[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

日本JP2007-517369A公开了一种反复进行高压的负极气体的供给/停止来使负极气体的压力脉动的燃料电池系统。在这种燃料电池系统中，供给高压的负极气体。由此，将滞留在反应流路中的杂质压入缓冲罐，提高反应流路的负极气体浓度，来进行发电。接着，停止负极气体的供给并继续发电，由此负极气体被消耗而反应流路的压力降低。随之，暂时排出到缓冲罐的负极气体反流过来而在发电反应中被消耗。当与负极气体一起反流的杂质、从正极侧交叉泄漏的杂质逐渐增加时，再次供给高压的负极气体。

通过反复进行这种动作，来维持反应流路的负极气体浓度以持续发电。

另外，相关文献公知发明在日本JP2008-97966A和日本JP2007-149630A中也有所记载。

发明内容

然而，本申请发明人发现：由于燃料电池系统一般是层叠多达数百块电池(cell)的结构，因此在如日本JP2007-517369A那样单纯进行脉动的控制中，由于运转状态的不同而发电电池间容易产生反应偏差。即，例如，若在处于低负荷运转状态时脉动运转的升压速度过大，则在歧管中流动的负极气体的流速会过快而成为乱流状态。在这种状态下，变得易于从歧管流向规定的发电电池的反应气体流路或者难以从歧管流向规定的发电电池的反应气体流路，从而会使向各电池供给的负极气体量产生偏差。其结果，有可能会出现无法排除杂质、负极气体浓度降低的电池。这样一来，发电电池间容易产生反应偏差。另外，例如在处于高负荷运转状态时，发电反应也变得活跃，会生成很多水。在由于该水而堵塞了若干个发电电池的气体流路的状态下，会阻碍该发电电池的气体流路的气体的流动。若在这种状况下升压速度过慢，就更难向被生成水所阻碍的气体流路供给气体，发电反应变得不稳定而发电电池间容易产生反应偏差。

本发明是着眼于这种以往的问题而完成的。本发明的目的在于提供一种即使运转状态发生变化、发电电池间也难以产生反应偏差的燃料电池系统。

本发明的燃料电池系统的一个方式具备：燃料电池堆，其根据负荷来发电；燃料罐，其贮存燃料气体；压力调整阀，其调整从燃料罐向燃料电池堆供给的燃料气体的压力；放气阀，其放出从燃料电池堆排出的燃料气体；以及控制器，其控制系统。而且包括：脉动部，其使上述燃料电池堆的燃料气体压力脉动；以及升压速度设定部，其根据运转状态来设定上述燃料气体压力的脉动的升压速度。

下面参照附图来详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是表示本发明的燃料电池系统的第一实施方式的概要的图。

图2A是说明燃料电池堆的外观立体图。

图2B是表示燃料电池堆的发电电池的构造的分解图。

图3A是说明燃料电池堆中的电解质膜的反应的示意图。

图3B是说明燃料电池堆中的电解质膜的反应的示意图。

图4是燃料电池系统的第一实施方式的控制器所执行的控制流程图。

图5是表示设定反应气体的脉动运转的目标上限压力和目标下限压力的对应图的一例的图。

图6是表示燃料电池系统的第一实施方式的升压速度设定例程的图。

图7A是例示燃料电池系统的第一实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图7B是例示燃料电池系统的第一实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图7C是例示燃料电池系统的第一实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图8是说明执行第一实施方式的控制流程图时的动作的时序图。

图9A是说明第一实施方式的作用效果的图。

图9B是说明第一实施方式的作用效果的图。

图10是表示燃料电池系统的第二实施方式的升压速度设定例程的图。

图11A是例示燃料电池系统的第二实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图11B是例示燃料电池系统的第二实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图11C是例示燃料电池系统的第二实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。

图12是说明第二实施方式的作用效果的图。

图13是燃料电池系统的第三实施方式的控制器所执行的控制流程图。

图14是表示燃料电池系统的第三实施方式的升压速度设定例程的图。

图15A是例示燃料电池系统的第三实施方式的用于设定升压速度的对应图的图。