用于燃料电池系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及用于燃料电池系统的控制方法。用于燃料电池系统的控制方法包括：获取燃料电池的电极催化剂的中毒率；当电极催化剂的中毒率大于规定值α时，执行电位维持操作，该电位维持操作将燃料电池的电位维持在第一电位范围中；以及在已经执行电位维持操作之后，执行电位改变操作，该电位改变操作重复以下循环，在该循环中，燃料电池的电位在第二电位范围的上限电位和下限电位之间改变，其中该第二电位范围高于第一电位范围。范围高于第一电位范围。范围高于第一电位范围。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种用于燃料电池系统的控制方法。

技术介绍

[0002]在燃料电池中，在发电时，除了发生主反应(2H
+
+2e
‑
+(1/2)O2→
H2O)之外，还发生副反应(2H
+
+O2+2e
‑
→
H2O2)。在副反应中产生的过氧化氢(H2O2)与已经作为杂质流入膜电极组件(MEA)中的Fe反应以产生自由基。自由基攻击电解质膜并且因此其电解质材料受到损坏。结果，由于对质子(H
+
)的传导性降低，可能发生燃料电池性能的降低。由于对电解质材料的过度损坏，可能在电解质膜中形成孔，氢气可能从阳极泄漏到阴极，并且因此可能发生燃料效率降低。在最坏的情形中，车辆可能停止移动。已经提出了各种专利技术从而解决这个问题。
[0003]例如，日本未审查专利申请公报第2007
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12375号(JP 2007
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12375 A)公开了一种通过预先将Ti(SO4)2添加到电解质材料来补充和络合过氧化氢并且从燃料电池移除过氧化氢的手段。日本未审查专利申请公报第2008
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218100号(JP 2008
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218100 A)公开了一种用密封构件涂覆电解质膜的边缘的一部分并且将过氧化物分解催化剂添加到用于涂覆电解质膜的密封构件的至少一部分的手段，其中该电解质膜的一表面未涂覆有电极。
[0004]在JP 2007r/>‑
12375A、JP 2008
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218100 A等中公开的手段中，在过氧化氢已经在燃料电池中产生之后，通过经由过氧化氢的补充或者分解从燃料电池移除过氧化氢来执行过氧化氢解毒。然而，这些手段是在过氧化氢产生之后采取措施，而不是在过氧化氢产生之前采取措施。因为燃料电池需要使用特定的添加剂来执行过氧化氢解毒，所以需要充分地考虑由于添加添加剂而在成本和性能之间的冲突的影响。当产生比预期更多的过氧化氢时，产生的过氧化氢的量不能从外部确定并且因此不清楚在燃料电池操作之前添加的添加剂的量是否将是令人满意地执行过氧化氢解毒所要求的适当的量。
[0005]在另一方面，日本未审查专利申请公报第2020
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181665号(JP 2020
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181665 A)公开了一种用于燃料电池系统的控制方法，该控制方法基于以下两个事实来防止产生过氧化氢，即1)当电极催化剂的中毒率小于阈值γ时，燃料电池中的过氧化氢的产生率是轻微的，和2)通过在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位的电位改变操作，可以降低电极催化剂的中毒率。在这种方法中，从通过循环伏安法获取的还原波和氧化波的曲线预测电极催化剂的中毒率并且估计过氧化氢的产生率变得大于规定值并且当电极催化剂的中毒率大于阈值时突然地增加。在此情形中，通过执行在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位的电位改变操作并且降低电极催化剂的中毒率，降低了电极催化剂中的过氧化氢的产生率。

技术实现思路

[0006]然而，在JP 2020
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181665 A中公开的用于燃料电池系统的控制方法中，当在电位改变操作中在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位时，用作包括在电极中的催
化剂的催化剂金属(诸如铂)的提取和再聚集可能重复并且因此催化剂金属颗粒可能粗大化。相应地，有助于反应的催化剂金属颗粒的表面面积可能降低并且包括在电极中的催化剂可能劣化。结果，担心燃料电池的性能降低。
[0007]本专利技术提供一种能够抑制催化剂劣化的用于燃料电池系统的控制方法。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种用于燃料电池系统的控制方法，该控制方法包括：获取燃料电池的电极催化剂的中毒率；当电极催化剂的中毒率大于规定值α时，执行电位维持操作，所述电位维持操作将燃料电池的电位维持在第一电位范围中；以及在已经执行电位维持操作之后，执行电位改变操作，所述电位改变操作重复以下循环，在该循环中，燃料电池的电位在第二电位范围的上限电位和下限电位之间改变，其中，该第二电位范围高于第一电位范围。
[0009]通过根据本专利技术的燃料电池系统，能够抑制催化剂的劣化。
[0010]用于燃料电池系统的控制方法可以还包括基于在电位改变操作的循环数目和电极催化剂的中毒率之间的预定关系，来计算能够使电极催化剂的中毒率降低到目标值的电位改变操作的循环数目，作为最佳循环数目。电位改变操作可以包括：以对应于最佳循环数目的次数来重复循环。
[0011]根据本专利技术，能够抑制催化剂的劣化。
附图说明
[0012]将在下面参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的符号表示类似的元件，并且其中：
[0013]图1是概略地示意执行根据一个实施例的用于燃料电池系统的控制方法的燃料电池系统的配置的图表；
[0014]图2是示意根据实施例的用于燃料电池系统的控制方法的流程图；
[0015]图3是示意在根据实施例的用于燃料电池系统的控制方法中当燃料电池元件的电位已经使用循环伏安法扫描时，电流密度变化的测量结果的曲线图；
[0016]图4是示意根据实施例的在燃料电池元件的预定操作状态下在预定电流密度下在电极催化剂的中毒率和过氧化氢的产生率之间的关系的曲线图；
[0017]图5是示意根据实施例的在电位改变操作的循环数目和电极催化剂的中毒率之间的预定关系的曲线图；并且
[0018]图6是示意根据实施例的在电位改变操作中的燃料电池元件的电位变化的曲线图。
具体实施方式
[0019]在下文中，将描述根据本专利技术的实施例的用于燃料电池系统的控制方法。根据该实施例的用于燃料电池系统的控制方法是这样一种用于燃料电池系统的控制方法，其包括：获取燃料电池元件的电极催化剂的中毒率(中毒率获取步骤)；当电极催化剂的中毒率大于规定值α时，执行电位维持操作(电位维持操作执行步骤)，该电位维持操作将燃料电池元件的电位维持在第一电位范围中；并且在已经执行电位维持操作之后，执行电位改变操作(电位改变操作执行步骤)，所述电位改变操作重复以下循环，在该循环中燃料电池的电
位在第二电位范围的上限电位和下限电位之间改变，其中该第二电位范围高于第一电位范围。
[0020]以下将概略地描述根据该实施例的用于燃料电池系统的控制方法的示例。
[0021]燃料电池系统
[0022]首先，在描述根据该实施例的用于燃料电池系统的控制方法之前，将在下面描述执行用于燃料电池系统的控制方法的燃料电池系统。图1是概略地示意执行根据这个实施例的用于燃料电池系统的控制方法的燃料电池系统的配置的图表。
[0023]如在图1中示意地，根据该实施例的燃料电池系统1包括燃料电池100、燃料电池转换器200、二次电池300、二次电池转换器400、开关电路450、直流(DC)/交流(AC)逆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池系统的控制方法，所述控制方法包括：获取燃料电池的电极催化剂的中毒率；当所述电极催化剂的中毒率大于规定值α时，执行电位维持操作，所述电位维持操作将所述燃料电池的电位维持在第一电位范围中；以及在已经执行所述电位维持操作之后，执行电位改变操作，所述电位改变操作重复以下循环，在所述循环中，所述燃料电池的电位在第二电位范围的上限电位和下限电位之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅田裕之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：