[發明專利]燃料電池系統

無效

• 申請號: 201280048634.3
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN103843183A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 西村英高
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

技術領域

本發明涉及一種燃料電池系統。

背景技術

在JP2007－242265A中，作為現有的燃料電池系統而記載有下述技術，即，對在燃料電池系統啟動時供給的陽極氣體的壓力進行設定，以使得在燃料電池的陽極氣體流路內充滿的非活性氣體能夠被壓送至緩沖部。

發明內容

但是，上述現有的燃料電池系統，沒有考慮到緩沖部的溫度而對在燃料電池系統啟動時供給的陽極氣體的壓力進行設定。因此，在燃料電池和緩沖部之間產生了溫度差時，陽極氣體的壓力被過高地設定而過量，存在燃料消耗惡化的問題。

本發明就是著眼于上述問題而提出的，其目的在于將在燃料電池系統啟動時供給的陽極氣體的壓力最優化，而抑制燃料消耗的惡化。

根據本發明的某個方式，提供一種燃料電池系統，作為將陽極氣體及陰極氣體供給至燃料電池而進行發電的燃料電池系統，其具有：控制閥，該控制閥對供給至燃料電池的陽極氣體的壓力進行控制；緩沖部，其對從燃料電池排出的陽極尾氣進行儲存；以及啟動時陽極氣體壓力控制單元，其在燃料電池系統啟動時，對供給至所述燃料電池的陽極氣體的壓力進行控制，將所述燃料電池的陽極氣體流路內的非活性氣體壓送至所述緩沖部，所述啟動時陽極氣體壓力控制單元對應于燃料電池的溫度和緩沖部的溫度之間的溫度差而控制陽極氣體的壓力。

下面，參照附圖，對本發明的實施方式、本發明的優點進行詳細說明。

附圖說明

圖1A是對本發明的第1實施方式所涉及的燃料電池的結構進行說明的圖。

圖1B是對本發明的第1實施方式所涉及的燃料電池的結構進行說明的圖。

圖2是本發明的第1實施方式所涉及的陽極氣體非循環型的燃料電池系統的概略結構圖。

圖3是對燃料電池系統的運轉狀態為恒定的穩定運轉時的脈動運轉進行說明的圖。

圖4是對本發明的第1實施方式所涉及的啟動時控制進行說明的流程圖。

圖5是基于電池堆溫度而計算非活性氣體的透過系數的表。

圖6是對第2差溫和外部氣體溫度的溫度差的推定方法進行說明的圖。

圖7是基于第3差溫和非活性氣體透過總量而設定啟動時陽極壓力的對應圖。

圖8是本發明的第2實施方式所涉及的陽極氣體非循環型的燃料電池系統的概略結構圖。

圖9是對本發明的第2實施方式所涉及的啟動時控制進行說明的流程圖。

具體實施方式

（第1實施方式）

作為燃料電池，是利用陽極電極（燃料極）和陰極電極（氧化劑極）夾持電解質膜，通過將含有氫的陽極氣體（燃料氣體）供給至陽極電極，將含有氧的陰極氣體（氧化劑氣體）供給至陰極電極而進行發電的。在陽極電極和陰極電極這兩個電極上進行的電極反應如下。

陽極電極：2H₂→4H⁺+4e^-????...(1)

陰極電極：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O????...(2)

通過上述（1）及（2）的電極反應，燃料電池產生1伏左右的電動勢。

圖1A及圖1B是對本發明的第1實施方式所涉及的燃料電池10的結構進行說明的圖。圖1A是燃料電池10的概略斜視圖。圖1B是圖1A的燃料電池10的1B－1B的剖面圖。

燃料電池10，通過在膜電極接合體（Membrane?Electrode?Assembly；下面稱為“MEA”）11的正反面上配置陽極隔膜12和陰極隔膜13而構成。

MEA11具有：電解質膜111、陽極電極112和陰極電極113。MEA11在電解質膜111的一個面上具有陽極電極112，在另一個面上具有陰極電極113。

電解質膜111是通過氟類樹脂形成的質子傳導性的離子交換膜。電解質膜111在濕潤狀態下表現出良好的導電性。

陽極電極112具有催化劑層112a和氣體擴散層112b。催化劑層112a與電解質膜111接觸。催化劑層112a由鉑或承載有鉑等的炭黑粒子形成。氣體擴散層112b設置在催化劑層112a的外側（電解質膜111的相反側），并與陽極隔膜12接觸。氣體擴散層112b由具有充分的氣體擴散性及導電性的部件形成，例如由將碳纖維構成的線編織而成的碳布形成。

陰極電極113與陽極電極112相同地，具有催化劑層113a和氣體擴散層113b。