[发明专利]燃料电池系统和移动体

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统和移动体。

背景技术

目前，已经设计了包括燃料电池的燃料电池系统，并将其投入实际应用，其中该燃料电池用于通过接收反应气体(燃料气体和氧化气体)来产生电能。当通过这种燃料电池系统产生电能时，在燃料电池中通过电化学反应产生水分，并且该水分留在燃料电池的反应气体通道中，结果可能妨碍反应气体的流动。当在低温(例如，低于冰点的温度)的环境下运行燃料电池系统时，留在燃料电池的电极(催化剂层和扩散层)中的水分会冻结，并且在某些情形下极大地恶化了起动性能。

作为解决燃料电池中以这种方式产生的水分带来的各种问题的传统技术，提出了一种技术(扫气技术)，其中当停止燃料电池的运行时向反应气体通道供给干燥氧气或干燥氢气，从而从燃料电池去除水分。近年来，提出了以如下方式进行扫气操作的技术：估计电解质膜中含有的水分含量，驱动并控制相应的装置(压缩机、泵等)使得该估计的水分含量成为预定值(例如，参见日本专利申请公开No.2004-158274)。

发明内容

另外，当燃料电池的运行停止时，通过从蓄电装置(例如，二次电池)提供的电能驱动和控制压缩机或电机来执行扫气操作，但是在低温(例如，低于冰点的温度)的环境下，蓄电装置的供电能力恶化。因此，即使使用上面专利公开中所述的技术，在低温环境下也无法充分地进行扫气操作，所以水分残留在燃料电池中，并且在某些情形下燃料电池无法有效地起动。

鉴于这种情形，已经研制了本发明，并且其目的是提供一种燃料电池系统，其中即使在低温环境下也能够有效地起动燃料电池。

为实现上述目的，根据本发明的燃料电池系统包括燃料电池和蓄电装置，所述燃料电池用于通过燃料气体与氧化气体的反应来产生电能，并且所述燃料电池系统构造成当所述燃料电池的操作停止时执行扫气操作，用于通过使用从所述蓄电装置提供的电能将气体供给到所述燃料电池中，从而从所述燃料电池排出水分：其中所述燃料电池系统包括控制装置，该控制装置用于设定所述燃料电池的运行条件，使得所述燃料电池在操作时的水分含量小于根据所述蓄电装置的状态设定的目标水分含量。

根据该构造，可设定所述燃料电池的运行条件(温度、发电量等)，使得所述燃料电池在运行时的水分含量小于根据所述蓄电装置的状态设定的目标水分含量。例如，即使在假定由于所述蓄电装置的温度降低引起供电能力的恶化而使从所述燃料电池排出的水分量变低的情形下，当所述燃料电池的运行条件预先设定为较低水平时，所述燃料电池在运行时的水分含量也可设定为小于预定的目标水分含量(例如，根据所述蓄电装置的温度设定的量)。因此，即使在低温环境下停止所述燃料电池的运行的情况下，也能够有效地从燃料电池的运行停止状态起动燃料电池。

在上述燃料电池系统中，所述控制装置可根据所述蓄电装置的温度设定所述目标水分含量。在该情况下，通过当所述蓄电装置的温度越低，所述控制装置将所述燃料电池的运行条件设定为越低的水平，使得所述燃料电池在操作时的水分含量小于所述目标水分含量。

结果，即使在假定由于所述蓄电装置的温度降低引起供电能力的恶化而使从所述燃料电池排出的水分量变低的情形下，当所述燃料电池的运行条件预先设定为较低水平时，所述燃料电池在运行时的水分含量也可设定为小于目标水分含量。因此，即使在低温环境下停止所述燃料电池的运行的情况下，也能够有效地从燃料电池的运行停止状态起动该燃料电池。

此外，优选地，所述燃料电池系统包括用于加热所述蓄电装置的加热装置。

因此，由于能够在低温环境下快速地加热所述蓄电装置，所以能够快速地恢复所述蓄电装置的供电能力。

另外，根据本发明的移动体包括上述燃料电池系统。

根据该结构，由于所述移动体包括能够根据所述蓄电装置的状态设定所述燃料电池的运行条件的燃料电池系统，所以能够提供在低温环境下具有优秀的起动性能的移动体。

根据本发明，能够提供即使在低温环境下也能够有效地起动燃料电池的燃料电池系统。

附图说明

图1为根据本发明实施例的燃料电池系统的结构图；

图2为电池温度与图1中所示燃料电池系统排出的水分量之间的关系的图；以及

图3为示出图1中所示燃料电池系统的运行方法的流程图。

具体实施方式

下面参考附图描述根据本发明实施例的燃料电池系统1。在本实施例中，描述一个例子，其中本发明应用到燃料电池车辆S(移动体)的车载发电系统。