DE112022000695T5

DE112022000695T5 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE112022000695T5
Application number: DE112022000695.1T
Authority: DE
Inventors: Takuya Tsujiguchi; Motoo Nakai; Toshiyuki Saito; Atsushi Kubo; Yasuhide Takeda; Mototake Furuhashi; Tatsuma KOUCHI; Ayumi Nakasone; Atsushi Nakane
Original assignee: Univ Nat Corp Kanazawa; Kanazawa University NUC; JTEKT Corp
Current assignee: Univ Nat Corp Kanazawa; Kanazawa University NUC; JTEKT Corp
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-11-02
Also published as: JP2022111435A; CN116783739A; WO2022158315A1

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (1) weist eine Brennstoffzelle (10), eine elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung (30) und eine Steuerungsvorrichtung (20) auf, die die Brennstoffzelle (10) und die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung (30) steuert. In einem Zustand, in dem die Zufuhr des Flüssigbrennstoffes zu der Brennstoffzelle (10) gestoppt ist, lädt die Steuerungsvorrichtung (20) eine elektrische Nach-Stopp-Leistung, die durch die Brennstoffzelle (10) unter Verwendung des Flüssigbrennstoffes erzeugt, der bereits zugeführt worden ist, wodurch die elektrische Nach-Stopp-Leistung in die elektrische Leistungswiedergewinnungsverordnung (30) wiedergewonnen wird, und danach eine Elektrodenreaktion in einer Elektrodenstruktur der Brennstoffzelle (10) gestoppt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
STAND DER TECHNIK
Eine Brennstoffzelle, die hauptsächlich in einem Brennstoffzellensystem konstruiert ist, insbesondere eine Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle weist allgemein eine Elektrodenstruktur auf, die eine Anodenelektrode, die auf einer Oberflächenseite einer Elektrolytmembran gebildet ist, und eine Kathodenelektrode aufweist, die auf der anderen Oberflächenseite gebildet ist. In der Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle wird Brennstoff der Anodenelektrode zugeführt, und wird ein Oxidationsmittel der Kathodenelektrode von außerhalb zugeführt, so dass eine Elektrodenreaktion in der Elektrodenstruktur zur Erzeugung von elektrischer Leistung auftritt.
In den letzten Jahren wurde eine Brennstoffzelle der Direktbauart entwickelt, die direkt einen Flüssigbrennstoff wie Methanol oder Methansäure als Brennstoff verwendet, der einer Anodenelektrode zugeführt wird. Wenn der Flüssigbrennstoff verwendet wird, ist der Flüssigbrennstoff leicht zu behandeln, weist eine hohe Energiedichte pro Volumeneinheit auf, und ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Gas wie Wasserstoffgas als ein Brennstoff verwendet wird, extrem nützlich.
In einer derartigen Direkt-Brennstoffzelle kann ein Phänomen auftreten, bei dem die aufgrund einer Leistungserzeugung ausgegebene elektrische Leistung sich allmählich in einer Situation verringert, in der die Leistungserzeugung kontinuierlich durchgeführt wird. Um eine Verringerung bei der ausgegebenen elektrischen Leistung zu verhindern und die ausgegebene elektrische Leistung beizubehalten, wird eine Wiederauffrischungssteuerung zum periodischen Stoppen der Elektrodenreaktion in der Direkt-Brennstoffzelle durchgeführt. Wenn die Wiederauffrischungssteuerung durchgeführt wird, wird die Elektrodenreaktion zeitweilig gestoppt, das heißt, dass die Leistungserzeugung in der Direkt-Brennstoffzelle gestoppt wird, so dass die ausgegebene elektrische Leistung instabil ist.
Daher offenbart gemäß dem Stand der Technik beispielsweise die JP 2007 - 280 741 A eine Technik eines Brennstoffzellensystems, das eine Hilfsleistungsversorgung zum Laden von elektrischer Leistung aufweist, die durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird. In dem Brennstoffzellensystem gemäß dem Stand der Technik gibt die Brennstoffzelle elektrische Leistung nach außerhalb aus und lädt die Hilfsleistungsversorgung, und wird die in der Hilfsleistungsversorgung geladene (gespeicherte) elektrische Leistung in einer Situation entladen, in der die ausgegebene elektrische Leistung der Brennstoffzelle sich verringert, so dass die nach außerhalb ausgegebene elektrische Leistung stabilisiert wird.
In dem Brennstoffzellensystem, das eine Direkt-Flüssigbrennstoffzelle (Flüssigbrennstoffzelle der Direktbauart) aufweist, wird, wenn die Wiederauffrischungssteuerung an der Brennstoffzelle durchgeführt wird, die Zufuhr von Flüssigbrennstoff zu der Anodenelektrode der Brennstoffzelle normalerweise gestoppt.
In diesem Fall wird in der Elektrodenstruktur die Elektrodenreaktion gestoppt, nachdem die Leistungserzeugung durch die Elektrodenreaktion unter Verwendung des bereits zugeführten Flüssigbrennstoffs fortgesetzt wird.
Daher wird, wenn es einige Zeit benötigt, damit der bereits zugeführte Flüssigbrennstoff durch die Elektrodenreaktion in der Elektrodenstruktur verbraucht wird, die Zeit, während der die Brennstoffzelle die Leistungserzeugung zum Ausgeben von elektrischer Leistung nach außerhalb zusammen mit der Durchführung der Wiederauffrischungssteuerung stoppt, lang. Als Ergebnis wird, selbst, wenn die in der Hilfsleistungsversorgung geladene elektrische Leistung zugeführt wird, die nach außerhalb ausgegebene elektrische Leistung instabil. Daher sollte im Hinblick auf ein Stabilisieren der nach außerhalb ausgegebenen elektrischen Leistung die Leistungserzeugungsstoppzeit der Brennstoffzelle in Zusammenhang mit der Wiederauffrischungssteuerung wünschenswert kurz sein.
Normalerweise wird zusammen mit der Wiederauffrischungssteuerung die elektrische Leistung, die kontinuierlich aus der Brennstoffzelle ausgegeben wird, bis der bereits zugeführte Flüssigbrennstoff verbraucht ist, durch Erden und Entladen verschwendet. Daher ist es im Hinblick auf ein Stabilisieren der elektrischen Leistung, die nach außerhalb ausgegeben wird, zusätzlich zur Durchführung der Wiederauffrischungssteuerung in einer kurzen Zeit wünschenswert, die durch die Wiederauffrischungssteuerung verschwendete elektrische Leistung wiederzugewinnen und die wiedergewonnene elektrische Leistung zusätzlich zu der elektrischen Leistung, die aus der Brennstoffzelle nach außerhalb ausgegeben wird, zu verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Brennstoffzellensystem bereit, das in der Lage ist, nach außerhalb ausgegebene elektrische Leistung zu stabilisieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung weist ein Brennstoffzellensystem auf: eine Brennstoffzelle, die eine Elektrodenstruktur mit einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode aufweist, und die konfiguriert ist, elektrische Leistung zu erzeugen, indem ein Flüssigbrennstoff der Anodenelektrode zugeführt wird und ein Oxidationsmittel der Kathodenelektrode zugeführt wird, eine elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung, die konfiguriert ist, elektrische Leistung wiederzugewinnen, indem ein Teil der aus der Brennstoffzelle ausgegebenen elektrischen Leistung geladen wird, und die geladene elektrische Leistung zu entladen, und eine Steuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, die Brennstoffzelle und die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung zu steuern. In einem Zustand, in dem eine Zufuhr des Flüssigbrennstoffs zu der Brennstoffzelle gestoppt ist, ist die Steuerungsvorrichtung konfiguriert, eine elektrische Nach-Stopp-Leistung zu laden, die die Brennstoffzelle unter Verwendung des Flüssigbrennstoffs erzeugt, der bereits zugeführt worden ist, wodurch die elektrische Nach-Stopp-Leistung in die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung wiedergewonnen wird, und eine Elektrodenreaktion in der Elektrodenstruktur der Brennstoffzelle zu stoppen, nachdem die elektrische Nach-Stopp-Leistung in der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung wiedergewonnen worden ist. In einem Zustand, in dem der Flüssigbrennstoff der Brennstoffzelle zugeführt wird, ist die Steuerungsvorrichtung konfiguriert, die wiedergewonnene elektrische Nach-Stopp-Leistung aus der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung zu einer externen Last zu entladen, um der externen Last die wiedergewonnene elektrische Nach-Stopp-Leistung zusätzlich zu der aus der Brennstoffzelle ausgegebenen elektrischen Leistung zuzuführen.
Dementsprechend kann in dem Brennstoffzellensystem unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung in einem Zustand, in dem die Zufuhr des Flüssigbrennstoffs zu der Brennstoffzelle gestoppt ist, die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung mit der elektrischen Nach-Stopp-Leistung geladen werden und kann diese wiedergewinnen, und danach kann die Elektrodenreaktion in der Brennstoffzelle gestoppt werden. Unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung kann das Brennstoffzellensystem die elektrische Leistung der externen Last durch Entladen der durch die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung wiedergewonnenen elektrischen Nach-Stopp-Leistung zusätzlich zu der aus der Brennstoffzelle ausgegebenen elektrischen Leistung in einem Zustand zuführen, in dem der Flüssigbrennstoff der Brennstoffzelle zugeführt wird.
Als Ergebnis kann das Brennstoffzellensystem die Elektrodenreaktion schnell stoppen, nachdem die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung die elektrische Nach-Stopp-Leistung wiedergewonnen hat, so dass die Leistungserzeugungsstoppzeit entsprechend der Wiederauffrischungssteuerung verkürzt werden kann. Zusätzlich kann die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung durch Wiedergewinnung der elektrischen Nach-Stopp-Leistung, die verschwendet wird, und Entladen der elektrischen Nach-Stopp-Leistung verwendet werden. Dementsprechend kann das Brennstoffzellensystem die der externen Last aus der Brennstoffzelle zugeführte elektrische Leistung stabilisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems veranschaulicht,
2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung einer Konfiguration einer Brennstoffzelle gemäß 1,
3 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung gemäß 1 veranschaulicht,
4 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems in einem normalen Leistungserzeugungsmodus,
5 eine Darstellung zur Beschreibung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems in einem Wiederauffrischungssteuerungsmodus, und
6 eine Darstellung zur Beschreibung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems in einem Kondensatorentlademodus.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1. Überblick über ein Brennstoffzellensystems 1
Wie es in 1 gezeigt ist, weist ein Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Brennstoffzelle 10, eine Steuerungsvorrichtung 20 und einen Kondensator 30 auf, der als eine elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung dient. Die Brennstoffzelle 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle sein. In der Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle 10 ist eine Anodenelektrode an einer Endoberflächenseite einer Elektrolytmembran gebildet und ist eine Kathodenelektrode auf der anderen Oberflächenseite der Elektrolytmembran gebildet. Dabei bilden die Elektrolytmembran, die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode eine Membran-ElektrodenAnordnung (MEA), die eine Elektrodenstruktur bzw. Elektrodenanordnung ist. Die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode werden durch Beschichten eines Metallkatalysators wie Platin (Pt) oder Palladium (Pd) und Kohlenstoff gebildet, zu dem der Metallkatalysator hinzugefügt wird. Weiterhin existiert eine Brennstoffdiffusionsschicht zwischen einer Katalysatormembran und der Elektrode.
Beispiele für den Brennstoff, der der Anodenelektrode der Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle 10 zuzuführen ist, umfassen Flüssigbrennstoffe wie Methansäure (HCOOH), Methanol (CH₃OH) und Ethanol (C₂H₃OH). Dabei ist in der Brennstoffzelle 10, die nachstehend beschrieben ist, ein Fall als Beispiel beschrieben, bei dem Methansäure direkt als der zuzuführende Flüssigbrennstoff verwendet wird. Anders ausgedrückt ist als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem die Brennstoffzelle 10 eine Direkt-Methansäure-Brennstoffzelle (DFAFC) ist. Beispiele für das Oxidationsmittel (Oxidationsgas), das der Kathodenelektrode der Brennstoffzelle 10 zuzuführen ist, umfassen Sauerstoff- (O₂-) Gas und Luft. Dabei ist in der nachstehend beschriebenen Brennstoffzelle 10 als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem Luft als das Oxidationsmittel (d.h. als ein Oxidationsgas) eines zuzuführenden Gases verwendet wird.
In dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es unter einer Steuerung der Steuerungsvorrichtung 20 möglich, zwischen einem Fall, in dem die durch die Brennstoffzelle 10 erzeugte elektrische Leistung einer externen Last C zugeführt wird, einem Fall, in dem der Kondensator 30 mit der elektrischen Leistung (die eine elektrische Nach-Stopp-Leistung (post-stop electric power) aufweist), die durch die Brennstoffzelle 10 erzeugt wird, geladen (gespeichert) wird, und einen Fall umzuschalten, in dem die in dem Kondensator 30 geladene (gespeicherte) elektrische Leistung (die die elektrische Nach-Stopp-Leistung aufweist) der externen Last C zugeführt wird, umzuschalten. Das heißt, dass in dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Steuerungseinheit 21 eine Steuerungsschaltung 22 derart steuert, dass die Steuerungsvorrichtung 20 einen normalen Leistungserzeugungsmodus, in dem die durch die Brennstoffzelle 10 erzeugte elektrische Leistung der Last C zugeführt wird und ein Teil der durch die Brennstoffzelle 10 erzeugten elektrischen Leistung in dem Kondensator 30 geladen wird, ausführen kann.
In dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 die Steuerungsschaltung 22 derart, dass die durch die Brennstoffzelle 10 entsprechend der Wiederauffrischungssteuerung erzeugte elektrische Nach-Stopp-Leistung in dem Kondensator 30 geladen (gespeichert) wird. Anders ausgedrückt ist es möglich, einen Wiederauffrischungssteuerungsmodus durchzuführen, in dem die elektrische Nach-Stopp-Leistung wiedergewonnen wird und eine Elektrodenreaktion in der MEA schnell gestoppt wird. Weiterhin steuert in dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinheit 21 die Steuerungsschaltung 22 derart, dass die Steuerungsvorrichtung 20 einen Kondensatorentlademodus ausführen kann, in dem die in dem Kondensator 30 geladene (gespeicherte) elektrische Nach-Stopp-Leistung (anders ausgedrückt die in dem Kondensator 30 wiedergewonnene elektrische Nach-Stopp-Leistung) aus dem Kondensator 30 entladen wird (vorzugsweise schnell entladen wird) und der Last C zugeführt wird.
2. Konfiguration der Brennstoffzelle 10
Nachstehend ist eine Konfiguration der Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Die Brennstoffzelle 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Direkt-Brennstoffzelle (Brennstoffzelle der Direktbauart), in der Methansäure, die ein Flüssigbrennstoff ist, direkt der Anodenelektrode zugeführt wird.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist die Brennstoffzelle 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Brennstoffzellenstapel 11 und einen zweiten Brennstoffzellenstapel 12 auf, die elektrisch parallel zueinander geschaltet sind. Der erste Brennstoffzellenstapel 11 und der zweite Brennstoffzellenstapel 12 sind durch Stapeln einer Vielzahl von Einheitszellen U gebildet, die jeweils eine (nicht gezeigte) MEA, einen anodenseitigen Separator (der nicht gezeigt ist), der ein Flüssigbrennstoff einer Anodenelektrode der MEA zuführt, einen kathodenseitigen Separator (der nicht gezeigt ist), der ein Oxidationsmittel (Oxidationsgas) zu einer Kathodenelektrode der MEA zuführt, und die (nicht gezeigte) Brennstoffdiffusionsschicht aufweisen.
Wie es in 2 gezeigt ist, sind in dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 die Vielzahl der Einheitszellen U gestapelt und werden die gestapelten Einheitszellen U durch Halteeinrichtungen H und Bolzen B gehalten. In jedem des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 ist eine erste Pumpe 14, die Methansäure, die ein in einem Zufuhrtank 13 gespeicherter Flüssigbrennstoff ist, unter Druck setzt und zuführt, mit einem Verbindungsabschnitt K1 über ein Rohr verbunden. In jedem des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 ist ein Gebläse 15 (Druckpumpe), das (die) Luft als ein Oxidationsmittel (Oxidationsgas) unter Druck setzt und zuführt, mit einem Verbindungsabschnitt K2 über ein Rohr verbunden. Dabei werden die erste Pumpe 14 und das Gebläse 15 durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert (siehe 1).
Wie es in 2 gezeigt ist, ist in jedem des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 eine zweite Pumpe 17 als eine Wasserzufuhrvorrichtung, die Wasser (beispielsweise erzeugtes Wasser), das in dem Wassertank 16 gespeichert ist, unter Druck setzt und zuführt, mit dem Verbindungsabschnitt K1 über ein Rohr verbunden. Die zweite Pumpe 17 wird durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert (siehe 1).
Methansäure, die durch die erste Pumpe 14 unter Druck gesetzt wird, und Wasser, das durch die zweite Pumpe 17 unter Druck gesetzt wird, und Wasser, das durch die zweite Pumpe 17 unter Druck gesetzt wird (erzeugtes Wasser (generated water)) werden der Anodenelektrode über ein (nicht gezeigtes) Umschaltventil zugeführt. Das heißt, dass in einem Fall, in dem der erste Brennstoffzellenstapel 11 und der zweite Brennstoffzellenstapel 12 elektrische Leistung erzeugen, die Methansäure der Anodenelektrode durch Umschalten des Umschaltventils zugeführt wird, und in einem Fall, in dem die Wiederauffrischungssteuerung durchgeführt wird, d.h. in einem Fall, in dem die Elektrodenreaktion in der MEA gestoppt ist, die Zufuhr von Methansäure gestoppt wird. Weiterhin wird Wasser (erzeugtes Wasser) der Anodenelektrode durch Umschalten des Umschaltventils zugeführt. Das Umschaltventil kann in dem Verbindungsabschnitt K1 vorgesehen sein.
3. Einzelheiten der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 20
Wie es in 1 und 3 gezeigt ist, weist die Steuerungsvorrichtung 20 hauptsächlich die Steuerungseinheit 21 und die Steuerungsschaltung 22 auf. Die Steuerungseinheit 21 ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, ein ROM, ein RAM und eine Schnittstelle als Hauptkomponenten aufweist.
Die Steuerungsschaltung 22 ist eine elektrische Schaltung, die durch die Steuerungseinheit 21 gesteuert wird. Wie es in 1 gezeigt ist, verbindet die Steuerungsschaltung 22 elektrisch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12, die elektrisch parallel geschaltet sind, mit der externen Last C. Die Steuerungsschaltung 22 verbindet elektrisch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 mit dem Kondensator 30 und verbindet elektrisch den Kondensator 30 mit der externen Last C. Dementsprechend verwirklicht die Steuerungsschaltung 22 unter einer Steuerung der Steuerungseinheit 21 jeden eines Falls, in dem die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugte elektrische Leistung der externen Last C zugeführt wird, eines Falls, in dem der Kondensator 30 geladen wird (Leistung in ihm gespeichert wird), und eines Falls in dem die in dem Kondensator 30 geladene (gespeicherte) elektrische Leistung der Last C zugeführt wird.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist die Steuerungsschaltung 22 hauptsächlich einen ersten Schalter 22a, einen zweiten Schalter 22b, eine erste Anhebungsschaltung (Boost-Schaltung) 22c, eine zweite Anhebungsschaltung (Boost-Schaltung) 22d, einen Kondensatorausgangsschalter 22e und eine Gleichstromregelungsschaltung 22f auf. Der Betrieb jeweils des ersten Schalters 22a, des zweiten Schalters 22b, der ersten Anhebungsschaltung 22c, der zweiten Anhebungsschaltung 22d, des Kondensatorausgangsschalters 22e und der Gleichstromregelungsschaltung 22f wird durch die Steuerungseinheit 21 gesteuert.
Der erste Schalter 22a ist aus zwei n-MOSFETs (n-Kanal-MOSFET) gebildet, und ist zwischen dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und der ersten Anhebungsschaltung C angeordnet. Der erste Schalter 22a wird durch Schalten der zwei n-MOSFETs auf einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand synchron zueinander unter der Steuerung der Steuerungseinheit 21 geöffnet und geschlossen, um eine aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 zu der ersten Anhebungsschaltung 22c ausgegebene elektrische Hochspannungsleistung zuzuführen oder abzuschalten (zu unterbrechen).
In der nachfolgenden Beschreibung wird, wenn die zwei n-MOSFETs synchron eingeschaltet sind, angenommen, dass der erste Schalter 22a in dem EIN-Zustand (geschlossenem Zustand) ist, und dass die Speisung aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 zu der ersten Anhebungsschaltung 22c zugelassen ist. Wenn demgegenüber die zwei n-MOSFETs synchron ausgeschaltet sind, wird angenommen, dass der erste Schalter 22a in dem AUS-Zustand (geöffnetem Zustand) ist, und dass die Speisung aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 zu der ersten Anhebungsschaltung 22c abgeschaltet (unterbrochen) ist.
Der zweite Schalter 22b ist aus zwei n-MOSFETs (n-Kanal-MOSFET) gebildet, und ist zwischen dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 und der zweiten Anhebungsschaltung 22d angeordnet. Der zweite Schalter 22b wird durch Schalten der zwei n-MOSFETs auf den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand synchron zueinander unter der Steuerung der Steuerungseinheit 21 geöffnet und geschlossen, um eine aus dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zu der zweiten Anhebungsschaltung 22d ausgegebene elektrische Hochspannungsleistung zuzuführen oder zu unterbrechen (abzuschalten).
In der nachfolgenden Beschreibung wird, wenn die zwei n-MOSFETs synchron eingeschaltet sind, angenommen, dass der zweite Schalter 22b in dem EIN-Zustand (geschlossenem Zustand) ist, und die Speisung von dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zu der zweiten Anhebungsschaltung 22d zugelassen ist. Wenn demgegenüber die zwei MOSFETs synchron ausgeschaltet sind, wird angenommen, dass der zweite Schalter 22b in dem AUS-Zustand (geöffnetem Zustand) ist und die Speisung von dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zu der zweiten Anhebungsschaltung 22d unterbrochen (abgeschaltet) ist.
Die erste Anhebungsschaltung 22c weist eine allgemein bekannte Konfiguration auf und weist eine Spule, eine Diode und einen Schalter 22c1 eines MOSFETs (n-Kanal-MOSFET) auf. Die erste Anhebungsschaltung 22c hebt die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 zugeführte elektrische Leistung (Spannung) an und führt die angehobene elektrische Leistung dem Kondensator 30 zu, wenn der Schalter 22c1 periodisch und schnell zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand unter der Steuerung der Steuerungseinheit 21 umgeschaltet wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass die erste Anhebungsschaltung 22c in dem EIN-Zustand ist, wenn der Schalter 22c in dem EIN-Zustand oder einem Schalt-Zustand (Wiederholung des EIN-Zustands und des AUS-Zustands) ist. Wenn der Schalter 22c1 ausgeschaltet ist, ist die erste Anhebungsschaltung 22c ausgeschaltet.
Die zweite Anhebungsschaltung 22d weist eine allgemein bekannte Konfiguration auf und weist eine Spule, eine Diode und einen Schalter 22d1 eines MOSFETs (n-Kanal-MOSFET) auf. Die zweite Anhebungsschaltung 22d hebt die aus dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zugeführte elektrische Leistung (Spannung) an und führt die angehobene elektrische Leistung dem Kondensator 30 zu, wenn der Schalter 22d1 periodisch und schnell zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand unter der Steuerung der Steuerungseinheit 21 umgeschaltet wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass die zweite Anhebungsschaltung 22d in dem EIN-Zustand ist, wenn der Schalter 22d1 in dem EIN-Zustand oder einem Schalt-Zustand (Wiederholung des EIN-Zustands und des AUS-Zustands) ist. Wenn der Schalter 22d1 ausgeschaltet ist, ist die zweite Anhebungsschaltung 22d ausgeschaltet. Der Kondensatorausgangsschalter 22e ist aus zwei MOSFETs (n-Kanal-MOSFET) gebildet und ist zwischen dem Kondensator 30 und der Gleichstromregelungsschaltung 22f angeordnet. Der Kondensatorausgangsschalter 22e wird durch Umschalten der zwei n-MOSFETs auf den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand synchron zueinander unter der Steuerung der Steuerungseinheit 21 geöffnet und geschlossen, um eine aus dem Kondensator 30 ausgegebene elektrische Hochspannungsleistung zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f zuzuführen oder abzuschalten.
In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass, wenn die zwei MOSFETs synchron eingeschaltet sind, dass der Kondensatorausgangsschalter 22e in dem EIN-Zustand (geschlossenem Zustand) ist, und dass die Speisung von dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f zugelassen ist. Wenn demgegenüber die zwei MOSFETs synchron ausgeschaltet sind, wird angenommen, dass der Kondensatorausgangsschalter 22e in dem AUS-Zustand (geöffnetem Zustand) ist und dass die Speisung von dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f abgeschaltet (unterbrochen) ist.
Die Gleichstromregelungsschaltung 22f ist ein sogenannter allgemein bekannter Schaltregler, und ist eine Schaltung, die elektrische Leistung (Spannung) stabilisiert, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11, dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 und dem Kondensator 30 zugeführt wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird, wenn ein Schalter, der nicht gezeigt ist, eingeschaltet wird, angenommen, dass die Gleichstromregelungsschaltung 22f eingeschaltet wird. Wenn ein (nicht gezeigter) Schalter ausgeschaltet wird, wird angenommen, dass die Gleichstromregelungsschaltung 22f ausgeschaltet wird.
4. Einzelheiten des Kondensators 30
Wenn der Kondensatorausgangsschalter 22e, der in der Steuerungsschaltung 22 der Steuerungsvorrichtung 20 vorgesehen ist, in dem AUS-Zustand (geöffnetem Zustand) ist, wird die elektrische Hochspannungsleistung, die durch die erste Anhebungsschaltung 22c und die zweite Anhebungsschaltung 22d angehoben wird, die in der Steuerungsschaltung 22 der Steuerungsvorrichtung 20 vorgesehen ist, in den Kondensator 30 als die elektrische Leistungswidergewinnungsvorrichtung 20 geladen (gespeichert). Wenn der Kondensator 30 auf eine vorbestimmte Spannung geladen worden ist (die Leistung in den Kondensator auf eine vorbestimmte Spannung gespeichert worden ist), wird die geladene (gespeicherte) elektrische Hochspannungsleistung zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f entladen, indem der in der Steuerungsschaltung 22 der Steuerungsvorrichtung 20 vorgesehene Kondensatorausgangsschalter 22e auf den EIN-Zustand (geschlossenen Zustand) gesteuert wird.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Kondensator 30 einen Spannungssensor 31 auf, der eine Kondensatorspannung Vcap erfasst, die den Betrag der geladenen (gespeicherten) elektrischen Leistung (einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung) repräsentiert. Der Spannungssensor 31 gibt die erfasste Kondensatorspannung Vcap zu der Steuerungseinheit 20 aus.
Wie es nachstehend beschrieben ist, wird, wenn der erste Brennstoffzellenstapel 11 und der zweite Brennstoffzellenstapel 12 eine normale Leistungserzeugung durchführen, elektrische Leistung, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zugeführt wird, entsprechend der Kondensatorspannung Vcap in den Kondensator 30 geladen (gespeichert). Zusätzlich wird zumindest ein Teil der elektrischen Leistung, die als die elektrische Nach-Stopp-Leistung entladen wird, in den Kondensator 30 geladen (gespeichert), wenn der erste Brennstoffzellenstapel 11 oder der zweite Brennstoffzellenstapel 12 elektrische Leistung entsprechend der Wiederauffrischungssteuerung entlädt. Wenn die Spannung der elektrischen Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12, die parallel zueinander geschaltet sind, erzeugt wird, sich verringert oder wenn sich die externe Last C erhöht, führt der Kondensator 30 die geladene (gespeicherte) elektrische Leistung (einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung) durch eine schnelle Entladung zu.
Auf diese Weise kann der Kondensator 30 elektrische Leistung durch Laden (Speichern) zumindest eines Teils der elektrischen Nach-Stopp-Leistung der elektrischen Leistung wiedergewinnen, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 oder dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 unter der Wiederauffrischungssteuerung entladen wird. Der Kondensator 30 kann die wiedergewonnene elektrische Nach-Stopp-Leistung zusätzlich zu der durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugten elektrischen Leistung der Last C zuführen. Das heißt, dass der Kondensator 30 die elektrische Leistung wiedergewinnen und wiederverwenden kann.
Als die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung kann beispielsweise eine Sekundärbatterie wie eine Speicherbatterie zusätzlich zu dem Kondensator 30 verwendet werden. Da jedoch der Kondensator 30 im Allgemeinen einen kleinen Innenwiderstandswert aufweist, ist ein schnelles Laden während des Ladens (Speicherns) möglich und ist ein schnelles Entladen während des Entladens möglich. Demgegenüber ist es, da die Sekundärbatterie wie eine Speicherbatterie im Allgemeinen einen großen Innenwiderstandswert aufweist, schwierig, die schnelle Ladung während des Ladens (Leistungsspeicherung) und das schnelle Entladen während des Entladens durchzuführen. Daher ist es vorzuziehen, den Kondensator 30 als die elektrische Leistungswidergewinnung zu verwenden.
5. Einzelheiten des Betriebs des Brennstoffzellensystems 1
Nachstehend ist ein Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet in jedem Betriebsmodus des in 4 gezeigten normalen Leistungserzeugungsmodus, des in 5 gezeigten Kondensatorlademodus, der einen Stopp der Leistungserzeugung begleitet, und einen in 6 gezeigten Kondensatorentlademodus unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 20 (Steuerungseinheit 21). Nachstehend ist jeder Betriebsmodus in Reihenfolge beschrieben.
5-1. Normaler Leistungserzeugungsmodus
Wie es in 4 gezeigt ist, weist der normale Leistungserzeugungsmodus zwei Betriebsmodi auf, in dem ein Betriebszustand der Steuerungsschaltung 22, die durch die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 geschaltet und gesteuert wird, entsprechend der Kondensatorspannung Vcap umgeschaltet wird, die einen durch den Spannungssensor 31 erfasste Ladespannung des Kondensators 30 repräsentiert. Insbesondere weist der normale Leistungserzeugungsmodus zwei Betriebsmodi auf: „der Kondensatorlademodus“, in dem die Kondensatorspannung Vcap niedriger als die Kondensatorbasisspannung Vbase des Kondensators 30 ist, und einen „normalen Arbeitsmodus“, in dem die Kondensatorspannung Vcap gleich wie oder größer als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist.
In dem normalen Leistungserzeugungsmodus wird, wie es in 4 gezeigt ist, ungeachtet eines Ladezustands des Kondensators 30 die erste Brennstoffzelle 10 einschließlich des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12, die elektrisch parallel angeordnet sind, durch die Steuerungsvorrichtung 20 derart gesteuert, dass er in dem EIN-Zustand ist, um elektrische Leistung zu erzeugen. In dem normalen Leistungserzeugungsmodus wird, wie es in 4 gezeigt ist, die Gleichstromregelungsschaltung 22f der Steuerungsschaltung 22 derart gesteuert, dass sie in dem EIN-Zustand ist, und wird elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, der externen Last C zugeführt.
5-1-1. Kondensatorlademodus
Der Kondensatorlademodus ist ein Operationsmodus, in dem elektrische Leistung aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und/oder dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 dem Kondensator 30 zugeführt wird, dessen Kondensatorspannung Vcap niedriger als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem sowohl der erste Brennstoffzellenstapel 11 als auch der zweite Brennstoffzellenstapel 12 elektrische Leistung dem Kondensator 30 zuführen.
In dem Kondensatorlademodus wird ein Laden durchgeführt, bis die Kondensatorspannung Vcap gleich wie oder höher als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist. Wie es nachstehend beschrieben ist, kann eine obere Grenzspannung zum Laden des Kondensators 30 in dem Kondensatorladezustand auf eine Kondensatorladevorbereitungsspannung Vr eingestellt werden, die auf einen vorbestimmten Spannungswert eingestellt ist, der höher als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist, und die bestimmt, ob der Kondensator 30 geladen wird, wenn die Leistungserzeugung gestoppt ist.
In dem Kondensatorlademodus schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Schalter 22a und den zweiten Schalter 22b der Steuerungsschaltung 22 auf den EIN-Zustand und steuert den Kondensatorausgangsschalter 22e der Steuerungsschaltung 22 auf den AUS-Zustand. Weiterhin schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 wiederholt die erste Anhebungsschaltung 22c der Steuerungsschaltung 22 zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand, um eine Anhebungsschaltsteuerung durchzuführen. Gleichermaßen schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 wiederholt die zweite Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22 zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand um, um die Anhebungsschaltsteuerung durchzuführen.
Dementsprechend wird in dem Kondensatorlademodus die elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, durch die erste Anhebungsschaltung 22c und die zweite Anhebungsschaltung 22d angehoben, und wird dem Kondensator 30 zugeführt. Dabei wird in dem Kondensatorlademodus die Zufuhr elektrischer Leistung aus dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f abgeschaltet, da der Kondensatorausgangsschalter 22e in dem AUS-Zustand beibehalten wird. Dementsprechend wird in dem Kondensatorlademodus der Kondensator 30 auf die Kondensatorbasisspannung Vbase oder höher durch die elektrische Leistung geladen, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 zugeführt wird und angehoben wird.
5-1-2. Normaler Arbeitsmodus
Der normale Arbeitsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem die Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 30 gleich wie oder höher als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist und die elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, zu der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f ohne Laden des Kondensators 30 ausgegeben wird.
Daher schaltet in dem normalen Arbeitsmodus die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Schalter 22a und den zweiten Schalter 22b der Steuerungsschaltung 22 in den AUS-Zustand und steuert den Kondensatorausgangsschalter 22e der Steuerungsschaltung 22 derart, dass er in dem AUS-Zustand ist. Die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 steuert die erste Anhebungsschaltung 22c und die zweite Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22 derart, dass sie in dem AUS-Zustand sind.
Dementsprechend wird in dem normalen Arbeitsmodus die elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, dem Kondensator 30 nicht zugeführt. In dem normalen Arbeitsmodus wird, da der Kondensatorausgangsschalter 22e in dem AUS-Zustand beibehalten wird, die Zufuhr elektrischer Leistung aus dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f über den Kondensatorausgangsschalter 22e abgeschaltet. Dementsprechend wird die gesamte elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, zu der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f ausgegeben.
5-2. Wiederauffrischungssteuerungsmodus
Der Wiederauffrischungssteuerungsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem eine Ladesteuerung des Kondensators 30, eine Entladesteuerung des Brennstoffzellenstapels und eine Stopp-Steuerung des Brennstoffzellenstapels unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 20 durchgeführt wird, wenn einer des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 in der Brennstoffzelle 10 eine Leistungserzeugung entsprechend der Wiederauffrischungssteuerung stoppt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der erste Brennstoffzellenstapel 11 die Leistungserzeugung durch die Wiederauffrischungssteuerung stoppt und der zweite Brennstoffzellenstapel 12 die Leistungserzeugung in dem normalen Leistungserzeugungsmodus (normalen Arbeitsmodus) fortsetzt. Dabei setzt die Brennstoffzelle 10 (gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Brennstoffzellenstapel 11) die Elektrodenreaktion in der MEA fort, bis der Flüssigbrennstoff, der bereits zugeführt worden ist, verbraucht worden ist, selbst nachdem eine später zu beschreibende Leistungserzeugungsstoppsteuerung durchgeführt worden ist, und gibt daher die elektrische Nach-Stopp-Leistung nach Stoppen mit einem Spannungsabfall aus.
Wie es in 5 gezeigt ist, weist der Wiederauffrischungssteuerungsmodus drei Betriebsmodi durch Umschalten des Betriebszustands der Steuerungsschaltung 22 auf, der durch die Steuerungseinheit 22 der Steuerungsvorrichtung 20 umgeschaltet und gesteuert wird. Insbesondere weist der Wiederauffrischungssteuerungsmodus einen Ladesteuerungsmodus, in dem der Kondensator 30 mit der elektrischen Nach-Stopp-Leistung geladen wird, die nach der Leistungserzeugungsstoppsteuerung des ersten Brennstoffzellenstapels 11 (der Brennstoffzelle 10) ausgegeben wird, einen Entladesteuerungsmodus, in dem die elektrische Leistung aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 (der Brennstoffzelle 10) nach dem Stopp des Ladesteuerungsmodus entladen wird, und einen Steuerungsabschlussmodus auf, in dem die Leistungserzeugungsstoppsteuerung des ersten Brennstoffzellenstapels 11 (Brennstoffzelle 10) abgeschlossen wird.
5-2-1. Ladesteuerungsmodus
Der Ladesteuerungsmodus gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ausgeführt, wenn die Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 30 gleich wie oder höher als die Kondensatorbasisspannung Vbase ist und niedriger als die Kondensatorladevorbereitungsspannung Vr ist (Vbase <_ Vcap < Vr), und eine Ausgansspannung Vfc, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 ausgegeben wird, gleich wie oder kleiner als eine vorgegebene untere Grenzausgangsspannung Vlim ist (Vfc ≤ Vlim). In dem Ladesteuerungsmodus wird die Zufuhr des Flüssigbrennstoffs zu dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 in Reaktion darauf gestoppt, dass die erste Pumpe 14 durch die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 gestoppt wird, und wird von dem normalen Arbeitsmodus auf den Ladesteuerungsmodus umgeschaltet. Weiterhin ist der Ladesteuerungsmodus ein Betriebsmodus, in dem, damit die Steuerungseinheit der Steuerungsvorrichtung 20 die Wiederauffrischungssteuerung ausführt, nachdem der Betrieb der ersten Pumpe 14 zum Stoppen der Zufuhr der Methansäure zu dem Brennstoffzellenstapel 11 gestoppt worden ist (d.h. nach Durchführen der Leistungserzeugungsstoppsteuerung), der Kondensator 30 mit der elektrischen Nach-Stopp-Leistung geladen wird, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 ausgegeben wird, während die Ausgangsspannung Vfc sich verringert.
In dem Ladesteuerungsmodus schaltet, wie es in 5 gezeigt ist, die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Schalter 22a der Steuerungsschaltung 22 auf den EIN-Zustand und steuert den Kondensatorausgangsschalter 22e der Steuerungsschaltung 22 derart, dass er in dem AUS-Zustand ist. Weiterhin schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 wiederholt die erste Anhebungsschaltung 22c der Steuerungsschaltung 22 zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand, um einen Anhebungsschaltsteuerung durchzuführen. Der zweite Schalter 22b und die zweite Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22, die elektrisch mit dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 verbunden sind, werden durch die Steuerungseinheit 21 gesteuert, um in dem AUS-Zustand zu sein.
Dementsprechend wird in dem Lade-Steuerungsmodus die elektrische Nach-Stopp-Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 nach der Leistungserzeugungsstoppsteuerung, in der die Zufuhr des Flüssigbrennstoffs (Methansäure) durch die erste Pumpe 14 gestoppt wird, erzeugt wird, durch die erste Anhebungsschaltung 22c angehoben und dem Kondensator 30 zugeführt. Dementsprechend wird in dem Ladesteuerungsmodus der Kondensator 30 geladen, bis die Kondensatorspannung Vcap eine Vollladespannung Vm ist. In dem Ladesteuerungsmodus wird, da der Kondensatorausgangsschalter 22e in dem AUS-Zustand ist, die Zufuhr elektrischer Leistung aus dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f abgeschaltet.
Dabei wird zumindest ein Teil der elektrischen Nach-Stopp-Leistung, die erzeugt wird, nachdem die Leistungserzeugungsstoppsteuerung des ersten Brennstoffzellenstapels 11 durchgeführt worden ist, das heißt, nach Abschalten der Zufuhr des Flüssigbrennstoffs (Methansäure) in den Kondensator 30 geladen und gespeichert. Wie es später beschrieben wird, wird die elektrische Leistung einschließlich der in dem Kondensator 30 geladenen (gespeicherten) elektrischen Nach-Stopp-Leistung nach außerhalb über die Gleichstromregelungsschaltung 22f zugeführt, wenn es notwendig ist. Dementsprechend wird durch Ausführen des Ladesteuerungsmodus zumindest ein Teil der elektrischen Nach-Stopp-Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 nach der Leistungserzeugungsstoppsteuerung erzeugt wird, durch den Kondensator 30 wiedergewonnen und effektiv verwendet. Als Ergebnis kann der Nutzungswirkungsgrad der elektrischen Energie im Vergleich zu dem Fall, in dem die elektrische Nach-Stopp-Leistung in der normalen Wiederauffrischungssteuerung verschwendet wird, verbessert werden, und kann somit ein Energiesparen verwirklicht werden.
5-2-2. Entladesteuerungsmodus
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von dem Ladesteuerungsmodus auf den Entladesteuerungsmodus umgeschaltet, wenn die Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 30 gleich wie oder höher als die Volladespannung Vm ist (Vcap ≥ Vm), der Kondensator 30 vollständig geladen ist, oder wenn die Ausgangsspannung Vfc des ersten Brennstoffzellenstapels 11 gleich wie oder kleiner als eine minimale Spannung Vmin wird (Vfc ≤ Vmin), die ein Laden (oder Anheben) ermöglicht. Weiterhin ist der Entladesteuerungsmodus ein Betriebsmodus, in dem der erste Brennstoffzellenstapel 11 vorzugsweise zwangsweise entladen wird, um die Elektrodenreaktion in der MEA schnell zu stoppen. Der Entladesteuerungsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem zusätzlich zu dem erzwungenen Entladen des ersten Brennstoffzellenstapels 11 der Anodenelektrode des ersten Brennstoffzellenstapels 11 Wasser zugeführt wird, um zwangsweise die in der Anodenelektrode verbleibende Methansäure zu entladen (auszustoßen).
In dem Entladesteuerungsmodus, wie es in 5 gezeigt ist, behält die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Schalter 22a der Steuerungsschaltung 21 in dem EIN-Zustand bei und schaltet den Schalter 22c1 der ersten Anhebungsschaltung 22c der Steuerungsschaltung 22 auf den EIN-Zustand. Dementsprechend wird der erste Brennstoffzellenstapel 11 zwangsweise durch zwangsweises Kurzschließen der Anodenelektrode des ersten Brennstoffzellenstapels 11 entladen. In dem Entladesteuerungsmodus wird der Ausgangsschalter 22e der Steuerungsschaltung 22 in dem AUS-Zustand beibehalten.
Die Steuerungsvorrichtung 20 betreibt beispielsweise die zweite Pumpe 17, führt das erzeugte Wasser der Anodenelektrode zu und entlädt die Methansäure, die in der Anodenelektrode verblieben ist. Als Ergebnis wird in dem Entladesteuerungsmodus die Elektrodenreaktion in der MEA zwangsweise und schnell gestoppt, da Wasser der Anodenelektrode zugeführt wird. Das heißt, dass durch Ausführen des Entladesteuerungsmodus es möglich ist, schnell auf den Steuerungsabschlussmodus, der später zu beschreiben ist, überzugehen, und als Ergebnis ist es möglich, die Wiederauffrischungssteuerung schnell abzuschließen.
5-2-3. Steuerungsabschlussmodus
Es wird von dem Entladesteuerungsmodus auf den Steuerungsabschlussmodus gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umgeschaltet, wenn ein Ausgangsstrom Ifc, der aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 ausgegeben wird, der der Leistungserzeugungsstoppsteuerung unterzogen wird, gleich wie oder kleiner als ein vorgegebener unterer Grenzstrom Ilow wird (Ifc ≤ Ilow). In diesem Fall wird tatsächlich der Schaltprozess auf der Grundlage der Ausgangsspannung Vfc, die mit dem Ausgangsstrom Ifc korreliert ist, und einen Spannungswert, der mit dem unteren Grenzstrom Ilow korreliert ist, ausgeführt. Weiterhin ist der Steuerungsabschlussmodus ein Betriebsmodus, in dem die Wiederauffrischungssteuerung nach Verstreichen einer gewissen Zeitdauer abgeschlossen wird.
In dem Steuerungsabschlussmodus schaltet, wie es in 5 gezeigt ist, die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Schalter 22a, der in dem Ladesteuerungsmodus und dem Entladesteuerungsmodus in dem EIN-Zustand beibehalten worden ist, auf den AUS-Zustand. Weiterhin schaltet in dem Steuerungsabschlussmodus die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den Schalter 22c1 der ersten Anhebungsschaltung 22c der Steuerungsschaltung 22, der in dem Entladesteuerungsmodus auf den EIN-Zustand umgeschaltet worden ist, auf den AUS-Zustand. Weiterhin stoppt die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 in dem Steuerungsabschlussmodus den Betrieb der zweiten Pumpe 17, um das Wasser zu stoppen, das in dem Entladesteuerungsmodus der Anodenelektrode zugeführt wird. Als Ergebnis wird die Wiederauffrischungssteuerung für den ersten Brennstoffzellenstapel 11 der Brennstoffzelle 10 abgeschlossen.
Die Wiederauffrischungssteuerung für den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 wird in der gleichen Weise wie die Wiederauffrischungssteuerung für den ersten Brennstoffzellenstapel 11 durchgeführt, die vorstehend beschrieben worden ist. Das heißt, dass in dem Ladesteuerungsmodus die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den zweiten Schalter 22b der Steuerungsschaltung 22 auf den EIN-Zustand umschaltet und den Kondensatorausgangschalter 22e der Steuerungsschaltung 22 derart steuert, dass er in dem AUS-Zustand ist. Weiterhin schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 wiederholt die zweite Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22 zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand, um die Anhebungsschaltsteuerung durchzuführen.
In dem Entladesteuerungsmodus behält die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den zweiten Schalter 22b der Steuerungsschaltung 22 in dem EIN-Zustand bei und schaltet den Schalter 22d1 der zweiten Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22 auf den EIN-Zustand. Dementsprechend wird der zweite Brennstoffzellenstapel 12 zwangsweise entladen, indem die Anodenelektrode des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 zwangsweise kurzgeschlossen wird. Zusätzlich betreibt die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 die zweite Pumpe 17, um das erzeugte Wasser der Anodenelektrode des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 zuzuführen und die in der Anodenelektrode verbleibende Methansäure zu entladen (auszustoßen). Als Ergebnis wird in den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 die Elektrodenreaktion in der MEA zwangsweise und schnell gestoppt, da Wasser der Anodenelektrode zugeführt wird.
In dem Steuerungsabschlussmodus schaltet die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den zweiten Schalter 22b, der in dem Ladesteuerungsmodus und dem Entladesteuerungsmodus in dem EIN-Zustand beibehalten worden ist, auf den AUS-Zustand. Die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 schaltet den Schalter 22d1 der zweiten Anhebungsschaltung 22d der Steuerungsschaltung 22, der in dem EIN-Zustand in dem Entladesteuerungsmodus auf den EIN-Zustand geschaltet war, auf den AUS-Zustand. Weiterhin stoppt die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den Betrieb der zweiten Pumpe 17. Als Ergebnis wird die Wiederauffrischungssteuerung für den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 abgeschlossen. Dann betreibt die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 die erste Pumpe 14, um die Zufuhr der Methansäure zu dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 erneut zu starten, und betreibt die Brennstoffzelle 10 einschließlich des ersten Brennstoffzellenstapels 11 in dem normalen Leistungserzeugungsmodus.
5-3. Kondensatorentlademodus
Der Kondensatorentlademodus ist ein Betriebsmodus, in dem in einem Zustand, in dem der erste Brennstoffzellenstapel 11 und der zweite Brennstoffzellenstapel 12 elektrische Leistung in dem normalen Leistungserzeugungsmodus (normalen Arbeitsmodus) erzeugen und die elektrische Leistung über die Gleichstromregelungsschaltung 22f der externen Last C zuführen, die elektrische Leistung einschließlich der in dem Kondensator 30 geladenen (gespeicherten) elektrischen Nach-Stopp-Leistung der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f zugeführt wird. Wie es später beschrieben ist, ist der Kondensatorentlademodus ein Betriebsmodus, der in einer Situation durchgeführt wird, in der elektrische Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, die elektrisch parallel geschaltet sind, sich verringert, oder in einer Situation durchgeführt, in der die externe Last C geändert wird, so dass sie sich erhöht.
Wie es in 6 gezeigt ist, weist der Kondensatorentlademodus zwei Betriebsmodi durch Umschalten des Betriebszustands der Steuerungsschaltung 22 auf, die durch die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 geschaltet und gesteuert wird. Insbesondere weist der Kondensatorentlademodus einen Entladesteuerungsmodus auf, in dem die elektrische Leistung einschließlich der aus dem Kondensator 30 geladenen (gespeicherten) elektrischen Nach-Stopp-Leistung nach außerhalb zugeführt wird, und einen Abschaltungssteuerungsmodus auf, in dem die Zufuhr der elektrischen Leistung aus dem Kondensator 30 abgeschaltet wird.
5-3-1. Entladesteuerungsmodus
Der Entladesteuerungsmodus in dem Kondensatorentlademodus ist ein Betriebsmodus, in dem, wenn die Ausgangsspannung Vfc von einem des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 in der Brennstoffzelle 10, die elektrische Leistung in dem normalen Arbeitsmodus erzeugt, niedriger als eine erforderliche Ausgangsspannung Vd ist (Vfc < Vd), oder wenn ein maximaler Ausgangsstrom Imax, der der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f zugeführt wird, niedriger als ein erforderlicher Strom Id ist, der für die Last C erforderlich ist (Imax < Id), die elektrische Leistung einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung aus dem Kondensator 30 zugeführt wird. Dabei wird beispielsweise die erforderliche Ausgangsspannung Vd auf einen Wert eingestellt, der niedriger als die Kondensatorbasisspannung Vbase des Kondensators 30 ist. In dem Entladesteuerungsmodus setzt die Brennstoffzelle 10 einschließlich des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 die Leistungserzeugung fort.
In dem Entladesteuerungsmodus schaltet, wie es in 6 gezeigt ist, die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den Kondensatorausgangschalter 22e von dem AUS-Zustand auf den EIN-Zustand, während die Gleichstromregelungsschaltung 22f in dem EIN-Zustand beibehalten wird. Die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 behält den ersten Schalter 22a und den zweiten Schalter 22b in dem AUS-Zustand bei.
Dementsprechend ist in dem Entladesteuerungsmodus des Kondensatorentlademodus der Kondensator 30 elektrisch mit der Gleichstromregelungsschaltung 22f über den Kondensatorausgangsschalter 22e verbunden. Zu diesem Punkt wird elektrische Leistung einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung bis zumindest zu der Kondensatorbasisspannung Vbase oder höher (beispielsweise der Vollladespannung Vm) durch den vorstehend beschriebenen Kondensatorlademodus oder den Ladesteuerungsmodus in den Kondensator 30 geladenen (gespeichert). Das heißt, dass, wenn der Entladesteuerungsmodus durchgeführt wird, die Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 30 höher als die Ausgangsspannung Vfc des ersten Brennstoffzellenstapels 11 oder des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 ist.
Daher kann zusätzlich zu der elektrischen Leistung, die durch den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 erzeugt wird, der Kondensator 30 die geladene (gespeicherte) elektrische Leistung (einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung) der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f durch Entladen der geladenen (gespeicherten) elektrischen Leistung zuführen. Zusätzlich kann, wenn der Kondensator 30 die elektrische Leistung (einschließlich der elektrischen Nach-Stopp-Leistung) durch Entladen zuführt, der der externen Last C über die Gleichstromregelungsschaltung 22f zugeführte maximale Ausgangsstrom Imax erhöht werden, und als Ergebnis kann die externe Last C stabil die Zufuhr des erforderlichen Stroms Id empfangen.
5-3-2. Abschaltungssteuerungsmodus
Der Abschaltsteuerungsmodus (Cutoff-Steuerungsmodus) ist ein Betriebsmodus, in dem die Zufuhr der elektrischen Leistung aus dem Kondensator 30 zu der Gleichstromregelungsschaltung 22f abgeschaltet wird, wenn die Kondensatorspannung Vcap des Kondensators 30 aufgrund des Entladens gleich wie oder kleiner als die Ausgangsspannung Vfc des ersten Brennstoffzellenstapels 11 oder des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 (Vcap ≤ Vfc) wird. In diesen Abschaltsteuerungsmodus schaltet, wie es in 6 gezeigt ist, die Steuerungseinheit 21 der Steuerungsvorrichtung 20 den Kondensatorausgangsschalter 22e, der in dem Entladesteuerungsmodus auf den EIN-Zustand geschaltet ist, auf den AUS-Zustand.
Als Ergebnis wird die elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator 30 und der Gleichstromregelungsschaltung 22f abgeschaltet. Dementsprechend wird die Zufuhr der elektrischen Leistung aus dem Kondensator 30 (d. h., das Entladen des Kondensators 30) abgeschaltet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann gemäß dem Brennstoffzellensystem 1 der Kondensator 30, der die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung ist, mit der elektrischen Nach-Stopp-Leistung geladen werden und kann diese wiedergewinnen, indem der Ladesteuerungsmodus nach der Zufuhr von Methansäure, die der Flüssigbrennstoff für den ersten Brennstoffzellenstapel 11 oder den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 der Brennstoffzelle 10 ist, entsprechend der Ausführung des Wiederauffrischungssteuerungsmodus gestoppt worden ist. Das Brennstoffzellensystem 1 kann entsprechend der Ausführung des Kondensatorentlademodus zusätzlich zu der elektrischen Leistung, die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 der Brennstoffzelle 10 ausgegeben wird, der externen Last die elektrische Leistung durch Entladen der durch den Kondensator 30 wiedergewonnenen elektrischen Nach-Stopp-Leistung durch die Ausführung des Entladesteuerungsmodus zuführen.
Dementsprechend kann das Brennstoffzellensystem 1 die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung dadurch verwenden, dass die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung die elektrische Nach-Stopp-Leistung wiedergewinnt, die verschwendet wird, und die elektrische Nach-Stopp-Leistung entlädt. Daher kann das Brennstoffzellensystem 1 die aus dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12 der Brennstoffzelle 10 der externen Last C zugeführte elektrische Leistung stabilisieren.
In dem Brennstoffzellensystem 1 führt in dem Entladesteuerungsmodus des Wiederauffrischungssteuerungsmodus der erste Brennstoffzellenstapel 11, der einer des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 ist, der der Leistungserzeugungsstoppsteuerung durch die Wiederauffrischungssteuerung unterzogen worden ist (d. h., die Zufuhr von Methansäure gestoppt worden ist), vorzugsweise eine Kurzschlussentladung der Kathodenelektrode zu der Anodenelektrode durch. Weiterhin führt das Brennstoffzellensystem 1 Wasser der Anodenelektrode des ersten Brennstoffzellenstapels 11 zu und entlädt die verbleibende Methansäure. Als Ergebnis kann der erste Brennstoffzellenstapel 11 schnell die elektrische Leistung aufgrund eines Kurzschlusses entladen und die Elektrodenreaktion in der MEA stoppen, um die Leistungserzeugung zu stoppen. Das heißt, dass das Brennstoffzellensystem 1 schnell die Wiederauffrischungssteuerung abschließen kann und schnell auf den normalen Leistungserzeugungsmodus nach Ausführung des Steuerungsabschlussmodus übergehen kann.
Dementsprechend kann das Brennstoffzellensystem 1 die Leistungserzeugungsstoppzeit verkürzen, in der die Brennstoffzelle 10 (der erste Brennstoffzellenstapel 11, der einer des ersten Brennstoffzellenstapels 11 und des zweiten Brennstoffzellenstapels 12 ist) die Leistungserzeugung entsprechend der Wiederauffrischungssteuerung stoppt. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass elektrische Leistung, die aus der Brennstoffzelle 10 (dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12) zu der externen Last C zugeführt wird, instabil wird, und kann die zu der externen Last C ausgegebene elektrische Leistung stabilisiert werden.
In dem Brennstoffzellensystem 1 kann der Kondensator 30 die aus der Brennstoffzelle 10 (dem ersten Brennstoffzellenstapel 11 und dem zweiten Brennstoffzellenstapel 12) ausgegebene elektrische Nach-Stopp-Leistung, die durch Entladen verschwendet worden ist, durch Laden (speichern) der elektrischen Leistung wiedergewinnen, und dann die elektrische Nach-Stopp-Leistung zu der externe Last C ausgeben (zuführen), indem die elektrische Leistung entladen wird. Daher kann der Nutzungswirkungsgrad der elektrischen Leistung, die durch die Brennstoffzelle 10 erzeugt wird, verbessert werden, und als Ergebnis kann ein Energiesparen verwirklicht werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben worden, in dem das Brennstoffzellensystem 1 zwei Brennstoffzellenstapel, d. h. den ersten Brennstoffzellenstapel 11 und den zweiten Brennstoffzellenstapel 12 aufweist. Jedoch ist in dem Brennstoffzellensystem 1 die Anzahl der Brennstoffzellenstapel nicht auf zwei begrenzt, und drei oder mehr Brennstoffzellenstapel können vorgesehen sein. Selbst wenn die Anzahl der Brennstoffzellenstapel drei oder mehr ist, können dieselben Wirkungen wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nummer 2021-006854 , die am 20. Januar 2021 eingereicht worden ist, wobei deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.
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 2007280741 A [0005]
JP 2021006854 [0077]

Claims

Brennstoffzellensystem mit: einer Brennstoffzelle, die eine Elektrodenstruktur aufweist, die eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode aufweist, und konfiguriert ist, elektrische Leistung durch Zufuhr eines Flüssigbrennstoffes zu der Anodenelektrode und Zufuhr eines Oxidationsmittels zu der Kathodenelektrode zu erzeugen, einer elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung, die konfiguriert ist, elektrische Leistung durch Laden eines Teils der elektrischen Leistung wiederzugewinnen, die aus der Brennstoffzelle ausgegeben wird, und die geladene elektrische Leistung zu entladen, und einer Steuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, die Brennstoffzelle und die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung zu steuern, wobei in einem Zustand, in dem die Zufuhr des Flüssigbrennstoffes zu der Brennstoffzelle gestoppt ist, die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, eine elektrische Nach-Stopp-Leistung, die die Brennstoffzelle unter Verwendung des Flüssigbrennstoffes erzeugt, der bereits zugeführt worden ist, zu laden, wodurch die elektrische Nach-Stopp-Leistung in die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung wiedergewonnen wird, und eine Elektrodenreaktion in der Elektrodenstruktur der Brennstoffzelle zu stoppen, nachdem die elektrische Nach-Stopp-Leistung in der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung wiedergewonnen worden ist, und in einem Zustand, in dem der Flüssigbrennstoff der Brennstoffzelle zugeführt wird, die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, die wiedergewonnene Nach-Stopp-Leistung aus der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung zu einer elektrischen Last zu entladen, um der externen Last die wiedergewonnene elektrische Nach-Stopp-Leistung zusätzlich zu der aus der Brennstoffzelle ausgegebenen elektrischen Leistung zuzuführen.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, die Brennstoffzelle kurzzuschließen, wenn eine Ausgangsspannung der elektrischen Nach-Stopp-Leistung gleich wie oder kleiner als eine minimale Spannung ist, die in die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung ladbar ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einer Wasserzufuhrvorrichtung, die konfiguriert ist, Wasser der Anodenelektrode der Brennstoffzelle zuzuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, das Wasser aus der Wasserzufuhrvorrichtung zu der Anodenelektrode zuzuführen, wenn eine Ladespannung, die einen Ladezustand der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung repräsentiert, eine Vollladespannung erreicht, die einen vollständiges Laden der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung repräsentiert, oder wenn die Ausgangsspannung der elektrischen Nach-Stopp-Leistung gleich wie oder kleiner als die minimale Spannung ist, die in die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung ladbar ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, die Zufuhr des Flüssigbrennstoffes zu der Brennstoffzelle wiederaufzunehmen, wenn ein aus der Brennstoffzelle ausgegebener Strom gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter minimaler Ausgangsstrom ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung konfiguriert ist, die elektrische Nach-Stopp-Leistung zu laden, wenn die Ladespannung, die den Ladezustand repräsentiert, gleich wie oder kleiner als eine Ladevorbereitungsspannung ist, die auf eine Spannung eingestellt ist, die niedriger als die Vollladespannung in einem Vollladezustand ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung konfiguriert ist, die elektrische Nach-Stopp-Leistung zu laden, die höher als eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle angehoben worden ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung konfiguriert ist, die elektrische Nach-Stopp-Leistung zu entladen, wodurch der Last die elektrische Nach-Stopp-Leistung zugeführt wird, wenn die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte erforderliche Ausgangsspannung ist, oder wenn der aus der Brennstoffzelle ausgegebene Strom gleich wie oder kleiner als ein erforderlicher Ausgangsstrom der Last ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, ein Entladen der elektrischen Nach-Stopp-Leistung zu der Last zu stoppen, wenn die Ladespannung, die den Ladezustand der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung repräsentiert, gleich wie oder kleiner als die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung einen Kondensator aufweist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in einem Zustand, in dem der Flüssigbrennstoff der Brennstoffzelle durch die Steuerungsvorrichtung zugeführt wird, die elektrische Leistungswiedergewinnungsvorrichtung konfiguriert ist, die aus der Brennstoffzelle ausgegebene elektrische Leistung zu laden, wenn die Ladespannung, die den Ladezustand der elektrischen Leistungswiedergewinnungsvorrichtung repräsentiert, kleiner als eine vorbestimmte Basisspannung ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Brennstoffzelle eine Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln aufweist, die elektrisch parallel geschaltet sind.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Flüssigbrennstoff Methansäure (HCOOH) ist.