[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910836340.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111200140B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊藤雅之;金子智彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04291
• 分類號(hào): H01M8/04291;H01M8/04298;H01M8/06;H01M8/2465;H01M8/249
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉航;王瀟悅

本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，其具備第1燃料電池堆、第2燃料電池堆、供給路徑、排出路徑、導(dǎo)入部和控制裝置，所述供給路徑與所述第1燃料電池堆的所述氧化劑氣體的入口連接，所述排出路徑與所述第2燃料電池堆的所述氧化劑氣體的出口連接，所述導(dǎo)入部將在所述排出路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體中的水分向所述供給路徑導(dǎo)入，所述控制裝置通過(guò)使所述第1燃料電池堆的電壓降低而進(jìn)行所述第1燃料電池堆的刷新控制，所述刷新控制中，在使所述第2燃料電池堆發(fā)電的狀態(tài)下使所述導(dǎo)入部工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池中，電極的鉑催化劑隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而氧化，其氧化被膜蓄積在鉑催化劑的表面。另外，在鉑催化劑的表面不僅附著氧化被膜，還會(huì)附著磺酸等雜質(zhì)。因此，燃料電池的發(fā)電性能有可能由于氧化被膜和雜質(zhì)而降低。

對(duì)此，有通過(guò)使燃料電池的電池電壓暫時(shí)降低，將氧化被膜還原，并且使雜質(zhì)從鉑催化劑脫離，由此恢復(fù)燃料電池的發(fā)電性能的手段(例如參照日本特開(kāi)2009-59610)。再者，以下的說(shuō)明中將這樣為了恢復(fù)發(fā)電性能而使電池電壓暫時(shí)降低的控制記為“刷新控制”。

發(fā)明內(nèi)容

在刷新控制時(shí)，氧化被膜通過(guò)還原反應(yīng)而成為氧氣，與廢氣一起從燃料電池排出，但雜質(zhì)以固體的狀態(tài)從鉑催化劑脫離，因此在燃料電池內(nèi)的液態(tài)水少的情況下，難以通過(guò)利用液態(tài)水使雜質(zhì)充分流動(dòng)而將其排出。如果刷新控制后在燃料電池內(nèi)殘留有雜質(zhì)，則當(dāng)電池電壓恢復(fù)到通常的發(fā)電時(shí)的值時(shí)，雜質(zhì)會(huì)再次附著在鉑催化劑的表面，發(fā)電性能的恢復(fù)有可能不充分。

例如具備多個(gè)燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)中，在每個(gè)燃料電池堆的發(fā)電性能的恢復(fù)不充分的情況下，整體的發(fā)電性能有可能大大降低。

本發(fā)明提供能夠在刷新控制時(shí)將雜質(zhì)容易地排出的燃料電池系統(tǒng)。

本發(fā)明的第1技術(shù)方案涉及一種燃料電池系統(tǒng)，其具備第1燃料電池堆、第2燃料電池堆、供給路徑、排出路徑、導(dǎo)入部和控制裝置，所述第1燃料電池堆和所述第2燃料電池堆通過(guò)燃料氣體與氧化劑氣體的化學(xué)反應(yīng)分別發(fā)電，所述供給路徑與所述第1燃料電池堆的所述氧化劑氣體的入口連接，所述排出路徑與所述第2燃料電池堆的所述氧化劑氣體的出口連接，所述導(dǎo)入部將在所述排出路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體中的水分向所述供給路徑導(dǎo)入，所述控制裝置通過(guò)使所述第1燃料電池堆的電壓降低而進(jìn)行所述第1燃料電池堆的刷新控制，所述刷新控制中，在使所述第2燃料電池堆發(fā)電的狀態(tài)下使所述導(dǎo)入部工作。

可以構(gòu)成為：在進(jìn)行所述刷新控制時(shí)，所述控制裝置使在所述供給路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體的流量小于根據(jù)對(duì)所述第1燃料電池堆和所述第2燃料電池堆所要求的電力而使所述第1燃料電池堆發(fā)電時(shí)的流量，由此降低所述第1燃料電池堆的電壓。

可以構(gòu)成為：所述導(dǎo)入部包含加濕器，所述加濕器具備膜，所述膜使所述水分從所述排出路徑側(cè)向所述供給路徑側(cè)滲透。

可以構(gòu)成為：所述導(dǎo)入部包含第1控制閥，所述第1控制閥將所述排出路徑與所述加濕器連接，所述控制裝置控制所述第1控制閥的開(kāi)度，以使得所述刷新控制中在所述排出路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體的至少一部分向所述加濕器流動(dòng)。

可以構(gòu)成為：所述導(dǎo)入部包含第2控制閥，所述第2控制閥將所述供給路徑與所述加濕器連接，所述控制裝置控制所述第2控制閥的開(kāi)度，以使得所述刷新控制中在所述供給路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體的至少一部分向所述加濕器流動(dòng)。

可以構(gòu)成為：所述導(dǎo)入部包含泵，所述泵將在所述排出路徑流動(dòng)的所述氧化劑氣體向所述供給路徑輸送，所述控制裝置在所述刷新控制中驅(qū)動(dòng)所述泵。

可以構(gòu)成為：所述燃料電池系統(tǒng)還具備空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)在所述供給路徑中設(shè)置在所述導(dǎo)入部的上游側(cè)，向所述第1燃料電池堆供給所述氧化劑氣體，所述控制裝置在所述刷新控制中停止所述空氣壓縮機(jī)的工作。