DE112007002985T5 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellensystem, aufweisend:
einen Brennstoffzellenstapel, der mit einem ihm zugeführten Brenngas Elektrizität erzeugt; und
eine Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung, die unter einer Bedingung, wo eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt und wo ein Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, dem Brennstoffzellenstapel das Reaktionsgas zuführt, dessen Druck höher ist als ein normaler Betriebsdruck.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel, der mit einem ihm zugeführten Reaktionsgas Elektrizität erzeugt.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein Brennstoffzellenstapel weist eine Stapelstruktur auf, die durch Aufeinanderstapeln von mehreren Zellen gebildet wird, und jede der Zellen weist einen Film/Elektroden-Verbundkörper auf, der dadurch gebildet wird, dass auf einer Seite eines Elektrolytfilms eine Anodenelektrode angeordnet wird und eine Kathodenelektrode auf dessen anderer Seite. Durch Zufuhr eines Reaktionsgases zum Film/Elektroden-Verbundkörper läuft eine elektrochemische Reaktion ab, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Genauer kann ein Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzellenstapel, der einen festen Polymerfilm als Elektrolyt verwendet, kleiner und billiger gemacht werden und eine hohe Leistungsdichte aufweisen, und daher ist zu erwarten, dass der Stapel als Onboard-Leistungsquelle für ein Fahrzeug verwendet wird.
  • Da eine Zellenreaktion des Brennstoffzellensystems Feuchtigkeit erzeugt, besteht die Gefahr, dass in einer Umgebung, wo niedrige Temperaturen herrschen, beispielsweise unter dem Gefrierpunkt, die Feuchtigkeit auf einem Elektrodenkatalysator, einer Gasdiffusionsschicht und dergleichen gefrieren könnte. In einer solchen Niedrigtemperaturumgebung sinkt außerdem ein Luft-Sättigungsdampfdruck, wodurch ein Feuchtigkeitsgehalt des Film/Elektroden-Verbundkörpers steigt. In einem solchen Zustand wird eine Elektrodenreaktionsfläche kleiner, wodurch die Reaktionsgas-Diffusionsleistung beträchtlich sinkt, und in manchen Fällen kann das Brennstoffzellensystem nicht mehr die elektromotorische Nennkraft ausgeben. Um diese Probleme zu lösen, offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-44795 die Verbesserung der Fähigkeit zur Erzeugung von elektrischer Leistung aufgrund der Durchführung einer Steuerung, mit der der Druck des Reaktionsgases, das dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, über einen normalen Betriebspunkt hinaus erhöht wird, wenn die Brennstoffzelle unter dem Gefrierpunkt gestartet wird. Wo ein Zufuhrdruck des Reaktionsgases erhöht wird, kann das Reaktionsgas einer Dreiphasen-Schnittstelle, auf der die elektrochemische Reaktion abläuft, unter positivem Druck zugeführt werden, wodurch eine Verschlechterung der Gasdiffusionsleistung, die durch eine Verschlechterung der Katalysatoraktivität und ein Gefrieren des erzeugten Wassers bewirkt wird, ausgeglichen wird.
    • [Patentdokument 1] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-44795
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wo der Zufuhrdruck des Reaktionsgases erhöht wird, wird jedoch eine Feuchtigkeitsmenge, die durch das Reaktionsgas entfernt wird, geringer, und somit wird die Wasserbilanz im Brennstoffzellenstapel in Richtung auf eine Ansammlung von im Reaktionsgas enthaltener Feuchtigkeit im Film/Elektroden-Verbundkörper verschoben. In einem Zustand, wo beim Starten der Brennstoffzelle bei niedriger Temperatur genügend Feuchtigkeit im Film/Elektroden-Verbundkörper enthalten ist, um eine für eine Leistungserzeugung notwendige Protonenleitfähigkeit zu gewährleisten, bewirkt ein Anstieg des Zufuhrdrucks des Reaktionsgases eine Flutung und kann die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels aufgrund eines Anstiegs der Konzentrationspolarisation, der durch die Verschlechterung der Reaktionsgas-Diffusionsleistung bewirkt wird, verschlechtern.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese Probleme zu lösen, und ihr Ziel ist die Verbesserung der Startleistung des Brennstoffzellenstapels bei niedrigen Temperaturen.
  • Um die genannten Probleme zu lösen, weist ein Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung auf: einen Brennstoffzellenstapel, der mit einem zugeführten Reaktionsgas Elektrizität erzeugt, und eine Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung, die dem Brennstoffzellenstapel ein Reaktionsgas zuführt, dessen Druck unter einer Bedingung, wo eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt und ein Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einem vorgegebenen Wert liegt, höher ist als ein normaler Betriebsdruck.
  • Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels bei oder über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wird dem Brennstoffzellenstapel das Reaktionsgas zugeführt, dessen Druck höher ist als der normale Betriebsdruck, wodurch eine Verbesserung der Startleistung des Brennstoffzellenstapels bei niedrigen Temperaturen erreicht wird und gleichzeitig eine Flutung verhindert wird.
  • Die Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung liefert das Reaktionsgas, dessen Druck höher ist als der normale Betriebsdruck, unter einer Bedingung, wo ein elektrischer Strom für die Erzeugung einer geforderten elektrischen Leistung mehr ist als ein maximaler elektrischer Strom, der vom Brennstoffzellenstapel ausgegeben werden kann.
  • Wenn der elektrischer Strom für die Erzeugung einer geforderten elektrischen Leistung in Bezug auf den Brennstoffzellenstapel mehr ist als der maximale elektrische Strom, der vom Brennstoffzellenstapel ausgegeben werden kann, wird das Reaktionsgas, dessen Druck höher ist als der normale Betriebsdruck, zum Brennstoffzellenstapel geliefert, wodurch eine Verbesserung der maximalen Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels erreicht wird.
  • Die Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung liefert das Reaktionsgas, dessen Druck umso höher wird, je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels wird, zum Brennstoffzellenstapel.
  • Der Anmelder dieser Erfindung hat durch Versuche bestätigt, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels stark verbessert wird, wenn der Brennstoffzellen stapel mit dem Reaktionsgas versorgt wird, dessen Druck im Vergleich zum normalen Betriebsdruck umso höher wird, je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein Systemkonfigurationsschema des Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
  • 2 ist ein Ablaufschema, das eine Niedrigtemperaturstart-Verarbeitungsroutine gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
  • 3 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Wechselstromimpedanz und einer maximalen Ausgabe zeigt;
  • 4 ist ein Kennfeld, das I/V-Kennwerte des Brennstoffzellenstapels zeigt;
  • 5 ist ein Kennfeld, das P/I-Kennwerte des Brennstoffzellenstapels zeigt; und
  • 6 ist ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen einem Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert und einer Wechselstromimpedanz zeigt.
  • Beste Weise der Ausführung der Erfindung
  • Nachstehend wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die einzelnen Figuren beschrieben.
  • 1 zeigt eine Systemkonfiguration eines Brennstoffzellensystems 10, das als in einem Fahrzeug eingebaute Quelle für elektrische Leistung dient.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 weist auf: einen Brennstoffzellenstapel 20, der mit einem ihm zugeführten Reaktionsgas (einem Oxidierungsgas und einem Brenngas) Elektrizität erzeugt, ein Brenngas-Leitungssystem 30, das ein Wasserstoffgas als Brenngas zum Brennstoffzellenstapel 20 liefert, ein Oxidierungsgas-Leitungssystem 40, das Luft als Oxidierungsgas zum Brennstoffzellenstapel 20 liefert, ein elektrisches Leis tungssystem 60, das die Ladung und Entladung von elektrischer Leistung steuert, und eine Steuereinrichtung 70, die das gesamte System integriert steuert.
  • Der Brennstoffzellenstapel 20 ist beispielsweise ein Festpolymerelektrolyt-Zellenstapel, der durch Aufeinanderstapeln vieler Zellen gebildet wird. Eine Zelle weist auf einer Seite eines Elektrolytfilms, der aus einem Ionentauscherfilm besteht, eine Kathodenelektrode auf, eine Anodenelektrode auf dessen anderer Seite und ferner ein Paar Separatoren, die anliegend an die Kathodenelektrode und die Anodenelektrode zu deren beiden Seiten angeordnet sind. Das Brenngas wird einem Brenngas-Strömungsweg eines Separators zugeführt, und das Oxidierungsgas wird einem Oxidierungsgas-Strömungsweg des anderen Separators zugeführt, und somit bewirken diese Gaszufuhren, dass der Brennstoffzellenstapel 20 Elektrizität erzeugt.
  • Im Brennstoffzellenstapel 20 läuft eine Oxidationsreaktion gemäß Formel (1) an der Anodenelektrode ab und eine reduktive Reaktion gemäß Formel (2) läuft an der Kathodenelektrode ab. Insgesamt läuft im Brennstoffzellenstapel 20 eine Reaktion ab, mit der elektrische Leistung gemäß Formel (3) erzeugt wird. H2 → 2H+ + 2e– (1) (1/2)O2 + 2H+ + 2e– → H2O (2) H2 + (1/2)O2 → H2O (3)
  • Das Brenngas-Leitungssystem 30 weist auf: eine Brenngas-Zufuhrquelle 31, einen Brenngaszufuhr-Strömungsweg 35, der das von der Brenngas-Zufuhrquelle 31 gelieferte Brenngas (das Wasserstoffgas) zur Anodenelektrode des Brennstoffzellenstapels 20 strömen lässt, einen Umwälzströmungsweg 36, der ein Brennstoffabgas (ein Wasserstoffabgas), das aus dem Brennstoffzellenstapel entlassen wird, zum Umwälzströmungsweg 35 zurückbringt, eine Umwälzpumpe 37, die das Brennstoffabgas im Umwälzströmungsweg 35 pneumatisch zum Brenngaszufuhr-Strömungsweg 35 transportiert, und einen Abgasströmungsweg 39, der als Abzweigung mit dem Umwälzströmungsweg 36 verbunden ist.
  • Die Brenngas-Zufuhrquelle 31 besteht beispielsweise aus einem Hochdruck-Wasserstofftank, einer Wasserstoff speichernden Legierung und dergleichen und speichert beispielsweise ein Wasserstoffgas mit 35 MPa oder 70 MPa. Beim Öffnen eines Sperrventils 32 strömt das Wasserstoffgas aus der Brenngas-Zufuhrquelle 31 in den Brenngas-Zufuhrweg 35. Der Druck des Wasserstoffgases wird von einem Regler 33 und einem Injektor 34 beispielsweise auf 200 kPa gesenkt und wird dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Brenngas-Zufuhrquelle 31 aus einer Reformierungseinheit, die ein wasserstoffreiches reformiertes Gas aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff erzeugt, und einem Hochdruck-Gastank, in dem das von der Reformierungseinheit erzeugte reformierte Gas unter hohem Druck gesammelt wird, bestehen kann.
  • Der Injektor 34 ist ein elektromagnetisch angesteuertes Ein/Aus-Ventil, das in der Lage ist, eine Gasströmungsrate und einen Gasdruck durch Trennen eines Ventiltellers von einem Ventilsitz durch direktes Ansteuern des Ventiltellers mit elektromagnetischer Kraft in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall anzupassen. Der Ventilsitz des Injektors 34 weist eine Düsenöffnung auf, die einen Strahl gasförmigen Brennstoffs, wie das Brenngas, ausstößt, einen Düsenkörper, der den gasförmigen Brennstoff zur Düsenöffnung liefert und lenkt, und einen Ventilteller, der in dem Düsenkörper enthalten ist und dort so gehalten wird, dass er sich in Bezug auf den Düsenkörper in Richtung einer axialen Linie (in Richtung eines Gasstroms) bewegen kann und der die Düsenöffnung öffnet und schließt.
  • Der Abgasströmungsweg 39 ist über ein Abgasventil 38 mit dem Umwälz-Strömungsweg 36 verbunden. Das Abgasventil 38 arbeitet gemäß einem Befehl von einer Steuereinrichtung 70, um Feuchtigkeit und das Verunreinigungen enthaltende Brennstoffabgas im Umwälz-Strömungsweg 35 nach außen zu tragen. Nach Öffnen des Abgasventils 38 nimmt eine Verunreinigungskonzentration im Wasserstoffabgas im Umwälz-Strömungsweg 36 ab, und eine Wasserstoffkonzentration im zurück- und zugeführten Brennstoffabgas steigt.
  • Das über das Abgasventil 38 und den Abgasströmungsweg 39 ausgetragene Brennstoffabgas und das Oxidationsabgas, das in einem Abgasströmungsweg 45 strömt, strömen in einen Verdünner 50, und der Verdünner 50 verdünnt das Brennstoffabgas. Ein Abgasgeräusch vom verdünnten Brennstoffabgas wird von einem Schalldämpfer (einem Auspufftopf) 51 gemindert, und das verdünnte Brennstoffabgas strömt in einem Auspuffrohr 52 und wird aus dem Auto ausgetragen.
  • Das Oxidierungsgas-Leitungssystem 40 weist auf: einen Oxidierungsgaszufuhr-Strömungsweg 44 auf, der ein Oxidationsgas, das der Kathodenelektrode des Brennstoffzellenstapels 20 zugeführt wird, strömen lässt, und den Abgasströmungsweg 45, der ein Oxidationsabgas, das aus dem Brennstoffzellenstapel 20 ausgetragen wird, strömen lässt. Der Oxidationsgaszufuhr-Strömungsweg 44 weist einen Luftkompressor 42, der das Oxidierungsgas über einen Filter 41 hereinholt, und einen Befeuchter 43 auf, der das Oxidierungsgas befeuchtet, das vom Luftkompressor 42 pneumatisch transportiert wird. Der Abgasströmungsweg 45 weist ein Gegendruck-Anpassungsventil 46, das einen Oxidierungsgas-Lieferdruck (einen Gegendruck des Oxidierungsgases) anpasst, und den Befeuchter auf.
  • Der Befeuchter 43 enthält ein dampfdurchlässiges Membranbündel (ein Hohlfaser-Membranbündel) aus vielen dampfdurchlässigen Membranen (Hohlfasermembranen) besteht. Das sehr feuchte Oxidationsabgas (das nasse Gas), das eine große Menge an Feuchtigkeit enthält, die aus den Zellenreaktionen stammt, strömt in das Innere der dampfdurchlässigen Membranen, während das nur wenig feuchte Oxidationsgas (das trockene Gas), das aus der Atmosphäre geholt wurde, zur Außenseite der dampfdurchlässigen Membranen strömt. Das Oxidationsgas wird durch Ausführen eines Feuchtigkeitsaustausches zwischen dem Oxidationsgas und dem Oxidationsabgas über die dampfdurchlässigen Membranen befeuchtet.
  • Ein elektrisches Leistungssystem 60 weist einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 61, eine Batterie 62, einen Traktionswandler 63 und einen Fahrmotor 64 auf. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 61 ist ein Gleichspannungs-Messwandler und hat die Funktion, eine Gleichspannung aus der Batterie 62 zu erhöhen und die Spannung an den Traktionswandler 63 auszugeben, und die Funktion, eine Gleichspannung aus dem Brennstoffzellenstapel 20 oder dem Fahrmotor 64 zu senken und die Batterie 62 zu laden. Das Laden und Entladen der Batterie 62 wird durch diese Funktionen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 61 gesteuert. Ferner wird ein Betriebspunkt (eine Ausgangsspannung, ein ausgegebener elektrischer Strom) des Brennstoffzellenstapels 20 durch eine Spannungstransformationssteuerung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers gesteuert.
  • Die Batterie 62 ist eine elektrische Speichervorrichtung, die in der Lage ist, elektrische Leistung zu speichern und abzugeben, und dient als Regenerierungsenergie-Speicherquelle, wenn mit einer Regenerierung gebremst wird, und als Energiespeicher, wenn sich eine Last aufgrund einer Beschleunigung oder Verlangsamung des Brennstoffzellen-Fahrzeugs ändert. Die Batterie 62 ist vorzugsweise eine Sekundärbatterie, wie beispielsweise eine Nickel/Cadmium-Speicherbatterie, eine Nickel/Metall/Hydrid-Speicherbatterie, eine Lithium-Sekundärbatterie oder dergleichen.
  • Der Traktionswandler 63 wandelt einen Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom um und liefert den Dreiphasen-Wechselstrom zum Fahrmotor 64. Der Fahrmotor 64 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrommotor und stellt eine Leistungsquelle für das Brennstoffzellen-Fahrzeug dar.
  • Die Steuereinrichtung 70 ist ein Computersystem mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und steuert die einzelnen Einheiten des Brennstoffzellensystems 10. Beispielsweise beginnt die Steuerung 70 bei Empfang eines Startsignals, das von einem (nicht dargestellten) Zündschalter empfangen wird, mit dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 und bestimmt eine geforderte elektrische Leistung des gesamten Systems auf der Basis eines Beschleunigungselement-Öffnungsgradsignals, das von einem (nicht dargestellten) Beschleunigungselementsensor ausgegeben wird, und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das von einem (nicht dargestellten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgegeben wird. Die geforderte elektrische Leistung des gesamten Systems ist eine Summe einer elektrischen Leistung für die Bewegung des Fahrzeugs und einer elektrischen Leistung für Zubehör. Die elektrische Leistung für Zubehör schließt beispielsweise eine elektrische Leistung ein, die von Fahrzeug-Zubehöreinrichtungen (einem Befeuchter, einem Luftkompressor, einer Wasserstoffpumpe, einer Kühlwasser-Umwälzpumpe und dergleichen) verbraucht wird, eine elektrische Leistung, die von Vorrichtungen verbraucht wird, die nötig sind, um das Fahrzeug zu bewegen (einer Gangschaltung, einer Radsteuereinrichtung, einer Lenkvorrichtung, einer Aufhängungsvorrichtung und dergleichen), und eine elektrische Leistung, die von Vorrichtungen verbraucht wird, die in einem Insassenraum angeordnet sind (einer Klimaanlage, einer Beleuchtungseinrichtung, einer Audioanlage und dergleichen).
  • Die Steuerung 70 bestimmt die Verteilung von elektrischer Leistung, die von dem Brennstoffzellenstapel 20 und der Batterie ausgegeben wird, passt die Drehzahl des Luftkompressors 42 und einen Ventilöffnungsgrad des Injektors 34 an, um zu bewirken, dass eine Menge an elektrischer Leistung, die vom Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt wird, einer elektrischen Sollleistung gleich ist, passt eine Menge an Reaktionsgas, das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird, an und steuert den Betriebspunkt (die Ausgangsspannung, den ausgegebenen elektrischen Strom) des Brennstoffzellenstapels 20 durch Steuern des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 61 und Anpassen der Ausgangsspannung vom Brennstoffzellestapel 20. Um eine Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit abhängig vom Beschleunigungselement-Öffnungsgrad zu erhalten, gibt die Steuerung 70 beispielsweise Wechselspannungs-Befehlswerte für jede der U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen als Schaltbefehl an den Traktionswandler 63 aus, um ein Ausgangsmoment und die Drehzahl des Fahrmotors 64 zu steuern.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Brennstoffzellensystem 10 beispielsweise einen Zellenmonitor 81, der eine Zellenspannung erfasst, einen Temperatursensor 82, der eine Stapeltemperatur erfasst, einen Drucksensor 83, der den Gegendruck des Oxidierungsgases erfasst, aufweist, die als Sensoren dienen, um den Betriebszustand des Brennstoffzellenstapels 20 zu erfassen.
  • Nachstehend wird der Ablauf einer Niedrigtemperaturstart-Verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 3 ist eine Grafik, die die Verbesserung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20 durch Erhöhen des Reaktionsgas-Zufuhrdrucks zeigt, wenn die Brennstoffzelle bei niedrigen Temperaturen gestartet wird. Die horizontale Achse zeigt eine Wechselstromimpedanz des Brennstoffzellenstapels 20, und die vertikale Achse zeigt eine maximale Ausgangsleistung des Brennstoffzellestapels 20. Bekanntlich ist der Grad der Protonenleitfähigkeit des Elektrolytfilms direkt proportional zur Menge der Feuchtigkeit, die im Elektrolytfilm enthalten ist, und somit kann die Wechselstromimpedanz als physikalischer Parameter für die Bewertung eines Trockenheitsgrades des Film/Elektroden-Verbundkörpers verwendet werden. Eine Kurve A zeigt einen Fall, wo der Zufuhrdruck des Reaktionsgases ein hoher Druck (beispielsweise 200 kPa) ist, und eine Kurve B zeigt einen Fall, wo der Zufuhrdruck des Reaktionsgases ein niedriger Druck ist (beispielsweise 140 kPa). Aus dieser Grafik geht klar hervor, dass die Ausgangsleistung erheblich verbessert werden kann, wenn der Zufuhrdruck des Reaktionsgases umso mehr über den normalen Betriebsdruck hinaus erhöht wird, je höher die Wechselstromimpedanz wird (je höher der Trockenheitsgrad des Film/Elektroden-Verbundkörpers wird). Ferner kann bestätigt werden, dass die Ausgangsleistung des Brennstoffzellestapels 20 erheblich verbessert werden kann, wenn der Zufuhrdruck des Reaktionsgases umso mehr über den normalen Operationsdruck hinaus erhöht wird, je niedriger die Stapeltemperatur wird.
  • Es sei klargestellt, dass, wenn die Stapeltemperatur eine vorgegebene Schwellentemperatur (beispielsweise 10 Grad Celsius) übersteigt, kaum ein Unterschied zwischen der Kurve A und der Kurve B besteht, und dass keine Verbesserung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20 durch Erhöhen der Reaktionsgas-Zufuhrtemperatur zu sehen ist. Wenn der Zufuhrdruck des Reaktionsgases selbst dann erhöht wird, wenn keine Verbesserung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels zu sehen ist, steigt der Verbrauch an elektrischer Energie durch die Zubehöreinrichtungen (wie den Luftkompressor 42), wodurch die Gesamt-Energieeffizienz des Brennstoffzellensystems 10 verschlechtert wird, was ungünstig ist.
  • Aus den oben beschriebenem Versuchsergebnis wird bei der Niedertemperaturstart-Verarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform dem Brennstoffzellenstapel 20 das Reaktionsgas, dessen Druck über den normalen Betriebsdruck erhöht wird, unter einer Bedingung zugeführt, wo die Stapeltemperatur bei oder unter der vorgegebenen Schwellentemperatur liegt und wo der Feuchtigkeitsgehalt des Film/Elektroden-Verbundkörpers nicht bei oder unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt (die Wechselstromimpedanz bei oder über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt). Wenn der Zufuhrdruck des Reaktionsgases erhöht wird, wird die Feuchtigkeitsmenge, die durch das Reaktionsgas weggenommen wird, weniger, und somit verschiebt sich die Wasserbilanz im Brennstoffzellenstapel in Richtung auf die Ansammlung von im Reaktionsgas enthaltener Feuchtigkeit im Film-Elektroden-Verbundkörper. In einem Zustand, wo der Film-Elektroden-Verbundkörper trocken ist, besteht keine Gefahr, dass eine Erhöhung der Konzentrationspolarisation, die durch eine Flutung bewirkt wird, eine Verschlechterung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20 bewirkt, selbst wenn der erhöhte Reaktionsgas-Zufuhrdruck bewirkt, dass sich Feuchtigkeit im Film-Elektroden-Verbundkörper sammelt.
  • Nachstehend werden Einzelheiten der Niedertemperaturstart-Verarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 2 bis 6 beschrieben.
  • 2 ist ein Ablaufschema, das die Niedertemperaturstart-Verarbeitungsroutine zeigt.
  • Wenn der (nicht dargestellte) Zündschalter angeschaltet wird, ruft die Steuereinrichtung 70 die Niedertemperaturstart-Verarbeitungsroutine auf und führt diese aus. Die Steuereinrichtung 70 liest zuerst einen vom Temperatursensor 82 erfassten Wert aus und trifft eine Entscheidung, ob eine Stapeltemperatur T höchstens so hoch ist wie eine vorgegebene Schwellentemperatur T0 (Schritt 201). Die Schwellentemperatur T0 wird vorzugsweise auf einen Höchstwert (beispielsweise 10 Grad Celsius) für eine Temperatur gesetzt, die voraussichtlich die Ausgangsleistung verbessert, wenn der Zufuhr druck des Reaktionsgases zum Brennstoffzellenstapel 20 höher gemacht wird als der normale Betriebsdruck.
  • Wenn die Stapeltemperatur T höher ist als die Schwellentemperatur T0 (Schritt 201; NEIN), verlässt die Steuereinrichtung die Niedertemperaturstart-Verarbeitungsroutine und führt eine Normalstart-Verarbeitungsroutine (nicht dargestellt) aus.
  • Wenn die Stapeltemperatur T bei oder unter der Schwellentemperatur T0 liegt (Schritt 201; JA), führt die Steuereinrichtung 70 eine Bestimmung durch, ob ein Wert Ireq für den geforderten elektrischen Strom über einem Wert Imax für den maximalen elektrischen Strom liegt (Schritt 202). Hierbei bedeutet der Wert Imax für den maximalen elektrischen Strom den kleineren von einem elektrischen Strom I0 bei niedrigster Spannung und einem elektrischen Strom I1 bei maximaler elektrischer Leistung. Der elektrische Strom I0 bei niedrigster Spannung ist ein elektrischer Strom, der einer niedrigsten Systemspannung V0 auf einer I/V-Kennlinie entspricht, die in 4 dargestellt ist. Der elektrische Strom I1 bei maximaler elektrischer Leistung ist ein elektrischer Strom, der einer maximalen elektrischen Leistung Pmax auf einer P/I-Kennlinie entspricht, die in 5 dargestellt ist.
  • Wenn der Wert Ireq für den geforderten elektrischen Strom niedriger ist als der Wert Imax für den maximalen elektrischen Strom (Schritt 202; NEIN), verlässt die Steuereinrichtung die Niedertemperaturstart-Verarbeitungsroutine und führt die (nicht dargestellte) Normalstart-Verarbeitungsroutine aus.
  • Wenn der Wert Ireq für den geforderten elektrischen Strom höher ist als der Wert Imax für den maximalen elektrischen Strom (Schritt 202; JA), führt die Steuereinrichtung 70 eine Steuerung durch, um den Zufuhrdruck des Reaktionsgases zum Brennstoffzellenstapel 20 zu erhöhen (Schritt 203).
  • Um den Zufuhrdruck des Reaktionsgases zu erhöhen, kann zumindest der Zufuhrdruck des Oxidationsgases erhöht werden, und der Druck des Brenngases muss nicht unbedingt erhöht werden. Um den Zufuhrdruck des Oxidationsgases zu erhöhen, bei spielsweise unter Verwendung von Kenndaten, die in 6 dargestellt sind, wird ein Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert (ein Sollwert), der der Wechselstromimpedanz des Brennstoffzellenstapels 20 entspricht, berechnet, und die Drehzahl des Luftkompressors 42 und der Ventilöffnungsgrad des Gegendruck-Anpassungsventils 46 werden angepasst, um den Gegendruck des Oxidationsgases des Brennstoffzellenstapels 20 dem Sollwert anzugleichen, während ein vom Drucksensor 83 erfasster Wert gelesen wird.
  • In den in 6 dargestellten Kenndaten stimmt der Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert mit einem Normalbetriebsdruck P0 überein, wenn die Wechselstromimpedanz unter einem vorgegebenen Schwellenwert Z0 liegt. Wenn die Wechselstromimpedanz auf oder über den vorgegebenen Schwellenwert Z0 steigt, steigt der Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert umso höher, je höher die Wechselstromimpedanz wird, und der Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert wird konstant, nachdem er auf einen gewissen Grad gestiegen ist. Der Grund dafür, dass der Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert ein konstanter Wert wird, wenn die Wechselstromimpedanz auf einen bestimmten Grad steigt, liegt in der Berücksichtigung beispielsweise der Gaszufuhrleistung und des Verbrauchs an elektrischem Strom durch den Luftkompressor 42. Hierbei verwendet der Schwellenwert Z0 vorzugsweise die Wechselstromimpedanz, wenn der Film-Elektroden-Verbundkörper eine Feuchtigkeitsmenge enthält, die theoretisch nötig ist, um einen Batteriebetrieb durchzuführen.
  • Es sei klargestellt, dass die Wechselstromimpedanz des Brennstoffzellenstapels 20 durch Steuern des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 61, Erfassen einer Änderung einer Ansprechspannung jeder Zelle mit einem Zellenmonitor 81, während eine Frequenz eines Wechselstromsignals, das an den Brennstoffzellenstapel 20 angelegt wird, variiert wird, und Durchführen von Berechnungen der Formeln (4) bis (6) gemessen werden kann. Die Formeln (4) bis (6) sind erfüllt, wenn der Brennstoffzellenstapel 20 eine Ansprechspannung E, einen Ansprechstrom I und eine Wechselstromimpedanz Z aufweist, wenn das Wechselstromsignal an den Brennstoffzellenstapel 20 angelegt wird. E = ESELexpj(ωt + Φ) (4) I = ISELexpjωt (5) Z = E/I = (ESEL/ISEL)expjΦ = R + jχ (6)
  • Hierbei stellt ESEL eine Amplitude der Ansprechspannung dar, ISEL stellt eine Amplitude des elektrischen Ansprechstroms dar, ω stellt eine Winkelfrequenz dar, ϕ stellt eine Anfangsphase dar, R stellt eine Widerstandskomponente (einen realen Teil) dar, χ stellt eine Reaktanzkomponente (einen imaginären Teil) dar, j stellt eine imaginäre Einheit dar und t stellt eine Zeit dar.
  • Beispiele, die in der Ausführungsform der Erfindung beschrieben sind, können je nach Verwendungszweck auf geeignete Weise kombiniert oder verändert oder verbessert werden, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibung der obigen Ausführungsform beschränkt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung eine Operation beschreibt, um den Zufuhrdruck des Reaktionsgases höher zu machen als den Normalbetriebsdruck, wenn der Wert für den geforderten elektrischen Strom Ireq höher ist als der Wert Imax für den maximalen elektrischen Strom, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn der Oxidationsgasgegendruck-Befehlswert, der aus der Beziehung zwischen dem Wert für den geforderten elektrischen Strom Ireq, der Stapeltemperatur T und der Wechselstromimpedanz bestimmt wird, vorab durch Versuche als Kennfeld erstellt wird, kann der Zufuhrdruck des Oxidationsgases durch Berechnen des Oxidationsgasgegendruck-Befehlswerts (des Sollwerts) aus der Beziehung zwischen dem Wert Ireq für den geforderten elektrischen Strom, der Stapeltemperatur T und der Wechselstromimpedanz gesteuert werden.
  • Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine Verwendungsmöglichkeit unter Verwendung des Brennstoffzellensystems 10 als in einem Fahrzeug eingebautes elektrisches Leistungsquellensystem veranschaulicht, ist die Verwendungsmöglichkeit des Brennstoffzellensystems 10 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann das Brennstoffzellensystem 10 als elektrische Leistungsquelle einer mobilen Einheit, bei der es sich nicht um ein Brennstoffzellenfahrzeug handelt (eines Roboters, eines Schiffes, eines Flugzeugs und dergleichen) eingebaut werden. Ferner kann das Brennstoffzellensystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung als Ausrüstung für die Erzeugung elektrischer Leistung in einem Haus, einem Gebäude und dergleichen (als stationäres Stromerzeugungssystem) verwendet werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann das Startverhalten eines Brennstoffzellenstapels bei niedrigen Temperaturen verbessern und gleichzeitig ein Fluten verhindern, indem es dem Brennstoffzellenstapel ein Reaktionsgas zuführt, dessen Druck höher ist als ein normaler Betriebsdruck.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • BRENNSTOFFZELLENSYSTEM
  • Ein Brennstoffzellensystem 10 weist einen Brennstoffzellenstapel 20 auf, der mit einem ihm zugeführten Reaktionsgas Elektrizität erzeugt, und eine Steuereinrichtung 70, die unter einer Bedingung, wo eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels 20 bei oder unter einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt und wo ein Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels 20 bei oder unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, dem Brennstoffzellenstapel 20 das Reaktionsgas zuführt, dessen Druck höher ist als ein normaler Betriebsdruck. Wenn ein Zufuhrdruck des Reaktionsgases erhöht wird, wird eine Feuchtigkeitsmenge, die vom Reaktionsgas weggenommen wird, weniger, und somit verschiebt sich die Wasserbilanz im Brennstoffzellenstapel in Richtung der Ansammlung von im Reaktionsgas enthaltener Feuchtigkeit im Film/Elektroden-Verbundkörper. Da der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels 20 bei oder unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, kann das System das Startverhalten des Brennstoffzellenstapels bei niedrigen Temperaturen verbessern und gleichzeitig ein Fluten verhindern.
  • 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 2005-44795 [0003, 0003]

Claims (3)

  1. Brennstoffzellensystem, aufweisend: einen Brennstoffzellenstapel, der mit einem ihm zugeführten Brenngas Elektrizität erzeugt; und eine Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung, die unter einer Bedingung, wo eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt und wo ein Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels bei oder unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, dem Brennstoffzellenstapel das Reaktionsgas zuführt, dessen Druck höher ist als ein normaler Betriebsdruck.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung unter einer Bedingung, wo ein elektrischer Strom, der für eine elektrische Leistung in Bezug auf den Brennstoffzellenstapel nötig ist, über einem elektrischen Strom liegt, der maximal vom Brennstoffzellenstapel ausgegeben werden kann, dem Brennstoffzellenstapel das Reaktionsgas zuführt, dessen Druck höher ist als der normale Betriebsdruck.
  3. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Reaktionsgaszufuhr-Steuereinrichtung dem Brennstoffzellenstapel das Reaktionsgas zuführt, dessen Druck umso höher ist, je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffzellenstapels ist.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4530176B2 (ja) * 2006-10-26 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
DE112008004017T5 (de) * 2008-09-22 2011-07-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Aichi-ken Brennstoffzellensystem
KR101013848B1 (ko) * 2008-11-21 2011-02-14 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 공기 공급 조절 장치
JP4962919B2 (ja) 2009-02-10 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび該システムにおける始動時制御方法
KR101637734B1 (ko) 2014-11-19 2016-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 저온 시동 제어 시스템
US10170781B2 (en) * 2015-09-19 2019-01-01 Daimler Ag Shutdown and storage method for fuel cell system at below freezing temperatures
CN105999498B (zh) * 2016-08-08 2019-05-21 禚玉香 一种带加湿功能的呼吸机
JP6996336B2 (ja) * 2018-02-21 2022-02-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
US11031615B2 (en) * 2018-06-06 2021-06-08 GM Global Technology Operations LLC Method of operating a fuel cell stack having a temporarily disabled drain valve
JP7159721B2 (ja) * 2018-09-11 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 建物
JP2022081934A (ja) 2020-11-20 2022-06-01 本田技研工業株式会社 燃料電池車両及びその停止方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005044795A (ja) 2003-07-09 2005-02-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の低温起動方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3952758B2 (ja) * 2001-12-06 2007-08-01 日産自動車株式会社 燃料電池システム
DE10161622A1 (de) * 2001-12-14 2003-06-26 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb einer PEM-Brennstoffzellenanlage und zugehörige PEM-Brennstoffzellenanlage
JP3938003B2 (ja) * 2002-10-22 2007-06-27 株式会社デンソー 燃料電池システム
JP5000073B2 (ja) * 2003-09-08 2012-08-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックの氷点下起動方法、燃料電池スタックの氷点下起動システム、および燃料電池スタックの設計方法
JP2006147336A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007220462A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007257956A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005044795A (ja) 2003-07-09 2005-02-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の低温起動方法

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US20100239929A1 (en) 2010-09-23

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