JP2007087859A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池単セル1、あるいは燃料電池単セル1が積層されてなる燃料電池スタック9において、電流分布測定装置10a,10bに分割集電部11を設置し、分割集電部11にそれぞれ設けられた電子負荷装置14と電圧計測装置15により、燃料電池単セル1面内の電流密度分布を精度良く計測し、各分割集電部11における電流密度の値が規定範囲を外れた場合に、各分割集電部11における電流値を制御し、局所的な電流集中や電流低下を抑制させる緩和運転モード、あるいは運転条件を変化させる回復運転モードにて電流分布の異常発生を回避する。
【選択図】図1
Description
図1は本発明の実施形態1における燃料電池システムの電流密度分布測定装置の概略構成を示す斜視図である。
In(t+1)=In(t)+α×(Vave(t)−Vn(t))‥‥‥‥(1)
前記式(1)に基づいて、それぞれの分割集電部11における電位が均一になるように制御され、セパレータ3,4間のブロック面内方向に流れる電流がない状態での発電分布を決定し、モニタする。これにより、独立した電子負荷装置14をそれぞれ流れる電流が測定され、分割集電部11の各分割ブロックの面積に応じて、それぞれの分割ブロックにおける電流密度が求まり、全体として燃料電池単セル1内の電流密度分布が得られる。
図5は本発明の実施形態2の燃料電池システムにおける分割集電部の集電部分割状態を示す斜視図である。図5において、図3と同様な機能の構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
2 膜電極接合体
3 アノードセパレータ
4 カソードセパレータ
9 燃料電池スタック
10a アノード側電流分布測定装置
10b カソード側電流分布測定装置
11,11a〜11e 分割集電部
12 電流線
13 電圧信号線
14 電子負荷装置
15 電圧計測装置
20 燃料ガス供給ライン
21 アノード加湿器
22 酸化ガス供給ライン
23 カソード加湿器
24 冷却水供給ライン
25 燃料ガス供給ポンプ
26 冷却水供給ポンプ
27 酸素含有ポンプ
28 運転制御部
29 電流分布制御装置
30 カソード流路
Claims (12)
- 電極が積層された膜電極接合体と、酸素を含む酸化ガスをカソードに供給し、また水素を含む燃料ガスをアノードに供給する流路が形成されたセパレータを有する燃料電池単セル、あるいは前記燃料電池単セルを複数個積層して構成される燃料電池スタックの両極に、当該燃料電池の発電により得られる電流を取り出すための集電部とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記各集電部を該集電部の面方向に複数に電気的に分割し、前記燃料電池単セルを挟んで相対する前記分割された集電部の電位差を計測する計測部と、前記分割された集電部に独立に接続されて、任意の値の電流を取り出す負荷部とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記分割された集電部を、前記カソードの流路パスに沿った形で分割して配置したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記負荷部を可変抵抗により構成したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記負荷部を電子負荷により構成したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
- 前記負荷部をインバータを介して外部負荷と接続したことを特徴とする請求項1,3または4記載の燃料電池システム。
- 前記分割された集電部における電位測定値がそれぞれ均一になるように、取り出す電流の値を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池システム。
- 前記分割された集電部から取り出される電流値の面内分布に基づき、前記燃料電池単セルの異常を検出し、該異常の内容を特定することにより、運転条件を変化させるように制御することを特徴とする請求項6記載の燃料電池システム。
- 前記分割された集電部から取り出される電流値の面内分布に基づき、前記燃料電池単セルの異常が回復不可能と診断した場合に、警報を発生させ、異常な燃料電池単セルが含まれる前記燃料電池スタックの運転を停止させるように制御することを特徴とする請求項6記載の燃料電池システム。
- 異常発生時にガス量を変化させるように制御することを特徴とする請求項7または8記載の燃料電池システム。
- 異常発生時にガスの加湿量を変化させるように制御することを特徴とする請求項7または8記載の燃料電池システム。
- 異常発生時に燃料電池への冷却水量を変化させるように制御することを特徴とする請求項7または8記載の燃料電池システム。
- 前記分割された集電部における電流値がそれぞれ所定の値になるように、取り出す電流の値を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池システム。
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