[发明专利]燃料电池系统及燃料电池系统的运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有燃料电池的燃料电池系统及燃料电池系统的运转方法。

背景技术

对于固体高分子型燃料电池，由于将处于湿润状态时显示质子传导性的固体高分子膜用作电解质层，所以，为了良好地维持发电状态，重要的是将固体高分子膜保持在充分的湿润状态下。而且，在这种燃料电池中，虽然伴随发电会在阴极产生水，但是当水的生成过剩或生成水的排水延误时，会形成称作所谓的溢流的状态，从而会存在相对阴极催化剂的气体供给不充分的情况。因此，一直以来，都进行用于适当地维持电解质层或催化剂及其周边处含有的水分量用的控制。为了进行这种水分量的控制，作为判断电解质层的加湿状态的方法，已知基于构成燃料电池的单体电池的输出电压的偏差的方法。也就是说，当输出电压的偏差大时，能判断出电解质层的水分量过剩。

发明内容

然而，当如上所述、检测出输出电压的偏差大的情况时，固体高分子膜的水分过剩状态已经持续了，业已形成发电效率开始降低的状态。当水分过剩状态被检测出来时，虽然可以通过调节气体流量、加湿量，或者气体压力来实现水分过剩状态的消除，但是，为了良好地维持燃料电池的发电状态，希望可以更早地检测到水分过剩状态。

本发明就是为了解决上述现有的问题而提出的，其目的在于更早地检测出燃料电池内部的水分过剩状态。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有固体高分子型燃料电池的燃料电池系统。本发明的燃料电池系统具有：交流成分发生部，其以一定的频率和振幅对上述燃料电池施加交流电成分；交流电压取得部，其从构成上述燃料电池的预定的单体电池的输出电压中分离起因于上述交流电的交流成分，以随着时间获取上述交流成分的电压值；湿润状态判断部，其判断上述燃料电池是否处于湿润倾向；和过度湿润判断部，其在上述湿润状态判断部判断出上述燃料电池处于上述湿润倾向时，判断上述燃料电池是否处于过度湿润。

根据如上那样构造的本发明的燃料电池系统，当判断出燃料电池处于湿润倾向时，判断为燃料电池处于过度湿润，因此，能更早地进行燃料电池处于过度湿润的判断。

本发明可以以上述之外的各种形式实现，例如，可以以下述形式实现：燃料电池系统的过度湿润判断方法、搭载燃料电池系统的移动体等。

附图说明

图1为表示实施例的燃料电池系统的大致结构的方框图。

图2为表示单体电池的截面示意图。

图3为表示燃料电池的电压的随时间变化的说明图。

图4为表示溢流判断处理程序的流程图。

图5为一说明图，表示使燃料电池内部向溢流易于发生的状态逐渐变化、以在测定电压值的同时算出阻抗值的结果。

图6为表示变形例的溢流判断处理程序的流程图。

图7为表示变形例的溢流判断处理程序的流程图。

图8为表示对于规定数目的平均阻抗值、调查了值的频数分布后的结果的说明图。

具体实施方式

下面，基于实施例、参照附图说明本发明的实施方式。

A.系统的整体结构

图1为表示作为本发明的实施例的燃料电池系统10的大致结构的方框图。燃料电池系统10具有燃料电池20、燃料气体供给部30和氧化气体供给部40。而且，为了判断上述燃料电池20的湿润状态，燃料电池系统10还具有电压检测部50、交流电流发生部52和控制部54。

燃料电池20为固体高分子型的燃料电池。图2为表示作为燃料电池20的构成单位的单体电池21的截面示意图。单体电池21由电解质膜22、阳极电极23、阴极电极24、气体扩散层25、26、及隔板27、28构成。

电解质膜22为由固体高分子材料、例如氟类树脂形成的质子传导性的离子交换膜，在湿润状态下显示良好的导电性。阳极电极23及阴极电极24为形成在电解质膜22上的层，包括进行电化学反应的催化剂金属(例如白金)、具有质子传导性的电解质、和具有电子传导性的碳粒子。气体扩散层25、26由具有气体透过性及电子传导性的部件构成，例如能由泡沫金属、金属网等金属制部件，或者碳布(carboncloth)、碳纸(carbon paper)等碳制部件形成。隔板27、28由不透气的导电性部件形成，例如能由通过压缩碳而成为不透气的致密质碳等碳制部件或加压成形的不锈钢等金属部件形成。