CN115020751A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制燃料电池的不可逆的性能降低的燃料电池系统。该燃料电池系统的特征在于，控制部预先存储从燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，上述控制部根据将燃料气体向燃料电池供给时的由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，上述控制部判定上述燃料气体压力增加速度是否小于上述氢压力增加速度，在判定为上述燃料气体压力增加速度小于上述氢压力增加速度的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。

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(FC)是在一个单电池或者将多个单电池(以下，存在记载为单元的情况)层叠而成的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池组的情况)中通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应而取出电能量的发电装置。此外，多数情况下，实际向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体是与无助于氧化·还原的气体的混合物。尤其氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。
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”或者“气体”的情况。另外，存在将单电池和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。
该燃料电池的单电池通常具备膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。
膜电极接合体具有在固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别依次形成有催化剂层和气体扩散层(GDL、以下存在仅记载为扩散层的情况)的构造。因此，膜电极接合体存在被称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。
单电池根据需要具有夹持该膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。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，该隔离件具有电子传导性，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)，作为从气体流路和气体扩散层供给的燃料气体的氢(H2)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而做功，并向阴极移动。作为向阴极供给的氧化剂气体的氧(O2)在阴极的催化剂层与质子及电子反应而生成水。生成的水对电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，并被向系统外排出。
对车载于燃料电池车辆(以下存在记载为车辆的情况)来使用的燃料电池系统进行了各种研究。
例如在专利文献1中公开有实现起动时间的缩短的燃料电池系统。
在专利文献2中公开有抑制系统起动时的压缩机等的不必要的运转、不必要的氢的消耗的燃料电池系统。
专利文献1：日本特开2007-165103号公报
专利文献2：日本特开2004-296351号公报
在燃料电池中，若在包含氢的燃料气体中包含杂质气体，则不仅不能进行高效的发电，还会引起由催化剂的劣化导致的不可逆的性能降低。因此，在燃料电池中，燃料气体的纯度的管理很重要。
今后若氢站普及从而氢站的数量增加，则也可以认为存在提供氢的纯度较低的燃料气体的氢站。而且，存在将包含大量的杂质气体的劣质气体向燃料电池车辆的燃料气体罐填充的担忧。在将劣质气体填充至燃料电池车辆的燃料气体罐的情况下，期望在使燃料电池发电前进行检测，从而防止燃料电池的不可逆的性能降低。
现有技术根据燃料电池内部的氢以外的杂质气体的分压推断等来变更燃料电池的发电时的控制，而并不是预先检测燃料气体罐内部的燃料气体的氢性质与状态，若向燃料电池供给劣质气体，则存在引起燃料电池的不可逆的性能降低的担忧。另外，在现有技术中，不能在发电前检测燃料气体罐内部的燃料气体的氢纯度异常。
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能够抑制燃料电池的不可逆的性能降低的燃料电池系统。
本公开的燃料电池系统具备：燃料电池；燃料气体供给部，将包含氢的燃料气体向上述燃料电池供给；燃料气体供给流路，将上述燃料气体供给部与上述燃料电池的燃料气体入口连接；压力传感器，配置于上述燃料气体供给流路；燃料废气排出流路，用于将从上述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向上述燃料电池系统的外部排出；排气排水阀，配置于上述燃料废气排出流路；以及控制部，上述控制部预先存储从上述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，上述控制部根据将上述燃料气体向上述燃料电池供给时的由上述压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，上述控制部判定上述燃料气体压力增加速度是否小于上述氢压力增加速度，在判定为上述燃料气体压力增加速度小于上述氢压力增加速度的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述控制部预先存储从上述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示经过规定的时间后的氢压力的数据群，在判定为上述燃料气体压力增加速度小于上述氢压力增加速度的情况下，上述控制部判定经过规定的时间后的上述燃料气体压力是否小于经过规定的时间后的上述氢压力，在判定为经过规定的时间后的上述燃料气体压力小于经过规定的时间后的上述氢压力的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。
本公开的燃料电池系统具备：燃料电池；燃料气体供给部，将包含氢的燃料气体向上述燃料电池供给；燃料气体供给流路，将上述燃料气体供给部与上述燃料电池的燃料气体入口连接；压力传感器，配置于上述燃料气体供给流路；燃料废气排出流路，用于将从上述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向上述燃料电池系统的外部排出；排气排水阀，配置于上述燃料废气排出流路；以及控制部，上述控制部预先存储从上述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示经过规定的时间后的氢压力的数据群，上述控制部判定经过规定的时间后的上述燃料气体压力是否小于经过规定的时间后的上述氢压力，在判定为经过规定的时间后的上述燃料气体压力小于经过规定的时间后的上述氢压力的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述控制部预先存储从上述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，在上述控制部判定为经过规定的时间后的上述燃料气体压力小于规定的阈值的情况下，上述控制部根据将上述燃料气体向上述燃料电池供给时的、由上述压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，上述控制部判定上述燃料气体压力增加速度是否小于上述氢压力增加速度，在判定为上述燃料气体压力增加速度小于上述氢压力增加速度的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。
根据本公开的燃料电池系统，能够抑制燃料电池的不可逆的性能降低。
附图说明
图1是表示氢浓度、分子量以及燃料电池系统的启动时的对于燃料电池的加压填充时间的倍数的关系的一个例子的图。
图2是表示不包含杂质气体的正常的燃料气体和包含杂质气体的异常的燃料气体向燃料电池的喷射时间与压力的关系的一个例子的图。
图3是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图4是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图5是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图6是表示本公开的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。
图7是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
图8是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
图9是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
图10是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
图11是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
附图标记说明
10…燃料电池；20…燃料气体供给部；21…燃料气体供给流路；22…燃料废气排出流路；23…排气排水阀；24…阳极气液分离器；25…循环流路；26…推出器；27…循环泵；50…控制部；60…压力传感器；100…燃料电池系统；200…燃料电池系统；300…燃料电池系统。
具体实施方式
本公开的燃料电池系统具备：燃料电池；燃料气体供给部，将包含氢的燃料气体向上述燃料电池供给；燃料气体供给流路，将上述燃料气体供给部与上述燃料电池的燃料气体入口连接；压力传感器，配置于上述燃料气体供给流路：燃料废气排出流路，用于将从上述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向上述燃料电池系统的外部排出；排气排水阀，配置于上述燃料废气排出流路；以及控制部，上述控制部预先存储从上述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，所述控制部根据将上述燃料气体向上述燃料电池供给时的由上述压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，上述控制部判定上述燃料气体压力增加速度是否小于上述氢压力增加速度，在判定为上述燃料气体压力增加速度小于上述氢压力增加速度的情况下，上述控制部禁止上述燃料电池的发电。
图1是表示氢浓度、分子量以及燃料电池系统的启动时的对于燃料电池的加压填充时间的倍数的关系的一个例子的图。
如图1所示，本研究者发现了以下情况，即，氢在气体中分子量最小并且密度较小，因此若在燃料气体中包含氢以外的杂质气体，则燃料气体的密度增加，燃料气体从燃料气体供给部的喷射流量降低，气压的上升速度降低。因此，在从燃料气体供给部向燃料电池的燃料气体导入时，燃料气体中的杂质的有无会使燃料气体从燃料气体供给部的喷射流量不同，因此能够根据从开始燃料气体向燃料电池的供给起的压力上升速度的差异来探测杂质的有无。
根据本公开的燃料电池系统，即使万一在将包含大量的杂质气体的劣质气体填充至燃料气体供给部的情况下，也能够在使燃料电池发电前进行检测。
本公开的燃料电池系统利用在燃料电池系统的起动时从燃料气体供给部向燃料电池供给燃料气体时的根据气体种类而气压的上升速度不同的现象来探测杂质气体，推断杂质的含量，在推断为杂质量较多的情况下，禁止燃料电池的发电。
本公开的燃料电池系统通过在燃料电池的发电前探测杂质气体并禁止燃料电池的发电，从而能够抑制燃料电池的亏氢。
在本公开中，将燃料气体和氧化剂气体统称为反应气体。向阳极供给的反应气体是燃料气体，向阴极供给的反应气体是氧化剂气体。燃料气体是主要含有氢的气体，也可以是氢。氧化剂气体也可以是氧、空气、干燥空气等。
在本公开中，杂质也可以是氮气、一氧化碳以及硫化氢等。
本公开的燃料电池系统通常搭载于具有电动机作为驱动源的车辆来使用。
另外，本公开的燃料电池系统也可以搭载于即使通过二次电池的电力也能够行驶的车辆来使用。
电动机并不特别地限定，也可以是以往公知的驱动马达。
车辆也可以是燃料电池车辆。
车辆也可以具备本公开的燃料电池系统。
本公开的燃料电池系统具备燃料电池。
燃料电池可以仅具有一个单电池，也可以是作为将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组。
单电池的层叠数并不特别地限定，例如，可以是2～数百个，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膜电极气体扩散层接合体。
膜电极气体扩散层接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层。
阳极(燃料极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层。
将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。另外，作为阳极催化剂和阴极催化剂，例如，能够举出Pt(铂)、Ru(钌)等，作为担载催化剂的母材和导电材料，例如能够举出碳等碳材料等。
将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
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，例如能够举出碳布和碳纸等碳多孔体、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，例如能够举出包含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膜(杜邦公司制)等。
单电池也可以根据需要具备夹持膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。两片隔离件的一方是阳极侧隔离件，另一方是阴极侧隔离件。在本公开中，将阳极侧隔离件和阴极侧隔离件统称为隔离件。
隔离件也可以具有用于使反应气体和制冷剂向单电池的层叠方向流通的供给孔和排出孔。作为制冷剂，为了防止低温时的冻结，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。
供给孔能够举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。
排出孔能够举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。
隔离件可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔。
隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外，隔离件也可以在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将燃料电池的温度保持恒定的制冷剂流路。
在隔离件是阳极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阳极侧隔离件可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有使燃料气体从燃料气体供给孔向燃料气体排出孔流动的燃料气体流路，也可以在与和阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
在隔离件是阴极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阴极侧隔离件可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有使氧化剂气体从氧化剂气体供给孔向氧化剂气体排出孔流动的氧化剂气体流路，也可以在与和阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
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(例如铁、铝、以及不锈钢等)板等。另外，隔离件也可以具备集电功能。
燃料电池组也可以具有各供给孔连通的入口歧管、和各排出孔连通的出口歧管等歧管。
入口歧管能够举出阳极入口歧管、阴极入口歧管以及制冷剂入口歧管等。
出口歧管能够举出阳极出口歧管、阴极出口歧管以及制冷剂出口歧管等。
燃料电池系统具备燃料气体供给部、燃料气体供给流路、压力传感器、燃料废气排出流路、排气排水阀以及控制部作为燃料电池的燃料气体系统。
燃料气体供给部将包含氢的燃料气体向燃料电池供给。具体而言燃料气体供给部将包含氢的燃料气体向燃料电池的阳极供给。
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。
燃料气体供给部与控制部电连接。燃料气体供给部也可以构成为：根据来自控制部的控制信号来控制燃料气体供给部的主截止阀的开闭，由此控制燃料气体向燃料电池的供给的ON/OFF。
燃料气体供给流路将燃料气体供给部与燃料电池的燃料气体入口连接。燃料气体供给流路使燃料气体向燃料电池的阳极的供给成为可能。燃料气体入口也可以是燃料气体供给孔、阳极入口歧管等。
压力传感器配置于上述燃料气体供给流路。
压力传感器测定向燃料电池供给的燃料气体的压力。压力传感器与控制部电连接，控制部探测由压力传感器测定出的燃料气体的压力。
压力传感器能够使用以往公知的压力计等。
燃料废气排出流路将从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向燃料电池系统的外部排出。燃料气体出口也可以是燃料气体排出孔、阳极出口歧管等。
在燃料废气排出流路配置排气排水阀(燃料废气排出阀)。
排气排水阀能够将燃料废气和水分等向外部(系统外)排出。
此外，外部可以是燃料电池系统的外部，也可以是车辆的外部。
也可以构成为：排气排水阀与控制部电连接，通过控制部控制排气排水阀的开闭，由此调整燃料废气向外部的排出流量。另外，也可以通过调整排气排水阀的开度来调整向燃料电池的阳极供给的燃料气体压力(阳极压力)。
燃料废气也可以包含在阳极未反应而直接通过的燃料气体、和在阴极生成的生成水到达至阳极的水分等。燃料废气存在包括在催化剂层和电解质膜等生成的腐蚀物质、和也可以在扫气时向阳极供给的氧化剂气体等。
燃料电池系统也可以具备循环流路。
循环流路能够回收作为从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气，并将其作为循环气体向燃料电池供给。
循环流路也可以从燃料废气排出流路分支，并与燃料气体供给流路合流。
循环流路也可以从燃料废气排出流路分支并与推出器连接，该推出器也可以配置于燃料气体供给流路。
也可以构成为：循环流路从燃料废气排出流路经由气液分离器分支，并与配置于燃料气体供给流路的推出器连接，由此与燃料气体供给流路合流。
推出器例如也可以配置于燃料气体供给流路上的与循环流路的合流部。推出器将包含燃料气体和循环气体的混合气体向燃料电池的阳极供给。作为推出器，能够采用以往公知的推出器。
燃料电池系统也可以根据需要在循环流路上具备调整循环气体的流量的氢泵等循环用泵等。
也可以构成为：循环用泵与控制部电连接，通过控制部控制循环用泵的驱动的开启·关闭和转速等，由此调整循环气体的流量。
燃料电池系统也可以具备阳极气液分离器。
阳极气液分离器也可以配置于燃料废气排出流路与循环流路的分支点。在该情况下，燃料废气排出流路的排气排水阀也可以配置于比阳极气液分离器靠下游的位置。阳极气液分离器将作为从燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气中所包含的水分与燃料气体分离。由此，可以使燃料气体作为循环气体返回至循环流路，也可以将燃料废气排出流路的排气排水阀开阀来将不必要的气体和水分等向外部排出。另外，通过阳极气液分离器，能够抑制多余的水分向循环流路流动，因此能够抑制由该水分引起的循环泵等的冻结的产生。
作为燃料电池的氧化剂气体系统，燃料电池系统可以具备氧化剂气体供给部，可以具备氧化剂气体供给流路，也可以具备氧化剂废气排出流路。
氧化剂气体供给部向燃料电池供给氧化剂气体。具体而言，氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。
作为氧化剂气体供给部，例如能够使用空气压缩机等。
氧化剂气体供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动氧化剂气体供给部。氧化剂气体供给部也可以被控制部控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力构成的群中选出的至少一个。
氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池的氧化剂气体入口连接。
氧化剂气体供给流路能够使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极的供给。氧化剂气体入口也可以是氧化剂气体供给孔、阴极入口歧管等。
氧化剂废气排出流路与燃料电池的氧化剂气体出口连接。氧化剂废气排出流路能够使作为从燃料电池的阴极排出的氧化剂气体的氧化剂废气向外部排出。氧化剂气体出口也可以是氧化剂气体排出孔、阴极出口歧管等。
也可以在氧化剂废气排出流路设置有氧化剂气压力调整阀。
氧化剂气压力调整阀与控制部电连接，通过控制部将氧化剂气压力调整阀开阀，由此将作为反应完毕的氧化剂气体的氧化剂废气从氧化剂废气排出流路向外部排出。另外，也可以通过调整氧化剂气压力调整阀的开度来调整向阴极供给的氧化剂气压力(阴极压力)。
作为燃料电池的冷却系统，燃料电池系统可以具备制冷剂供给部，也可以具备制冷剂循环流路。
制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔及制冷剂排出孔连通，能够使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环。
制冷剂供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动制冷剂供给部。制冷剂供给部被控制部控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。由此也可以控制燃料电池的温度。
制冷剂供给部例如能够举出冷却水泵等。
也可以在制冷剂循环流路设置有将冷却水的热散热的散热器。
也可以在制冷剂循环流路设置有储存制冷剂的储存罐。
燃料电池系统也可以具备二次电池。
二次电池(蓄电池)只要能够充放电即可，例如能够举出镍氢二次电池、和锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外，二次电池也可以包括双电层电容器等蓄电元件。二次电池也可以是将多个串联连接的结构。二次电池向电动机和氧化剂气体供给部等供给电力。二次电池例如也可以从家庭用电源等车辆的外部的电源进行充电。也可以通过燃料电池的输出来对二次电池进行充电。二次电池的充放电也可以被控制部控制。
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)和主要作为用于控制处理的各种作业区域来使用的RAM(随机存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如也可以是电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)等控制装置。
控制部也可以与点火开关电连接，该点火开关也可以搭载于车辆。即使切断点火开关，控制部也可以通过外部电源进行动作。
(1)第1实施方式
控制部预先存储从燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群。
控制部根据将燃料气体向燃料电池供给时的由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度。
控制部判定燃料气体压力增加速度是否小于氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
(2)第2实施方式
控制部预先存储从燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示经过规定的时间后的氢压力的数据群。
控制部判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
图2是表示不包含杂质气体的正常的燃料气体和包含杂质气体的异常的燃料气体向燃料电池的喷射时间与压力的关系的一个例子的图。
如图2所示，在第1实施方式中，根据压力增加速度的斜率的差别来判定杂质气体的有无。另一方面，在第2实施方式中，根据经过规定时间后的压力的差别来判定杂质气体的有无。
因此，从提高杂质气体的有无的判定精度的观点出发，上述第1实施方式与第2实施方式也可以组合来实施。对于第1实施方式和第2实施方式而言，可以先实施第1实施方式，也可以先实施第2实施方式。
图3是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图3所示的燃料电池系统100具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、排气排水阀23、控制部50以及压力传感器60。此外，在图3中，仅图示燃料气体系统，省略其他的氧化剂气体系统、冷却系统等的图示。
压力传感器60配置于燃料气体供给流路21上，测定阳极入口处的燃料气体的压力值。如虚线所示，压力传感器60与控制部50电连接，将测定出的燃料气体的压力值发送至控制部50。
控制部50与燃料气体供给部20电连接，基于探测出的燃料气体的压力值的结果来控制燃料气体从燃料气体供给部20的供给。
控制部50与排气排水阀23电连接，根据需要打开排气排水阀23，将不必要的气体和水分等从燃料废气排出流路22向外部排出。
图4是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图4所示的燃料电池系统200具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、排气排水阀23、阳极气液分离器24、循环流路25、推出器26、控制部50以及压力传感器60。此外，在图4中，仅图示燃料气体系统，省略其他的氧化剂气体系统、冷却系统等的图示。另外，在图4中对于与图3相同的结构的部件，省略其说明。
阳极气液分离器24配置于燃料废气排出流路22的与循环流路25的分支点，从作为从阳极出口排出的燃料气体的燃料废气中分离燃料气体和水分，使燃料气体作为循环气体返回至循环流路25。
推出器26配置于循环流路25的与燃料气体供给流路21的合流部。
图5是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。在图5中，对于与图4相同的结构的部件，省略其说明。
图5所示的燃料电池系统300与图4所示的燃料电池系统200比较，代替将推出器26配置于循环流路25的与燃料气体供给流路21的合流部，转而在循环流路25配置循环泵27。此外，也可以将推出器26配置于循环流路25的与燃料气体供给流路21的合流部。
图6是表示本公开的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。
(A)第1实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。将燃料气体向燃料电池供给的时机例如也可以是在向燃料气体供给部补充燃料气体后。
控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度。
控制部判定燃料气体压力增加速度是否小于预先存储的氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。在燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，在燃料气体中包含杂质气体，因此通过禁止燃料电池的发电，能够抑制燃料电池的不可逆的性能降低。
另一方面，在判定为燃料气体压力增加速度为氢压力增加速度以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
图7是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
(B)第2实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部计算由压力传感器探测到的经过规定的时间后的燃料气体压力。
控制部判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。在经过规定的时间后的燃料气体压力小于经过规定的时间后的氢压力的情况下，在燃料气体中包含杂质气体，因此通过禁止燃料电池的发电，能够抑制燃料电池的不可逆的性能降低。
另一方面，在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力为预先存储的经过规定的时间后的氢压力以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
图8是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
(C)第1实施方式+第2实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度。
控制部判定燃料气体压力增加速度是否小于预先存储的氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度为氢压力增加速度以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部计算由压力传感器探测到的经过规定的时间后的燃料气体压力。
控制部判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
另一方面，在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力为预先存储的经过规定的时间后的氢压力以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
通过组合第1实施方式与第2实施方式，能够使杂质气体的有无的判定精度提高。
图9是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
(D)第2实施方式+第1实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部计算由压力传感器探测到的经过规定的时间后的燃料气体压力。
控制部判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力为预先存储的经过规定的时间后的氢压力以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度。
控制部判定燃料气体压力增加速度是否小于预先存储的氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
另一方面，在判定为燃料气体压力增加速度为氢压力增加速度以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
通过组合第2实施方式和第1实施方式，能够使杂质气体的有无的判定精度提高。
图10是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
(E)第1实施方式+第1实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度。
控制部判定燃料气体压力增加速度是否小于预先存储的氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度为氢压力增加速度以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部暂时停止燃料气体向燃料电池的供给，再度将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来再度计算燃料气体压力增加速度。
控制部再度判定燃料气体压力增加速度是否小于预先存储的氢压力增加速度。
在判定为燃料气体压力增加速度为氢压力增加速度以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为燃料气体压力增加速度小于氢压力增加速度的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
考虑燃料气体供给部的动作不良的可能性，在重新尝试燃料气体供给(在将燃料气体供给部的主截止阀闭阀一次后再度开阀)后进行判定，由此能够使杂质气体的有无的判定精度提高。
图11是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
(F)第2实施方式+第2实施方式
控制部将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部计算由压力传感器探测到的经过规定的时间后的燃料气体压力。
控制部判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力为预先存储的经过规定的时间后的氢压力以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部暂时停止燃料气体向燃料电池的供给，并再度将规定的量的燃料气体向燃料电池供给。
控制部根据由压力传感器探测到的压力的变化来再度计算经过规定的时间后的燃料气体压力。
控制部再度判定经过规定的时间后的燃料气体压力是否小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力。
在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力为预先存储的经过规定的时间后的氢压力以上的情况下，控制部许可燃料电池的发电。
另一方面，在判定为经过规定的时间后的燃料气体压力小于预先存储的经过规定的时间后的氢压力的情况下，控制部禁止燃料电池的发电。
考虑燃料气体供给部的动作不良的可能性，在重新尝试燃料气体供给(在将燃料气体供给部的主截止阀闭阀一次后再度开阀)后进行判定，由此能够使杂质气体的有无的判定精度提高。

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备：
燃料电池；
燃料气体供给部，将包含氢的燃料气体向所述燃料电池供给；
燃料气体供给流路，将所述燃料气体供给部与所述燃料电池的燃料气体入口连接；
压力传感器，配置于所述燃料气体供给流路；
燃料废气排出流路，用于将从所述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向所述燃料电池系统的外部排出；
排气排水阀，配置于所述燃料废气排出流路；以及
控制部，
所述控制部预先存储从所述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，
所述控制部根据将所述燃料气体向所述燃料电池供给时的由所述压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，
所述控制部判定所述燃料气体压力增加速度是否小于所述氢压力增加速度，
在判定为所述燃料气体压力增加速度小于所述氢压力增加速度的情况下，所述控制部禁止所述燃料电池的发电。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制部预先存储从所述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示经过规定的时间后的氢压力的数据群，
在判定为所述燃料气体压力增加速度小于所述氢压力增加速度的情况下，所述控制部判定经过规定的时间后的所述燃料气体压力是否小于经过规定的时间后的所述氢压力，
在判定为经过规定的时间后的所述燃料气体压力小于经过规定的时间后的所述氢压力的情况下，所述控制部禁止所述燃料电池的发电。
3.一种燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池；
燃料气体供给部，将包含氢的燃料气体向所述燃料电池供给；
燃料气体供给流路，将所述燃料气体供给部与所述燃料电池的燃料气体入口连接；
压力传感器，配置于所述燃料气体供给流路；
燃料废气排出流路，用于将从所述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向所述燃料电池系统的外部排出；
排气排水阀，配置于所述燃料废气排出流路；以及
控制部，
所述控制部预先存储从所述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示经过规定的时间后的氢压力的数据群，
所述控制部判定经过规定的时间后的所述燃料气体压力是否小于经过规定的时间后的所述氢压力，
在判定为经过规定的时间后的所述燃料气体压力小于经过规定的时间后的所述氢压力的情况下，所述控制部禁止所述燃料电池的发电。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制部预先存储从所述燃料气体供给部供给规定的量的氢气时的、表示氢气的供给量与氢压力增加速度的关系的数据群，
在所述控制部判定为经过规定的时间后的所述燃料气体压力小于规定的阈值的情况下，所述控制部根据将所述燃料气体向所述燃料电池供给时的、由所述压力传感器探测到的压力的变化来计算燃料气体压力增加速度，
所述控制部判定所述燃料气体压力增加速度是否小于所述氢压力增加速度，
在判定为所述燃料气体压力增加速度小于所述氢压力增加速度的情况下，所述控制部禁止所述燃料电池的发电。
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