[发明专利]燃料电池系统及燃料电池的操作方法

权利要求书

1.一种设有燃料电池的燃料电池系统，所述燃料电池具有堆，所述堆具有单电池，所述单电池包括膜电极组件，在所述膜电极组件中，聚合物电解质膜夹在一对电极之间，并且所述膜电极组件将燃料气体和氧化剂气体供给到所述燃料电池，并且在ⅰ)没有湿气的条件、或ⅱ)所述膜电极组件的温度是至少70℃的条件中的至少一个条件下操作，其特征在于，

所述燃料电池在所述膜电极组件的一侧上具有燃料气体流动路径，并且在所述膜电极组件的另一侧上具有氧化剂气体流动路径；并且

所述燃料气体流动路径和所述氧化剂气体流动路径布置成使得所述燃料气体和所述氧化剂气体在所述膜电极组件上相对于彼此沿着相反的方向流动，所述燃料气体流动路径包括燃料气体流动路径入口和燃料气体流动路径出口，并且，所述氧化剂气体流动路径包括氧化剂气体流动路径入口和氧化剂气体流动路径出口；

所述燃料电池系统构成为防止水在电池表面上的不均匀分布，并且包括：

判定在氧化剂气体流动路径入口附近的水量的判定装置；和

燃料气体控制装置，如果通过所述判定装置判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量不足，则所述燃料气体控制装置通过增大燃料气体流量和/或减小燃料气体压力来增加在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述判定装置判定在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量，并且

如果所述判定装置判定在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量过多，则所述燃料气体控制装置增加所述燃料气体流量和/或减小所述燃料气体压力，以便增加在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述判定装置判定在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量，并且

所述燃料电池系统包括氧化剂气体控制装置，如果所述判定装置判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量不足和/或在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量不足，则所述氧化剂气体控制装置减小所述氧化剂气体流量和/或增大所述氧化剂气体压力，以便减少由所述氧化剂气体从所述电池带出的水量和增加能够从所述氧化剂气体流动路径出口侧输送到所述燃料气体流动路径入口侧的水量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述判定装置是判定装置A，所述判定装置A测量整个所述燃料电池的电阻值，并且当所述电阻值超过在多个温度中的每个温度下的所述单电池和/或所述堆的预先测量的电阻的最小值的105％时，判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量不足和/或在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量不足。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述判定装置是判定装置B，所述判定装置B测量整个所述燃料电池的电压，并且当所述电压小于在多个温度中的每个温度下的所述单电池和/或所述堆的预先测量的电压的最大值的95％时，判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量过多和/或在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量过多。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述判定装置是判定装置C，所述判定装置C测量流过所述氧化剂气体流动路径的氧化剂气体的压降，并且当所述压降小于流过所述氧化剂气体流动路径的氧化剂气体的预先测量的压降的最小值的105％时，判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量不足和/或在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量不足。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述判定装置是判定装置D，所述判定装置D测量流过所述氧化剂气体流动路径的氧化剂气体的压降，并且当所述压降超过流过所述氧化剂气体流动路径的氧化剂气体的预先测量的压降的最大值的105％时，判定在所述氧化剂气体流动路径入口附近的水量过多和/或在所述氧化剂气体流动路径出口附近的水量过多。