燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池系统，即使在氢泵停止的情况下也能够抑制在氢系统中杂质积存。该燃料电池系统(100)具备：氢泵(4)，设置于使从燃料电池(1)的氢极(1a)的出口侧排出的氢废气向氢极(1a)的入口侧循环的氢气循环流路(3)；排出阀(61)，使在氢气循环流路(3)内流动的氢废气向氢气循环流路(3)外排出；判定部(81)，判定氢泵(4)的停止；以及控制部(80)，控制排出阀(61)的开闭，在由判定部(81)判定为氢泵(4)停止的情况下，控制部(80)以使从排出阀(61)排出的氢废气的排出量与假定氢泵(4)工作时所排出的氢废气的排出量相比增加的方式，控制排出阀(61)的开闭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池系统。
技术介绍
已知有应用于燃料电池汽车等的燃料电池系统。燃料电池系统是如下的系统：以具备被供给氢作为燃料气体的阳极和被供给空气的阴极的燃料电池组为主体，附设有贮存向阳极供给的氢等燃料气体的贮存罐、以及用于使包含未使用的燃料气体的排出气体返回原阳极的氢循环机构(氢泵)等。在燃料电池组中，氢与空气中所包含的氧发生反应而生成电力。在此，已知在燃料电池中，随着反应进行，阴极气体(空气)中的氮和由反应产生的生成水等会从阴极经过电解质膜而向阳极侧渗透。由此，在阳极中氮等(以下，将它们统一称作“杂质”)的分压上升，燃料气体(氢)的浓度降低，导致燃料电池的发电能力降低。因此，通常，在附设有上述氢循环机构等的燃料电池系统中，使在阳极侧(以下，也称作“氢系统”)的排出流路设置的排出阀打开，将包含未使用的氢和/或杂质的气体排出。例如，在专利文献1中，记载了基于燃料电池的氢系统的压力和该氢系统内的氢分压来推定氢系统内的杂质浓度，并根据该杂质浓度使排出阀打开而将氢废气(从阳极排出的包含未使用的氢和/或杂质的气体)排出。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005－327597号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的问题另外，氢系统中通常允许的杂质是以上述氢循环机构工作为前提而确定的。在该氢循环机构例如由于冻结等而停止的情况下，有可能在氢系统的排出流路积存杂质。若杂质积存，则存在从燃料电池排出的气体的流动被阻碍、进而在燃料电池的电池面内发电不均这样的问题。本专利技术是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供即使在氢泵停止的情况下也能够抑制在氢系统中杂质积存的燃料电池系统。用于解决问题的手段为了解决上述课题，本专利技术涉及的燃料电池系统具备在阳极和阴极分别接受燃料气体和氧化气体的供给来进行发电的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池系统具备：氢泵，设置于使从所述阳极的出口侧排出的氢废气向所述阳极的入口侧循环的氢气循环流路；排出阀，使在所述氢气循环流路内流动的所述氢废气向所述氢气循环流路外排出；判定部，判定所述氢泵的停止；以及控制部，控制所述排出阀的开闭，在由所述判定部判定为所述氢泵停止的情况下，所述控制部以使由所述排出阀排出的所述氢废气的排出量与假定所述氢泵工作时所排出的所述氢废气的排出量相比增加的方式，控制所述排出阀的开闭。在本专利技术涉及的燃料电池系统中，在由判定部判定为氢泵停止的情况下，控制部以使由排出阀排出的氢废气的排出量与假定氢泵工作时所排出的氢废气的排出量相比增加的方式，控制排出阀的开闭。由于在氢泵停止的情况下杂质容易积存在氢系统的排出流路(例如，燃料电池的下游侧的配管)，因此，在这样的状况下，能够使氢废气的排出量与假定氢泵工作时所排出的氢废气的排出量相比增加。其结果，能够抑制杂质例如积存在燃料电池的下游侧的配管，进而能够抑制燃料电池的劣化。另外，在本专利技术涉及的燃料电池系统中，优选，所述控制部以根据燃料电池的输出值或对燃料电池的要求值使由所述排出阀排出的所述氢废气的排出量增加的方式，控制所述排出阀的开闭。在该优选的方式中，根据燃料电池的输出值或者对燃料电池的要求值，使氢废气的排出量增加。由于在燃料电池的输出值或者对燃料电池的要求值增加时杂质增加，因此，通过这样地增加氢废气的排出量，能够抑制杂质积存在燃料电池的下游侧的配管。专利技术效果根据本专利技术，能够提供即使在氢泵停止的情况下也能够抑制在氢系统中杂质积存的燃料电池系统。附图说明图1是说明本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统的结构的系统结构图。图2是说明图1所示的燃料电池系统的控制的流程图。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。本专利技术通过以下的优选实施方式进行说明，但在能够在不脱离本专利技术的范围的情况下通过多种方法进行变更，能够利用本实施方式以外的其他的实施方式。因此，本专利技术的范围内的所有的变更被包含在权利要求书中。(燃料电池系统)首先，对本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统的结构进行说明。图1是说明燃料电池系统的构成的系统结构图。燃料电池系统100是搭载于燃料电池汽车(以下，也简称为“车辆”)等并对燃料电池(燃料电池组)1进行各种控制的系统。如图1所示，燃料电池系统100具备燃料电池1、氢气供给流路2a、供给阀21、压力计22、氧化气体供给流路2b、氢气循环流路3、氢泵4、排出流路6、排出阀61、流量计62、检测装置70、控制部80、判定部81、电流电缆51、以及电流传感器52。燃料电池1是将单电池以在其间夹着导电性分隔件的状态层叠而成的燃料电池，能够输出与层叠数相应的输出电压，所述单电池在电解质膜1c的双面上成膜有具有能够使气体扩散的多孔质膜等结构的电极。在图中，为了便于说明，仅示出了在电解质膜1c面上形成有阳极(氢极)1a和阴极(氧极)1b的单电池的结构。如图所示，对氢极1a从氢气供给流路2a供给氢(燃料气体)，对氧极1b从氧化气体供给流路2b供给空气(氧化气体)。这样，燃料电池1接受燃料气体和氧化气体的供给进行发电，并生成电力。此外，燃料电池1的发电电压经过电流电缆51被输出至例如向车辆驱动用马达供给与指令转矩等相应的电流的变换器、搭载在车辆上的各种辅机、和/或作为向该辅机供电用的二次电池的蓄电池(这些部件全部包含在内，表示为“负载53”)。氢气供给流路2a是向上述的燃料电池1的氢极1a的入口侧供给氢的流路。氧化气体供给流路2b是向氧极1b的入口侧供给空气的流路。氢气循环流路3是使氢气从氢极1a的出口侧向入口侧循环的流路。在氢气循环流路3中配置有氢泵4。另外，氢气循环流路3与排出流路6连接，从而能够将在氢气循环流路3的内部流通的包含杂质等的气体从排出流路6向氢气循环流路3的外部排出。氢泵4是将从氢极1a的出口侧排出并在氢气循环流路3的内部流通的包含杂质等的气体向氢极1a的入口侧压送的装置。换言之，氢泵4是用于使在氢气循环流路3的内部流通的包含杂质等的气体从氢极1a的出口侧向入口侧循环的装置。此外，作为氢泵4，只要是具有使氢气循环流路3内的气体循环的功能的装置即可，关于泵的方式等，可选择各种方式。排出流路6与氢气循环流路3连通，是用于将在氢气循环流路3内流通的包含杂质等的气体向氢气循环流路3外排出的流路。排出流路6中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具备在阳极和阴极分别接受燃料气体和氧化气体的供给来进行发电的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池系统具备：氢泵，设置于使从所述阳极的出口侧排出的氢废气向所述阳极的入口侧循环的氢气循环流路；排出阀，使在所述氢气循环流路内流动的所述氢废气向所述氢气循环流路外排出；判定部，判定所述氢泵的停止；以及控制部，控制所述排出阀的开闭，在由所述判定部判定为所述氢泵停止的情况下，所述控制部以使由所述排出阀排出的所述氢废气的排出量与假定所述氢泵工作时所排出的所述氢废气的排出量相比增加的方式，控制所述排出阀的开闭。

【技术特征摘要】
2014.11.14 JP 2014-2318501.一种燃料电池系统，具备在阳极和阴极分别接受燃料气体和氧
化气体的供给来进行发电的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池系
统具备：
氢泵，设置于使从所述阳极的出口侧排出的氢废气向所述阳极的
入口侧循环的氢气循环流路；
排出阀，使在所述氢气循环流路内流动的所述氢废气向所述氢气
循环流路外排出；
判定部，判定所述氢泵的停...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸尾刚，长沼良明，小川朋宏，户井田政史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP