燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法技术方案

一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备被供给阳极气体和阴极气体且根据负载进行发电的固体氧化物型的燃料电池，并且控制向该燃料电池的气体供给以及发电。该控制方法包括以下步骤：发电运转步骤，根据负载的大小来控制流向燃料电池的阳极气体和阴极气体的流量；以及自主运转步骤，在负载为规定值以下的情况下，使燃料电池进行自主运转。自主运转步骤包括向燃料电池供给规定流量的阳极气体和规定流量的阴极气体的气体供给步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
本专利技术涉及一种根据连接于燃料电池的负载来实施自主运转的燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
在US2014/0113162A1中，公开了为了抑制紧急停止时的燃料电池的阳极的氧化而对燃料电池堆供给规定的电压的燃料电池系统。
技术实现思路
专利技术要解决的问题在如上述那样的燃料电池系统中，在成为对蓄电池、电动马达等负载的电力供给停止的状态即所谓的怠速停止状态时，实施燃料电池的自主运转，以使燃料电池维持适于发电的状态。例如，在自主运转中，为了抑制燃料的无谓消耗，停止向阳极供给燃料。然而，在这种结构的情况下，在自主运转中在燃料电池中从阴极侧向阳极侧渗透氧，因此存在阳极发生氧化的风险。因而，在从燃料电池系统向负载的电力供给停止的状态下，阳极发生了氧化，燃料电池的发电性能降低。本专利技术是着眼于这种问题而完成的。本专利技术的目的在于提供一种抑制由于燃料电池停止向负载供给电力的情况下的阳极的氧化劣化而引起的燃料电池的发电性能的降低的燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法。用于解决问题的方案根据本专利技术的某一方式的燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备被供给阳极气体和阴极气体且根据负载进行发电的固体氧化物型的燃料电池，并且控制向该燃料电池的气体供给以及发电，该燃料电池系统的控制方法包括：发电运转步骤，根据负载的大小来控制流向燃料电池的阳极气体和阴极气体的流量；以及自主运转步骤，在负载为规定值以下的情况下，使燃料电池进行自主运转。自主运转步骤包括向燃料电池供给规定流量的阳极气体和规定流量的阴极气体的气体供给步骤。附图说明图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的主要结构的结构图。图2A是表示由燃料电池系统进行的电力供给的方式的概要图。图2B是表示由燃料电池系统进行的电力供给的方式的概要图。图2C是表示由燃料电池系统进行的电力供给的方式的概要图。图2D是表示由燃料电池系统进行的电力供给的方式的概要图。图3A是表示燃料电池系统的运转控制的流程图。图3B是表示阳极气体控制的流程图。图3C是表示电力供给控制的流程图。图4是表示燃料电池系统的按时间序列的变化的图。图5A是表示第二实施方式的燃料电池系统的运转控制的流程图。图5B是表示加热装置控制的流程图。图6是表示燃料电池系统的按时间序列的变化的图。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)图1是表示本专利技术的第一实施方式的燃料电池系统10的主要结构的结构图。本实施方式的燃料电池系统10是固体氧化物型燃料电池系统，在本实施方式中，对搭载于车辆的负载装置90供给电力。燃料电池系统10具备：燃料电池堆1，其根据负载进行发电；燃料供给系统2，其向燃料电池堆1供给阳极气体(燃料气体)；以及氧化剂供给系统3，其向燃料电池堆1供给阴极气体(氧化剂气体)。燃料电池系统10还具备排气系统4，该排气系统4将从燃料电池堆1排出的阳极废气(燃料废气)和阴极废气(氧化剂废气)排出到外部。另外，燃料电池系统10具备：电力供给系统5，其从燃料电池堆1向外部的负载装置90供给电力；以及控制部6，其控制燃料电池系统10整体的动作。燃料电池堆1是固体氧化物型燃料电池(SOFC：SolidoxidefuelCell)。燃料电池堆1是将多个电池单体层叠而形成的，各电池单体构成为利用阳极(燃料极)与阴极(空气极)夹着由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层。此外，对于燃料电池堆1的阳极使用高温时与氧发生反应的材料，由于该氧化反应而导致阳极的特性变差，燃料电池堆1的发电性能降低。向燃料电池堆1的阳极供给通过改质器26被改质了的阳极气体，向燃料电池堆1的阴极供给含有氧的空气来作为阴极气体。在燃料电池堆1的内部，阳极气体中含有的氢、甲烷等与阴极气体中含有的氧发生反应，由此进行发电。而且，从燃料电池堆1排出在反应后生成的阳极废气和阴极废气。形成于燃料电池堆1的阳极侧的岐管与构成阳极气体的通路的阳极气体供给通路22及阳极气体排出通路29连接。阴极侧的岐管与构成阴极气体的通路的阴极气体供给通路33及阴极气体排出通路39连接。阳极气体供给通路22是用于向燃料电池堆1供给阳极气体的燃料通路。阳极气体排出通路29是用于将从燃料电池堆1排出的阳极废气导入排气燃烧器40的路径。另外，阴极气体供给通路33是用于向燃料电池堆1供给阴极气体的氧化剂通路。阴极气体排出通路39是用于将从燃料电池堆1排出的阴极废气导入排气燃烧器40的路径。燃料供给系统2相当于向燃料电池堆1供给阳极气体的气体供给装置。燃料供给系统2包括：燃料罐20、泵21、阳极气体供给通路22、控制阀23、蒸发器24、热交换器25以及改质器26。燃料罐20用于蓄积含有燃料的液体。在燃料罐20中蓄积改质用的燃料，该改质用的燃料例如包含由乙醇和水混合而成的液体。泵21抽吸燃料并以固定的压力向燃料供给系统2供给燃料。泵21与燃料电池堆1之间通过阳极气体供给通路22连接。在阳极气体供给通路22上配置有控制阀23、蒸发器24、热交换器25以及改质器26。控制阀23具备未图示的喷射喷嘴。当从泵21向该喷射喷嘴供给燃料时，从喷射喷嘴向蒸发器24喷射燃料。控制部6能够通过对控制阀23进行控制来控制阳极气体的流量。蒸发器24利用来自排气燃烧器40的排出气体的热量使燃料气化。热交换器25利用排气燃烧器40中的发热，将气化了的燃料进一步加热至在改质器26中能够改质的温度。改质器26将燃料通过催化反应改质为阳极气体后供给到燃料电池堆1的阳极。例如，在改质器26中进行使用水蒸气将燃料改质的水蒸气改质。为了进行水蒸气改质，对于燃料中含有的每1摩尔(mol)的碳(C)而言，至少需要2摩尔的水蒸气(S)。另外，在改质器26中，在进行水蒸气改质所需的水蒸气不足的状况下，进行部分氧化改质，该部分氧化改质是指取代水蒸气而使用空气来使燃料一边燃烧一边改质。在位于改质器26与燃料电池堆1之间的阳极气体供给通路22上设置有温度传感器61。温度传感器61检测向燃料电池堆1供给的阳极气体的温度。以下将温度传感器61的检测值称为“阳极入口温度”。由温度传感器61检测出的阳极入口温度被输出到控制部6。阳极气体供给通路22具备在泵21与蒸发器24之间分支出的分支通路221和222。在阳极气体供给通路22中流动的燃料经由分支通路221被供给到排气燃烧器40，并且经由分支通路222被供给到加热装置35。此外，在分支通路221上设置有用于控制向排气燃烧器40供给的燃料的流量的控制阀231。在分支通路222上设置有用于控制向加热装置35供给的燃料的流量的控制阀232。控制阀231、232的阀打开量由控制部6控制。氧化剂供给系统3相当于向燃料电池堆1供给阴极气体的气体供给装置。氧化剂供给系统3包括过滤器30、空气吸入通路31、压缩机32、阴极气体供给通路33、阴极气体的流量的控制阀34以及加热装置35。过滤器30用于去除外界空气的异物，并将该外界空气导入燃料电池系统10的内部。空气吸入通路31是用于使通过过滤器30被去除了异物的空气向压缩机32流通的通路。空气吸入通路31的一端与过滤器30连接，并且另一端与压缩机32的吸入口连接。压缩机32是向燃料电池堆1供给阴极气体的阴极气体供给装置。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备被供给阳极气体和阴极气体且根据负载进行发电的固体氧化物型的燃料电池，并且控制向该燃料电池的气体供给以及发电，所述燃料电池系统的控制方法包括：发电运转步骤，根据所述负载的大小来控制流向所述燃料电池的所述阳极气体和所述阴极气体的流量；以及自主运转步骤，在所述负载为规定值以下的情况下，使所述燃料电池进行自主运转，其中，所述自主运转步骤包括向所述燃料电池供给规定流量的所述阳极气体和规定流量的所述阴极气体的气体供给步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2538871.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备被供给阳极气体和阴极气体且根据负载进行发电的固体氧化物型的燃料电池，并且控制向该燃料电池的气体供给以及发电，所述燃料电池系统的控制方法包括：发电运转步骤，根据所述负载的大小来控制流向所述燃料电池的所述阳极气体和所述阴极气体的流量；以及自主运转步骤，在所述负载为规定值以下的情况下，使所述燃料电池进行自主运转，其中，所述自主运转步骤包括向所述燃料电池供给规定流量的所述阳极气体和规定流量的所述阴极气体的气体供给步骤。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述气体供给步骤中，向所述燃料电池供给能够维持所述燃料电池的阴极的电位的流量的所述阴极气体。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述气体供给步骤中，向所述燃料电池供给在所述燃料电池内抑制所述阴极气体向阳极电极渗透的流量的所述阳极气体和使该阳极气体全部在所述燃料电池内发生反应的流量的所述阴极气体。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述自主运转步骤还包括根据所述燃料电池的电压来改变所述阳极气体的流量的电压维持步骤。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述电压维持步骤中，在所述燃料电池的电压低于下限值的情况下，使所述阳极气体的流量增加，以使所述燃料电池的电压成为上限值。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述自主运转步骤还包括将所述燃料电池的温度维持在所述燃料电池能够发电的温度范围内的温度维持步骤。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐见岳史，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP