燃料电池系统的控制方法和燃料电池系统技术方案

提供一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具有接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池，该燃料电池系统的控制方法包括进行阳极保护处理的实施判断的阳极保护实施判断处理，该阳极保护处理是对燃料电池施加规定的保护电流以抑制燃料电池的阳极的催化剂氧化的处理，在阳极保护实施判断处理中，获取在能够探测出燃料电池的阳极反应电阻的阳极感应频率下的燃料电池的内部阻抗，基于阳极感应频率下的所述内部阻抗来判断是否执行阳极保护处理。

Control Method of Fuel Cell System and Fuel Cell System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统的控制方法和燃料电池系统
本专利技术涉及一种燃料电池系统的控制方法和燃料电池系统。
技术介绍
在具备固体氧化物型的燃料电池的燃料电池系统中，从防止阳极催化剂的氧化劣化等观点出发，在燃料电池启动等时进行规定的阳极保护处理。作为阳极保护处理的一例，在JP2014-523081A中提出有在系统停止时向燃料电池堆施加反向电流(保护电流)的EAP(ElectricAnodeProtection：电阳极保护)处理。并且，在JP2014-523081A的燃料电池系统中，基于通过在燃料电池堆的直流信号中叠加高频的交流信号所得到的电池堆的电阻信息来估计电池堆温度，基于估计出的电池堆温度信息来调节EAP处理的设定电流。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，EAP处理作为防止阳极催化剂的氧化劣化的方法虽然有效，但是电力消耗大。因而，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制阳极催化剂的氧化劣化并能够抑制电力消耗的燃料电池系统的控制方法和燃料电池系统。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个方式，提供一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具有接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池。该燃料电池系统的控制方法包括进行阳极保护处理的实施判断的阳极保护实施判断处理，该阳极保护处理是对燃料电池施加规定的保护电流以抑制燃料电池的阳极的催化剂氧化的处理。而且，在阳极保护实施判断处理中，获取在能够探测出燃料电池的阳极反应电阻的阳极感应频率下的燃料电池的内部阻抗，基于阳极感应频率下的内部阻抗来判断是否执行阳极保护处理。附图说明图1是一个实施方式的燃料电池系统的概要结构图。图2是示意性地示出一个实施方式的燃料电池堆的DRT谱的图。图3是示出一个实施方式的EAP实施判断处理的流程的流程图。图4是对一个实施方式的阳极感应频率的确定方法进行说明的流程图。图5示出燃料电池堆的DRT谱的一例。图6是示出一个实施方式的EAP实施判断处理的流程的流程图。图7是对一个实施方式的阳极感应频率的确定方法进行说明的流程图。图8是示出一个实施方式的EAP实施判断处理的流程的流程图。图9是示出一个实施方式的EAP处理的流程的流程图。图10是对燃料电池堆的DRT谱中的阳极反应电阻峰位置的温度依赖性进行说明的图。图11是示出一个实施方式的阳极感应频率的确定流程的流程图。具体实施方式下面，参照附图等对本专利技术的实施方式进行说明。此外，首先对下面说明的第一实施方式～第五实施方式中共同的系统结构进行说明。(系统结构)图1是本实施方式的燃料电池系统100的概要结构图。如图1所示，燃料电池系统100被搭载于车辆等，是具备固体氧化物型的燃料电池堆10的固体氧化物型燃料电池系统，该固体氧化物型的燃料电池堆10接受作为阳极气体的燃料气体(氢气)和作为阴极气体的空气的供给来进行发电。燃料电池堆10是将多个固体氧化物型燃料电池(SOFC：SolidOxideFuelCell)层叠而成的层叠电池。构成层叠电池的各固体氧化物型燃料电池(燃料电池单体)是通过使由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层夹在被供给包含氢、烃等的燃料气体的阳极电极与被供给空气的阴极电极之间来构成的。另外，在燃料电池堆10的阳极电极内形成有阳极流路(阳极通路)，该阳极流路(阳极通路)用于使从阳极入口10a供给的燃料气体通过并将使用后的阳极废气从阳极出口10c排出。另外，在燃料电池堆10的阴极电极内形成有阴极流路(阴极通路)，该阴极流路(阴极通路)用于使从阴极入口10b供给的空气通过并将使用后的阴极废气从阴极出口10d排出。另外，在燃料电池堆10设置有检测其温度(下面也记载为“电池堆温度Ts”)的电池堆温度传感器12。电池堆温度传感器12将检测出的电池堆温度Ts的信号发送到控制器80。并且，燃料电池系统100还具备：燃料供给机构20，其向燃料电池堆10供给燃料气体；启动燃烧机构30，其使燃料气体和空气燃烧；空气供给机构40，其向燃料电池堆10供给空气；排气机构50，其对从燃料电池堆10排出的阳极废气和阴极废气进行排气；电力机构60，其与燃料电池堆10之间进行电力的输入和输出；以及控制器80，其对燃料电池系统100整体的动作进行综合控制。燃料供给机构20具备燃料供给通路21、燃料罐22、过滤器23、泵24、喷射器25、蒸发器26、换热器27、重整器28以及压力调节阀29。燃料供给通路21是将燃料罐22与燃料电池堆10的阳极入口10a连接的通路。燃料罐22例如是储存使乙醇与水混合所得到的重整用的液体燃料的容器。过滤器23配置在燃料罐22与泵24之间的燃料供给通路21上。过滤器23用于将被泵24抽吸之前的重整用燃料中所含的异物等去除。泵24设置于燃料供给通路21上的比燃料罐22更靠下游侧的位置处。泵24对燃料罐22内储存的重整用燃料进行抽吸，并将该燃料供给到喷射器25等。此外，也能够由控制器80执行泵24的输出控制。喷射器25配置在泵24与蒸发器26之间的燃料供给通路21上。喷射器25将从泵24供给的燃料喷射供给到蒸发器26内。蒸发器26设置于燃料供给通路21上的比喷射器25更靠下游侧的位置处。蒸发器26使从喷射器25供给的燃料气化后供给到换热器27。蒸发器26利用从后述的排气燃烧器53排出的排放气体的热来使燃料气化。换热器27设置于燃料供给通路21上的比蒸发器26更靠下游侧的位置处，与排气燃烧器53相邻地配置。换热器27利用从排气燃烧器53传递来的热对蒸发器26中气化后的燃料再进行加热。压力调节阀29设置在蒸发器26与换热器27之间的燃料供给通路21上。压力调节阀29用于调整向换热器27供给的气化燃料的压力。压力调节阀29的开度由控制器80控制。重整器28设置在换热器27与燃料电池堆10之间的燃料供给通路21上。重整器28使用设置在该重整器28内的催化剂对来自换热器27的燃料进行重整。来自换热器27的燃料在重整器28中进行催化反应，由此被重整为含有氢、烃、一氧化碳等的燃料气体。像这样被重整后的燃料气体保持高温状态地经由燃料电池堆10的阳极入口10a被供给到阳极通路内。此外，燃料供给通路21具备从该燃料供给通路21分支出的分支路径71、72。分支路径71是从泵24与喷射器25之间的燃料供给通路21分支出的路径，与向扩散燃烧器31供给燃料的喷射器71A连接。在分支路径71上设置有用于使该分支路径71打开和关闭的开关阀71B。另外，针对喷射器71A设置有电加热器71C来作为用于使液体燃料气化的加热装置。分支路径72是从泵24与喷射器25之间的燃料供给通路21分支出的路径，与向催化剂燃烧器32供给燃料的喷射器72A连接。在分支路径72上设置有用于使该分支路径72打开和关闭的开关阀72B。例如在燃料电池系统100启动、停止时，由控制器80对上述的开关阀71B、72B进行开闭控制。接着，对空气供给机构40和启动燃烧机构30进行说明。空气供给机构40具备空气供给通路41、过滤器42、鼓风机43、换热器44以及节气阀45。另外，启动燃烧机构30具备扩散燃烧器31和催化剂燃烧器32。空气供给通路41是将鼓风机43与燃料电池堆10的阴极入口10b连接的通路。鼓风机43使外部气体(空气)通过过滤器42后被取入，将所取入的空气作为阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具有接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池，其中，该燃料电池系统的控制方法包括进行阳极保护处理的实施判断的阳极保护实施判断处理，该阳极保护处理是对所述燃料电池施加规定的保护电流以抑制所述燃料电池的阳极的催化剂氧化的处理，在所述阳极保护实施判断处理中，获取在能够探测出所述燃料电池的阳极反应电阻的阳极感应频率下的所述燃料电池的内部阻抗，基于所述阳极感应频率下的所述内部阻抗来判断是否执行所述阳极保护处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具有接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池，其中，该燃料电池系统的控制方法包括进行阳极保护处理的实施判断的阳极保护实施判断处理，该阳极保护处理是对所述燃料电池施加规定的保护电流以抑制所述燃料电池的阳极的催化剂氧化的处理，在所述阳极保护实施判断处理中，获取在能够探测出所述燃料电池的阳极反应电阻的阳极感应频率下的所述燃料电池的内部阻抗，基于所述阳极感应频率下的所述内部阻抗来判断是否执行所述阳极保护处理。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述阳极感应频率是使因所述阳极反应电阻的变化而产生的所述内部阻抗的变化量为规定值以上的频率。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述阳极感应频率是使因所述阳极反应电阻的变化而产生的所述内部阻抗的变化量比因除该阳极反应电阻以外的内部阻抗构成要素的变化而产生的所述内部阻抗的变化量大的频率。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述内部阻抗构成要素包括所述燃料电池的阴极反应电阻，所述阳极感应频率包括与表示所述内部阻抗的谱数据中的同所述阳极反应电阻相关的两个峰中的至少一方对应的频率。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述阳极感应频率包括与同所述阳极反应电阻相关的两个峰中的、接近同所述阴极反应电阻相关的峰的低频侧的峰对应的频率。6.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述阳极保护实施判断处理中，还执行确定所述阳极感应频率的阳极感应频率确定处理。7.根据权利要求1～6中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述阳极保护实施判断处理中，基于所述阳极感应频率下的所述内部阻抗，来估计所述阳极反应电阻，在估计出的所述阳极反应电阻高于规定的阈值的情况下，判断为执行所述阳极保护处理。8.根据权利要求1～6中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在所述阳极保护实施判断处理中，基于所述阳极感应频率下的所述内部阻抗，来估计所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：川渕真理，宋东，福山阳介，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP