JP2005203143A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料ガス2中の窒素濃度を推定し、推定した窒素濃度に応じて、排出手段14によって燃料オフガス通路8から外部に排出される燃料オフガスの排出量を制御する。窒素濃度は、例えば、燃料オフガスの排出中における燃料オフガス通路8内の圧力降下速度から推定することができる。
【選択図】 図1
Description
前記燃料電池から排出される燃料オフガスの通路である燃料オフガス通路と、
前記燃料オフガス通路から前記燃料オフガスを外部に排出する排出手段と、
前記燃料電池内における前記燃料ガス中の窒素濃度を推定する窒素濃度推定手段と、
前記窒素濃度推定手段により推定された前記窒素濃度に応じて前記排出手段により排出される前記燃料オフガスの排出量を制御する排出量制御手段と、
を備えることを特徴としている。
本発明の燃料電池システムは、例えば車両に搭載される車両用燃料電池システムに適用することができる。ただし、他の用途の燃料電池システムへの適用も勿論可能である。
図1は、本発明の実施の形態1としての燃料電池システムの概略構成図である。この図に示すように、本燃料電池システムは、電力供給手段として燃料電池2を備えている。燃料電池2は、水素イオン透過性の電解質膜が触媒電極であるアノードとカソードで挟まれて構成され(図中では、電解質膜、アノード、カソードの図示は省略している)、アノードへの水素を含む燃料ガスの供給とカソードへの空気などの酸素を含む酸化ガスの供給を受けて発電する。
本燃料電池システムは、パージ弁14を制御するための制御装置としてECU20を備えている。ECU20の入力側には、アノード出入口に配置されて燃料電池2の前後における燃料ガスの圧損を検出する一対の圧力センサ22a,22b、燃料オフガス通路8のパージ弁14近傍に配置されて燃料オフガス通路8内の圧力を検出する圧力センサ24、燃料オフガス通路8に配置されて燃料オフガス中の水素濃度を検出する水素センサ26、燃料オフガス通路8に配置されて燃料オフガス中の音速を検出する超音波センサ28、及び燃料電池2の電圧を検出する電圧モニタ30のうちの少なくとも一つが接続されている。
図2はECU20が燃料電池2の運転中にパージ弁14を制御する際の制御フローを示すフローチャートである。ECU20はパージ弁14を一定の周期で作動させるようになっており、ステップ100では、前回の作動からの経過時間が所定時間に達したか否の判定を行う。ステップ100の判定において経過時間が所定時間に達した場合には、圧力センサ24により現時点における燃料オフガス通路8内の圧力を検出し(ステップ102)、続いてパージ弁14を開弁させる(ステップ104)。
ECU20は、燃料電池2の停止時にもパージ弁14を制御し、燃料オフガス通路8から外部に燃料オフガスを排出する。ただし、燃料電池2の停止時に燃料オフガスを排出する目的は燃料電池2の運転中のそれとは異なり、燃料電池2内における燃料ガス中の水素分圧を低下させることにある。窒素がカソード側からアノード側に漏出しているのと同様に、アノードを流れる水素も電解質膜を透過してカソード側に漏出している。水素のカソード側への漏出は燃料電池2の停止時にも起きているが、カソード側に漏出した水素はそのまま大気中に放出されるため好ましくない。そこで、燃料電池2の停止時におけるカソード側への水素の漏出を抑制する手段として、燃料オフガスを燃料オフガス通路8から外部に排出してアノード内の水素分圧を低下させるようにしているのである。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
4 燃料ガス通路
6 調圧弁
8 燃料オフガス通路
10 ポンプ
12 排出通路
14 パージ弁
20 ECU
22a,22b,24 圧力センサ
26 水素センサ
28 超音波センサ
30 電圧モニタ
Claims (5)
- 水素を含む燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出される燃料オフガスの通路である燃料オフガス通路と、
前記燃料オフガス通路から前記燃料オフガスを外部に排出する排出手段と、
前記燃料電池内における前記燃料ガス中の窒素濃度を推定する窒素濃度推定手段と、
前記窒素濃度推定手段により推定された前記窒素濃度に応じて前記排出手段により排出される前記燃料オフガスの排出量を制御する排出量制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記窒素濃度推定手段は、前記燃料オフガス通路において検出される前記燃料オフガスに係わる物理量から前記窒素濃度を推定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記窒素濃度推定手段は、前記排出手段による前記燃料オフガスの排出中における前記燃料オフガス通路内の圧力降下速度から前記窒素濃度を推定することを特徴とする請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記排出手段が前記燃料電池の停止時に作動される場合、前記排出量制御手段は、前記窒素濃度が高いほど前記燃料オフガスの排出量を減少させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料オフガス通路は、前記燃料電池に供給される前記燃料ガスの通路である燃料ガス通路に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の燃料電池システム。
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