BR102018071275B1 - Sistema de células de combustível e método de controlar o mesmo - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um controlador (20) de um sistema de células de combustível executa controle de fornecimento de gás catódico para elevar uma tensão de célula média de uma pilha de células de combustível ao aumentar fornecimento de gás catódico para a pilha de células de combustível, quando energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível é igual a zero, e a tensão de célula média é menor que uma tensão alvo predeterminada. De acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, o controlador (20) estabelece a tensão alvo quando uma condição predeterminada indicando que vazamento transversal é provável de ocorrer está satisfeita, para um valor maior que uma tensão alvo de referência como a tensão alvo no caso onde a condição não está satisfeita.

Description

Antecedentes da Invenção 1. Campo da Invenção

[001] A invenção diz respeito a um sistema de células de combustível e a um método de controlar o sistema de células de combustível.

2. Descrição de Técnica Relacionada

[002] Em um sistema de células de combustível, quando umapassagem de gás é bloqueada com água produzida (isto é, quando ocorre inundação), um valor de tensão de cada célula unitária (que será chamado de "tensão de célula") é reduzido, tal como conhecido na técnica. Em um sistema de células de combustível descrito na Publicação de Pedido de Patente Não Examinado Japonês No. 2012227008 (JP 2012-227008 A), quando a tensão de célula mais baixa se torna menor que um valor predeterminado, a quantidade de gás catódico fornecido para as células é aumentada, a fim de eliminar a inundação, e assim recuperar a tensão de célula.

Sumário da Invenção

[003] Entretanto, quando uma pilha de células de combustívelnão é exigida para gerar energia elétrica, é comum reduzir a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível, ou parar o fornecimento. Se permeação de gás de anodo para o lado de catodo (assim chamada de "vazamento transversal") ocorrer, em uma condição onde a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é reduzida, a tensão de célula cai. Os inventores deste pedido descobriram que, se vazamento transversal ocorrer durante um período imediatamente após a pilha de células de combustível parar de ser exigida para gerar energia elétrica, e a taxa de fluxo de gás catódico fornecido for reduzida, a pressão de gás no lado de catodo é reduzida, e a tensão de célula é reduzida rapidamente de modo correspondente. Neste caso, mesmo se a taxa de fluxo de gás catódico fornecido for aumentada após detecção do vazamento transversal, a tensão de célula não pode ser recuperada a tempo, e pode ser reduzida agudamente para uma tensão na qual as células são deterioradas. Assim, uma tecnologia para impedir que a tensão de célula seja reduzida excessivamente é desejada.

[004] Um primeiro aspecto da invenção diz respeito a um sistemade células de combustível incluindo uma pilha de células de combustível tendo uma pluralidade de células unitárias, uma unidade de fornecimento de gás de anodo que fornece gás de anodo para a pilha de células de combustível, uma unidade de fornecimento de gás catódico que fornece gás catódico para a pilha de células de combustível, um detector de tensão que detecta uma tensão da pilha de células de combustível, e um controlador que controla a unidade de fornecimento de gás de anodo e a unidade de fornecimento de gás catódico. O controlador executa controle de fornecimento de gás catódico para elevar uma tensão de célula média da pilha de células de combustível ao aumentar fornecimento do gás catódico para a pilha de células de combustível por meio da unidade de fornecimento de gás catódico, quando energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível é igual a zero, e a tensão de célula média é menor que uma tensão alvo predeterminada. De acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, o controlador determina se uma condição predeterminada indicando que vazamento transversal é provável de ocorrer está satisfeita, e estabelece a tensão alvo, quando a condição predeterminada está satisfeita, para um valor que é maior que uma tensão alvo de referência como a tensão alvo em um caso onde a condição predeterminada não está satisfeita. O vazamento transversal representa permeação do gás de anodo de um eletrodo de anodo para um eletrodo de catodo em cada uma das células unitárias. Com o sistema de células de combustível assim configurado, o controle de fornecimento de gás catódico é executado ao estabelecer a tensão alvo para um valor alto quando a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita. Assim, a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é aumentada em um ponto mais cedo no tempo, e pode ser tornado menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[005] O sistema de células de combustível pode incluir adicionalmente uma unidade de medição de pressão que mede uma pressão de gás de anodo da pilha de células de combustível. A condição predeterminada pode incluir uma condição em que a pressão de gás de anodo é maior que uma pressão limiar predeterminada. Com o sistema de células de combustível assim configurado, é possível detectar facilmente uma condição onde é provável que ocorra vazamento transversal.

[006] De acordo com o controle de fornecimento de gás catódico,quando a pressão de gás de anodo é maior que a pressão limiar o controlador pode estabelecer a tensão alvo para um valor mais alto que a tensão alvo em um caso onde a pressão de gás de anodo é menor que a pressão limiar. Com o sistema de células de combustível assim configurado, pode ser tornado efetivamente menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[007] A condição predeterminada pode incluir uma condição emque a energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível imediatamente antes de a energia elétrica exigida ser reduzida para zero é igual ou maior que uma energia limiar predeterminada. Com o sistema de células de combustível assim configurado, é possível detectar facilmente uma condição onde é provável que ocorra vazamento transversal.

[008] Um segundo aspecto da presente invenção diz respeito aum método de controlar um sistema de células de combustível tendo uma pilha de células de combustível tendo uma pluralidade de células unitárias. O método inclui executar controle de fornecimento de gás catódico para elevar uma tensão de célula média da pilha de células de combustível ao aumentar fornecimento de gás catódico para a pilha de células de combustível, quando energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível é igual a zero, e a tensão de célula média é menor que uma tensão alvo predeterminada. De acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, é determinado se uma condição predeterminada indicando que vazamento transversal é provável de ocorrer está satisfeita, e a tensão alvo é estabelecida quando a condição predeterminada está satisfeita, para um valor que é maior que uma tensão alvo de referência como a tensão alvo em um caso onde a condição predeterminada não está satisfeita. O vazamento transversal representando permeação de gás de anodo de um eletrodo de anodo para um eletrodo de catodo em cada uma das células unitárias da pilha de células de combustível.

[009] A invenção pode ser implementada em várias formas. Porexemplo, a invenção pode ser implementada na forma de um aparelho de geração de energia incluindo o sistema de células de combustível, um veículo incluindo o sistema de células de combustível e assim por diante.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0010] Recursos, vantagens e importância técnica e industrial demodalidades exemplares da invenção serão descritos a seguir com referência para os desenhos anexos, nos quais números iguais denotam elementos iguais, e em que:

[0011] A figura 1 é uma vista simplificada mostrando esquemati- camente a configuração de um sistema de células de combustível;

[0012] A figura 2 é um fluxograma ilustrando um exemplo do procedimento de controle de fornecimento de gás catódico;

[0013] A figura 3 é um fluxograma ilustrando um exemplo do procedimento de um processo de determinação de tensão alvo;

[0014] A figura 4 é uma vista mostrando a relação entre a pressãode gás de anodo, tensão de célula média e taxa de fluxo indicada de gás catódico;

[0015] A figura 5 é um fluxograma ilustrando um exemplo do procedimento de um processo de determinação de tensão alvo de acordo com uma segunda modalidade;

[0016] A figura 6 é um gráfico mostrando a relação entre a pressãode gás de anodo e a tensão alvo de acordo com uma terceira modalidade;

[0017] A figura 7 é um gráfico mostrando a relação entre a pressãode gás de anodo e a tensão alvo de acordo com uma quarta modalidade;

[0018] A figura 8 é um gráfico mostrando a relação entre a pressãode gás de anodo e a tensão alvo de acordo com uma quinta modalidade; e

[0019] A figura 9 é um gráfico mostrando a relação entre a pressãode gás de anodo e a tensão alvo de acordo com uma sexta modalidade.

Descrição Detalhada de Modalidades A. Primeira Modalidade

[0020] A figura 1 mostra esquematicamente a configuração de umsistema de células de combustível 100 de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema de células de combustível 100 inclui uma pilha de células de combustível 10, o controlador 20, a unidade de fornecimento de gás catódico 30, a unidade de fornecimento de gás de anodo 50 e a unidade de circulação de meio de resfriamento 70. O sistema de células de combustível 100 também inclui um conversor CC/CC 80, a unidade de controle de energia (que será referida como "PCU") 81, a carga 82, a unidade de medição de impedância 83 e o detector de tensão 84. O sistema de células de combustível 100 desta modalidade é instalado em um veículo de células de combustível, por exemplo.

[0021] A pilha de células de combustível 10 é uma célula de combustível de eletrólito de polímero que é provida com gás de anodo (por exemplo, gás de hidrogênio) e gás catódico (por exemplo, ar) como gases de reação, para gerar energia elétrica. A pilha de células de combustível 10 é composta de uma pluralidade das células unitárias 11 empilhadas conjuntamente. Cada célula unitária 11 tem uma montagem de eletrodos de membrana (não mostrada) na qual um eletrodo de anodo (não mostrado) e um eletrodo de catodo (não mostrado) são dispostos em superfícies opostas de uma membrana de eletrólito (não mostrada), e um par de separadores (não mostrado) entre os quais a montagem de eletrodos de membrana é encaixada tal como sanduíche.

[0022] O controlador 20 é configurado como um computador incluindo uma unidade central de processamento (CPU), uma memória e um circuito de interface ao qual são conectados respectivos componentes que serão descritos mais tarde. O controlador 20 produz um sinal para controlar partida e parada de cada dispositivo no sistema de células de combustível 100, de acordo com um comando de uma unidade de controle eletrônico (ECU) 21. A ECU 21 é um controlador que controla o aparelho inteiro (por exemplo, veículo) incluindo o sistema de células de combustível 100. No veículo de células de combustível, por exemplo, a ECU 21 controla o veículo de acordo com uma pluralidade de valores de entrada, tais como a quantidade de depressão de um pedal de acelerador, a quantidade de depressão de um pedal de freio e a velocidade de veículo. A ECU 21 pode ser incluída como uma parte das funções do controlador 20. A CPU executa programas de controle armazenados na memória a fim de controlar geração de energia pelo sistema de células de combustível 100, e implementar controle de fornecimento de gás catódico que será descrito mais tarde.

[0023] A unidade de fornecimento de gás catódico 30 inclui umtubo de gás catódico 31, o medidor de fluxo de ar 32, o compressor de ar 33, a primeira válvula de interrupção 34, o medidor de pressão 35, a válvula de derivação 36, o tubo de gás de saída de catodo 41 e o primeiro regulador 42. O tubo de gás catódico 31 é conectado à pilha de células de combustível 10, e fornece ar extraído do exterior para a pilha de células de combustível 10.

[0024] O medidor de fluxo de ar 32 é fornecido no tubo de gás ca-tódicocatódico 31, e mede a taxa de fluxo de ar puxado para dentro do tubo de gás catódico 31. O compressor de ar 33 comprime ar puxado do exterior de acordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20, e fornece o ar comprimido como gás catódico para a pilha de células de combustível 10. A primeira válvula de interrupção 34 é fornecida entre o compressor de ar 33 e a pilha de células de combustível 10. O medidor de pressão 35 mede a pressão (que será referida como "pressão de gás catódico") em uma entrada de gás catódico da pilha de células de combustível 10, e envia o resultado de medição para o controlador 20. A válvula de derivação 36 é fornecida entre o compressor de ar 33 e o tubo de gás de saída de catodo 41, e ajusta as taxas de fluxo de ar para a pilha de células de combustível 10 e para o tubo de gás de saída de catodo 41.

[0025] O tubo de gás de saída de catodo 41 descarrega gás desaída de catodo descarregado pela pilha de células de combustível 10 para o lado de fora do sistema de células de combustível 100. O pri- meiro regulador 42 controla a pressão em uma saída de gás catódico da pilha de células de combustível 10, de acordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20.

[0026] A unidade de fornecimento de gás de anodo 50 inclui umtubo de gás de anodo 51, o tanque de gás de anodo 52, a segunda válvula de interrupção 53, o segundo regulador 54, o injetor 55, o medidor de pressão 56, o tubo de gás de saída de anodo 61, o separador de gás-líquido 62, a válvula de descarga de ar-água 63, o tubo de circulação 64 e a bomba de gás de anodo 65. Na descrição a seguir, uma passagem incluindo uma parte do tubo de gás de anodo 51 localizada a jusante do injetor 55, a passagem de gás de anodo na pilha de células de combustível 10, o tubo de gás de saída de anodo 61, oseparador de gás-líquido 62, o tubo de circulação 64 e a bomba degás de anodo 65 será chamada de "passagem de circulação 66". A passagem de circulação 66 é uma passagem através da qual gás desaída de anodo da pilha de células de combustível 10 é circulado devolta para a pilha de células de combustível 10.

[0027] O tanque de gás de anodo 52 é conectado a uma entradade gás de anodo da pilha de células de combustível 10 por meio do tubo de gás de anodo 51, e fornece gás de anodo para a pilha de células de combustível 10. A segunda válvula de interrupção 53, o segundo regulador 54, o injetor 55 e o medidor de pressão 56 são fornecidos no tubo de gás de anodo 51, nesta ordem tal como visto pelo lado a montante, isto é, a partir do lado mais próximo do tanque de gás de anodo 52.

[0028] A segunda válvula de interrupção 53 é aberta e fechada deacordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20. Quando o sistema de células de combustível 100 está parado, a segunda válvula de interrupção 53 está fechada. O segundo regulador 54 controla a pressão de hidrogênio no lado a montante do injetor 55, de acordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20. O inje- tor 55 é uma válvula de interrupção acionada eletromagneticamente tendo um corpo de válvula que é acionado eletromagneticamente, de acordo com um ciclo de acionamento e um período de abertura de válvula estabelecidos pelo controlador 20. O controlador 20 controla a taxa de fluxo de gás de anodo fornecido para a pilha de células de combustível 10, ao controlar o ciclo de acionamento e período de abertura de válvula do injetor 55. O medidor de pressão 56 mede a pressão na entrada de gás de anodo da pilha de células de combustível 10, e envia o resultado de medição para o controlador 20. O medidor de pressão 56 pode ser fornecido em um lado de saída de gás de anodo da pilha de células de combustível 10. Neste caso, o medidor de pres-são 35 mencionado anteriormente preferivelmente também é fornecido no lado de saída de gás catódico da pilha de células de combustível 10. Em qualquer caso, a pressão medida pelo medidor de pressão 56 pode ser chamada de "pressão de gás de anodo". O medidor de pressão 56 também pode ser chamado de "unidade de medição de pressão".

[0029] O tubo de gás de saída de anodo 61 conecta a saída degás de anodo da pilha de células de combustível 10 ao separador de gás-líquido 62. O tubo de gás de saída de anodo 61 conduz gás de saída de anodo, incluindo gás de hidrogênio e gás de nitrogênio que não foram usados na reação de geração de energia, para o separador de gás-líquido 62.

[0030] O separador de gás-líquido 62 é conectado entre o tubo degás de saída de anodo 61 e o tubo de circulação 64 da passagem de circulação 66. O separador de gás-líquido 62 separa água como uma impureza, do gás de saída de anodo na passagem de circulação 66, e armazena a água no mesmo.

[0031] A válvula de descarga de ar-água 63 é fornecida abaixo do separador de gás-líquido 62. A válvula de descarga de ar-água 63 descarrega água armazenada no separador de gás-líquido 62, e descarrega gás desnecessário (principalmente gás de nitrogênio) no separador de gás-líquido 62. Durante operação do sistema de células de combustível 100, a válvula de descarga de ar-água 63 está normalmente fechada, e é aberta e fechada de acordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20. Nesta modalidade, a válvula de descarga de ar-água 63 é conectada ao tubo de gás de saída de cato- do 41, e a água e gás desnecessários descarregados por meio da válvula de descarga de ar-água 63 são descarregados para o exterior, através do tubo de gás de saída de catodo 41.

[0032] O tubo de circulação 64 é conectado a uma parte do tubode gás de anodo 51 localizada a jusante do injetor 55. A bomba de gás de anodo 65 que é acionada de acordo com um sinal de controle proveniente do controlador 20 é fornecida no tubo de circulação 64. O gás de saída de anodo do qual água foi separada pelo separador de gás- líquido 62 é entregue para o tubo de gás de anodo 51, por meio da bomba de gás de anodo 65. Neste sistema de células de combustível 100, o gás de saída de anodo contendo hidrogênio é circulado, e fornecido de novo para a pilha de células de combustível 10 para melhoramento da eficiência de uso de gás de anodo.

[0033] A unidade de circulação de meio de resfriamento 70 circulaum meio de resfriamento via pilha de células de combustível 10, a fim de controlar a temperatura da pilha de células de combustível 10. A unidade de circulação de meio de resfriamento 70 inclui um tubo de fornecimento de líquido refrigerante 71, o tubo de descarga de líquido refrigerante 72, o radiador 73, a bomba de líquido refrigerante 74, a válvula de três vias 75, o tubo de desvio 76 e o medidor de temperatura 77. Como um líquido refrigerante, água, líquido anticongelante, tal como glicol de etileno, ar, ou coisa parecida, pode ser usado.

[0034] O tubo de fornecimento de líquido refrigerante 71 é conectado a uma entrada de líquido refrigerante na pilha de células de combustível 10, e o tubo de descarga de líquido refrigerante 72 é conectado a uma saída de líquido refrigerante da pilha de células de combustível 10. O radiador 73, o qual é conectado ao tubo de descarga de líquido refrigerante 72 e ao tubo de fornecimento de líquido refrigerante 71, resfria o meio de resfriamento fluindo proveniente do tubo de descarga de líquido refrigerante 72, com sopro de ar de um ventilador elétrico, por exemplo, e descarrega o meio resfriado no tubo de fornecimento de líquido refrigerante 71. A bomba de líquido refrigerante 74 é fornecida no tubo de fornecimento de líquido refrigerante 71, e fornece o líquido refrigerante sob pressão para a pilha de células de combustível 10. A válvula de três vias 75 ajusta a taxa de fluxo do líquido refrigerante para o radiador 73 e para o tubo de desvio 76. O medidor de temperatura 77 é conectado ao tubo de descarga de líquido refrigerante 72, e mede a temperatura do líquido refrigerante descarregado pela pilha de células de combustível 10. A temperatura medida pelo medidor de temperatura 77 é substancialmente igual à temperatura da pilha de células de combustível 10.

[0035] O conversor CC/CC 80 eleva a tensão de saída da pilha decélulas de combustível 10, e fornece a mesma para a PCU 81. A PCU 81 incorpora um inversor, e fornece energia elétrica para a carga 82, por meio do inversor, sob o controle do controlador 20. A PCU 81 também limita corrente elétrica da pilha de células de combustível 10, sob o controle do controlador 20. Um amperímetro 85 que mede a corrente da pilha de células de combustível 10 é fornecido entre a pilha de células de combustível 10 e o conversor CC/CC 80.

[0036] O detector de tensão 84 detecta a tensão da pilha de células de combustível 10. Nesta modalidade, o detector de tensão 84 calcula a tensão de célula média da tensão da pilha de células de com- bustível 10. A "tensão de célula média" é um valor obtido ao dividir uma tensão através de extremidades opostas da pilha de células de combustível 10 pelo número das células unitárias 11.

[0037] O amperímetro 85 mede o valor de corrente de saída dapilha de células de combustível 10. A unidade de medição de impe- dância 83 mede impedância de corrente alternada da pilha de células de combustível 10, usando o detector de tensão 84 e o amperímetro 85, e envia seu valor de medição para o controlador 20.

[0038] Energia elétrica da pilha de células de combustível 10 éfornecida para a carga 82, tal como um motor de tração (não mostrado) para acionar rodas (não mostradas), e para o compressor de ar 33, a bomba de gás de anodo 65 e para várias válvulas mencionadas anteriormente, por meio de um circuito de fornecimento de energia incluindo a PCU 81.

[0039] O fluxograma da figura 2 ilustra um exemplo do procedimento de controle de fornecimento de gás catódico de acordo com esta modalidade. A rotina da figura 2 é iniciada quando o sistema de células de combustível 100 muda de operação normal para operação de saída zero exigida. A "operação de saída zero exigida" é um modo de operação do sistema de células de combustível 100 estabelecido quando energia elétrica que a ECU 21 exige que a pilha de células de combustível 10 gere é igual a zero. A "operação de saída zero exigida" também será chamada de "operação intermitente". Durante operação de saída zero exigida, uma corrente pequena pode ser gerada pela pilha de células de combustível 10, a fim de impedir que a tensão da célula unitária 11 seja igual a uma tensão de circuito aberto. Na operação de saída zero exigida, energia elétrica para cada dispositivo é for-necida por um outro fornecimento de energia (não mostrado), tal como uma bateria secundária. A "operação de saída zero exigida" também inclui o caso onde energia elétrica gerada pela pilha de células de combustível 10 é carregada em uma bateria secundária, ou coisa parecida, sem ser usada para acionar a carga 82, tal como um motor. Na operação de saída zero exigida, acessórios são parados na medida em que possível, para melhoramento da eficiência de combustível. Em particular, é preferível parar o compressor de ar 33 na medida em que possível durante geração de saída exigida zero, porque uma grande quantidade de energia elétrica é consumida pelo compressor de ar 33.

[0040] O controlador 20 inicia o controle de fornecimento de gáscatódico mostrado na figura 2 quando operação de saída zero exigida inicia. O controlador 20 termina o controle da figura 2 quando um comando para parar operação de saída zero exigida é gerado, mais especificamente quando energia elétrica que a ECU 21 exige que a pilha de células de combustível 10 gere deixa de ser zero, isto é, quando a ECU 21 exige que a pilha de células de combustível 10 gere energia elétrica.

[0041] Na etapa S100, o controlador 20 reduz a taxa de fluxo degás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10. Nesta modalidade, o compressor de ar 33 é parado, e fornecimento de gás catódico é interrompido. Mais especificamente, a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10 pelo compressor de ar 33 é estabelecida como zero. Assim, é preferível parar o compressor de ar 33 em termos de melhoramento na eficiência de combustível. Também é preferível, em termos de melhoramento na eficiência de combustível, que a taxa de fluxo de gás de anodo fornecido seja estabelecida como zero. Vários métodos podem ser empregados para reduzir a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10, sem interromper fornecimento de gás catódico. Por exemplo, a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10 pode ser reduzida ao controlar a abertura da válvula de derivação 36, enquanto mantendo o com- pressor de ar 33 em um estado acionado.

[0042] Então, o controlador 20 determina uma tensão alvo Vm datensão de célula média na etapa S110. Este processo será chamado de "processo de determinação de tensão alvo". A tensão alvo Vm preferivelmente é estabelecida para ser maior que 0 V, e mais preferivelmente é estabelecida para um valor igual ou maior que 0,6 V e igual ou menor que 0,85 V. Detalhes do processo de determinação de tensão alvo serão descritos mais tarde.

[0043] Então, na etapa S120, o controlador 20 obtém a tensão decélula média Vfc, e determina se a tensão de célula média Vfc é menor que a tensão alvo Vm. Quando a tensão de célula média Vfc é menor que a tensão alvo Vm, o controlador 20 prossegue para a etapa S130, para aumentar a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10. Nesta modalidade, operação do compressor de ar 33 é iniciada e fornecimento de gás catódico é reiniciado. A taxa de fluxo de gás catódico fornecido neste tempo é determinada empiricamente de forma antecipada, e pode ser estabelecida tal como desejado. A taxa de fluxo de gás catódico fornecido na etapa S130 também pode ser determinada com base em um mapa ou função que define a relação entre condições da pilha de células de combustível 10 e a taxa de fluxo de gás catódico. Por outro lado, quando a tensão de célula média Vfc é igual ou maior que a tensão alvo Vm, o controlador 20 retorna para a etapa S100. Isto é, fornecimento do gás catódico é reduzido ou mantido parado até que a tensão de célula média Vfc se torne menor que a tensão alvo Vm. Nesta conexão, a etapa S110 pode ser executada somente quando a rotina da figura 2 é executada pela primeira vez.

[0044] Após aumentar a taxa de fluxo de gás catódico fornecidopara a pilha de células de combustível 10 na etapa S130, o controlador 20 obtém a tensão de célula média Vfc de novo, e determina se a ten- são de célula média Vfc é maior que a tensão alvo Vm. Quando a tensão de célula média Vfc é maior que a tensão alvo Vm, o controlador 20 retorna para a etapa S100 e reduz a taxa de fluxo de gás catódico fornecido para a pilha de células de combustível 10. Nesta modalidade, o controlador 20 para o compressor de ar 33 e interrompe o fornecimento de gás catódico. Por outro lado, quando a tensão de célula média Vfc é igual ou menor que a tensão alvo Vm, o controlador 20 retorna para a etapa S140 e continua fornecimento de gás catódico. Assim, nas etapas S130, S140, a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é aumentada temporariamente até que a tensão de célula média Vfc exceda a tensão alvo Vm.

[0045] Como a tensão alvo Vm usada na etapa S140, um valormaior que a tensão alvo Vm usada na etapa S120 pode ser usado. Entretanto, a tensão alvo Vm usada na etapa S140 e a tensão alvo Vm usada na etapa S120 preferivelmente são estabelecidas para o mesmo valor, de maneira que controle é mais simplificado. Entre a etapa S130 e a etapa S140, um processo de determinar uma tensão alvo pode ser executado novamente.

[0046] Embora a tensão de célula média Vfc seja usada para fazerdeterminações nas etapas S120, S140 na rotina da figura 2, a tensão através das extremidades opostas da pilha de células de combustível 10 pode ser usada no lugar da tensão de célula média Vfc para fazer determinações nas etapas S120, S140. Uma vez que a tensão de célula média Vfc é obtida ao dividir a tensão através das extremidades opostas da pilha de células de combustível 10 pelo número das células unitárias 11, tal como descrito anteriormente, as determinações feitas com base na tensão através das extremidades opostas da pilha de células de combustível 10 são equivalentes às determinações feitas com base na tensão de célula média.

[0047] O fluxograma da figura 3 ilustra um exemplo do procedi- mento do processo de determinação de tensão alvo. Inicialmente, o controlador 20 determina na etapa S200 se uma condição (que será referida como "condição de ocorrência de vazamento transversal") em que vazamento transversal, isto é, permeação de gás de anodo do eletrodo de anodo para o eletrodo de catodo na célula unitária 11, é provável de ocorrer está satisfeita. Como a condição de ocorrência de vazamento transversal, qualquer uma das condições seguintes pode ser empregada, por exemplo.

[0048] Primeira condição de ocorrência de vazamento transversal:a pressão de gás de anodo é maior que uma pressão limiar predeterminada.

[0049] Segunda condição de ocorrência de vazamento transversal:energia elétrica exigida para ser gerada pelo sistema de células de combustível 100 imediatamente antes de a operação de saída zero exigida ser iniciada era igual ou maior que uma energia limiar predeterminada.

[0050] Terceira condição de ocorrência de vazamento transversal:a temperatura da pilha de células de combustível 10 é maior que uma temperatura limiar predeterminada.

[0051] Quarta condição de ocorrência de vazamento transversal: aumidade relativa da membrana de eletrólito da célula unitária 11 da pilha de células de combustível 10 é maior que uma umidade limiar predeterminada.

[0052] Quinta condição de ocorrência de vazamento transversal:uma diferença entre a pressão de gás de anodo e a pressão de gás catódico é maior que um valor limiar predeterminado.

[0053] Quando a primeira condição de ocorrência de vazamentotransversal está satisfeita, a pressão de gás no lado de anodo está alta em cada célula unitária 11; portanto, é provável que ocorra vazamento transversal. Se a tensão de célula média Vfc for reduzida em uma condição onde a pressão de gás de anodo está alta, a inclinação de redução é provável que seja grande. Assim, quando a condição onde a pressão de gás de anodo está alta é usada como uma condição de ocorrência de vazamento transversal, pode ser determinado vantajosamente e de forma correta se a tensão de célula é reduzida excessivamente. A pressão limiar pode ser determinada empiricamente de forma antecipada. Como a pressão limiar, um valor na faixa de 130 kPa a 160 kPa pode ser usado, por exemplo.

[0054] Quando a segunda condição de ocorrência de vazamentotransversal está satisfeita, uma quantidade relativamente grande de gás de anodo foi fornecida para a pilha de células de combustível 10, a fim de gerar energia elétrica relativamente grande. Portanto, neste caso, a pressão de gás no lado de eletrodo de anodo de cada célula unitária 11 é alta, e vazamento transversal é provável que ocorra; portanto, a determinação na etapa S200 pode ser feita somente com base na energia elétrica exigida, sem usar a pressão de gás de anodo. Se a tensão de célula média Vfc for reduzida enquanto a energia elétrica exigida é grande, a inclinação da redução é provável que seja grande. Assim, quando a condição onde a energia elétrica exigida é grande é usada como uma condição de ocorrência de vazamento transversal, pode ser determinado vantajosamente e de forma correta se a tensão de célula é reduzida excessivamente. A energia limiar pode ser deter-minada empiricamente de forma antecipada. Como a energia limiar, um valor na faixa de 10 W a 20 W por unidade célula 11 pode ser usado, por exemplo.

[0055] Quando a terceira condição de ocorrência de vazamentotransversal está satisfeita, a temperatura está alta em cada célula unitária 11; portanto, a velocidade de vibração de moléculas aumenta, e vazamento transversal é provável que ocorra. A temperatura limiar pode ser determinada empiricamente de forma antecipada. Por exemplo, um valor na faixa de 70 °C a 90 °C pode ser usado como a temperatura limiar.

[0056] Quando a quarta condição de ocorrência de vazamentotransversal está satisfeita, a umidade relativa da membrana de eletróli- to está alta em cada célula unitária 11; portanto, a quantidade de água contida na membrana de eletrólito é grande, e gás de anodo é provável que seja dissolvido na água da membrana de eletrólito. Como um resultado, vazamento transversal é provável que ocorra. A umidade relativa da membrana de eletrólito pode ser estimada a partir da impe- dância de corrente alternada (CA). A impedância CA corresponde a um valor de resistência da membrana de eletrólito da célula unitária 11, e se correlaciona com o teor de água da membrana de eletrólito. Mais especificamente, o valor de impedância aumenta à medida que o teor de água da membrana de eletrólito fica menor, isto é, à medida que a umidade relativa da membrana de eletrólito fica menor. Ao con-trário, o valor de impedância diminui à medida que o teor de água da membrana de eletrólito fica maior, isto é, à medida que a umidade relativa da membrana de eletrólito fica maior. A umidade limiar pode ser determinada empiricamente de forma antecipada. Por exemplo, um valor na faixa de 60% a 70% pode ser usado como a umidade limiar.

[0057] Quando a quinta condição de ocorrência de vazamentotransversal está satisfeita, a diferença entre a pressão parcial de gás de anodo no lado de eletrodo de anodo e aquela no lado de eletrodo de catodo é grande; portanto, vazamento transversal é provável que ocorra. O valor limiar pode ser determinado empiricamente de forma antecipada. Por exemplo, um valor na faixa de 20 kPa a 30 kPa pode ser usado como o valor limiar.

[0058] As condições indicadas anteriormente podem ser combinadas tal como apropriado, para serem usadas como uma condição de ocorrência de vazamento transversal. Nesta modalidade, a primeira condição de ocorrência de vazamento transversal é usada.

[0059] Na etapa S200 da figura 3, quando a condição de ocorrência de vazamento transversal não está satisfeita, o controlador 20 prossegue para a etapa S210, para determinar uma tensão alvo de referência Vref como a tensão alvo Vm. A tensão alvo de referência Vref pode ser determinada empiricamente de forma antecipada, como uma tensão que permite ao sistema de células de combustível 100 retornar da operação de saída zero exigida para a operação normal, sem um atraso de resposta, quando energia é exigida para ser gerada. Por outro lado, quando a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita, o controlador 20 prossegue para a etapa S215, para determinar um valor Vup que é maior que a tensão alvo de referência Vref, como a tensão alvo Vm.

[0060] O gráfico de sincronização da figura 4 mostra um exemploda relação entre a pressão de gás de anodo, a tensão de célula média Vfc e a taxa de fluxo indicada de gás catódico. Um gráfico na seção superior indica mudança da pressão de gás de anodo, e um gráfico na seção central indica mudanças da tensão de célula média Vfc e da tensão alvo Vm. Um gráfico na seção inferior indica mudança da taxa de fluxo indicada (que será referida como "taxa de fluxo indicada de gás catódico") da taxa de fluxo de gás catódico fornecido. Tal como mostrado na figura 4, o controlador 20 comuta o sistema de células de combustível 100 de operação normal para operação de saída zero exigida no tempo t0. No exemplo da figura 4, geração de energia é interrompida na pilha de células de combustível 10, e a taxa de fluxo indicada de gás catódico é estabelecida como zero. Quando a taxa de fluxo indicada de gás catódico é igual a zero, operação do compressor de ar 33 é parada.

[0061] Tal como mostrado no gráfico na seção superior da figura4, a pressão de gás de anodo diminui gradualmente, por causa de va- zamento transversal de gás de anodo, a partir do tempo t0 no qual o sistema de células de combustível 100 foi comutado para operação de saída zero exigida. Então, no tempo t2, a pressão de gás de anodo é reduzida para uma pressão limiar Pt, com base na qual é determinado se a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita.

[0062] Tal como mostrado no gráfico na seção central da figura 4,quando o sistema de células de combustível 100 comuta de operação normal para operação de saída zero exigida, em uma situação onde vazamento transversal é provável que ocorra, a tensão de célula média Vfc é reduzida rapidamente. Se a tensão de célula média Vfc for reduzida excessivamente, o desempenho da célula unitária 11 pode piorar. Portanto, no exemplo da figura 4, no tempo t1 no qual a tensão de célula média Vfc se torna menor que a tensão alvo Vm, o controlador 20 reinicia fornecimento de gás catódico para a pilha de células de combustível 10 por meio do uso do compressor de ar 33. Assim, pode ser tornado menos provável ou improvável que a tensão de célula média Vfc seja reduzida excessivamente, ao controlar fornecimento de gás catódico; mais especificamente, ao estabelecer a tensão alvo Vm para o valor Vup maior que a tensão alvo de referência Vref, de maneira que fornecimento de gás catódico é iniciado em um ponto mais cedo no tempo t1.

[0063] Tal como mostrado no gráfico na seção inferior da figura 4,fornecimento de gás catódico é interrompido em um período do tempo t0 ao tempo t1; assim a taxa de fluxo indicada de ar é estabelecida como zero. O controlador 20 executa a etapa S130 da figura 2 (reinicia fornecimento de gás catódico no exemplo da figura 4) no tempo t1, e executa controle das etapas S100 a S140 em cada ciclo de controle. Como um resultado, a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é aumentada de modo intermitente. Após o tempo t2, a condição de ocorrência de vazamento transversal não está satisfeita; portanto, na etapa S110 da figura 2, a tensão alvo Vm é estabelecida para a tensão alvo de referência Vref, e controle para aumentar de modo intermitente a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é executado. Neste exemplo da figura 4, a taxa de fluxo indicada de gás catódico após o tempo t2 no qual a condição de ocorrência de vazamento transversal deixa de estar satisfeita é estabelecida para um valor menor que a taxa de fluxo indicada de gás catódico Q1 no período do tempo t1 ao tempo t2, no qual a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita. Entretanto, a invenção não está limitada a isto e a taxa de fluxo indicada de gás catódico pode ser determinada tal como desejado.

[0064] De acordo com o sistema de células de combustível 100desta modalidade, quando a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita, o controlador 20 estabelece a tensão alvo Vm para um valor maior que aquele no caso onde a condição de ocorrência de vazamento transversal não está satisfeita, e executa controle de fornecimento de gás catódico para aumentar a tensão de célula média Vfc. Portanto, o ponto no tempo no qual a taxa de fluxo de gás catódico fornecido é aumentada é avançado (isto é, a taxa de fluxo de gás catódico é aumentada mais cedo no tempo), e é menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[0065] Também, a condição de ocorrência de vazamento transversal usada nesta modalidade é que a pressão de gás de anodo seja maior que a pressão limiar predeterminada; portanto, ocorrência de vazamento transversal pode ser detectada facilmente.

B. Segunda Modalidade

[0066] O fluxograma da figura 5 ilustra um exemplo do procedimento de controle de fornecimento de gás catódico de acordo com uma segunda modalidade. A configuração de um sistema de células de combustível da segunda modalidade é idêntica àquela do sistema de células de combustível da primeira modalidade, e não será descrita aqui. O controle de fornecimento de gás catódico da segunda modalidade é diferente daquele da primeira modalidade em que um processo de purga de água líquida é executado quando água líquida é acumulada, mas é idêntico àquele da primeira modalidade nas outras etapas. O processo de purga de água líquida é um processo de limpeza para reduzir água que permanece na pilha de células de combustível 10, e água depositada em tubos, válvulas, etc. do sistema de células de combustível 100, ao controlar respectivas partes componentes do sistema de células de combustível 100.

[0067] Na primeira modalidade exposta anteriormente, após determinar que a tensão de célula média Vfc é menor que a tensão alvo Vm na etapa S140, o controlador 20 retorna para a etapa S140, e continua a fornecer gás catódico. Na segunda modalidade, após determinar que a tensão de célula média Vfc é menor que a tensão alvo Vm na etapa S140, o controlador 20 executa o processo de purga de água líquida tal como necessário, de acordo com as etapas S150, S160.

[0068] Na etapa S140, o controlador 20 obtém a tensão de célulamédia Vfc de novo. Quando a tensão de célula média Vfc obtida é igual ou menor que a tensão alvo Vm, o controlador 20 prossegue para a etapa S150, e determina se a tensão de célula média Vfc obtida na etapa S140 é menor que a tensão limite inferior Vlow. A tensão limite inferior Vlow pode ser determinada empiricamente de forma antecipada, como um valor de tensão com base no qual é determinado que água líquida está acumulada na pilha de células de combustível 10 (por exemplo, um valor de tensão no qual o catalisador da célula unitária 11 comuta entre oxidação e redução). A tensão limite inferior Vlow é um valor igual ou maior que 0,4 V e igual ou menor que 0,7 V, e é estabelecido para um valor menor que a tensão alvo Vm usada na etapa S140. Quando a tensão de célula média Vfc é menor que a tensão limite inferior Vlow, o controlador 20 prossegue para a etapa S160 e executa o processo de purga de água líquida. Por outro lado, quando a tensão de célula média Vfc é igual ou maior que a tensão limite inferior Vlow, o controlador 20 retorna para a etapa S140 e continua a fornecer gás catódico.

[0069] Após executar o processo de purga de água líquida na etapa S160, o controlador 20 retorna para a etapa S100. No processo de purga de água líquida desta modalidade, o controlador 20 controla a unidade de fornecimento de gás catódico 30 para injetar excessivamente gás catódico na pilha de células de combustível 10. Por exemplo, é preferível injetar gás catódico durante vários segundos em uma taxa de fluxo que seja 10 vezes maior que a taxa de fluxo necessária para manter a tensão normal; mais especificamente, a taxa de fluxo indicada de gás catódico após o tempo t2 quando a condição de ocorrência de vazamento transversal não está satisfeita, tal como mostrado na figura 4.

[0070] De acordo com o sistema de células de combustível 100desta modalidade, tal como descrito anteriormente, o controlador 20 executa o processo de purga quando acumulação de água líquida ocorre. Assim, pode ser tornado menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

C. Outras Modalidades

[0071] A configuração de um sistema de células de combustível deuma terceira modalidade, tal como descrita a seguir, é idêntica àquela do sistema de células de combustível da primeira modalidade, e assim não será descrita aqui. O controle de fornecimento de gás catódico da terceira modalidade é diferente daquele da primeira modalidade na relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm no processo de determinação de tensão alvo, mas é idêntico àquele da primeira modalidade nas outras etapas.

[0072] O gráfico da figura 6 mostra a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm usada no processo de determinação de tensão alvo na terceira modalidade. Neste exemplo, quando a pressão de gás de anodo é igual ou maior que a pressão limiar Pt na qual ou acima da qual a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita, a inclinação de redução da tensão de célula média Vfc imediatamente após comutar para a operação de saída zero exigida é mais acentuada à medida que a pressão de gás de anodo fica maior; portanto, a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior à medida que a pressão de gás de anodo fica maior. Embora a tensão alvo Vm seja estabelecida para um de três valores selecionados de acordo com a pressão de gás de anodo na terceira modalidade, a tensão alvo Vm pode ser estabelecida em um modo diferente. Com o sistema de células de combustível 100 configurado assim, uma vez que a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior à medida que a pressão de gás de anodo aumenta, pode ser tornado efetivamente menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[0073] O gráfico da figura 7 mostra a relação entre a pressão degás de anodo e a tensão alvo Vm usada no processo de determinação de tensão alvo de acordo com uma quarta modalidade. Este exemplo é similar a esse da figura 6 no qual a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior à medida que a pressão de gás de anodo fica maior, mas a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm é representada por uma curva contínua. Com esta configuração, também, uma vez que a tensão alvo Vm é estabelecida a fim de aumentar à medida que a pressão de gás de anodo aumenta, pode ser tornado menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[0074] O gráfico da figura 8 mostra a relação entre a pressão degás de anodo e a tensão alvo Vm usada no processo de determinação de tensão alvo de acordo com uma quinta modalidade. Este exemplo é similar a esse da figura 6 no qual a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior à medida que a pressão de gás de anodo fica maior, mas a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm é determinada de acordo com a temperatura da pilha de células de combustível 10. Na figura 8, o gráfico G1a indica a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm quando a temperatura da pilha de células de combustível 10 está alta, e o gráfico G1b indica a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm quando a temperatura da pilha de células de combustível 10 está baixa. Uma temperatura que serve como critério baseada na qual é determinado se a temperatura da pilha de células de combustível 10 está alta ou baixa é determinada empiricamente de forma antecipada, e pode ser determinada tal como desejado. Comparação entre o gráfico G1a e o gráfico G1b mostra que a tensão alvo Vm do gráfico G1b é menor que aquela do gráfico G1a. Assim, quando a temperatura da pilha de células de combustível 10 está alta a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior que aquele no caso onde a temperatura está baixa. O gráfico G1a e o gráfico G1b podem ser idênticos um ao outro quando a pressão de gás de anodo é igual ou menor que a pressão limiar Pt. Com esta configuração, também, a tensão alvo Vm é estabelecida a fim de aumentar à medida que a pressão de gás de anodo aumenta, na faixa na qual a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita, de maneira que pode ser tornado efetivamente menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[0075] O gráfico da figura 9 mostra a relação entre a pressão degás de anodo e a tensão alvo Vm usada no processo de determinação de tensão alvo de acordo com uma sexta modalidade. Este exemplo é similar a esse da figura 8 no qual a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm é determinada de acordo com a temperatura da pilha de células de combustível 10, e a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor maior à medida que a pressão de gás de anodo fica maior. Entretanto, no exemplo da figura 9, valores limiares da pressão de gás de anodo nos quais o valor da tensão alvo Vm muda são estabelecidos dependendo da temperatura da pilha de células de combustível 10. Na figura 9, o gráfico G2a indica a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm quando a temperatura da pilha de células de combustível 10 está alta, e o gráfico G2b indica a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm quando a temperatura da pilha de células de combustível 10 está baixa. Comparação entre o gráfico G2a e o gráfico G2b mostra que os valores limiares da pressão de gás de anodo nos quais o valor da tensão alvo Vm muda no gráfico G2b são maiores que aqueles no gráfico G2a. Por exemplo, a pressão de gás de anodo como um valor limiar da condição de ocorrência de vazamento transversal é Pt1 no gráfico G2a, e no gráfico G2b é Pt2 que é maior que Pt1. Também, a tensão alvo Vm é menor no gráfico G2b. Com esta configuração, também, a tensão alvo Vm é estabelecida a fim de aumentar à medida que a pressão de gás de anodo aumenta, na faixa na qual a condição de ocorrência de vazamento transversal está satisfeita, de maneira que pode ser tornado efetivamente menos provável ou improvável que a tensão de célula seja reduzida excessivamente.

[0076] Nas modalidades mostradas na figura 8 e na figura 9, oprocesso de determinação de tensão alvo é executado usando os gráficos em que a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm difere de acordo com a temperatura da pilha de células de combustível. Em vez disto, o processo de determinação de tensão alvo pode ser executado usando um gráfico em que a relação entre a pressão de gás de anodo e a tensão alvo Vm difere de acordo com a umi- dade relativa da membrana de eletrólito de cada célula unitária 11 da pilha de células de combustível 10. Mais especificamente, quando a umidade relativa da membrana de eletrólito de cada célula unitária 11 da pilha de células de combustível 10 está alta a tensão alvo Vm é estabelecida para um valor mais alto que aquele no caso onde a umidade relativa está baixa.

[0077] A presente invenção não está limitada às modalidades expostas anteriormente, e pode ser implementada com várias configurações sem divergir do escopo da mesma. Por exemplo, recursos técnicos nas modalidades, os quais correspondem aos recursos técnicos descritos em "SUMÁRIO DA INVENÇÃO", podem ser substituídos por outros recursos ou combinados tal como apropriado, a fim de resolver uma parte ou o total dos problemas mencionados anteriormente, ou alcançar uma parte ou o total dos efeitos mencionados anteriormente. Se existir qualquer recurso técnico que não esteja descrito como sendo essencial neste relatório descritivo, o recurso técnico pode ser removido tal como apropriado.

Claims (4)

1. Sistema de células de combustível, caracterizado pelo fato de que compreende:uma pilha de células de combustível (10) tendo uma pluralidade de células unitárias;uma unidade de fornecimento de gás de anodo (50) que fornece gás de anodo para a pilha de células de combustível (10);uma unidade de fornecimento de gás catódico (30) que fornece gás catódico para a pilha de células de combustível (10);um detector de tensão (84) que detecta uma tensão da pilha de células de combustível (10); eum controlador (20) que controla a unidade de fornecimento de gás de anodo (50) e a unidade de fornecimento de gás catódico (30),em que o controlador (20) executa controle de fornecimento de gás catódico para elevar uma tensão de célula média da pilha de células de combustível (10) ao aumentar fornecimento do gás catódico para a pilha de células de combustível (10) pela unidade de fornecimento de gás catódico (30), quando energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível (10) é igual a zero, e a tensão de célula média é menor que uma tensão alvo predeterminada, ede acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, o controlador (20) determina se uma condição predeterminada indicando que vazamento transversal é provável de ocorrer está satisfeita, e estabelece a tensão alvo, quando a condição predeterminada está satisfeita, para um valor que é maior que uma tensão alvo de referência como a tensão alvo em um caso onde a condição predeterminada não está satisfeita, o vazamento transversal representando permeação do gás de anodo de um eletrodo de anodo para um eletrodo de catodo em cada uma das células unitárias,em que a condição predeterminada compreende uma condição em que a energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível (10) imediatamente antes de a energia elétrica exigida ser reduzida para zero é igual ou maior que uma energia limiar predeterminada.

2. Sistema de células de combustível de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de medição de pressão que mede uma pressão de gás de anodo da pilha de células de combustível (10),em que a condição predeterminada compreende uma condição em que a pressão de gás de anodo é maior que uma pressão limiar predeterminada.

3. Sistema de células de combustível de acordo com a rei-vindicação 2, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, quando a pressão de gás de ano- do é maior que a pressão limiar, o controlador (20) estabelece a tensão alvo para um valor mais alto que a tensão alvo em um caso onde a pressão de gás de anodo é menor que a pressão limiar.

4. Método de controlar um sistema de células de combustível tendo uma pilha de células de combustível (10) tendo uma pluralidade de células unitárias como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende:executar controle de fornecimento de gás catódico para elevar uma tensão de célula média da pilha de células de combustível (10) ao aumentar fornecimento de gás catódico para a pilha de células de combustível (10), quando energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível (10) é igual a zero, e a tensão de célula média é menor que uma tensão alvo predeterminada,em que, de acordo com o controle de fornecimento de gás catódico, é determinado se uma condição predeterminada indicando que vazamento transversal é provável de ocorrer está satisfeita, e a tensão alvo é estabelecida quando a condição predeterminada está satisfeita, para um valor que é maior que uma tensão alvo de referência como a tensão alvo em um caso onde a condição predeterminada não está satisfeita, o vazamento transversal representando permeação de gás de anodo de um eletrodo de anodo para um eletrodo de catodo em cada uma das células unitárias da pilha de células de combustível (10),em que a condição predeterminada compreende uma condição em que a energia elétrica exigida para ser gerada pela pilha de células de combustível (10) imediatamente antes de a energia elétrica exigida ser reduzida para zero é igual ou maior que uma energia limiar predeterminada.