燃料电池的运转方法及燃料电池系统技术方案

燃料电池组(10)具备各一对的冷却介质入口连通孔(34a)及冷却介质出口连通孔(34b)。各冷却介质入口连通孔(34a、34a)接近氧化剂气体入口连通孔(30a)及燃料气体入口连通孔(32a)，且分别向各边分开。各冷却介质出口连通孔(34b、34b)分别接近氧化剂气体出口连通孔(30b)及燃料气体出口连通孔(32b)，且分别向各边分开。其运转方法包括如下工序：检测燃料气体流路的至少一部分是否被水闭塞的工序；在判断为所述燃料气体流路的至少一部分被所述水闭塞时，限制所述冷却介质向与燃料气体出口连通孔(32b)相邻的冷却介质出口连通孔(34b)流通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及层叠有电解质-电极结构体和平面为矩形形状的隔板的燃料电池的运转方法及燃料电池系统，其中，该电解质-电极结构体在电解质的两侧设有一对电极。
技术介绍
例如，固体高分子型燃料电池具备通过一对隔板夹持电解质膜-电极结构体(MEA)而成的单元电池(发电单元)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极及阴极侧电极。单元电池通过层叠多个，而构成例如车载用燃料电池组。在上述的燃料电池中，在一方的隔板的面内设有与阳极侧电极对置而用于使燃料气体流动的燃料气体流路(反应气体流路)，并且在另一方的隔板的面内设有与阴极侧电 极对置而用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体流路(反应气体流路)。而且，在隔板之间沿着所述隔板的面方向设有用于使冷却介质流动的冷却介质流路。在燃料电池中，为了将固体高分子电解质膜维持成所希望的湿润状态，将向所述燃料电池供给的氧化剂气体或燃料气体预先加湿，另一方面，因发电反应而生成水。因此，在反应气体流路中，生成水可能冷凝而产生冷凝水。此时，在燃料气体流路中，在氧化剂气体流路侧产生的生成水容易透过薄膜状的固体高分子电解质膜而反向扩散。因此，因该结露水而电解质膜-电极结构体被闭塞，从而存在无法发电的部位，与该部位对应的氧化剂气体流路的下游侧的温度下降，有时会产生结露。而且，燃料气体流路的下游侧被水闭塞，氧化剂气体流路侧的生成水可能无法向所述燃料气体流路侧反向扩散。由此，存在氧化剂气体流路的下游侧也会产生滞留水的问题。另一方面，采用在多个单元电池中的每一个上形成冷却介质流路的所谓拉开间隔冷却结构。此时，在接近冷却介质流路一侧的单元电池上设置的燃料气体流路中，存在温度下降变得显著而冷凝水容易滞留的问题。由此，存在燃料气体流路被闭塞，燃料气体的流动变得不均匀(所谓，溢流)，无法具有所希望的发电功能这样的问题。并且，在氧化剂气体流路中也同样存在引起流路闭塞的问题。因此，例如已知有日本特开2004-185938号公报中公开的燃料电池系统。该燃料电池系统如图15所示，在燃料电池I的热介质排出口 Ia连结空气加湿器2，并且在该空气加湿器2上连结燃料加湿器3。在燃料加湿器3上连结热交换器4，在该热交换器4上连结燃料电池I的热介质供给口 lb，由此构成作为热介质的水的水循环路径5。在燃料电池I的氧化剂排出口 Ic连结全热交换器6，并且在该全热交换器6上连结空气加湿器2。在该空气加湿器2上连结燃料电池I的氧化剂供给口 ld，由此构成作为氧化剂的空气的空气供给路径7。在燃料加湿器3上连结燃料改性装置8，使用城市煤气等原燃料，通过所述燃料改性装置8生成氢主体的改性气体。该改性气体在由燃料加湿器3加湿之后，向燃料电池I的燃料供给口 Ie供给。因此，在反应气体的入口区域中，当反应气体的露点设定得比热介质(从燃料电池I排出的水)的温度低时，反应气体在入口区域会由所述热介质加热。由此，在入口区域能够防止加湿反应气体中的水蒸气发生冷凝，在所述入口区域，冷凝水不会附着于流路，从而反应气体顺畅地开始流动。然而，在上述的燃料电池系统中，在反应气体的出口区域中，反应气体的露点设定得比热介质的温度高。因此，反应气体在出口区域由热介质冷却，反应气体中的水蒸气有时会发生冷凝，但由于向各热介质流路均匀地施加压力而使水滴容易飞散，因此在短时间内能够将冷凝水向出口集管部排除。 然而，在反应气体的出口区域中，反应气体因反应而被消耗。因此，存在无法从反应气体的出口区域向出口集管部将冷凝水良好地排出这样的问题。尤其是在低负载发电时，反应气体的流量少，冷凝水的排除变得困难，并且由于温度下降而所述冷凝水容易大量地产生，存在引起滞留水的问题。
技术实现思路
本专利技术用于解决这种问题，其目的在于提供一种能够可靠地阻止冷凝水滞留于反应气体流路，并能够确保良好的发电状态的燃料电池的运转方法及燃料电池系统。本专利技术涉及一种燃料电池的运转方法，所述燃料电池中层叠有电解质-电极结构体和平面为矩形形状的隔板，该电解质-电极结构体在电解质的两侧设有一对电极，在所述隔板的相互对置的一方的两边设有反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，所述反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔沿着层叠方向贯通，并与用于使反应气体沿着电极面流动的反应气体流路连通，在所述隔板的相互对置的另一方的两边设有一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔，所述一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔至少接近所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔，且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。该运转方法包括检测使反应气体即燃料气体流通的反应气体流路即燃料气体流路的至少一部分是否被水闭塞的工序；在判断为所述燃料气体流路的至少一部分被所述水闭塞时，限制所述冷却介质向与反应气体出口连通孔相邻的冷却介质出口连通孔的流通的工序。另外，本专利技术涉及一种燃料电池的运转方法及燃料电池系统，所述燃料电池中层叠有电解质-电极结构体和平面为矩形形状的隔板，该电解质-电极结构体在电解质的两侧设有一对电极，在所述隔板的相互对置的一方的两边设有反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，所述反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔沿着层叠方向贯通，并与用于使反应气体沿着电极面流动的反应气体流路连通，在所述隔板的相互对置的另一方的两边沿着所述层叠方向贯通而设有至少一对冷却介质入口连通孔及至少一对冷却介质出口连通孔，所述至少一对冷却介质入口连通孔及至少一对冷却介质出口连通孔至少接近所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔，且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。该运转方法包括检测反应气体流路的至少一部分是否被水闭塞的工序；在判断为所述反应气体流路的至少一部分被所述水闭塞时，至少将冷却介质分别向各冷却介质入口连通孔的供给量或所述冷却介质分别从各冷却介质出口连通孔的排出量中的任一方控制成不同的量的工序。而且，该燃料电池系统具备与隔板的另一方的两边中设置在第一边侧的冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔分别连接的第一供给路及第一排出路；与所述隔板的另一方的两边中设置在第二边侧的所述冷却介质入口连通孔及所述冷却介质出口连通孔分别连接的第二供给路及第二排出路；与所述第一供给路的中途和所述第一排出路的中途连接的第一分支路；与所述第二供给路的中途和所述第二排出路的中途连接的第二分支路；至少在所述第一分支路及所述第二分支路上分别配设的阀机构；判断所述反应气体流路的至少一部分是否被水闭塞的控制器。根据本专利技术，在判断为燃料气体流路的至少一部分被水闭塞时，限制冷却介质向与反应气体出口连通孔相邻的冷却介质出口连通孔流通。 因此，在发电面上，能够削减在反应气体出口连通孔的附近流通的冷却介质的流量，从而能够使所述反应气体出口连通孔的附近的温度上升。因此，滞留在反应气体出口连通孔的附近的冷凝水能够简单且良好地排出，从而能够将滞留水排除。由此，尤其是在低负载发电时，能够可靠地阻止冷凝水滞留在反应气体出口连通孔、例如燃料气体出口连通孔的附近的情况，从而能够确保良好的发电状态。另外，在本专利技术中，在判断为燃料气体流路的至少下游侧的一部分被所述水闭塞时，至少将冷却介质的分别向各冷却介质入口连通孔的供给量、或所述冷却本文档来自技高网...

【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：千叶裕人，岩泽力，毛里昌弘，大神统，上原顺司，山崎惠子，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：
国别省市：