本发明专利技术的燃料电池系统(1)具有燃料电池堆(10)，该燃料电池堆(10)是层叠多个燃料电池单体(11)而得到的，该燃料电池单体(11)通过向负极(14)供给氢气、向正极(13)供给空气来进行发电。另外，具有电压施加装置(C9)，该电压施加装置(C9)在正极(13)存在的氧降低之后对燃料电池堆(10)施加电压。还具有交叉泄漏诊断装置(C12)，该交叉泄漏诊断装置(C12)基于利用电压施加装置(C9)对燃料电池堆(10)施加电压时的燃料电池单体(11)的电压，来诊断各燃料电池单体(11)中负极(14)的氢气是否交叉泄漏到正极(13)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统技术区域本专利技术涉及例如使用了固体高分子型燃料电池的燃料电池系统。详细地说，本专利技术涉及能够检测固体高分子型燃料电池中的交叉泄漏的燃料电池系统。
技术介绍
以往，作为能够检测电解质膜的交叉泄漏的燃料电池系统，存在专利文献I所记载的结构。专利文献I所记载的燃料电池系统使运转过程中的负极(anode)气体的压力高于正极(cathode)气体的压力，基于此时的活化过电压(Activation Overpotential)区域的电压降来检测交叉泄漏。这种交叉泄漏的检测的优点在于能够在燃料电池运转过程中进行诊断。专利文献1:日本特开2003-45466号公报
技术实现思路
然而，在上述专利文献I所记载的燃料电池系统中，使从负极交叉泄漏到正极的氢与正极中的氧发生反应来检测交叉泄漏。因此，存在以下情况:当正极的催化剂劣化时，难以使交叉泄漏来的氢与正极中的氧发生反应，从而不能正确地检测交叉泄漏。本专利技术是鉴于这种现有技术所具有的问题而完成的。而且，其目的在于提供一种不依赖于电极的催化剂活性而即使在催化剂劣化的情况下也能够可靠地诊断交叉泄漏的燃料电池系统。本专利技术的第一方式所涉及的燃料电池系统的特征在于，具有:燃料电池堆，其是层叠多个燃料电池单体(unit cell)而得到的,该燃料电池单体通过向负极供给氢气、向正极供给空气来进行发电；电压施加装置，其在正极中存在的氧降低之后对燃料电池堆施加电压；以及交叉泄漏诊断装置，其基于由电压施加装置对燃料电池堆施加电压时的燃料电池单体的电压，来诊断各燃料电池单体中负极的氢气是否交叉泄漏到正极。本专利技术的第二方式所涉及的燃料电池系统的特征在于，具有:燃料电池堆，其是层叠多个燃料电池单体而得到的，该燃料电池单体通过向负极供给氢气、向正极供给空气来进行发电；电压施加装置，其在判断为燃料电池单体的电压变为规定的基准值以下之后，对燃料电池堆施加电压；以及交叉泄漏诊断装置，其基于由电压施加装置对燃料电池堆施加电压时的燃料电池单体的电压，来诊断各燃料电池单体中负极的氢气是否交叉泄漏到正极。本专利技术的第三方式所涉及的燃料电池系统的诊断方法的特征在于，包括以下步骤:准备层叠了多个燃料电池单体而得到的燃料电池堆，该燃料电池单体通过向负极供给氢气、向正极供给空气来进行发电；在正极中存在的氧降低之后对燃料电池堆施加电压；以及在电压施加步骤之后，基于对燃料电池堆施加电压时的燃料电池单体的电压，来诊断各燃料电池单体中负极的氢气是否交叉泄漏到正极。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的概要图。图2是上述燃料电池系统的燃料电池堆的截面图。图3是表示上述燃料电池系统中诊断交叉泄漏时的时序的流程图。图4的(A) (D)是与上述流程图的步骤对应的时间图。图5是表示对由多个燃料电池单体构成的燃料电池堆施加作为目标的堆电压时的各燃料电池单体的电压的图表。具体实施例方式下面，使用附图来详细地说明本专利技术的燃料电池系统。此外，有时为了便于说明而放大了附图的尺寸比例，与实际的比例不同。本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池系统I具备燃料电池堆10作为主要的硬件结构。并且，作为氢系统部件，具备氢罐20、减压阀21、流量控制器22、三通阀23、24以及压力传感器25。另外，作为空气系统部件，具备空气过滤器100和压缩机30。除此以外，还具备马达等负载40、电池50、功率管理器60、电压计70、再循环压缩机80、氢消耗装置90等以及控制单元C。燃料电池堆10是层叠多个燃料电池单体11而成的。如图2所示，燃料电池单体11具备固体高分子电解质膜12，并且在固体高分子电解质膜12的一个面上层叠正极13，在另一个面上层叠负极14。另外，隔开所需间隔地在正极13上配置隔板15，在负极14上配置隔板16。此外，以下将固体高分子电解质膜也仅称为“电解质膜”，将燃料电池单体也仅称为“单体”。固体高分子电解质膜12例如是由全氟磺酸聚合物(Perfluorosulfonic acidpolymer)(例如Nafion (注册商标))等固体聚合物离子交换膜等构成的。另外，在正极13与隔板15之间形成有正极气体流路17。并且，在负极14和隔板16之间形成有负极气体流路18。此外，在本实施方式中，作为“负极气体”，以“氢气”为例，作为“正极气体”，以“空气”为例来进行说明，但是并不限定于此。另外，燃料电池堆10的两端如图1所示那样被负极侧集电板19a和正极侧集电板19b夹持。而且,从负极侧集电板19a和正极侧集电板19b向负载40供给电力。在燃料电池单体11中，在负极14中通过催化剂反应而产生的质子在电解质膜12中移动而到达正极13，在该正极13中与正极气体中的氧发生电化学反应而进行发电。而且，如图2所示，在本实施方式中，各燃料电池单体11的隔板15、16上连接有多个用于检测各单体11的输出电压的燃料电池电压传感器VI。而且，这些燃料电池电压传感器Vl分别连接在控制单元C的输入侧。此外，在图1中未对燃料电池电压传感器Vl进行图示。在本实施方式中，示出了对每个燃料电池单体11都安装了燃料电池电压传感器Vl以提高检测精度的例子。但是，也可以构成为例如对相邻的每两个燃料电池单体11、11安装一个燃料电池电压传感器Vl的结构。另外，还可以构成为对相邻的每三个燃料电池单体11安装一个燃料电池电压传感器Vl的结构。此外，为了易于说明，在图2中示出了对每个单体11安装的三个燃料电池电压传感器VI。此外，在本实施方式中，将对各燃料电池单体11分别连接燃料电池电压传感器Vl的方式、对每两个以上的燃料电池单体11连接一个燃料电池电压传感器Vl的方式称为“组连接”。另外，将进行“组连接”的一个或者两个以上的燃料电池单体11称为“燃料电池组”。氢罐20储存用于向燃料电池堆10供给所需量的高压氢气。而且，如图1所示，在该氢罐20与燃料电池堆10的气体接入部(未图示)之间连接有气体供给管20a。在气体供给管20a上从上游侧向下游侧依次配置有用于对在该气体供给管20a内部流通的氢气进行减压的减压阀21、用于增减氢气的流量的流量控制器22、三通阀23以及压力传感器25。而且，减压阀21和流量控制器22与控制单元C的输出侧相连接而被其驱动。另外，压力传感器25与控制单元C的输入侧相连接。氢消耗装置90经由气体排出管20b与燃料电池堆10的气体排出部(未图示)相连接。该氢消耗装置90具备消耗氢气的催化剂等。向氢消耗装置90供给从燃料电池堆10的正极13排出的排出气体，通过利用该排出气体将氢气氧化来将不包含氢气的气体从本系统I排出到系统外。在气体排出管20b上配置有三通阀24，在三通阀24与气体供给管20a的三通阀23之间配置有用于使排出气体返回、循环的气体循环管20c。此外，三通阀23、24与控制单元C的输出侧相连接，被其驱动以切换流路。在气体循环管20c上配置有再循环压缩机80，该再循环压缩机80用于将被排出到气体排出管20b的排出气体加压输送至气体供给管20a。再循环压缩机80与控制单元C的输出侧相连接而被其控制。即，通过再循环压缩机80使燃料电池堆10中未被使用的氢气经由三通阀24、气体循环管20c、三通阀23、气体供给管20a返回至燃料电池堆10，进行循环。此外本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.25 JP 2010-238240;2011.09.01 JP 2011-190501.一种燃料电池系统，其特征在于，具备: 燃料电池堆，其是层叠多个燃料电池单体而得到的，该燃料电池单体通过向负极供给氢气、向正极供给空气来进行发电； 电压施加装置，其在上述正极中存在的氧降低之后对上述燃料电池堆施加电压；以及 交叉泄漏诊断装置，其基于由上述电压施加装置对燃料电池堆施加电压时的燃料电池单体的电压，来诊断各燃料电池单体中负极的氢气是否交叉泄漏到正极。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于， 在对上述燃料电池堆施加了电压时的燃料电池单体的电压为第一基准值以下的情况下，上述交叉泄漏诊断装置诊断为燃料电池单体中发生了交叉泄漏。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备: 空气供给停止装置，其根据上述燃料电池堆的发电状态来停止向燃料电池单体的正极供给空气；以及 第二燃料电池电压判断装置，其在由上述空气供给停止装置停止空气的供给之后，判断燃料电池单体的电压是否变为第二基准值以下， 其中，在上述第二燃料电池电压判断装置判断为燃料电池单体的电压变为第二基准值以下时，上述电压施加装置对燃料电池堆施加电压。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备: 负载切断装置，其在由上述第二燃料电池电压判断装置判断为燃料电池单体的电压变为第二基准值以下时，将负载从燃料电池堆切断；以及 第三燃料电池电压判断装置，其在由上述负载切断装置将负载从燃料电池堆切断之后，判断燃料电池单体的电压是否变为第三基准值以下， 其中，在上述第三燃料电池电压判断装置判断为燃料电池单体的电压变为第三基准值以下时，上述电压施加装置对燃料电池堆施加电压。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 还具备第四燃料电池电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：高市哲，牧野真一，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：
国别省市：
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