燃料电池系统的工作方法技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池系统(10)的工作方法。在燃料电池系统(10)的工作方法中，计算燃料电池堆(12)的输出电力稳定的状态下的稳定时电压差(DV0)。在此之后，在发电过程中计算电压差(DV)。然后，判定稳定时电压差(DV0)与电压差(DV)的变化量(ΔDV)是否超过规定阈值(Th)。在判定为变化量(ΔDV)超过规定阈值Th的情况下，增加向燃料电池堆(12)供给的阳极气体的供给量来进行发电。的供给量来进行发电。的供给量来进行发电。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的工作方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池系统的工作方法，该燃料电池系统具有基于供给阳极气体和阴极气体来发电的燃料电池堆。

技术介绍

[0002]在层叠多个发电单电池来构成的燃料电池堆发电过程中，有时对一部分发电单电池供给的阳极气体(燃料气体)不足。尤其是，在排出阳极排气的阳极出口连通孔附近易于蓄积液态水(生成水)。由此，易于发生阳极气体局部不足。这种阳极气体局部不足成为使燃料电池堆劣化的主要原因。
[0003]因此，在日本特开2006
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351336号公报中公开一种监视各发电单电池的单电池电压的燃料电池系统。在单电池电压的偏差较大的情况下，该燃料电池系统判定为一部分发电单电池发生阳极气体供给不足。在判定为一部分发电单电池发生阳极气体供给不足的情况下，该燃料电池系统进行增大阳极系装置的循环泵的转速的控制。

技术实现思路

[0004]专利技术所要解决的问题
[0005]然而，即使在没有发生阳极气体供给不足的正常时，各发电单电池的单电池电压也会产生偏差。因此，即使单纯地根据单电池电压的偏差判定为发生局部供给不足，有时也没有发生局部供给不足。即，现有的燃料电池系统存在难以高精度地检测局部阳极气体不足的问题。
[0006]用于解决问题的方案
[0007]本专利技术的目的在于解决上述问题。
[0008]为了实现所述目的，本专利技术的一方式是一种燃料电池系统的工作方法，该燃料电池系统具有燃料电池堆，所述燃料电池堆层叠有基于供给阳极气体和阴极气体来进行发电的多个发电单电池，所述燃料电池系统的工作方法中包括稳定时电压差计算步骤、电压差计算步骤、判定步骤、继续发电步骤和阳极增量发电步骤，其中，在所述稳定时电压差计算步骤中，在所述燃料电池堆的输出电力稳定的状态下计算稳定时电压差，该稳定时电压差是通过从平均单电池电压中减去所述多个发电单电池的单电池电压中的最低的单电池电压而得到的电压差，其中所述平均单电池电压通过对所述多个发电单电池的单电池电压进行平均化而得到；在所述电压差计算步骤中，在所述稳定时电压差计算步骤后所述燃料电池堆发电过程中，计算通过从平均单电池电压中减去所述多个发电单电池的单电池电压中的最低的单电池电压得到的电压差，其中所述平均单电池电压通过对所述多个发电单电池的单电池电压进行平均化而得到；在所述判定步骤中，计算所述电压差相对于所述稳定时电压差的变化量，判定所述变化量是否超过规定阈值；在所述继续发电步骤中，在判定为所述变化量在所述规定阈值以下的情况下，不改变向所述燃料电池堆供给所述阳极气体的供给量而进行发电；在所述阳极增量发电步骤中，在判定为所述变化量超过所述规定阈值的
情况下，与所述继续发电步骤相比增加向所述燃料电池堆供给的所述阳极气体的供给量来进行发电。
[0009]上述燃料电池系统的工作方法能够通过简单的结构，更高精度地检测局部阳极气体不足。由此，能够良好地抑制燃料电池堆劣化。
[0010]根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的，特征和优点应易于被理解。
附图说明
[0011]图1是概略地说明本专利技术一实施方式所涉及的燃料电池系统的整体结构的说明图。
[0012]图2是示出由于发电单电池中的局部阳极气体不足产生的化学反应的说明图。
[0013]图3是示出ECU的功能块的框图。
[0014]图4是示例低负荷发电时的输出电流、平均单电池电压以及最低单电池电压的变化的曲线图。
[0015]图5是示出燃料电池系统的工作方法的处理流程的流程图。
具体实施方式
[0016]如图1所示，本专利技术一实施方式所涉及的燃料电池系统10具有燃料电池堆12、阳极系装置14、阴极系装置16以及冷却装置18。该燃料电池系统10被搭载于燃料电池车辆等未图示的移动体。该燃料电池系统10向移动体的电池、行使用电机等供给燃料电池堆12的发电电力。另外，搭载有燃料电池系统10的移动体并不限定于燃料电池车辆，也可以是其他车辆、船舶、航空器、机器人等。另外，燃料电池系统10也可以不被搭载于移动体，而构成为位置固定型的系统。
[0017]燃料电池堆12在未图示的电池堆壳体内收装有层叠多个发电单电池20的层叠体21。各发电单电池20通过阳极气体(氢气等燃料气体)和阴极气体(空气等氧化剂气体)的电化学反应进行发电。
[0018]各发电单电池20由电解质膜
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电极结构体22(下面称为“MEA22”)和夹持MEA22的一对隔板24a、24b构成。MEA22具有电解质膜26、设置在电解质膜26的一方的面的阳极电极28和设置在电解质膜26的另一方的面的阴极电极30。电解质膜26例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。如图2所示，阳极电极28通过在电解质膜26的一方的面层叠阳极催化剂层28a、阳极气体扩散层28b而构成。阴极电极30通过在电解质膜26的另一方的面层叠阴极催化剂层30a、阴极气体扩散层30b而构成。
[0019]如图1和图2所示，隔板24a在MEA22的一方的面形成供阳极气体流通的阳极气体流路32。隔板24b在MEA22的另一方的面形成供阴极气体流通的阴极气体流路34。另外，通过多个发电单电池20层叠而在隔板24a与隔板24b彼此相向的表面之间，形成供冷却剂流通的冷却剂流路36。
[0020]并且，各发电单电池20具有未图示的多个连通孔(阳极气体连通孔、阴极气体连通孔、冷却剂连通孔)，所述多个连通孔分别使阳极气体、阴极气体以及冷却剂沿层叠体21的层叠方向流通。阳极气体连通孔与阳极气体流路32连通，阴极气体连通孔与阴极气体流路
34连通，冷却剂连通孔与冷却剂流路36连通。
[0021]通过阳极系装置14向燃料电池堆12供给阳极气体。在燃料电池堆12内，阳极气体流过阳极气体连通孔(阳极气体入口连通孔)而流入阳极气体流路32。阳极气体在阳极电极28被用于发电。经发电中使用的阳极排气从阳极气体流路32向阳极气体连通孔(阳极气体出口连通孔)流出，而从燃料电池堆12被向阳极系装置14排出。该阳极排气含有未反应的氢气。
[0022]另外，通过阴极系装置16向燃料电池堆12供给阴极气体。在燃料电池堆12内，阴极气体流过阴极气体连通孔(阴极气体入口连通孔)而流入阴极气体流路34。阴极气体在阴极电极30被用于发电。经发电中使用的阴极排气从阴极气体流路34向阴极气体连通孔(阴极出口连通孔)流出，而从燃料电池堆12被向阴极系装置16排出。
[0023]并且，通过冷却装置18向燃料电池堆12供给冷却剂。在燃料电池堆12内，冷却剂流过冷却剂连通孔(冷却剂入口连通孔)而流入冷却剂流路36。冷却剂对发电单电池20进行冷却。对发电单电池20进行冷却后的冷却剂从冷却剂流路36向冷却剂连通孔(冷却剂出口连通孔)流出，而从燃料电池堆12被向冷却装置18排出。
[0024]燃料电池系统10的阳极系装置14具有阳极路径38。阳极路径38包括：阳极供给路径40，其向燃料电池堆12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的工作方法，该燃料电池系统具有燃料电池堆，所述燃料电池堆层叠有基于供给阳极气体和阴极气体来进行发电的多个发电单电池，所述燃料电池系统的工作方法的特征在于，包括稳定时电压差计算步骤、电压差计算步骤、判定步骤、继续发电步骤和阳极增量发电步骤，其中，在所述稳定时电压差计算步骤中，在所述燃料电池堆的输出电力稳定的状态下计算稳定时电压差，该稳定时电压差是通过从平均单电池电压中减去所述多个发电单电池的单电池电压中的最低的单电池电压而得到的电压差，其中所述平均单电池电压通过对所述多个发电单电池的单电池电压进行平均化而得到；在所述电压差计算步骤中，在所述稳定时电压差计算步骤后所述燃料电池堆的发电过程中，计算通过从平均单电池电压中减去所述多个发电单电池的单电池电压中的最低的单电池电压得到的电压差，其中所述平均单电池电压通过对所述多个发电单电池的单电池电压进行平均化而得到；在所述判定步骤中，计算所述电压差相对于所述稳定时电压差的变化量，判定所述变化量是否超过规定阈值；在所述继续发电步骤中，在判定为所述变化量为所述规定阈值以下的情况下，不改变向所述燃料电池堆供给所述阳极气体的供给量而进行发电；在所述阳极增量发电步骤中，在判定为所述变化量超过所述规定阈值的情况下，与所述继续发电步骤相比增加向所述燃料电池堆供给的所述阳极气体的供给量来进行发电。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的工作方法，其特征在于，在通过所述判定步骤判定为所述变化量超过所述规定阈值的情况下，在所述阳极增量发电步骤之前进行阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲地厚志，后藤茜，小林谅，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：