[发明专利]燃料电池系统及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池。

背景技术

一直以来，已知有燃料电池中的阴极的入口干燥这样的课题。阴极的入口是空气等阴极气体向构成燃料电池组的各单电池流入的入口。在现有技术中，通过使燃料气体的流量增加或者使燃料气体的压力下降来抑制阴极的入口的干燥(例如专利文献1)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2009-259758号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

本申请的发明者们根据今后的技术开发而预见到了阳极的入口的干燥容易发生这样的课题。阳极的入口是包含氢等的阳极气体向构成燃料电池组的各单电池流入的入口。该技术开发由于燃料电池组的小型化而带来电流密度变大(例如1.4～2.5A/cm²)，或者在阴极侧处电极的每单位面积的铂量进一步减少(例如0.2mg/cm²以下)等状况。

例如，在使用碳纳米管的情况下，当阴极侧的铂量减少时，气体扩散电阻增大。在气体扩散电阻增大的状态下增大电流密度时，氧分压高的阴极的面内位置、即阴极的入口附近的局部电流密度容易上升，而氧分压降低的阴极的面内位置、即阴极的出口附近的局部电流密度难以上升。局部电流密度难以上升的面内位置的水分的生成量减少。由此，阴极的出口附近容易干燥。其结果是，在阴极气体与阳极气体的流动的方向对向的情况下，从阴极的出口附近向阳极的入口附近供给的水分量减少。当向阳极的入口附近供给的水分量低于阳极的入口附近的水分的带走量(蒸发量)时，阳极的入口干燥。若阳极的入口干燥，则燃料电池整体的发电性能下降。本申请发明要解决的课题鉴于这样的状况。

另外，燃料电池系统有时搭载有加湿模块。加湿模块包括对阴极气体进行加湿的模块和对阳极气体进行加湿的模块。在未搭载对阴极气体进行加湿的加湿模块时，阴极气体作为无加湿气体被使用。在未搭载对阳极气体进行加湿的加湿模块时，阳极气体作为无加湿气体被使用。与阴极气体和阳极气体这双方被加湿的情况相比，阳极气体被加湿而阴极气体为无加湿气体时，会促进阳极的入口的干燥，在阴极气体和阳极气体这双方为无加湿气体时，会进一步促进阳极的入口的干燥。这样的情况下，上述课题变得更加深刻。

【用于解决课题的手段】

本发明用于解决上述的课题的至少一部分，作为以下的方式而能够实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种在阴极侧的电极处每1cm²含有的铂催化剂的质量为0.2mg以下的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池组和干燥抑制部。燃料电池组以向阳极供给的阳极气体的流动的方向与向阴极供给的阴极气体的流动的方向相互对向的方式接受阳极气体和阴极气体的供给。干燥抑制部在以1.4A/cm²以上的电流密度进行发电时，执行如下的控制中的至少一个：将燃料电池组的温度控制成30℃以上且65℃以下、将阴极气体的化学计量比控制成1.0以上且1.5以下、将阳极气体的出口压力控制成100kPa以上且250kPa以下、以及将阳极气体的化学计量比控制成1.25以上且5以下。