[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明提供能够将堵塞流路的水排水并且将紧贴于流路的壁面的水充分地排水的燃料电池系统。该燃料电池系统的特征在于，控制部根据电流量判定燃料电池的发电量是否为规定的阈值以下，在判定为上述燃料电池的发电量为规定的阈值以下的情况下，控制部进行向上述燃料电池间歇供给燃料气体的间歇供给指令，上述间歇供给指令具有第1间歇供给指令和第2间歇供给指令，上述第1间歇供给指令使线性电磁阀的压力上升时的开度比上述第2间歇供给指令时相对地增大来增大上述燃料气体的流量，上述第2间歇供给指令在上述第1间歇供给指令后使上述线性电磁阀的压力上升时的开度比上述第1间歇供给指令时相对地减小来以规定的时间减小上述燃料气体的流量。

技术领域

本公开涉及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池(FC)是在一个单电池或者将多个单电池(以下，存在记载为单元的情况)层叠而成的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池堆的情况)中通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应而取出电能量的发电装置。此外，实际向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体多数情况是与无助于氧化·还原的气体混合的混合物。尤其氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。

此外，以下，也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。另外，存在将单电池和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。

该燃料电池的单电池通常具备膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。

膜电极接合体具有在固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别依次形成有催化剂层和气体扩散层(GDL、以下存在仅记载为扩散层的情况)的构造。因此，膜电极接合体存在被称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。

单电池根据需要具有夹持该膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件具有电子传导性，也作为发电的电气的集电体发挥功能。

在燃料电池的燃料极(阳极)，作为从气体流路和气体扩散层供给的燃料气体的氢(H₂)通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路而做功，并向阴极移动。作为向阴极供给的氧化剂气体的氧(O₂)在阴极的催化剂层与质子及电子反应而生成水。生成的水对电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，并被向系统外排出。

对车载于燃料电池车辆(以下存在记载为车辆的情况)来使用的燃料电池系统进行了各种研究。探讨在使用了推出器的燃料电池系统中在低负荷时使燃料气体的压力脉冲状地增减并向电池堆供给燃料气体的技术。

例如在专利文献1中，公开有将螺线管阀与推出器的喷嘴连结的系统。

在专利文献2中，公开有以下技术，即，是具有螺线管的推出器系统，在低温启动的情况下，燃料气体流量调整机构以燃料气体的流量增加的方式变更切换阈值。

专利文献1：日本特开2012-255429号公报

专利文献2：日本特开2008-153071号公报

在进行燃料电池的压力的脉动运转的情况下，需要考虑将流路内的水排出的排水能力。对于堵塞流路的水，若利用该水的上游侧与下游侧的压力差来吹走，则能够将其排出。但是，对于紧贴于流路的壁面的水，仅通过利用压力差，不能充分地排水。因此，为了将紧贴于流路的壁面的水充分地排水，需要减慢气体的运动来花费时间挤出。

在上述专利文献1中，在低输出的脉冲流量控制时，通过增大阀开度而在短时间内增大了气体流量。因此，对于排水，属于利用了压力差的情况，因此存在不能充分地进行紧贴于流路的壁面的水的排出的担忧。

发明内容