DE102022105877A1

DE102022105877A1 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102022105877A1
Application number: DE102022105877.8A
Authority: DE
Inventors: Tomotaka Ishikawa; Makoto Mori; Tsuyoshi Maruo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2022-09-15
Also published as: JP7484778B2; CN115084583A; US20220293973A1; JP2022140992A

Abstract

Es wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das konfiguriert ist, genau zu bestimmen, ob ein Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht. Ein Brennstoffzellensystem wird bereitgestellt, wobei die Steuerungseinrichtung vorbereitend eine Datengruppe speichert, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Spannung der Brennstoffzelle und einer Konzentration eines Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt; wobei die Steuerungseinrichtung ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung steuert, wobei die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe vergleicht und bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher ist als ein vorbestimmter Konzentrationsschwellenwert.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
HINTERGRUND
Eine Brennstoffzelle (FC) ist eine Leistungserzeugungsvorrichtung, die aus einer einzelnen Einheitsbrennstoffzelle (nachstehend kann diese als „Zelle“ bezeichnet werden) oder einen Brennstoffzellenstapel, der aus gestapelten Einheitsbrennstoffzellen (nachstehend kann dieser als ein „Stapel“ bezeichnet werden) zusammengesetzt ist und die eine elektrische Energie durch eine elektrisch-chemische Reaktion zwischen einem Brennstoffgas (beispielsweise Wasserstoff) und einem Oxidationsmittelgas (beispielsweise Sauerstoff) erzeugt. In vielen Fällen sind das Brennstoffgas und das Oxidationsmittelgas, die der Brennstoffzelle tatsächlich zugeführt werden, Mischungen mit Gasen, die nicht zu einer Oxidation und einer Reduktion beitragen. Insbesondere ist das Oxidationsmittelgas oftmals Luft, die Sauerstoff beinhaltet.
Nachstehend können ein Brennstoffgas und ein Oxidationsmittelgas kollektiv und vereinfacht als ein „Reaktionsgas“ oder ein „Gas“ bezeichnet werden. Ebenso können eine einzelne Einheitsbrennstoffzelle und ein Brennstoffzellenstapel, der aus gestapelten Einheitszellen zusammengesetzt ist, als eine „Brennstoffzelle“ bezeichnet werden.
Im Allgemeinen umfasst die Einheitsbrennstoffzelle eine Membran-Elektrode-Baugruppe (MEA).
Die Membran-Elektrode-Baugruppe weist eine derartige Struktur auf, dass eine Katalysatorschicht und eine Gasdiffusionsschicht (oder GDL, nachstehend kann sie vereinfacht als eine „Diffusionsschicht“ bezeichnet werden) aufeinanderfolgend auf beiden Oberflächen einer Festkörperpolymerelektrolytmembran (nachstehend kann sie vereinfacht als eine „Elektrolytmembran“ bezeichnet werden) ausgebildet sind. Dementsprechend kann die Membran-Elektrode-Baugruppe als eine „Membran-Elektrode-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe“ (MEGA) bezeichnet werden.
Nach Bedarf kann die Einheitsbrennstoffzelle zwei Separatoren umfassen, die beide Seiten der Membran-Elektrode-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe einpferchen. Im Allgemeinen weisen die Separatoren eine derartige Struktur auf, dass eine Nut als ein Reaktionsgasströmungspfad auf einer Oberfläche in Kontakt mit der Gasdiffusionsschicht ausgebildet ist. Die Separatoren weisen eine Elektronenleitfähigkeit und eine Funktion als ein Kollektor bzw. eine Sammeleinrichtung von erzeugter Elektrizität auf.
In der Brennstoffelektrode (Anode) der Brennstoffzelle wird Wasserstoff (H2) als das Brennstoffgas, das von dem Gasströmungspfad und der Gasdiffusionsschicht zugeführt wird, durch die katalytische Aktion der Katalysatorschicht protoniert, wobei der protonierte Wasserstoff zu der Oxidationsmittelelektrode (Kathode) durch die Elektrolytmembran geht. Ein Elektron wird zu der gleichen Zeit erzeugt, wobei dieses durch eine externe Schaltung hindurchgeht, Arbeit verrichtet und dann zu der Kathode geht. Sauerstoff (O₂) als das Oxidationsmittelgas, das der Kathode zugeführt wird, reagiert mit Protonen und Elektronen in der katalytischen Schicht der Kathode, wodurch Wasser erzeugt wird. Das erzeugte Wasser gibt eine geeignete Feuchtigkeit an die Elektrolytmembran ab, wobei überschüssiges Wasser die Gasdiffusionsschicht durchdringt und dann zu der Außenseite des Systems ausgestoßen wird.
Verschiedene Studien sind bei Brennstoffzellensystemen gemacht worden, die konfiguriert sind, in elektrischen Brennstoffzellenfahrzeugen (die nachstehend als „Fahrzeug“ bezeichnen werden können) eingebaut und verwendet zu werden.
Beispielsweise offenbart die Patentdruckschrift 1 ein Brennstoffzellensteuerungssystem, das in der Lage ist, den Faktor eines Zellenspannungsabfalls zu identifizieren.
Die Patentdruckschrift 2 offenbart ein Brennstoffspeichersystem, das in der Lage ist, zu verhindern, dass eine Brennstoffzelle eine Fehlfunktion erleidet, ohne Herstellungskosten oder Freiheitsgrade hinsichtlich des Entwurfs zu opfern.

Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift (JP-A) Nr. 2004-039322
Patentdruckschrift 2: JP-A Nr. 2010-242952

In Brennstoffzellen wird, wenn das Brennstoffgas Wasserstoff beinhaltet und Verunreinigungen in dem Brennstoffgas beinhaltet sind, nicht nur ein Fehler hinsichtlich einer effektiven Leistungserzeugung verursacht, sondern auch eine irreversible Leistungsverschlechterung aufgrund einer Katalysatordegradation. Dementsprechend ist es wichtig, die Reinheit des Brennstoffgases in den Brennstoffzellen zu steuern.
In der Patentdruckschrift 1 wird eine Verunreinigungsgaskonzentration durch einen Drucksensor geschätzt. Die Verunreinigungsgaskonzentration ist, wenn ein Katalysator mit einem Verunreinigungsgas verunreinigt bzw. vergiftet ist, eine Konzentration in der Größenordnung von mehreren hundert ppb. Da der Druck eines Gases, das durch den Gasströmungspfad strömt, schwankt, ist es in der Patentdruckschrift 1 schwierig, den Einfluss des Drucks, der durch ein Niedrigkonzentrationsverunreinigungsgas verursacht wird, zu erfassen, wobei es eine Möglichkeit gibt, dass das Vorhandensein oder Fehlen des Verunreinigungsgases nicht genau bestimmt werden kann.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Die offenbarten Ausführungsbeispiele sind im Lichte der vorstehend beschriebenen Umstände erreicht worden. Eine Aufgabe der offenbarten Ausführungsbeispiele ist es, ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, das konfiguriert ist, genau zu bestimmen, ob ein Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt,
wobei das Brennstoffzellensystem umfasst:

eine Brennstoffzelle,
einen Spannungssensor zum Messen einer Spannung der Brennstoffzelle,
eine Brennstoffgaszufuhreinrichtung zum Zuführen von Wasserstoff beinhaltendem Brennstoffgas zu der Brennstoffzelle,
einen Brennstoffgaszufuhrströmungspfad, der einen Brennstoffgaseinlass der Brennstoffzelle und die Brennstoffgaszufuhreinrichtung verbindet,
eine Ausstoßeinrichtung, die in dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet ist,
einen Zirkulationsströmungspfad, der einen Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle und die Ausstoßeinrichtung verbindet, um es zu ermöglichen, dass Brennstoffabgas von dem Brennstoffgasauslass ausgestoßen wird, um der Brennstoffzelle als ein Zirkulationsgas zugeführt zu werden, und
eine Steuerungseinrichtung,
wobei die Steuerungseinrichtung vorbereitend eine Datengruppe speichert, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Spannung der Brennstoffzelle und einer Konzentration eines Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt;
wobei die Steuerungseinrichtung ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung steuert,
wobei die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder nicht; und
wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe vergleicht und bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher als ein vorbestimmter Konzentrationsschwellenwert ist.

Der erste Schwellenwert kann eine Spannung sein, die durch den Spannungssensor gemessen wird, wenn die Brennstoffgaszufuhreinrichtung auf AUS gesteuert wird und wenn das Brennstoffzellensystem betrieben wird, bevor das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung kann bestimmen, ob das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist oder nicht.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist, kann die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreiben und bestimmen, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit gemessen wir, kleiner als der erste Schwellenwert ist oder nicht.
Das Verunreinigungsgas kann zumindest eines sein, dass aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stickstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoffsulfit besteht.
Entsprechend dem Brennstoffzellensystem der offenbarten Ausführungsbeispiele kann genau bestimmt werden, ob das Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein normales Brennstoffgas, das eine vorgeschriebene Wasserstoffkonzentration aufweist, verwendet wird;
2 ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein Brennstoffgas niedriger Qualität, das eine niedrige Wasserstoffkonzentration aufweist, verwendet wird;
3 ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein Brennstoffgas niedriger Qualität, das Wasserstoffsulfit (H₂S), das eine Katalysatorvergiftungssubstanz ist, als eine Verunreinigung beinhaltet, verwendet wird.
4 ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Beispiels des Brennstoffzellensystems gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen;
5 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung des Brennstoffzellensystems gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen veranschaulicht; und
6 ein Flussdiaramm, das ein anderes Beispiel einer Steuerung des Brennstoffzellensystems gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen ist ein Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem umfasst:

Wenn ein Brennstoffgas niedriger Qualität in eine Brennstoffgaszufuhreinrichtung (wie beispielsweise den Brennstofftank des Brennstoffzellensystems) eingefüllt wird und das Brennstoffgas niedriger Qualität ein Inertgas in der vorbestimmten Konzentration oder mehr beinhaltet, werden, da die Konzentration von Wasserstoff in dem Brennstoffgas in dem Brennstofftank auf weniger als einen geschätzten Wert abnimmt, Verunreinigungen allmählich in der Brennstoffzelle während des Betriebs der Brennstoffzelle aufgespeichert und bei dem Katalysator absorbiert. Als Ergebnis fällt die Spannung der Brennstoffzelle ab, wobei sich die Brennstoffzelle verschlechtert.
Dementsprechend wird in den offenbarten Ausführungsbeispielen das Brennstoffgas in den Brennstofftank eingefüllt, wenn das Brennstoffzellensystem gestoppt ist, wobei die Spannung der Brennstoffzelle beschafft wird. Die Brennstoffgasspannung, die zu dieser Zeit beschafft wird, dient als ein Referenzwert. Dann wird, wenn das Brennstoffgas von der Außenseite zugeführt wird, die Spannung der Brennstoffzelle nochmals beschafft, wobei die beschaffte Brennstoffzellenspannung mit dem Referenzwert verglichen wird, wodurch bestimmt wird, ob das zugeführte Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in einer Konzentration, die den Referenzwert überschreitet, beinhaltet oder nicht, das heißt, ob das zugeführte Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist oder nicht. Dann wird die Konzentration des Verunreinigungsgases oder von Wasserstoff in dem Brennstoffgas in dem Brennstofftank aus der beschafften Brennstoffzellenspannung geschätzt, wobei die Brennstoffgaszufuhr-/ Ausstoßsteuerung entsprechend der geschätzten Verunreinigungsgaskonzentration oder der geschätzten Wasserstoffkonzentration geändert wird. Dann werden die Informationen über die Wasserstofftankstelle, bei der das Brennstoffgas niedriger Qualität in das Brennstoffzellensystem eingefüllt worden ist, mit anderen Fahrzeugen durch die Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) geteilt. Dementsprechend kann ein Einfüllen des Brennstoffgases niedriger Qualität in den Brennstofftank anderer Fahrzeuge vermieden werden. Ebenso können die Informationen über die Wasserstoffkonzentrationen des Brennstoffgases, das bei Wasserstofftankstellen zugeführt wird, mit anderen Fahrzeugen durch die ICT geteilt werden.
In den offenbarten Ausführungsbeispielen wird eine Referenzbrennstoffzellenspannung beschafft; die Spannung der Brennstoffzelle wird nach einer Zufuhr des Brennstoffgases und nach einem Verbrauchen eines bestimmten Anteils des zugeführten Brennstoffgases beschafft; durch ein Vergleichen der beschafften Spannung mit dem Referenzbrennstoffzellenspannungswert kann bestimmt werden, ob das Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in einer vorbestimmten Konzentration oder mehr beinhaltet.
Es gibt mehrere Typen von Verunreinigungsgasen, die Katalysatoren verunreinigen bzw. vergiften können. Entsprechend den offenbarten Ausführungsbeispielen kann, da die Spannung der Brennstoffzelle verwendet wird, um zu bestimmen, ob das Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht, die Bestimmung unabhängig von dem Typ des Verunreinigungsgases getroffen werden.
Entsprechend den offenbarten Ausführungsbeispielen kann, auch wenn ein Verunreinigungsgas niedriger Konzentration in dem Brennstoffgas beinhaltet ist, das Vorhandensein oder Fehlen des Verunreinigungsgases oder die Konzentration des Verunreinigungsgases genau bestimmt werden. Dementsprechend wird eine Katalysatorvergiftung unterdrückt.
In der vorliegenden Offenbarung werden das Brennstoffgas und das Oxidationsmittelgas kollektiv als „Reaktionsgas“ bezeichnet. Das Reaktionsgas, das der Anode zugeführt wird, ist das Brennstoffgas, wobei das Reaktionsgas, das der Kathode zugeführt wird, das Oxidationsmittelgas ist. Das Brennstoffgas ist ein Gas, das hauptsächlich Wasserstoff beinhaltet, wobei es Wasserstoff sein kann. Das Oxidationsmittelgas kann Sauerstoff, Luft, trockene Luft oder dergleichen sein.
In den offenbarten Ausführungsbeispielen kann das Verunreinigungsgas Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoffsulfit oder dergleichen sein.
In den offenbarten Ausführungsbeispielen kann eine Verunreinigungssubstanz bzw. Vergiftungssubstanz Kohlenmonoxid, Wasserstoffsulfit oder dergleichen sein.
Im Allgemeinen ist das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen in einem Fahrzeug, das einen Motor als eine Antriebsquelle umfasst, eingebaut und wird darin verwendet.
Das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen kann in einem Fahrzeug eingebaut und verwendet werden, das durch die Leistung einer Sekundärzelle angetrieben werden kann.
Das Fahrzeug kann ein elektrisches Brennstoffzellenfahrzeug sein.
Das Fahrzeug kann das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen umfassen.
Der Motor ist nicht spezifisch begrenzt, wobei er ein allgemein bekannter Antriebsmotor sein kann.
Das Brennstoffzellensystem gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen umfasst die Brennstoffzelle.
Die Brennstoffzelle kann eine Brennstoffzelle sein, die aus lediglich einer Einheitsbrennstoffzelle zusammengesetzt ist, oder sie kann ein Brennstoffzellenstapel sein, der aus gestapelten Einheitsbrennstoffzellen zusammengesetzt ist.
Die Anzahl der gestapelten Einheitsbrennstoffzellen ist nicht spezifisch begrenzt. Beispielsweise können 2 bis mehrere hundert Einheitsbrennstoffzellen gestapelt werden; 2 bis 200 Einheitsbrennstoffzellen können gestapelt werden; oder 2 bis 300 Einheitsbrennstoffzellen können gestapelt werden.
Der Bremsstoffzellenstapel kann eine Endplatte bei beiden Stapelrichtungsenden jeder Einheitsbrennstoffzelle umfassen.
Jede Einheitsbrennstoffzelle umfasst zumindest eine Membran-Elektrode-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe.
Die Membran-Elektrode-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe umfasst eine anodenseitige Gasdiffusionsschicht, eine Anodenkatalysatorschicht, eine Elektrolytmembran, eine Kathodenkatalysatorschicht und eine kathodenseitige Gasdiffusionsschicht in dieser Reihenfolge.
Die Kathode (Oxidationsmittelelektrode) umfasst die Kathodenkatalysatorschicht und die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht.
Die Anode (Brennstoffelektrode) umfasst die Anodenkatalysatorschicht und die anodenseitige Gasdiffusionsschicht.
Die Kathodenkatalysatorschicht und die Anodenkatalysatorschicht werden kollektiv als „Katalysatorschicht“ bezeichnet. Als der Anodenkatalysator und der Kathodenkatalysator umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, Platin (Pt) und Ruthenium (Ru). Als ein Katalysatorträgermaterial und ein leitfähiges Material umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, kohlenstoffhaltiges Material, wie beispielsweise Karbon.
Die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht und die anodenseitige Gasdiffusionsschicht werden kollektiv als „Gasdiffusionsschicht“ bezeichnet.
Die Gasdiffusionsschicht kann ein gasdurchlässiges, elektrisch leitfähiges Element oder dergleichen sein.
Als das elektrisch leitfähige Element umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, ein poröses Karbonmaterial, wie beispielsweise ein Karbontuch und ein Karbonpapier, und ein poröses Metallmaterial, wie beispielsweise ein Metallnetz und ein geschäumtes Metall.
Die Elektrolytmembran kann eine Festkörperpolymerelektrolytmembran sein. Als die Festkörperpolymerelektrolytmembran umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, eine Kohlenwasserstoff-Elektrolytmembran und eine Fluorine-Elektrolytmembran, wie beispielsweise eine dünne, Feuchtigkeit beinhaltende Perfluorsulfansäure-Membran. Die Elektrolytmembran kann beispielsweise eine Nafion-Membran (von DuPont Co., Ltd. hergestellt) sein.
Nach Bedarf kann jede Einheitsbrennstoffzelle zwei Separatoren umfassen, die beide Seiten der Membran-Elektrode-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe einpferchen. Einer der zwei Separatoren ist ein anodenseitiger Separator, wobei der andere ein kathodenseitiger Separator ist. In den offenbarten Ausführungsbeispielen werden der anodenseitige Separator und der kathodenseitige Separator kollektiv als „Separator“ bezeichnet.
Der Separator kann Zufuhr- und Ausstoßlöcher umfassen, um es dem Reaktionsgas und dem Kühlmittel zu ermöglichen, in der Stapelrichtung der Einheitsbrennstoffzellen zu strömen. Als das Kühlmittel kann beispielsweise eine gemischte Lösung aus Ethylglykol und Wasser verwendet werden, um ein Einfrieren bei einer niedrigen Temperatur zu verhindern.
Als das Zufuhrloch umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, ein Brennstoffgaszufuhrloch, ein Oxidationsmittelgaszufuhrloch und ein Kühlmittelzufuhrloch.
Als das Ausstoßloch umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, ein Brennstoffgasausstoßloch, ein Oxidationsmittelgasausstoßloch und ein Kühlmittelausstoßloch.
Der Separator kann ein Brennstoffgaszufuhrloch oder mehrere Brennstoffgaszufuhrlöcher, ein Oxidationsmittelgaszufuhrloch oder mehrere Oxidationsmittelgaszufuhrlöcher, ein Kühlmittelzufuhrloch oder mehrere Kühlmittelzufuhrlöcher, ein Brennstoffgasausstoßloch oder mehrere Brennstoffgasausstoßlöcher, ein Oxidationsmittelgasausstoßloch oder mehrere Oxidationsmittelgasausstoßlöcher und ein Kühlmittelaustoßloch oder mehrere Kühlmittelausstoßlöcher umfassen.
Der Separator kann einen Reaktionsmittelgasströmungspfad auf einer Oberfläche in Kontakt mit der Gasdiffusionsschicht umfassen. Ebenso kann der Separator einen Kühlmittelströmungspfad, um die Temperatur der Brennstoffzelle konstant zu halten, auf der zu der Oberfläche in Kontakt mit der Gasdiffusionsschicht entgegengesetzten Oberfläche umfassen.
Wenn der Separator der anodenseitige Separator ist, kann er ein Brennstoffgasgaszufuhrloch oder mehrere Brennstoffgaszufuhrlöcher, ein Oxidationsmittelgaszufuhrloch oder mehrere Oxidationsmittelgaszufuhrlöcher, ein Kühlmittelzufuhrloch oder mehrere Kühlmittelzufuhrlöcher, ein Brennstoffgasausstoßloch oder mehrere Brennstoffgasausstoßlöcher, ein Oxidationsmittelgasausstoßloch oder mehrere Oxidationsmittelgasausstoßlöcher und ein Kühlmittelausstoßloch oder mehrere Kühlmittelausstoßlöcher umfassen. Der anodenseitige Separator kann auf der Oberfläche in Kontakt mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht einen Brennstoffgasströmungspfad umfassen, um es dem Brennstoffgas zu ermöglichen, von dem Brennstoffgaszufuhrloch zu dem Brennstoffgasausstoßloch zu strömen. Der anodenseitige Separator kann auf der zu der Oberfläche in Kontakt mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht entgegengesetzten Oberfläche einen Kühlmittelströmungspfad umfassen, um es dem Kühlmittel zu gestatten, von dem Kühlmittelzufuhrloch zu dem Kühlmittelausstoßloch zu strömen.
Wenn der Separator der kathodenseitige Separator ist, kann er ein Brennstoffgaszufuhrloch oder mehrere Brennstoffgaszufuhrlöcher, ein Oxidationsmittelgaszufuhrloch oder mehrere Oxidationsmittelgaszufuhrlöcher, ein Kühlmittelzufuhrloch oder mehrere Kühlmittelzufuhrlöcher, ein Brennstoffgasausstoßloch oder mehrere Brennstoffgasausstoßlöcher, ein Oxidationsmittelgasausstoßloch oder mehrere Oxidationsmittelgasausstoßlöcher und ein Kühlmittelausstoßloch oder mehrere Kühlmittelausstoßlöcher umfassen. Der kathodenseitige Separator kann einen Oxidationsmittelgasströmungspfad auf der Oberfläche in Kontakt mit der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht umfassen, um es dem Oxidationsmittelgas zu ermöglichen, von dem Oxidationsmittelgaszufuhrloch zu dem Oxidationsmittelgasausstoßloch zu strömen. Der kathodenseitige Separator kann einen Kühlmittelströmungspfad auf der zu der Oberfläche in Kontakt mit der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht entgegengesetzten Seite umfassen, um es dem Kühlmittel zu ermöglichen, von dem Kühlmittelzufuhrloch zu dem Kühlmittelausstoßloch zu strömen.
Der Separator kann ein gasundurchlässiges, elektrisch leitfähiges Element oder dergleichen sein. Als das elektrisch leitfähige Element umfassen Beispiele, ohne hierauf begrenzt zu sein, gasundurchlässiges dichtes Karbon, das durch eine Karbonverdichtung erhalten wird, und eine Metallplatte (wie beispielsweise eine Eisenplatte, eine Aluminiumplatte und eine Edelstahlplatte), die durch Pressformen erhalten wird. Der Separator kann als ein Kollektor bzw. eine Sammeleinrichtung fungieren.
Der Brennstoffzellenstapel kann einen Verteiler umfassen, wie beispielsweise einen Einlassverteiler, der eine Verbindung zwischen den Zufuhrlöchern bildet, und einen Auslassverteiler, der eine Verbindung zwischen den Ausstoßlöchern bildet.
Als den Einlassverteiler umfassen Beispiele, ohne hierauf begrenzt zu sein, einen Anodeneinlassverteiler, einen Kathodeneinlassverteiler und einen Kühlmitteleinlassverteiler.
Als den Auslassverteiler umfassen Beispiele, ohne hierauf begrenzt zu sein, einen Anodenauslassverteiler, einen Kathodenauslassverteiler und einen Kühlmittelauslassverteiler.
Das Brennstoffzellensystem umfasst als das Brennstoffgassystem der Brennstoffzelle die Brennstoffgaszufuhreinrichtung, den Brennstoffgaszufuhrströmungspfad, die Ausstoßeinrichtung, den Spannungssensor, den Zirkulationsströmungspfad und die Steuerungseinrichtung.
Die Brennstoffgaszufuhreinrichtung führt das wasserstoffbeinhaltende Brennstoffgas der Brennstoffzelle zu. Genauer gesagt führt die Brennstoffgaszufuhreinrichtung das wasserstoffbeinhaltende Brennstoffgas der Anode der Brennstoffzelle zu.
Als die Brennstoffgaszufuhreinrichtung umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, einen Brennstofftank, wie beispielsweise einen Flüssigwasserstofftank und einen Komprimierter-Wasserstoff-Tank.
Die Brennstoffgaszufuhreinrichtung ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. In der Brennstoffgaszufuhreinrichtung kann ein EIN/AUS der Brennstoffgaszufuhr zu der Brennstoffzelle gesteuert werden, indem das Öffnen und Schließen des Hauptabsperrventils der Brennstoffgaszufuhreinrichtung entsprechend einem Steuerungssignal von der Steuerungseinrichtung gesteuert wird.
Der Brennstoffgaszufuhrströmungspfad verbindet den Brennstoffgaseinlass der Brennstoffzelle und die Brennstoffgaszufuhreinrichtung. Der Brennstoffgaszufuhrströmungspfad ermöglicht es dem Brennstoffgas, zu der Anode der Brennstoffzelle zugeführt zu werden. Der Brennstoffgaseinlass kann das Brennstoffgaszufuhrloch, der Anodeneinlassverteiler oder dergleichen zu sein.
In dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad ist die Ausstoßeinrichtung angeordnet.
Beispielsweise kann die Ausstoßeinrichtung bei einer Zusammenführung mit dem Zirkulationsströmungspfad bei dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet sein. Die Ausstoßeinrichtung führt ein Mischgas, das das Brennstoffgas und ein Zirkulationsgas beinhaltet, zu der Anode der Brennstoffzelle zu. Als die Ausstoßeinrichtung kann eine herkömmlich bekannte Ausstoßeinrichtung verwendet werden.
Ein Drucksteuerungsventil und ein Mitteldruckwasserstoffsensor können in einer Region zwischen der Brennstoffgaszufuhreinrichtung und der Ausstoßeinrichtung des Brennstoffgaszufuhrströmungspfades angeordnet sein.
Das Drucksteuerungsventil steuert den Druck des Brennstoffgases, das von der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zu der Ausstoßeinrichtung zugeführt wird.
Das Drucksteuerungsventil ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Der Druck des Brennstoffgases, das der Ausstoßeinrichtung zugeführt wird, kann gesteuert werden, indem das Öffnen/Schließen, ein Öffnungsgrad oder dergleichen des Drucksteuerungsventils durch die Steuerungseinrichtung gesteuert wird.
Der Mitteldruckwasserstoffsensor ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Steuerungseinrichtung erfasst den Brennstoffzellendruck, der durch den Mitteldruckwasserstoffsensor gemessen wird. Der Druck des Brennstoffgases, das der Ausstoßeinrichtung zugeführt wird, kann gesteuert werden, indem das Öffnen/Schließen, ein Öffnungsgrad oder dergleichen des Drucksteuerungsventils auf der Grundlage des erfassten Drucks gesteuert wird.
Der Spannungssensor misst die Spannung der Brennstoffzelle.
Der Spannungssensor ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Steuerungseinrichtung erfasst die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird.
Als der Spannungssensor kann ein herkömmlich bekanntes Spannungsmessgerät oder dergleichen verwendet werden.
Die Position des Spannungssensors ist nicht spezifisch begrenzt, solange die Spannung der Brennstoffzelle gemessen werden kann.
Der Zirkulationsströmungspfad verbindet den Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle und die Ausstoßeinrichtung.
Der Zirkulationsströmungspfad ermöglicht es dem Brennstoffabgas, das das Brennstoffgas ist, das von dem Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle ausgestoßen wird, wiedergewonnen zu werden und der Brennstoffzelle als das Zirkulationsgas zugeführt zu werden.
Der Zirkulationsströmungspfad kann mit der Ausstoßeinrichtung, die in dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet ist, verbunden sein, wodurch er mit dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad zusammenkommt.
Die Zirkulationspumpe kann in dem Zirkulationsströmungspfad angeordnet sein. Die Zirkulationspumpe lässt das Brennstoffabgas als das Zirkulationsgas zirkulieren. Die Zirkulationspumpe kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei die Strömungsrate des Zirkulationsgases durch eine Steuerung von EIN/AUS, einer Drehfrequenz usw. der Zirkulationspumpe durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden kann.
Das Brennstoffgassystem kann einen Brennstoffabgasausstoßströmungspfad umfassen.
Der Brennstoffabgasausstoßströmungspfad kann den Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle und die Außenseite des Brennstoffzellensystems verbinden.
Der Brennstoffabgasausstoßströmungspfad kann von dem Zirkulationsströmungspfad abzweigen.
Der Zirkulationsströmungspfad kann von dem Brennstoffabgasströmungspfad abzweigen und mit der Ausstoßeinrichtung, die in dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet ist, verbunden sein, wodurch er mit dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad zusammenkommt.
Der Brennstoffabgasausstoßströmungspad stößt zu der Außenseite des Brennstoffzellensystems das Brennstoffabgas, das von dem Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle ausgestoßen wird, aus. Der Brennstoffgasauslass kann das Brennstoffgasausstoßloch, der Anodenauslassverteiler oder dergleichen sein.
Das Entlüftungs- und Ausstoßventil (das Brennstoffabgasausstoßventil) kann in dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad angeordnet sein. Das Entlüftungs- und Ausstoßventil ist stromabwärts von der Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung in dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad angeordnet.
Das Entlüftungs- und Ausstoßventil ermöglicht es, dass das Brennstoffabgas, Wasser und dergleichen zu der Außenseite (des Systems) ausgestoßen werden. Die Außenseite kann die Außenseite des Brennstoffzellensystems sein, oder sie kann die Außenseite des Fahrzeugs sein.
Das Entlüftungs- und Ausstoßventil kann elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, wobei die Strömungsrate des Brennstoffabgases, das zu der Außenseite ausgestoßen wird, gesteuert werden kann, indem das Öffnen und Schließen des Entlüftungs- und Ausstoßventils durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden. Indem der Öffnungsgrad des Entlüftungs- und Ausstoßventils gesteuert wird, kann der Druck des Brennstoffgases, das zu der Anode der Brennstoffzelle zugeführt wird, (der Anodendruck) gesteuert werden.
Das Brennstoffabgas kann das Brennstoffgas, das durch die Anode hindurchgegangen ist, ohne zu reagieren, und das Wasser, das bei der Kathode erzeugt wird und zu der Anode geliefert wird, beinhalten. In einigen Fällen beinhaltet das Brennstoffabgas korrodierte Substanzen, die in der Katalysatorschicht, der Elektrolytmembran oder dergleichen erzeugt werden, sowie das Oxidationsmittelgas oder dergleichen, dem es gestattet wird, zu der Anode während einer Reinigung zugeführt zu werden.
Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung (Anodengas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung) kann in dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad angeordnet sein.
Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung kann bei dem Verzweigungspunkt des Brennstoffabgasausstoßströmungspfades und des Zirkulationsströmungspfades angeordnet sein.
Der Brennstoffabgasausstoßströmungspfad kann von dem Zirkulationsströmungspfad durch die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung abzweigen.
Der Zirkulationsströmungspfad kann von dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad durch die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung abzweigen und mit der Ausstoßeinrichtung, die in dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet ist, verbunden werden, wodurch er mit dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad zusammenkommt.
Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung ist stromaufwärts von dem Entlüftungs- und Ausstoßventil des Brennstoffabgasausstoßströmungspfades angeordnet.
Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung trennt das Wasser und das Brennstoffgas, das in dem Brennstoffabgas beinhaltet ist, das das Brennstoffgas ist, das von dem Brennstoffgasauslass ausgestoßen wird. Dementsprechend kann das Brennstoffgas zu dem Zirkulationsströmungspfad als das Zirkulationsgas zurückgeführt werden, oder ein unnötiges Gas, Wasser und dergleichen können zu der Außenseite ausgestoßen werden, indem das Entlüftungs- und Ausstoßventil des Brennstoffabgasausstoßströmungspfads geöffnet wird. Zusätzlich kann die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung das Fließen von überschüssigem Wasser in dem Zirkulationsströmungspfad unterdrücken. Dementsprechend kann das Auftreten eines Einfrierens der Zirkulationspumpe oder dergleichen aufgrund des Wassers unterdrückt werden.
Als das Oxidationsmittelgassystem der Brennstoffzelle kann das Brennstoffzellensystem eine Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung, einen Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfad, einen Oxidationsmittelabgasausstoßströmungspfad, einen Oxidationsmittelgasumgehungsströmungspfad, ein Umgehungsventil und einen Oxidationsmittelgasströmungsratensensor umfassen.
Die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung führt das Oxidationsmittelgas der Brennstoffzelle zu. Genauer gesagt, führt die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung das Oxidationsmittelgas der Kathode der Brennstoffzelle zu.
Als die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung kann beispielsweise ein Luftverdichter bzw. Luftkompressor verwendet werden.
Die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung wird entsprechend einem Steuerungssignal von der Steuerungseinrichtung gesteuert. Zumindest ein Parameter, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus der Strömungsrate und einem Druck des Oxidationsmittelgases, das von der Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung zu der Kathode zugeführt wird, besteht, kann durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Der Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfad verbindet die Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung und den Oxidationsmittelgaseinlass der Brennstoffzelle. Der Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfad ermöglicht es, dass das Oxidationsmittelgas von der Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung zu der Kathode der Brennstoffzelle zugeführt wird. Der Oxidationsmittelgaseinlass kann das Oxidationsmittelgaszufuhrloch, der Kathodeneinlassverteiler oder dergleichen sein.
Der Oxidationsmittelabgasausstoßströmungspfad ist mit dem Oxidationsmittelgasauslass der Brennstoffzelle verbunden. Der Oxidationsmittelabgasausstoßströmungspfad ermöglicht es, dass das Oxidationsmittelabgas, das das Oxidationsmittelgas ist, das von der Kathode der Brennstoffzelle ausgestoßen wird, zu der Außenseite ausgestoßen wird. Der Oxidationsmittelgasauslass kann das Oxidationsmittelgasausstoßloch, der Kathodenauslassverteiler oder dergleichen sein.
Der Oxidationsabgasausstoßströmungspfad kann mit einem Oxidationsmittelgasdrucksteuerungsventil versehen sein.
Das Oxidationsmittelgasdrucksteuerungsventil ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Durch ein Öffnen des Oxidationsmittelgasdrucksteuerungsventils durch die Steuerungseinrichtung wird das Oxidationsmittelabgas, das das reagierte Oxidationsmittelgas ist, zu der Außenseite von dem Oxidationsabgasausstoßströmungspfad ausgestoßen. Der Druck des Oxidationsmittelgases, das der Kathode zugeführt wird, (der Kathodendruck) kann gesteuert werden, indem der Öffnungsgrad des Oxidationsmittelgasdrucksteuerungsventils gesteuert wird.
Der Oxidationsmittelgasumgehungsströmungspfad zweigt von dem Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfad ab, umgeht die Brennstoffzelle und verbindet die Abzweigung des Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfades und die Zusammenführung des Oxidationsabgasausstoßströmungspfades.
Das Umgehungsventil ist in dem Oxidationsmittelgasumgehungsströmungspfad angeordnet.
Das Umgehungsventil ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Durch Öffnen des Umgehungsventils durch die Steuerungseinrichtung kann, wenn die Zufuhr des Oxidationsmittelgases zu der Brennstoffzelle unnötig ist, das Oxidationsmittelgas die Brennstoffzelle umgehen und zu der Außenseite von dem Oxidationsmittelabgasausstoßströmungspfad ausgestoßen werden.
Der Oxidationsmittelgasströmungsratensensor ist in dem Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfad angeordnet.
Der Oxidationsmittelgasströmungsratensensor erfasst die Strömungsrate des Oxidationsmittelgases in dem Oxidationsmittelgassystem. Der Oxidationsmittelgasströmungsratensensor ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Steuerungseinrichtung kann die Drehfrequenz des Luftverdichters aus der Strömungsrate des Oxidationsmittelgases, die durch die Oxidationsmittelgasströmungsratensensor erfasst wird, schätzen. Der Oxidationsmittelgasströmungsratensensor kann stromaufwärts von der Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung des Oxidationsmittelgaszufuhrströmungspfades angeordnet sein.
Als der Oxidationsmittelgasströmungsratensensor kann ein herkömmlich bekanntes Strömungsmessgerät oder dergleichen verwendet werden.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Kühlmittelzufuhreinrichtung und einen Kühlmittelzirkulationsströmungspfad als das Kühlungssystem der Brennstoffzelle umfassen.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad stellt eine Verbindung zwischen der Kühlmittelzufuhr und Ausstoßlöchern, die in der Brennstoffzelle bereitgestellt sind, her, wobei er es ermöglicht, dass das Kühlmittel, das von der Kühlmittelzufuhreinrichtung zugeführt wird, innerhalb und außerhalb der Brennstoffzelle zirkuliert.
Die Kühlmittelzufuhreinrichtung ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung verbunden. Die Kühlmittelzufuhreinrichtung wird entsprechend einem Steuerungssignal von der Steuerungseinrichtung angesteuert. Die Strömungsrate des Kühlmittels, das von der Kühlmittelzufuhreinrichtung zu der Brennstoffzelle zugeführt wird, wird durch die Steuerungseinrichtung gesteuert. Die Temperatur der Brennstoffzelle kann hierdurch gesteuert werden.
Als die Kühlmittelzufuhreinrichtung umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, eine Kühlwasserpumpe.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad kann mit einem Kühler zur Wärmeableitung von dem Kühlwasser versehen sein.
Der Kühlmittelzirkulationsströmungspfad kann mit einem Reservetank zur Speicherung des Kühlmittels versehen sein.
Das Brennstoffzellensystem kann eine Sekundärzelle umfassen.
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 Lithium-Ionen-Sekundärzelle, sein. Die Sekundärzelle kann ein Leistungsspeicherelement, wie beispielsweise einen elektrischen Doppelschichtkondensator, umfassen. Die Sekundärzelle kann eine derartige Struktur aufweisen, dass eine Vielzahl von Sekundärzellen in Reihe geschaltet ist. Die Sekundärzelle führt dem Motor, der Oxidationsmittelgaszufuhreinrichtung und dergleichen Leistung zu. Die Sekundärzelle kann durch eine Leistungsquelle außerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Haushaltsstromversorgung, wiederaufladbar sein. Die Sekundärzelle kann durch die Ausgabeleistung der Brennstoffzelle aufgeladen werden. Das Aufladen und Entladen der Sekundärzelle kann durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Die Steuerungseinrichtung umfasst physikalisch eine Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle. Das ROM wird verwendet, um ein Steuerungsprogramm, Steuerungsdaten usw., die durch die CPU zu verarbeiten sind, zu speichern, wobei das RAM hauptsächlich als verschiedene Arbeitsräume für eine Steuerungsverarbeitung verwendet wird. Die Steuerungseinrichtung kann eine Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), sein.
Die Steuerungseinrichtung kann elektrisch mit einem Zündschalter verbunden sein, der in dem Fahrzeug eingebaut sein kann. Die Steuerungseinrichtung kann durch eine externe Leistungszufuhr betreibbar sein, auch wenn der Zündschalter auf AUS geschaltet ist.
Die Steuerungseinrichtung speichert vorbereitend die Datengruppen, die die Wechselbeziehung zwischen der Spannung der Bremsstoffzelle und der Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt. Wenn das Verunreinigungsgas ein Typ eines Verunreinigungsgases ist, kann durch ein vorbereitendes Speichern der Datengruppe, die die Wechselbeziehung zwischen der Spannung des Brennstoffgases und der Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt, die Konzentration des Verunreinigungsgases aus der gemessenen Brennstoffzellenspannung geschätzt werden. Wenn das Verunreinigungsgas zwei oder mehr Typen von Verunreinigungsgasen ist, können durch ein vorbereitendes Speichern der Datengruppe, die die Wechselbeziehung zwischen der Spannung des Brennstoffgases und den Konzentrationen der Verunreinigungsgase in dem Brennstoffgas angibt, die Typen und Konzentrationen der Verunreinigungsgase von der gemessenen Brennstoffzellenspannung geschätzt werden.
Die Steuerungseinrichtung steuert ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung.
Die Steuerungseinrichtung betreibt die Brennstoffgaszufuhreinrichtung und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, vergleicht die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe, die die Wechselbeziehung zwischen der Spannung des Brennstoffgases und der Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt, wobei die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher als der vorbestimmte Konzentrationsschwellenwert ist.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, kann die Steuerungseinrichtung bestimmen, dass das Verunreinigungsgas nicht in dem Brennstoffgas beinhaltet ist. Auch wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, kann die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der vorbereitend gespeicherten Datengruppe vergleichen, die die Wechselbeziehung zwischen der Spannung der Brennstoffzelle und der Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt, wobei die Steuerungseinrichtung bestimmen kann, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas kleiner oder gleich dem vorbestimmten Konzentrationsschwellenwert ist.
Der vorbestimmte Konzentrationsschwellenwert kann die zulässige Konzentration des Verunreinigungsgases, das in dem Brennstoffgas beinhaltet ist, sein, wobei er in geeigneter Weise entsprechend der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle eingestellt werden kann.
Ein Bestimmen, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher als der vorbestimmte Konzentrationsschwellenwert ist, bedeutet das nachstehend Beschriebene: Es wird bestimmt, dass das Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in einer Konzentration beinhaltet, die die zulässige Konzentration überschreitet. Ein Bestimmen, dass das Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in einer Konzentration beinhaltet, die die zulässige Konzentration überschreitet, bedeutet, dass des Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist.
Die Steuerungseinrichtung kann bestimmen, ob das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist oder nicht. Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist, kann die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreiben und bestimmen, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist oder nicht. Dementsprechend kann die Steuerungseinrichtung jedes Mal, wenn das Brennstoffgas von der Außenseite zugeführt wird, bestimmen, ob das zugeführte Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in einer Konzentration, die den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, beinhaltet oder nicht.
Der erste Schwellenwert kann eine Spannung sein, die als eine Referenz zur Bestimmung dient, ob das Brennstoffgas das Verunreinigungsgas beinhaltet oder nicht. Der erste Schwellenwert kann die Brennstoffzellenspannung zu der Zeit einer Leistungserzeugung der Brennstoffzelle durch Verwenden eines normalen Brennstoffgases sein, das Wasserstoff in der vorbereitend gespeicherten vorbestimmten Konzentration beinhaltet. Ebenso kann jedes Mal, wenn das Brennstoffgas von der Außenseite zugeführt wird, um genau zu bestimmen, ob das zugeführte Brennstoffgas das Verunreinigungsgas in der vorbestimmten Konzentration beinhaltet oder nicht, der erste Schwellenwert die Spannung sein, die durch den Spannungssensor gemessen wird, wenn die Brennstoffgaszufuhreinrichtung auf AUS gesteuert wird und wenn die Brennstoffzelle betrieben wird, bevor das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt wird.
Die vorbestimmte Zeit nach dem Betrieb der Brennstoffgaszufuhreinrichtung kann eine Zeitdauer zwischen einem Zeitpunkt, wenn das Brennstoffgas, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung eingefüllt ist, der Brennstoffzelle zugeführt wird, und einem Zeitpunkt sein, wenn die Spannung der Brennstoffzelle, wenn das Brennstoffgas, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung eingefüllt ist, verwendet wird, gemessen werden kann.
Die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit nach dem Betrieb der Brennstoffgaszufuhreinrichtung gemessen wird, kann eine Spannung sein, wenn die Brennstoffzelle das Brennstoffgas, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung gefüllt ist, verwendet.
1 zeigt ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein normales Brennstoffgas, das eine vorgeschriebene Wasserkonzentration aufweist, verwendet wird.
2 zeigt ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein Brennstoffgas niedriger Qualität, das eine niedrige Wasserstoffkonzentration aufweist, verwendet wird.
3 zeigt ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spannungsverhalten einer Brennstoffzelle zeigt, wenn ein Brennstoffgas niedriger Qualität verwendet wird, das Wasserstoffsulfit (H₂S), das eine Katalysatorvergiftungssubstanz bzw. Katalysatorverunreinigungssubstanz ist, als eine Verunreinigung beinhaltet.
Wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist, wenn die Wasserstoffkonzentration in dem Brennstoffgas niedrig ist und wenn das Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist, die Spannung der Brennstoffzelle niedriger als die Spannung der Brennstoffzelle, wenn das normale Brennstoffgas verwendet wird.
Dementsprechend kann, um den Typ und eine Konzentration des Verunreinigungsgases zu bestimmen, eine Datengruppe vorbereitend gespeichert werden, die die Beziehung zwischen dem Typ und einer Konzentration des Verunreinigungsgases und der Spannung der Brennstoffzelle angibt, wenn das Brennstoffgas, das die Verunreinigung beinhaltet, verwendet wird. Dann wird die Spannung der Brennstoffzelle, wenn das normale Brennstoffgas verwendet wird, das Wasserstoff in der vorbestimmten Konzentration beinhaltet, als die Referenz gemessen. Daraufhin wird die Spannung des Brennstoffgases, wenn das Brennstoffgas verwendet wird, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung gefüllt wird, mit der Spannung der Brennstoffzelle verglichen, wenn das normale Brennstoffgas verwendet wird, das Wasserstoff in der vorgeschriebenen Konzentration beinhaltet. Dementsprechend kann bestimmt werden, ob das Brennstoffgas, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung gefüllt wird, das Verunreinigungsgas beinhaltet oder nicht. Ebenso kann der Typ und die Konzentration des Verunreinigungsgases, das in dem Brennstoffgas beinhaltet ist, das in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung gefüllt wird, aus dem gemessenen Spannungsverhalten bestimmt werden.
4 zeigt ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Beispiels des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele. Ein Brennstoffzellensystem 100, das in 4 gezeigt ist, umfasst eine Brennstoffzelle 10, eine Brennstoffgaszufuhreinrichtung 20, einen Brennstoffgaszufuhrströmungspfad 21, einen Brennstoffabgasausstoßströmungspfad 22, ein Belüftungs- und Ausstoßventil 23, eine Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung 24, einen Zirkulationsströmungspfad 25, eine Ausstoßeinrichtung 26, eine Steuerungseinrichtung 50 und einen Spannungssensor 60. In 4 ist lediglich das Brennstoffgassystem veranschaulicht, wobei andere Systeme, wie beispielsweise das Oxidationsmittelgassystem und das Kühlungssystem, nicht veranschaulicht sind.
Der Spannungssensor 60 misst die Spannung der Brennstoffzelle 10. Wie es durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, ist der Spannungssensor 60 elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 50 verbunden, wobei er die gemessene Brennstoffzellenspannung zu der Steuerungseinrichtung 50 sendet.
Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung 24 ist bei dem Abzweigungspunkt des Brennstoffabgasausstoßströmungspfades 22 und des Zirkulationsströmungspfades 25 angeordnet. Die Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung 24 trennt das Brennstoffgas und Wasser von dem Brennstoffabgas, das das Trennstoffgas ist, das von dem Anodenauslass ausgestoßen wird, wobei sie das Brennstoffgas als Zirkulationsgas zurückführt.
Die Ausstoßeinrichtung 26 ist bei der Zusammenführung des Zirkulationsströmungspfades 25 mit dem Brennstoffgaszufuhrströmungspad 21 angeordnet.
Die Steuerungseinrichtung 50 ist elektrisch mit der Brennstoffgaszufuhreinrichtung 20 verbunden, wobei sie die Zufuhr des Brennstoffgases von der Brennstoffgaszufuhreinrichtung 20 auf der Grundlage des Ergebnisses einer Messung der Spannung der Brennstoffzelle steuert.
Die Steuerungseinrichtung 50 ist elektrisch mit dem Belüftungs- und Ausstoßventil 23 verbunden. Nach Bedarf öffnet sie das Belüftungs- und Ausstoßventil 23 und stößt unnötiges Gas, Feuchtigkeit oder dergleichen aus dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad 22 zu der Außenseite aus.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Zuerst betreibt die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung, um das Brennstoffgas der Brennstoffzelle zuzuführen und eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle für eine vorbestimmte Zeit zu ermöglichen.
Dann misst der Spannungssensor die Spannung der Brennstoffzelle.
Die Steuerungseinrichtung bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist oder nicht.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, größer oder gleich dem vorbestimmten ersten Schwellenwert ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung, dass das Brennstoffgas das normale Brennstoffgas ist, wobei die Steuerungseinrichtung die Steuerung beendet.
Demgegenüber bestimmt, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung, dass das Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist, das das Verunreinigungsgas in einer Konzentration beinhaltet, die den Referenzwert überschreitet, wobei die Steuerungseinrichtung die Steuerung beendet.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Steuerung des Brennstoffzellensystems der offenbarten Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Zuerst bestimmt die Steuerungseinrichtung, ob das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist oder nicht.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung nicht zugeführt worden ist, beendet die Steuerungseinrichtung die Steuerung.
Demgegenüber betreibt, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist, die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung, um das Brennstoffgas der Brennstoffzelle zuzuführen und eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle für eine vorbestimmte Zeit zu ermöglichen.
Dann misst der Spannungssensor die Spannung der Brennstoffzelle.
Die Steuerungseinrichtung bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist oder nicht.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, größer oder gleich dem vorbestimmten ersten Schwellenwert ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung, dass das Brennstoffgas das normale Brennstoffgas ist, wobei die Steuerungseinrichtung die Steuerung beendet.
Demgegenüber bestimmt, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung, dass das Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist, das das Verunreinigungsgas in einer Konzentration beinhaltet, die den Referenzwert überschreitet, wobei die Steuerungseinrichtung die Steuerung beendet.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist, kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise die nachstehend beschriebene Steuerung ausführen.
Die Konzentration des Verunreinigungsgases oder von Wasserstoff in dem Brennstoffgas niedriger Qualität wird geschätzt. Entsprechend der geschätzten Verunreinigungsgas- oder Wasserstoffkonzentration wird die Wasserstoffkonzentrationskonstante in der Brennstoffgaszufuhreinrichtung geändert, wobei die Brennstoffgaszufuhrsteuerung, die Brennstoffgasausstoßsteuerung und dergleichen geändert werden.
Eine Änderung der Wasserstoffkonzentrationskonstante in der Brennstoffgaszufuhreinrichtung bedeutet beispielsweise eine Änderung der Wasserstoffkonzentrationskonstante von 99,5 % auf 95 %, wenn die Referenzwasserkonzentration des Brennstoffgases 99,5 % ist und die geschätzte Wasserstoffkonzentration des Brennstoffgases niedriger Qualität 95 % ist. Dann können entsprechend der geänderten Wasserstoffkonzentrationskonstante die Brennstoffgaszufuhrsteuerung, die Brennstoffgasausstoßsteuerung und dergleichen geändert werden.
Als die Änderung bei der Brennstoffgasausstoßsteuerung umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, eine Vergrößerung des Drucks des Brennstoffgases, das der Brennstoffzelle zugeführt wird, um die Konzentration des Wasserstoffs, der der Brennstoffzelle zugeführt wird, zu vergrößern.
Als die Änderung bei der Brennstoffgasausstoßsteuerung umfassen Beispiele, ohne darauf begrenzt zu sein, eine Vergrößerung der Öffnungsfrequenz des Belüftungs- und Ausstoßventils, das in dem Brennstoffabgasausstoßströmungspfad angeordnet ist, um das Verunreinigungsgas rasch zu der Außenseite des Brennstoffzellensystems auszustoßen.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist, kann beispielsweise der Typ des Verunreinigungsgases, das in dem Brennstoffgas niedriger Qualität beinhaltet ist, geschätzt werden. Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass der Typ des Verunreinigungsgases, das in dem Brennstoffgas niedriger Qualität beinhaltet ist, Stickstoff ist, wird bestimmt, dass das Brennstoffgas niedriger Qualität ein Brennstoffgas ist, das eine niedrige Wasserstoffkonzentration aufweist. In diesem Fall wird gestattet, dass die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle fortgesetzt wird. Demgegenüber wird, wenn die Steuerungseinrichtung schätzt, dass der Typ des Verunreinigungsgases, das in dem Brennstoffgas niedriger Qualität beinhaltet ist, eine Vergiftungssubstanz ist, wie beispielsweise Kohlenmonoxid oder Wasserstoffsulfid, bestimmt, dass das Brennstoffgas niedriger Qualität ein Brennstoffgas ist, das mit einer Vergiftungssubstanz vermischt ist. In diesem Fall tritt eine Katalysatorverschlechterung auf, wenn die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle fortgesetzt wird. Dementsprechend kann eine Maßnahme zum Stoppen der Brennstoffgaszufuhr zu der Brennstoffzelle und zum Verhindern der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle angewendet werden. Dementsprechend wird die Verschlechterung der Brennstoffzelle unterdrückt.
Wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas das Brennstoffgas niedriger Qualität ist, können die Informationen über die Wasserstofftankstelle, bei der das Brennstoffgas niedriger Qualität in das Brennstoffzellensystem eingefüllt worden ist, mit anderen Fahrzeugen durch die Informationskommunikationstechnologie (ICT), wie beispielsweise ein Datenkommunikationsmodul (DCM), das in dem Fahrzeug eingebaut sein kann, geteilt werden. Dementsprechend wird das Einfüllen des Brennstoffgases niedriger Qualität in die Brennstoffgaszufuhreinrichtung anderer Fahrzeuge verhindert. Ebenso können die Informationen über die Wasserstoffkonzentrationen von Brennstoffgasen, die bei Wasserstofftankstellen zugeführt werden, mit anderen Fahrzeugen durch die ICT geteilt werden.
Es wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das konfiguriert ist, genau zu bestimmen, ob ein Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht. Ein Brennstoffzellensystem wird bereitgestellt, wobei die Steuerungseinrichtung vorbereitend eine Datengruppe speichert, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Spannung der Brennstoffzelle und einer Konzentration eines Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt; wobei die Steuerungseinrichtung ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung steuert, wobei die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe vergleicht und bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher ist als ein vorbestimmter Konzentrationsschwellenwert.
Es wird ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das konfiguriert ist, genau zu bestimmen, ob ein Verunreinigungsgas in dem Brennstoffgas beinhaltet ist oder nicht. Ein Brennstoffzellensystem wird bereitgestellt, wobei die Steuerungseinrichtung vorbereitend eine Datengruppe speichert, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Spannung der Brennstoffzelle und einer Konzentration eines Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt; wobei die Steuerungseinrichtung ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung steuert, wobei die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe vergleicht und bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher ist als ein vorbestimmter Konzentrationsschwellenwert.
Bezugszeichenliste

10: Brennstoffzelle
20: Brennstoffgaszufuhreinrichtung
21: Brennstoffgaszufuhrströmungspfad
22: Brennstoffabgasausstoßströmungspfad
23: Belüftungs- und Ausstoßventil
24: Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung
25: Zirkulationsströmungspfad
26: Ausstoßeinrichtung
50: Steuerungseinrichtung
60: Spannungssensor
100: Brennstoffzellensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010242952 [0010]

Claims

Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem umfasst: eine Brennstoffzelle, einen Spannungssensor zum Messen einer Spannung der Brennstoffzelle, eine Brennstoffgaszufuhreinrichtung zum Zuführen von Wasserstoff beinhaltendem Brennstoffgas zu der Brennstoffzelle, einen Brennstoffgaszufuhrströmungspfad, der einen Brennstoffgaseinlass der Brennstoffzelle und die Brennstoffgaszufuhreinrichtung verbindet, eine Ausstoßeinrichtung, die in dem Brennstoffgaszufuhrströmungspfad angeordnet ist, einen Zirkulationsströmungspfad, der einen Brennstoffgasauslass der Brennstoffzelle und die Ausstoßeinrichtung verbindet, um es zu ermöglichen, dass Brennstoffabgas von dem Brennstoffgasauslass ausgestoßen wird, um der Brennstoffzelle als ein Zirkulationsgas zugeführt zu werden, und eine Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung vorbereitend eine Datengruppe speichert, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Spannung der Brennstoffzelle und einer Konzentration eines Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas angibt; wobei die Steuerungseinrichtung ein EIN und ein AUS der Brennstoffgaszufuhreinrichtung steuert, wobei die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als ein erster Schwellenwert ist oder nicht; und wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuerungseinrichtung die Spannung mit der Datengruppe vergleicht und bestimmt, dass die Konzentration des Verunreinigungsgases in dem Brennstoffgas höher als ein vorbestimmter Konzentrationsschwellenwert ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der erste Schwellenwert eine Spannung ist, die durch den Spannungssensor gemessen wird, wenn die Brennstoffgaszufuhreinrichtung auf AUS gesteuert wird und wenn das Brennstoffzellensystem betrieben wird, bevor das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt wird.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung bestimmt, ob das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist oder nicht, und wobei, wenn die Steuerungseinrichtung bestimmt, dass das Brennstoffgas der Brennstoffgaszufuhreinrichtung zugeführt worden ist, die Steuerungseinrichtung die Brennstoffgaszufuhreinrichtung betreibt und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung, die durch den Spannungssensor nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit gemessen wird, kleiner als der erste Schwellenwert ist oder nicht.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verunreinigungsgas zumindest eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stickstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoffsulfid besteht.