燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统，在燃料电池堆(18)的运转状态为空闲状态时，实施使卸放阀(70)的开闭以既定间隔连续重复的阀连续开闭控制处理，由此能够使燃料排气中包含的燃料气体的浓度降低。由此，能够在空闲状态时抑制将燃料排气排出到外部时的燃料气体的浓度。燃料排气排出到外部时的燃料气体的浓度。燃料排气排出到外部时的燃料气体的浓度。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及搭载于移动体等的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]近几年，作为替代汽油车的、环境负担小的汽车，用氢作为燃料的燃料电池汽车(FCV：Fuel Cell Vehicle)受到关注。燃料电池汽车将空气(含有氧)和作为燃料气体的氢气供给到燃料电池。燃料电池汽车利用通过燃料电池中的电化学反应而发电产生的电力来驱动电动机，由此行驶。因此，不会像汽油车那样排出CO2、NOx、SOx等而仅排出水，是对环境友好的汽车。
[0003]例如，如专利文献1记载，在这样的燃料电池汽车中，当从燃料电池的阴极流路透过到阳极流路的氮(N2)蓄积于阳极流路时，所述电化学反应受阻碍。已知因所述电化学反应受阻碍而使燃料电池单体的输出电力降低的情形。
[0004]为了解决该问题，在专利文献1公开的燃料电池的控制装置涉及的技术中，在燃料电池的燃料排气的排气通路设置有开闭阀，并使该开闭阀间歇性地打开，由此将包含所述氮的燃料排气间歇性地从所述燃料电池放出到外部。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本JP2005
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108805A

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]在专利文献1中，在设置于所述排气通路的所述开闭阀的下游配置腔室、流量控制阀以及变换器，使向外部放出的燃料排气的流量固定。因此，燃料电池系统的结构和控制复杂。
[0010]一般来讲，在燃料电池系统中的燃料电池堆的运转状态为发电电力小的空闲状态时，从压缩机供给到燃料电池堆的氧化剂气体的流量少，因此将该氧化剂气体的一部分与燃料排气混合而成的排放气体中的燃料气体浓度上升。
[0011]但是，在专利文献1中，并没有记载在燃料电池系统中的燃料电池堆的运转状态为所述空闲状态时向外部排气的排气控制。
[0012]本专利技术的目的在于解决上述问题。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]为了实现上述目的，本专利技术的一方面的燃料电池系统，具备：燃料电池堆，其用氧化剂气体和燃料气体来进行发电；氧化剂气体供给流路，其向该燃料电池堆供给所述氧化剂气体；氧化剂排气流路，其使从所述燃料电池堆排出的氧化剂排气流通；燃料气体供给流路，其向所述燃料电池堆供给所述燃料气体；燃料排气流路，其使从所述燃料电池堆排出的燃料排气流通；连接流路，其将所述氧化剂气体供给流路与所述燃料排气流路连通；第一开
闭阀，其对所述连接流路进行开闭；以及控制装置，其对该第一开闭阀的开闭状态进行控制，在所述燃料电池堆的运转状态为空闲状态时，所述控制装置实施使所述第一开闭阀的开闭以既定间隔连续重复阀连续的开闭控制处理。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据本专利技术，在燃料电池堆的运转状态为空闲状态时，实施使第一开闭阀的开闭以既定间隔连续重复的阀连续开闭控制处理，由此能够使燃料排气中包含的燃料气体的浓度降低。由此，能够在空闲状态时抑制将燃料排气排出到外部时的燃料气体的浓度。
[0017]根据参照附图进行的以下实施方式的说明应该能够容易地理解上述目的、特征以及优点。
附图说明
[0018]图1是组装有本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池汽车的概要结构图。
[0019]图2是用于说明实施方式涉及的燃料电池系统的动作的流程图。
[0020]图3A是示出对卸放阀的阀连续开闭控制处理的波形图。
[0021]图3B是进行对卸放阀的阀连续开闭控制处理时的排气氢浓度的波形图。
具体实施方式
[0022][结构][0023]图1是组装有本专利技术的实施方式涉及的燃料电池系统10的燃料电池汽车12的概要结构图。
[0024]燃料电池系统10还能够组装到除了燃料电池汽车12以外的船舶、航空器、机器人等其它移动体。
[0025]燃料电池汽车12由对该燃料电池汽车12整体进行控制的控制装置15、燃料电池系统10、与该燃料电池系统10电连接的输出部16构成。
[0026]控制装置15例如也可以不是一个，而是分为用于燃料电池系统10的控制装置、用于输出部16的控制装置等两个以上的控制装置。
[0027]燃料电池系统10由燃料电池堆(也简称为燃料电池)18、氢罐20、氧化剂气体供给装置22、燃料气体供给装置24、制冷剂供给装置26构成。
[0028]氧化剂气体供给装置22包括压缩机(CP)28以及加湿器(HUM)30。
[0029]燃料气体供给装置24包括喷射器(INJ)32、引射器34以及气液分离器36。喷射器32也可以代替为减压阀。
[0030]制冷剂供给装置26包括制冷剂泵(WP)38以及散热器40。
[0031]输出部16包括驱动部42、高电压的蓄电装置(蓄电池)44以及电机(电动机)46。驱动部42的负载除了包括作为主设备的所述电机46以外，还包括作为辅助设备的所述压缩机28、其它空气压缩机等车辆辅助设备。燃料电池汽车12用电机46产生的驱动力来行驶。
[0032]燃料电池堆18层叠多个发电单电池50。发电单电池50具备电解质膜
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电极结构体52、夹持该电解质膜
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电极结构体52的分隔件53、54。
[0033]电解质膜
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电极结构体52具备：例如作为包含水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分
子电解质膜55；以及夹持所述固体高分子电解质膜55的阴极电极56和阳极电极57。
[0034]阴极电极56和阳极电极57具有由碳纸等形成的气体扩散层(未图示)。在表面承载有白金合金的多孔质碳粒子被均匀地涂布在气体扩散层的表面，由此形成电极催化剂层(未图示)。在固体高分子电解质膜55的两面形成电极催化剂层。
[0035]在一方的分隔件53的朝向电解质膜
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电极结构体52的面，形成将氧化剂气体入口连通口101与氧化剂气体出口连通口102连通的阴极流路(氧化剂气体流路)58。
[0036]在另一方的分隔件54的朝向电解质膜
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电极结构体52的面，形成将燃料气体入口连通口103与燃料气体出口连通口104连通的阳极流路(燃料气体流路)59。
[0037]在阳极电极57中，通过供给燃料气体(氢)，因由催化剂产生的电极反应而由氢分子产生氢离子，该氢离子透过固体高分子电解质膜55移动到阴极电极56，另一方面，由氢分子释放电子。
[0038]由氢分子释放出的电子从负极端子106通过驱动部42以及电机46等负载，经由正极端子108移动到阴极电极56。
[0039]在阴极电极56中，因催化剂的作用，所述氢离子、所述电子与所供给的氧化剂气体中包含的氧反应而生成水。
[0040]在将正极端子108和驱动部42连接的布线与将负极端子106和驱动部42连接的布线之间，设置检测发电电压Vfc的电压传感器110。还有，在将正极端子1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，在所述燃料电池系统中，具备：燃料电池堆(18)，其用氧化剂气体和燃料气体来进行发电；氧化剂气体供给流路(60)，其向所述燃料电池堆供给所述氧化剂气体；氧化剂排气流路(62)，其使从所述燃料电池堆排出的氧化剂排气流通；燃料气体供给流路，其向所述燃料电池堆供给所述燃料气体；燃料排气流路(74)，其使从所述燃料电池堆排出的燃料排气流通；连接流路(78)，其将所述氧化剂气体供给流路与所述燃料排气流路连通；第一开闭阀(70)，其对所述连接流路进行开闭；以及控制装置，其对该第一开闭阀的开闭状态进行控制，在所述燃料电池堆的运转状态为空闲状态时，所述控制装置实施使所述第一开闭阀的开闭以既定间隔连续重复的阀连续开闭控制处理。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，在所述燃料电池堆的低温环境下启动时或者对所述燃料电池堆的制暖控制时，在所述燃料电池堆的运转状态为空闲状态时，所述控制装置实施使所述第一开闭阀的开闭以既定间隔连续重复的所述阀连续开闭控制处理。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，使所述燃料电池堆的所述燃料排气流路分支，使一方的分支流路与所述连接流路连通，在另一方的分支流路设置第二开闭阀(164)，所述第二开闭阀能够将从所述燃料电池堆排出的液态水和所述燃料排气排出到外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹越圣也，井上一秀，吉冈直裕，西尾仁，中居翔平，奥村洋平，川崎大，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：