[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380031574.9
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN104380510A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 富田要介;筑后隼人
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在為了向燃料電池堆供給正極氣體而使用壓縮機的情況下，有時壓縮機必須供給比應(yīng)該供給到燃料電池堆的空氣量大的流量，以避免壓縮機的浪涌等。然而，對燃料電池堆來說，除發(fā)電、濕潤管理所需的空氣量以外的空氣量是不需要的。因此，在日本JP2009-123550A中，作為以往的燃料電池系統(tǒng)，公開了如下的燃料電池系統(tǒng)：將從壓縮機噴出的正極氣體中的對燃料電池堆來說不需要的空氣量經(jīng)由旁路通路排出到正極氣體排出通路。

發(fā)明內(nèi)容

然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述的以往的燃料電池系統(tǒng)的情況下有可能產(chǎn)生如下的不妥。

通常，旁路通路的上游與燃料電池堆內(nèi)的壓力相等，因此被設(shè)定了比大氣壓高的壓力。另一方面，旁路通路的下游為正極氣體的排出通路，與大氣壓相當(dāng)。

因而，能夠通過打開設(shè)置于旁路通路的旁路閥來利用該壓力差取得旁路流量，但是，例如在為了壓縮機的熱保護等而必須降低燃料電池堆的壓力等情況下，有可能即使旁路閥完全打開也無法使對燃料電池堆來說不需要的空氣量流向旁路通路。

此時，壓縮機只是流出避免浪涌等所需的流量，而未考慮燃料電池堆所要求的流量。因而，未流向旁路通路的量的空氣會被供給到燃料電池堆，從而有可能產(chǎn)生所管理的濕潤狀態(tài)偏向干燥側(cè)之類的不妥。

本發(fā)明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于，即使旁路閥已為規(guī)定的開度以上也抑制供給對燃料電池堆來說不需要的空氣。

用于解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的某個方式，提供一種燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具備：壓縮機，其供給正極氣體；旁路通路，其使從壓縮機噴出的正極氣體的一部分繞過燃料電池堆而排出到正極氣體排出通路；旁路閥，其設(shè)置于旁路通路，調(diào)節(jié)在旁路通路中流過的正極氣體的流量；目標(biāo)燃料電池供給流量計算部，其根據(jù)燃料電池堆的要求來計算向燃料電池堆供給的正極氣體流量的目標(biāo)值；壓縮機供給流量控制部，其根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制壓縮機所供給的正極氣體流量；旁路閥控制部，其基于目標(biāo)燃料電池供給流量來控制旁路閥，使得從壓縮機供給到燃料電池堆的正極氣體的流量為目標(biāo)燃料電池供給流量；以及壓縮機供給流量限制部，其在旁路閥為規(guī)定開度、且向燃料電池堆供給的正極氣體流量為目標(biāo)燃料電池供給流量以上時，限制壓縮機所供給的正極氣體流量。

下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式、本發(fā)明的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)的概要圖。

圖2是與燃料電池堆的負(fù)荷相應(yīng)地示出稀釋要求壓縮機供給流量與發(fā)電要求堆供給流量的關(guān)系的圖。

圖3是表示本實施方式的正極系統(tǒng)的控制模塊的圖。

圖4是完全打開時基本旁路流量計算對應(yīng)圖。

圖5是流量校正值計算表。

圖6是說明本實施方式的正極系統(tǒng)的控制的動作的時序圖。

圖7是表示比較例的正極系統(tǒng)的控制模塊的圖。

具體實施方式

燃料電池通過用負(fù)極(anode)電極(燃料極)和正極(cathode)電極(氧化劑極)將電解質(zhì)膜夾在中間并向負(fù)極電極供給含氫的負(fù)極氣體(燃料氣體)、向正極電極供給含氧的正極氣體(氧化劑氣體)來進行發(fā)電。在負(fù)極電極和正極電極這兩個電極處進行的電極反應(yīng)如下。

負(fù)極電極：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正極電極：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通過該(1)、(2)的電極反應(yīng)，燃料電池產(chǎn)生1伏特左右的電動勢。

在將燃料電池用作汽車用動力源的情況下，由于要求的電力大，因此作為將數(shù)百塊的燃料電池層疊所得的燃料電池堆來進行使用。然后，構(gòu)成向燃料電池堆供給負(fù)極氣體和正極氣體的燃料電池系統(tǒng)，取出用于驅(qū)動車輛的電力。

圖1是本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的概要圖。

燃料電池系統(tǒng)100具備燃料電池堆1、正極氣體供排裝置2、負(fù)極氣體供排裝置3以及控制器4。

燃料電池堆1是層疊數(shù)百塊燃料電池而得的，接受負(fù)極氣體和正極氣體的供給，來發(fā)出驅(qū)動車輛所需的電力。