安全閥打開。當壓力在50kPaG至100kPaG的範圍內時，流速為270至390sccm。因此，在不破壞燃料電池的情況下，可釋放燃料流動路徑中的壓力。另外，安全閥本身在高達900kPaG的壓力下不被破壞並且具有足夠的機械強度。另外，自然頻率約為670kHz，這意味著其響應速度是足夠的。下面對在安裝該示例的安全閥的情況下的本發明的雜質排出方法進行描述。首先，當根據圖3的流程圖發出淨化指令時，用於增大在燃料流動路徑中的壓力的機構105為第一閥103發出比在正常電能產生過程中的更寬地打開閥的指令。對於第一閥103，可使用示例1中的電磁間或者示例2中的調節器。此時，當在燃料流動路徑中的壓力增大以使其中的壓力超過安全閥的釋放壓力時，安全閥打開執行淨化操作。在淨化完成後，用於增大壓力的機構105為第一閥103發出使得壓力回復到正常壓力的指令，從而減小燃料流動路徑中的壓力。當壓力低於安全閥的釋放壓力時，安全閥關閉，從而完成淨化操作。對於該示例的結構，特別地，安全閥可用於將燃料流動路徑中的氣體排出到燃料電池外部的機構。因此，可使得系統尺寸減小。或者，代替安全閥，可使用在預定壓力下失去保持力的閥。例如，根據磁體的強度設計電磁閥的保持力，並且根據電磁力的強度設計電磁閥的保持力。在使用安全閥的情況下，通過設定這些閥損失保持力的壓力等於釋放壓力，在正常操作過程中，可執行有效控制，並且當淨化時，這些閥可執行與安全閥相同的操作。(示例4)在示例4中，對如圖8中所示的安全閥用於上述圖1中所示的實施例所涉及的第一閥103的結構示例進行描述。圖IO示出了該示例的燃料電池系統的示意圖。另外，在圖10中，與在圖1中所示的燃料電池系統中的相同的元件用相同的數字表示。在該示例中，對於第二閥104,可使用電磁閥等或者使用如示例3所用的安全閥。另外，用於增大燃料流動路徑中的壓力的機構105作用在燃料存儲裝置102上。在該示例中，對安全閥用於第二閥104的情況的操作進行描述。在該示例中的壓力設定不同於示例3，以使第二閥104的設定壓力低於第一閥103的設定壓力。另外，進行調節以便當以燃料存儲裝置102的正常使用溫度下在壓力下將燃料供給到入口時，使得出口的壓力成為驅動燃料電池的最佳壓力。從而，當燃料存儲裝置102中的壓力在正常範圍內時，燃料以最適於電能產生的壓力被供給到陽極。此時，第二閥104仍然保持關閉。另一方面，當燃料存儲裝置102中的壓力增大時，構成第一閥103的安全閥打開，燃料流動路徑的壓力增大，並且第二閥104也打開，從而釋放燃料流動路徑的壓力。因此，通過增大燃料存儲裝置中的壓力，可執行淨化操作。接著對作為用於增大壓力的機構105的加熱器被設置在燃料存儲裝置中的結構示例進行描述。表l示出了作為氫存儲合金的LaNis的各個溫度下的離解壓力。從該表中可以看出，氫離解壓力隨著溫度的增大而增大。因此，如圖11中所示，作為用於增大壓力的機構105的加熱器401浮皮設置在燃料存儲裝置102中。在發出淨化指令的情況下，用於加熱器401的開關402接通，使得燃料存儲裝置的內部變暖，從而增大燃料存儲裝置102中的壓力。當燃料存儲裝置102中的壓力增大時，由於第一閥103操作使得燃料流動路徑中的壓力和燃料存儲裝置102中的壓力之間的壓力差變得恆定，燃料流動路徑中的壓力也增大。當燃料流動路徑中的壓力增大超過第二閥104的釋放壓力時，第二閥104打開，使得燃料流動路徑中的氣體被釋放到外部。另外，當加熱器的開關斷開時，燃料存儲裝置中的溫度減小，使得燃料存儲裝置中的壓力減小。因此，燃料流動路徑中的壓力也減小，使得笫二閥104關閉。(表l)tableseeoriginaldocumentpage17除了上述示例外，可通過如圖12中所示的使得燃料存儲裝置內的體積可變並且推動活塞403來實現用於增大壓力的機構。另外，當燃料存儲裝置中的壓力低於在正常溫度下的燃料電池101的破壞壓力時，可省略第一閥103。儘管已經參照實施例對本發明進行了描述，但是應該理解的是，本發明不限於所披露的實施例。下面權利要求的範圍被認為是最寬的解釋以包含所有這樣的變型和等同的結構和功能。權利要求1.一種燃料電池系統，包括具有電能產生部分的燃料電池；用於使得從燃料供給源供給的燃料氣體在燃料電池系統中流動的燃料流動路徑；用於控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力高於正常操作壓力的壓力控制機構；以及基於壓力控制機構的較高壓力而產生的控制來進行操作以將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部的雜質排出機構。2.如權利要求l所述的燃料電池系統，其特徵在於，還包括作為燃料供給源的燃料存儲裝置。3.如權利要求l所述的燃料電池系統，其特徵在於，所述壓力控中提供的燃料供給的:制閥"所述^制'"被構造成這樣"形^，-即:利用所述控制閥能夠使得燃料流動路徑中的壓力可被控制成高於正常操作壓力。4.如權利要求3所述的燃料電池系統，其特徵在於，所述控制閥被設置在位於燃料供給源和燃料電池之間的燃料流動路徑的旁通流動路徑中。5.如權利要求2所述的燃料電池系統，其特徵在於，所述壓力控制機構包括用於控制燃料儲存裝置中的燃料壓力的燃料壓力控制裝置，所述燃料壓力控制裝置被構造成這樣的形式，即，利用所述燃料壓力控制裝置能夠使得燃料流動路徑中的壓力可被控制成高於正常操作壓力。6.如權利要求l所述的燃料電池系統，其特徵在於，所述雜質排出機構包括在排出部分中在預定壓力打開的閥，所述閥被構造成這樣的形式，即，利用在預定壓力下打開的該閥的控制可使得燃料流動路徑中的雜質被排出到燃料電池外部。7.—種用於燃料電池系統的淨化方法，所述燃料電池系統包括具料電池系統中流動的燃料流動路徑，並且燃料流動路徑中的雜質被排出到燃料電池外部，所述方法包括控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力高於正常操作壓力；以及基於較高壓力產生的控制來操作雜質排出機構以將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部。8.如權利要求7所述的淨化方法，其特徵在於，通過控制設置在:現^得燃料t體^力高於正常操^壓^的控制。'、、9.如權利要求7所述的淨化方法，其特徵在於，通過控制作為燃料供給源被包括在燃料電池系統中的燃料存儲裝置中的燃料氣體壓力來實現使得燃料氣體壓力高於正常操作壓力的控制。10.如權利要求7所述的淨化方法，其特徵在於，通過控制在預定壓力打開的閥使得雜質排出到燃料電池外部。全文摘要本發明提供一種能夠利用一種簡單的結構高效地排出流動路徑中的雜質以抑制輸出的降低並且可減小尺寸的燃料電池系統和用於燃料電池系統的淨化方法。該燃料電池系統包括具有電能產生部分的燃料電池(101)；用於將燃料供給到燃料電池的燃料存儲裝置(102)；用於使得燃料存儲裝置中的燃料氣體在燃料電池系統中流動的燃料流動路徑；用於控制燃料流動路徑中的燃料氣體壓力高於正常操作壓力的壓力控制機構(105)；以及基於壓力控制機構的較高壓力而產生的控制來進行操作以將燃料流動路徑中的雜質排出到燃料電池外部的雜質排出機構(104)。文檔編號H01M8/10GK101106202SQ20071012905公開日2008年1月16日申請日期2007年7月11日優先權日2006年7月11日發明者中窪亨申請人:佳能株式會社