JP2007179947A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コントローラ30は、燃料電池システムの起動時に、まずパージ弁20及び空気圧調整弁24及び水素供給弁9を閉止した状態で循環ポンプ12を起動して、アノード4と燃料循環路11との間のガス循環を行わせるとともに、パワーマネジャー15が検出した燃料電池2の電圧値が所定電圧を超えないように燃料電池2から電流を取り出す。次いで、水素供給弁9からアノードへ水素供給を開始する。
【選択図】 図1
Description
カソード(酸化剤極):2H+ +2e- +(1/2)O2 → H2O …(2)
このときカソード5で生成された水の一部は水蒸気となって、電解質膜3を透過してアノード4へ侵入する。燃料ガスとしての水素は、水素タンク6から水素タンク元弁7、減圧弁8、水素供給弁9を通じてアノード4へ供給される。水素タンク6から供給される高圧水素は、減圧弁8で機械的に所定の圧力まで減圧され、さらに水素供給弁9でアノード4の入口の水素圧力が所望の圧力となるように減圧される。アノード入口の水素圧力は、アノード入口圧力センサ10aにより検出され、コントローラ30に入力される。
2:燃料電池
3:電解質膜
4:アノード
5:カソード
6:水素タンク
7:水素タンク元弁
8:減圧弁
9:水素供給弁
10a、10b:圧力センサ
11:燃料循環路
12:循環ポンプ
13:回転センサ
14:コンプレッサ
15:パワーマネージャー
16:負荷装置
17:バッテリ
18:バッテリコントローラ
19:セル電圧センサ
20:パージ弁
23:キースイッチ
30:コントローラ
Claims (9)
- 燃料極と酸化剤極との間に電解質膜を挟持させてなるセルを複数積層した燃料電池スタックと、
前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給手段と、
前記燃料極から排出された燃料ガスを再度燃料極へ循環させる燃料循環経路と、
燃料循環経路内のガスを圧送する燃料循環手段と、
前記燃料循環経路から不純物を含む燃料ガスを系外へ排出する排出手段と、
前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤供給手段と、
前記燃料電池スタックから電流を取り出す電流取出手段と、
前記燃料電池スタックの電圧を検出する電圧検出手段と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
燃料電池システムの起動時に、前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する前に、前記燃料電池スタックの電圧を制限しながら前記燃料極へ燃料ガスを供給して燃料極内の酸素を消費させる際に、
前記燃料供給手段から前記燃料極へ燃料ガスの供給を開始する前に、前記排出手段を閉止した状態で前記燃料循環手段を起動して、前記燃料極と燃料循環経路との間のガス循環を行いながら、前記電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧を超えないように燃料電池スタックから電流取り出しを行うことを特徴とする燃料電池システム。 - 燃料極と酸化剤極との間に電解質膜を挟持させてなるセルを複数積層した燃料電池スタックと、
前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料供給手段と、
前記燃料極から排出された燃料ガスを再度燃料極へ循環させる燃料循環経路と、
燃料循環経路内のガスを圧送する燃料循環手段と、
前記燃料循環経路から不純物を含む燃料ガスを系外へ排出する排出手段と、
前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤供給手段と、
前記燃料電池スタックから電流を取り出す電流取出手段と、
前記燃料電池スタックの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料供給手段及び前記酸化剤供給手段によるガス供給、前記燃料循環手段による燃料循環、前記排出手段によるガス排出、並びに前記電流取出手段による電流取出を制御する制御手段と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、燃料電池システムの起動時に、まず前記排出手段を閉止した状態で前記燃料循環手段を起動して、前記燃料極と燃料循環経路との間のガス循環を行いながら、前記電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧を超えないように前記電流取出手段により前記燃料電池スタックから電流を取り出し、次いで、前記燃料極へ燃料ガスを供給して燃料極内の酸素を消費させ、その後、前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記所定電圧は、燃料電池セルの水素流前面における触媒担持体の炭素の腐食が生じない電位であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料循環手段を駆動する際に、最初に第1の回転速度で駆動し、その後、第1の回転速度より高い第2の回転速度で駆動し、第2の回転速度で駆動中に、前記燃料供給手段から燃料ガスの供給を開始することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料循環手段を第1の回転速度で駆動中に、燃料電池からの取り出し電流値が所定電流値以下となったときに、前記燃料循環手段の回転速度を第2の回転速度へ上昇させることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システムの停止時間がアノード内の残留水素がほぼ全て空気に置換されたと見なせる所定時間を超えない場合の再起動時には、前記燃料循環手段を駆動する際に、最初に第1の回転速度で駆動し、その後、第1の回転速度より高い第2の回転速度で駆動し、第2の回転速度で駆動中に、前記燃料供給手段から燃料ガスの供給を開始し、
燃料電池システムの停止時間が所定時間を超えた後の再起動時には、前記段階的な回転速度の上昇を行わずに、最初から第2の回転速度で前記燃料循環手段を駆動することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料循環手段の回転速度の上昇は、最初に、燃料電池スタックから電流を取り出す電流取り出し機能の応答速度以下の第1の回転加速度で行い、次いで、第1の回転加速度より速い第2の回転加速度で行うことを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記第1の回転加速度から第2の回転加速度への切り換えは、燃料電池スタックからの取り出し電流値が所定電流値以下になったときであることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システムの停止時間がアノード内の残留水素がほぼ全て空気に置換されたと見なせる所定時間を超えない場合の再起動時には、前記燃料循環手段の回転速度の上昇は、最初に、燃料電池スタックから電流を取り出す電流取り出し機能の応答速度以下の第1の回転加速度で行い、次いで、第1の回転加速度より大きい第2の回転加速度で行い、
燃料電池システムの停止時間が前記所定時間を超えた後の再起動時には、前記回転加速度の切替を行わずに、最初から第2の回転加速度で前記燃料循環手段の回転速度を上昇させることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の燃料電池システム。
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