燃料電池系統技術方案

一種在系統從怠速停止狀態重新開始正常操作時能夠防止性能劣化的燃料電池系統以及控制該燃料電池系統的方法。在從怠速停止狀態重新開始燃料氣體和氧化劑氣體的供應之后的預定時間內，進行廢氣的排出，并且禁止停止燃料氣體和氧化劑氣體的供應。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術 一 般涉及 一 種燃料電池系統。
技術介紹
傳統的燃沖牛電池系統通常包括燃料電池以及二次電池。傳 統的燃料電池系統還具有怠速停止功能，其中，在規定條件下 燃料電池停止產生電力，并且僅從二次電池向負載提供電力。如在日本特開2005-26054中所示，當燃料電池在進行了怠速停 止功能之后再次開始產生電力時，判斷是否存在燃料電池性能 的任何劣化(例如，電力產生的響應延遲或電池電壓下降)。盡 管屬于規定條件，但是如果判斷為存在性能劣化，則傳統的燃 料電池系統不進行怠速停止功能(即，使燃料電池停止產生電 力)，并且維持燃料電池的電力產生。
技術實現思路
在此教導的燃料電池系統的 一個例子包括燃料電池，其具 有燃料電極和氧化劑電極，向所述燃料電極供應燃料氣體，并 向所述氧化劑電極供應氧化劑氣體，所述燃料電池用于通過所 供應的所述燃料氣體和所述氧化劑氣體之間的反應來產生電 力。氣體排出單元是燃料電池系統的用于排出來自所述燃料電 池的所述燃料電極的排出氣體的一部分，并且存在用于接收來 自所述燃料電池的電力的外部負載。燃料電池系統還包括控制 單元，所述控制單元用于如果在停止供應所述燃料氣體和所 述氧化劑氣體之后，需要從所述燃料電池向所述外部負載供應 所述驅動電力，則重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體；以及在重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體之后 的預定時間內，即使不再需要從所迷燃料電池向所述外部負載 供應所述驅動電力，也繼續供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣 體，并通過所述氣體排出單元排出所述排出氣體。在此教導的包括燃料電池和二次電池的燃料電池系統的實 施例的另 一個例子包括用于如果不需要從所述燃料電池向外 部負載供應驅動電力，則停止向所述燃料電池供應燃料氣體和 氧化劑氣體的部件；用于如果在停止供應所述燃料氣體和所述 氧化劑氣體之后，需要從所述燃料電池向所述外部負載供應所 述驅動電力，則重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體 的部件；以及用于在重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑 氣體之后的預定時間內，即使不再需要從所述燃料電池向所述 外部負載供應所述驅動電力，也繼續向所述燃料電池供應所述 燃料氣體和所述氧化劑氣體，并從所述燃料電池排出排出氣體 的部件。在此還教導 一 種控制燃料電池系統的方法，所述燃料電池 系統包括燃料電池和二次電池。 一種這樣的方法包括如果不 需要從所述燃料電池向外部負載供應驅動電力，則停止向所述 燃料電池供應燃料氣體和氧化劑氣體；如果在停止供應所述燃 料氣體和所述氧化劑氣體之后，需要從所述燃料電池向所述外 部負載供應所述驅動電力，則重新開始供應所述燃料氣體和所 述氧化劑氣體；以及在重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化 劑氣體之后的預定時間內，即使不再需要從所述燃料電池向所述外部負載供應所述驅動電力，也繼續向所述燃料電池供應所 述燃料氣體和所述氧化劑氣體，并從所述燃料電池排出排出氣體。附圖說明這里，參考附圖進行說明，其中，在全部幾個圖中，相同的附圖標記表示類似的部分，并且其中圖1示出根據本專利技術第 一 實施例構建的燃料電池系統； 圖2示出表示圖l中所示的燃料電池系統的操作的時間圖，其中(a)示出燃料電池系統的狀態；(b)示出凈化閥的開度；(c)示出燃料電極側的氮的量；并且(d)示出經過氣體循環系統循環的氫氣的循環速率；圖3A和3B示出通過圖l中示出的系統控制裝置來計算怠速停止禁止時間的操作，其中，圖3A示出計算怠速停止禁止時間的初始值的操作；并且圖3B示出校正怠速停止禁止時間的操作；圖4是示出圖1中所示的燃料電池系統的操作的流程圖；以及圖5是示出根據本專利技術第二實施例構建的燃料電池系統的 操作的時間圖，其中(a)示出燃料電池系統的狀態；(b)示出凈 化閥的開度；(c)示出燃料電極側的氮的量；并且(d)示出經過氣 體循環系統循環的氫氣的循環速率。具體實施例方式前面所述的傳統燃料電池系統具有如下問題在怠速停止 狀態期間，雜質(例如，氮濃度)趨向于從氧化劑電極側泄漏并 且在燃料電極側累積。根據預定時間間隔或者每當電力產生的 累積值達到預定值時，排出雜質。因此，當傳統燃料電池系統 從怠速停止狀態重新開始正常操作時，可能存在性能的劣化。相反，本專利技術的實施例提供了一種當系統從怠速停止狀態 重新開始正常操作時能夠防止性能劣化的燃料電池系統。根據一個實施例，提供了這樣一種燃料電池系統，在該燃料電池系 統中，在從怠速停止狀態重新開始燃料氣體和氧化劑氣體的供 應之后的預定時間內，禁止陽極氣體的排出以及燃料氣體和氧 化劑氣體的停止。根據本專利技術的實施例，可以在怠速停止狀態之后排出從氧 化劑電極側泄漏并累積在燃料電極側的雜質。此外，可以防止 當從怠速停止狀態重新開始正常操作時性能的任何劣化。 現在參考附圖來說明本專利技術的特定實施例的細節。 圖l示出根據本專利技術第一實施例構建的燃料電池系統。如在圖1中所示，根據第 一 實施例的燃料電池系統1包括燃料電池10、 燃料氣體供應系統20、如氣體循環系統30等氣體循環單元、如 氣體排出系統40等氣體排出單元、氧化劑氣體供應系統50、氧 化劑氣體排出系統60以及冷卻液循環系統70。燃料電池10包括燃料電極11 ，向該燃料電極1 l供應燃料氣 體(例如，氫氣)。燃料電池10還包括氧化劑電極12，向該氧化 劑電極12供應氧化劑(例如，氧氣)(下文中的氧化劑氣體)。通過 具有這樣的電極11和12,燃料電池10能夠通過所供應的燃料氣 體和氧化劑氣體的反應來產生電力。將燃料電極ll和氧化劑電 極12重疊并在它們之間插入電解質膜，/人而形成發電電池IO。 燃料電池10包括以堆結構多層布置的多個發電電池。燃料氣體供應系統20包括氫氣容器21、氫氣入口管22以及 壓力控制閥23。氫氣容器21蓄積供應到燃料電池10的燃料電極 ll的氫氣。氫氣入口管22將氫氣容器21與燃料電池10的燃料電 極側的入口相連接，從而將氫氣從氬氣容器21引導到燃料電池 lO的燃料電極ll。壓力控制閥23安裝到氫氣入口管22，以調節 開度，從而控制供應到燃料電池10的燃料電極側的氫氣量。并 且，壓力控制閥23能夠通過調節氫氣的供應量來控制燃料電池IO的燃料電極側的壓力。氣體循環系統3 0對從燃料電池10的燃料電才及側排出的氣體 進行循環。然后，氣體循環系統30引導氣體再次返回燃料電池 10的燃料電極側。這使得排出的燃料氣體不會再用于產生電力。 氣體循環系統30包括循環管31和氣體循環裝置32。循環管31的 一端連接到燃料電池10的燃料電極側的出口 。循環管31的另一 端連接到壓力控制閥2 3與燃料電池10的燃料電極側的入口之間 的氫氣入口管22。通過這樣的連接，通過循環管31循環從燃料 電池10的燃料電極側排出的廢氣，并引導該廢氣再次返回燃料 電池10的燃料電極側。氣體循環裝置32安裝到循環管31。氣體體并引導該氣體返回燃料電池10的燃料電極側的動力源。氣體排出系統40將循環管31的一段連接到外部，通過該循 環管31，經由氣體循環裝置32循環的氣體到達燃料電池10。氣部。氣體排出系統40包括形成氣體排出流路的氣體排出管41以 及凈化或控制閥4 2 。氣體排出管41的 一 端連接到從氣體循環裝 置32到燃料電池1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池系統，包括：　燃料電池，其具有燃料電極和氧化劑電極，向所述燃料電極供應燃料氣體，并向所述氧化劑電極供應氧化劑氣體，所述燃料電池用于通過所供應的所述燃料氣體和所述氧化劑氣體之間的反應來產生電力；　氣體排出單元，用于排出 來自所述燃料電池的所述燃料電極的排出氣體；　外部負載，用于接收來自所述燃料電池的電力；以及　控制單元，用于：　如果不需要從所述燃料電池向所述外部負載供應驅動電力，則停止供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體；　如果在停止供 應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體之后，需要從所述燃料電池向所述外部負載供應所述驅動電力，則重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體；以及　在重新開始供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體之后的預定時間內，即使不再需要從所述燃料電池向所述外部負 載供應所述驅動電力，也繼續供應所述燃料氣體和所述氧化劑氣體，并通過所述氣體排出單元排出所述排出氣體。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：米倉健二，五士嵐仁，上原哲也，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]