DE112009004786T5 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffzirkulation, das mit einer elektrochemischen Zelle ausgerüstet ist, führt ein Auslassen eines Anoden-Offgases mit kondensierten Verunreinigungen nach außerhalb des Systems zu einem geeigneten Zeitpunkt durch. Das Brennstoffzellensystem weist eine Zirkulationsroute auf, so dass ein Brennstoffgas, das Wasserstoff enthält, an der Seite einer Anodenelektrode zur elektrochemischen Reaktion in einer Brennstoffzelle zugeführt wird und ein Teil oder das gesamte Anoden-Offgas von der Brennstoffzelle an der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle erneut für die elektrochemische Reaktion zirkulieren kann. Des Brennstoffzellensystem enthält eine elektrochemische Zelle, die es ermöglicht, dass Wasserstoff in dem Anoden-Offgas, das durch die Zirkulationsroute durch Stromfluss zwischen den Elektroden fließt, wahlweise an der Seite der Anodenelektrode zugeführt wird, wobei ein Auslasszeitpunkt des Auslassens des Anoden-Offgases in der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle nach außerhalb des Systems auf der Grundlage eines vorbestimmten Auslassbezugs gesteuert wird, der durch eine Korrelation zwischen einer elektrischen Energie, die für die Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, und einer Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von einer Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das eine Brennstoffzelle enthält.
  • [Stand der Technik]
  • In dem Brennstoffzellensystem, das Elektrizität mittels elektrochemischer Reaktion eines Brennstoffgases, das Wasserstoff enthält, mit einem Sauerstoffgas erzeugt, ist eine gut bekannte Technologie eine Technologie, die den Wasserstoff durch Zirkulieren eines Anoden-Offgases auf der Seite einer Anode der Brennstoffzelle wiederverwendet, um auf effiziente Weise den Wasserstoff, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, zur Erzeugung der Elektrizität zu verwenden. In diesem Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffzirkulation ist es bekannt, dass Stickstoff einen Elektrolytfilm der Brennstoffzelle von der Seite der Kathode überträgt, und Verunreinigungen, die in dem Brennstoffgas enthalten sind, auf der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle angesammelt werden, um einen Wasserstoffteildruck zu verringern, was zu einer Verringerung der Energieerzeugungseffizienz der Brennstoffzelle führt.
  • Außerdem sind derartige Technologien beschrieben (siehe beispielsweise Patentdokumente 1–4), bei denen eine elektrochemische Zelle zum Kondensieren der Verunreinigungen durch Bewirken, dass der Wasserstoff, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, wahlweise übertragen wird, auf einer Zirkulationsroute der Zirkulation des Anoden-Offgases vorgesehen ist, um die Energieerzeugungseffizienz wie oben beschrieben aufrechtzuerhalten, und die Verunreinigungen in dem Anoden-Offgas, die sich als Ergebnis der Wasserstoffübertragung kondensiert haben, nach außerhalb des Systems Auslassen bzw. ausgelassen werden. Gemäß dieser Technologien wird ein Zeitpunkt zum Entladen bzw. Auslassen der kondensierten Verunreinigungen unter Verwendung eines Werts der Spannung, die an die elektrochemische Zelle angelegt ist, um die Wasserstoffübertragung durchzuführen, bestimmt, und das Auslassen wird mit einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Der Wasserstoffteildruck auf der Seite der Anodenelektrode kann somit durch Auslassen der Verunreinigungen erhöht werden.
  • [Dokumente des Stands der Technik]
  • [Patentdokumente]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-19120
    • [Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-19121
    • [Patentdokument 3] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-19123
    • [Patentdokument 4] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-19124
  • [Beschreibung der Erfindung]
  • [Von der Erfindung zu lösende Probleme]
  • In dem Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffzirkulation, das die elektrochemische Zelle enthält, hängt eine Schwankung des Wasserstoffteildrucks auf der Seite der Anodenelektrode stark von einem Betriebszustand der Brennstoffzelle ab, und somit ist sogar dann, wenn versucht wird, das Anoden-Offgas mit den kondensierten Verunreinigungen periodisch nach außerhalb des Systems auszulassen, der Auslasszeitpunkt nicht notwendigerweise richtig, was zu der Wahrscheinlichkeit eines übermäßigen Anstiegs der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle aufgrund einer Verringerung des Wasserstoffteildrucks und einem sinnlosen Entladen bzw. Auslassen des Wasserstoffs führt.
  • Außerdem erhöht sich in dem Fall, in dem die Spannung kontinuierlich an die elektrochemische Zelle angelegt wird, um die Wasserstoffzirkulation für die Anodenelektrode der Brennstoffzelle durchzuführen, eine Verunreinigungskonzentration von Stickstoff etc., der sich an einer Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle anlagert, in Bezug auf eine Periode der kontinuierlichen Anlegung der Spannung. Gleichzeitig verringert sich jedoch damit ein Elektrodenbereich, der wirksam verwendet wird, dann erhöht sich der Widerstand der elektrochemischen Zelle, und daher erhöht sich, wenn eine Zeitdauer übermäßig verlängert wird, der Energieverbrauch in der elektrochemischen Zelle, was zu der Möglichkeit führt, dass der Vorteil der Durchführung der Wasserstoffkondensation in der Wasserstoffzirkulation beseitigt wird.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme entstand, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das ein Auslassen eines Anoden-Offgases mit kondensierten Verunreinigungen nach außerhalb des Systems zu einem geeigneten Zeitpunkt bei einem Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffzirkulation, das eine elektrochemische Zelle enthält, ausführt.
  • [Mittel zum Lösen der Probleme]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Lösen der oben beschriebenen Probleme das Anoden-Offgas, das die kondensierten Verunreinigungen enthält, derart ausgelassen, dass ein Gleichgewicht zwischen einer Wasserstoffübertragungseffizienz der elektrochemischen Zelle, mit anderen Worten, einer Kondensationseffizienz der Verunreinigungen wie beispielsweise Stickstoff, und einer Menge von elektrischer Energie, die in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, berücksichtigt wird. Mit diesem Beitrag ist es möglich, ein Auslassen des Wasserstoffs in nicht vorbereiteter Weise zu vermeiden, die Verunreinigungen nach außerhalb des Systems zu einem notwendigen Zeitpunkt auszulassen und die „Energieeffizienz” in dem Brennstoffzellensystem zu verbessern.
  • Dieses ist beispielsweise bei einem Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall, das eine Zirkulationsroute aufweist, so dass ein Brennstoffgas, das Wasserstoff enthält, auf der Seite einer Anodenelektrode für eine elektrochemische Reaktion in einer Brennstoffzelle zugeführt wird und ein Teil oder das gesamte Anoden-Offgas von der Brennstoffzelle an der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle erneut für die elektrochemische Reaktion zirkulieren kann, wobei das System enthält: eine elektrochemische Zelle, die eine Einlasskanalelektrode und eine Auslasskanalelektrode enthält, wobei ein Elektrolytfilm dazwischen angeordnet ist, wobei die elektrochemische Zelle mit der Zirkulationsroute derart verbunden ist, dass ein Teil oder das gesamte Anoden-Offgas, das von der Brennstoffzelle ausgelassen wird, der Einlasskanalelektrode zugeführt wird, bewirkt wird, dass der Wasserstoff, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, wahlweise zu der Auslasskanalelektrode durch einen Stromfluss zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode übertragen wird, und die derart vorgesehen ist, dass sie ermöglicht, dass der übertragene Wasserstoff der Seite der Anodenelektrode zugeführt wird; eine Stromsteuereinheit, die einen Stromfluss zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode in der elektrochemischen Zelle steuert; eine Entlade- bzw. Auslasseinheit, die an der Seite der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle vorgesehen ist und das Anoden-Offgas innerhalb mindestens der Einlasskanalelektrode in Richtung der Außenseite des Systems auslässt; und eine Entlade- bzw. Auslasssteuereinheit, die einen Entlade- bzw. Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit entsprechend einem vorbestimmten Entlade- bzw. Auslassbezug steuert, der durch eine Korrelation zwischen elektrischer Energie, die für die Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, und einer Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.
  • Das Brennstoffzellensystem ist mit der Zirkulationsroute zum Zirkulieren des Wasserstoffs, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, in Richtung der Anodenelektrode der Brennstoffzelle versehen, und ist außerdem mit der elektrochemischen Zelle versehen, um den Wasserstoff auf wirksame Weise zu zirkulieren. Die elektrochemische Zelle ermöglicht es, dass der Wasserstoff, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, die Einlasskanalelektrodenseite erreicht, um an die Seite der Auslasskanalelektrode entsprechend dem Stromfluss zwischen den Elektroden der elektrochemischen Zelle übertragen zu werden, wodurch es möglich ist, das Wasserstoffgas zu zirkulieren, wobei die Verunreinigungen mit dem größtmöglichen Ausmaß in Bezug auf die Anodenelektrode der Brennstoffzelle entfernt werden.
  • Andererseits folgt als Ergebnis der Wasserstoffübertragung durch die elektrochemische Zelle an die Seite der Auslasskanalelektrode, dass die Verunreinigungen wie beispielsweise Stickstoff, die in dem Anoden-Offgas enthalten sind, kondensiert werden. Wenn dann die Verunreinigungskonzentration an der Einlasskanalelektrode erhöht wird, kann eine Vielzahl von Störungen der elektrochemischen Zelle auftreten, und somit wird das Anoden-Offgas, das die kondensierten Verunreinigungen enthält, durch die Auslasseinheit nach außerhalb des Systems ausgelassen. Hier übt ein Zeitpunkt des Auslassens des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit einen großen Einfluss auf die Verbesserung des Brennstoffverbrauchs des Brennstoffzellensystems aus. insbesondere verringert sich bei einer Fortsetzung der Wasserstoffzirkulation über die Zirkulationsroute ein Wasserstoffteildruck auf der Zirkulationsroute und in Verbindung damit auf der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle, und daher verringert sich die Energieerzeugungseffizienz der Brennstoffzelle. Andererseits kann die Energieerzeugungseffizienz durch Auslassen des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit zum Wiederherstellen des Wasserstoffteildrucks wiederhergestellt werden, wenn jedoch dieser Betrieb zu häufig durchgeführt wird, führt dieses zu einer bzw. einem unvorbereiteten Entladung bzw. Auslassen des Wasserstoffs, was zu einer Energieverschwendung des Brennstoffzellensystems führt.
  • Wenn außerdem die Wasserstoffübertragung wie oben beschrieben in der elektrochemischen Zelle zum wirksamen Zirkulieren des Wasserstoffs für die Brennstoffzelle durchgeführt wird, verringert sich die Effizienz der Wasserstoffübertragung im Verlauf der Zeit, da sich der Wasserstoffteildruck auf der Seite der Einlasskanalelektrode verringert, während sich der Energieverbrauch in der elektrochemischen Zelle aufgrund der fortgesetzten Zufuhr der elektrischen Energie erhöht, und schließlich besteht die Möglichkeit, dass die elektrochemische Zelle die Wasserstoffübertragung, die der Energiezufuhr entspricht, nicht erzielen kann.
  • In dem Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Auslasseinheit das Auslassen des Anoden-Offgases entsprechend einem vorbestimmten Auslassbezug aus, der aus einer Korrelation zwischen der elektrischen Energie, die für die Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, und einer Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, die durch die Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle ausgebildet wird, bestimmt wird. Das heißt, es folgt, dass die Auslasseinheit das Auslassen zu dem geeigneten Zeitpunkt ausführt, der es ermöglicht, ein unvorbereitetes Auslassen von Wasserstoff, durch Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Auslassbezug, zu vermeiden, womit der Vorteil der Wasserstoffzirkulation, die der Energiezufuhr entspricht, auf eine Weise genossen werden kann, die ein Gleichgewicht zwischen einer Wasserstoffzirkulationswirkung, die durch die Wasserstoffübertragung durch die elektrochemische Zelle erzielt wird, und der elektrischen Energie, die durch die elektrochemische Zelle verbraucht wird, in Betracht zieht.
  • Außerdem kann die Auslasssteuereinheit in dem Brennstoffzellensystem das Auslassen des Anoden-Offgases ausführen, wenn ein zeitliches Mittel eines integrierten Werts einer angelegten Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle während einer Zeit seit einem unmittelbaren vorbestimmten Beendigungszeitpunkt, zu dem die Auslasseinheit das Auslassen des Anoden-Offgases beendet, angelegt ist, einen ersten Bezugsspannungswert, der dem vorbestimmten Auslassbezug entspricht, überschreitet. Das heißt, ein derartiger Modus verwendet als den Parameter zum Ausführen des Auslassens des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit das zeitliche Mittel des integrierten Werts der angelegten Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle angelegt wird. Die Verwendung des zeitlichen Mittels schafft den Vorteil, dass es möglich ist, ein Fehlurteil und eine Änderung (scatter) aufgrund einer momentanen Schwankung der angelegten Spannung, einer Genauigkeit einer Messvorrichtung, eines Fehlers, der durch Rauschen in einem Messsystem verursacht wird, etc. zu verringern, und dass keime teure Hochgenauigkeitsmessvorrichtung benötigt wird. Andererseits ist die elektrische Energie, die in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, proportional zu der angelegten Spannung, und somit ist es, obwohl die momentane angelegte Spannung als der Parameter zum Bestimmen des Auslasszeitpunkts des Anoden-Offgases auf der Grundlage des vorbestimmten Auslassbezugs verwendet werden kann, wie es oben beschrieben ist, vorteilhaft, das zeitliche Mittel der angelegten Spannung zu verwenden. Außerdem kann der erste Bezugsspannungswert geeignet auf der Grundlage der speziellen Konfiguration des Brennstoffzellensystems (beispielsweise einer Energieerzeugungskapazität der Brennstoffzelle, des Wasserstoffübertragungsvermögens der Brennstoffzelle etc.) eingestellt werden.
  • Außerdem kann die Auslasssteuereinheit in dem Brennstoffzellensystem das Auslassen des Anoden-Offgases ausführen, wenn ein Wert der angelegten Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle angelegt wird, einen zweiten Bezugsspannungswert überschreitet, der auf der Grundlage einer Last der elektrochemischen Zelle aufgrund eines Wasserstoffdefizitzustands in der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle bestimmt wird. Das heißt, zusätzlich zu der ersten Bezugsspannung, die dem zeitlichen Mittel des integrierten Werts der angelegten Spannung entspricht, wird die zweite Bezugsspannung, die der angelegten Spannung entspricht, als eine Bezugsspannung zum Bestimmen des Auslasszeitpunkts des Anoden-Offgases verwendet. Wenn der Wasserstoffdefizitzustand auf der Seite der Einlasskanalelektrode aufgrund der fortgesetzten Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle auftritt, erhöht sich die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode angelegte Spannung, und schließlich besteht die Möglichkeit, dass sich die elektrochemische Zelle verschlechtert oder beschädigt wird. Dann wird in dem Brennstoffzellensystem das Anoden-Offgas entsprechend der zweiten Bezugsspannung ausgelassen, um exakt den Wasserstoffdefizitzustand zu vermeiden, und es folgt, dass das Anoden-Offgas zu einem geeigneteren Zeitpunkt augelassen wird. Man beachte, dass der Spannungswert, bei dem die Wasserelektrolyse aufgrund des Wasserstoffdefizitzustands in der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle auftritt, beispielsweise für den zweiten Bezugsspannungswert verwendet werden kann. Außerdem ist es möglich, die Spannung, bei der eine Zersetzungsreaktion des Elektrolytfilms der elektrochemischen Zelle bewirkt wird, zu verwenden.
  • Wenn hier der Strom zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle gesteuert wird, wird ein wirksamer Bereich der Elektrode für die Wasserstoffübertragung aufgrund der Kondensation der Verunreinigungen wie z. B. Stickstoff an der Seite der Einlasskanalelektrode verringert. Daher erhöht sich der Wert der Spannung, die zwischen den beiden Elektroden angelegt ist, und es folgt, dass das zeitliche Mittel des integrierten Werts der angelegten Spannung und diese angelegte Spannung die erste Bezugsspannung bzw. die zweite Bezugsspannung, wie es oben beschrieben ist, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden über der Zeit als eine elektrische Charakteristik groß, und daher wird sogar dann, wenn die Auslasseinheit versucht, das Anoden-Offgas auszulassen, wenn die jeweiligen Bezugsspannungen erreicht sind, das wesentliche Auslassen des Anoden-Offgases entsprechend einer Zeitdauer, die benötigt wird, um die Auslasseinheit zu betreiben, verzögert, was zu der Möglichkeit führt, dass das Auslassen kaum zu dem richtigen Zeitpunkt durchgeführt werden kann.
  • In dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem kann die Stromsteuereinheit den Strom zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode durch Einstellen der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden steuern und die Steuerung zum Abschwächen einer zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle durchführen, bevor die Auslasssteuereinheit das Auslassen des Anoden-Offgases auf der Grundlage der zwischen den beiden Elektroden angelegten Spannung ausführt. Somit schwächt die Stromsteuereinheit die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden ab, wodurch die Zeit, die zum Betreiben der Auslasseinheit benötigt wird, gewährleistet werden kann, wodurch es möglich ist, das Anoden-Offgas zu dem geeigneten Zeitpunkt auszulassen.
  • In Bezug auf die Abschwächungssteuerung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung durch die Stromsteuereinheit kann eine Vielzahl von Abschwächungsmodi verwendet werden, für die im Folgenden Beispiele angegeben werden. Beispielsweise kann die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode durch Durchführen mindestens eines aus einer Verringerung des Stromwerts zwischen den beiden Elektroden auf einen Pegel, der niedriger als derjenige vor einer Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden ist, und einem zeitweiligen Einstellen des Stromwerts zwischen den beiden Elektroden auf null ausführen. Somit kann die Änderungsrate der angelegten Spannung durch Verringern des Stromwerts zwischen den beiden Elektroden abgeschwächt werden.
  • Außerdem kann hinsichtlich des Zeitpunkts, zu dem die Abschwächungssteuerung durch die Stromsteuereinheit gestartet wird, die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden ausgeführt werden, wenn die vorbestimmte Spannung, die die angelegte Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle angelegt wird, betrifft, eine dritte Bezugsspannung überschreitet, die auf niedriger als der Bezugsspannungswert bei einer Gelegenheit eingestellt wird, bei der die Auslasseinheit das Anoden-Offgas entlädt. Die vorbestimmte Spannung kann hier als eine Spannung bezeichnet werden, die die Steuerung des Auslasszeitpunkts des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit betrifft. Sie kann die angelegte Spannung zwischen den Elektroden selbst oder eine Spannung, die aus der angelegten Spannung abgeleitet wird, beispielsweise eine mittlere Spannung eines integrierten Werts der angelegten Spannung sein. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die dritte Bezugsspannung derart bestimmt wird, dass die Zeit, die zum Betreiben der Auslasseinheit benötigt wird, berücksichtigt wird. Gemäß einem weiteren Modus kann die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausgeführt werden, wenn die vorbestimmte Spannungsänderungsrate, die die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung, die zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, betrifft, eine Bezugsänderungsrate überschreitet, die auf der Grundlage der Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird. Die vorbestimmte Spannungsänderungsrate kann hier als eine Spannungsänderungsrate bezeichnet werden, die die Steuerung des Auslasszeitpunkts des Anoden-Offgases von der Auslasseinheit betrifft, und sie kann eine Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden oder eine Änderungsrate der Spannung, die aus der angelegten Spannung abgeleitet wird, beispielsweise der mittleren Spannung des integrierten Werts der angelegten Spannung, sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass, wenn die vorbestimmte Änderungsrate derart bestimmt wird, die Zeit, die zum Betreiben der Auslasseinheit benötigt wird, berücksichtigt wird.
  • Außerdem kann gemäß einem weiteren Modus in Bezug auf den Zeitpunkt, zu dem die Abschwächungssteuerung der Stromsteuereinheit gestartet wird, die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zellen ausführen, wenn ein integrierter Stromwert zwischen den beiden Elektroden während einer Zeit seit einem unmittelbaren vorbestimmten Beendigungszeitpunkt, zu dem die Auslasseinheit unmittelbar das Auslassen des Anoden-Offgases beendet, einen Bezugsintegrationsstromwert überschreitet, der entsprechend der Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird. Der Integrationsstromwert seit dem unmittelbaren vorbestimmten Beendigungszeitpunkt, zu dem das Auslassen des Anoden-Offgases beendet wird, reflektiert einen integrierten Wert einer Menge des Wasserstoffs, der in der elektrochemischen Zelle übertragen wird, und ist daher ein Parameter, der mit der Schwankung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zusammenhängt. Dementsprechend ist die Abschwächungssteuerung auf der Grundlage des Integrationsstromwerts nützlich. Es sollte beachtet werden, dass der Bezugsintegrationsstromwert in vorteilhafter Weise derart bestimmt wird, dass die Zeit, die zum Betreiben der Auslasseinheit benötigt wird, berücksichtigt wird.
  • Außerdem kann die Stromsteuereinheit in dem Brennstoffzellensystem die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausführen, wenn die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden zu einem vorbestimmten Bereich in einem Steuerkennlinienfeld, das die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden betrifft, gehört, der auf der Grundlage der Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird. Dieses Steuerkennlinienfeld und der vorbestimmte Bereich darin werden auf der Grundlage der speziellen zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung in der elektrochemischen Zelle eingestellt.
  • [Wirkungen der Erfindung]
  • In dem Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffzirkulation, das die elektrochemische Zeile enthält, kann das Auslassen des Anoden-Offgases mit den kondensierten Verunreinigungen nach außerhalb des Systems zu einem geeigneten Zeitpunkt ausgeführt werden.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1 ist ein Diagramm, das einen Umriss einer Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einem Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein Diagramm, das einen Verlauf einer angelegten Spannung in der elektrochemischen Zelle, die wahlweise eine Übertragung von Anoden-Offgas durchführt, darstellt.
  • 3A ist ein Diagramm, das den Verlauf der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle zeigt, wenn ein Auslassventil periodisch für 0,2 Sekunden geöffnet und für 6,0 Sekunden geschlossen wird.
  • 3B ist ein Diagramm, das den Verlauf der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle zeigt, wenn ein Auslassventil periodisch für 0,2 Sekunden geöffnet und für 7,0 Sekunden geschlossen wird.
  • 4 ist ein Diagram, das eine Korrelation zwischen der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle und einer Konzentration von Verunreinigungen, die in dem Anoden-Offgas, das von dem Auslassventil ausgelassen wird, enthalten sind, darstellt.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle und einem Brennstoffverbrauchsgewinn des Brennstoffzellensystems zeigt.
  • 6 ist ein erstes Diagramm, das einen Steuerfluss zum Auslassen des Anoden-Offgases, der von dem Brennstoffzellensystem, das in 1 gezeigt ist, ausgeführt wird, zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der Konzentration der Verunreinigungen, die in dem Anoden-Offgas innerhalb einer Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle enthalten sind, und einer Änderung der angelegten Spannung darstellt.
  • 8 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der Konzentration der Verunreinigungen, die in dem Anoden-Offgas innerhalb einer Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle enthalten sind, und einer Änderungsrate der angelegten Spannung darstellt.
  • 9 ist ein zweites Diagramm, das den Steuerfluss zum Auslassen des Anoden-Offgases, der von dem Brennstoffzellensystem, das in 1 dargestellt ist, ausgeführt wird, darstellt.
  • 10A ist ein erstes Diagramm, das einen speziellen Prozess zum Abschwächen einer Änderungsrate der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle darstellt, der in dem Steuerfluss, der in 9 gezeigt ist, ausgeführt wird.
  • 10B ist ein zweites Diagramm, das den speziellen Prozess zum Abschwächen der Änderungsrate der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle darstellt, der in dem Steuerfluss, der in 9 gezeigt ist, ausgeführt wird.
  • 10C ist ein drittes Diagramm, das den speziellen Prozess zum Abschwächen der Änderungsrate der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle darstellt, der in dem Steuerfluss, der in 9 gezeigt ist, ausgeführt wird.
  • 11 ist ein viertes Diagramm, das den speziellen Prozess zum Abschwächen der Änderungsrate der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle darstellt, der in dem Steuerfluss, der in 9 gezeigt ist, ausgeführt wird.
  • 12 ist ein Diagramm, das ein Steuerkennlinienfeld, das für den speziellen Prozess zum Abschwächen der Änderungsrate der angelegten Spannung der elektrochemischen Zelle, der in dem Steuerfluss, der in 9 gezeigt ist, ausgeführt wird, verwendet wird, darstellt.
  • [Bester Modus zum Ausführen der Erfindung]
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Ein Brennstoffzellensystem 10 gemäß der Ausführungsform kann als eine Energieversorgungsquelle, die elektrische Energie einem Antriebsmotor, der als eine Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs als einem mobilen Körper definiert ist, zuführt, als eine Energieversorgungsquelle für einen mobilen Körper wie z. B. einem Schiff und einem Roboter oder als eine Energieversorgungsquelle für ein Objekt, das sich nicht bewegt, aber zugeführte Energie aufnehmen muss, verwendet werden.
  • [Erstes Arbeitsbeispiel]
  • 1 ist ein Diagramm, das einen Umriss einer Konfiguration des Brennstoffzellensystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Brennstoffzellensystem 10 enthält eine Feststoffhochpolymerbrennstoffzelle 1 und ist mit einem Hochdruckwasserstofftank 2 versehen, der Wasserstoffgas als Brennstoff speichert und den Brennstoff einer Anodenelektrode der Brennstoffzelle 1 über einen Wasserstoffzufuhrpfad 11 zuführt. Der Hochdruckwasserstofftank 2 ist mit einem Einstellventil 3 zum Einstellen eines Innendrucks versehen, und die Zufuhr von dem Hochdruckwasserstofftank 2 zu dem Wasserstoffzufuhrpfad 11 wird durch Öffnen und Schließen eines Zufuhrventils 4 durchgeführt. Außerdem ist ein Kompressor 5 zum Zuführen der Luft als ein Oxidationsmittel mit einer Kathodenelektrode der Brennstoffzelle 1 verbunden, wobei der Kompressor 5 die komprimierte Luft der Brennstoffzelle 1 über einen Luftzufuhrpfad 31 zuführt. Dann bewirken der zugeführte Wasserstoff und der Sauerstoff in der komprimierten Luft eine elektrochemische Reaktion über ein Elektrolyt der Brennstoffzelle 1, wodurch die Elektrizität erzeugt wird.
  • Hier ist das Brennstoffzellensystem 10 mit einer Konfiguration zum Zirkulieren eines Anoden-Offgases auf der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle 1 zur wirksamen Verwendung des Wasserstoffgases, das für die elektrochemische Reaktion nicht zugeführt wird, versehen, um die Elektrizität in dem Wasserstoffgas, das der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird, zu erzeugen. Genauer gesagt wird das Anoden-Offgas, das von der Anodenelektrode der Brennstoffzelle 1 ausgelassen wird, zunächst in einen Flüssigkeit/Dampf-Trennen 17 über eine Zirkulationsroute 12 eingeleitet, in dem der Wasserinhalt, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, entfernt wird. Es sollte beachtet werden, dass der Wasserinhalt, der von dem Flüssigkeit/Dampf-Trenner 17 entfernt wird, durch Öffnen und Schließen eines Ventils 18 nach außerhalb des Systems ausgelassen wird. Dann ist eine Pumpe 19 an der Zirkulationsroute 12 zwischen dem Flüssigkeit/Dampf-Trenner 17 und dem Wasserstoffzufuhrpfad 11 vorgesehen, und das Anoden-Offgas, aus dem der Wasserinhalt entfernt wurde, wird erneut dem Wasserstoffzufuhrpfad 11 durch Druckzufuhr der Pumpe 19 zugeführt, wodurch das Wasserstoffgas, das in dem Anoden-Offgas enthalten ist, wiederverwendet wird.
  • Außerdem ist in dem Brennstoffzellensystem 10 eine elektrochemische Zelle 15 parallel zu einem Teil der Zirkulationsroute 12 zwischen dem Flüssigkeit/Dampf-Trenner 17 und der Pumpe 19 angeordnet. Die elektrochemische Zelle 15 weist eine Einlasskanalelektrode 15a und eine Auslasskanalelektrode 15b auf, zwischen denen ein Elektrolytfilm 15c angeordnet ist, wobei die Einlasskanalelektrode 15a über einen Kommunikationspfad 13 mit der Zirkulationsroute 12 verbunden ist, während die Auslasskanalelektrode 15b über einen Kommunikationspfad 14 mit der Zirkulationsroute 12 verbunden ist, und wobei eine Verbindungsposition zwischen dem Kommunikationspfad 14 und der Zirkulationsroute 12 in einer Richtung entlang eines Flusses des Anoden-Offgases innerhalb der Zirkulationsroute 12 werter stromab als eine Verbindungsposition zwischen dem Kommunikationspfad 13 und der Zirkulationsroute 12, d. h. näher bei dem Wasserstoffzufuhrpfad 11 vorgesehen ist.
  • Die elektrochemische Zelle 15 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, mit dem Strom, der zwischen den beiden Elektroden wie beispielsweise der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b fließt, Wasserstoffmoleküle in dem Anoden-Offgas, das an der Seite der Einlasskanalelektrode 15a vorhanden ist, zu ionisieren, diese Ionen, die an die Seite der Auslasskanalelektrode 15b übertragen werden, zu holen und zu bewirken, dass die übertragenen Ionen erneut als Wasserstoffmoleküle auf der Seite der Auslasskanalelektrode 15b existieren. Das heißt, der Wasserstoff wird wahlweise in Richtung der Auslasskanalelektrode 15b von innerhalb des Anoden-Offgases, das in Richtung der Einlasskanalelektrode 15a zugeführt wird, übertragen, als Ergebnis dieser Wasserstoffübertragungstätigkeit werden Verunreinigungen wie beispielsweise Stickstoff (die einfach als „Verunreinigungen” bezeichnet werden), die in dem Anoden-Offgas enthalten sind, auf der Seite der Einlasskanalelektrode 15a kondensiert, und eine Konzentration des Wasserstoffs in dem Anoden-Offgas, das durch den Wasserstoffzufuhrpfad 11 zirkuliert, kann angereichert werden, wodurch die Wasserstoffverwendungseffizienz verbessert wird. Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Beschreibung in einigen Fällen die Verunreinigungskondensationstätigkeit auf der Seite der Einlasskanalelektrode 15a, die als Ergebnis der Wasserstoffübertragungstätigkeit durch die elektrochemische Zelle 15 auftritt, als „die Verunreinigungskondensationstätigkeit durch die elektrochemische Zelle 15” bezeichnet wird.
  • Somit kann das Brennstoffzellensystem den Wasserstoff durch Verwendung der elektrochemischen Zelle 15 nach effizienter verwenden, wobei sich jedoch andererseits die Wasserstoffkonzentration auf der Seite der Einlasskanalelektrode 15a der elektrochemischen Zelle 15 aufgrund der Verunreinigungskondensationstätigkeit. Es besteht die Möglichkeit, dass eine Vielzahl von unerwünschten Einflüssen (die später beschrieben werden) auf die elektrochemische Zelle und die Brennstoffzelle 1 aufgrund der Verringerung der Wasserstoffkonzentration wirken, und somit muss das Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a zu einem geeigneten Zeitpunkt nach außerhalb des Systems ausgelassen werden. Als eine spezielle Konfiguration zum Auslassen des Anoden-Offgases enthält das Brennstoffzellensystem 10 einen Entladepfad 16, der mit der am weitesten stromab liegenden Seite (das heißt, wenn ein Teil des Anoden-Offgases, das durch die Zirkulationsroute 12 fließt, der Einlasskanalelektrode 15a über den Kommunikationspfad 13 zugeführt wird, eine Position, an der der Kommunikationspfad 13 mit der Einlasskanalelektrode verbunden ist, als die am weitesten stromauf liegende Seite innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a definiert ist, und daher folgt, dass die am weitesten stromab liegende Seite an der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist) innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a verbunden ist, ein Auslassventil 20, das einen Fluss des Gases, das durch den Entladepfad 16 fließt, steuert, und eine Druckverringerungsvorrichtung 21, die den Druck des Gases, das durch den Entladepfad 16 fließt, verringert. Der Entladepfad 16 öffnet sich, wodurch das Anoden-Offgas, das an der Einlasskanalelektrode 15a vorhanden ist, nach außerhalb des Systems ausgelassen werden kann.
  • Das so aufgebaute Brennstoffzellensystem 10 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 ausgerüstet, die die Betriebssteuerung des gesamten Systems handhabt. In 1 werden nur Steuerleitungen, die elektrische Verbindungen, die die spezielle Steuerung betreffen, repräsentieren, von der ECU 30 gehandhabt, die ECU 30 kann jedoch andere Konfigurationen (Komponenten) innerhalb des Systems steuern. Hier beseitigt die ECU 30, die mit der elektrochemischen Zelle 15 und dem Auslassventil 20 elektrisch verbunden ist, die unerwünschten Einflüsse auf die elektrochemische Zelle 15 etc. durch Steuern einer Änderung der Wasserstoffkonzentration innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a, mit anderen Worten durch Steuern des Öffnens/Schließens des Auslassventils 20 entsprechend einem Grad der Verunreinigungskondensation in der Einlasskanalelektrode 15a.
  • Hier werden die unerwünschten Einflüsse, die als Ergebnis der Verunreinigungskondensationstätigkeit durch die elektrochemische Zelle 15 erzeugt werden, auf der Grundlage der 2 beschrieben. 2 zeigt eine zeitliche Änderung einer angelegten Spannung, die mittels eines Experiments, das von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, erhalten wurde, wenn die angelegte Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b derart gesteuert wird, dass ein fester Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, um die Wasserstoffübertragung durch die elektrochemische Zelle 15 durchzuführen. Zu dem Zeitpunkt, der mit [Ventil offen] in 2 markiert ist, ist das Auslassventil 20 geöffnet, wobei das Abgas des Anoden-Offgases in der Einlasskanalelektrode 15a durchgeführt wird, und zu anderen Zeiten befindet sich das Auslassventil 20 in einem geschlossenen Zustand. Selbstverständlich verringert sich die angelegte Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b durch das Öffnen des Auslassventils 20.
  • Wenn sich die Wasserstoffkonzentration innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a aufgrund der Wasserstoffübertragungstätigkeit durch die elektrochemische Zelle 15 verringert, kondensieren die Verunreinigungen in der Einlasskanalelektrode 15a, und es verringert sich ein effektiver Bereich, der im Wesentlichen für die Wasserstoffübertragung in einem Oberflächenbereich der Einlasskanalelektrode 15a verwendet werden kann. Als Ergebnis konzentriert sich der Strom in einem Abschnitt, der eine hohe Wasserstoffkonzentration innerhalb der Zellenoberfläche aufweist, wenn die Wasserstoffübertragung mit einem festen Stromwert durchgeführt wird, und demzufolge erhöht sich die angelegte Spannung zwischen den Elektroden. Wenn sich die angelegte Spannung übermäßig erhöht, gibt es einen Fall, bei dem eine Verschlechterung der Elektrode und eine Beschädigung des Elektrolytfilms 15c der elektrochemischen Zelle 15 bewirkt wird. Ein Bereich, der durch T1 in 2 angegeben ist, weist beispielsweise einen Zustand auf, bei dem der Wasserstoff in der Einlasskanalelektrode 15 bis zu einem bestimmten Ausmaß fehlt, und als Ergebnis erreicht die angelegte Spannung zwischen den beiden Elektroden eine Spannung (näherungsweise 1,2 V), durch die eine Elektrolyse des Wassers bewirkt wird, wodurch eine extrem hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sich die Elektrode verschlechtert. Wenn der Zustand durchlaufen wird, bei dem sich die angelegte Spannung zwischen den beiden Elektroden noch weiter erhöht (siehe der Bereich, der in 2 mit T2 angegeben ist), wird die Zersetzung des Elektrolytfilms 15c der elektrochemischen Zelle 15 weiter beschleunigt, mit dem Ergebnis, dass der Elektrolytfilm 15c beschädigt werden könnte. Das Zeichen T3 in 2 stellt ein Verhalten der angelegten Spannung bei einer Beschädigung dar.
  • In der elektrochemischen Zelle 15 ist es zum Beseitigen der unerwünschten Einflüsse der Verunreinigungskondensationstätigkeit, die gleichzeitig mit der Wasserstoffübertragungstätigkeit auftritt, wichtig, das Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a der elektrochemischen Zelle 15, d. h. das Anoden-Offgas mit den kondensierten Verunreinigungen zu einem geeigneten Zeitpunkt auszulassen. Wenn andererseits das Anoden-Offgas häufig ausgelassen wird, um die obigen Probleme zu vermeiden, erhöht sich die Menge des Wasserstoffgases, das in dem Anoden-Offgas, das auszulassen ist, enthalten ist, und das Wasserstoffgas, das als der Brennstoff dient, wird unnützerweise ausgelassen, was zu einer Verschlechterung des Brennstoffverbrauchs des Brennstoffzellensystems 10 führt.
  • Der Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases muss derart gesteuert werden, dass der Brennstoffverbrauch der Brennstoffzelle 1 berücksichtig wird, und diese Steuerung wird im Folgenden auf der Grundlage der 3A bis 6 beschrieben. Die 3A und 3B sind Grafiken, die jeweils einen Verlauf der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b zeigen, wenn das Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a durch Ändern des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Auslassventils 20 in dem Brennstoffzellensystem 10 ausgelassen wird. In dem Fall, der in 3A dargestellt ist, wird das Auslassventil 20 derart gesteuert, dass es sich periodisch mit einem Zyklus öffnet und schließt, der ein Öffnen des Ventils für 0,2 Sekunden und ein Schließen des Ventils für 6,0 Sekunden enthält, und in dem Fall, der in 3B gezeigt ist, wird das Auslassventil 20 derart gesteuert, dass es sich periodisch mit einem Zyklus öffnet und schließt, der ein Öffnen des Ventils für 0,2 Sekunden und ein Schließen des Ventils für 7,0 Sekunden enthält. Man beachte, dass die angelegte Spannung in den in den 3A und 3B gezeigten Fällen bei einer Betriebsbedingung der elektrochemischen Zelle gesteuert wird, bei der eine Stickstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das zuzuführen ist, 20% beträgt, eine Zellentemperatur des Elektrolytfilms 15c 60°C beträgt, eine Befeuchtungstemperatur 60°C beträgt, ein Anoden-Offgas-Druck 140 kPa beträgt und eine Dichte des Stroms, der zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b fließt, 0,8 A/cm2 beträgt.
  • In dem Fall der in 3B ist im Vergleich zu dem Fall, der in 3A dargestellt ist, die Ventilschließzeit des Auslassventils 20 in einem Zyklus im Vergleich zu der Ventilöffnungszeit lang bzw. länger. Daher ist die Verunreinigungskonzentration innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a in einem Zyklus in dem Fall, der in 3B geneigt ist, größer als in dem Fall, der in 3A gezeigt ist, und dieser Punkt wird in dem Unterschied zwischen den Spitzenwerten der angelegten Spannungen, die in den jeweiligen Zeichnungen gezeigt sind, reflektiert. Das heißt, der effektive Bereich der Einlasskanalelektrode 15a verringert sich aufgrund der Erhöhung der Verunreinigungskonzentration, und als Ergebnis ist die angelegte Spannung zwischen den Elektroden in dem Fall, der in 3B dargestellt ist, größer als in dem Fall, der in 3A dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die jeweiligen Fälle der 3A und 3B hinsichtlich des Energieverbrauchs zum Betreiben der elektrochemischen Zelle 15 untersucht. Der Energieverbrauch ist eine Energieverbrauchsmenge je Zeiteinheit und wird derart gesteuert, dass der Strom, der zwischen den Elektroden fließt, in jedem Fall fest ist, und somit wird, obwohl eine momentane angelegte Spannung als ein Parameter, der den Energieverbrauch betrifft, verwendet werden kann, ein zeitliches Mittel eines integrierten Werts der angelegten Spannungen vorteilhafterweise verwendet (der im Folgenden als eine „mittlere angelegte Spannung” bezeichnet wird), da dieses den Vorteil bietet, dass es möglich ist, ein Fehlurteil und eine Änderung aufgrund einer momentanen Schwankung der angelegten Spannung, einer Genauigkeit einer Messvorrichtung, eines Fehlers, der durch Rauschen in einem Messsystem verursacht wird, etc. zu verringern, und es wird keine teure Hochgenauigkeitsmessvorrichtung benötigt. 4 zeigt eine Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung in jedem der Fälle, die in den 3A und 3B gezeigt sind, und der Verunreinigungskonzentration des Stickstoffs etc., der in dem Anoden-Offgas, das nach außerhalb des Systems ausgelassen wird, enthalten ist, für einen Zyklus des Öffnens und Schließens des Auslassventils 20.
  • 4 ist eine Grafik, die einen Verlauf einer Auslassverunreinigungskonzentration zeigt, die mit dem Verlauf der mittleren angelegten Spannung einhergeht und in dem Fall, der in 3A gezeigt ist, aus einer Korrelation (Punkte vor und nach der mittleren angelegten Spannung von –0,07 V) zwischen der mittleren angelegten Spannung und der Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas, das von dem Auslassventil 20 ausgelassen wird, und in dem Fall, der in 3B gezeigt ist, aus einer Korrelation (Punkte vor und nach der mittleren angelegten Spannung von –0,10 V) zwischen der mittleren angelegten Spannung und der Verunreinigungskonzentration und von einem Anfangszustand (der ein Anfangswert von 20% als Verunreinigungskonzentration ist, wenn die mittlere angelegte Spannung null ist, mit anderen Worten, wenn die elektrochemische Zelle 15 nicht betrieben wird) des Anoden-Offgases abgeleitet wird. Die Ableitung der Grafik basiert auf der Annahme, dass sich die Auslassverunreinigungskonzentration mit einer Erhöhung des Absolutwerts der mittleren angelegten Spannung graduell 100% annähert.
  • Aus der Graphik des Verlaufs, der in 4 dargestellt ist, ist zu sehen, dass eine grolle Änderung in der Konzentration der Verunreinigungen, die in dem ausgelassenen Anoden-Offgas enthalten sind, sogar dann nicht zu sehen ist, wenn der Absolutwert der mittleren angelegten Spannung gleich oder größer als 0,12 V ist. Die Anmelderin dieser Anmeldung konnte die folgenden Punkte anhand dieses Phänomens herausfinden:
    • (1) Die Kondensationseffizienz der Verunreinigungen, die auszulassen sind, verringert sich sogar dann, wenn die mittlere angelegte Spannung erhöht wird, und andererseits erhöht sich der Energieverbrauch der elektrochemischen Zelle 15. Als Ergebnis verschlechtert sich der Energieverbrauch des Brennstoffzellensystems für eine effiziente Verwendung des Wasserstoffs durch Zirkulation des Wasserstoffs.
    • (2) Bei der Erhöhung der mittleren angelegten Spannung gibt es eine größere Wahrscheinlichkeit, dass sich die Elektroden der elektrochemischen Zelle 15 verschlechtern und der Elektrolytfilm 15c beschädigt wird.
  • Ein Brennstoffverbrauchsgewinn des Brennstoffzellensystems 10 wird auf der Grundlage der mittleren angelegten Spannung und des Konzentrationsverlaufs der ausgelassenen Verunreinigungen, wie es in 4 gezeigt ist, untersucht. Der Brennstoffverbrauchsgewinn ist ein Index, der angibt, mit welchem Grad der Brennstoffverbrauch des Brennstoffzellensystems 10 gegenüber einem bestimmten Bezugszustand verbessert wird, und repräsentiert eine Menge an Wasserstoff, die als der Brennstoff dient, wobei eine Änderung des Brennstoffverbrauchsgewinns in 5 gezeigt ist. In 5 ist die mittlere angelegte Spannung entlang der Abszisse dargestellt, während die Wasserstoffmenge entlang der Ordinate dargestellt ist. Die Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung und der ausgelassenen Wasserstoffmenge ist auf der Grundlage der Grafik, die in 4 gezeigt ist, aufgezeichnet (Symbol eines Rhombus). Die Auslasswasserstoffmenge ist hier eine Menge, die einzigartig aus der Auslassverunreinigungsmenge, die in 4 gezeigt ist, bestimmt wird. Der Energieverbrauch zum Erzeugen der mittleren angelegten Spannung durch die elektrochemische Zelle 15 wird in die Wasserstoffverbrauchsmenge umgewandelt, und die Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung und dem Energieverbrauch wird aufgezeichnet (quadratisches Symbol). Man beachte, dass die Umwandlung dieser Wasserstoffverbrauchsmenge auf der Grundlage der Korrelation zwischen der Wasserstoffverbrauchsmenge und der erzeugten Energie in einem Einheitskörper der Brennstoffzelle durchgeführt wird. Die Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung und der Auslasswasserstoffmenge und die Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung und dem Energieverbrauch werden zusammengefasst und somit als eine Korrelation zwischen der mittleren angelegten Spannung und dem Brennstoffverbrauchsgewinn aufgezeichnet (dreieckiges Symbol). Man beachte, dass der Brennstoffverbrauchsgewinn in einem Zustand zu berechnen ist, in dem die Wasserstoffübertragungstätigkeit von der elektrochemischen Zelle nicht durchgeführt wird, d. h. auf der Grundlage der Wasserstoffmenge, wenn die mittlere angelegte Spannung gleich null ist.
  • Wie es anhand des Verlaufs des Brennstoffverbrauchsgewinns, der in 5 gezeigt st, ersichtlich ist, wird der Brennstoffverbrauchsgewinn verbessert, wenn sich die (der Betrag) mittlere angelegte Spannung von 0 V erhöht und den besten Zustand erreicht, der in der Nähe von 0,10 V liegt. Andererseits verschlechtert sich wiederum der Brennstoffverbrauchsgewinn, wenn sich die (der Betrag) mittlere angelegte Spannung auf über 0,10 V erhöht. Dieses kommt daher, dass, wenn sich die (der Betrag) mittlere angelegte Spannung auf über 0,10 V erhöht, wie es in 5 dargestellt ist, die Auslasswasserstoffmenge nicht wirksam verringert werden kann und sich somit der Energieverbrauch der elektrochemischen Zelle 15 erhöht. Somit ist in der elektrochemischen Zelle 15 sogar dann, wenn der Wert der angelegten Spannung zwischen den Elektroden derart erhöht wird, dass versucht wird, die Verunreinigungskondensationstätigkeit, die die Wasserstoffübertragungstätigkeit begleitet, zu beschleunigen, ein Energieverlust in der elektrochemischen Zelle 15 gegenüber der effizienten Verwendung des Wasserstoffs, der durch die Verunreinigungskondensationstätigkeit erhalten wird, dominant, wenn die mittlere angelegte Spannung einen bestimmten Pegel überschreitet, mit dem Ergebnis, dass sich der Brennstoffverbrauchsgewinn der elektrochemischen Zelle 15 verschlechtert. In dem Brennstoffzellensystem 10 ist es jedoch hinsichtlich des Brennstoffverbrauchsgewinns nützlich, den Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases unter Verwendung des Auslassventils 20 zu steuern. Der Bezug für den Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases, der hinsichtlich des Brennstoffverbrauchsgewinns bestimmt wird, wird als ein erster Bezug eingestellt, und die mittlere angelegte Spannung, die als der Bezug entsprechend dem ersten Bezug eingestellt wird, dient als eine erste Bezugsspannung.
  • Außerdem tritt in der elektrochemischen Zelle 15, wenn sich die zwischen den Elektroden angelegte Spannung erhöht und etwa 1,2 V erreicht, eine Wasserelektrolyse auf der Seite der Einlasskanalelektrode 15a auf. Wenn sich außerdem die angelegte Spannung erhöht und etwa 1,2 V bis 2 V erreicht, wird eine Oxidationsreaktion von Kohlenstoff eines Basismaterials, das in einer Katalysatorschicht der Einlasskanalelektrode 15a enthalten ist, beschleunigt. Wenn sich dann die angelegte Spannung erhöht und gleich oder größer als näherungsweise 2 V wird, besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass der Elektrolytfilm 15c beschädigt wird. Wie es oben beschrieben ist, erhöht sich mit der Erhöhung der angelegten Spannung die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung der elektrochemischen Zelle 15, und somit ist es hinsichtlich einer geeigneten Verhinderung dieser Möglichkeit nützlich, den Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases durch das Auslassventil 20 zu steuern. Der Bezug für den Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases, der im Hinblick auf den Brennstoffverbrauchsgewinn bestimmt wird, wird als ein zweiter Bezug eingestellt. Man beachte, dass die Wasserelektrolyse und die Oxidationsreaktion des Kohlenstoffs, die die Verschlechterung der elektrochemischen Zelle 15 betreffen, Ereignisse sind, die sofort auftreten können, so dass die Spannung, die als der Bezug entsprechend dem zweiten Bezug eingestellt wird, beinhaltet, dass nicht die mittlere angelegte Spannung, sondern die angelegte Spannung selbst, die sich momentan ändert, verwendet wird, und diese angelegte Spannung wird als die zweite Bezugsspannung bezeichnet.
  • In dem Brennstoffzellensystem 10 führt die ECU 30, die darin vorgesehen ist, die Steuerung des Auslasszeitpunkts des Anoden-Offgases (die im Folgenden als „Offgas-Auslasssteuerung” bezeichnet wird) durch das Auslassventil 20 derart aus, dass die erste Bezugsspannung und die zweite Bezugsspannung verwendet werden. 6 zeigt ein Flussdiagramm der Offgas-Auslasssteuerung. Diese Offgas-Auslasssteuerung wird von der ECU 30 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, beispielsweise dem Zeitpunkt eines festgelegten Intervalls ausgeführt, und das Auslassventil 20 befindet sich zu Beginn der Ausführung der Steuerung in dem Ventilschließzustand.
  • Zu Beginn wird in S101 eine angelegte Spannung Vn zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b in der elektrochemischen Zelle 15 erfasst. Man beachte, dass die angelegte Spannung Vn von der ECU 30 entsprechend einem Ausgang von einem nicht dargestellten Spannungsmesser, der an der Seite der elektrochemischen Zelle 15 installiert ist, erfasst werden kann. Anschließend wird in S102 eine mittlere angelegte Spannung Vav aus der angelegten Spannung Vn, die in S101 erfasst wird, und der zuvor erfassten Spannung bzw. den zuvor erfassten Spannungen berechnet. Es sollte beachtet werden, dass, wenn die Anzahl von Werten der angelegten Spannung, die zum Berechnen der mittleren angelegten Spannung Vav erfasst wird, zu klein ist, der Fall auftreten kann, bei dem der Brennstoffverbrauchsgewinn, der oben beschrieben ist, im Wesentlichen durch die mittlere angelegte Spannung kaum garantiert werden kann, das heißt, die mittlere angelegte Spannung ist einfach durch eine abrupte große Schwankung der angelegten Spannung zu beeinflussen. Dementsprechend kann beispielsweise die mittlere angelegte Spannung Vav berechnet werden, wenn eine vorbestimmte oder größere Anzahl von Werten gesammelt wurde. Am Ende des Prozesses in S102 schreitet der Betrieb zu S103.
  • Anschließend wird in S103 bestimmt, ob die mittlere angelegte Spannung Vav, die in S102 berechnet wird, die erste Bezugsspannung Vav0 überschreitet. Die erste Bezugsspannung Vav0 ist der Bezugsspannungswert, der hinsichtlich des Brennstoffverbrauchsgewinns des Brennstoffzellensystems 10 wie oben beschrieben bestimmt wird, und wenn das Brennstoffzellensystem 10 eine in 5 gezeigte Charakteristik des Brennstoffverbrauchsgewinns aufweist, ist es vorteilhaft, 0,10 V als die erste Bezugsspannung Vav0 einzustellen. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S103 positiv ist, schreitet der Betrieb zu S105, und wenn stattdessen die Bestimmung in S103 negativ ist, schreitet der Betrieb zu S104.
  • Anschließend wird in S104 bestimmt, ob die angelegte Spannung Vn, die in S101 erfasst wird, die zweite Bezugsspannung Vn0 überschreitet. Die zweite Bezugsspannung Vn0 ist der Bezugsspannungswert, der im Hinblick auf die Verhinderung der Verschlechterung der elektrochemischen Zelle 15 bestimmt wird, wie es oben angegeben ist. Es ist bezüglich der wirksamen Verhinderung der Verschlechterung der elektrochemischen Zelle 15 vorteilhaft, wenn die angelegte Spannung (etwa 1,2 V) in der Wasserelektrolyse, die an der Anfangsstufe des Verschlechterungsprozesses der elektrochemischen Zelle 15, wie es oben beschrieben ist, erzeugt wird, auf die zweite Bezugsspannung Vn0 eingestellt wird. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S104 positiv ist, schreitet der Betrieb zu S105, und wenn stattdessen das Ergebnis der Bestimmung in S104 negativ ist, schreitet der Betrieb zu S108.
  • Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S103 oder S104 positiv ist und der Betrieb zu S105 fortschreitet, wird das Auslassventil 20 in den Ventilöffnungszustand versetzt. Dadurch wird zumindest das Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a der elektrochemischen Zelle 15 nach außerhalb des Systems ausgelassen. Danach schreitet der Betrieb zu S106, bei dem bestimmt wird, ob eine vorbestimmte Zeitdauer seit der Öffnung des Auslassventils 20 verstrichen ist. Diese vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitdauer, während der das Auslassventil 20 fortgesetzt geöffnet wird. Wenn das Ergebnis der Bestimmung positiv ist, schreitet der Betrieb zu S107, und wenn hingegen das Ergebnis der Bestimmung negativ ist, wird die Bestimmung in S106 erneut durchgeführt. Anschließend kehrt in S107 das Auslassventil 20 in den Ventilschließzustand zurück. Wenn der Prozess in S107 beendet ist, wird die Offgas-Auslasssteuerung erneut beginnend von S101 ausgeführt.
  • Wenn die Bestimmung in S104 negativ ist und der Betrieb zu S108 fortschreitet, wird der Schließzustand des Auslassventils gehalten. Das heißt, das Anoden-Offgas in der Einlasskanalelektrode 15a der elektrochemischen Zelle 15 wird nicht nach außerhalb des Systems ausgelassen. Beim Beenden des Prozesses in S108 wird die Offgas-Auslasssteuerung erneut beginnend von S101 ausgeführt.
  • Gemäß der oben beschriebenen Offgas-Auslasssteuerung wird der Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases durch das Auslassventil 20 auf der Grundlage von zwei Bezügen, d. h. der ersten Bezugsspannung und der zweiten Bezugsspannung, gesteuert. Als Ergebnis wird das Auslassen des Anoden-Offgases ausgeführt, wobei dieses unter Berücksichtigung des Haltens des bevorzugten Zustands des Brennstoffverbrauchsgewinns des Brennstoffzellensystems 10, das die Zirkulationsroute 12 aufweist, und der Verhinderung der Verschlechterung der elektrochemischen Zelle 15 erfolgt, wodurch die Durchführung einer effizienten und sicheren Wasserstoffverwendung in dem Brennstoffzellensystem 10, das die Zirkulationsroute 12 aufweist, möglich ist. Bei der oben beschriebenen Offgas-Auslasssteuerung wird der Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases unter Verwendung der beiden Bezugsspannungen wie der ersten Bezugsspannung und der zweiten Bezugsspannung gesteuert, der Auslasszeitpunkt des Anoden-Offgases kann jedoch unter Verwendung mindestens einer der Bezugsspannungen in dem Brennstoffzellensystem 10 gesteuert werden.
  • [Zweites Arbeitsbeispiel]
  • Ein vorteilhafter Aspekt, der bei der Auslasssteuerung des Anoden-Offgases durch das Auslassventil 20 in dem Brennstoffzellensystem 10, das die elektrochemische Zelle 15 enthält, berücksichtigt werden sollte, wird anhand einer zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung (die im Folgenden einfach als „Spannungsänderungsrate” bezeichnet wird) zwischen den Elektroden der elektrochemischen Zelle 15 dargestellt. Dieses kommt daher, dass die Änderungsrate der angelegten Spannung dazu neigt, in Abhängigkeit von der Konzentration der Verunreinigung in dem Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a groß zu werden, und wenn somit versucht wird, die Auslasssteuerung des Anoden-Offgases durch das Auslassventil 20 durchzuführen, wenn der Wert der angelegten Spannung die vorbestimmte Bezugsspannung überschreitet, ist es schwierig, das Anoden-Offgas aufgrund der Tatsache, dass der physikalische Betrieb des Auslassventils 20 einer abrupten Schwankung der angelegten Spannung nicht folgen kann, zu einem geeigneten Zeitpunkt auszulassen. Das zweite Arbeitsbeispiel wird eine Ausführungsform zum Durchführen der Auslasssteuerung des Anoden-Offgases auf geeignetere Weise als in dem oben beschriebenen ersten Arbeitsbeispiel zeigen.
  • 7 zeigt einen zeitlichen Verlauf der angelegten Spannung entsprechend einer unterschiedlichen Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas innerhalb der Einlasskanalelektrode 15a, wenn die angelegte Spannung derart gesteuert wird, dass ein fester Strom zwischen den Elektroden in der elektrochemischen Zelle 15 fließt. Eine gemeinsame Tendenz des zeitlichen Verlaufs der angelegten Spannung besteht darin, dass die Änderung der angelegten Spannung am Anfang sehr gering ist, wenn die Spannung angelegt wird, aber zu einem Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, stärker bzw. sehr stark wird. Wenn sich die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas in der Einlasskanalelektrode 15a erhöht, wird die Zeit, bis die Änderung der angelegten Spannung seit dem Start des Anlegens der Spannung sehr stark wird, kürzer. Dieses kommt daher, dass sich, wie es oben beschrieben ist, der effektive bzw. wirksame Bereich der Einlasskanalelektrode 15a aufgrund des Vorhandenseins der Verunreinigungen verschlechtert.
  • Außerdem zeigt 8 eine Grafik, die eine Korrelation zwischen der angelegten Spannung und der Spannungsänderungsrate darstellt, die auf der Grundlage der Charakteristik der angelegten Spannung, die in 7 gezeigt ist, hergeleitet wird. Entsprechend dieser Grafik wird, wenn die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas vergleichsweise niedrig ist, d. h. bei 20% oder 25% liegt, die Spannungsänderungsrate vergleichsweise wenig eingeschränkt, und zwar sogar dann, wenn die angelegte Spannung bis zu einem gewissen Ausmaß hoch ist, wobei jedoch andererseits, wenn die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas vergleichsweise hoch ist, die Spannungsänderungsrate einen extrem hohen Wert sogar bei einer Einschränkung der angelegten Spannung auf gleich oder weniger als 20% oder 25% annimmt. Hieraus wird ersichtlich, dass in dem Fall, in dem die Auslasssteuerung durch das Auslassventil 20 derart durchgeführt wird, dass der Bezug auf die Spannung, die zwischen den Elektroden angelegt wird, eingestellt wird, der Ventilöffnungszeitpunkt des Auslassventils 20 schwieriger genauer zu steuern ist, wenn die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas größer wird.
  • Bei der Offgas-Auslasssteuerung gemäß dem zweiten Arbeitsbeispiel wird zur Durchführung des Ventilöffnungsbetriebs des Auslassventils 20 genau zu dem gewünschten Zeitpunkt ein Prozess zur Abschwächung der Änderungsrate jeder angelegten Spannung ausgeführt, bevor die mittlere angelegte Spannung oder die angelegte Spannung zwischen den Elektroden der elektrochemischen Zelle 15 die erste Bezugsspannung oder die zweite Bezugsspannung erreicht. Der Bezug zum Ausführen dieses Abschwächungsprozesses für die Änderung der angelegten Spannung wird als ein Anderungsabschwächungsbezug bezeichnet, und 9 zeigt ein Flussdiagramm der Offgas-Auslasssteuerung, bei der der Änderungsabschwächungsprozess ausgeführt wird. Man beachte, dass dieselben Prozesse wie diejenigen der in 6 gezeigten Offgas-Auslasssteuerung in der Offgas-Auslasssteuerung, die in 9 dargestellt ist, mit denselben Bezugszeichen versehen sind, und deren genauere Beschreibung wird weggelassen.
  • Bei der Offgas-Auslasssteuerung gemäß dem zweiten Arbeitsbeispiel schreitet der Betrieb zu S201, wenn der Prozess in S102 beendet ist. Dann wird in S201 bestimmt, ob der vorbestimmte Parameter den Änderungsabschwächungsbezug erreicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung hier positiv ist, schreitet der Betrieb zu S202, und dann wird der Änderungsabschwächungsprozess der angelegten Spannung in S202 ausgeführt, und danach werden die Prozesse startend von S103a ausgeführt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S201 jedoch negativ ist, werden die Prozesse beginnend von S101 erneut wiederholt. Hier stellt das zweite Arbeitsbeispiel mehrere spezielle Beispiele, wie sie unten angegeben sind, in Bezug auf die Bestimmung (S201) zum Erhalten des Änderungsabschwächungsbezugs und den Änderungsabschwächungsprozess (S202) der angelegten Spannung dar. Man beachte, dass die angelegten Spannungen wie die Erreichungsbestimmungssollspannung und die Änderungsabschwächungsprozesssollspannung sowohl die mittlere angelegte Spannung, die der ersten Bezugsspannung, die in dem ersten Arbeitsbeispiel gezeigt ist, entspricht, als auch die angelegte Spannung, die der zweiten Bezugsspannung entspricht, sein können, wobei jedoch in der folgenden Beschreibung die Erreichungsbestimmungssollspannung und die Änderungsabschwächungsprozesssollspannung zur Vereinfachung der Beschreibung durch Vermeidung redundanter Erläuterungen einfach als die „angelegten Spannungen” bezeichnet werden.
  • <Erstes spezielles Beispiel>
  • Ein erstes spezielles Beispiel ist dasjenige, das in einem oberen Abschnitt der 10A gezeigt ist, wenn eine dritte Bezugsspannung, die dem Änderungsabschwächungsbezug entspricht, den die angelegte Spannung unvermeidlich überschreitet, bevor sie die erste Bezugsspannung oder die zweite Bezugsspannung erreicht, überschritten wird und auf niedriger als die erste Bezugsspannung oder die zweite Bezugsspannung eingestellt ist, mit anderen Worten, wenn die angelegte Spannung niedriger als die dritte Bezugsspannung wird, ist das Ergebnis der Bestimmung in der Erreichungsbestimmung positiv. Dann wird der Änderungsabschwächungsprozess ausgeführt, und ein Beispiel des Änderungsabschwächungsprozesses ist dasjenige, das in dem unteren Abschnitt der 10A gezeigt ist, bei dem die Änderungsrate der angelegten Spannung durch Verringern des Stromflusses zwischen den Elektroden bis auf einen Pegel, der niedriger als vor der Ausführung des Änderungsabschwächungsprozesses ist, abgeschwächt wird.
  • Außerdem ist ein weiteres Beispiel des Änderungsabschwächungsprozesses dasjenige, das in 10B dargestellt ist, wobei, nachdem der Stromfluss zwischen den Elektroden auf null eingestellt wurde, unmittelbar nachdem das Ergebnis der Bestimmung in der Erreichungsbestimmung positiv ist, der Strom auf einen vergleichsweise niedrigen Stromwert eingestellt werden kann, wie es in dem unteren Abschnitt der 10A gezeigt ist. Außerdem besteht eine mögliche Weise des Stromflusses darin, dass der Strom intermittierend fließt, so dass er nach einem zeitweiligen Fließen erneut null wird. Ein weiteres Beispiel des Änderungsabschwächungsprozesses ist dasjenige, das in 10C gezeigt ist, bei dem unmittelbar, wenn das Ergebnis der Bestimmung in der Erreichungsbestimmung positiv ist, der Strom zwischen den Elektroden verringert und im Verlauf der Zeit weiter verringert wird. Somit wird, bevor die angelegte Spannung die Bezugsspannung, bei der sich das Auslassventil 20 öffnet, erreicht, die Änderungsrate abgeschwächt, wodurch verhindert werden kann, dass sich das Auslassventil 20 in dem Zustand öffnet, in dem eine abrupte Spannungsänderungsrate auftritt, wodurch es möglich wird, den Ventilöffnungsbetrieb des Auslassventils 20 zu dem gewünschten Zeitpunkt durchzuführen.
  • <Zweites spezielles Beispiel>
  • In einem zweiten speziellen Bespiel, das in 11 gezeigt ist, wird die Änderungsrate der angelegten Spannung auf einen Parameter der Erreichungsbestimmung eingestellt. Der Verlauf der angelegten Spannung ist in dem oberen Abschnitt der 11 gezeigt, der Verlauf der Änderungsrate der angelegten Spannung ist in dem mittleren Abschnitt gezeigt, und der Verlauf des Stroms zwischen den Elektroden der elektrochemischen Zelle 15 ist in dem unteren Abschnitt gezeigt. Wie es in dem mittleren Abschnitt der 11 gezeigt ist, ist das Ergebnis der Erreichungsbestimmung positiv, wenn die Änderungsrate der angelegten Spannung die vorbestimmte Bezugsänderungsrate, die dem Änderungsabschwächungsbezug entspricht, erreicht. Obwohl der Änderungsabschwächungsprozess danach durchgeführt wird, wird beispielsweise bei einem Änderungsabschwächungsprozess, wie es in dem unteren Abschnitt der 11 gezeigt ist, die Änderungsrate der angelegten Spannung durch Einstellen des Stroms, der zwischen den Elektroden fließt, auf einen niedrigeren Pegel als vor der Ausführung des Änderungsabschwächungsprozesses abgeschwächt. Außerdem kann die Stromeinstellung, die in den 10B und 10C gezeigt ist, ebenfalls durchgeführt werden.
  • <Drittes spezielles Beispiel>
  • In einem dritten speziellen Beispiel weist die ECU 30 ein Steuerkennlinienfeld für die Erreichungsbestimmung auf, wobei, wenn die tatsächliche angelegte Spannung und deren Spannungsänderungsrate zu einem Bereich gehören, in dem der Änderungsabschwächungsprozess, der in dem Steuerkennlinienfeld spezifiziert ist, ausgeführt wird, das Ergebnis der Erreichungsbestimmung positiv ist. 12 stellt das Steuerkennlinienfeld dar, das durch die angelegte Spannung und deren Änderungsrate erreicht wird, und das Steuerkennlinienfeld wird auf der Grundlage der Grafik, die in 8 gezeigt ist, hergeleitet. Der Bereich (durch schräge Linien in dem Kennlinienfeld dargestellt), in dem der Änderungsabschwächungsprozess auszuführen ist, wird derart bestimmt, dass das Ventilöffnungsreaktionsvermögen des Auslassventils 20, eine Änderungsgeschwindigkeit der angelegten Spannung, die der Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas entspricht, etc. berücksichtigt werden, so dass eine Verzögerung des Ventilöffnungsbetriebs des Auslassventils 20 aufgrund des Unvermögens, der abrupten Änderung der angelegten Spannung zu folgen, vermieden werden kann. Wenn die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas etwa bei 25% liegt, wird angenommen, dass ein Problem des Reaktionsvermögens des Auslassventils 20 nicht auftritt, und außerdem wird angenommen, dass das Auslassventil 20 den strikten Ventilöffnungsbetrieb in dem Bereich, in dem die angelegte Spannung extrem niedrig ist (was beispielsweise gleich oder kleiner als –0,1 V heißt), nicht durchführen muss, und daher wird der Bereich, der durch die schrägen Linien in 12 angegeben ist, auf den Bereich eingestellt, bei dem der Änderungsabschwächungsprozess derart auszuführen ist, dass diese Punkte berücksichtigt werden.
  • Man beachte, dass, wenn die angelegte Spannung und die Änderungsrate, die von der ECU 30 erfasst werden, zu dem Bereich gehören, bei dem der Änderungsabschwächungsprozess ausgeführt wird, das Ergebnis der Erreichungsbestimmung positiv ist. Dann wird, obwohl der Änderungsabschwächungsprozess danach durchgeführt wird, beispielsweise durch den Änderungsabschwächungsprozess, der in dem unteren Abschnitt der 10A gezeigt ist, die Änderungsrate der angelegten Spannung durch Einstellen des Stroms, der zwischen den Elektroden fließt, auf einen niedrigeren Pegel als vor der Ausführung des Änderungsabschwächungsprozesses abgeschwächt. Außerdem kann die Stromeinstellung, die in den 10B und 10C gezeigt ist, ebenfalls durchgeführt werden.
  • <Viertes spezielles Beispiel>
  • In einem vierten speziellen Bespiel beinhaltet der Parameter für die Erreichungsbestimmung die Verwendung eines integrierten Stromwerts, der als ein integrierter Wert des Stroms, der zwischen der Einlasskanalelektrode 15a und der Auslasskanalelektrode 15b fließt, von einem unmittelbaren Beendigungszeitpunkt an, zu dem das Auslassventil 20 unmittelbar das Anoden-Offgas entlädt und das Auslassen beendet, definiert ist. Der integrierte Stromwert reflektiert eine integrierte Übertragungsmenge des übertragenen Wasserstoffs in der elektrochemischen Zelle 15 und wird daher als der Parameter angesehen, der sogar die Verunreinigungskonzentration in dem Anoden-Offgas, die einen großen Einfluss auf die Änderungsrate der angelegten Spannung ausübt, reflektiert. In dem Fall, in dem der integrierte Stromwert als der Parameter für die Erreichungsbestimmung eingestellt wird, ist das Ergebnis der Erreichungsbestimmung positiv, wenn der integrierte Stromwert einen vorbestimmten integrierten Stromwert, der dem Änderungsabschwächungsbezug entspricht, erreicht. Obwohl der Änderungsabschwächungsprozess danach durchgeführt wird, beispielsweise durch den Änderungsabschwächungsprozess, der in dem unteren Abschnitt der 10A gezeigt ist, wird die Änderungsrate der angelegten Spannung dann durch Einstellen des Stroms, der zwischen den Elektroden fließt, auf einen niedrigeren Pegel als vor der Ausführung des Änderungsabschwächungsprozesses abgeschwächt. Außerdem können die Stromeinstellungen, die in den 10B und 10C gezeigt sind, ebenfalls durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006-19120 [0004]
    • JP 2006-19121 [0004]
    • JP 2006-19123 [0004]
    • JP 2006-19124 [0004]

Claims (10)

  1. Brennstoffzellensystem, das eine Zirkulationsroute aufweist, so dass ein Brennstoffgas, das Wasserstoff enthält, an der Seite einer Anodenelektrode zur elektrochemischen Reaktion in einer Brennstoffzelle zugeführt wird und ein Teil oder das gesamte Anoden-Offgas von der Brennstoffzelle an der Seite der Anodenelektrode der Brennstoffzelle erneut für die elektrochemische Reaktion zirkulieren kann, wobei das System aufweist: eine elektrochemische Zelle, die eine Einlasskanalelektrode und eine Auslasskanalelektrode mit einem dazwischen angeordneten Elektrolytfilm aufweist, die mit der Zirkulationsroute verbunden ist, so dass ein Teil oder das gesamte Anoden-Offgas, das von der Brennstoffzelle ausgelassen wird, der Einlasskanalelektrode zugeführt wird, die den Wasserstoff, der in dem Anoden-Offgas enthalten ist, wahlweise zu der Auslasskanalelektrode durch einen Stromfluss zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode überträgt, und vorgesehen ist, eine Zufuhr des übertragenen Wasserstoffs an der Seite der Anodenelektrode zu ermöglichen; eine Stromsteuereinheit, die einen Strom, der zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode in der elektrochemischen Zelle fließt, steuert; eine Auslasseinheit, die an der Seite der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle vorgesehen ist und das Anoden-Offgas innerhalb mindestens der Einlasskanalelektrode in Richtung der Außenseite des Systems auslässt; und eine Auslasssteuereinheit, die einen Auslasszeitpunkt des Auslassens des Anoden-Offgases durch die Auslasseinheit entsprechend einem vorbestimmten Auslassbezug steuert, der durch eine Korrelation zwischen der elektrischen Energie, die für die Wasserstoffübertragung in der elektrochemischen Zelle verbraucht wird, und einer Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Auslasssteuereinheit das Auslassen des Anoden-Offgases ausführt, wenn ein zeitliches Mittel eines integrierten Werts einer angelegten Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle angelegt wird, während einer Zeitdauer seit einem unmittelbaren vorbestimmten Beendigungszeitpunkt, zu dem die Auslasseinheit das Auslassen des Anoden-Offgases beendet, einen ersten Bezugsspannungswert, der dem vorbestimmten Auslassbezug entspricht, überschreitet.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 2, wobei die Auslasssteuereinheit außerdem das Auslassen des Anoden-Offgases ausführt, wenn ein Wert der angelegten Spannung, die zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle angelegt wird, einen zweiten Bezugsspannungswert überschreitet, der auf der Grundlage einer Last der elektrochemischen Zelle aufgrund eines Wasserstoffdefizitzustands in der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle bestimmt wird.
  4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei der zweite Bezugsspannungswert ein Spannungswert ist, bei dem eine Wasserelektrolyse aufgrund des Wasserstoffdefizitzustands in der Einlasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle auftritt.
  5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Stromsteuereinheit den Strom zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode durch Einstellen der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden steuert und eine zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle abschwächt, bevor die Auslasssteuereinheit das Auslassen des Anoden-Offgases auf der Grundlage der angelegten Spannung, die zwischen den beiden Elektroden angelegt ist, ausführt.
  6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode durch Durchführen mindestens einer Verringerung des Stromwerts zwischen den beiden Elektroden auf einen Pegel, der niedriger als vor der Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden ist, oder einer zeitweiligen Einstellung des Stromwerts zwischen den beiden Elektroden auf null ausführt.
  7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausführt, wenn eine vorbestimmte Spannung, die die angelegte Spannung, die zwischen den beiden Elektroden angelegt ist, betrifft, eine dritte Bezugsspannung überschreitet, die auf niedriger als der Bezugsspannungswert in einem Fall, bei dem die Auslasseinheit das Auslassen des Anoden-Offgases ausführt, eingestellt ist.
  8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausführt, wenn eine vorbestimmte Spannungsänderungsrate, die die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung, die zwischen den beiden Elektroden angelegt ist, betrifft, eine Bezugsänderungsrate überschreitet, die auf der Grundlage einer Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.
  9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausführt, wenn ein integrierter Stromwert zwischen zwei Elektroden während einer Zeitdauer seit einem unmittelbaren vorbestimmten Beendigungszeitpunkt, zu dem die Auslasseinheit unmittelbar das Auslassen des Anoden-Offgases beendet, einen Bezugsintegrationsstromwert überschreitet, der entsprechend der Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.
  10. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, wobei die Stromsteuereinheit die Abschwächung der zeitlichen Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen der Einlasskanalelektrode und der Auslasskanalelektrode der elektrochemischen Zelle ausführt, wenn die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden zu einem vorbestimmten Bereich in einem Steuerkennlinienfeld, das die zeitliche Änderungsrate der angelegten Spannung zwischen den beiden Elektroden betrifft, gehört, der auf der Grundlage der Restwasserstoffkonzentration in dem Anoden-Offgas, das von der Auslasseinheit ausgelassen wird, bestimmt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021202494A1 (de) 2021-03-15 2022-09-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems sowie Verwendung eines elektrochemischen Kompressors in einem Brennstoffzellensystem

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9231263B2 (en) * 2013-01-21 2016-01-05 GM Global Technology Operations LLC Selectively reacting to the minimum cell voltage drop rate in a fuel cell system
JP6504466B2 (ja) * 2016-04-07 2019-04-24 トヨタ自動車株式会社 水素欠乏判断方法及び水素欠乏判断装置
KR102468382B1 (ko) * 2017-09-01 2022-11-21 현대자동차주식회사 연료전지 수소 공급 제어방법 및 시스템
JP6819562B2 (ja) * 2017-12-14 2021-01-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置
USD855257S1 (en) 2018-02-20 2019-07-30 Amphipod, Inc. Reflective strip
USD854757S1 (en) 2018-02-20 2019-07-23 Amphipod, Inc. Reflective strip
EP3570356B1 (de) * 2018-05-17 2021-01-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Brennstoffzellensystem
CN113039153B9 (zh) * 2019-05-14 2024-06-18 松下知识产权经营株式会社 氢系统
CN110112446A (zh) * 2019-06-12 2019-08-09 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池氢系统的剩余氢气计算方法
AT523373B1 (de) * 2019-12-18 2021-10-15 Avl List Gmbh Sensorvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem
JP6998556B1 (ja) * 2020-09-25 2022-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気化学式水素ポンプ用アノードセパレータおよび電気化学式水素ポンプ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006019124A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019120A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019123A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019121A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3928319B2 (ja) * 2000-02-16 2007-06-13 日産自動車株式会社 移動体用燃料電池システム
US7285350B2 (en) * 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
JP3939640B2 (ja) * 2002-12-24 2007-07-04 本田技研工業株式会社 反応ガス循環型燃料電池システム
JP2005268056A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Central Japan Railway Co 水素供給システムおよび燃料電池システム
JP4877711B2 (ja) * 2005-08-04 2012-02-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US7976990B2 (en) * 2005-12-06 2011-07-12 Honda Motor Co., Ltd. High efficiency fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006019124A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019120A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019123A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006019121A (ja) 2004-07-01 2006-01-19 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021202494A1 (de) 2021-03-15 2022-09-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffzellensystem, Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems sowie Verwendung eines elektrochemischen Kompressors in einem Brennstoffzellensystem

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US8426072B2 (en) 2013-04-23
CN101971401B (zh) 2014-03-05
CA2695609C (en) 2013-03-05
JP5429163B2 (ja) 2014-02-26

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