燃料电池系统的制作方法

文档序号:16814553发布日期:2019-02-10 14:11阅读:190来源:国知局
燃料电池系统的制作方法

在本说明书中公开的技术涉及燃料电池。



背景技术:

在日本特开2016-139590号公报中公开了如下的技术:在具备燃料电池的车辆中,在点火装置为断开状态时进行劣化抑制处理,上述劣化抑制处理包括通过发电来消耗残留于燃料电池内的氧的处理。另外,点火装置本来是指内燃机的点火,在燃料电池系统中,未必是适当的用语。然而,对于本领域技术人员而言,提到点火开关,是作为表示车辆的启动开关而长年使用的结构,因此在日本特开2016-139590号公报中,也可考虑在作为车辆的启动开关(进而,燃料电池发电开始开关)的操作件的意义上,直接使用点火装置的用语。



技术实现要素:

发明要解决的课题

在燃料电池中,由于异常电位的产生而有可能发生电极的劣化。在本说明书中,提供一种在燃料电池的发电停止的状态下,供给适合于抑制产生异常电位的量的氢的技术。

用于解决课题的方案

本说明书公开的技术为了解决上述课题而作出,可以作为以下的方式实现。

(1)根据本说明书公开的技术的一方式,提供一种燃料电池系统,具备燃料电池、向上述燃料电池供给作为阳极气体的氢的阳极气体供给部、向上述燃料电池供给阴极气体的阴极气体供给部、控制上述燃料电池的运行的控制部及计测上述燃料电池的阴极电位的电位计测部。在该燃料电池系统中,上述控制部在实施了使上述燃料电池停止发电的停止处理之后,在残存于上述燃料电池的阳极侧的上述氢的推定量即残存氢推定量小于阈值的情况下,执行n次(n为1以上的自然数)使上述阳极气体供给部供给与上述阈值和上述残存氢推定量的差量对应的第一供给量的上述氢的氢供给处理,当在第n次的上述氢供给处理中取得的上述阴极电位满足修正条件的情况下,上述控制部在上述第n次的氢供给处理中的上述氢的供给前,进行减少上述残存氢推定量而设为上述残存氢推定量的修正,在n=1时,上述修正条件是在第n次的上述氢供给处理中取得的上述阴极电位高于在上述停止处理中取得的上述阴极电位,在n≥2时,上述修正条件是在第n次的上述氢供给处理中取得的上述阴极电位高于在(n-1)次的上述氢供给处理中取得的上述阴极电位。

在该方式的燃料电池系统中,在氢供给处理中取得的阴极电位满足修正条件的情况下,在氢的供给前进行减少残存氢推定量的修正。当在氢供给处理中供给氢的情况下,供给与阈值和残存氢推定量的差量对应的第一供给量的氢,因此当进行减少残存氢推定量的修正时,供给比使用了修正前的残存氢推定量的供给量多的氢。当在氢供给处理中取得的阴极电位满足修正条件的情况下,可能会产生异常电位。即,残存于燃料电池内的氢可能会缺乏。通过上述修正,供给比不修正的情况下多的氢,由此消除缺氢。其结果是,可抑制异常电位的产生。另外,残存于燃料电池内的氧被消耗,可抑制电极的劣化。即,根据该方式的燃料电池系统,可供给适合于抑制产生异常电位的量的氢。

(2)在上述方式的燃料电池系统的基础上,可以是,在上述停止处理中,上述控制部在上述阴极气体的供给停止后,在供给了作为上述阈值以下的量的第二供给量的氢之后,使氢的供给停止。这样一来,与在停止处理中不供给氢的情况相比,能够进一步抑制燃料电池中的缺氢引起的异常电位的产生。另外,第二供给量为阈值以下,因此能够使氧消耗,并抑制氢的供给过多引起的燃料利用率变差。

(3)在上述方式的燃料电池系统的基础上,可以是,燃料电池系统还具备计测上述燃料电池的阳极侧的总压力即阳极总压力的压力计测部,上述控制部具备阳极侧压力信息,上述阳极侧压力信息是预先以实验的方式求出的,且表示上述阳极总压力与存在于上述阳极侧的除了氢以外的气体的分压的关系,利用在上述氢供给处理中取得的上述阳极总压力和上述阳极侧压力信息,来算出上述残存氢推定量。这样一来,能够容易地算出残存氢推定量。

(4)在上述方式的燃料电池系统的基础上,可以是,作为在第n次的上述氢供给处理中推定的上述残存氢推定量,第n残存氢推定量vhn在n=1时通过式(1)算出,在n≥2时通过式(2)算出。

vhn=((p(n)-pp)/p(n))×v…(1)

vhn=vhn-1-(δp/pav)×v…(2)

其中,在上述第n次的上述氢供给处理中取得的第n阳极总压力为p(n),上述阳极侧压力信息中的与第一阳极总压力p(1)对应的除了氢以外的气体的分压为pp,上述阳极侧的体积为v,第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的差量为δp,第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的平均值为pav。

这样一来,能够更准确地推定出残存氢推定量。

另外,本说明书公开的技术能够以各种形态实现。例如,能够以搭载有燃料电池系统的移动体、燃料电池系统的控制方法等方式实现。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的燃料电池系统的说明图。

图2是表示氢供给处理的流程的流程图。

图3是概念性地表示阴极电位的经时变化的说明图。

图4是概念性地表示阳极侧的氢分压和阴极电位的经时变化的说明图。

具体实施方式

a.第一实施方式:

图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的燃料电池系统700的说明图。燃料电池系统700具备:燃料电池600、fc冷却部500、阳极气体供给部200、阴极气体供给部100、负载连接部800及控制部400。燃料电池系统700可以作为车辆的动力源而搭载于车辆,也可以设为固定型的燃料电池系统。

燃料电池600具有层叠多个作为发电体的单电池(未图示)而成的电池组结构。在本实施方式中,燃料电池600设为固体高分子型燃料电池,但也可以使用其他种类的燃料电池。使用碳材料作为燃料电池600的电极催化剂的载体。燃料电池600的输出电压根据各单电池的性能、层叠的单电池的数量、燃料电池600的运行条件(温度或湿度等)而变更。在本实施方式中,在发电效率最高的运行点使燃料电池600进行发电时的燃料电池600的输出电压成为约280v。

在燃料电池600中,对各单电池设有计测单电池的阴极电位的电位计测部300。由各电位计测部300计测出的阴极电位向控制部400输出。

fc冷却部500具备:制冷剂供给管510、制冷剂排出管520、散热器530、旁通管540、三通阀545及制冷剂泵570。作为制冷剂,可使用例如水、乙二醇等防冻液、空气等。制冷剂泵570设置于制冷剂供给管510,将制冷剂向燃料电池600供给。三通阀545是用于调节流向散热器530和旁通管540的制冷剂的流量的阀。在散热器530中设有散热器风扇535。

阳极气体供给部200具备:阳极气体罐210、阳极气体供给管220、阳极气体回流管230、主断流阀250、调压阀260、压力计测部270、阳极气体泵280、气液分离器290、排气排水阀295及排气排水管240。在本实施方式中,示出使用氢作为阳极气体的例子。阳极气体罐210贮存例如高压的氢气。阳极气体罐210经由阳极气体供给管220而与燃料电池600连接。在阳极气体供给管220上,从阳极气体罐210侧依次设有主断流阀250、调压阀260及压力计测部270。主断流阀250对来自阳极气体罐210的阳极气体的供给进行接通、断开。调压阀260调整向燃料电池600供给的阳极气体的压力。压力计测部270测定阳极气体供给管220内的压力。在本实施方式中,作为阳极侧的总压力而使用压力计测部270的检测值。

阳极气体回流管230连接于燃料电池600和阳极气体供给管220,使从燃料电池600排出的阳极排气向阳极气体供给管220回流。在阳极气体回流管230上设有气液分离器290、阳极气体泵280。气液分离器290从由燃料电池600排出的液水混合的阳极排气中分离液水。另外,阳极排气包含的杂质气体,例如氮气也与液水一起被分离。包含未使用的氢气的阳极排气由阳极气体泵280驱动,而向阳极气体供给管220回流。分离后的液水和氮气在与气液分离器290连接的排气排水阀295和排气排水管240中通过而向系统外放出。

阴极气体供给部100具备:阴极气体供给管101、旁通管103、阴极气体排出管104、空气滤清器110、中间冷却器120、分流阀130、调压阀140、消音器150及空气压缩器160。阴极气体供给部100通过空气压缩器160将空气(阴极气体)取入到系统内,向燃料电池600供给之后,将未使用的空气(阴极排气)向系统外排出。

阴极气体供给管101从外部取入空气,并作为阴极气体向燃料电池600供给。在阴极气体供给管101上设有空气滤清器110、大气压传感器350、外气温传感器360、气流计370、空气压缩器160、中间冷却器120、分流阀130、供给气体温度传感器380及供给气体压力传感器390。空气滤清器110从上游侧取入阴极气体并从阴极气体中去除尘埃,而向下游侧送出。大气压传感器350对大气压进行测定。外气温传感器360测定取入前的阴极气体的温度。气流计370测定从外部取入到阴极气体供给管101内的阴极气体的量。空气压缩器160对从上游侧供给的阴极气体进行压缩,并向下游侧送出。中间冷却器120对由空气压缩器160压缩而温度上升后的阴极气体进行冷却。将冷却后的阴极气体向燃料电池600供给。供给气体温度传感器380测定向燃料电池600供给的阴极气体的温度。供给气体压力传感器390测定向燃料电池600供给的阴极气体的压力。分流阀130与旁通管103连接,将阴极气体向燃料电池600和旁通管103分流。

阴极气体排出管104从燃料电池600接收阴极的排气,并向外部排出。在阴极气体排出管104上设有调压阀140。调压阀140的下游侧的阴极气体排出管104与旁通管103的下游部分连接。调压阀140对燃料电池600的阴极气体的压力进行调整。阴极气体排出管104的下游侧与阳极气体供给部200的排气排水管240的下游部分连接。在阴极气体排出管104的出口附近设有消音器150。消音器150使阴极排气的排气音减少。

负载连接部800是能够切换燃料电池600与燃料电池系统700的外部的电气负载2000之间的连接的装置。在发电中,负载连接部800将燃料电池600与电气负载2000连接。电气负载2000包括例如二次电池、电力消耗装置(电动机等)等。

控制部400构成作为以微型计算机为中心的逻辑电路。详细而言,具备:按照预先设定的控制程序执行预定的运算等的cpu、预先存储有通过cpu执行各种运算处理所需的控制程序和控制数据等的rom、暂时读写同样通过cpu进行各种运算处理所需的各种数据的ram及输入输出各种信号的输入输出端口等。控制部400取得压力计测部270、电位计测部300的计测信号和与对于燃料电池600的负载要求相关的信息等。另外,向燃料电池系统700具备的主断流阀250、调压阀260、排气排水阀295、分流阀130、调压阀140等阀和空气压缩器160、阳极气体泵280等与燃料电池600的发电相关的各部输出驱动信号。另外,控制部400进行用于抑制产生燃料电池600的异常电位的氢供给处理(后述)。

图2是表示氢供给处理的流程的流程图。将图2所示的步骤s104~s122称为“氢供给处理”。即,图2包括在氢供给处理之前进行的停止处理地进行图示。在本实施方式中,燃料电池系统700具备例如,使用者用于指示燃料电池系统700的启动及停止的作为操作件的电源开关(未图示)。燃料电池系统700构成为,在燃料电池系统700的启动中,当通过使用者按下电源开关时,燃料电池系统700停止。在燃料电池系统700的启动中,当电源开关被按下时,控制部400开始进行图2所示的处理。

在步骤s102中,控制部400(参照图1)进行停止处理。

图3是概念性地表示阴极电位的经时变化的说明图。在本实施方式的停止处理中,控制部400使空气压缩器160(参照图1)停止,使阴极气体的供给停止(参照图3)。另外,控制部400通过分流阀130而将阴极气体供给管101与旁通管103连接,使调压阀140闭阀(参照图1),而将燃料电池600的阴极流路封闭(参照图3)。并且,在从阳极气体罐210供给了第二供给量的氢之后,使主断流阀250、调压阀260、排气排水阀295闭阀(参照图1),而将阳极流路封闭(参照图3)。在本实施方式中,将第二供给量设为与后述的阈值th相同。然后,控制部400对负载连接部800进行控制,将电气负载2000(参照图1)从燃料电池600切断(参照图3)。另外,在停止处理中,控制部400取得切断了电气负载2000时的阴极电位e0。阴极电位是全部的电位计测部300的输出电压的合计。在以后的说明中,将电气负载2000从燃料电池600被切断时也称为“停止处理完成时”。

如图3所示,在控制部400进行停止处理的期间(参照图2中的步骤s102),阴极电位逐渐下降,当电气负载2000被切断时成为0v。如上所述,当开始进行停止处理时,阴极气体的供给停止,并且阴极流路被封闭。另一方面,在供给了第二供给量的氢之后,阳极流路被封闭。因此,使用被封闭的阴极气体流路内的氧和被供给的氢等,进行基于燃料电池600的发电。其结果是,残存于燃料电池600的阴极侧的氧被消耗。

在步骤s104(参照图2)中,控制部400设为n=1。在步骤s106中,控制部400推定燃料电池600的阳极侧的残存氢量vhn。将本实施方式的残存氢量vhn也称为“残存氢推定量”。关于残存氢量vhn的算出方法,在后文叙述。控制部400从上述停止处理(步骤s102)的完成时开始,或者在经由后述的s118的处理而执行s106的处理的情况下从前次的s106的处理开始,经过了时间t之后,开始进行氢供给处理。可以将时间t设定为例如24小时。

在步骤s108中,控制部400取得阴极电位en。在[阴极电位en]>[阴极电位en-1]的情况下(在步骤s112中为“是”),控制部400进行使残存氢量vhn=0的修正(步骤s114)。在[阴极电位en]≤[阴极电位en-1]的情况下(在步骤s112中为“否”),控制部400不进行步骤s114的修正。将本实施方式中的“阴极电位en>阴极电位en-1”也称为“修正条件”。即,在第n次的氢供给处理中取得的阴极电位en满足修正条件的情况下,控制部400在第n次的氢供给处理中的氢的供给前,进行减少残存氢量vhn而使其为0的修正。

在步骤s116中,在[残存氢量vhn]≤[阈值th]的情况下(在步骤s116中为“是”),控制部400控制主断流阀250及调压阀260(参照图1)而供给第一供给量的氢(步骤s118)。在本实施方式中,将阈值th与残存氢量vhn的差量设为第一供给量。在[残存氢量vhn]>[阈值th]的情况下(在步骤s116中为“否”),控制部400不向阳极气体供给部200供给氢。

在本实施方式中,为了在燃料电池600停止了发电之后在三天期间不产生异常电位,作为需要残存于燃料电池600内的氢量,将预先以实验的方式求出的量设定为阈值th。具体而言,使用燃料电池600,实施了如下的长期放置实验:在停止处理中不供给氢(即,同时进行阴极气体的供给停止和氢的供给停止),在停止处理刚完成之后供给预定的供给量的氢后进行放置。变更供给量地实施长期放置实验,将三天期间未产生异常电位的供给量中的最小的供给量设为阈值th。在本实施方式中,设想在星期五的晚上使燃料电池系统700停止,在星期六、星期日不启动燃料电池系统700,在星期一的早晨启动燃料电池系统700这样的启动模式,以避免在三天期间产生异常电位的方式规定氢的供给量。

“异常电位”是指与通常的发电状况下相比阴极电位上升,升高至阴极的劣化(即,碳的腐蚀)恶化的水平的电极电位。产生异常电位的原因之一可认为是燃料电池的阳极的局部性的缺氢。

在步骤s114中,在控制部400进行了使残存氢量vhn=0的修正的情况下,残存氢量vhn≤阈值th,因此在步骤s118中,控制部400向阳极气体供给部200供给氢。第一供给量是阈值th与残存氢量vhn的差量,因此在进行了使残存氢量vhn=0的修正的情况下,第一供给量与阈值th变为相等,供给与阈值th相等的量的氢。

在从上述电源开关被按下起经过了两周期间的情况下(在步骤s120中为“是”),控制部400结束氢供给处理。在电源开关被按下起未经过两周期间的情况下(在步骤s120中为“否”),控制部400对n进行递增计数,并返回步骤s106的处理。即,从电源开关被按下起至经过两周期间为止,控制部400反复进行步骤s106~s122(即,氢供给处理)。在本实施方式中,氢供给处理空出时间t,即,24小时的间隔地反复进行。

在第一次的氢供给处理(即,n=1)中,在步骤s108中取得的阴极电位e1大于在停止处理(步骤s102)中取得的阴极电位e0的情况下,进行残存氢量vhn的修正。另一方面,在第二次及之后的氢供给处理(即,n≥2)中,在步骤s108中取得的阴极电位en大于在前次的氢供给处理(即,第n-1次的氢供给处理)中取得的阴极电位en-1的情况下,进行残存氢量vhn的修正。

在被输入了燃料电池系统700的启动指示的情况下,控制部400使氢供给处理结束(参照图2中的s104~s122)。例如,在燃料电池系统700搭载于车辆的情况下,通过使用者一边踩下制动踏板一边按下电源开关,而输入燃料电池系统700的启动指示。即,在经过两周期间之前输入了燃料电池系统700的启动指示的情况下,控制部400使氢供给处理结束(参照图2中的s104~s122)。因此,当从停止处理的完成起经过一天且经过两天之前向燃料电池系统700输入启动指示时,氢供给处理仅进行一次就结束。另外,在从停止处理的完成起经过一天之前向燃料电池系统700输入启动指示时,不进行氢供给处理。

图4是概念性地表示阳极侧的氢分压和阴极电位的经时变化的说明图。使用图4来说明实施了本实施方式的氢供给处理情况下的燃料电池系统700的阳极侧的氧的消耗。图4在下段表示阴极电位的经时变化,在上段与下段的时间轴建立对应地表示阳极侧的氢分压。在图4中,将进行第n次的氢供给处理(n为1以上的自然数)的定时在下段的时间轴上显示为<n>。在此,阳极侧由阳极气体供给管220(参照图1)的比调压阀260靠下游的部分、燃料电池600内的阳极气体流路、阳极气体回流管230、排气排水管240的排气排水阀295的上游部分构成。在图1中,带有斜线阴影地图示阳极侧。阴极侧由阴极气体供给管101的比分流阀130靠下游的部分、燃料电池600内的阴极气体流路、阴极气体排出管104的比调压阀140靠上游的部分构成。

在图4所示的例子中,在停止处理完成时,在阴极侧残存有氧,在阳极侧残存有氢。在停止处理完成后,电气负载2000被切断,因此由于燃料电池600内的氢及氧的经由电解质膜的移动(所谓跨越)而氧被消耗。作为阳极侧的氢减少的主要原因,除了与残存于阴极侧的氧的反应之外,还可想到与从外部侵入到燃料电池600内的氧的反应。阳极侧的氢被用于氧的消耗,因此如图4的上段所示,阳极侧的氢分压下降。从停止处理的完成起经过了时间t之后,进行第一次的氢供给处理(参照图4左下的<1>)。在图4所示的例子中,在第一次氢供给处理中,残存氢量vh1大于阈值th(图2中的s116:否),因此不供给氢。然后,当阳极侧的氢进一步被用于氧的消耗,而阳极侧的氢成为缺乏的状态时,阴极电位开始上升(参照图4下段)。在图4左下的<2>的第二次的氢供给处理中,阴极电位e2大于阴极电位e1(在图2中的s112中为“是”),因此进行使残存氢量vh2=0的修正(参照图2中的s114),供给与阈值th同量的氢(参照图4上段的(1))。相同地反复实施氢供给处理,直至由使用者输入燃料电池系统700的停止指示之前,或者直至从电源开关被按下起经过两周期间。例如,在图4右下的<5>的第五次的氢供给处理中,阴极电位e5与阴极电位e4相等,因此不进行使残存氢量vh5的修正,残存氢量vh5大于阈值th(在图2中的步骤s116中为“否”),因此不进行氢的供给。在图4右下的<6>的第六次的氢供给处理中,阴极电位e6与阴极电位e5相等(参照图4下段。在图2中的s112中为“否”),因此不进行残存氢量vh6的修正,残存氢量vh6小于阈值th(参照图4上段。在图2中的步骤s116中为“是”),因此供给第一供给量(阈值th-残存氢量vh6)的氢(参照图2中的s118)。

在本实施方式中,控制部400使用以下的式(1)及式(2)来算出残存氢量vhn(参照图2中的s106)。式(1)使用于第一次的氢供给处理的残存氢量vhn的推定。式(2)使用于第二次及之后的氢供给处理的残存氢量vhn的推定。

(1)第一次的氢供给处理(n=1):

残存氢量vhn=((p(n)-pp)/p(n))×v…(1)

其中,将在第n次的氢供给处理中取得的第n阳极总压力设为p(n),将与第一阳极总压力p(1)对应的阳极侧的除了氢以外的气体的分压设为pp,将阳极侧的体积设为v。

第一次的残存氢量vh1使用阳极总压力与氢分压的比来推定。另外,在上述式(1)中,使用存在于阳极侧的氢以外的气体的分压pp来算出氢分压。存在于阳极侧的除了氢以外的气体是氮、水蒸气、氧等。这是因为阴极侧的氮及氧透过电解质膜而向阳极侧移动的缘故。

(i)阳极侧的体积v如上所述是阳极气体供给管220(参照图1)的比调压阀260靠下游的部分、燃料电池600内的阳极气体流路、阳极气体回流管230、排气排水管240的排气排水阀295的上游部分相加的体积,为固定值。

(ii)第一阳极总压力是在第一次的氢供给处理中取得的压力计测部270(参照图1)的计测值。

(iii)氢以外的气体的分压pp是相对于第一阳极总压力而言唯一确定的值。具体而言,在进行上述放置实验时,预先调查阳极总压力与除了氢以外的气体的分压的关系,并将其结果作为阳极侧压力信息存储于控制部400。控制部400使用阳极侧压力信息来导出与第一阳极总压力对应的除了氢以外的气体的分压pp。使用气体分析计对阳极气体供给管220内的气体进行分析,能够根据其体积比来算出除了氢以外的气体的分压pp。使用出来氢以外的气体的分压pp是因为比使用氢分压容易的缘故。

(2)第二次及之后的氢供给处理(n≥2):

残存氢量vhn=vhn-1-(δp/pav)×v…(2)

其中,将第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的差量设为δp,将第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的平均值设为pav。

在n≥2时,将从前次的残存氢量vhn-1减去了消耗的氢量的值设为残存氢量vhn。使用第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的差量δp相对于第n阳极总压力值p(n)与第(n-1)阳极总压力值p(n-1)的平均值pav之比来算出消耗的氢量。

将本实施方式的残存氢量vhn也称为“第n氢推定量vhn”。

如以上说明的那样,在本实施方式的燃料电池系统700中,推定阳极侧的残存氢量vhn。由于残存氢量vhn为推定值,因此有时比实际的残存氢量稍多地算出。在残存氢量vhn比实际的残存氢量稍多地算出的情况下,若不进行本实施方式那样的修正处理,则在氢供给处理中,存在不供给氢的情况或即使供给了氢而供给量也不足的情况。在本实施方式中,在氢供给处理中,在本次的氢供处理的阴极电位相对于在前次的氢供给处理时取得的阴极电位而上升了的情况下,进行使残存氢量vhn为0的修正(参照图2中的s114)。因此,当检测到阴极电位的上升时,供给与阈值th同量的氢(参照图2中的s118)。阴极电位的上升由于阳极侧的缺氢而发生的可能性较高,因此通过供给氢来消除阴极电位的上升。其结果是,能够抑制阴极的异常电位的产生,能够抑制阴极的劣化。

另外,在本实施方式的燃料电池系统700中,当残存氢量vhn小于阈值th时,供给第一供给量的氢(参照图2中的s118)。预先将第一供给量规定为阈值th与残存氢量vhn的差量,将阈值th规定为在三天期间不产生异常电位所需的氢量。因此,在适当的定时供给在三天期间不产生异常电位所需的氢。例如,在停止处理中,预先供给在两周期间不产生异常电位所需的量的氢,然后,在不供给氢的燃料电池系统的情况下,进行以下的处理。即,在从燃料电池系统的停止起比两周期间大幅缩短的三天后使燃料电池系统700启动的情况下,在阳极侧残存有较多的氢,将这些残存氢排出。与这样的燃料电池系统相比,本实施方式的燃料电池系统能抑制氢的过度的供给,能够有助于燃料利用率的提高。

另外,在本实施方式中,在停止处理中供给第二供给量的氢。因此,与在停止处理中不进行氢供给的情况相比,能够延缓燃料电池系统700的停止后的异常电位的产生。另外,由于第二供给量为阈值以下,因此能够使氧消耗,并抑制氢的供给过多引起的燃料利用率变差。

b.其他实施方式:

(1)在上述实施方式中,示出了在停止处理中供给第二供给量的氢的例子(参照图2中的s102)。但是,在停止处理中也可以不供给氢。另外,第二供给量可以为固定量。此外,第二供给量不限定于与在上述实施方式中例示的阈值th相同的值,可以根据第一次的氢供给处理的实施定时、燃料电池系统700的停止处理时的阳极总压力等而适当设定。

(2)阈值th(参照图2中的s116)、时间t(参照图2中的s106)不限定于上述实施方式,可以适当设定。可以将阈值th设定为例如一天不产生异常电位所需的氢量。在该情况下,优选的是将时间t设定为例如12小时、6小时等比一天短。

作为进行氢供给处理(参照图2中的s104~s122)的间隔即时间t,能够预先规定为以实验的方式求出的时间。进行氢供给处理的间隔时间t(参照图2中的s106)设定为在此期间即使阴极电位处于上升的状态,也不会给电池组的耐久要件造成影响(更具体而言,不会产生电极的劣化)的时间。

例如,使用燃料电池600,在停止处理中不供给氢(即,同时进行阴极气体的供给停止和氢的供给停止),而实施放置互不相同的多个时间的实验。并且,能够基于不会产生阴极电位的上升引起的电极的劣化的放置时间中的最大的放置时间,决定时间t。通过这样规定时间t,能够降低为了执行氢供给处理而由控制部消耗的电力量。

(3)可以将在图2中的步骤s102的停止处理完成后在步骤s106中进行第一次的氢供给处理之前的时间与经由步骤s118的处理而在步骤s106中进行的多次的氢供给处理的实施间隔设定为不同的时间。例如,在停止处理中,在不供给氢的情况下,可以将在停止处理完成后到进行第一次的氢供给处理为止的时间设定为比多次的氢供给处理的实施间隔短。

(4)残存氢量vhn的推定方法不限定于上述实施方式例示的式(1)、式(2)的方法。例如,在n≥2时,也可以与n=1相同地使用阳极侧的氢分压进行算出。另外,与可以根据使用气体分析计得到的氢的比例来求出阳极侧的氢分压。另外,在n=1的情况下,可以将式(2)中的第(n-1)次的氢供给处理置换为停止处理来进行算出。

在上述实施方式中,用于决定是否进行减少残存氢推定量的修正的修正条件是阴极电位大于在紧前的氢供给处理中取得的阴极电位或者阴极电位大于在停止处理中取得的阴极电位(参照图2中的s108、s112)。但是,用于决定是否进行减少残存氢推定量的修正的修正条件不限于此。例如,也可以将取得的阴极电位大于一定时间前的阴极电位作为修正条件。该情况下的一定时间优选的是比氢供给处理的周期时间t短。

(5)残存氢量vhn的修正方法不限定于上述实施方式中例示的图2中的s114的方法。例如,也可以是本次的氢供给处理与前次的氢供给处理中的阴极电位(参照图2中的s108)之差越大,则越较多地减少残存氢量vhn。另外,可以从残存氢量vhn减去一定的量来进行修正,也可以相对于残存氢量vhn而减少一定的比例来进行修正。即便如此,与不进行修正的情况相比,也能够抑制异常电位的产生。

(6)在上述实施方式中,示出了将第一供给量设为阈值th与残存氢量vhn的差量的例子(参照图2中的s118)。但是,第一供给量不限定于此。例如,第一供给量可以设为固定量。但是,第一供给量优选的是根据阈值th与残存氢量vhn的差量来规定。例如,也可以设为预先规定阈值th与残存氢量vhn的差量和第一供给量的关系,且控制部400具备表示该关系的第一供给量信息的形态。在这样的形态下,控制部400可以利用第一供给量信息来规定第一供给量。在该情况下,作为第一供给量,例如,可以采用向阈值th与残存氢量vhn的差量加上固定量而得到的值,也可以采用将阈值th与残存氢量vhn的差量乘以系数而得到的值。

本公开技术不限于上述实施方式或变形例,在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如,与发明内容部分记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部,或者为了实现上述效果的一部分或全部,可以适当进行更换或组合。另外,该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明,就可以适当删除。

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