DE102022104724A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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DE102022104724A1
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fuel gas
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Miyu Haga
Tomotaka Ishikawa
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Es ist ein Brennstoffzellensystem geschaffen worden, das so aufgebaut ist, dass, wenn Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug eingebaut sind und eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist, die Anzahl der Brennstoffzellenstapel minimiert wird, zu denen das Brennstoffgas geliefert wird, das die Verunreinigung enthält. Bei dem Brennstoffzellensystem bestimmt nach einer Energieerzeugung durch einen ersten Stapel eine Steuereinrichtung, ob eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist oder nicht, das in einen Brennstofftank eingefüllt ist; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob die Verunreinigung eine vergiftende Substanz ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu einem anderen Brennstoffzellenstapel/zu anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem.
  • Hintergrund
  • Eine Brennstoffzelle (FC) ist eine Energieerzeugungsvorrichtung, die elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brennstoffgas (beispielsweise Wasserstoff) und einem Oxidationsgas (beispielsweise Sauerstoff) in einer Einzeleinheitsbrennstoffzelle oder einem Brennstoffzellenstapel (nachstehend kann dieser als „Stapel“ bezeichnet sein) erzeugt, der aus gestapelten Einheitsbrennstoffzellen (nachstehend können diese als „Zelle“ bezeichnet sein) besteht. In einigen Fällen sind das Brennstoffgas und das Oxidationsgas, das tatsächlich zu der Brennstoffzelle geliefert wird, Gemische mit Gasen, die nicht zur Oxidation und Reduktion beitragen. Insbesondere ist das Oxidationsgas häufig Sauerstoff enthaltende Luft.
  • Nachstehend können das Brennstoffgas und das Oxidationsgas gemeinsam und einfach als „Reaktionsgas“ oder „Gas“ bezeichnet sein. Außerdem kann eine Einzeleinheitsbrennstoffzelle und ein Brennstoffzellenstapel, der aus gestapelten Einheitszellen besteht, als „Brennstoffzelle“ bezeichnet sein.
  • Im Allgemeinen umfasst die Einheitsbrennstoffzelle eine Membranelektrodenbaugruppe (MEA).
  • Die Membranelektrodenbaugruppe hat einen derartigen Aufbau, dass eine Katalysatorlage und eine Gasdiffusionslage (GDL, nachstehend kann sie einfach als „Diffusionslage“ bezeichnet sein) in Aufeinanderfolge auf beiden Oberflächen einer massiven Polymerelektrolytmembran (nachstehend kann diese einfach als „Elektrolytmembran“ bezeichnet sein) ausgebildet sind. Demgemäß kann die Membranelektrodenbaugruppe als „Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe“ (MEGA) bezeichnet werden.
  • Bei Bedarf hat die Einheitsbrennstoffzelle zwei Separatoren, die beide Seiten der Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe sandwichartig anordnen. Im Allgemeinen haben die Separatoren einen derartigen Aufbau, dass eine Nut als ein Reaktionsgasströmungspfad auf einer Oberfläche in Kontakt mit der Gasdiffusionslage ausgebildet ist. Die Separatoren haben eine elektronische (elektrische) Leitfähigkeit und fungieren als eine Sammeleinrichtung der erzeugten Elektrizität.
  • In der Brennstoffelektrode (Anode) der Brennstoffzelle wird Wasserstoff (H2) als das Brennstoffgas, das von dem Gasströmungspfad und der Gasdiffusionslage geliefert wird, durch die katalytische Wirkung der Katalysatorlage protoniert, und der protonierte Wasserstoff läuft zu der Oxidationselektrode (Kathode) durch die Elektrolytmembran. Ein Elektron wird gleichzeitig erzeugt und tritt durch einen externen Kreislauf (Schaltung), wird wirksam und läuft dann zu der Kathode. Sauerstoff (O2) als das zu der Kathode gelieferte Oxidationsgas reagiert mit Protonen und Elektronen in der katalytischen Lage der Kathode, wodurch Wasser erzeugt wird. Das erzeugte Wasser verleiht der Elektrolytmembran eine geeignete Feuchtigkeit, und überschüssiges Wasser durchdringt die Gasdiffusionslage und wird dann zu der Außenseite des Systems abgegeben.
  • Verschiedene Untersuchungen sind an Brennstoffzellsystemen vorgenommen worden, die so aufgebaut sind, dass sie in elektrischen Brennstoffzellenfahrzeugen eingebaut und verwendet werden (nachstehend können diese einfach als „Fahrzeug“ bezeichnet sein).
  • Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein CO-Vergiftungs-Beurteilungsprogramm und ein CO-Vergiftungs-Selbstdiagnoseprogramm, wobei beide dazu in der Lage sind, dass sie eine Wasserstoffstation oder ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit Informationen über eine CO-Vergiftung in einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug benachrichtigen und informieren.
  • Patentdokument 2 offenbart ein Brennstoffzellensystem, das so aufgebaut ist, dass es die Tätigkeitszeit verkürzt.
  • Patentdokument 3 offenbart ein Brennstoffzellensystem, das so aufgebaut ist, dass es eine derartige Situation vermeidet, bei der ein Brennstoffgasdefizit durch eine Verschlechterung der Brennstoffgasreinheit verursacht wird, die aufgrund einer Verunreinigung geschieht, und bei der eine Energieerzeugung schwierig wird.
    • Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2019-102288 A
    • Patentdokument 2: JP 2007-165103 A
    • Patentdokument 3: JP 2009-110850 A
  • Wenn eine Verunreinigung in einem Wasserstoff enthaltenden Brennstoffgas enthalten ist, bewirkt eine Brennstoffzelle nicht nur eine unzureichende Energieerzeugung sondern auch eine irreversible Leistungsverschlechterung aufgrund einer Katalysatorverschlechterung. Demgemäß ist es von Bedeutung, die Reinheit des Brennstoffgases in der Brennstoffzelle zu steuern.
  • In Patentdokument 1 wird auf der Basis, dass ein Brennstoffzellenstapel in einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug eingebaut ist, eine CO-Vergiftung diagnostiziert, indem eine Spannungsreduktion (elektrische Spannung) überprüft wird, nachdem ein ein vergiftendes Gas enthaltendes Gas zu dem Brennstoffzellenstapel geliefert worden ist. Im Falle des Einbaus einer Vielzahl an Brennstoffzellenstapeln in einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug nimmt, wenn die gleiche CO-Vergiftungsdiagnose ausgeführt wird, indem das das vergiftende Gas enthaltende Gas zu sämtlichen Brennstoffzellenstapeln geliefert wird, die für die Wartung und Inspektion des Fahrzeugs erforderliche Zeitspanne im Vergleich zu dem Fall des Einbaus eines Brennstoffzellenstapels zu, und es ist erforderlich, sämtliche Brennstoffzellenstapel in einigen Fällen zu ersetzen (auszutauschen).
  • Zusammenfassung
  • Im Lichte der vorstehend dargelegten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das so aufgebaut ist, dass, wenn Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug eingebaut sind und eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist, die Anzahl an Brennstoffzellenstapeln minimiert wird, zu denen das die Verunreinigung enthaltende Brennstoffgas geliefert wird.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Brennstoffzellensystem geschaffen,
    wobei das Brennstoffzellensystem eine Stapelgruppe, einen Brennstofftank zum Speichern eines Wasserstoff enthaltenden Brennstoffgases und eine Steuereinrichtung aufweist;
    wobei die Stapelgruppe zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel aufweist, die unabhängig betreibbar sind;
    wobei das Brennstoffgas in den Brennstofftank eingefüllt ist, und wenn das in dem Brennstofftank gespeicherte Brennstoffgas zu der Stapelgruppe bei einer ersten Betätigung des Brennstoffzellensystems nach dem Einfüllen geliefert wird, die Steuereinrichtung das Brennstoffgas lediglich zu einem ersten Stapel in der Stapelgruppe liefert und bewirkt, dass der erste Stapel Energie erzeugt;
    wobei nach der Energieerzeugung durch den ersten Stapel die Steuereinrichtung bestimmt, ob eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, enthalten ist oder nicht;
    wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob die Verunreinigung eine vergiftende Substanz ist oder nicht; und
    wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass das vergiftende Substrat nicht in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in dem Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung auch das Brennstoffgas zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel liefern.
  • In dem Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele kann die Stapelgruppe drei oder mehr der Brennstoffzellenstapel aufweisen, die unabhängig betreibbar sind, wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmen kann, ob eine Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist oder nicht; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung auch das Brennstoffgas zu einem zweiten Stapel liefern kann, der in der Stapelgruppe enthalten ist, und sie die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel und dem zweiten Stapel verhindert; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindern kann.
  • Die Steuereinrichtung kann den Brennstoffzellenstapel, der sich am meisten verschlechtert hat, aus der Stapelgruppe als den ersten Stapel auswählen.
  • In dem Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele kann, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, und sie bestimmt, dass die Verunreinigung Stickstoff ist, die Steuereinrichtung bestimmen, ob eine Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist oder nicht; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindern kann; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung das Brennstoffgas auch zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel liefern kann.
  • In dem Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele kann das Brennstoffzellensystem ein Brennstoffzellensystem für Fahrzeuge sein; kann das Brennstoffzellensystem des Weiteren eine Batterie aufweisen; und wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in dem Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung das Liefern des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel verhindern und kann bewirken, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie fährt.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in dem Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel verhindern und kann bewirken, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie und die Energie des ersten Stapels fährt.
  • Gemäß dem Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele wird, wenn Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug eingebaut sind und eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist, die Anzahl an Brennstoffzellenstapeln minimiert, zu denen das die Verunreinigung enthaltende Brennstoffgas geliefert wird.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Aufbaudarstellung eines Beispiels des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele.
    • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels der Steuerung des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele.
    • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels der Steuerung des Brennstoffzellensystems der Ausführungsbeispiele.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Das Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele ist ein Brennstoffzel lensystem,
    wobei das Brennstoffzellensystem eine Stapelgruppe, einen Brennstofftank zum Speichern eines Wasserstoff enthaltenden Brennstoffgases und eine Steuereinrichtung aufweist;
    wobei die Stapelgruppe zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel aufweist, die unabhängig betreibbar sind;
    wobei das Brennstoffgas in den Brennstofftank eingefüllt ist, und wenn das in dem Brennstofftank gespeicherte Brennstoffgas zu der Stapelgruppe bei einer ersten Betätigung des Brennstoffzellensystems nach dem Einfüllen geliefert wird, die Steuereinrichtung das Brennstoffgas lediglich zu einem ersten Stapel in der Stapelgruppe liefert und bewirkt, dass der erste Stapel Energie erzeugt;
    wobei nach der Energieerzeugung durch den ersten Stapel die Steuereinrichtung bestimmt, ob eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, enthalten ist oder nicht;
    wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob die Verunreinigung eine vergiftende Substanz ist oder nicht; und
    wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen wird in dem Brennstoffzellensystem, das die Brennstoffzellenstapel aufweist, das Brennstoffgas in den Brennstofftank eingefüllt, und wenn die Verunreinigung in dem Brennstoffgas bei der ersten Aktivierung (Betätigung) des Systems nach dem Einfüllen enthalten ist, wird das Brennstoffgas von dem Brennstofftank zu lediglich einem Brennstoffzellenstapel geliefert, und es kann verhindert werden, dass die Verunreinigung zu anderen Brennstoffzellenstapeln geliefert wird. Demgemäß kann eine Leistungsverschlechterung bei sämtlichen der Brennstoffzellenstapel vermieden werden, und folglich ist es möglich, die dem Anwender auferlegte Last wie beispielsweise die Inspektionszeit bei dem Brennstoffzellensystem inklusive dem Fahrzeug und die Kosten zum Ersetzen der Brennstoffzellenstapel zu reduzieren.
  • In den Ausführungsbeispielen sind das Brennstoffgas und das Oxidationsgas gemeinsam als „Reaktionsgas“ bezeichnet. Das zu der Anode gelieferte Reaktionsgas ist das Brennstoffgas, und das zu der Kathode gelieferte Reaktionsgas ist das Oxidationsgas. Das Brennstoffgas ist ein Gas, das hauptsächlich Wasserstoff enthält, und kann Wasserstoff sein. Das Oxidationsgas kann Sauerstoff, Luft, Trockenluft oder dergleichen sein.
  • In den Ausführungsbeispielen kann die Verunreinigung Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoffsulfid oder dergleichen sein.
  • In den Ausführungsbeispielen kann die vergiftende Substanz (giftige Substanz) Kohlenmonoxid, Wasserstoffsulfid oder dergleichen sein.
  • Im Allgemeinen ist das Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele in einem Fahrzeug eingebaut und angewendet, das einen Motor (Elektromotor) als eine Antriebsquelle besitzt.
  • Das Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele kann in einem Fahrzeug eingebaut und verwendet werden, das durch die Energie einer Sekundärzelle fahren kann.
  • Das Fahrzeug kann ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug sein.
  • Das Fahrzeug kann das Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele aufweisen.
  • Der Motor (Elektromotor) ist nicht spezifisch eingeschränkt und kann ein herkömmlich bekannter Antriebsmotor sein.
  • Das Brennstoffzellensystem der Ausführungsbeispiele hat die Stapelgruppe.
  • Die Stapelgruppe umfasst zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel, die unabhängig betreibbar sind.
  • Die Anzahl der unabhängig betreibbaren Brennstoffzellenstapel, die in der Stapelgruppe umfasst sind, ist nicht spezifisch beschränkt, solange sie 2 oder mehr beträgt. Sie kann 10 oder weniger, 5 oder weniger oder 3 oder weniger betragen.
  • Die Bedingung, bei der zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel unabhängig betreibbar sind, bedeutet die Bedingung, bei der die Brennstoffzellenstapel separat Energie erzeugen können.
  • Der Brennstoffzellenstapel ist ein Stapel, der aus Brennstoffzelleneinheiten (Einheitsbrennstoffzellen) besteht.
  • Die Anzahl der gestapelten Brennstoffzelleneinheiten ist nicht spezifisch beschränkt. Beispielsweise können 2 bis mehrere hundert
  • Brennstoffzelleneinheiten gestapelt sein oder 2 bis 200 Brennstoffzelleneinheiten können gestapelt sein.
  • Der Brennstoffzellenstapel kann eine Endplatte an beiden Enden in Stapelrichtung jeder Brennstoffzelleneinheit aufweisen.
  • Jede Brennstoffzelleneinheit hat zumindest eine Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe.
  • Die Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe umfasst eine anodenseitige Gasdiffusionslage, eine Anodenkatalysatorlage, eine Elektrolytmembran, eine Kathodenkatalysatorlage und eine kathodenseitige Gasdiffusionslage in dieser Reihenfolge.
  • Die Kathode (Oxidationselektrode) umfasst eine Kathodenkatalysatorlage und eine kathodenseitige Gasdiffusionslage.
  • Die Anode (Brennstoffelektrode) umfasst die Anodenkatalysatorlage und die anodenseitige Gasdiffusionslage.
  • Die Kathodenkatalysatorlage und die Anodenkatalysatorlage werden gemeinsam als „Katalysatorlage“ bezeichnet. Was den an Anodenkatalysator und den Kathodenkatalysator anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, Platin (Pt) und Ruthenium (Ru). Was das Katalysatorstützmaterial und ein leitfähiges Material anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, ein kohlenstoffhaltiges Material wie beispielsweise Kohlenstoff.
  • Die kathodenseitige Gasdiffusionslage und die anodenseitige Gasdiffusionslage werden gemeinsam als „Gasdiffusionslage“ bezeichnet.
  • Die Gasdiffusionslage kann ein gasdurchlässiges elektrisch leitfähiges Element oder dergleichen sein.
  • Was das elektrisch leitfähige Element anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, ein poröses Kohlenstoffmaterial wie beispielsweise Kohlenstofftextilstück und Kohlenstoffpapier, und ein poröses Metallmaterial wie beispielsweise ein Metallnetz und Schaummetall.
  • Die Elektrolytmembran kann eine massive Polymerelektrolytmembran (Festpolymerelektrolytmembran) sein. Was die Polymerelektrolytmembran (Festpolymerelektrolytmembran) anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, eine Kohlenwasserstoffelektrolytmembran und eine Fluorelektrolytmembran wie beispielsweise eine dünne Feuchtigkeit enthaltende Perfluorsulfonsäuremembran. Die Elektrolytmembran kann beispielsweise eine Nafionmembran (hergestellt von DuPont Co., Ltd.) sein.
  • Bei Bedarf kann jede Brennstoffzelleneinheit zwei Separatoren aufweisen, die beide Seiten der Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe sandwichartig anordnen. Einer der beiden Separatoren ist ein anodenseitiger Separator, und der andere ist ein kathodenseitiger Separator. In den Ausführungsbeispielen sind der anodenseitige Separator und der kathodenseitige Separator gemeinsam als „Separator“ bezeichnet.
  • Der Separator kann Liefer- und Abgabelöcher aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Reaktionsgas und das Kühlmittel in der Stapelrichtung der Brennstoffzelleneinheit strömen. Was das Kühlmittel anbelangt, so kann beispielsweise eine gemischte Lösung aus Ethylenglykol und Wasser verwendet werden, um ein Einfrieren bei niedriger Temperatur zu verhindern.
  • Was das Lieferloch anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, ein Brennstoffgaslieferloch, ein Oxidationsgaslieferloch und ein Kühlmittellieferloch.
  • Was das Abgabeloch anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, ein Brennstoffgasabgabeloch, ein Oxidationsgasabgabeloch und ein Kühlmittelabgabeloch.
  • Der Separator kann ein oder mehrere Brennstoffgaslieferlöcher, ein oder mehrere Oxidationsgaslieferlöcher, ein oder mehrere Kühlmittellieferlöcher, ein oder mehrere Brennstoffgasabgabelöcher, ein oder mehrere Oxidationsgasabgabelöcher und ein oder mehrere Kühlmittelabgabelöcher umfassen.
  • Der Separator kann einen Reaktionsgasströmungspfad auf einer Oberfläche aufweisen, die mit der Gasdiffusionslage in Kontakt steht. Außerdem kann der Separator einen Kühlmittelströmungspfad aufweisen zum konstanten Halten der Temperatur der Brennstoffzelle an der zu der Oberfläche, die mit der Gasdiffusionslage in Kontakt steht, entgegengesetzten Oberfläche.
  • Wenn der Separator der anodenseitige Separator ist, kann er eines oder mehrere Brennstoffgaslieferlöcher, eines oder mehrere Oxidationsgaslieferlöcher, eines oder mehrere Kühlmittellieferlöcher, eines oder mehrere Brennstoffgasabgabelöcher, eines oder mehrere Oxidationsgasabgabelöcher und eines oder mehrere Kühlmittelabgabelöcher aufweisen. Der anodenseitige Separator kann einen Brennstoffgasströmungspfad aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Strömungsgas von dem Brennstoffgaslieferloch zu dem Brennstoffgasabgabeloch strömt, und zwar an der Oberfläche, die mit der anodenseitigen Gasdiffusionslage in Kontakt steht. Der anodenseitige Separator kann einen Kühlmittelströmungspfad aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel von dem Kühlmittellieferloch zu dem Kühlmittelabgabeloch strömt, und zwar an der Oberfläche, die zu der Oberfläche entgegengesetzt ist, die mit der anodenseitigen Gasdiffusionslage in Kontakt steht.
  • Wenn der Separator der kathodenseitige Separator ist, kann er eines oder mehrere Brennstoffgaslieferlöcher, eines oder mehrere Oxidationsgaslieferlöcher, eines oder mehrere Kühlmittellieferlöcher, eines oder mehrere Brennstoffgasabgabelöcher, eines oder mehrere Oxidationsgasabgabelöcher und eines oder mehrere Kühlmittelabgabelöcher aufweisen. Der kathodenseitige Separator kann einen Oxidationsgasströmungspfad aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Oxidationsgas von dem Oxidationsgaslieferloch zu dem Oxidationsgasabgabeloch strömt, und zwar auf der Oberfläche, die mit der kathodenseitigen Gasdiffusionslage in Kontakt steht. Der kathodenseitige Separator kann einen Kühlmittelströmungspfad aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel von dem Kühlmittellieferloch zu dem Kühlmittelabgabeloch strömt, und zwar an der Oberfläche, die zu der Oberfläche entgegengesetzt ist, die mit der kathodenseitigen Gasdiffusionslage in Kontakt steht.
  • Der Separator kann ein gasundurchlässiges elektrisch leitfähiges Element oder dergleichen sein. Was das elektrisch leitfähige Element anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, gasundurchlässigen dichten Kohlenstoff, der durch Kohlenstoffverdichtung erlangt wird, und eine Metallplatte/Metallblech (wie beispielsweise eine Eisenplatte, eine Aluminiumplatte und eine Platte aus rostfreiem Stahl), die durch Pressformen erlangt wird. Der Separator kann als ein Sammler fungieren.
  • Der Brennstoffzellenstapel kann eine Sammelleitung aufweisen wie beispielsweise eine Einlasssammelleitung, die zwischen Lieferlöchern kommuniziert, und eine Auslasssammelleitung, die zwischen Abgabelöchern kommuniziert.
  • Was die Einlasssammelleitung anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, eine Anodeneinlasssammelleitung, eine Kathodeneinlasssammelleitung und eine Kühlmitteleinlasssammelleitung.
  • Was die Auslasssammelleitung anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, eine Anodenauslasssammelleitung, eine Kathodenauslasssammelleitung und eine Kühlmittelauslasssammelleitung.
  • Das Brennstoffzellensystem hat einen Brennstofftank als das Brennstoffgassystem der Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem kann als das Brennstoffgassystem der Brennstoffzelle einen Brennstoffgaslieferströmungspfad, einen Brennstoffabgasströmungspfad, eine Einspritzeinrichtung und einen Zirkulationsströmungspfad aufweisen. Das Brennstoffgassystem kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein. Das andere Brennstoffgassystem außer dem Brennstofftank und dem Brennstoffgaslieferströmungspfad kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Brennstofftank speichert das Brennstoffgas, das Wasserstoff enthält.
  • Was den Brennstofftrank anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, einen Flüssigwasserstofftank und einen Tank für komprimierten Wasserstoff.
  • Der Brennstofftank kann ein Hauptabschaltventil aufweisen.
  • Das Hauptabschaltventil ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden, und ein Einschalten/Ausschalten der Brennstoffgaslieferung zu der Brennstoffzelle kann gesteuert werden, indem das Öffnen und Schließen des Hauptabschaltventils gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung gesteuert wird.
  • Der Brennstoffgaslieferströmungspfad verbindet den Brennstofftank und den Brennstoffgaseinlass von jedem Brennstoffzellenstapel der Stapelgruppe. Der Brennstoffgaslieferströmungspfad kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein oder ein Brennstoffgaslieferströmungspfad kann abzweigen und mit den Brennstoffzellenstapeln verbunden sein. Der Brennstoffgaslieferströmungspfad ermöglicht, dass das Brennstoffgas zu der Anode der Brennstoffzelle geliefert wird. Der Brennstoffgaseinlass kann das Brennstoffgaslieferloch, die Anodeneinlasssammelleitung oder dergleichen sein.
  • Der Brennstoffgaslieferströmungspfad kann ein Brennstoffgaslieferventil aufweisen, das ermöglicht, dass das Brennstoffgas zu jedem Brennstoffzellenstapel geliefert wird. Das Brennstoffgaslieferventil kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Das Brennstoffgaslieferventil ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden und ein Einschalten/Ausschalten der Brennstoffgaslieferung zu jedem Brennstoffzellenstapel kann gesteuert werden, indem das Öffnen und Schließen des Brennstoffgaslieferventils gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung gesteuert wird. Durch das Öffnen und Schließen des Brennstoffgaslieferventils kann jeder Brennstoffzellenstapel unabhängig betrieben werden.
  • In dem Brennstoffgaslieferströmungspfad kann ein Brennstoffgasdrucksteuerventil stromabwärtig des Brennstoffgaslieferventils angeordnet sein. Das Brennstoffgasdrucksteuerventil kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Das Brennstoffgasdrucksteuerventil ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden und der Druck des Brennstoffgases, das von dem Brennstofftank geliefert wird, kann gesteuert werden, indem der Öffnungsgrad des Brennstoffgasdrucksteuerventils gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung gesteuert wird.
  • In dem Brennstoffgaslieferströmungspfad kann eine Einspritzeinrichtung (Injektor) stromabwärtig von dem Brennstoffgasdrucksteuerventil angeordnet sein. Die Einspritzeinrichtung kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Die Einspritzeinrichtung liefert das Brennstoffgas zu dem Ejektor. Als die Einspritzeinrichtung kann eine herkömmlich bekannte Einspritzeinrichtung (Injektor) angewendet werden.
  • In den Brennstoffgaslieferströmungspfad kann der Ejektor stromabwärtig von der Einspritzeinrichtung angeordnet sein. Der Ejektor kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann der Ejektor an einem Verbindungspunkt mit dem Zirkulationsströmungspfad an dem Brennstoffgaslieferströmungspfad angeordnet sein. Der Ejektor liefert ein Mischgas, das das Brennstoffgas und Zirkulationsgas enthält, zu der Anode der Brennstoffzelle. Als Ejektor kann ein herkömmlich bekannter Ejektor angewendet werden.
  • Der Brennstoffabgasabgabeströmungspfad gibt zu der Außenseite des Brennstoffzellensystems das Brennstoffabgas ab, das von dem Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle abgegeben wird. Der Brennstoffabgasabgabeströmungspfad kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein. Der Brennstoffgasauslass kann das Brennstoffgasabgabeloch, die Anodenauslasssammelleitung oder dergleichen sein.
  • Ein Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator kann in dem Brennstoffabgasabgabeströmungspfad angeordnet sein. Der Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator kann an dem Verzweigungspunkt des Brennstoffabgasabgabeströmungspfades und des Zirkulationsströmungspfades angeordnet sein.
  • Der Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator ist stromaufwärtig von dem Belüftungs- und Abgabeventil des Brennstoffabgasabgabeströmungspfades angeordnet.
  • Der Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator trennt das Wasser und das Brennstoffgas, das in dem Brennstoffabgas enthalten ist, das das von dem Brennstoffgasauslass abgegebene Brennstoffgas ist. Demgemäß kann das Brennstoffgas zu dem Zirkulationsströmungsgas als das Zirkulationsgas zurückkehren oder unnötiges Gas, Wasser und dergleichen können zu der Außenseite abgegeben werden, indem das Belüftungs- und Abgabeventil des Brennstoffabgasabgabeströmungspfades geöffnet wird. Außerdem kann der Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator die Strömung von überschüssigem Wasser in den Zirkulationsströmungspfad unterdrücken (vermeiden). Demgemäß kann das Auftreten eines Einfrierens der Zirkulationspumpe oder dergleichen aufgrund von Wasser unterdrückt werden.
  • Das Belüftungs- und Abgabeventil (das Brennstoffabgasabgabeventil) kann in dem Brennstoffabgasabgabeströmungspfad angeordnet sein. Das Belüftungs- und Abgabeventil kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein. Das Belüftungs- und Abgabeventil ist stromabwärtig von dem Gas-Flüssigkeit-Separator in dem Brennstoffabgasabgabeströmungspfad angeordnet.
  • Das Belüftungs- und Abgabeventil ermöglicht, dass Brennstoffabgas, Wasser und dergleichen zu der Außenseite (des Systems) abgegeben wird (nach außen). Die Außenseite kann die Außenseite des Brennstoffzellensystems sein oder sie kann die Außenseite des Fahrzeugs sein.
  • Das Belüftungs- und Abgabeventil kann mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden sein, und die Strömungsrate des zu der Außenseite abgegebenen Brennstoffabgases kann gesteuert werden, indem das Öffnen und Schließen des Belüftungs- und Abgabeventils durch die Steuereinrichtung gesteuert wird. Durch Steuern des Öffnungsgrades des Belüftungs- und Abgabeventils kann der Druck des zu der Anode der Brennstoffzelle (Anodendruck) gelieferten Abgases gesteuert werden.
  • Das Brennstoffabgas kann das Brennstoffgas enthalten, das durch die Anode getreten ist, ohne zu reagieren, und kann das Wasser enthalten, das an der Kathode erzeugt wird und zu der Anode geliefert wird. In einigen Fällen enthält das Brennstoffabgas korrodierte Substanzen, die in der katalytischen Lage, der Elektrolytmembran oder dergleichen erzeugt werden, und das Oxidationsgas oder dergleichen, das zu der Anode während eines Spülens geliefert werden kann.
  • Der Zirkulationsströmungspfad verbindet den Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator und den Ejektor. Der Zirkulationsströmungspfad kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Zirkulationsströmungspfad ermöglicht, dass das Brennstoffabgas, das das von dem Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle abgegebene Brennstoffgas ist, wiedergewonnen wird und zu der Brennstoffzelle als das Zirkulationsgas geliefert wird.
  • Der Zirkulationsströmungspfad kann von dem Brennstoffabgasabgabeströmungspfad durch den Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator abzweigen und mit dem Ejektor verbunden sein, der in dem Brennstoffgaslieferströmungspfad angeordnet ist, wodurch der Brennstoffgaslieferströmungspfad verbunden wird.
  • Die Zirkulationspumpe kann in dem Zirkulationsströmungspfad angeordnet sein. Die Zirkulationspumpe kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Die Zirkulationspumpe lässt das Brennstoffabgas als das Zirkulationsgas zirkulieren. Die Zirkulationspumpe kann mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden sein, und die Strömungsrate des Zirkulationsgases kann gesteuert werden, indem das Einschalten/Abschalten, eine Drehfrequenz etc. der Zirkulationspumpe durch die Steuereinrichtung gesteuert werden.
  • Das Brennstoffzellensystem kann einen Drucksensor aufweisen. Der Drucksensor kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Drucksensor erfasst den Druck der Brennstoffzelle. Der Drucksensor ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Position des Drucksensors ist nicht spezifisch beschränkt, solange er den Druck der Brennstoffzelle erfassen kann.
  • Was den Drucksensor anbelangt, kann ein herkömmlich bekannter Druckmesser oder dergleichen angewendet werden.
  • Von dem durch den Drucksensor erfassten Druck kann die Steuereinrichtung das Vorhandensein oder Fehlen der Verunreinigung, die Konzentration der Verunreinigung, die Konzentration des Wasserstoffs, die Energieerzeugungsmenge der Brennstoffzelle und dergleichen abschätzen.
  • Die Steuereinrichtung kann zuvor eine Datengruppe speichern, die die Beziehung zwischen dem Druck und der Art und Konzentration der Verunreinigung in dem Brennstoffgas anzeigt, und kann dann die Art und Konzentration der Verunreinigung abschätzen durch Vergleichen des Drucks, der durch den Drucksensor erfasst wird, mit der Datengruppe.
  • Das Brennstoffzellensystem kann einen Gassensor aufweisen. Der Gassensor kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Gassensor ist an einer beliebigen Position des Brennstoffgaslieferströmungspfades angeordnet. Der Gassensor kann stromaufwärtig des Brennstoffgaslieferventils des Brennstoffgaslieferströmungspfades angeordnet sein.
  • Der Gassensor erfasst die Verunreinigung in dem Brennstoffgas. Der Gassensor ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung kann die Art, Konzentration etc. der durch den Gassensor erfassten Verunreinigung erfassen.
  • Was den Gassensor anbelangt, so kann eine herkömmlich bekannte Gaserfassungseinrichtung oder dergleichen angewendet werden.
  • Das Brennstoffzellensystem kann einen Wasserstoffkonzentrationssensor aufweisen. Der Wasserstoffkonzentrationssensor kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Wasserstoffkonzentrationssensor ist an einer beliebigen Position des Brennstoffgaslieferströmungspfades angeordnet. Der Wasserstoffkonzentrationssensor kann stromaufwärtig von dem Brennstoffgaslieferventil des Brennstoffgaslieferströmungspfades angeordnet sein.
  • Der Wasserstoffkonzentrationssensor erfasst die Wasserstoffkonzentration des Brennstoffgases. Der Wasserstoffkonzentrationssensor ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung kann bestimmen, ob die durch den Wasserstoffkonzentrationssensor erfasste Wasserstoffkonzentration gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist oder nicht.
  • Was den Wasserstoffkonzentrationssensor anbelangt, so kann ein herkömmlich bekannter Konzentrationsmesser oder dergleichen angewendet werden.
  • Das Brennstoffzellensystem kann einen Stromstärkesensor aufweisen. Der Stromstärkesensor kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Stromstärkesensor erfasst den Stromstärkewert (Stromstärkegröße) der Brennstoffzelle. Der Stromstärkesensor ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Position des Stromstärkesensors ist nicht spezifisch beschränkt, solange er den Stromstärkewert der Brennstoffzelle erfassen kann.
  • Was den Stromstärkesensor anbelangt, so kann ein herkömmlich bekanntes Amperemeter (Strommesser) oder dergleichen angewendet werden.
  • Die Steuereinrichtung kann die Stromerzeugungsmenge der Brennstoffzelle aus dem Stromstärkewert berechnen, der durch den Stromstärkesensor erfasst wird.
  • Was das Oxidationsgassystem der Brennstoffzelle anbelangt, so kann das Brennstoffzellensystem eine Oxidationsgasliefereinrichtung, einen Oxidationsgaslieferströmungspfad und einen Oxidationsabgasabgabeströmungspfad aufweisen. Das Oxidationsgassystem kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Die Oxidationsgasliefereinrichtung liefert das Oxidationsgas zu der Kathode der Brennstoffzelle.
  • Was die Oxidationsgasliefereinrichtung anbelangt, so kann beispielsweise ein Luftkompressor angewendet werden.
  • Die Oxidationsgasliefereinrichtung ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Oxidationsgasliefereinrichtung wird gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung angetriebenen. Zumindest eine Größe, die aus der Gruppe gewählt wird, die aus der Strömungsrate und dem Druck des Oxidationsgases besteht, das von der Oxidationsgasliefereinrichtung zu der Kathode geliefert wird, kann durch die Steuereinrichtung gesteuert werden.
  • Der Oxidationsgaslieferströmungspfad verbindet die Oxidationsgasliefereinrichtung und den Oxidationsgaseinlass der Brennstoffzelle. Der Oxidationsgaslieferströmungspfad ermöglicht, dass das Oxidationsgas von der Oxidationsgasliefereinrichtung zu der Kathode der Brennstoffzelle geliefert wird. Der Oxidationsgaseinlass kann das Oxidationsgaslieferloch, die Kathodeneinlasssammelleitung oder dergleichen sein.
  • Der Oxidationsabgasabgabeströmungspfad ist mit dem Oxidationsgasauslass der Brennstoffzelle verbunden. Der Oxidationsgasabgasabgabeströmungspfad ermöglicht, dass das Oxidationsabgas, das das von der Kathode der Brennstoffzelle abgegebene Oxidationsgas ist, zu der Außenseite abgegeben wird. Der Oxidationsgasauslass kann das Oxidationsgasabgabeloch, die Kathodenauslasssammelleitung oder dergleichen sein.
  • Der Oxidationsabgasabgabeströmungspfad kann mit einem Oxidationsgasdrucksteuerventil versehen sein.
  • Das Oxidationsgasdrucksteuerventil ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Indem das Oxidationsgasdrucksteuerventil durch die Steuereinrichtung geöffnet wird, wird das Oxidationsabgas, das das Oxidationsgas ist, das reagiert hat, zu der Außenseite von dem Oxidationsabgasabgabeströmungspfad abgegeben (nach außen). Der Druck des zu der Kathode gelieferten Oxidationsgases (Kathodendruck) kann gesteuert werden, indem der Öffnungsgrad des Oxidationsgasdrucksteuerventils gesteuert wird.
  • Das Brennstoffzellensystem kann eine Kühlmittelliefereinrichtung und einen Kühlmittelzirkulationsströmungspfad als das Kühlsystem der Brennstoffzelle aufweisen. Das Kühlsystem kann unabhängig in jedem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein.
  • Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad steht zwischen den Kühlmittelliefer- und Abgabelöchern in Kommunikation, die in der Brennstoffzelle vorgesehen sind, und er ermöglicht, dass das von der Kühlmittelliefereinrichtung gelieferte Kühlmittel in die Brennstoffzelle hinein und aus ihr heraus zirkuliert.
  • Die Kühlmittelliefereinrichtung ist mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden. Die Kühlmittelliefereinrichtung wird gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung angetrieben. Die Strömungsrate des von der Kühlmittelliefereinrichtung zu der Brennstoffzelle gelieferten Kühlmittels wird durch die Steuereinrichtung gesteuert. Die Temperatur der Brennstoffzelle kann dadurch gesteuert werden.
  • Was die Kühlmittelliefereinrichtung anbelangt, so umfassen Beispiele, wobei sie nicht darauf beschränkt sind, eine Kühlwasserpumpe.
  • Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad kann mit einem Radiator für eine Wärmeverteilung/Wärmeabgabe von dem Kühlwasser versehen sein.
  • Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad kann mit einem Reservetank zum Speichern des Kühlmittels versehen sein.
  • Das Brennstoffzellensystem kann eine Sekundärzelle aufweisen.
  • Die Sekundärzelle (Batterie) kann eine beliebige aufladbare und entladbare Zelle sein. Beispielsweise kann die Sekundärzelle eine herkömmlich bekannte Sekundärzelle wie beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärzelle und eine Lithiumionen-Sekundärzelle sein. Die Sekundärzelle kann ein Energiespeicherelement wie beispielsweise einen elektrischen Doppellagenkondensator aufweisen. Die Sekundärzelle kann einen derartigen Aufbau haben, dass eine Vielzahl an Sekundärzellen in Reihe verbunden sind. Die Sekundärzelle liefert Energie zu dem Motor, der Oxidationsgasliefereinrichtung und dergleichen. Die Sekundärzelle kann durch eine Energiequelle außerhalb des Fahrzeugs wie beispielsweise eine häusliche Energiequelle wiederaufladbar sein. Die Sekundärzelle kann durch die Abgabeenergie (Abgabeleistung) der Brennstoffzelle aufgeladen werden. Das Aufladen und Entladen der Sekundärzelle kann durch die Steuereinrichtung gesteuert werden.
  • Die Steuereinrichtung umfasst physikalisch eine Prozessoreinheit wie beispielsweise eine Zentralrecheneinheit (CPU), eine Speichervorrichtung wie beispielsweise einen Festspeicher (ROM) und einen wahlfreien Zugriffsspeicher (RAM) und eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle. Der ROM wird verwendet zum Speichern eines Steuerprogramms, Steuerdaten usw., die durch die CPU behandelt werden, und der RAM wird hauptsächlich als verschiedene Arbeitsräume für Steuerprozesse verwendet. Die Steuereinrichtung kann eine derartige Steuervorrichtung wie beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein.
  • Die Steuereinrichtung kann mit einem Zündschalter elektrisch verbunden sein, der im Fahrzeug eingebaut sein kann. Die Steuereinrichtung kann durch eine externe Energiequelle sogar dann betreibbar sein, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist.
  • Das Brennstoffgas wird in den Brennstofftank eingefüllt, und wenn das in dem Brennstofftank gespeicherte Brennstoffgas zu der Stapelgruppe bei der ersten Betätigung des Brennstoffzellensystems nach dem Einfüllen geliefert wird, liefert die Steuereinrichtung das Brennstoffgas lediglich zu dem ersten Stapel in der Stapelgruppe, ermöglicht sie eine Energieerzeugung durch lediglich den ersten Stapel und bewirkt sie, dass der erste Stapel Energie erzeugt.
  • Nach der Energieerzeugung durch den ersten Stapel bestimmt die Steuereinrichtung, ob die Verunreinigung in dem in den Brennstofftank eingefüllten Brennstoffgas enthalten ist oder nicht.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in dem Brennstofftank eingefüllt worden ist, bestimmt die Steuereinrichtung, ob die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist oder nicht. Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, verhindert die Steuereinrichtung die Lieferung von Brennstoffgas zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel und verhindert sie eine Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz nicht in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung das Brennstoffgas auch zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel liefern und kann außerdem eine Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel gestatten.
  • Die Bestimmung dahingehend, ob das Wasserstoffgas die Verunreinigung enthält oder nicht, kann gemäß den Energieerzeugungscharakteristika des Brennstoffzellenstapels, wie sie im offengelegten japanischen Patent JP 2019 - 102288 beispielsweise beschrieben ist, gemacht werden oder sie kann gemäß dem Erfassungswert des Gassensors gemacht werden, der für das Erfassen der Verunreinigung vorgesehen ist.
  • Die Bestimmung dahingehend, ob das Brennstoffgas die vergiftende Substanz als die Verunreinigung enthält oder nicht, kann wie folgt gemacht werden: es kann bestimmt werden, dass das Brennstoffgas die vergiftende Substanz als die Verunreinigung enthält, wenn ein vorbestimmter Vergiftungssubstanzkonzentrationsreferenzwert überschritten wird, und eine vorbestimmte Menge (Spurenmenge) der vergiftenden Substanz in dem Brennstoffgas enthalten sein kann. Der Vergiftungssubstanzkonzentrationsreferenzwert kann in geeigneter Weise gemäß der zulässigen Brennstoffzellenleistung festgelegt werden.
  • Wenn die Stapelgruppe drei oder mehr der Brennstoffzellenstapel aufweist, die unabhängig betreibbar sind, und wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung bestimmen, ob die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist oder nicht.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, kann die Steuereinrichtung das Brennstoffgas auch zu dem zweiten Stapel liefern, der in der Stapelgruppe umfasst ist, und kann sie auch eine Energieerzeugung durch den zweiten Stapel gestatten, kann sie die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel und dem zweiten Stapel verhindern, und kann sie die Energieerzeugung durch die anderen Brennstoffzellenstapel außer dem ersten Stapel und dem zweiten Stapel verhindern.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, kann die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindern und kann sie die Energieerzeugung durch die anderen Brennstoffzellenstapel außer dem ersten Stapel verhindern.
  • Wenn das Brennstoffzellensystem drei oder mehr Brennstoffzellenstapel aufweist, kann bei der Systemaktivierung unmittelbar nach dem Einfüllen des Brennstoffgases das Brennstoffgas zu einem oder mehreren (aber nicht allen) der Brennstoffzellenstapel geliefert werden, und der eine oder mehrere der Brennstoffzellenstapel kann dazu gebracht werden, dass er Energie erzeugt.
  • Die Anzahl der Brennstoffzellenstapel, die durch die vergiftende Substanz beschädigt werden, kann dann reduziert werden, wenn die Anzahl der Stapel, die das Brennstoffgas liefern, gering ist. Außerdem können, wenn die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist und die Energie von lediglich einem Brennstoffzellenstapel unzureichend ist, um zu einem Händler/Anbieter/Versorger zu fahren, einige (aber nicht alle) der Stapel dazu gebracht werden, dass sie Energie erzeugen.
  • Die Steuereinrichtung kann aus der Stapelgruppe den Brennstoffzellenstapel, der am meisten verschlechtert ist, als den ersten Stapel auswählen. Beispielsweise werden die Spannungswerte (elektrische Spannung) der Brennstoffzellenstapel, wenn sie dazu gebracht werden, Energie bei einer vorbestimmten Frequenz und unter den gleichen Bedingungen (Stromstärkemenge, Gasliefermenge, Temperatur) zu erzeugen, erlangt, und der Brennstoffzellenstapel mit dem niedrigsten Spannungswert kann als der am meisten verschlechterte Brennstoffzellenstapel bestimmt werden.
  • In dem Fall des Systems, bei dem der für die Energieerzeugung verwendete Brennstoffzellenstapel gemäß den Bedingungen geschaltet wird, kann der Brennstoffzellenstapel mit der längsten Betriebszeit als der am meisten verschlechterte Stapel bestimmt werden.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, und sie bestimmt, dass die Verunreinigung Stickstoff ist, kann die Steuereinrichtung bestimmen, ob die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist oder nicht.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, kann die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel verhindern und kann sie die Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel verhindern.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, kann die Steuereinrichtung auch das Brennstoffgas zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel liefern und kann sie auch die Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel gestatten.
  • Zum Zeitpunkt des Ausführens der Verunreinigungsbestimmung durch die Energieerzeugung eines Teils der Stapel werden, wenn die Verunreinigung, die in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in die Brennstofftanks eingefüllt ist, nicht die vergiftende Substanz (wie beispielsweise CO and H2S) ist und Stickstoff (N2) ist, die Wasserstoffkonzentration und der Anodendruck so gesteuert, dass sie zunehmen. Dann kann beispielsweise dann, wenn die Wasserstoffkonzentration gleich wie oder größer als der Grenzwert wird, bei dem die Stapel nicht verschlechtert sind und ein Teilwasserstoffmangel nicht erzeugt wird, eine Erlaubnis zur Energieerzeugung für sämtliche Stapel erteilt werden. Wenn das Brennstoffgas nicht nur Stickstoff sondern auch die vergiftende Substanz als die Verunreinigung enthält, wird die Erlaubnis zur Energieerzeugung lediglich einem Teil der Stapel und nicht den anderen Stapeln erteilt.
  • Wenn andererseits die Wasserstoffkonzentration geringer als der Grenzwert ist, bei dem die Stapel nicht verschlechtert sind, wird die Erlaubnis zur Energieerzeugung lediglich einem Teil der Stapel erteilt und wird nicht den anderen Stapeln erteilt.
  • Die Bestimmung, ob das Brennstoffgas Stickstoff als die Verunreinigung enthält oder nicht, kann beispielsweise gemäß den Energieerzeugungseigenschaften der Brennstoffzellenstapel gemacht werden oder sie kann gemäß dem Erfassungswert des Gassensors gemacht werden, der zum Erfassen der Verunreinigung vorgesehen ist.
  • Die Bestimmung, ob das Brennstoffgas Stickstoff als die Verunreinigung enthält oder nicht, kann wie folgt gemacht werden: es kann bestimmt werden, dass das Brennstoffgas Stickstoff als die Verunreinigung enthält, wenn ein vorbestimmter Stickstoffkonzentrationsreferenzwert überschritten wird, und eine vorbestimmte Menge an Stickstoff kann enthalten sein. Der Stickstoffkonzentrationsreferenzwert kann gemäß einer zulässigen Brennstoffzellenleistung geeignet festgelegt werden.
  • Die Wasserstoffkonzentration kann wie folgt geschätzt werden: der Druck des zu der Brennstoffzelle gelieferten Brennstoffgases wird durch den Drucksensor gemessen, und die Wasserstoffkonzentration wird aus dem gemessenen Druckwert abgeschätzt. Beispielsweise kann eine Datengruppe, die die Beziehung zwischen der Wasserstoffkonzentration und dem Druckwert des Brennstoffgases anzeigt, vorläufig vorbereitet werden, und die Wasserstoffkonzentration kann abgeschätzt werden durch Vergleichen des gemessenen Druckwertes mit der Datengruppe.
  • Außerdem kann die Wasserstoffkonzentration durch den im System angeordneten Wasserstoffkonzentrationssensor gemessen werden.
  • Begrenzter Betrieb 1
  • Wenn das Brennstoffzellensystem ein Brennstoffzellensystem für Fahrzeuge ist, wenn das Brennstoffzellensystem des Weiteren eine Batterie aufweist und wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Kraftstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel verhindern und kann sie bewirken, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie fährt.
  • Demgemäß wird eine Leistungsverschlechterung des ersten Stapels minimiert. Außerdem wird eine Leistungsverschlechterung der anderen Brennstoffzellenstapel außer dem ersten Stapel minimiert.
  • Begrenzter Betrieb 2
  • Wenn das Brennstoffzellensystem ein Brennstoffzellensystem für Fahrzeuge ist, wenn das Brennstoffzellensystem des Weiteren eine Batterie aufweist und wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, kann die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel verhindern, kann sie eine Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel verhindern und kann sie bewirken, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie und die Energie des ersten Stapels fährt. Bei Bedarf kann die Abgabe (abgegebene Leistung) der Brennstoffzellenstapel begrenzt werden, oder der Anwender kann dazu gebracht werden, dass er eine Wasserstoffstation oder einen Händler für eine Überprüfung aufsucht.
  • Demgemäß wird ermöglicht, dass das Fahrzeug eine längere Distanz als in dem Fall des begrenzten Betriebs 1 fährt. Außerdem wird eine Leistungsverschlechterung der anderen Stapel außer dem ersten Stapel verhindert.
  • Begrenzter Betrieb 3
  • Wenn das Brennstoffzellensystem ein Brennstoffzellensystem für Fahrzeuge ist, wenn das Brennstoffzellensystem des Weiteren eine Batterie aufweist und wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, verhindert die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel (zu den anderen Brennstoffzellenstapeln) außer dem ersten Stapel, verhindert sie die Energieerzeugung durch den anderen Brennstoffzellenstapel (durch die anderen Brennstoffzellenstapel) außer dem ersten Stapel und bewirkt sie, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie und die Energie des ersten Stapels fährt. Dann kann, wenn die Energie des ersten Stapels unzureichend wird, die Steuereinrichtung den Brennstoff zu dem zweiten Stapel liefern, kann sie eine Energieerzeugung durch den zweiten Stapel gestatten und kann sie bewirken, dass der zweite Stapel Energie erzeugt.
  • Demgemäß wird ermöglicht, dass das Fahrzeug eine längere Distanz als in dem Fall des begrenzten Betriebs 2 fährt. Außerdem wird eine Leistungsverschlechterung des zweiten Stapels unterdrückt, und eine Leistungsverschlechterung der anderen Stapel außer dem ersten und zweiten Stapel wird verhindert.
  • 1 zeigt eine schematische Aufbaudarstellung eines Beispiels des Brennstoffzellensystems der Ausführungsbeispiele.
  • Das in 1 gezeigte Brennstoffzellensystem hat zwei Brennstoffzellenstapel 101 und 102, einen Brennstofftank 21 mit einem Hauptabschaltventil 22, einen Brennstoffgaslieferströmungspfad 31 und Brennstoffgassysteme 201 und 202 für ein unabhängiges Liefern, Zirkulieren-Lassen und Abgeben des Brennstoffs zu den Brennstoffzellenstapeln. Die Brennstoffgassysteme 201 und 202 haben gemeinsame Komponenten und sie werden unabhängig durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 gesteuert. Das Brennstoffgassystem 201 hat ein Brennstoffgaslieferventil 231 zum Schalten zwischen einem Liefern des in dem Brennstofftank 21 gespeicherten Brennstoffgases zu dem Brennstoffzellenstapel 101 und einem Abschalten des Brennstoffgases. Das Brennstoffgas 202 hat ein Brennstoffgaslieferventil 232 zum Schalten zwischen einem Liefern des in dem Brennstofftank 21 gespeicherten Brennstoffgases zu dem Brennstoffzellenstapel 102 und zum Abschalten des Brennstoffgases. Wenn der Stapel, der für die Energieerzeugung bei der ersten Systembetätigung nach dem Einfüllen des Brennstoffgases in den Brennstofftank 21 verwendet wird, vorbestimmt ist (beispielsweise bei dem Brennstoffzellenstapel 101), wird das Brennstoffgaslieferventil 231 nicht benötigt. Das Brennstoffgassystem 201 hat ein Brennstoffgasdrucksteuerventil 241, eine Einspritzeinrichtung (Injektor) 251, einen Ejektor 261, einen Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator 271, ein Abgabeventil 281, einen Drucksensor 291, einen Brennstoffabgasabgabeströmungspfad 321 und einen Zirkulationsströmungspfad 331. Das Brennstoffgassystem 202 hat ein Brennstoffgasdrucksteuerventil 242, eine Einspritzeinrichtung (Injektor) 252, einen Ejektor 262, einen Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator 272, ein Abgabeventil 282, einen Drucksensor 292, einen Brennstoffabgasabgabeströmungspfad 322 und einen Zirkulationsströmungspfad 332. Bei Bedarf kann das Brennstoffzellensystem den Gassensor, den Wasserstoffkonzentrationssensor, den Stromstärkesensor und dergleichen haben. In 1 ist lediglich das Brennstoffgassystem dargestellt, und andere Systeme wie beispielsweise das Oxidationsgassystem und das Kühlsystem sind nicht dargestellt.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels der Steuerung des Brennstoffzellensystems der Ausführungsbeispiele.
  • Bei der ersten Systembetätigung nach dem Einfüllen des Brennstoffgases in den Brennstofftank bewirkt die Steuereinrichtung, dass lediglich der erste Stapel Energie erzeugt.
  • Damit bestimmt als die Verunreinigungsbestimmung die Steuereinrichtung, ob das Brennstoffgas die vergiftende (giftige) Substanz als die Verunreinigung enthält.
  • Wenn bestimmt wird, dass das Brennstoffgas die vergiftende Substanz als die Verunreinigung nicht enthält, führt die Steuereinrichtung einen normalen Betrieb aus, bei dem ein Gestatten der Energieerzeugung auch den anderen Stapeln erteilt wird, und dann beendet sie die Steuerung.
  • Wenn andererseits die Steuereinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas die vergiftende Substanz als die Verunreinigung enthält, führt die Steuereinrichtung einen begrenzten Betrieb aus, um eine Energieerzeugung der anderen Stapel zu verhindern, und dann beendet sie die Steuerung.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels der Steuerung des Brennstoffzellensystems der Ausführungsbeispiele. 3 zeigt ein Beispiel der Steuerung, bei der das Brennstoffgas lediglich Stickstoff als die Verunreinigung bei der Verunreinigungsbestimmung enthält. Wenn bei der Verunreinigungsbestimmung das Brennstoffgas nicht nur Stickstoff sondern auch die vergiftende Substanz als die Verunreinigung enthält, kann die Steuerung gemäß dem Flussdiagramm von 2 ausgeführt werden.
  • Bei der ersten Systembetätigung (Aktivierung) nach dem Einfüllen des Brennstoffgases in den Brennstofftank bewirkt die Steuereinrichtung, dass lediglich der erste Stapel Energie erzeugt.
  • Dann bestimmt als die Verunreinigungsbestimmung die Steuereinrichtung, ob die Wasserstoffkonzentration gleich wie oder größer als der Grenzwert ist oder nicht, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas lediglich Stickstoff als die Verunreinigung enthält.
  • Wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Wasserstoffkonzentration gleich wie oder größer als der Grenzwert ist, führt die Steuereinrichtung einen normalen Betrieb aus, bei dem die Erlaubnis zur Energieerzeugung auch den anderen Stapeln erteilt wird, und dann beendet sie die Steuerung.
  • Wenn andererseits die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Wasserstoffkonzentration geringer als der Grenzwert ist, führt die Steuereinrichtung einen begrenzten Betrieb aus, um eine Energieerzeugung der anderen Stapel zu verhindern, und dann beendet sie die Steuerung.
  • Das Brennstoffzellensystem ist so aufgebaut, dass, wenn Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug eingebaut sind und eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist, die Anzahl der Brennstoffzellenstapel minimiert wird, zu denen das Brennstoffgas geliefert wird, das die Verunreinigung enthält. Bei dem Brennstoffzellensystem bestimmt nach einer Energieerzeugung durch einen ersten Stapel eine Steuereinrichtung, ob eine Verunreinigung in einem Brennstoffgas enthalten ist oder nicht, das in einen Brennstofftank eingefüllt ist; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob die Verunreinigung eine vergiftende Substanz ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu einem anderen Brennstoffzellenstapel/zu anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.
  • Bezugszeichenliste
    • 101, 102
    Brennstoffzellenstapel
    201, 202
    Brennstoffgassystem
    21
    Brennstofftank
    22
    Abschaltventil
    231, 232
    Brennstoffgaslieferventil
    241, 242
    Brennstoffgasdrucksteuerventil
    251, 252
    Injektor
    261, 262
    Ejektor
    271, 272
    Anoden-Gas-Flüssigkeit-Separator
    281, 282
    Belüftungs- und Abgabeventil
    291, 292
    Drucksensor
    31
    Brennstoffgaslieferströmungspfad
    321, 322
    Brennstoffabgasabgabeströmungspfad
    331, 332
    Zirkulationsströmungspfad
    50
    Steuereinrichtung (ECU)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2007165103 A [0011]
    • JP 2009110850 A [0011]
    • JP 2019 [0129]
    • JP 102288 [0129]

Claims (7)

  1. Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem eine Stapelgruppe, einen Brennstofftank zum Speichern eines Wasserstoff enthaltenden Brennstoffgases und eine Steuereinrichtung aufweist; wobei die Stapelgruppe zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel aufweist, die unabhängig betreibbar sind; wobei das Brennstoffgas in den Brennstofftank eingefüllt ist, und wenn das in dem Brennstofftank gespeicherte Brennstoffgas zu der Stapelgruppe bei einer ersten Betätigung des Brennstoffzellensystems nach dem Einfüllen geliefert wird, die Steuereinrichtung das Brennstoffgas lediglich zu einem ersten Stapel in der Stapelgruppe liefert und bewirkt, dass der erste Stapel Energie erzeugt; wobei nach der Energieerzeugung durch den ersten Stapel die Steuereinrichtung bestimmt, ob eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, enthalten ist oder nicht; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass eine Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob die Verunreinigung eine vergiftende Substanz ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung die vergiftende Substanz ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.
  2. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas nicht enthalten ist, das in dem Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung auch das Brennstoffgas zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel liefert.
  3. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stapelgruppe drei oder mehr der Brennstoffzellenstapel aufweist, die unabhängig betreibbar sind; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob eine Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist oder nicht; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung auch das Brennstoffgas zu einem zweiten Stapel liefert, der in der Stapelgruppe enthalten ist, und sie die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel und dem zweiten Stapel verhindert; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Energieerzeugungsmenge des ersten Stapels gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert.
  4. Brennstoffzellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung den Brennstoffzellenstapel, der aus der Stapelgruppe am meisten verschlechtert ist, als den ersten Stapel auswählt.
  5. Brennstoffzellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Verunreinigung in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, und sie bestimmt, dass die Verunreinigung Stickstoff ist, die Steuereinrichtung bestimmt, ob eine Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist oder nicht; wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas geringer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Wasserstoffs in dem Brennstoffgas gleich wie oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist, die Steuereinrichtung das Brennstoffgas auch zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel liefert.
  6. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem ein Brennstoffzellensystem für Fahrzeuge ist; wobei das Brennstoffzellensystem des Weiteren eine Batterie aufweist; und wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert und sie bewirkt, dass ein Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie fährt.
  7. Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 6, wobei, wenn die Steuereinrichtung bestimmt, dass die vergiftende Substanz in dem Brennstoffgas enthalten ist, das in den Brennstofftank eingefüllt ist, die Steuereinrichtung die Lieferung des Brennstoffgases zu dem anderen Brennstoffzellenstapel/zu den anderen Brennstoffzellenstapeln außer dem ersten Stapel verhindert und sie bewirkt, dass das Fahrzeug lediglich durch die Energie der Batterie und die Energie des ersten Stapels fährt.
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