CN113497254B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在燃料电池系统的启动时能够在短时间内进行燃料气体以外的气体从燃料电池组的各燃料极的排放的燃料电池系统。燃料电池系统具有燃料电池组、喷出器集合部、燃料气体供给部、循环流路、混合气体供给流路、检测上述燃料电池组的燃料极侧的压力信息的压力检测部、将上述燃料气体的浓度为规定的浓度以下的上述燃料废气向外部排出的燃料废气排出部、以及控制部，上述喷出器集合部并列具有将第1混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第1喷出器、和将循环气体的含有比例比该第1混合气体多的第2混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第2喷出器。

Description

燃料电池系统
技术领域
本公开涉及燃料电池系统。
背景技术
燃料电池是在将多个单电池层叠而成的燃料电池组(以下，存在称为电池组的情况)中通过作为燃料气体的氢(H2)与作为氧化剂气体的氧(O2)的电化学反应取出电能的发电装置。此外，以下，也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”的情况。
该燃料电池的单电池通常由膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)、和根据需要夹持该膜电极接合体的两面的两片隔离件构成。
膜电极接合体具有以下构造，即，在具有质子(H+)传导性的固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别按顺序形成有催化剂层和气体扩散层。
隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件也作为发电的电气的集电体发挥功能。
在燃料电池的燃料极(阳极)，从流路和气体扩散层供给的氢通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路来工作，并向阴极移动。向阴极供给的氧在阴极上与质子及电子进行反应，并生成水。
生成的水向电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，通过流路并被向系统外排出。
另外，公知有以下方法，即，在包括燃料电池组在内的燃料电池系统的停止时，停止燃料气体向燃料电池组的各燃料极的供给，将燃料电池组的各燃料极中的燃料气体向大气中放出，并通过空气和氮气等燃料气体以外的气体(以下，存在记载为非活性气体的情况)使燃料电池组的各燃料极中充满。因此，在燃料电池系统的启动时，需要将燃料电池组的各燃料极中的该非活性气体置换为燃料气体。
研究有在燃料电池系统的启动时能够在短时间内进行燃料气体以外的气体从燃料电池组的各燃料极中的排出(排放)的燃料电池系统。
例如在专利文献1中公开有以下燃料电池系统：利用喷出器的逆循环特性，即通过在启动时将燃料气体的供给量设定于燃料气体从喷出器朝向燃料电池在循环流路中逆流的范围，从而在燃料气体从喷出器通过燃料供给流路并朝向燃料电池的入口的同时，从喷出器流过循环流路并朝向燃料电池的特性，使在循环流路和燃料供给流路中充满的非活性气体一起从喷出器朝向排放管线流动，因此能够在短时间内可靠地将配管内的空气等排放。
另外，在专利文献2中公开有在具有串联连接的多个喷出器的燃料电池系统中，即使在循环流路的逆流防止阀冻结那样的低温环境下也能够进行迅速的启动的燃料电池系统。
专利文献1：日本特开2003-157875号公报
专利文献2：日本特开2008-192514号公报
上述专利文献1所记载的燃料电池系统利用喷出器的逆循环特性。因此，特别是在远离燃料电池组内的燃料气体供给口的一侧，非活性气体容易残存。其结果是，将非活性气体从燃料电池组的各燃料极完全排放可能不能在短时间内进行。
另外，从排放的观点出发，理想的是在循环流路设置氢泵，并以与燃料电池组内的非活性气体混合的方式循环后从各燃料极将非活性气体排放，但氢泵的成本较高，从实现燃料电池搭载车辆的普及的观点出发，难以设置于燃料电池系统中。
发明内容
本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种在燃料电池系统的启动时能够在短时间内进行燃料气体以外的气体从燃料电池组的各燃料极的排放的燃料电池系统。
在本公开中，提供一种燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池组；喷出器集合部；燃料气体供给部，向上述喷出器集合部供给燃料气体；循环流路，回收从上述燃料电池组排出的燃料废气并使其作为循环气体向上述喷出器集合部返回；混合气体供给流路，将上述燃料电池组与上述喷出器集合部连接，能够使包括上述燃料气体和上述循环气体在内的混合气体从上述喷出器集合部向上述燃料电池组的各燃料极供给；压力检测部，检测上述燃料电池组的燃料极侧的压力信息；燃料废气排出部，将上述燃料气体的浓度为规定的浓度以下的上述燃料废气向外部排出；以及控制部，上述喷出器集合部并列具有将第1混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第1喷出器、和将上述循环气体的含有比例比该第1混合气体多的第2混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第2喷出器，上述第2喷出器与上述第1喷出器相比，能够向上述燃料电池组的各燃料极供给的上述混合气体的供给流量较少，对于上述控制部而言，作为第1控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息超过规定的第1阈值的情况下，在将上述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使上述第2喷出器的使用比率大于上述第1喷出器的使用比率，对于上述控制部而言，作为第2控制，当在上述第1控制后，上述压力检测部检测出的上述压力信息超过比上述第1阈值大的规定的第2阈值的情况下，在将上述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使上述第1喷出器的使用比率大于上述第2喷出器的使用比率。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，对于上述控制部而言，作为上述第1控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息为规定的上述第1阈值以下的情况下，在将上述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使上述第1喷出器的使用比率大于上述第2喷出器的使用比率。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，作为上述第1控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息超过规定的上述第1阈值的情况下，上述控制部从上述第1喷出器切换为上述第2喷出器来将上述第2混合气体从上述第2喷出器向上述燃料电池组的各燃料极供给，作为上述第2控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息超过比规定的上述第1阈值大的规定的上述第2阈值的情况下，上述控制部从上述第2喷出器切换为上述第1喷出器来将上述第1混合气体从上述第1喷出器向上述燃料电池组的各燃料极供给，在该压力信息为该第2阈值以下的情况下，将上述第2混合气体从上述第2喷出器向上述燃料电池组的各燃料极供给。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，作为上述第1控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息为规定的上述第1阈值以下的情况下，上述控制部将上述第1混合气体从上述第1喷出器向上述燃料电池组的各燃料极供给。
根据本公开的燃料电池系统，能够提供在燃料电池系统的启动时能够在短时间内进行燃料气体以外的气体从燃料电池组的各燃料极的排放的燃料电池系统。
附图说明
图1是表示本公开的燃料电池系统的结构的一个例子的图。
图2是表示第1喷出器与第2喷出器的性能的差别的图。
图3是表示本公开的燃料电池系统的控制方法的一个例子的流程图。
图4是表示进行了本公开的燃料电池系统的控制的模拟的情况下的相对于时间的阳极压力与氢浓度的关系的一个例子的图。
图5是表示仅使用第1喷出器来尝试了氮气从燃料电池组内的各燃料极的排放的模拟的规定的时机时的燃料电池组内的燃料极侧的气体浓度分布的图。
图6是表示通过本公开的燃料电池系统的控制尝试了氮气从燃料电池组内的各燃料极的排放的模拟的规定的时机时的燃料电池组内的燃料极侧的气体浓度分布的图。
附图标记说明
11…燃料电池组；12…燃料气体供给部；13…混合气体供给流路；14…循环流路；15…压力检测部；16…喷出器集合部；17…控制部；18…燃料气体供给流路；19…燃料废气排出部；21…氧化剂气体供给部；22…氧化剂气体供给流路；23…氧化剂气体排出流路；100…燃料电池系统。
具体实施方式
在本公开中，提供一种燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池组；喷出器集合部；燃料气体供给部，向上述喷出器集合部供给燃料气体；循环流路，回收从上述燃料电池组排出的燃料废气并作为循环气体向上述喷出器集合部返回；混合气体供给流路，将上述燃料电池组与上述喷出器集合部连接，能够使包括上述燃料气体和上述循环气体在内的混合气体从上述喷出器集合部向上述燃料电池组的各燃料极供给；压力检测部，检测上述燃料电池组的燃料极侧的压力信息；燃料废气排出部，将上述燃料气体的浓度为规定的浓度以下的上述燃料废气向外部排出；以及控制部，上述喷出器集合部并列具有将第1混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第1喷出器、和将上述循环气体的含有比例比该第1混合气体多的第2混合气体向上述燃料电池组的各燃料极供给的第2喷出器，上述第2喷出器与上述第1喷出器相比，能够向上述燃料电池组的各燃料极供给的上述混合气体的供给流量较少，对于上述控制部而言，作为第1控制，在上述压力检测部检测出的上述压力信息超过规定的第1阈值的情况下，在将上述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使上述第2喷出器的使用比率大于上述第1喷出器的使用比率，对于上述控制部而言，作为第2控制，当在上述第1控制后，上述压力检测部检测出的上述压力信息超过比上述第1阈值大的规定的第2阈值的情况下，在将上述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使上述第1喷出器的使用比率大于上述第2喷出器的使用比率。
图1是表示本公开的燃料电池系统的结构的一个例子的图。
图1所示的燃料电池系统100具备燃料电池组11、燃料气体供给部12、混合气体供给流路13、使从燃料电池组11的各燃料极排出的燃料废气作为循环气体循环的循环流路14、检测燃料电池组11的燃料极侧的压力信息的压力检测部15、将燃料气体与循环气体的混合气体向燃料电池组11的各燃料极供给的喷出器集合部16、控制部17、燃料气体供给流路18、燃料废气排出部19、氧化剂气体供给部21、氧化剂气体供给流路22、以及氧化剂气体排出流路23。
本公开的燃料电池系统至少具备燃料电池组、燃料气体供给部、混合气体供给流路、循环流路、燃料废气排出部、压力检测部、喷出器集合部、以及控制部，通常还具备燃料气体供给流路、氧化剂气体供给部、氧化剂气体供给流路、氧化剂气体排出流路、冷却水供给部、以及冷却水循环流路等。
燃料电池组层叠多个燃料电池的单电池而构成。
并不特别地限定单电池的层叠数量，例如，也可以是2～200个。
燃料电池组也可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。
燃料电池的单电池至少具备包括氧化剂极、电解质膜、以及燃料极在内的膜电极接合体，也可以根据需要具备夹持该膜电极接合体的两面的两片隔离件。
隔离件也可以具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的气体流路构造。另外，隔离件也可以具有在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面形成有用于将电池组温度保持恒定的作为冷却水的流路的槽的冷却水流路构造。
隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如也可以是将碳压缩而成为不透气的致密质碳、和冲压成型的金属板等。另外，隔离件也可以具备集电功能。
氧化剂极包括氧化剂极催化剂层和气体扩散层。
燃料极包括燃料极催化剂层和气体扩散层。
氧化剂极催化剂层和燃料极催化剂层例如也可以具备促进电化学反应的催化剂金属、具有质子传导性的电解质、以及具有电子传导性的碳粒子等。
作为催化剂金属，例如能够使用白金(Pt)、和由Pt与其他金属构成的合金(例如混合了钴、和镍等的Pt合金)等。
作为电解质，也可以是氟类树脂等。作为氟类树脂，例如，也可以使用全氟磺酸型聚合物溶液等。
上述催化剂金属担载于碳粒子上，在各催化剂层，担载有催化剂金属的碳粒子(催化剂粒子)与电解质也可以混合存在。
用于担载催化剂金属的碳粒子(担载用碳粒子)例如也可以使用通过对一般销售的碳粒子(碳粉末)进行加热处理来提高了自身的疏水性的疏水化碳粒子等。
气体扩散层也可以是具有透气性的导电性部件等。
作为导电性部件，例如能够举出碳布及碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如能够举出含有水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如，也可以是全氟磺酸型聚合物膜(杜邦公司制)等。
燃料气体供给部向喷出器集合部供给燃料气体。
燃料气体是主要含有氢的气体，例如也可以是氢气。
作为燃料气体供给部，例如能够举出燃料罐等，具体而言，能够举出液体氢罐、压缩氢罐等。
燃料电池系统也可以具备燃料气体供给流路。
燃料气体供给流路将喷出器集合部与燃料气体供给部连接，从而能够使燃料气体从燃料气体供给部向喷出器集合部供给。此外，在燃料气体供给部与喷出器集合部邻接配置，并能够从燃料气体供给部向喷出器集合部直接供给燃料气体的情况下，并不一定需要燃料气体供给流路。
循环流路将喷出器集合部与燃料电池组连接，从而能够回收从燃料电池组的各燃料极排出的燃料废气并使其作为循环气体向喷出器集合部返回。
燃料废气主要包括在燃料极未反应而直接通过的燃料气体、和在氧化剂极生成的生成水到达至燃料极的水分，在本公开的情况下，存在还包括空气和氮气等非活性气体的情况。
喷出器集合部将包括燃料气体和循环气体在内的混合气体向燃料电池组的各燃料极供给。
喷出器集合部并列具有第1喷出器和第2喷出器。
第1喷出器将第1混合气体向燃料电池组的各燃料极供给。
第2喷出器将循环气体的含有比例比第1混合气体多的第2混合气体向燃料电池组的各燃料极供给。另外，第2喷出器与第1喷出器相比，能够向燃料电池组的各燃料极供给的混合气体的供给流量较少。
第1喷出器能够将第1混合气体向燃料电池组的各燃料极供给的供给流量可以比第2喷出器能够将第2混合气体向燃料电池组的各燃料极供给的供给流量达到2～20倍之多，也可以达到3～10倍之多。
第2混合气体与第1混合气体相比，例如，循环气体的含有比例可以达到2～10倍之多，也可以达到3～4倍之多。
也可以构成为：喷出器集合部中的各喷出器与控制部电连接，能够通过来自控制部的信号同时使用各喷出器，或者单独使用喷出器集合部中的任意一个喷出器。
图2是表示第1喷出器与第2喷出器的性能的差别的图。
如图2所示，第1喷出器是供给流量较多而循环气体的含有比例较少(大流量+低循环比)的喷出器。
另一方面，第2喷出器是供给流量较少而循环气体的含有比例较多(小流量+高循环比)的喷出器。
混合气体供给流路将燃料电池组与喷出器集合部连接，从而能够使包括燃料气体和循环气体在内的混合气体从喷出器集合部向燃料电池组的各燃料极供给。
燃料废气排出部能够将燃料气体的浓度为规定的浓度以下的燃料废气向外部排出。此外，外部是指燃料电池系统的外部。
燃料废气排出部可以具备燃料废气排出阀，也可以根据需要还具备燃料废气排出流路。
燃料废气排出阀调整燃料废气的排出流量。
燃料废气排出流路也可以从循环流路分支。
例如，在燃料废气中的氢等燃料气体的浓度为规定的浓度以下的情况下，燃料废气排出部也可以将该燃料废气向外部排出。另外，燃料废气排出部例如也可以将燃料气体以外的空气和氮气等非活性气体向外部排出。此外，并不特别地限定燃料气体的规定的浓度，例如，也可以考虑与燃料电池系统的燃料效率和到非活性气体的排放为止用掉的时间的平衡等来适当地设定。
并不特别地限定燃料废气中的燃料气体的浓度的检测方法，例如能够使用以往公知的浓度传感器等。
也可以在循环流路中设置用于减少燃料废气中的水分的气液分离器。而且，也可以具备通过气液分离器从循环流路分支的排水流路、并在该排水流路上具备排水阀。
在气液分离器，从燃料废气中分离的水分也可以通过设置于从循环流路分支的排水流路的排水阀的打开而排出。
另一方面，分离了水分后的燃料废气也可以在包含稍微残留的水雾的状态下，从循环流路向喷出器吸引。
压力检测部检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
作为压力检测部，并不特别地限定，能够举出压力传感器等。
压力检测部只要能够检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息，就不特别地限定其设置场所，可以设置于混合气体供给流路上，也可以设置于循环流路上。从压力信息的检测精度提高的观点出发，也可以设置于混合气体供给流路上。
压力信息也可以是向燃料电池组赋予的气压。
氧化剂气体供给部至少向燃料电池组的各氧化剂极供给氧化剂气体。
作为氧化剂气体供给部，例如能够使用气体压缩机等。
氧化剂气体供给流路将燃料电池组与氧化剂气体供给部连接，从而能够使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池组的各氧化剂极供给。
氧化剂气体是含氧气体，也可以是空气、干燥空气、以及纯氧等。
氧化剂气体排出流路能够使氧化剂气体从燃料电池组的各氧化剂极的排出。
燃料电池系统也可以具备冷却水供给部、和冷却水循环流路。
冷却水循环流路与设置于燃料电池组的冷却水入口连通孔及冷却水出口连通孔连通，使从冷却水供给部供给的冷却水在燃料电池组内外循环，从而能够使燃料电池组冷却。
冷却水供给部例如能够举出冷却水泵等。
控制部进行燃料电池系统的控制。
控制部也可以经由输入输出接口与压力检测部、喷出器集合部、燃料气体供给部、以及氧化剂气体供给部等连接。
控制部进行压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息是否超过规定的第1阈值的判断、是否超过规定的第2阈值的判断、以及喷出器集合部中的第1喷出器与第2喷出器的使用比率的调整等。
控制部在物理上例如具有CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序和控制数据等的ROM(只读存储器)、主要作为用于控制处理的各种作业区域使用的RAM(随机访问存储器)等存储装置、以及输入输出接口。
(1)燃料电池组的燃料极侧的压力信息的检测
压力检测部每过规定的时间检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
并不特别地限定检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息的方法，例如也可以将以往公知的压力传感器设置于燃料电池系统内，并使用压力传感器来检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
并不特别地限定检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息的时机，可以从燃料电池组的运转开始时起每经过规定的时间进行，可以在燃料电池组的运转开始时进行，也可以始终检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息，能够适当地设定检测时期。
(2)燃料电池组的燃料极侧的压力信息是否超过规定的第1阈值的判断
控制部判断压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息是否超过规定的第1阈值。
对于压力信息的第1阈值而言，例如，预先通过实验等准备表示燃料电池组的燃料极侧的压力信息与到非活性气体从燃料电池组的各燃料极的排放完成为止的时间的相关关系的数据群，能够根据该数据群并根据燃料电池组的性能等来适当地设定。
(3)第1控制
(3-1)燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第1阈值的情况
作为第1控制，控制部在压力检测部检测出的压力信息超过规定的第1阈值的情况下，在将喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使第2喷出器的使用比率大于第1喷出器的使用比率。
在第1控制前，增多燃料气体的比例较多的第1混合气体的供给流量来向燃料电池组的各燃料极加压填充燃料气体。通过该加压填充而挤出的包含大量燃料气体以外的氮气等在内的气体进行循环而再度经由喷出器集合部向燃料电池组的各燃料极进入。此时，通过增大与第1喷出器相比循环气体的含有比例比燃料气体多、并且混合气体的供给流量较少的第2喷出器的使用比率，从而来自喷出器集合部的混合气体的供给流量变少。由此，认为能够使燃料气体的含有比例较多的第1混合气体向燃料电池组的各燃料极中迅速地扩散。作为结果，认为能够迅速将燃料气体导入至远离燃料电池组的燃料气体供给口的一侧的燃料电池的燃料极。因此，可以说第2喷出器的使用适合于非活性气体从各燃料极的均匀的排放。
对于燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第1阈值的情况下的喷出器集合部中的各喷出器的使用比率而言，在将各喷出器的使用比率的合计设为100％时，只要第2喷出器的使用比率大于第1喷出器的使用比率即可，不特别地限定，但从在更短的时间内完成非活性气体的排放的观点出发，也可以将第2喷出器的使用比率设为100％。换言之，在压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第1阈值的情况下，控制部也可以从第1喷出器切换为第2喷出器来将第2混合气体从第2喷出器向燃料电池组的各燃料极供给。
并不特别地限定各喷出器的使用比率的调整方法，也可以通过将控制部与各喷出器电连接，并且控制部向各喷出器输送信号来进行调整。
(3-2)燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第1阈值以下的情况
另一方面，作为第1控制，控制部在压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第1阈值以下的情况下，在将喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使第1喷出器的使用比率大于第2喷出器的使用比率。此外，在燃料电池系统的启动时，从使燃料气体的比例较多的第1混合气体向燃料电池组的各燃料极迅速加压填充的观点出发，在将喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使第1喷出器的使用比率大于第2喷出器的使用比率。
对于压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第1阈值以下的情况下的喷出器集合部中的各喷出器的使用比率而言，在将各喷出器的使用比率的合计设为100％时，只要第1喷出器的使用比率大于第2喷出器的使用比率即可，不特别地限定，但从使燃料气体的比例较多的第1混合气体向燃料电池组的各燃料极更迅速地加压填充的观点出发，也可以将第1喷出器的使用比率设为100％。换言之，在压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第1阈值以下的情况下，控制部也可以从第2喷出器切换为第1喷出器来将第1混合气体从第1喷出器向燃料电池组的各燃料极供给。
(4)燃料电池组的燃料极侧的压力信息的检测
压力检测部在第1控制后每过规定的时间检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
并不特别地限定在第1控制后检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息的时机，可以在第1控制后每经过规定的时间进行，也可以始终检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息，能够适当地设定检测时期。
(5)燃料电池组的燃料极侧的压力信息是否超过规定的第2阈值的判断
控制部在第1控制后判断压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息是否超过规定的第2阈值。
对于压力信息的第2阈值而言，例如，预先通过实验等准备表示燃料电池组的燃料极侧的压力信息与到非活性气体从燃料电池组的各燃料极的排放完成为止的时间的相关关系的数据群，能够根据该数据群并根据燃料电池组的性能等适当地设定。
(6)第2控制
(6-1)燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第2阈值的情况
作为第2控制，控制部也可以当在第1控制后压力检测部检测出的压力信息超过比第1阈值大的规定的第2阈值的情况下，在将喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，使第1喷出器的使用比率大于第2喷出器的使用比率，并在其后结束控制。
在超过第2阈值的情况下，认为燃料气体的比例较多的第1混合气体在燃料电池组的各燃料极中充分地扩散，从而能够将燃料气体导入至远离燃料电池组的燃料气体供给口的一侧的燃料电池的燃料极。因此，通过第2控制增大与第2喷出器相比燃料气体的含有比例比循环气体多、并且混合气体的供给流量较多的第1喷出器的使用比率，由此来自喷出器集合部的混合气体的供给流量变多。由此，能够使燃料电池组的燃料极侧的压力信息在短时间内到达至用于运转燃料电池组的规定的目标值。因此，可以说第1喷出器的使用适合于短时间内的非活性气体从各燃料极的排放。
对于燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第2阈值的情况下的喷出器集合部中的各喷出器的使用比率而言，在将各喷出器的使用比率的合计设为100％时，只要第1喷出器的使用比率大于第2喷出器的使用比率即可，不特别地限定，但从使燃料电池组的燃料极侧的压力信息在更短的时间内到达至用于运转燃料电池组的规定的目标值的观点出发，也可以将第1喷出器的使用比率设为100％。换言之，在压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息超过规定的第2阈值的情况下，控制部也可以从第2喷出器切换为第1喷出器来将第1混合气体从第1喷出器向燃料电池组的各燃料极供给。
(6-2)燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第2阈值以下的情况
另一方面，作为第2控制，控制部可以当在第1控制后压力检测部检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第2阈值以下的情况下，在将喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计设为100％时，继续使第2喷出器的使用比率大于第1喷出器的使用比率，也可以从第1喷出器切换为第2喷出器来将第2混合气体从第2喷出器向燃料电池组的各燃料极供给。
图3是表示本公开的燃料电池系统的控制方法的一个例子的流程图。此外，本公开并不一定仅限定于本典型例子。
在图3所示的控制方法中，首先，在燃料电池系统的启动时，控制部使用第1喷出器来向燃料电池组的各燃料极供给第1混合气体。
其后，压力检测部检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
而且，在检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第1阈值以下的情况下，控制部继续使用第1喷出器来向燃料电池组的各燃料极供给第1混合气体。
另一方面，在超过第1阈值的情况下，控制部从第1喷出器切换为第2喷出器来将第2混合气体向燃料电池组的各燃料极供给。
其后，压力检测部再度检测燃料电池组的燃料极侧的压力信息。
而且，在检测出的燃料电池组的燃料极侧的压力信息为规定的第2阈值以下的情况下，控制部继续使用第2喷出器来向燃料电池组的各燃料极供给第2混合气体。
另一方面，在超过第2阈值的情况下，控制部从第2喷出器切换为第1喷出器来将第1混合气体向燃料电池组的各燃料极供给，并结束控制。
图4是表示进行了本公开的燃料电池系统的控制的模拟的情况下的相对于时间的阳极压力与氢浓度的关系的一个例子的图。
在图4中，大表示使用了第1喷出器，小表示使用了第2喷出器。
如图4所示，可知：通过进行第1控制和第2控制两个阶段的控制，从而阳极压力以两个阶段上升，并能够在0.75秒这一短时间内使阳极压力和阳极中的氢浓度分别上升至目标值。
图5是表示仅使用第1喷出器来尝试了氮气从燃料电池组内的各燃料极的排放的模拟的规定的时机时的燃料电池组内的燃料极侧的气体浓度分布的图。
在图5中，入口表示燃料气体供给口，出口表示燃料气体排出口，层叠方向表示燃料电池组内的燃料电池的单电池的层叠方向，里侧表示离燃料电池组的燃料气体供给口最远的一侧。此外，在后述的图6中也相同。
如图5所示，可知：若仅使用第1喷出器来进行氮气的排放，则燃料电池组内的燃料电池的单电池的层叠方向上的浓度离散较大。
图6是表示通过本公开的燃料电池系统的控制尝试了氮气从燃料电池组内的各燃料极的排放的模拟的规定的时机时的燃料电池组内的燃料极侧的气体浓度分布的图。
如图6所示，可知：根据本公开的燃料电池系统，燃料电池组内的燃料电池的单电池的层叠方向上的浓度离散较小。
根据以上的内容，可以认为，根据本公开的燃料电池系统，即使不在循环流路上设置氢泵，通过根据时机分开使用适合于均匀的排放的循环特性较高的第2喷出器、和适合于短时间内的排放的流量较大的第1喷出器，也能够在短时间内从燃料电池组内的各燃料极排放燃料气体以外的气体。

Claims (4)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统具有：
燃料电池组；
喷出器集合部；
燃料气体供给部，向所述喷出器集合部供给燃料气体；
循环流路，回收从所述燃料电池组排出的燃料废气并作为循环气体使其向所述喷出器集合部返回；
混合气体供给流路，将所述燃料电池组与所述喷出器集合部连接，能够使包括所述燃料气体和所述循环气体在内的混合气体从所述喷出器集合部向所述燃料电池组的各燃料极供给；
压力检测部，检测所述燃料电池组的燃料极侧的压力信息；
燃料废气排出部，将所述燃料气体的浓度为规定的浓度以下的所述燃料废气向外部排出；以及
控制部，
所述喷出器集合部并列具有将第1混合气体向所述燃料电池组的各燃料极供给的第1喷出器、和将所述循环气体的含有比例比该第1混合气体多的第2混合气体向所述燃料电池组的各燃料极供给的第2喷出器，
所述第2喷出器与所述第1喷出器相比，能够向所述燃料电池组的各燃料极供给的所述混合气体的供给流量较少，
对于所述控制部而言，作为第1控制，在所述压力检测部检测出的所述压力信息超过规定的第1阈值的情况下，在设定所述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计为100％时，使所述第2喷出器的使用比率大于所述第1喷出器的使用比率，
对于所述控制部而言，作为第2控制，当在所述第1控制后，所述压力检测部检测出的所述压力信息超过比所述第1阈值大的规定的第2阈值的情况下，在设定所述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计为100％时，使所述第1喷出器的使用比率大于所述第2喷出器的使用比率，
所述控制部在所述燃料电池系统的启动时，为了从所述燃料电池组的各燃料极排放非活性气体，而执行所述第1控制和所述第2控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
对于所述控制部而言，作为所述第1控制，在所述压力检测部检测出的所述压力信息为规定的所述第1阈值以下的情况下，在设定所述喷出器集合部中的各喷出器的使用比率的合计为100％时，使所述第1喷出器的使用比率大于所述第2喷出器的使用比率。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
作为所述第1控制，在所述压力检测部检测出的所述压力信息超过规定的所述第1阈值的情况下，所述控制部从所述第1喷出器切换为所述第2喷出器来将所述第2混合气体从所述第2喷出器向所述燃料电池组的各燃料极供给，
作为所述第2控制，在所述压力检测部检测出的所述压力信息超过比规定的所述第1阈值大的规定的所述第2阈值的情况下，所述控制部从所述第2喷出器切换为所述第1喷出器来将所述第1混合气体从所述第1喷出器向所述燃料电池组的各燃料极供给，在该压力信息为该第2阈值以下的情况下，将所述第2混合气体从所述第2喷出器向所述燃料电池组的各燃料极供给。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
作为所述第1控制，在所述压力检测部检测出的所述压力信息为规定的所述第1阈值以下的情况下，所述控制部将所述第1混合气体从所述第1喷出器向所述燃料电池组的各燃料极供给。
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