CN1551395A - 燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆 - Google Patents

燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN1551395A
CN1551395A CNA2004100306225A CN200410030622A CN1551395A CN 1551395 A CN1551395 A CN 1551395A CN A2004100306225 A CNA2004100306225 A CN A2004100306225A CN 200410030622 A CN200410030622 A CN 200410030622A CN 1551395 A CN1551395 A CN 1551395A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
gas pipeline
fuel
outlet
cell system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004100306225A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1271739C (zh
Inventor
�е�֪��
中岛知明
中西治通
����һ
松本信一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN1551395A publication Critical patent/CN1551395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1271739C publication Critical patent/CN1271739C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明涉及燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆。该燃料电池系统包括带有切口70a的管状开关件70，转换这些切口的位置，从而改变构成燃料电池组20的各单位燃料电池30中的氧化气体管道36的出口的打开面积。该系统还包括驱动辊74和改变切口70a的位置的步进电机79。电子控制单元控制该步进电机79的转动，以便首先驱动该管状开关件70以把氧化气体管道36的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，然后扩大氧化气体管道36的出口的打开面积，从而在氧化气体管道36中生成脉动。由此高效地把絮凝在氧化气体管道36中的水滴排出出口。该实施例的结构在各燃料电池30中无需任何旁路。本发明特征性结构使用与现有燃料电池等效的单位燃料电池30的架构，基本上不增加燃料电池组20的尺寸。

Description

燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统和一种装有该燃料电池系统的车辆。特别是，本发明涉及一种包括燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池通过流过设置在阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体(气体燃料)中的氢的电化学反应生成电力；本发明还涉及一种其上装有该燃料电池系统的车辆。
背景技术
公知的燃料电池系统包括：通过流过设置在各电解质膜阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在该电解质膜阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体中的氢的电化学反应而生成电力的燃料电池；与各燃料电池中的气体管道平行布置的旁路管道；以及压力开关阀，各压力开关阀均位于该旁路管道中且具有一在常态下通过一弹簧压到一关闭位置的阀盘(例如见日本专利申请公报No.2002-151113的图1)。在该现有燃料电池系统中，当絮凝在气体管道中的水滴妨碍该气体管道中的顺畅气流时，由该气体管道进口压力与出口压力之间的压力差所造成的力超过该压力开关阀的弹力，从而打开该压力开关阀。气体然后从该气体管道的进口经该旁路管道流到该气体管道的出口。这使得进口压力与出口压力之间的压力差逐渐减小，最后关闭该压力开关阀。阀的反复打开和关闭动作将絮凝在该气体管道中的水滴排出。
该现有技术结构在各燃料电池中除了气体管道外还需要旁路管道，因此使得该燃料电池系统中的燃料电池的尺寸不希望地增大。在该燃料电池系统中，当絮凝在气体管道中的水滴妨碍该气体管道中的顺畅气流时，该压力开关阀打开，以使气体流过该旁路管道。该压力开关阀随着进口压力的下降而关闭。升高的进口压力完全由流过该旁路管道的气体降低。该结构无法有效地把絮凝在该气体管道中的水滴导向其出口。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不增加燃料电池系统的尺寸就能排出絮凝在气体管道中的水滴的燃料电池系统。本发明的目的还在于提供一种能够有效排出絮凝在气体管道中的水滴的燃料电池系统。本发明的目的还在于提供一种其上装有这类燃料电池系统的车辆。
本发明第一燃料电池系统包括：燃料电池，该燃料电池通过流过设置在阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体中的氢的电化学反应生成电力；打开和关闭该氧化气体管道和该燃料气体管道至少之一的出口的开关件；以及驱动所述开关件以打开和关闭该至少一个气体管道的出口的驱动模块。
在本发明燃料电池系统中，该驱动模块驱动该开关件以打开和关闭该气体管道的出口。这一结构可灵敏地控制该气体管道的内部压力，并确保有效地把絮凝在该气体管道中的水滴排出出口。与所引用的专利文献1的结构不同，该实施例的结构无需任何旁路。本发明的特征性结构使用与现有燃料电池等同的燃料电池的构架，基本上不增加该燃料电池系统的尺寸。
在本发明的一个优选实施例中，该燃料电池系统包括：由若干燃料电池层压而成的燃料电池组；以及与包括在各燃料电池中的至少一个气体管道的出口连接的排气歧管，并且该开关件位于所述排气歧管中。这一结构确保有效消除絮凝在构成该燃料电池组的各燃料电池的气体管道中的水滴。该开关件位于现有的排气歧管中，因此不增大该燃料电池的尺寸。该排气歧管可为与包括在该燃料电池中的各氧化气体管道的出口连接的氧化气体排气歧管，也可为与包括在该燃料电池中的各燃料气体管道的出口连接的燃料气体排气歧管。在该实施例的一种应用中，所述燃料电池组可分为多个燃料电池块，其中，所述多个燃料电池块的每一个包括多个燃料电池；所述氧化气体排气歧管可设置在所述多个燃料电池块的每一个中，并与包括在各燃料电池块中的多个燃料电池的各氧化气体管道的出口连接；所述燃料气体排气歧管可设置在多个燃料电池块的每一个中，并与包括在每个燃料电池块中的多个燃料电池的各燃料气体管道的出口连接。层压在该燃料电池组中的各燃料电池的含水量常常不同。这一应用因此把该燃料电池组分成多个燃料电池块，从而可以排出多个燃料电池块的每一个中的水份。
在本发明的一个优选应用中，该燃料电池系统中的所述开关件具有一切口，所述开关件的除该切口之外的其余部位面对该至少一个气体管道的出口的定位(配置)，使该气体管道的出口的打开面积(开口面积)缩小为0或向0缩小，而所述开关件的切口面对该至少一个气体管道的出口的定位，使该气体管道的出口的打开面积扩大。通过简单地改变形成在该开关件中的切口与该气体管道的出口之间的位置关系就可在该气体管道中生成脉动。因此，用这一较简单的结构就可实现本发明的特征。作为该应用的一种变型，该开关件可为其圆周面上具有一切口并可转动地位于一排气歧管中的管状开关件，该排气歧管与该至少一个气体管道的出口连接。通过转动该开关件的较简单的动作来改变该开关件的切口与该气体管道的出口之间的位置关系。
在本发明另一优选实施例中，该燃料电池系统还包括驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，用以首先驱动所述开关件把该至少一个气体管道的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，然后扩大该气体管道的出口的打开面积，从而在该气体管道中生成脉动。该程序首先把该气体管道的出口的打开面积缩小到0或向0缩小，以提高该气体管道的内部压力，随后扩大该打开面积。因此高压气体在该气体管道中有力地流动。在该气体管道中生成的这种脉动把絮凝在该气体管道中的水滴有效地压出该出口。
在本发明的具有该驱动控制模块的该燃料电池系统的一个优选应用中，该驱动控制模块根据在该至少一个气体管道中的水絮凝状态控制该驱动模块，以在该气体管道中生成脉动。该结构确保足以消除絮凝在该气体管道中的水滴。“水絮凝状态”可根据一实际检测絮凝在该气体管道中的水滴的传感器的检测信号来确定。另一可用程序在水滴絮凝在该气体管道中的条件下测量该燃料电池的物理量(例如温度、湿度或输出状态)，并根据测到的物理量确定该“水絮凝状态”。
在本发明的具有该驱动控制模块的该燃料电池系统的另一优选应用中，当该燃料电池的输出超过一预定输出值时或当该燃料电池总电力的测量值超过一预定电力值时，该驱动控制模块控制该驱动模块，以在该至少一个气体管道中生成脉动。该结构在该气体管道中有效地生成脉动，从而在该燃料电池的高输出的条件下或在该燃料电池的高总电力的条件下一这常常导致水滴絮凝在该气体管道中，足以消除絮凝在该气体管道中的水滴。在此，“预定输出值”和“预定电力值”可在水滴絮凝在该气体管道中的条件下根据该燃料电池的输出和总电力的测量值来设定。该驱动控制模块可在该燃料电池的输出超过该预定输出值时和在该燃料电池的总电力的测量值超过该预定电力值时控制驱动模块，以在该至少一个气体管道中生成脉动。
作为一种变型，本发明的具有驱动控制模块的燃料电池系统还可包括存储在水滴絮凝在该至少一个气体管道中的条件下该燃料电池的输出特性的存储模块。当工作中的该燃料电池的所测到的输出特性与存储在该存储模块中的输出特性基本一致时，该驱动控制模块控制该驱动模块，以在该气体管道中生成脉动。该程序将在水滴絮凝在该气体管道中的条件下的该燃料电池的输出特性(例如输出电压的随时间变动)与工作中的该燃料电池的所测到的输出特性进行比较，并且足以确定水滴在该气体管道中的絮凝状态。
在本发明的具有该驱动控制模块的燃料电池系统的另一优选应用中，该驱动控制模块以一定时间间隔控制该驱动模块，以在该至少一个气体管道中生成脉动。这一较简单的控制有效消除絮凝在该气体管道中的水滴。在此，“一定时间间隔”可为在该燃料电池工作期间每次在该气体管道中发生水滴絮凝的预定时段，它根据经验来确定。
本发明第二燃料电池系统包括：燃料电池，该燃料电池通过流过设置在阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体中的氢的电化学反应生成电力；由若干该燃料电池层压而成并被分成多个燃料电池块的燃料电池组，其中，每个燃料电池块包括多个燃料电池；氧化气体排气歧管，各氧化气体排气歧管与包括在每个燃料电池块中的多个燃料电池的各氧化气体管道的出口连接；燃料气体排气歧管，各燃料气体排气歧管与包括在每个燃料电池块中的多个燃料电池的各燃料气体管道的出口连接；调节模块，各调节模块调节各燃料电池块中的所述氧化气体排气歧管和所述燃料气体排气歧管至少之一的出口打开面积；以及驱动所述调节模块的驱动模块。
本发明的这一燃料电池系统调节所述多个燃料电池块的每一个中的氧化气体排气歧管和燃料气体排气歧管至少之一的打开面积。层压在该燃料电池组中的各燃料电池的含水量常常不同。该应用因此把该燃料电池组分成多个燃料电池块，可以排出所述多个燃料电池块的每一个中的水份。因而有效地把絮凝在气体管道中的水滴排出到各燃料电池块的出口。与所引用的专利文献1的结构不同，该实施例的结构无需任何旁路。本发明的特征性结构使用与现有燃料电池等效的燃料电池的架构，并且基本上不增大该燃料电池系统的尺寸。
在本发明一实施例中，所述燃料电池系统还包括：测量与各燃料电池块中的含水量有关的参数的值的参数值测量模块；根据由所述参数值测量模块测量的参数值确定各燃料电池块中的含水量的含水量确定模块；以及驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，以驱动由所述含水量确定模块确定的一含水量过量的具体燃料电池块中的所述调节模块，用以把所述至少一个排气歧管的出口打开面积增大到大于一预定基准面积。该程序在处于泛滥状态的燃料电池块中把该排气歧管的打开面积调节到大于该基准面积。因此，确保有效消除絮凝在该燃料电池块中的各燃料电池的气体管道中的水份。在该实施例中，所述参数值测量模块可测量各燃料电池块的内阻，在一具体燃料电池块的所测到的内阻值低于一预定适当范围时，所述含水量确定模块可确定该具体燃料电池块的含水量过量。
在本发明另一优选实施例中，所述燃料电池系统还包括：测量与各燃料电池块中的含水量有关的参数的值的参数值测量模块；根据由所述参数值测量模块测量的参数值确定各燃料电池块中的含水量的含水量确定模块；以及驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，以驱动由所述含水量确定模块确定的一含水量不足的具体燃料电池块中的所述调节模块，用以把所述至少一个排气歧管的出口打开面积减小到小于一预定基准面积。该程序在处于干燥状态的燃料电池块中把该排气歧管的打开面积调节到小于该基准面积。这样使得水份保持在该燃料电池块中的各燃料电池的气体管道中，从而理想地消除该干燥状态。在该实施例中，所述参数值测量模块可测量各燃料电池块的内阻，在一具体燃料电池块的所测到的内阻值超过一预定适当范围时，所述含水量确定模块可确定该具体燃料电池块的含水量不足。
在上述两实施例的一种应用中，该燃料电池系统进一步包括识别所述多个燃料电池块的位置关系的块位置识别模块，所述驱动控制模块增大由所述块位置识别模块识别出的位于下方位置的一具体燃料电池块中的所述至少一个排气歧管的预定基准面积。包括在该燃料电池组中的各燃料电池块中的位于下方位置上的燃料电池块的含水量由于重力原因而较高。因此加大该基准面积，以加速消除该位于下方的燃料电池块中的水份。
本发明的车辆装有上述任一结构的燃料电池系统。上述任一结构的燃料电池系统生成脉动并把絮凝在该气体管道中的水滴压出到出口。其上装有该燃料电池系统的车辆可自然地实现与上述燃料电池系统等效的功能和效果。
附图说明
图1示意地示出本发明第一实施例中的其上装有燃料电池系统的车辆的结构；
图2为一单位燃料电池的分解透视图(立体图)；
图3为示意地示出一管状开关件的透视图；
图4示出该管状开关件的切口与氧化气体管道之间的位置关系；
图5为该单位燃料电池的剖面图；
图6为示出氧化气体管道出口开关程序的流程图；
图7和8为示意地示出第一实施例的一变型结构中的开关件的透视图；
图9为示意地示出第二实施例中的一燃料电池组的透视图；
图10示出第二实施例中的氧化气体和燃料气体的供应气流和排放气流；
图11为第二实施例中的一背压控制阀的方框图；
图12示出第二实施例中的与电子控制单元的连接；
图13为第二实施例中各燃料电池块中的内阻Ri与含水量之间关系的曲线图；
图14为示出第二实施例中的含水量调节程序的流程图；
图15为示出第二实施例中的倾斜响应处理程序的流程图；
图16为第二实施例的一变型结构中的燃料电池组的平面图；以及
图17为示出第二实施例的一变型结构中的含水量调节程序的流程图。
具体实施方式
[第一实施例]
下面结合附图说明本发明的某些实施例。图1示意地示出本发明第一实施例中的其上装有燃料电池系统12的车辆10的结构。图2为单位燃料电池30的分解透视图。图3为示意地示出管状开关件70的透视图。图4示出管状开关件70的切口70a与氧化气体管道36之间的位置关系。图5为单位燃料电池30的剖面图。
如图1所示，该实施例的车辆10包括一燃料电池系统12；一把燃料电池系统12供应的电力转换成驱动力并利用该驱动力经一减速器16转动驱动轮18、18的致动机构14；以及一控制整个车辆10的电子控制单元80。燃料电池系统12具有：一由多个通过氢和氧的电化学反应生成电力的单位燃料电池30叠积(层积)成的燃料电池组20；把氧化气体和燃料气体供给至各燃料电池30的供气歧管M1和M2；以及把流过各单位燃料电池30的氧化气体和燃料气体的排气排出该燃料电池组20的排气歧管M3和M4。该实施例的车辆10还包括一位于氧化气体排气歧管M3中的管状开关件70(见图3)，用以打开和关闭氧化气体管道36的出口。
燃料电池组20是通过将多个作为基本单元的单位燃料电池30叠积成组，并在该组单位燃料电池30的两端依次布置一对集电板21和22、一对绝缘板23和24以及一对端板25和26而制成。集电板21和22由不透气的导电材料如致密的碳或铜制成。绝缘板23和24由绝缘材料如橡胶或树脂制成。端板25和26由具有刚性的金属如钢制成。集电板21和22分别具有输出端子21a和22a，用以输出由燃料电池组20生成的电动势。一夹持(保持)机构(未示出)使得端板25和26在沿其叠积方向施加的压力的作用下夹牢各单个电池30。
如图2和5所示，各单位燃料电池30均具有一包括布置在电解质膜31两边上的阳极32和阴极33的膜电极组件(MEA)34；和布置在MEA34两边上的一对隔板40、40。电解质膜31在其湿润状态下具有良好的质子传导性。电解质膜31最好使用杜邦(DuPont)公司制造的Nafion膜。阳极32和阴极33均具有其上涂有白金(铂)或白金与其它金属的合金的催化剂(触媒)电极，以及用碳纤维织物制成的碳布的气体扩散电极。MEA34由阳极32、电解质膜31和阴极33通过热压缩而成。每个隔板40均由不透气的导电材料例如通过将碳压制成不透气而获得的模制碳制成。如图2所示，在隔板40上侧和下侧大约中央处形成有穿透隔板40的氧化气体供气口41和氧化气体排气口43。在隔板40左侧和右侧大约中央处还形成有穿透隔板40的燃料气体供气口42和燃料气体排气口44。隔板40的四个角上还形成有穿透隔板40的用于冷却水循环的圆孔45至48。在隔板40的一个表面上，多个从氧化气体供气口41延伸到氧化气体排气口43的凹槽形成氧化气体管道(配流槽)36。同样，在隔板40的另一个表面上，多个从燃料气体供气42延伸到燃料气体排气44的凹槽形成燃料气体管道38。
如图2所示，垫片50置于MEA34与各隔板40之间。垫片50布置在电解质膜31两边，用以抑制燃料气体和氧化气体泄漏和防止氧化气体流和燃料气体流在隔板40、40之间的空间中混合。各垫片50均具有：分别面对隔板40的氧化气体供气口41、燃料气体供气口42、氧化气体排气43和燃料气体排气口44的贯穿的槽51至54；分别面对圆孔45至48的贯穿的圆孔55至58(图中未示出圆孔55)；和一尺寸成形为用以容纳阳极32或阴极33的方孔。
在供气歧管中，氧化气体供气歧管M1为一在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的氧化气体供气口41与垫片50的槽51的空心空间。经一流量控制阀62从空气压缩机60供应的用作氧化气体的空气由一未示出的加湿器加湿后流入氧化气体供气歧管M1。燃料气体供气歧管M2为一在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的燃料气体供气口42与垫片50的槽52的空心空间。经一流量控制阀66从氢气储罐64供应的用作燃料气体的氢气由一未示出的加湿器加湿后流入燃料气体供气歧管M2。冷却水流入歧管M5和M6分别为在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的圆孔45和46与垫片50的圆孔55和56的空心空间。用作冷却剂的冷却水水流由一未示出的泵供应，并流入冷却水流入歧管M5和M6。
在排气歧管中，氧化气体排气歧管M3为一在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的氧化气体排气口43与垫片50的槽53的空心空间。流过各单位燃料电池30的氧化气体管道36的氧化气体的排气被一起引出燃料电池组20。燃料气体排气歧管M4为一在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的燃料气体排气口44与垫片50的槽54的空心空间。流过各单位燃料电池30的燃料气体管道38的燃料气体的排气被一起引出燃料电池组20。燃料气体的排气中仍包含未反应的氢气，因此可再循环流入燃料气体供气歧管M2中。冷却水流出歧管M7和M8分别为在燃料电池组20的叠积方向上连接各单位燃料电池30中的隔板40的圆孔47和48与垫片50的圆孔57和58的空心空间。流过形成在位于燃料电池组20中的若干燃料电池30之间的冷却水隔板(未示出)中的冷却水管道的冷却水热流被一起引出燃料电池组20。该冷却水热流由一未示出的散热器冷却后再循环流入冷却水流入歧管M5和M6中。
如图3和4所示，管状开关件70为一在位于氧化气体排气歧管M3中的两端上的驱动辊74和从动辊76之间以椭圆形管状横跨的带状件。管状开关件70为一金属薄板或树脂薄板，并具有多个其位置可对应于各氧化气体管道36的出口定位的切口70a、70a...。驱动辊7 4由一用作连接在燃料电池组20的端板25外表面上的操作模块的步进电机79驱动和转动。齿圈(未示出)设置在驱动辊74和从动辊76上。随着各辊74和76的转动，齿圈的齿与形成在管状开关件70中的导引孔(未示出)顺序啮合，从而使管状开关件70在其转动方向上运动。因此，管状开关件70与驱动辊和从动辊74和76之间不打滑。驱动辊74转动管状开关件70把切口70a、70a...停止在面对氧化气体管道36的出口的位置上，用以打开氧化气体管道36的出口(见图4(a)和5(a))。或者，驱动辊74转动管状开关件70把切口70a、70a...停止在面对把相邻的氧化气体管道36、36分开的突起37的位置上，用以关闭氧化气体管道36的出口(见图4(b)和5(b))。由管状开关件70围成的内部空间的尺寸基本上与氧化气体排气歧管M3的尺寸相同。
尽管没有具体示出，致动机构14(见图1)具有一将由燃料电池组20生成的直流电转换成交流电的电力转换器和一利用该转换的交流电驱动和转动的牵引电动机。
回到图1，电子控制单元80构造成一微处理器，其包括CPU82、存储处理程序的ROM84、临时存储数据的RAM86，和输入-输出端口(未示出)。电子控制单元80接收从该输入端口输入的从一加速器踏板传感器(未示出)发出的加速器踏板开度信号AP、从一车速传感器(未示出)发出的车速信号V、以及包括在致动机构14中的电力转换器的输入-输出电压信号。电子控制单元80从其输出端口向用于调节空气流量的流量控制阀62和用于调节氢气流量的流量控制阀66输出控制信号，以及向步进电机79和包括在致动机构14中的电力转换器和牵引电动机输出控制信号。
下面说明上述构造的该实施例的车辆10的工作情况，特别是在车辆10运行过程中除去絮凝在氧化气体管道36中的水滴的工作情况。在初始状态下，管状开关件70的切口70a位于打开氧化气体管道36的出口的位置，即位于面对氧化气体管道36的出口的位置上(见图4(a)和5(a))。图6为示出由电子控制单元80的CPU82执行的氧化气体管道出口开关程序的流程图。该程序存储在ROM84中，并由CPU82以预定时间间隔(例如每隔几毫秒)反复执行。该程序开始时，CPU82首先确定出口关闭旗标(标记)F为0还是1(步骤S100)。该出口关闭旗标F在管状开关件70关闭氧化气体管道36的出口的关闭位置上设为1，并且在管状开关件70打开氧化气体管道36的出口的打开位置上复位成0(置零)。该出口关闭旗标F在初始设定中复位成0。当在步骤S100确定该出口关闭旗标F为0时，CPU82随后判定当前时刻是否为出口关闭正时(定时)(步骤S110)。在此，每经过一固定时段，就出现该出口关闭正时。该固定时段通过实际测量燃料电池组20工作状态下水滴絮凝在氧化气体管道36中的时间而定。在当前时刻不是出口关闭正时时，该程序立即终止。另一方面，在当前时刻为出口关闭正时时，CPU82控制步进电机79转动，并使驱动辊74转动管状开关件70，以使切口70a停止在面对把相邻的氧化气体管道36、36分开的突起37的位置上，即利用切口70a以外的部位关闭氧化气体管道36的出口(见图4(b)和5(b))(步骤S120)。CPU82然后把出口关闭旗标F设为1(步骤S130)并退出该程序。
当在步骤S100确定出口关闭旗标F为1时，氧化气体管道36的出口已被关闭，以提高氧化气体管道36的内部压力。在这种情况下，CPU82随后判定自上一次把出口关闭旗标F设为1之时起是否已经过了一预定关闭时间(步骤S140)。如尚未经过该预定关闭时间，该程序立即终止。另一方面，如已经过该预定关闭时间，则认为氧化气体管道36的内部压力已提高到一规定值。因此，CPU82控制步进电机70转动，并使驱动辊74转动管状开关件70，以使切口70a停止在面对氧化气体管道36的出口即打开氧化气体管道36的出口的位置上(见图4(a)和5(a))(步骤S150)。CPU82然后把出口关闭旗标F复位成0(步骤S160)并退出该程序。该关闭时间设定为比该出口关闭正时的间隔短。
该实施例的控制关闭单位燃料电池30的氧化气体管道36的出口，以提高氧化气体管道36的内部压力，然后打开氧化气体管道36的出口。因此，增压的氧化气体从氧化气体管道36中喷出。在氧化气体管道36中生成的这一脉动有效地把絮凝在氧化气体管道36中的水滴排出到氧化气体排气歧管M3。管状开关件70用来打开和关闭氧化气体管道36的出口。这一结构确保能够灵敏地调节氧化气体管道36的内部压力。与所引用的专利文献1的结构不同，该实施例的结构在单位燃料电池30中无需任何旁路。在该实施例的结构中，管状开关件70和辊74和76位于现有的氧化气体排气歧管M3中。该实施例的特征性结构使用了与现有燃料电池等效的单位燃料电池30的架构，基本上没有增加燃料电池组20的尺寸。通过简单地改变管状开关件70的切口70a与氧化气体管道36的出口之间的位置关系，就可在氧化气体管道36中产生脉动。因此用此较简单的结构就可实现本发明的特征。通过转动管状开关件79这一较简单的动作就可改变管状开关件70的切口70a与氧化气体管道36的出口之间的位置关系。该实施例的较简单的控制每隔预定时间就在氧化气体管道36中生成脉动，从而有效地除去絮凝在氧化气体管道36中的水滴。
下面给出第一实施例的某些可能变型的示例。第一实施例的程序在每一出口关闭正时即每经过固定时段就在氧化气体管道36中生成脉动。一种可能的变型是测量水滴絮凝在氧化气体管道36中的条件下的湿度并把所测到的湿度设为一阈值T0。在氧化气体管道36中设置一湿度传感器。该变型的程序是，当该湿度传感器测量的湿度达到或超过该阈值T0时，判定该出口关闭正时出现(到来)，并在氧化气体管道36中生成脉动。这一结构按照水滴絮凝状况在氧化气体管道36中生成脉动，从而有效地除去絮凝在氧化气体管道36中的水滴。
另一可能的变型是，当燃料电池组20被需要高电力输出时，判定该出口关闭正时出现，并在氧化气体管道36中生成脉动。对燃料电池组20的高电力输出需求取决于判定对燃料电池组20的电力需求是否达到或超过一预定阈值T1。对燃料电池组20的电力需求由对驱动轮18、18的车辆动力需求算出。车辆动力需求是通过参考一存储在ROM84中的未示出的图根据车速信号V和加速器踏板开度信号AP的当前输入来规定的。阈值T1预先根据经验设定。燃料电池组20的较高输出造成电化学反应更激烈，从而生成大量水。这些大量的水很容易絮凝在氧化气体管道36中，从而妨碍氧化气体的顺畅流动。该变型的程序根据经验确定絮凝在氧化气体管道36中的水量与燃料电池组20的输出电力之间的关系，并在絮凝水量可能妨碍氧化气体顺畅流动时将燃料电池组20的输出电力设为阈值T1。
另一可能的变型是，当燃料电池组20总电力的测量值达到或超过对燃料电池组20的高电力输出需求下的一规定值时，判定该出口关闭正时出现。当总电力的测量值未达到对燃料电池组20的高电力输出需求下的该规定值时，电化学反应仅仅暂时变得激烈而不会造成水滴絮凝在氧化气体管道36中。但是，对燃料电池组20的高输出电力需求可持续一较长时段。在这种情况下，当该电力需求持续地超过阈值T1时，总电力的测量值达到该规定值。这一状态常常导致水滴絮凝在氧化气体管道36中。因此根据经验确定该总电力的规定值，并将其设为阈值T2。这一变型的程序是，在对燃料电池组20的电力需求持续地超过阈值T1时，当总电力的测量值达到或超过阈值T2时，判定该出口关闭正时出现。
另一可能的变型是把在水滴絮凝在氧化气体管道36中的条件下燃料电池组20的输出电压随时间变动的特性存储在ROM84中。这一变型的程序是，当测到的工作中的燃料电池组20的输出电压随时间变动的特性与存储在ROM8 4中的随时间变动的特性基本一致时，判定该出口关闭正时出现，并在氧化气体管道36中生成脉动。这一结构确保能够正确判断水滴在氧化气体管道36中的絮凝。
第一实施例的结构采用具有椭圆形横截面的管状开关件70。在如图7所示的单位燃料电池30的一种变型结构中，多个氧化气体管道36的出口一起连接到一个与氧化气体排气歧管M3连接的集管136。在这种情况下，采用一个具有准圆形横截面和一在其圆周面上的切口的管状开关件，例如一个带有一切口170a的转动阀170，打开和关闭集管136的出口。转动阀170以轴向转动的方式设置在氧化气体排气歧管M3中。步进电机79转换转动阀170的切口170a与集管136的出口之间的位置关系，用以打开和关闭集管136的出口。
第一实施例的控制调节横跨在驱动辊74与从动辊76之间的管状开关件70与氧化气体管道36的出口之间的位置关系，用以打开和关闭氧化气体管道36的出口。在图8所示的另一变型结构中，一其上无切口的金属或树脂薄板270设置于氧化气体排气歧管M3中，并被一未示出的致动器(例如一电动机或一螺线管)上下移动，以关闭氧化气体管道36的出口(图8中用实线所示的状态)和打开氧化气体管道36的出口(图8中用虚线所示的状态)。
上述实施例的控制可使管状开关件70的切口70a与氧化气体管道36的出口精确地匹配，以打开氧化气体管道36的出口，也可使管状开关件70的切口70a之外的部位与氧化气体管道36的出口精确地匹配，以关闭这些出口。一种可能的变型是可调节步进电机79的转动，以改变氧化气体管道36的出口与切口70a的重叠面积(打开面积)。这一变型结构确保能够灵敏调节氧化气体管道36中的脉动压力。
在上述实施例的结构中，氧化气体管道36被形成为从氧化气体供气口41延伸到氧化气体排气口43的线性(直线)槽。氧化气体管道36也可形成为曲线槽或蛇形槽。另一种可能的结构可在隔板40的表面上以预定间隔安装有小立方体或小长方体，并把由该立方体或长方体限定的间隙用作氧化气体管道36。
第一实施例的控制打开和关闭氧化气体管道36的出口，用以在氧化气体管道36中产生脉动。除了或替代这一操作，该控制可以类似的方式打开和关闭燃料气体管道38的出口，以在燃料气体管道38中产生脉动。供应至燃料气体管道38的燃料气体被加湿，过度加湿会造成水滴絮凝在燃料气体管道38中。
在上述实施例中，燃料电池系统12装在车辆10上。燃料电池系统12可装在任何其它车辆和运输工具如火车和飞机上，也可装在任何家用和工业用的联合发电(热电联产)系统中。总之，燃料电池系统12及其应用可获得与上述等同的功能和效果。
[第二实施例]
第二实施例用燃料电池组120替代第一实施例的燃料电池组20，其它结构与第一实施例相同。相同的组成部件用相同标号和符号表示，在此不再赘述。图9为示意地示出第二实施例中的燃料电池组120的透视图。图10示出第二实施例中的氧化气体和燃料气体的供气气流和排气气流。图11为第二实施例中的与电子控制单元80连接的背压控制阀的方框图。
如图9所示，第二实施例的燃料电池组120具有排成两行即第一行L1和第二行L2的几百个作为基本单元的单位燃料电池30(与第一实施例的燃料电池相同)。这两行L1和L2可用一接合板127互连成U形。接合板127可用不透气的导电材料如致密碳或铜制成。接合板127串联连接这几百个单位燃料电池30。燃料电池组120包括四个燃料电池块，即第一至第四燃料电池块B1至B4。各燃料电池块B1至B4具有这几百个单位燃料电池30的1/4个单位燃料电池。第一燃料电池块B1和第二燃料电池块B2构成第一行L1，而第三燃料电池块B3和第四燃料块B4构成第二行L2。一歧管形成板130插入在第一燃料电池块B1与第二燃料电池块B2之间以及第三燃料电池块B3与第四燃料电池块B4之间。
在第一燃料电池块B1和第四燃料电池块B4中的每一个中，一组多个单位燃料电池30布置在歧管形成板130与一集电板121或122之间。集电板121或122外部还有一绝缘板123或124以及一端板125或126。集电板121和122上分别有端子121a和122a。歧管形成板130具有一插入在第一燃料电池块B1与第二燃料电池块B2之间的导电的第一插入部131、一插入在第三燃料电池块B3与第四燃料电池块B4之间的导电的第二插入部132、以及一以绝缘方式连接第一插入部131与第二插入部132的连接部133。第一插入部131和第二插入部132用不透气的导电材料如致密碳或铜制成。连接部133用绝缘材料如橡胶或树脂制成。在第二燃料电池块B2和第三燃料电池块B3中的每一个中，一组多个单位燃料电池30布置在歧管形成板130与接合板127之间。用一未示出的加压装置分别沿图9中空白(空旷)箭头所示的方向对端板125和126以及接合板127加压。该结构使得单位燃料电池30在燃料电池组120中互相紧靠在一起。一电流表(安培计)AM连接在燃料电池组120上。第一至第四电压表VM1至VM4分别连接在第一至第四燃料电池块B1至B4上。
如图10(a)所示，歧管形成板130的第一插入部131被构造成把氧化气体气流分配给第一和第二燃料电池块B1和B2的第一氧化气体供气歧管M11和第二氧化气体供气歧管M21。歧管形成板130的第二插入部132被构造成把氧化气体气流分配给第三和第四燃料电池块B3和B4的第三氧化气体供气歧管M31和第四氧化气体供气歧管M41。如图10(b)所示，歧管形成板130的第一插入部131被构造成把燃料气体气流分配给第一和第二燃料电池块B1和B2的第一燃料气体供气歧管M12和第二燃料气体供气歧管M22。歧管形成板130的第二插入部132被构造成把燃料气体气流分配给第三和第四燃料电池块B3和B4的第三燃料气体供气歧管M32和第四燃料气体供气歧管M42。分配到各单位燃料电池30的氧化气体气流和燃料气体气流流过形成在各单位燃料电池30内部的对应气体管道，并经由第一至第四燃料电池块B1至B4的第一至第四氧化气体排气歧管M13、M23、M33和M43以及第一至第四燃料气体排气歧管M14、M24、M34和M44排出。作为电磁阀的第一至第四氧化气体背压控制阀(第一至第四空气背压控制阀)AV1至AV4设置在氧化气体从第一至第四氧化气体排气歧管M13、M23、M33和M43排出的线路上。作为电磁阀的第一至第四燃料气体背压控制阀(第一至第四氢气背压控制阀)HV1至HV4设置在燃料气体从第一至第四燃料气体排气歧管M14、M24、M34和M44排出的线路上。如图11所示，每个背压控制阀AV1至AV4和HV1至HV4包括一调节气体渗透面积(打开面积)的阀盘Va(对应于本发明的调节模块)和一响应电子控制单元80发出的控制信号致动该阀盘Va的驱动器Vb(对应于本发明的驱动模块)。
与第一实施例一样，电子控制单元80包括CPU82、ROM84和RAM86。如图12所示，电子控制单元80经其输入端口(未示出)接收从第一至第四电压表VM1至VM4发出的、从电流表AM发出的和从一测量车辆倾斜角的车辆倾斜角测量装置68发出的检测信号，以及加速器踏板开度信号AP、车速信号V和从包括在致动机构14中的电力转换器发出的电信号。在第二实施例的结构中，车辆倾斜角测量装置68测量停在一倾斜路面上的车辆的倾斜度。车辆倾斜角测量装置68也可根据各车轮的悬架行程或根据车辆的加速度检测车辆的姿态变化。电子控制单元80从其输出端口(未示出)向第一至第四空气背压控制阀AV1至AV4和第一至第四氢气背压控制阀HV1至HV4输出控制信号，以及向调节空气流量的流量控制阀62、调节氢气流量的流量控制阀66和包括在致动机构14中的电力转换器和牵引电动机输出控制信号。一个表示各燃料电池块中内阻Ri与含水量之间关系的曲线以图13所示的图的形式存储在电子控制单元80的ROM84中。图13的曲线图根据实验或经验预先确定。在此实施例的该图中，各燃料电池块在内阻Ri满足C1≤Ri≤C2时具有适当的含水量，在内阻Ri满足Ri＜C1时含水量过量(泛滥，液泛)，以及在内阻Ri满足C2＜Ri时含水量不足(干燥)。在此，C1和C2表示预先根据实验或经验设定的值。
下面说明上述结构的第二实施例的车辆的工作情况。如图12所示，电子控制单元80的CPU82接收加速器踏板开度信号AP和车速信号V的当前输入，并响应于这些输入信号确定一电力需求P。CPU82确定(规定)要供应给燃料电池组120的空气流量和氢气流量，以确保燃料电池组120输出的电力满足电力需求P，并按照所确定的空气流量和氢气流量调节流量控制阀62和66。车辆因此以从燃料电池组120输出的满足驾驶员需求的电力行驶。
该实施例的控制在车辆行驶中将燃料电池组120中的含水量保持在适当的水平上。在该初始状态下，第一至第四空气背压控制阀AV1至AV4以及第一至第四氢气背压控制阀HV1至HV4设置在介于全打开位置与全关闭位置中间的各自的基准位置上。该初始状态还使电子控制单元80中的过程计数器和计时器复位成0，同时使各燃料电池块B1至B4的干燥旗标FD1至FD4以及泛滥旗标FF1至FF4复位成0。各干燥旗标FD在执行一消除干燥状态的过程(处理)中设为1，否则复位成0。各泛滥旗标FF在执行一消除泛滥状态的过程中设为1，否则复位成0。
图14为示出由电子控制单元80的CPU82执行的含水量调节程序的流程图。该程序存储在ROM84中，并由CPU82以预定时间间隔(例如每隔几毫秒)反复执行。在该程序开始时，CPU82先把一过程计数器的计数n(n为整数)设为“1”(步骤S200)，并判定干燥旗标FDn和泛滥旗标FFn中的任一个是否为1(步骤S202)。当旗标FDn和FFn都不为1即旗标FDn和FFn都为0时，CPU82从由电流表AM测量的电流和由第n个电压表VMn测量的电压的输入值计算第n个燃料电池块的内阻Ri(步骤S204)，并判定算出的Ri是否满足Ri＜C1(步骤S206)。如Ri＜C1成立，则按照图13的图判定第n个燃料电池块处于泛滥状态。CPU82因此将第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn从它们各自的基准位置沿各自的打开方向进行调节，以增加流入第n个燃料电池块中的空气和氢气流量(步骤S208)。CPU82然后把泛滥旗标FFn设为1，在计时器上设定一预定时间，然后开始倒计时(步骤S210)。由此，第n个燃料电池块中的过量的含水量随着气体气流被有效地去除。背压控制阀AVn和HVn可设定在全打开位置或半开半关(中间)位置上。
当在步骤S206 Ri＜C1不成立，即C1＜Ri时，CPU82接着判定算出的内阻Ri是否满足C2＜Ri(步骤S212)。如C2＜Ri成立，则按照图13的图判定第n个燃料电池块处于干燥状态。CPU82因此将第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn从它们各自的基准位置沿各自的关闭方向进行调节，以保持第n个燃料电池块中的空气和氢气流量(步骤S214)。CPU82然后把干燥旗标FDn设为1，在计时器上设定一预定时间，然后开始倒计时(步骤S216)。由此，加湿的氢气和加湿的空气保持在第n个燃料电池块中，以提高含水量。背压控制阀AVn和HVn可设定在全关闭位置或半开半关位置上。
当在步骤S202干燥旗标FDn和泛滥旗标FFn中的任一个为1时，计时器继续倒计时。然后判定该计时器上的计时是否到达0，即是否已经过该预定时间(步骤S218)。当已经过该预定时间时，CPU82使得第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn回位到其基准位置(步骤S220)，并使得干燥旗标FDn和泛滥旗标FFn复位成0(步骤S222)。与该泛滥状态有关的该预定时间根据经验设定，它表示从处于泛滥状态的燃料电池块中的背压控制阀的打开动作开始起把过量水份去除到适当水平所需的时间间隔(时间段)。与干燥状态有关的预定时间根据经验设定，它表示从处于干燥状态的燃料电池块中的背压控制阀的关闭动作开始起把含水量提高到该适当水平所需的时间间隔。与泛滥状态有关的该预定时间和与干燥状态有关的该预定时间可相同，也可不同。
当在步骤S218判定尚未经过该预定时间时，在步骤S222把旗标FDn和FFn复位成0之后，在步骤S210或在步骤S216计时器开始倒计时之后或者当在步骤S212C2＜Ri不成立时，即当算出的第n个燃料电池块的内阻Ri在C1≤Ri≤C2的合适范围内时，则CPU82使过程计数器的值n加1(步骤S224)，并判定该过程计数器的值n的加1后的值是否超过其最大值(在此实施例中为4)(步骤S226)。如该过程计数器的值n不超过最大值，该程序返回步骤S202，并执行步骤S202和它之后的处理。如该过程计数器的值n超过该最大值，则退出该程序。这一过程计算各燃料电池块B1至B4的内阻Ri，并根据算出的内阻Ri在打开方向或关闭方向上调节背压控制阀，从而把各燃料电池块B1至B4中的含水量保持在适当水平上。
一倾斜响应过程程序被作为该处理的一部分而执行，用以在车辆行驶中把燃料电池组120中的含水量保持在适当水平上。图15为示出该倾斜响应过程程序的流程图。该程序存储在ROM84中，并由CPU82在预定正时(定时)上(例如每隔几毫秒)反复执行。该程序开始时，CPU82首先接收由车辆倾斜角测量装置68测量的倾斜角的输入(步骤S300)，并根据该输入的倾斜角判定车辆是否呈水平姿态(步骤S310)。如车辆呈水平姿态，CPU82把介于全打开位置与全关闭位置之间的中间位置设为所有燃料电池块B1至B4的空气背压控制阀AV1至AV4和氢气背压控制阀HV1至HV4的基准位置(步骤S320)。然后终止该程序。这一状态下的基准位置与初始状态下的基准位置相同。另一方面，如在步骤S310车辆不呈水平姿态，CPU82确定构成该燃料电池组120的燃料电池块B1至B4中的位于最下方位置的一燃料电池块(或可能为多个燃料电池块)，并把比该中间位置更打开的位置设为所确定的燃料电池块的空气背压控制阀和氢气背压控制阀的基准位置(步骤S330)。然后该程序终止。在燃料电池组120中位于最下方位置的燃料电池块的含水量由于重力的缘故而较高。把最下方燃料电池块中的背压控制阀的基准位置设为比中间位置更打开的位置可增大空气和氢气的流量。该操作可理想地防止含水量增大。在步骤S208沿打开方向调节的背压控制阀的位置应该处于比在步骤S330的位置更打开的位置上。
包括在燃料电池组120中的单位燃料电池30的含水量常常不同。第二实施例的结构因此把燃料电池组120分成多个燃料电池块B1至B4，并通过控制除去各燃料电池块B1至B4中的水份。这一结构有效地除去了包括在各燃料电池块B1至B4中的单位燃料电池30的燃料气体管道和氧化气体管道中的水份，从而把含水量降低到适当水平。与所引用的专利文献1的结构不同，该实施例的结构在单位燃料电池30中无需任何旁路。该实施例的特征性结构使用了与现有燃料电池等同的单位燃料电池30的构架，并且基本上没有增加燃料电池组120的尺寸。
在处于泛滥状态下的确定的燃料电池块中，该氧化气体排气歧管和该燃料气体排气歧管中的背压控制阀被从基准位置沿打开方向调节，以扩大打开面积。这样有效消除了包括在该燃料电池块中的各单位燃料电池的氧化气体管道和燃料气体管道中的水份，从而把含水量降低到适当水平。另一方面，在处于干燥状态下的确定的燃料电池组中，该氧化气体排气歧管和燃料气体排气歧管中的背压控制阀被从基准位置沿关闭方向调节，以减小打开面积。这样适于使加湿的氢气和加湿的空气保持在该燃料电池块中的各单位燃料电池的氧化气体管道和燃料气体管道中，从而把含水量提高到适当水平。本发明的基准面积与该氧化气体排气歧管或该燃料气体排气歧管的在把相应背压控制阀设定在其基准位置时的打开面积对应。
构成燃料电池组120的燃料电池块B1至B4中最下方的燃料电池块中的含水量会由于重力而增加。把比中间位置更打开的位置设为最下方的燃料电池块中的氧化气体排气歧管和燃料气体排气歧管的背压控制阀的基准位置。这样加速水份的去除。
以下给出某些可能变型的示例。第二实施例的结构将泛滥状态下的燃料电池块中的背压控制阀从基准位置沿打开方向进行调节，以扩大打开面积和加速消除水份。与第一实施例的控制一样，第二实施例的一种可能变型可把该背压控制阀置于其全关闭位置，并且然后完全打开该背压控制阀，以产生脉动，从而消除水份。第一实施例的结构产生脉动以消除水份。第一实施例的一种可能变型可把介于完全打开氧化气体管道36的出口的全打开位置与完全关闭氧化气体管道36的出口的全关闭位置之间的中间位置设为管状开关件70的基准位置，并在水滴絮凝的条件下把管状开关件70的基准位置转换成比该中间位置更打开的位置，以便加速水份的消除。
在第二实施例的结构中，背压控制阀设在各燃料电池块中的燃料气体排气歧管和氧化气体排气歧管的出口处。该背压控制阀可用第一实施例的结构中的管状开关件70和用于致动管状开关件70的步进电机79代替。由步进电机79致动的管状开关件70调节各排气歧管的打开面积，从而获得与第二实施例相似的效果。
第二实施例的程序根据内阻Ri的范围，即Ri＜C1、C1≤Ri≤C2或C2＜Ri，来决定把该背压控制阀设置在比基准位置更打开的位置、基准位置或比基准位置更关闭的位置上。可根据需要采取更精细的位置控制。例如，变型的控制可在C0≤Ri＜C1的范围中把该背压控制阀打开到全打开位置之前的位置，并在Ri＜C0的范围中把该背压控制阀打开到全打开位置，而第二实施例的控制是在Ri＜C1的范围中完全打开该背压控制阀。
第二实施例的结构在该燃料电池块处于泛滥状态或干燥状态时沿打开方向或关闭方向调节该空气背压控制阀和该氢气背压控制阀两者。通过沿打开方向或关闭方向只调节该空气背压控制阀，或通过沿打开方向或关闭方向只调节该氢气背压控制阀，也可获得相似效果。
在第二实施例的结构中，燃料电池组120有两行L1和L2，并且各行均被分成两部分。即总共有4个燃料电池块B1至B4。在图16所示的另一示例中，各行均被分成三部分，总共有6个燃料电池块B1至B6。在各行被分成三部分的这一变型结构中，两端上的燃料电池块B1、B3、B4和B6或是与一端板225或226接触，或是与一接合板227接触。通过端板225和226以及接合板227释放的热量，使得这些端部燃料电池块B1、B3、B4和B6的温度下降，这样容易进入该泛滥状态。中央燃料电池块B2位于产生热量的燃料电池块B1与B3之间，中央燃料电池块B5位于产生热量的燃料电池块B4与B6之间。这些中央燃料电池块B2和B5因此不容易释放热量，从而容易进入干燥状态。因此各燃料电池块的含水量不同。本发明技术对这种结构来说非常有效。
第二实施例的程序执行图14的流程图中所示的含水量调节程序。第二实施例的程序也可采取图17的流程图中所示的另一含水量调节程序。在该变型的程序中，CPU82首先把一过程计数器的值n(n为整数)设为“1”(步骤S400)，然后用由电流表AM测量的电流和由第n个电压表VMn测量的电压的输入计算第n个燃料电池块的内阻Ri(步骤S402)，然后判定算出的内阻Ri是否满足Ri＜C1(步骤S404)。当Ri＜C1成立时，CPU82将第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn从它们各自的基准位置沿各自的打开方向进行调节，以增大流入第n个燃料电池块中的空气和氢气流量(步骤S406)。当在步骤S404 Ri＜C1不成立，即C1≤Ri时，CPU82接着判定算出的内阻Ri是否满足C2＜Ri(步骤S4 08)。当C2＜Ri成立时，CPU82将第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn从它们各自的基准位置沿各自的关闭方向进行调节，以保持第n个燃料电池块中的空气和氢气流量(步骤S410)。当在步骤S408C2＜Ri不成立，即当算出的内阻Ri在C1≤Ri≤C2的范围内时，则判定第n个燃料电池块的含水量处于适当范围内。CPU82因此把第n个空气背压控制阀AVn和第n个氢气背压控制阀HVn设置在基准位置上(S412)。在进行步骤S406、S410和S412中的任一步骤后，CPU82使得该过程计数器的值n加1(步骤S414)，并判定该过程计数器的值n加1后的值是否超过其最大值(在此实施例中为4)(步骤S416)。当该过程计数器的值n不超过该最大值时，程序返回到步骤S402并执行步骤S402以及其后的处理。当该过程计数器的值n超过该最大值时，退出该程序。这一变型的程序也计算各燃料电池块B1至B4的内阻Ri，并根据算出的内阻Ri沿打开方向或关闭方向调节该背压控制阀，从而在各燃料电池块B1至B4中获得适当水平的含水量。
第二实施例的结构使用设置在多个电压测量点上的多个电压表VM1至VM4。为简化该燃料电池系统的结构，也可采用一扫描多个电压测量点的扫描型电压表。
在上述实施例中，燃料电池系统120装在车辆10上。燃料电池系统120可装在任何其它车辆和运输工具如火车和飞机上，也可装在任何家用和工业用的联合发电(热电联产)系统中。总之，燃料电池系统120及其应用可获得与上述等同的功能和效果。
上述实施例在所有方面应看成是示例性的而非限制性的。可在本发明主要特征的范围或精神内作出种种变型、改变和改动。因此在与各权利要求等同的意义和范围内作出的所有改变都包括在本发明中。

Claims (23)

1.一种燃料电池系统，它包括燃料电池，该燃料电池通过流过设置在阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体中的氢的电化学反应生成电力，所述燃料电池系统还包括：
打开和关闭所述氧化气体管道和所述燃料气体管道至少之一的出口的开关件；以及
驱动所述开关件以打开和关闭所述至少一个气体管道的出口的驱动模块。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：
由若干燃料电池层压而成的燃料电池组；以及
与包括在各燃料电池中的所述至少一个气体管道的出口连接的排气歧管，
其中，所述开关件位于所述排气歧管中。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：
由若干燃料电池层压而成的燃料电池组；
与包括在所述燃料电池中的各氧化气体管道的出口连接的氧化气体排气歧管；以及
与包括在所述燃料电池中的各燃料气体管道的出口连接的燃料气体排气歧管，
其中，所述开关件位于所述氧化气体排气歧管和所述燃料气体排气歧管的至少之一中。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池组分为多个燃料电池块，该多个燃料电池块中的每一个均包括多个燃料电池，
所述氧化气体排气歧管设置在所述多个燃料电池块的每一个中，并与包括在各燃料电池块中的所述多个燃料电池的各氧化气体管道的出口连接，以及
所述燃料气体排气歧管设置在所述多个燃料电池组的每一个中，并与包括在各燃料电池块中的所述多个燃料电池的各燃料气体管道的出口连接。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述开关件具有切口，
所述开关件的除所述切口之外的其余部位面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，以及
所述开关件的所述切口面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积扩大。
6.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述开关件具有切口，
所述开关件的除所述切口之外的其余部位面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，以及
所述开关件的所述切口面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积扩大。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，所述开关件为其圆周面上具有切口并可转动地位于所述排气歧管中的管状开关件。
8.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述开关件具有切口，
所述开关件的除所述切口之外的其余部位面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，以及
所述开关件的所述切口面对所述至少一个气体管道的出口的定位，使所述气体管道的出口的打开面积扩大。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，所述开关件为其圆周面上具有切口并可转动地位于所述排气歧管中的管状开关件。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：
驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，用以首先驱动所述开关件，把所述至少一个气体管道的出口的打开面积缩小为0或向0缩小，然后扩大所述气体管道的所述出口的打开面积，从而在所述气体管道中生成脉动。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，所述驱动控制模块根据水在所述至少一个气体管道中的絮凝状态控制所述驱动模块，以在所述气体管道中生成该脉动。
12.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，当所述燃料电池的输出超过一预定输出值时或当所述燃料电池总电力的测量值超过一预定电力值时，所述驱动控制模块控制所述驱动模块，以在所述至少一个气体管道中生成脉动。
13.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：
存储在水滴絮凝在所述至少一个气体管道中的条件下所述燃料电池的输出特性的存储模块
其中，当工作中的所述燃料电池的所测到的输出特性与存储在所述存储模块中的所述输出特性基本一致时，所述驱动控制模块控制所述驱动模块，以在所述气体管道中生成脉动。
14.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，所述驱动控制模块以一定时间间隔控制所述驱动模块，以在所述至少一个气体管道中生成脉动。
15.一种燃料电池系统，它包括燃料电池，该燃料电池通过流过设置在阴极侧上的氧化气体管道的氧化气体中的氧与流过设置在阳极侧上的燃料气体管道的燃料气体中的氢的电化学反应生成电力，所述燃料电池系统还包括：
由若干燃料电池层压而成并分成多个燃料电池块的燃料电池组，其中，每个燃料电池块均包括多个燃料电池；
氧化气体排气歧管，各氧化气体排气歧管与包括在每个燃料电池块中的所述多个燃料电池的各氧化气体管道的出口连接；
燃料气体排气歧管，各燃料气体排气歧管与包括在每个燃料电池块中的所述多个燃料电池的各燃料气体管道的出口连接；
调节模块，各调节模块调节各燃料电池块中的所述氧化气体排气歧管和所述燃料气体排气歧管至少之一的出口打开面积；以及
驱动所述调节模块的驱动模块。
16.根据权利要求15所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：
测量与各燃料电池块中的含水量有关的参数的值的参数值测量模块；
根据由所述参数值测量模块测量的参数值确定各燃料电池块中的含水量的含水量确定模块；以及
驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，以驱动由所述含水量确定模块确定的一含水量过量的具体燃料电池块中的所述调节模块，用以把所述至少一个排气歧管的出口打开面积增大到大于一预定基准面积。
17.根据权利要求16所述的燃料电池系统，其特征在于，所述参数值测量模块测量各燃料电池块的内阻，以及
当一具体的燃料电池块的所测到的内阻低于一预定适合范围时，所述含水量确定模块确定该具体的燃料电池块的含水量过量。
18.根据权利要求15所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：
测量与各燃料电池块中的含水量有关的参数的值的参数值测量模块；
根据由所述参数值测量模块测量的参数值确定各燃料电池块中的含水量的含水量确定模块；以及
驱动控制模块，该驱动控制模块控制所述驱动模块，以驱动由所述含水量确定模块确定的一含水量不足的具体燃料电池块中的所述调节模块，用以把所述至少一个排气歧管的出口打开面积减小到小于一预定基准面积。
19.根据权利要求18所述的燃料电池系统，其特征在于，所述参数值测量模块测量各燃料电池块的内阻，以及
当一具体的燃料电池块的所测到的内阻超过一预定适合范围时，所述含水量确定模块确定该具体的燃料电池块的含水量不足。
20.根据权利要求16所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：
识别所述多个燃料电池块的位置关系的块位置识别模块，
其中，所述驱动控制模块增大由所述块位置识别模块识别出的位于下方位置的一具体燃料电池块中的所述至少一个排气歧管的预定基准面积。
21.根据权利要求18所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：
识别所述多个燃料电池块的位置关系的块位置识别模块，
其中，所述驱动控制模块增大由所述块位置识别模块识别出的位于下方位置的一具体燃料电池块中的所述至少一个排气歧管的预定基准面积。
22.一种装有根据权利要求1所述的燃料电池系统的车辆。
23.一种装有根据权利要求15所述的燃料电池系统的车辆。
CNB2004100306225A 2003-05-19 2004-03-30 燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆 Expired - Fee Related CN1271739C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003140986 2003-05-19
JP140986/2003 2003-05-19
JP387814/2003 2003-11-18
JP2003387814A JP2005005247A (ja) 2003-05-19 2003-11-18 燃料電池システム及びこれを搭載した車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1551395A true CN1551395A (zh) 2004-12-01
CN1271739C CN1271739C (zh) 2006-08-23

Family

ID=33455516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100306225A Expired - Fee Related CN1271739C (zh) 2003-05-19 2004-03-30 燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20080152987A1 (zh)
JP (1) JP2005005247A (zh)
CN (1) CN1271739C (zh)
DE (1) DE102004015606A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104335404A (zh) * 2012-06-04 2015-02-04 本田技研工业株式会社 燃料电池堆中的气体出口区域的断水结构
CN106856247A (zh) * 2015-12-08 2017-06-16 现代自动车株式会社 燃料电池以及燃料电池的控制方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5133511B2 (ja) * 2005-09-30 2013-01-30 日本特殊陶業株式会社 固体電解質型燃料電池スタック及び固体電解質型燃料電池モジュール
JP4876533B2 (ja) * 2005-10-31 2012-02-15 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池スタック及びその制御方法
JP2007207442A (ja) * 2006-01-30 2007-08-16 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
TWI395367B (zh) * 2010-03-18 2013-05-01 Univ Nat Central Fuel cell flow adjustment mechanism
US9136552B2 (en) * 2010-06-07 2015-09-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gas decomposition component, ammonia decomposition component, power generation apparatus, electrochemical reaction apparatus, and method for producing gas decomposition component
JP5595231B2 (ja) * 2010-11-05 2014-09-24 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
EP2724410B1 (en) 2011-06-23 2018-05-16 Audi AG Fuel cell stack with a flow field configuration
KR101459455B1 (ko) * 2012-12-12 2014-11-07 현대자동차 주식회사 연료전지의 가습 장치 및 방법
KR102119441B1 (ko) * 2018-02-15 2020-06-08 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 연료 전지 시스템 및 복합 발전 시스템, 그리고 연료 전지 시스템의 제어 방법
KR20210023497A (ko) * 2019-08-23 2021-03-04 엘지전자 주식회사 연료전지 스택

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393123A (en) * 1982-02-01 1983-07-12 Energy Research Corporation Fuel cell temperature control assembly
US6124054A (en) * 1998-12-23 2000-09-26 International Fuel Cells, Llc Purged anode low effluent fuel cell
US6911277B2 (en) * 2002-05-01 2005-06-28 General Motors Corporation Device and method to expand operating range of a fuel cell stack

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104335404A (zh) * 2012-06-04 2015-02-04 本田技研工业株式会社 燃料电池堆中的气体出口区域的断水结构
US9368813B2 (en) 2012-06-04 2016-06-14 Honda Motor Co., Ltd. Drainage structure for gas outlet region in fuel cell stack
CN104335404B (zh) * 2012-06-04 2016-11-09 本田技研工业株式会社 燃料电池堆中的气体出口区域的断水结构
CN106856247A (zh) * 2015-12-08 2017-06-16 现代自动车株式会社 燃料电池以及燃料电池的控制方法
CN106856247B (zh) * 2015-12-08 2021-05-04 现代自动车株式会社 燃料电池以及燃料电池的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004015606A1 (de) 2004-12-16
CN1271739C (zh) 2006-08-23
JP2005005247A (ja) 2005-01-06
US20080152987A1 (en) 2008-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1271739C (zh) 燃料电池系统和装有燃料电池系统的车辆
US8053131B2 (en) Apparatus and method for determining deterioration of a fuel cell and method for preventing deterioration of the same
US7824815B2 (en) Fuel cell system
CN1286203C (zh) 用于增加一燃料电池发电设备运行效率的方法
CN101599547B (zh) 控制燃料电池系统中阳极侧再循环泵的系统和方法
US9105889B2 (en) Method and apparatus for determining humidity states of individual cells in a fuel cell, method and apparatus for controlling humidity states of individual cells in a fuel cell, and a fuel cell system
JP4895989B2 (ja) 適応性水素抜き取りの枠組みのためのスタッククロスオーバー率のオンライン検出
JP5324756B2 (ja) 過渡の間にｒｈ偏位を最小にするための多圧力支配制御
US20070287041A1 (en) System level adjustments for increasing stack inlet RH
US20070141412A1 (en) Sensorless relative humidity control in a fuel cell application
US8431276B2 (en) Using an effectiveness approach to model a fuel cell membrane humidification device
CN114068997B (zh) 一种高效节能型燃料电池电堆测试系统
CN101233644A (zh) 燃料电池系统和估计燃料电池的燃料电极上的氮浓度的方法
DE102008038444A1 (de) Diagnose für Brennstoffzellenbefeuchter
US20150333349A1 (en) Fuel cell system and power generation performance recovery method of a fuel cell in a fuel cell system
KR101567644B1 (ko) 연료 전지 스택 및 그 제어 방법
CN112345202A (zh) 一种双极板流体流动评价方法
CN101483247B (zh) 燃料电池系统和操作该系统的方法
CN102136587B (zh) 燃料电池的优化阴极装填策略
Wiebe et al. Hydrogen pump for hydrogen recirculation in fuel cell vehicles
US20100190076A1 (en) Two stage, hfr-free freeze preparation shutdown strategy
CN117199437A (zh) 一种提高燃料电池性能的自增湿系统
CN1685549A (zh) 燃料电池系统中气和水的处理系统和方法
CN1864297A (zh) 具有多方向燃料流动的燃料电池
CN1909276A (zh) 一种质子交换膜燃料电池阳极水的管理办法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060823