JP2009259629A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明の燃料電池システムは、電解質と、その両側に配置された一対の電極であるアノード極とカソード極とを備える燃料電池と、燃料電池に燃料を供給するための燃料供給系とを有する。また、更に、燃料供給系から燃料電池に燃料を供給する際の燃料供給圧を調整する圧力調整手段と、カソード極の状態に応じて、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を制御する制御手段とを備える。
【選択図】図1
Description
電解質と、その両側に配置された一対の電極であるアノード極とカソード極とを備える燃料電池と、
前記燃料電池に燃料を供給するための燃料供給系と、
前記燃料供給系から前記燃料電池に燃料を供給する際の燃料供給圧を調整する圧力調整手段と、
前記カソード極の状態に応じて、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を制御する制御手段と、
を備える。
前記燃料電池の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷が、第1基準値より小さいか否かを判別する負荷判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記負荷が前記第1基準値よりも小さいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の負荷が前記第1基準値以上である場合に設定される供給圧よりも高くする。
前記負荷判別手段は、前記第1基準値よりも大きい値である第2基準値より、前記負荷が大きいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記第2基準値より大きいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の負荷が前記第1基準値以上かつ第2基準値以下である場合に設定される供給圧よりも低くする。
前記負荷が、基準範囲外となっているか否かを判別する負荷判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記負荷が前記基準範囲外と判別された場合に、前記燃料供給圧を周期的に変動させる。
前記負荷判別手段は、前記負荷が前記基準範囲の下限値より小さいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記下限値より小さいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記負荷が前記基準範囲内の場合に設定される供給圧よりも高くなる範囲で、周期的に変動させる。
前記負荷判別手段は、前記負荷が前記基準範囲の上限値より大きいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記上限値より大きいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記負荷が前記基準範囲内の場合に設定される供給圧よりも低くなる範囲で、周期的に変動させる。
前記カソード極の水分量を検知する水分検知手段と、
前記水分量が、第1水分量より少ないか否かを判別する水分量判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記水分量が前記第1水分量よりも少ないと判別された場合に、前記燃料供給圧を、前記水分量が前記第1水分量以上である場合に設定される供給圧よりも高くする。
前記水分量判別手段は、前記第1水分量より大きな値である第2水分量より、前記水分量が多いか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記第2水分量より多いと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の水分量が前記第1水分量以上かつ第2水分量以下である場合に設定される供給圧よりも低くする。
前記カソード極の水分量を検知する水分検知手段と、
前記水分量が、基準水分範囲外であるかを判別する水分量判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記水分量が前記基準水分範囲外と判別された場合に、前記燃料供給圧を周期的に変動させる。
前記水分量判別手段は、前記水分量が前記基準水分範囲の下限値より少ないか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記下限値より少ないと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記水分量が前記基準水分範囲内の場合に設定される供給圧よりも高くなる範囲で、周期的に変動させる。
前記水分量判別手段は、前記水分量が前記基準水分範囲の上限値より多いか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記上限値より多いと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記水分量が前記基準水分範囲内の場合に設定される供給圧よりも低くなる範囲で、周期的に変動させる。
図1は、この発明の実施の形態1の燃料電池について説明するための模式図である。図1に示す燃料電池システムは、陰イオンを伝導体とするアルカリ型の燃料電池2を有している。燃料電池2はアニオン交換膜10(電解質)を有している。アニオン交換膜10の両側にはそれぞれ、アノード触媒層12とカソード触媒層14とが形成されている。アノード触媒層12とカソード触媒層14の両外側には、一対の拡散層16、18が配置され、アニオン交換膜10とアノード触媒層12とカソード触媒層14とは、両側の拡散層16、18により挟持されている。アノード触媒層12側の拡散層16の外側には集電板20が配置され、集電板20の外側に、燃料を流通させるための燃料流路22が形成されている。カソード触媒層14側の拡散層18の外側には集電板24が配置され、集電板24の外側に、酸素(空気)を流通させるための空気流路26が形成されている。集電板20、24の端子には外部回路28が接続している。外部回路28には、燃料電池2の負荷(出力)を検出する出力モニタ30が設置されている。
CH3CH2OH+12OH− → 9H2O+2CO2+12e− ・・・(1)
1/2O2+H2O+2e− → 2OH− ・・・・(2)
実施の形態2の燃料電池システムは、図1に示すシステムと同様の構成を有する。また、実施の形態2の燃料電池システムは、燃料電池の負荷が基準範囲(第1基準値A1以上第2基準値A2以下)外となる場合に、燃料供給圧を所定の範囲で変動させることで燃料を脈動させて供給する点を除き、実施の形態1のシステムと同様の制御を行なうものである。
10 アニオン交換膜
12 アノード触媒層
14 カソード触媒層
16 拡散層
18 拡散層
20 集電板
22 燃料流路
24 集電板
26 空気流路
28 外部回路
30 出力モニタ
40 燃料導入口
42 燃料排出口
44 燃料供給系
46 燃料タンク
48、50 流路
52 レギュレータ
54 送液ポンプ
56 空気導入口
58 空気排出口
60 空気供給路
62 空気排出路
64 加湿器
66 温度センサ
70 制御装置
Claims (11)
- 電解質と、その両側に配置された一対の電極であるアノード極とカソード極とを備える燃料電池と、
前記燃料電池に燃料を供給するための燃料供給系と、
前記燃料供給系から前記燃料電池に燃料を供給する際の燃料供給圧を調整する圧力調整手段と、
前記カソード極の状態に応じて、前記圧力調整手段により前記燃料供給圧を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷が、第1基準値より小さいか否かを判別する負荷判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記負荷が前記第1基準値よりも小さいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の負荷が前記第1基準値以上である場合に設定される供給圧よりも高くすることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記負荷判別手段は、前記第1基準値よりも大きい値である第2基準値より、前記負荷が大きいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記第2基準値より大きいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の負荷が前記第1基準値以上かつ前記第2基準値以下である場合に設定される供給圧よりも低く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。 - 前記燃料電池の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷が、基準範囲外となっているか否かを判別する負荷判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記負荷が前記基準範囲外と判別された場合に、前記燃料供給圧を周期的に変動させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記負荷判別手段は、前記負荷が前記基準範囲の下限値より小さいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記下限値より小さいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記負荷が前記基準範囲内の場合に設定される供給圧よりも高くなる範囲で、周期的に変動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。 - 前記負荷判別手段は、前記負荷が前記基準範囲の上限値より大きいか否かを判別し、
前記制御手段は、前記負荷が前記上限値より大きいと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記負荷が前記基準範囲内の場合に設定される供給圧よりも低くなる範囲で、周期的に変動させることを特徴とする請求項4または5に記載の燃料電池システム。 - 前記カソード極の水分量を検知する水分検知手段と、
前記水分量が、第1水分量より少ないか否かを判別する水分量判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記水分量が前記第1水分量よりも少ないと判別された場合に、前記燃料供給圧を、前記水分量が前記第1水分量以上である場合に設定される供給圧よりも高くすることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記水分量判別手段は、前記第1水分量より大きな値である第2水分量より、前記水分量が多いか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記第2水分量より多いと判別された場合に、前記燃料供給圧を、該燃料電池の水分量が前記第1水分量以上かつ第2水分量以下である場合に設定される供給圧よりも低くす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。 - 前記カソード極の水分量を検知する水分検知手段と、
前記水分量が、基準水分範囲外であるかを判別する水分量判別手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記水分量が前記基準水分範囲外と判別された場合に、前記燃料供給圧を周期的に変動させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記水分量判別手段は、前記水分量が前記基準水分範囲の下限値より少ないか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記下限値より少ないと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記水分量が前記基準水分範囲内の場合に設定される供給圧よりも高くなる範囲で、周期的に変動させることを特徴とする請求項9に記載の燃料電池システム。 - 前記水分量判別手段は、前記水分量が前記基準水分範囲の上限値より多いか否かを判別し、
前記制御手段は、前記水分量が前記上限値より多いと判別された場合に、前記燃料供給圧を、その平均値が、前記水分量が前記基準水分範囲内の場合に設定される供給圧よりも低くなる範囲で、周期的に変動させることを特徴とする請求項9または10に記載の燃料電池システム。
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