气体流量控制装置及方法、以及燃料电池系统与流程

本发明的实施方式涉及气体流量控制装置及方法、以及燃料电池系统。

背景技术：

1、一般的固体高分子型的燃料电池具备层叠多个燃料电池单电池而成的单电池层叠体。这样的燃料电池通过使含有氢的燃料气体与含有氧的含氧气体在各单电池层叠体内进行化学反应，从而由燃料气体所具有的化学能生成电能。

2、燃料电池单电池具有高分子电解质膜和以夹着高分子电解质膜的方式设置的阳极及阴极。在进行发电时，将上述燃料气体供给至阳极，将上述含氧气体供给至阴极。

3、从阳极排出的燃料气体通常被称为阳极废气。该阳极废气通常包含未反应的氢，因此有时为了有效利用燃料气体而再次供给至燃料电池。

4、另一方面，若阳极废气的再利用时间为长期，则阳极废气中含有的氮的浓度增加，其结果，有时燃料电池的电压降低。因此，在使阳极废气循环的情况下，有时通过将脱气管与再循环管连接，并根据需要将脱气管的脱气切换阀开放，从而将阳极废气的一部分排出。

5、在具备上述那样的再循环管以及脱气管的燃料电池系统中，若切换不进行脱气的通常运转的状态和进行脱气的脱气运转的状态，则向燃料电池供给的燃料气体以及阳极废气的流量发生变化。其结果，阳极的压力变动。这样，在压力发生了变化时，通常，为了使变化后的压力恢复到原来的压力而进行燃料气体的流量调节。

6、然而，在通常运转时和脱气运转时，流路内的压力、流量等运转条件不同，因此有时无法顺畅地进行向原来的压力的控制。

7、另外，在使燃料电池长时间运转时，以前尽管能够适当地控制压力，但有时也由于某种原因而不能顺畅地进行向期望的压力的控制。这样的现象有在脱气运转时变得显著的倾向。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本特开2020-95800号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、因此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种即使在进行了阳极废气的脱气的切换的情况下，也能够将针对燃料电池的气体供给状态迅速且高精度地控制为期望的状态的气体流量控制装置及方法、以及燃料电池系统。

3、用于解决技术问题的手段

4、一个实施方式的气体流量控制装置，是燃料电池系统中的气体流量控制装置，该燃料电池系统将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环。该气体流量控制装置具备：检测部，检测从所述再循环管分支并能够将所述阳极废气的一部分向外部排出的脱气管的状态；以及流量调节动作控制部，根据所述检测部检测出的所述脱气管的状态，从在所述流量调节部的控制中使用的多个映射中选择一个映射，基于所选择的所述映射来控制所述流量调节部的动作，从而进行所述燃料气体的流量调节。

5、一个实施方式的气体流量控制方法，是燃料电池系统中的气体流量控制方法，该燃料电池系统将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环。该方法具备：检测工序，检测从所述再循环管分支并能够将所述阳极废气的一部分向外部排出的脱气管的状态；以及流量调节动作控制工序，根据在所述检测工序中检测出的所述脱气管的状态，从在所述流量调节部的控制中使用的多个映射中选择一个映射，基于所选择的所述映射来控制所述流量调节部的动作，从而进行所述燃料气体的流量调节。

6、一个实施方式的燃料电池系统，是将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环的燃料电池系统，在所述燃料电池系统中，通过所述的气体流量控制装置来控制所述流量调节部。

7、发明效果

8、根据本发明，即使在进行了阳极废气的脱气的切换的情况下，也能够将针对燃料电池的气体供给状态迅速且高精度地控制为期望的状态。

技术特征：

1.一种气体流量控制装置，是燃料电池系统中的气体流量控制装置，该燃料电池系统将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环，该气体流量控制装置具备：

2.根据权利要求1所述的气体流量控制装置，其中，

3.根据权利要求1或2所述的气体流量控制装置，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体流量控制装置，其中，

5.根据权利要求4所述的气体流量控制装置，其中，

6.根据权利要求5所述的气体流量控制装置，其中，

7.根据权利要求6所述的气体流量控制装置，其中，

8.根据权利要求7所述的气体流量控制装置，其中，

9.根据权利要求6至8中任一项所述的气体流量控制装置，其中，

10.根据权利要求5至9中任一项所述的气体流量控制装置，其中，

11.根据权利要求10所述的气体流量控制装置，其中，

12.根据权利要求6所述的气体流量控制装置，其中，

13.根据权利要求1至12中任一项所述的气体流量控制装置，其中，还具备：

14.根据权利要求13所述的气体流量控制装置，其中，

15.一种气体流量控制方法，是燃料电池系统中的气体流量控制方法，该燃料电池系统将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环，该气体流量控制方法具备：

16.一种燃料电池系统，是将由流量调节部进行流量调节后的燃料气体向燃料电池供给，使从所述燃料电池流出的阳极废气在再循环管中在所述流量调节部与所述燃料电池之间循环的燃料电池系统，在所述燃料电池系统中，通过权利要求1至14中任一项所述的气体流量控制装置来控制所述流量调节部。

技术总结
实施方式的气体流量控制装置(200)检测从氢再循环管(6)分支并能够将阳极废气的一部分向外部排出的脱气管(8)的状态。并且，气体流量控制装置(200)根据脱气管的状态，从在流量调节喷射器(104)的控制中使用的多个映射中选择一个映射。然后，基于所选择的映射来控制流量调节喷射器(104)的动作，由此，进行含氢气体的流量调节。

技术研发人员：山下恭平
受保护的技术使用者：株式会社东芝
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12