CN104145361A - 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

燃料电池系统具备：压力调节阀，其控制向燃料电池供给的负极气体的压力；缓冲部，其蓄积从燃料电池排出的负极排气；以及放气阀，其控制将缓冲部中蓄积的负极排气排出到外部的量，该燃料电池系统通过周期性地开闭压力调节阀来使负极气体的压力周期性地增减，在脉动运转控制时，以使放气流量在脉动运转的减压时比增压时增加的方式控制放气阀。

Description

燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。
背景技术
以往，已知如下一种燃料电池系统：在负极气体供给通路上设置有常闭电磁阀，在负极气体排出通路上从上游起依次设置有常开电磁阀和再循环罐(缓冲罐)(参照JP2007-517369A)。该燃料电池系统是不使被排出到负极气体排出通路的未使用的负极气体返回到负极气体供给通路的负极气体非循环型的燃料电池系统，通过周期性地开闭常闭电磁阀和常开电磁阀，使蓄积在再循环罐中的未使用的负极气体反流到燃料电池堆从而再利用。
发明内容
然而，在前述的以往的燃料电池系统中，已知在使负极气体的压力周期性地增减的脉动运转的减压时，在燃料电池内部负极气体浓度降低，发电效率根据负极气体浓度的降低度而降低。
本发明的目的在于提供一种在使负极气体的压力周期性地增减的脉动运转的减压时抑制燃料电池内部的负极气体浓度降低的技术。
一个实施方式中的燃料电池系统具备：压力调节阀，其控制向燃料电池供给的负极气体的压力；缓冲部，其蓄积从燃料电池排出的负极排气；放气阀，其对排出缓冲部中蓄积的负极排气的量进行控制；以及脉动运转控制单元，其通过周期性地开闭压力调节阀，来使负极气体的压力周期性地增减。在该燃料电池系统中，以使脉动运转的减压时的放气流量比增压时的放气流量增加的方式控制放气阀。
下面参照附图来详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。
附图说明
图1A是用于说明第一实施方式中的燃料电池系统的结构的图，是燃料电池的立体图。
图1B是用于说明第一实施方式中的燃料电池系统的结构的图，是图1A的燃料电池的1B-1B剖视图。
图2是第一实施方式中的负极气体非循环型的燃料电池系统的概要结构图。
图3是说明燃料电池系统的运转状态为固定的稳定运转时的脉动运转的图。
图4是脉动运转控制的流程图。
图5是一般的放气控制的流程图。
图6是表示燃料电池堆的温度和湿度与氮的透过量的关系的图。
图7是由本实施方式中的燃料电池系统进行的放气阀的开闭控制的流程图。
图8是表示由第一实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。
图9是表示由第二实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。
图10是表示由第三实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气流量的时间变化的一例的图。
图11是表示由第四实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气流量的时间变化的一例的图。
图12是由第五实施方式中的燃料电池系统进行的放气阀的开闭控制的流程图。
图13是表示负荷与脉动周期的关系以及是否使放气阀的开闭与脉动周期同步的图。
图14是表示由第六实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。
具体实施方式
-第一实施方式-
燃料电池通过用负极(anode)电极(燃料极)和正极(cathode)电极(氧化剂极)将电解质膜夹在中间并向负极电极供给含氢的负极气体(燃料气体)、向正极电极供给含氧的正极气体(氧化剂气体)来进行发电。在负极电极和正极电极这两个电极处进行的电极反应如下。
负极电极：2H2→4H++4e-…(1)
正极电极：4H++4e-+O2→2H2O…(2)
通过式(1)和式(2)的电极反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。
图1A和图1B是用于说明第一实施方式中的燃料电池系统的结构的图。图1A是燃料电池10的立体图。图1B是图1A的燃料电池的1B-1B剖视图。
燃料电池10构成为在膜电极组件(Membrane Electrode Assembly，以下称为“MEA”)11的表面和背面两面配置负极隔板12和正极隔板13。
MEA 11具备电解质膜111、负极电极112以及正极电极113。MEA 11在电解质膜111的其中一面具有负极电极112，在另一面具有正极电极113。
电解质膜111是由氟系树脂形成的质子传导性的离子交换膜。电解质膜111在湿润状态下表现出良好的电传导性。
负极电极112具备催化剂层112a和气体扩散层112b。催化剂层112a与电解质膜111接触。催化剂层112a由铂或承载有铂等的炭黑粒子形成。气体扩散层112b设置于催化剂层112a的外侧(电解质膜111的相反侧)，与负极隔板12接触。气体扩散层112b由具有足够的气体扩散性和导电性的构件形成，例如由碳布形成，该碳布是用由碳纤维形成的线织成的。
正极电极113也与负极电极112同样地具备催化剂层113a和气体扩散层113b。
负极隔板12与气体扩散层112b接触。负极隔板12在与气体扩散层112b接触的一侧具有用于向负极电极112供给负极气体的多个槽状的负极气体流路121。
正极隔板13与气体扩散层113b接触。正极隔板13在与气体扩散层113b接触的一侧具有用于向正极电极113供给正极气体的多个槽状的正极气体流路131。
在负极气体流路121中流动的负极气体和在正极气体流路131中流动的正极气体相互平行地流向同一方向。也可以相互平行地流向相反方向。
在将这种燃料电池10用作汽车用动力源的情况下，由于所要求的电力大，因此作为将数百块燃料电池10层叠而得到的燃料电池堆来使用。然后，构成向燃料电池堆供给负极气体和正极气体的燃料电池系统，取出用于驱动车辆的电力。
图2是第一实施方式中的负极气体非循环型的燃料电池系统1的概要结构图。
燃料电池系统1具备燃料电池堆2、负极气体供给装置3以及控制器4。
燃料电池堆2是层叠多块燃料电池10而得到的，接受负极气体和正极气体的供给来进行发电，发出驱动车辆所需的电力(例如驱动电动机所需的电力)。
向燃料电池堆2供给正极气体或从燃料电池堆2排出正极气体的正极气体供排装置以及对燃料电池堆2进行冷却的冷却装置不是本发明的主要部分，因此为了易于理解而省略了其图示。在本实施方式中将空气用作正极气体。
负极气体供给装置3具备高压罐31、负极气体供给通路32、压力调节阀33、压力传感器34、负极气体排出通路35、缓冲罐36、放气通路37以及放气阀38。
高压罐31将要向燃料电池堆2供给的负极气体保持为高压状态来贮存。
负极气体供给通路32是用于将从高压罐31排出的负极气体供给到燃料电池堆2的通路，一个端部与高压罐31连接，另一个端部与燃料电池堆2的负极气体入口孔21连接。
压力调节阀33设置于负极气体供给通路32。压力调节阀33将从高压罐31排出的负极气体调节为期望的压力并供给到燃料电池堆2。压力调节阀33是能够连续地或阶段地调节开度的电磁阀，其开度由控制器4来进行控制。控制器4通过控制向压力调节阀33供给的电流的量，来控制压力调节阀33的开度。
压力传感器34设置于比压力调节阀33更靠下游的负极气体供给通路32。压力传感器34检测在比压力调节阀33更靠下游的负极气体供给通路32中流动的负极气体的压力。在本实施方式中，将利用该压力传感器34检测出的负极气体的压力代用作包括燃料电池堆内部的各负极气体流路121和缓冲罐36在内的负极系统整体的压力(以下称为“负极压力”。)。
负极气体排出通路35的一个端部与燃料电池堆2的负极气体出口孔22连接，另一个端部与缓冲罐36的上部连接。电极反应中未被使用的剩余的负极气体与从正极侧向负极气体流路121交叉泄漏来的氮、水蒸气等惰性气体的混合气体(以下称为“负极排气”。)被排出到负极气体排出通路35。
缓冲罐36暂时蓄积通过负极气体排出通路35流过来的负极排气。负极排气中的水蒸气的一部分在缓冲罐36内凝结而成为液态水，从负极排气分离出来。
放气通路37的一个端部与缓冲罐36的下部连接。放气通路37的另一个端部为开口端。积存在缓冲罐36中的负极排气和液态水通过放气通路37从开口端排出到外部大气。
放气阀38设置于放气通路37。放气阀38是能够连续地或阶段地调节开度的电磁阀，其开度由控制器4来进行控制。通过调节放气阀38的开度，来调节从缓冲罐36经由放气通路37排出到外部大气的负极排气的量，从而调节成缓冲罐36内的负极气体浓度为固定以下。这是由于，当缓冲罐36内的负极气体浓度变得过高时，从缓冲罐36经由放气通路37排出到外部大气的负极气体量变多，从而造成浪费。
控制器4由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。
除了前述的压力传感器34以外，检测燃料电池堆2的输出电流的电流传感器41、检测对燃料电池堆2进行冷却的冷却水的温度(以下称为“冷却水温”。)的温度传感器42、检测加速踏板的踏下量(以下称为“加速操作量”。)的加速行程传感器43等的用于检测燃料电池系统1的运转状态的信号也被输入到控制器4。
控制器4基于这些输入信号来周期性地开闭压力调节阀33，进行使负极压力周期性地增减的脉动运转，并且，控制器4调节放气阀38的开度来调节从缓冲罐36排出的负极排气的流量，将缓冲罐36内的负极气体浓度保持为固定以下。
在负极气体非循环型的燃料电池系统1的情况下，当打开着压力调节阀33继续从高压罐31向燃料电池堆2供给负极气体时，从燃料电池堆2排出的包含未使用的负极气体的负极排气会继续从缓冲罐36经由放气通路37排出到外部大气，因此造成浪费。
因此，在本实施方式中周期性地开闭压力调节阀33，进行使负极压力周期性地增减的脉动运转。通过进行脉动运转，能够使积存到缓冲罐36的负极排气在负极压力减少时反流到燃料电池堆2。由此，能够对负极排气中的负极气体进行再利用，因此能够减少排出到外部大气的负极气体量，从而能够杜绝浪费。
图3是说明燃料电池系统1的运转状态为固定的稳定运转时的脉动运转的图。
如图3的(A)所示，控制器4基于燃料电池系统1的运转状态(燃料电池堆的负荷)来计算燃料电池堆2的目标输出，设定与目标输出相应的负极压力的上限值和下限值。然后，使负极压力在所设定的负极压力的上限值与下限值之间周期性地增减。
具体地说，如果在时刻t1负极压力达到下限值，则如图3的(B)所示，将压力调节阀33打开到至少能够使负极压力增加到上限值的开度。在该状态时，负极气体从高压罐31供给到燃料电池堆2，排出到缓冲罐36。
如果在时刻t2负极压力达到上限值，则如图3的(B)所示那样将压力调节阀33设为完全闭合，停止从高压罐31向燃料电池堆2供给负极气体。这样一来，通过前述的(1)的电极反应，残留在燃料电池堆内部的负极气体流路121中的负极气体随着时间的推移而被消耗，因此负极压力降低了与负极气体的消耗量相当的部分。
另外，当残留在负极气体流路121中的负极气体被消耗时，缓冲罐36的压力会暂时高于负极气体流路121的压力，因此负极排气从缓冲罐36反流到负极气体流路121。其结果，残留在负极气体流路121中的负极气体和反流到负极气体流路121的负极排气中的负极气体随着时间的推移而被消耗，负极压力进一步降低。
如果在时刻t3负极压力达到下限值，则与时刻t1时同样地打开压力调节阀33。然后，如果在时刻t4负极压力再次达到上限值，则使压力调节阀33完全闭合。
图4是脉动运转控制的流程图。由控制器4进行从步骤S10起的处理。
在步骤S10中，基于燃料电池系统1的运转状态来计算燃料电池堆2的目标输出。
在步骤S20中，基于通过步骤S10计算出的燃料电池堆2的目标输出来设定脉动运转时的负极压力的上限值和下限值，并且基于所设定的上限值和下限值来决定负极压力目标值。在负极压力增压时，上限值为负极压力目标值，在降压时，下限值为负极压力目标值。
在步骤S30中，通过压力传感器34检测负极压力。
在步骤S40中，基于通过步骤S20决定的负极压力目标值与通过步骤S30检测出的负极压力之差，来进行控制压力调节阀33的开闭的反馈控制，使得负极压力接近负极压力目标值。
在此，在脉动运转的降压时，残留在负极气体流路121内的负极气体被消耗，因此当缓冲罐36的压力变得高于负极气体流路121的压力时，负极排气会从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121。这样一来，在负极气体流路121中流向缓冲罐36侧的负极气体与从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121的负极排气的合流部处，负极气体浓度降低而变为最小。特别是，负极气体浓度最小的位置的负极气体浓度在即将进行脉动运转的升压之前变为最低。
因而，在本实施方式中的燃料电池系统中，通过在脉动运转的降压时打开放气阀38，来防止负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，从而抑制负极气体浓度降低。
在说明脉动运转的降压时的放气阀38的开闭控制之前，说明放气阀38的一般的开闭控制。
图5是一般的放气控制的流程图。
在步骤S110中，计算经由电解质膜从正极侧透到负极侧来的氮的透过量。
图6是表示燃料电池堆2的温度和湿度与氮的透过量的关系的图。如图6所示，燃料电池堆2的温度越高，另外湿度越高，则氮的透过量越多。在此，作为燃料电池堆2的温度，使用由温度传感器42检测的温度，并且基于高频电阻(HFR)来求出湿度。在步骤S110中，求出燃料电池堆2的温度和湿度，参照预先准备的如图6所示的关系的表，由此计算出氮的透过量。
在步骤S120中，检测与燃料电池堆2连接的负荷(燃料电池堆2的目标输出)。
在步骤S130中，通过压力传感器34检测负极压力。
在步骤S140中，基于通过步骤S110计算出的氮透过量、通过步骤S120检测出的负荷以及通过步骤S130检测出的负极压力，来计算放出氮所需的放气阀38的开度。即，氮透过量越多，负荷越大，负极压力越高，则放气阀38的开度越大。
图7是由本实施方式中的燃料电池系统进行的放气阀38的开闭控制的流程图。在使负极压力周期性地增减的脉动运转控制时，由控制器4进行从步骤S210开始的处理。
在步骤S210中，计算经由电解质膜从正极侧透到负极侧来的氮的透过量。该处理与图6的步骤S110的处理相同。
在步骤S220中，检测针对燃料电池堆2的负荷(燃料电池堆2的目标输出)。
在步骤S230中，通过压力传感器34检测负极压力。
在步骤S240中，判断是否处于使负极压力降低的降压控制中。当判断为处于降压控制中时，进入步骤S250，当判断为处于升压控制中时，进入步骤S260。
在步骤S250中，基于通过步骤S210计算出的氮透过量、通过步骤S220检测出的负荷以及通过步骤S230检测出的负极压力，来计算放出氮所需的放气阀38的开度。即，氮透过量越多，负荷越大，负极压力越高，则放气阀38的开度越大。
另一方面，在步骤S260中，闭合放气阀38。
图8是表示由第一实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。在表示放气阀的开度的时间变化的图中，以虚线来表示使放气阀的开度固定的以往技术的控制结果，以实线来表示本实施方式的控制结果。
如图8所示，仅在使负极压力周期性地增减的脉动运转的降压时打开放气阀38，在升压时闭合放气阀38。由此，能够防止在降压时负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，因此能够抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
以上，根据第一实施方式中的燃料电池系统，在具备蓄积从燃料电池排出的负极排气的缓冲罐36、通过周期性地开闭压力调节阀33来进行使负极气体的压力周期性地增减的脉动运转的燃料电池系统中，根据增减压的周期控制放气阀38的开闭，使得放气阀38在脉动运转的减压时打开。由此，能够防止在降压时负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，因此能够抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
-第二实施方式-
在第一实施方式中的燃料电池系统中，在脉动运转控制时，当在负极压力的升压工序结束而进入降压工序时，打开放气阀38(参照图8)。然而，在进入了降压过程的最初阶段，负极气体浓度的降低小，因此负极排气从缓冲罐36的反流少，打开放气阀38的必要性低。
因而，在第二实施方式中的燃料电池系统中，进行控制使得从降压工序的中途打开放气阀38。
图9是表示由第二实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。在时刻t51开始负极压力的降压，而在降压的中途的时刻t52，打开了放气阀38。打开放气阀38的时间点能够设定为任意的时间点。例如，既可以设为从开始降压起经过规定时间后，也可以设为负极压力降低了规定量后。
以上，根据第二实施方式中的燃料电池系统，以在脉动运转的减压的中途打开放气阀38的方式控制放气阀38的开闭，因此通过在适当的时间点打开放气阀38，能够在抑制负极气体徒劳地排出的同时，抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
-第三实施方式-
在第三实施方式中的燃料电池系统中，以即使负极压力降低也使放气流量大致固定的方式控制放气阀38的开度。
图10是表示由第三实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气流量的时间变化的一例的图。当在负极压力降低时使放气阀38的开度固定时，放气流量随着降压而减少。因而，在第三实施方式中的燃料电池系统中，随着降压而增大放气阀38的开度，由此使得即使负极压力降低，放气流量也大致固定。由此，能够有效地防止因放气流量的减少而负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，因此能够抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
以上，根据第三实施方式中的燃料电池系统，控制放气阀38的开闭使得脉动运转的减压期间中的放气流量大致固定，因此能够有效地防止在负极压力减压时因放气流量减少而负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121。由此，能够更有效地抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
-第四实施方式-
负极气体流路121内的负极气体浓度随着降压时间的推移而加速减少。因而，在第四实施方式中的燃料电池系统中，使放气流量随着降压时间的推移而加速地增加，由此有效地防止负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
图11是表示由第四实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气流量的时间变化的一例的图。通过使放气阀38的开度随着降压时间的推移而逐渐变大，来加速地增加放气流量。
以上，根据第四实施方式中的燃料电池系统，以使放气流量随着脉动运转的减压期间的经过而增加的方式来控制放气阀38的开闭，因此能够有效地防止负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，有效地抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
-第五实施方式-
当处于针对燃料电池堆2的负荷高的状态、即燃料电池堆2的要求输出变大时，脉动运转控制时的脉动周期变短。在这种情况下，为了配合脉动周期来进行在降压时打开放气阀38、在升压时闭合放气阀38的控制，需要使用响应性好的高价的放气阀。
在第五实施方式中的燃料电池系统中，当在高负荷下燃料电池堆2的要求输出大的情况下，不使放气阀38的开闭与脉动周期同步。
图12是由第五实施方式中的燃料电池系统进行的放气阀38的开闭控制的流程图。对于进行与图7所示的流程图的处理相同的处理的步骤，标注同一标记，省略详细的说明。
在接着步骤S230的步骤S300中，判断是否处于高负荷状态、即燃料电池堆2的要求输出是否大。在此，如果燃料电池堆2的要求输出为规定输出以上，则判断为处于高负荷状态。当判断为处于高负荷状态时，进入步骤S310。
在步骤S310中，决定放气阀38的开度。此处的放气阀38的开度为与负极压力的脉动周期不同步的值。即，既有可能在升压时打开放气阀38，也有可能即使在降压时也存在放气阀38仍闭合的状态。
另一方面，当在步骤S300中判断为未处于高负荷状态时，进入步骤S240。步骤S240～S260的处理与图7所示的流程图的处理相同。此外，在步骤240～S260中进行的放气阀38的开闭控制是如第一实施方式中说明的那样与负极压力的脉动周期同步的控制。
图13是表示负荷与脉动周期的关系以及是否使放气阀38的开闭与脉动周期同步的图。如图13所示，负荷越高，则脉动周期越短。另外，在负荷高的情况下，即在脉动周期短的情况下，不使放气阀38的开闭与脉动周期同步。
以上，根据第五实施方式中的燃料电池系统，在燃料电池的要求输出大于规定输出的情况下，不进行与增减压的周期相应的放气阀38的开闭控制，因此即使使用响应性不好的放气阀也能够在脉动运转的降压时抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。即，当在高负荷状态下脉动周期变短的情况下，也能够通过与脉动周期不同步地进行放气阀38的开闭，来防止负极排气从缓冲罐36侧反流到负极气体流路121，抑制燃料电池堆2内部的负极气体浓度降低。
-第六实施方式-
在第一实施方式～第五实施方式中，当脉动运转的降压工序结束而进入升压工序时，未燃烧的负极气体会进到缓冲罐36中去，因此为了抑制高浓度的负极气体被排出到外部大气，以在进入升压工序的时间点闭合放气阀38的方式进行控制。然而，在进入升压工序后不久的期间内，未燃烧的负极气体尚未进入到缓冲罐36。另外，压力传感器34被设置于燃料电池堆2的上游侧，因此在接近缓冲罐36的下游侧的负极压力与由压力传感器34检测出的负极压力一致之前产生时间延迟。因而，在进入升压工序后不久的期间内，即使不闭合放气阀38而使其打开，高浓度的负极气体被排出到外部大气的可能性也较低，并且，能够将位于缓冲罐36内的低浓度的负极气体排出到外部大气。
因而，在第六实施方式中的燃料电池系统中，以如下方式进行控制：在进入升压工序的时间点不闭合放气阀38而使其保持打开，在升压工序的中途闭合放气阀38。
图14是表示由第六实施方式中的燃料电池系统进行脉动运转控制和放气阀开闭控制的情况下的负极压力的时间变化和放气阀的开度的时间变化的一例的图。在时刻t71，即使脉动运转的降压工序结束，也不闭合放气阀38而使其保持打开。然后，在升压工序的中途的时刻t72，闭合放气阀38。
在此，考虑压力传感器34所设置的位置、负极系统内的容积等，来事先将降压工序结束到闭合放气阀38的期间设定为适当的值。
另外，在时刻t73，即使脉动运转的升压工序结束也不闭合放气阀38，在降压工序的中途的时刻t74，打开放气阀38。这是由于：在接近缓冲罐36的下游侧的负极压力与由压力传感器34检测出的负极压力一致之前产生时间延迟；以及，在进入降压工序后不久的期间内负极气体浓度的降低小，因此负极排气从缓冲罐36的反流少，打开放气阀38的必要性较低。
以上，根据第六实施方式中的燃料电池系统，即使脉动运转的减压结束也使放气阀38保持打开，而在增压的中途闭合放气阀38，因此能够在脉动运转的减压结束后不久的期间内将低浓度的负极气体排出到外部大气。
本发明并不限定于上述的各实施方式。例如，列举了将燃料电池系统搭载于车辆的例子来进行说明，但是也能够应用于车辆以外的各种装置。
本申请基于2012年2月29日向日本专利局申请的特愿2012-043942要求优先权，通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (7)

1.一种燃料电池系统，将负极气体和正极气体供给到燃料电池来使该燃料电池发电，该燃料电池系统具备：
压力调节阀，其控制向上述燃料电池供给的负极气体的压力；
缓冲部，其蓄积从上述燃料电池排出的负极排气；
放气阀，其对排出上述缓冲部中蓄积的负极排气的量进行控制；
脉动运转控制单元，其通过周期性地开闭上述压力调节阀，来使比上述压力调节阀更靠下游的负极气体的压力周期性地增减；以及
放气阀控制单元，其在使上述负极气体的压力周期性地增减的脉动运转控制时，以使脉动运转的减压时的放气流量比增压时的放气流量增加的方式控制上述放气阀。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
上述放气阀控制单元以使上述放气阀在上述脉动运转的减压中途打开的方式控制上述放气阀的开闭。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
上述放气阀控制单元以使上述脉动运转的减压期间中的放气流量大致固定的方式控制上述放气阀的开闭。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
上述放气阀控制单元以使放气流量随着上述脉动运转的减压期间的经过而增加的方式控制上述放气阀的开闭。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
在上述燃料电池的要求输出大于规定输出的情况下，上述放气阀控制单元不进行与增减压的周期相应的上述放气阀的开闭控制。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
上述放气阀控制单元在上述脉动运转的减压结束后也使上述放气阀保持打开，在增压中途闭合上述放气阀。
7.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统将负极气体和正极气体供给到燃料电池来使该燃料电池发电，该燃料电池系统具备：压力调节阀，其控制向上述燃料电池供给的负极气体的压力；缓冲部，其蓄积从上述燃料电池排出的负极排气；以及放气阀，其对排出上述缓冲部中蓄积的负极排气的量进行控制，该燃料电池系统的控制方法包括以下步骤：
通过周期性地开闭上述压力调节阀，来使比上述压力调节阀更靠下游的负极气体的压力周期性地增减；以及
在使上述负极气体的压力周期性地增减的脉动运转控制时，以使脉动运转的减压时的放气流量比增压时的放气流量增加的方式控制上述放气阀。
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