JP2007250294A - 固体高分子形燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents
固体高分子形燃料電池システムおよびその制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】燃料電池スタック(1)と、燃料ガスに酸素含有ガスを混合するブリードエアー混合手段(混合部(3)および第1酸素供給部(P1))とを備える固体高分子形燃料電池システムにおいて、制御部(5)と、燃料電池スタック(1)の出力電流を測定する電流測定部(4)とをさらに備え、電流測定部(4)によって測定された電流値(I)から求めた電流密度が第1しきい値よりも大きい場合、制御部(5)がブリードエアー混合手段(3、P1)を制御して燃料ガスに酸素含有ガスを混合させる。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る固体高分子形燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。本固体高分子形燃料電池システムは、複数の燃料電池セルが直列接続されて形成された燃料電池スタック1と、供給される原燃料ガスから燃料ガスとして水素ガスを生成する燃料ガス生成部2と、燃料ガス生成部2から供給される燃料ガスに第1酸素供給部P1から供給される空気をブリードエアーとして混合する混合部3と、酸素極に酸素を供給するための第2酸素供給部P2と、燃料電池スタック1から負荷Lに供給される電流値を測定する電流測定部4と、これら各部を制御する制御部5とを備えて構成されている。図1においては、本発明の実施の形態を説明するために必要となる構成要素を示し、その他の構成要素は省略しているが、本固体高分子形燃料電池システムは電力を供給する機能を実現する上で必要となる通常の構成要素を備えている。
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る固体高分子形燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。本固体高分子形燃料電池システムは、図1に示した第1の実施の形態に係る固体高分子形燃料電池システムに類似する構成をしており、図3では、図1と同じ機能の構成要素には同じ符合を付している。すなわち、図3に示した固体高分子形燃料電池システムは、電圧測定部6を備えている点で、図1に示した固体高分子形燃料電池システムと異なる。電圧測定部6は、燃料電池スタック1の出力電圧Vを測定し、対応する信号を制御部5に伝送する。なお、図3では省略しているが、本固体高分子形燃料電池システムは、時計、タイマーなどの計時手段をも備えている。
酸化ガス:空気
燃料利用率:80%
酸素利用率:50%
セル温度:70℃
加湿条件:飽和加湿
測定結果を図6に示す。図6において、横軸は燃料電池セルの出力電流密度(mAcm-2)、縦軸は燃料電池セルの出力電圧(mV)である。また、白丸(○)は燃料ガスにブリードエアーを混合しなかった場合(BA無し)の測定値であり、黒丸(●)は燃料ガスにブリードエアーを混合した場合(BA有り)の測定値である。
2 燃料ガス生成部
3 混合部
4 電流測定部
5 制御部
6 電圧測定部
P1 第1酸素供給部
P2 第2酸素供給部
L 負荷
Claims (8)
- 燃料電池スタックと、燃料ガスに酸素含有ガスを混合するブリードエアー混合手段とを備える固体高分子形燃料電池システムであって、
制御部と、
前記燃料電池スタックの出力電流を測定する電流測定部とをさらに備え、
前記電流測定部によって測定された電流値から求めた電流密度が第1しきい値よりも大きい場合、前記制御部が前記ブリードエアー混合手段を制御して燃料ガスに酸素含有ガスを混合させることを特徴とする固体高分子形燃料電池システム。 - 前記第1しきい値が、約100〜約150mAcm-2の範囲の値であることを特徴とする請求項1に記載の固体高分子形燃料電池システム。
- 前記固体高分子形燃料電池システムが稼動してから所定の時間経過した後に、前記制御部が、前記第1しきい値よりも小さい値を新たな第1しきい値とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の固体高分子形燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックの出力電圧を測定する電圧測定部をさらに備え、
前記制御部が、前記電流密度が前記第1しきい値以下である場合に、
燃料ガスに酸素含有ガスを混合しない状態で前記電圧測定部によって測定された電圧値を、前記燃料電池スタックを構成するセルの数で除して得られた第1の出力電圧値を取得し、
燃料ガスに酸素含有ガスを混合した状態で前記電圧測定部によって測定された電圧値を、前記セルの数で除して得られた第2の出力電圧値を取得し、
前記第2の出力電圧値から前記第1の出力電圧値を減算して求められる電圧差が第2しきい値以上である場合、前記ブリードエアー混合手段を制御して燃料ガスに酸素含有ガスを混合させることを特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載の固体高分子形燃料電池システム。 - 前記第2しきい値が約10mVであることを特徴とする請求項4に記載の固体高分子形燃料電池システム。
- 燃料電池スタックと、燃料ガスに酸素含有ガスを混合するブリードエアー混合手段と、制御部と、前記燃料電池スタックの出力電流を測定する電流測定部とを備える固体高分子形燃料電池システムにおいて、
前記制御部が、前記電流測定部から電流値を取得し、電流密度を求める第1ステップと、
前記制御部が、前記電流密度および第1しきい値の大小を比較する第2ステップと、
前記制御部が、前記電流密度が前記第1しきい値よりも大きいと判断した場合に、前記ブリードエアー混合手段を制御して燃料ガスに酸素含有ガスを混合させる第3ステップとを含むことを特徴とする固体高分子形燃料電池システムの制御方法。 - 前記固体高分子形燃料電池システムが稼動してから所定の時間経過した後に、前記制御部が、前記第1しきい値よりも小さい値を新たな第1しきい値とする第4ステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の固体高分子形燃料電池システムの制御方法。
- 前記固体高分子形燃料電池システムが、前記燃料電池スタックの出力電圧を測定する電圧測定部をさらに備え、
前記電流密度が前記第1しきい値以下である場合に、
前記制御部が、燃料ガスに酸素含有ガスを混合しない状態で前記電圧測定部から電圧値を取得し、該電圧値を前記燃料電池スタックを構成するセルの数で除して第1の出力電圧値を取得する第5ステップと、
前記制御部が、燃料ガスに酸素含有ガスを混合した状態で前記電圧測定部から電圧値を取得し、該電圧値を前記セルの数で除して第2の出力電圧値を取得する第6ステップと、
前記制御部が、前記第2の出力電圧値から前記第1の出力電圧値を減算して電圧差を求め、該電圧差および第2しきい値の大小を比較する第7ステップと、
前記電圧差が前記第2しきい値以上である場合、前記ブリードエアー混合手段を制御して燃料ガスに酸素含有ガスを混合させる第8ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の固体高分子形燃料電池システムの制御方法。
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