燃料电池发电设备在燃料电池堆叠体(1)内负极气体的压力达到上限压力时停止由负极气体供给机构(20)供给负极气体，在负极气体的压力下降到下限压力时重新开始由负极气体供给机构(20)供给负极气体。由传感器(52-54)检测对燃料电池堆叠体(1)的供氢量是否满足产生目标发电电力所需的量，在供氢量不足的情况下，由控制器(51)对下限压力进行增压校正，由此抑制燃料电池堆叠体(1)内发生液泛时燃料电池堆叠体(1)的发电电力降低。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池发电设备的运转控制。
技术介绍
日本专利局于2007年发布的JP2007-48479A公开了一种进行负极(anode)气体的压力脉动运转的燃料电池发电设备的运转控制装置。压力脉动运转是指如下的运转方式若供给到燃料电池堆叠体的负极气体的压力达到上限压力则停止供给负极气体，之后若负极气体的压力下降到下限压力则再次开始供给负极气体，由此使燃料电池堆叠体内的压力在上限压力与下限压力之间脉动。根据该以往技术，利用随着压力脉动运转中的压力降低而产生的压力梯度来促使燃料电池堆叠体内的生成水排出。
技术实现思路
根据专利技术者的研究，负极气体的压力脉动有可能会助长燃料电池堆叠体内的液泛 (Flooding)对发电能力产生的不良影响。即，当在燃料电池堆叠体内发生由于生成水而导致的液泛的状态下向负极气体的下限压力进行减压时，负极所能够利用的负极气体进一步减少。作为其结果，有时会无法得到发出目标电力所需量的负极气体而使发电电力降低。因而，本专利技术的目的在于能够实现即使在发生液泛的情况下也能够迅速恢复燃料电池堆叠体的发电电力的燃料电池堆叠体的压力脉动运转控制。为了达到以上的目的，本专利技术提供了一种燃料电池发电设备的运转控制装置，根据目标发电电力来控制使用氢进行发电的燃料电池堆叠体的发电电力，该运转控制装置具备负极气体供给机构，其将含氢的负极气体供给到燃料电池堆叠体；传感器，其检测对燃料电池堆叠体的供氢量是否满足发出目标发电电力所需的量；以及可编程控制器。可编程控制器被编程为对负极气体供给机构进行控制以使燃料电池堆叠体内的负极气体压力在上限压力与下限压力之间脉动，在供氢量不满足发出目标发电电力所需的量的情况下，对下限压力进行增压校正。本专利技术还提供了上述燃料电池发电设备的运转控制方法，将含氢的负极气体供给到燃料电池堆叠体，判断对燃料电池堆叠体的供氢量是否满足目标发电电力所需的量，对负极气体供给机构进行控制以使燃料电池堆叠体内的负极气体压力在上限压力与下限压力之间脉动，在供氢量不满足发出目标发电电力所需的量的情况下，对下限压力进行增压校正。本专利技术的详情以及其它特征和优点在说明书的下面的记载中进行说明并通过附图进行表示。附图说明图1是应用本专利技术的燃料电池发电设备的概要结构图。图2A-2C是说明负极死端型燃料电池堆叠体的通常运转的时序图。图3是说明本专利技术的控制器所执行的反应气体压力控制例程的流程图。图4是说明控制器所执行的恢复模式子例程的流程图。图5是说明控制器所执行的恢复模式下限负极气体压力设定子例程的流程图。图6是说明控制器所执行的恢复模式上限负极气体压力设定子例程的流程图。图7是表示控制器所保存的恢复模式下限负极气体压力以及恢复模式上限负极气体压力的对应关系的特性图。图8A和图8B是说明控制器所执行的反应气体压力控制的结果的时序图。图9是说明本专利技术的第二实施方式的控制器所执行的恢复模式子例程的流程图。图10是说明本专利技术的第二实施方式的控制器所执行的恢复模式上限负极气体压力设定子例程的流程图。图11是说明本专利技术的第二实施方式的控制器所执行的反应气体压力控制的结果的时序图。图12是说明本专利技术的第三实施方式的控制器所执行的恢复模式子例程的流程图。图13是说明本专利技术的第三实施方式的控制器所执行的正极气体压力控制子例程的流程图。图14是说明本专利技术的第三实施方式的控制器所执行的反应气体压力控制的结果的时序图。图15是说明本专利技术的压力脉动运转控制的变化(variation)的图。 具体实施例方式参照附图的图1，燃料电池发电设备具备燃料电池堆叠体1，其具有负极(anode) 和正极(cathode)；正极线10，其将含氧的正极气体供给到燃料电池堆叠体1的正极，并使正极排气从燃料电池堆叠体1排出；以及负极线20，其将以氢为主成分的负极气体供给到燃料电池堆叠体1的负极，并使负极气体从燃料电池堆叠体1排出。燃料电池发电设备是所谓的负极死端型的公知的发电设备，交替重复进行增压行程和减压行程，在该增压行程中使燃料电池堆叠体1内的负极气体的压力上升，在该减压行程中使燃料电池堆叠体1内的负极气体的压力降低。通过该操作，使负极气体产生压力脉动。从燃料电池堆叠体1排出的负极气体在减压行程中被重新供给到负极，因此能够极力抑制负极气体排出到外部。在燃料电池发电设备中，当燃料电池堆叠体1的正极的氮浓度高于负极的氮浓度时，氮气从正极经由电解质膜穿透到负极。穿透到负极的氮气在负极死端型燃料电池堆叠体中有可能会滞留于负极气体通路的下游而阻碍燃料电池堆叠体1的发电。负极气体的压力脉动有助于将滞留于负极气体通路的下游的氮气排出到燃料电池堆叠体1的外侧。当氮气从燃料电池堆叠体1排出时，能够使负极气体的总气体量/氢量之比接近于理论比(SR)。 只通过将负极气体的压力维持为高压是无法得到这种效果的。为了使负极气体的压力脉动成为可能，负极线20具备高压的氢气罐21、负极气体供给路201、氢气压力调整阀22、负极气体排出路202、缓冲罐23、排水路203、排水阀M、 净化通路204以及净化阀25。氢气罐21配置于负极气体供给路201的上游端。氢气压力调整阀22配置在将氢气罐21与燃料电池堆叠体1进行连接的负极气体供给路201上。氢气压力调整阀22对从氢气罐21供给的负极气体的压力进行调整，将压力调整后的负极气体供给到燃料电池堆叠体1。负极气体排出路202将燃料电池堆叠体1与缓冲罐23进行连接。缓冲罐23的容积与燃料电池堆叠体1的负极气体通路的体积相同或者是该负极气体通路的体积的80% 左右。缓冲罐23储存从燃料电池堆叠体1排出的负极气体。从燃料电池堆叠体1排出的负极气体中含有在正极生成并从正极穿透电解质膜而到达负极的水分。缓冲罐23将该水分从负极气体中分离出来。负极气体中还由于压力脉动而混入有滞留于负极气体通路的下游的氮气。缓冲罐23也具有将氮气分离出来的功能。排水路203与缓冲罐23的底面相连接。排水阀M配置在排水路203的中途。排水阀M将从负极气体中分离出来并积存在缓冲罐23中的液态水排出到缓冲罐23的外侧。净化通路204与缓冲罐23的顶面相连接。净化阀25配置在净化通路204的中途。 净化阀25将积存在缓冲罐23的上部的氮气等惰性气体经由净化通路204吹扫到净化通路 104。净化阀25通过连续或断续地改变开度来调整吹扫流量。正极线10具备正极气体通路101、压缩机11、加湿器12、正极气体供给路102以及正极气体排出路103。压缩机11配置于正极气体通路101的上游端。压缩机11对空气进行压缩来供给到加湿器12。加湿器12经由正极气体通路101连接于压缩机11。加湿器12还与正极气体供给路102、正极气体排出路103以及上述的净化通路104相连接。加湿器12使用从燃料电池堆叠体1经由正极气体排出路103排出的正极排气所含的水分对从压缩机11经由正极气体通路101发送的压缩空气进行加湿。加湿后的压缩空气作为正极气体经由正极气体供给路102被供给到燃料电池堆叠体1的正极。正极气体在燃料电池堆叠体1的正极处与穿透电解质膜的氢离子进行反应而生成水。因而，反应后的正极排气中含有大量的水分。对压缩空气进行加湿后的正极排气从净化通路104放出到大气中。与以上那样构成的燃料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：富田要介，佐藤雅士，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
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