JP2005100827A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コントロールユニット32は、セル電圧センサ22が検出した燃料電池スタック2のセル電圧を読み込んで、セル電圧を判定する。このセル電圧の判定結果により、コントロールユニット32は、水素循環ポンプ6による水素循環量の増加を行うか、又はパージ弁7を開いて、水素循環路内部のガスを系外へ放出する。
【選択図】 図1
Description
水素タンク3から導入された水素と燃料電池スタック2を通過後の排水素が水素循環ポンプ6で混合された後、燃料電池スタック2に供給される。
燃料電池スタック2を通過した水素は、水素循環経路8を通過し、水素循環ポンプ6に導かれる。水素循環経路8内に窒素やCO、水等の不純物濃度が高くなった場合、及びシステム起動時には、パージ弁7を開弁し、循環水素が循環路外部にパージされる。その動作については後述する。
また、コントロールユニット32は、特に限定されないが、本実施例では、CPUとプログラムROMと、作業用RAMと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。
コンプレッサ9は、外気を吸入して圧縮し、この圧縮された空気は、空気通路11の経路中に設けられた加湿器12で加湿され、燃料電池スタック2に供給される。
凝縮装置13で凝縮、回収された回収水は、水通路16を連通、非連通を切り替え可能なバルブ15を経由して水タンク17に導かれる。
運転者のアクセル開度に基づき設定される出力=電力に応じて、燃料電池スタック2のアノード側に水素、カソード側に空気をそれぞれ供給する。
またアノードの水素圧力及びカソードの空気圧力である運転圧力は、図2に示す様に、低負荷運転では低く、高負荷運転では高く設定されている。
まず、S1では、コントロールユニット32は、セル電圧センサ22から燃料電池スタック2の各セルの電圧を読み込み、全セルの平均電圧を計算する。次いで、S2では、S1で計算した全セルの平均電圧から、所定値(例えば0.1V)以上電圧が低下したセルがあるか否かを判断する。
所定値(例えば0.1V)以上電圧が低下したセルが存在する場合には、水詰りが発生したと判断し、S3で水素循環ポンプ6を増速(水素循環流量を増加)することで、水詰りを解消して、リターンする。
S5では、セル平均電圧は、予めコントロールユニット32のROM内に記憶したテーブル値よりも0.1V低いか否かを判断しており、0.1V以上低い場合にはS6へ進み、そうでない場合にはS7へすすむ。
2…燃料電池スタック
3…水素タンク
4…圧力制御弁
6…水素循環ポンプ
7…パージ弁
8…水素循環経路
9…コンプレッサ
12…加湿器
13…凝縮装置
17…水タンク
18…水ポンプ
21…温度センサ
22…セル電圧センサ
32…コントロールユニット
34…圧力センサ
Claims (7)
- アノードに燃料ガス、カソードに酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックと、
アノード出口から排出がれた燃料ガスをアノード入口側へ戻すアノードガス循環流路と、
アノードガス循環流路内のガスを駆動する循環流量が可変の水素循環ポンプと、
アノード出口から系外へアノードオフガスを排出するパージ弁と、
燃料電池スタックのセル電圧を測定するセル電圧測定手段と、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記セル電圧測定手段が測定したセル電圧に応じて、前記水素循環ポンプ及び前記パージ弁を制御する制御手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記セル電圧測定手段は、燃料電池スタックを構成する複数のセルの電圧を個別に測定可能であり、
前記制御手段は、セル電圧低下時に電圧低下の大きなセルが多いほど前記水素循環ポンプによる循環量を少なく、パージ弁からの排出量を多くするようにパージを行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 - 前記セル電圧測定手段は、燃料電池スタックを構成する各セルの電圧を個別に測定可能であり、
前記制御手段は、セル電圧低下時にセル電圧間のばらつきが小さいほど前記水素循環ポンプによる循環量を少なく、パージ弁からの排出量を多くするようにパージを行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 - アノード流路の水詰まりを判定する水詰まり判定手段を備え、
前記制御手段は、セル電圧低下時に水つまりの可能性が低いほど水素循環ポンプによる循環量を少なく、パージ弁からの排出量を多くするようにパージを行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 - 前記セル電圧測定手段は、燃料電池スタックを構成する各セルの電圧を個別に測定可能であり、
前記水詰まり判定手段は、セル電圧低下時に電圧低下の大きなセルが多いほど水詰まりの可能性が低いと判断することを特徴とする請求項4記載の燃料電池システム。 - 前記セル電圧測定手段は、燃料電池スタックを構成する各セルの電圧を個別に測定可能であり、
前記水詰まり判定手段は、セル電圧低下時にセル電圧間のばらつきが小さいほど水つまりの可能性が低いと判断することを特徴とする請求項4記載の燃料電池システム。 - 前記制御手段は、パージの最初は、水素循環ポンプによる循環量を通常運転時よりも多く設定し、その後セル電圧の上昇速度が遅い場合には、パージ弁からの排出量を多くするように設定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
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