[发明专利]燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

以往，已知一种具有如下燃料电池的燃料电池系统：通过使提供给氧化剂极的氧化剂气体和提供给燃料极的燃料气体发生电化学反应来进行发电。通常，燃料电池是层叠多个单电池而构成的，该单电池具有反应电极(氧化剂极或者燃料极)和向该反应电极提供反应气体(氧化剂气体或者燃料气体)的内部气体流路。

在这种燃料电池系统中，每个单电池的反应电极中都产生生成水。在由于该生成水而内部气体流路被堵塞的单电池中，很难将反应气体提供给反应电极。因此，电压变得不稳定，从而有可能无法稳定地进行燃料电池的发电。

例如，在专利文献1中公开了如下一种方法：通过增加提供给燃料电池的反应气体的流量，来排出积留在内部气体流路中的生成水，实现燃料电池发电的稳定化。

专利文献1：日本特开2006-111266号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据专利文献1所公开的方法，通过增加反应气体的流量能够排出积留在内部气体流路中的生成水。但是，根据结束该生成水的排出处理的结束定时不同，在该处理中有可能过量地提供反应气体。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明以第一流量开始向燃料电池提供反应气体。在判定为预先设定的判断电池数以上的单电池中由反应电极保持的生成水流到了内部气体流路侧的情况下，将反应气体的流量从第一流量变更为小于该第一流量的第二流量。

发明的效果

根据本发明，在开始向燃料电池提供反应气体之后，通过检测判断电池数以上的单电池中生成水向内部气体流路侧的流出，能够判断针对每个单电池分配反应气体的分配量的偏差已得到改善。由于该偏差得到改善而不需要增加反应气体的流量，因此能够减小流量。由此，能够在生成水的排出处理中降低过量地提供反应气体的可能性。

附图说明

图1是概要性地表示第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构图。

图2是表示燃料电池系统的控制方法的过程的流程图。

图3是启动处理的时序图。

图4是示意性地表示燃料电池堆1的内部结构的截面图。

图5是表示判断值Wth的设定基准的说明图。

图6是表示第二实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。

图7是表示第三实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。

图8是对判断值的设定方法进行说明的说明图。

附图标记说明

1：燃料电池堆；1a：所有单电池；1a：单电池；1b：气体扩散层；1c：内部气体流路；2：输出取出装置；10：燃料罐；11：氢调压阀；12：氢循环泵；13：净化阀；14：气液分离装置；20：压缩机；21：空气调压阀；30：控制部；31：电流传感器；32：液位传感器(level sensor)；33：压力传感器；34：压力传感器；35：压力传感器；36：压力传感器。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1是概要性地表示本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构图。燃料电池系统例如装载在作为移动体的车辆中，利用从燃料电池系统提供的电力来驱动该车辆。

燃料电池系统具备燃料电池堆(燃料电池)1，该燃料电池堆1是通过层叠多个单电池而构成的，该单电池由一对隔板夹持燃料电池结构体而构成。在此，燃料电池结构体是通过一对电极(反应电极)、即燃料极和氧化剂极夹持固体高分子电解质膜构成的。固体高分子电解质膜例如由氟树脂系离子交换膜这种具有离子传导性的高分子膜构成，通过饱和含水而作为离子传导性电解质而发挥功能。燃料极由铂系催化剂层以及气体扩散层构成，该铂系催化剂层承载有铂等催化剂，该气体扩散层由碳纤维等多孔质体构成。氧化剂极由铂系催化剂层以及气体扩散层构成，该铂系催化剂层承载有铂等催化剂，该气体扩散层由碳纤维等多孔质体构成。另外，在从两侧夹持燃料电池结构体的隔板中形成有用于向每个反应电极提供反应气体(燃料气体或者氧化剂气体)的内部气体流路。

燃料电池堆1通过向每个单电池的燃料极提供燃料气体的同时向氧化剂极提供氧化剂气体，来使燃料气体和氧化剂气体发生电化学反应，从而进行发电。在本实施方式中，针对使用氢作为燃料气体、使用空气作为氧化剂气体的情形进行说明。

燃料电池系统具备用于向燃料电池堆1提供氢的供氢系统和用于向燃料电池堆1提供空气的空气供给系统。