燃料電池系統(tǒng)具備：控制閥，其控制向燃料電池供給的負(fù)極氣體的壓力；電力控制器，其與燃料電池電連接，基于對燃料電池的發(fā)電要求量來控制燃料電池的輸出；脈動運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，其使控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力根據(jù)對燃料電池的發(fā)電要求量而增大，并且使該控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力周期性地增減；以及輸出限制部，其在對燃料電池的發(fā)電要求量降低時(shí)，對由電力控制器設(shè)定的燃料電池的輸出進(jìn)行限制。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】【專利摘要】燃料電池系統(tǒng)具備：控制閥，其控制向燃料電池供給的負(fù)極氣體的壓力；電力控制器，其與燃料電池電連接，基于對燃料電池的發(fā)電要求量來控制燃料電池的輸出；脈動運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，其使控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力根據(jù)對燃料電池的發(fā)電要求量而增大，并且使該控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力周期性地增減；以及輸出限制部，其在對燃料電池的發(fā)電要求量降低時(shí)，對由電力控制器設(shè)定的燃料電池的輸出進(jìn)行限制?！緦＠f明】燃料電池系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種燃料電池系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在日本JP2007-517369A中，作為以往的燃料電池系統(tǒng)，公開了一種在負(fù)極 (anode)氣體供給通路上設(shè)置有常閉電磁閥、并且在負(fù)極氣體排出通路上從上游起依次設(shè) 置有常開電磁閥和緩沖罐（回收罐）的燃料電池系統(tǒng)。 該以往的燃料電池系統(tǒng)是負(fù)極氣體非循環(huán)型的燃料電池系統(tǒng)，通過實(shí)施使負(fù)極氣 體的壓力增減的脈動運(yùn)轉(zhuǎn)來將燃料電池內(nèi)的發(fā)電區(qū)域中產(chǎn)生的雜質(zhì)壓入下游的緩沖罐，從 而抑制發(fā)電區(qū)域的氫濃度降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的問是頁 在實(shí)施脈動運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料電池系統(tǒng)中，在對燃料電池的發(fā)電要求量降低時(shí)，負(fù)極氣 體的壓力從高的狀態(tài)向與發(fā)電要求量的降低相應(yīng)的低的目標(biāo)壓力變更。此時(shí)的壓力下降速 度為與消耗電力相應(yīng)的速度，但是已知若壓力下降速度快，則無法將燃料電池內(nèi)的發(fā)電區(qū) 域中產(chǎn)生的雜質(zhì)充分壓入下游的緩沖罐，從而不能完全抑制發(fā)電區(qū)域的氫濃度降低。 本專利技術(shù)是著眼于這種問題而完成的，其目的在于減慢對燃料電池的發(fā)電要求量降 低時(shí)的壓力下降速度來可靠地抑制發(fā)電區(qū)域的氫濃度降低。 用于解決問題的方案 根據(jù)本專利技術(shù)的某個(gè)方式，提供一種將負(fù)極氣體和正極氣體供給到燃料電池并且根 據(jù)電力控制器的控制來進(jìn)行發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)。而且，該燃料電池系統(tǒng)具備：控制閥，其 控制向燃料電池供給的負(fù)極氣體的壓力；電力控制器，其與燃料電池電連接，基于對燃料電 池的發(fā)電要求量來控制燃料電池的輸出；脈動運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，其使控制閥下游的負(fù)極氣體的 壓力根據(jù)對燃料電池的發(fā)電要求量而增大，并且使該控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力周期性 地增減；以及輸出限制部，其在對燃料電池的發(fā)電要求量降低時(shí)，對由電力控制器設(shè)定的燃 料電池的輸出進(jìn)行限制。 下面參照附圖來詳細(xì)說明本專利技術(shù)的實(shí)施方式、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1A是本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池的概要立體圖。 圖1B是圖1A的燃料電池的IB-IB剖視圖。 圖2是本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的負(fù)極氣體非循環(huán)型的燃料電池系統(tǒng)的概要圖。 圖3是說明穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的脈動運(yùn)轉(zhuǎn)的圖。 圖4是說明下降過渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的脈動運(yùn)轉(zhuǎn)的圖。 圖5是說明本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的脈動運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程圖。 圖6是說明通常運(yùn)轉(zhuǎn)處理的流程圖。 圖7是說明下降過渡運(yùn)轉(zhuǎn)處理的流程圖。 圖8是基于負(fù)極壓力下降量來計(jì)算燃料電池堆的輸出電流上限值的表。 【具體實(shí)施方式】 燃料電池通過用負(fù)極（anode)電極（燃料極）和正極（cathode)電極（氧化劑 極）將電解質(zhì)膜夾在中間并向負(fù)極電極供給含氫的負(fù)極氣體（燃料氣體）、向正極電極供給 含氧的正極氣體（氧化劑氣體）來進(jìn)行發(fā)電。在負(fù)極電極和正極電極這兩個(gè)電極處進(jìn)行的 電極反應(yīng)如下。 負(fù)極電極：2H2 - 4H++4e、..（1) 正極電極：4H++4e +02 - 2H20... (2) 通過該（1)和（2)的電極反應(yīng)，燃料電池產(chǎn)生1伏特左右的電動勢。 圖1A和圖1B是說明本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池10的結(jié)構(gòu)的圖。圖1A是 燃料電池10的概要立體圖。圖1B是圖1A的燃料電池10的IB-IB剖視圖。 燃料電池10構(gòu)成為在膜電極組件（Membrane Electrode Assembly,以下稱為 "MEA"）11的表面和背面兩面配置負(fù)極隔板12和正極隔板13。 MEA 11具備電解質(zhì)膜111、負(fù)極電極112以及正極電極113。MEA 11在電解質(zhì)膜 111的其中一面具有負(fù)極電極112,在另一面具有正極電極113。 電解質(zhì)膜111是由氟系樹脂形成的質(zhì)子傳導(dǎo)性的離子交換膜。電解質(zhì)膜111在濕 潤狀態(tài)下表現(xiàn)出良好的電傳導(dǎo)性。 負(fù)極電極112具備催化劑層112a和氣體擴(kuò)散層112b。催化劑層112a與電解質(zhì)膜 111接觸。催化劑層112a由鉬或承載有鉬等的炭黑粒子形成。氣體擴(kuò)散層112b設(shè)置于催 化劑層112a的外側(cè)（電解質(zhì)膜111的相反側(cè)），與負(fù)極隔板12接觸。氣體擴(kuò)散層112b由 具有足夠的氣體擴(kuò)散性和導(dǎo)電性的構(gòu)件形成，例如由碳布形成，該碳布是用由碳纖維形成 的線織成的。 正極電極113也與負(fù)極電極112同樣地具備催化劑層113a和氣體擴(kuò)散層113b。 負(fù)極隔板12與氣體擴(kuò)散層112b接觸。負(fù)極隔板12在與氣體擴(kuò)散層112b接觸的 一側(cè)具有用于向負(fù)極電極112供給負(fù)極氣體的多個(gè)槽狀的負(fù)極氣體流路121。 正極隔板13與氣體擴(kuò)散層113b接觸。正極隔板13在與氣體擴(kuò)散層113b接觸的 一側(cè)具有用于向正極電極113供給正極氣體的多個(gè)槽狀的正極氣體流路131。 在負(fù)極氣體流路121中流動的負(fù)極氣體和在正極氣體流路131中流動的正極氣體 相互平行地流向相同方向。也可以相互平行地流向相反方向。 在將這種燃料電池10用作汽車用動力源的情況下，由于所要求的電力大，因此作 為將數(shù)百塊燃料電池10層疊而得到的燃料電池堆來使用。然后，構(gòu)成向燃料電池堆供給負(fù) 極氣體和正極氣體的燃料電池系統(tǒng)，取出用于驅(qū)動車輛的電力。 圖2是本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的負(fù)極氣體非循環(huán)型的燃料電池系統(tǒng)1的概要圖。 燃料電池系統(tǒng)1具備燃料電池堆2、負(fù)極氣體供給裝置3、電力系統(tǒng)4以及控制器 5〇 燃料電池堆2是層疊數(shù)百塊燃料電池10而得到的，接受負(fù)極氣體和正極氣體的供 給，來發(fā)出驅(qū)動車輛所需的電力。燃料電池堆2具備負(fù)極電極側(cè)輸出端子21和正極電極側(cè) 輸出端子22作為取出電力的端子。 向燃料電池堆2供給正極氣體或從燃料電池堆2排出正極氣體的正極氣體供排裝 置以及對燃料電池堆2進(jìn)行冷卻的冷卻裝置不是本專利技術(shù)的主要部分，因此為了易于理解而 省略了其圖示。在本實(shí)施方式中將空氣用作正極氣體。 負(fù)極氣體供給裝置3具備高壓罐31、負(fù)極氣體供給通路32、壓力調(diào)節(jié)閥33、壓力傳 感器34、負(fù)極氣體排出通路35、緩沖罐36、放氣通路37以及放氣閥38。 高壓罐31將要向燃料電池堆2供給的負(fù)極氣體保持為高壓狀態(tài)來貯存。 負(fù)極氣體供給通路32是用于將從高壓罐31排出的負(fù)極氣體供給到燃料電池堆2 的通路，一個(gè)端部與高壓罐31連接，另一個(gè)端部與燃料電池堆2的負(fù)極氣體入口孔23連 接。 壓力調(diào)節(jié)閥33設(shè)置于負(fù)極氣體供給通路32。壓力調(diào)節(jié)閥33將從高壓罐31排出 的負(fù)極氣體調(diào)節(jié)為期望的壓力并供給到燃料電池堆2。壓力調(diào)節(jié)閥33是能夠連續(xù)地或階段 地調(diào)節(jié)開度的電磁閥，其開度由控制器54來進(jìn)行控制。 壓力傳感器34設(shè)置于比壓力調(diào)節(jié)閥33更靠下游的負(fù)極氣體供給通路32。壓力 傳感器34檢測在比壓力調(diào)節(jié)閥33更靠下游的負(fù)極氣體供給通路32中流動的負(fù)極氣體的 壓力。在本實(shí)施方式中，將利用該壓本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種燃料電池系統(tǒng)，將負(fù)極氣體和正極氣體供給到燃料電池，并且根據(jù)電力控制器的控制來進(jìn)行發(fā)電，該燃料電池系統(tǒng)具備：控制閥，其控制向上述燃料電池供給的負(fù)極氣體的壓力；電力控制器，其與上述燃料電池電連接，基于對上述燃料電池的發(fā)電要求量來控制上述燃料電池的輸出；脈動運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，其使上述控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力根據(jù)對上述燃料電池的發(fā)電要求量而增大，并且使上述控制閥下游的負(fù)極氣體的壓力周期性地增減；以及輸出限制部，其在對上述燃料電池的發(fā)電要求量降低時(shí)，對由上述電力控制器設(shè)定的上述燃料電池的輸出進(jìn)行限制。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：藤井隆宏，石川達(dá)郎，市川靖，池添圭吾，
申請(專利權(quán))人：日產(chǎn)自動車株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP
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