[发明专利]燃料电池系统的氢气供应

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种通过电化学反应而产生电能的燃料电池系统。

背景技术

[0002]燃料电池系统向燃料电池或燃料电池组供应燃料气体，诸如氢气和包含氧气的氧化气体，以使这些气体通过燃料电池的电解而相互发生电化学反应以获得电能。

[0003]相关技术的燃料电池系统在从燃料电池排出的阳极废气所经过的阳极废气通道上设置有氢气浓度传感器，并测量阳极废气中包含的氢气的浓度(例如，见公开号为2004-95300(JP-A-2004-95300)的日本专利申请)。

[0004]由氢气浓度传感器测量到的氢气浓度用于对燃料电池系统执行各种控制操作，诸如调节从燃料电池排出的阳极废气的量。因此要求氢气浓度传感器具有高测量精度。然而，在使用过很长时间后，氢气浓度传感器的精度可能降低，这会引起误差。

发明内容

[0005]本发明的目的是，即使设置有测量氢气浓度的氢气浓度传感器的燃料电池系统经过长期使用后，氢气浓度传感器的测量误差也要被抑制并且氢气浓度传感器的精度被保持。

[0006]本发明的第一方案涉及一种包含通过氢气和氧化气体之间的电化学反应而产生电流的燃料电池的燃料电池系统。所述燃料电池系统包括:燃料电池；氢气供应装置，其向燃料电池供应氢气；氢气供应通道，从氢气供应装置供应的氢气经过氢气供应通道中；阳极废气通道，从燃料电池的阳极侧排放出的阳极废气经过阳极废气通道中；氢气浓度传感器，其设置在氢气供应通道和阳极废气通道中的至少一个上；以及校正装置，其减少设置有氢气浓度传感器的通道内的杂质，利用氢气浓度传感器来测量氢气浓度，并且在测量出的氢气浓度的基础上校正氢气浓度传感器的基准点。

[0007]根据第一方案的燃料电池系统可以进一步包括:释放阀，其设置在阳极废气通道上，将包含在阳极废气中的杂质从系统中排放出，其中氢气浓度传感器可以设置在阳极废气通道上的释放阀的上游，并且在利用氢气供应装置来供应氢气的同时，可以通过开启释放阀排放出预定量或更多阳极废气而使杂质减少。

[0008]根据第一方案的燃料电池系统包括用于校正氢气浓度传感器的基准点的校正装置。通过利用校正装置来校正来自传感器的测量值，能够校正传感器的基准点。当已经从系统排放出预定量或更多阳极废气，同时利用氢气供应装置供应氢气时，即当杂质已经减少时，校正装置在由氢气浓度传感器测量到的氢气浓度的基础上校正来自传感器的测量值。另外，因为能够通过开启释放阀来排放出阳极废气，所以能够利用简单的结构从系统中排放出阳极废气。

[0009]通常，除了包含未用于产生电流的氢气之外，还包含着通过电解质膜传输到阳极侧的氮气的不纯净气体被从燃料电池的阳极侧排出。因此，在阳极废气通道内，除了氢气之外还有各种杂质气体的混合物。如果在供应氢气的同时，阳极废气通道内的气体被从系统中排出，则各种气体被排出，并且杂质被减少。结果，由于所供应的氢气，氢气浓度增加。阳极废气通道内的氢气浓度受到燃料电池是否正在产生电流以及燃料电池的电解质膜的渗透性的影响。然而，当从阳极废气通道排出的阳极废气的量变得等于或大于一定量时，阳极废气通道内的氢气浓度变得几乎恒定。

[0010]这种方案的燃料电池系统可以排出预定量或更多的阳极废气，当假定阳极废气通道内的氢气浓度基本恒定时，利用氢气浓度传感器测量氢气浓度，并且假设被假定为恒定浓度的氢气浓度和来自氢气浓度传感器的测量值之间的差值为误差，来校正测量值的误差。该预定量为，当阳极废气已排出预定量因而杂质已减少时，由氢气浓度传感器测量到的阳极废气通道内的氢气浓度应当变为基本恒定的浓度。该预定量根据燃料电池的电流产生条件等来适当设定。

[0011]更确切地说，当阳极废气已排出阳极废气排出量时，使来自氢气浓度传感器的测量值基本变为100％的该阳极废气排出量被预先计算作为预定量，并且假设在阳极废气已排出预定量后氢气浓度变为100％。如果当阳极废气已排出预定量时，来自氢气浓度传感器的测量值不是100％，则假设实际值和100％之间的差值为误差，对来自传感器的测量值进行校正。通过以预定间隔来执行这种校正，即使在长期使用之后也能够保持测量氢气浓度的精度。

[0012]如果将理论的氢气浓度和实际测量的氢气浓度进行比较，并且在其间差值的基础上对来自氢气浓度传感器的测量值进行校正以通过这种方式来校正氢气浓度传感器的基准点，则即使氢气浓度传感器被长时间使用并变得退化而引起测量值的误差时，仍能够适当地校正传感器的误差并保持氢气浓度传感器的测量精度。