燃料电池系统以及杂质去除部件的劣化判断方法技术方案

一种燃料电池系统（１），其在从燃料电池（１０）排出的流体流通的排出通路（１９）中配设有将混入该流体的杂质去除的杂质去除部件（２４），并且具有对与该杂质去除部件（２４）相关的物理量进行检测的物理量检测装置（３０）、和根据由物理量检测装置（３０）检测出的物理量判断杂质去除部件（２４）的劣化程度的劣化判断装置（４０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在从燃料电池排出的流体所流通的排出通路中配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去部件的燃料电池系统、以及上述杂质去除部件的劣化判断方法。
技术介绍
以往，存在一种燃料电池系统，其在从燃料电池排出的流体所流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件。在这种燃料电池系统中，供给的氢气不可能全都被使用于电池反应。因此，采用了将排出的未反应的氢气再次返回燃料电池加以有效利用的循环系统，并且配设有气液分离器，用于从混合存在从燃料电池排出的排出气体和由燃料电池的电池反应生成的水(生成水)的气液混合流体中将水分去除。在此，在上述氢气循环系统内流通的气体和水中，尽管很少但存在从燃料电池和系统的配管部件等溶解出的杂质。另外，从由阴极系统的大气吸入的空气也会带来杂质，并通过电解质膜混入氢气循环系统。特别是在从燃料电池和系统的配管部件溶解出的杂质中含有金属离子的情况下，有可能引起燃料电池的功能下降和寿命降低。另外，还存在有在燃料电池内生成的水变成酸性的问题。因此，以往以来采用在氢气循环系统中配设离子交换器，防止因生成水和气体等引起的燃料电池的劣化的方法。近年来，已知一种固体高分子型燃料电池系统，其设置在排出燃料电池的生成水的至少一方的排出管的固体高分子型燃料电池侧，去除与上述排出气体相伴而来的上述生成水中所含有的离子。在该固体高分子型燃料电池系统中，公开了利用离子交换树脂作为去除上述生成水中所含有的离子的装置来去除氟离子的内容(例如，参照专利文献1)。另外，还公开了一种燃料电池系统，其具有预测判断对燃料电池的冷却水和生成水所含有的离子进行去除的离子交换处理装置的更换时期的功能(例如，参照专利文献2～4)。专利文献1日本特开2002-313404号公报专利文献2日本特开平5-315002号公报专利文献3日本特开2002-298892号公报专利文献4日本特开2003-346845号公报
技术实现思路
但是，专利文献1所记载的固体高分子型燃料电池系统，是通过在将流体(气液混合流体)分离成液体和气体之后，使该分离出的液体通过离子交换树脂，从而从该液体中去除杂质的系统，对于预测判断离子交换树脂的更换时期的功能没有做任何考虑。另外，对于使气液混合流体通过该离子交换树脂，从而去除气液混合气液混合流体中所含有的离子的情况没有考虑。在此，从燃料电池排出的气液混合流体(进行气液分离之前的流体)与液体的状态不同，压力会有很大变化，流速也会产生变化。因此，在冷却系统或生成水所通过的配管系统中配设离子交换处理装置的情况、与在气液混合流体所通过的配管系统中配设离子交换处理装置的情况中，由于离子交换处理装置的使用环境不同，所以离子交换处理装置的劣化条件等也不同。但是，在专利文献2～4所记载的燃料电池系统中，虽然可预测判断用于除去燃料电池的冷却水或生成水所含有的离子的离子交换处理装置的更换时期，但对于预测判断用于除去气液混合流体中所含有的离子的离子交换处理装置的更换时期则没有任何考虑。本专利技术以改良这种现有的燃料电池系统为课题，其目的在于，提供一种对能够除去气液混合流体所含有的杂质的杂质去除部件的劣化状态进行检测，并可告知杂质去除部件的更换时期的燃料电池系统。另外，本专利技术的目的在于，提供一种对除去气液混合流体所含有的杂质的杂质去除部件的劣化状态进行判断的方法。为了达成该目的，本专利技术提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统在混合存在从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体所流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件，其中，具有对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的物理量检测装置、和根据由上述物理量检测装置检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的劣化判断装置。具有这种构造的燃料电池系统，因为能够根据由物理量检测装置检测出的与杂质去除部件相关的物理量，利用上述劣化判断装置判断上述杂质去除部件的劣化程度，所以能够正确地得知杂质去除部件的更换时期。因此，可将该杂质去除部件一直使用到其所必需的杂质去除能力消失为止，并且能够防止在不知道所需的杂质去除能力已经消失的情况下使用该已劣化的杂质去除部件的情况。上述物理量检测装置，可以具有对上述杂质去除部件的形状的变化进行检测的形状变化检测装置。这样，可根据杂质去除部件的形状变化直接判断该杂质去除部件的劣化状态。另外，上述物理量检测装置，可具有对通过了上述杂质去除部件的流体的状态量进行测定的第一流体状态量测定装置。另外，本专利技术的燃料电池系统可以构成为，在具有上述第一流体状态量测定装置的情况下，上述物理量检测装置还具有对通过上述杂质去除部件之前的流体的状态量进行测定的第二流体状态量测定装置，上述劣化判断装置具有对由上述第一流体状态量测定装置检测出的物理量和由第二流体状态量测定装置检测出的物理量进行比较的物理量比较装置，根据由该物理量比较装置得到的值判断上述杂质去除部件的劣化程度。这样，可根据由第一流体状态量测定装置检测出的物理量与由第二流体状态量测定装置检测出的物理量之差的阈值，判断杂质去除部件的劣化状态。作为上述流体的状态量，例如可以列举液体(生成水)的状态量。作为该流体的状态量，例如可以列举流体的电导率、流体的压力等。另外，本专利技术的燃料电池系统可以为，在从上述杂质去除部件将液体减少的状态下，对与该杂质去除部件相关的物理量进行检测。这样，在尽量排出了生成水等干扰成分的状态下，对杂质去除部件的有关物理量进行检测，所以可进一步提高该杂质去除部件的劣化判定精度。另外，在本专利技术的燃料电池系统中可以具有如下构成，即，上述物理量检测装置具有对通过上述杂质去除部件的气体的状态量进行检测的气体状态量检测装置，和对通过上述杂质去除部件的液体的状态量进行检测的液体状态量检测装置。这样，可分为上述流体中所含有的气体的状态量和液体的状态量，判断杂质去除部件的劣化状态。也就是说，可反映出气体以及液体各自所特有的对劣化的影响，从而判断杂质去除部件的劣化状态，因此可进一步提高该杂质去除部件的劣化判断精度。上述气体状态检测装置，可根据上述燃料电池的运行状态，计算出上述气体的状态量。上述液体状态量检测装置可根据上述燃料电池的运行状态，计算出上述液体的状态量。另外，上述气体的状态量可以是该气体的流量、压力、温度中的至少一种，上述液体的状态量可以是该液体的流量、压力、温度中的至少一种。另外，本专利技术的燃料电池系统可以为，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，上述杂质去除部件配置在该气液分离器内。另外，本专利技术的燃料电池系统可以为，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，将对上述流体的电导率进行测定的电导率测定装置配设在该气液分离器内。在这种情况下同样也可将上述杂质去除部件配设在上述气液分离器内。另外，本专利技术的燃料电池系统可以还具有能够告知由上述劣化判断装置判断出的结果的告知装置。这样，可简便地得知杂质去除部件的更换时期。另外，本专利技术还提供一种杂质去除部件的劣化判断方法，它是配设在混合存在有从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体所通过的排出通路中、将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件的劣化判断方法，其中包括对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，它是在混合存在从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件的燃料电池系统，其中具有对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的物理量检测装置，和根 据由上述物理量检测装置检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的劣化判断装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田信雄，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]