JP2005150020A - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005150020A JP2005150020A JP2003389275A JP2003389275A JP2005150020A JP 2005150020 A JP2005150020 A JP 2005150020A JP 2003389275 A JP2003389275 A JP 2003389275A JP 2003389275 A JP2003389275 A JP 2003389275A JP 2005150020 A JP2005150020 A JP 2005150020A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- temperature
- cell system
- resistance
- logarithm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関し、より詳しくは、氷点以下の温度で燃料電池を発電させる際の触媒層表面や電解質膜中の水や氷の量を正確に把握することを可能にする技術に係わる。 The present invention relates to a fuel cell system, and more specifically, to a technology that makes it possible to accurately grasp the amount of water and ice in a catalyst layer surface and an electrolyte membrane when generating power at a temperature below the freezing point. Involved.
一般に、水素ガスと酸素ガスを用いた電気化学反応によって発電する高分子電解質型燃料電池では、氷点以下の温度で発電を行おうとすると、電極近傍や電解質膜表面の水分が凍結するために、電極触媒反応部への反応ガスの到達が阻害され、反応ガスを供給しても電気化学反応が進行せずに燃料電池が起動できないことがある。 In general, in a polymer electrolyte fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction using hydrogen gas and oxygen gas, if power is generated at a temperature below the freezing point, the water near the electrode and the surface of the electrolyte membrane freezes. The reaction gas may be prevented from reaching the catalytic reaction section, and even if the reaction gas is supplied, the electrochemical reaction may not proceed and the fuel cell may not be activated.
このような背景から、従来までの高分子電解質型燃料電池では、氷点以下の温度で発電を行う時には、エンドプレート等に取り付けたヒータを加熱することにより燃料電池スタックを暖めたり、燃料電池スタックに供給する反応ガスの流量や圧力を増やしたり、電流や電圧の取り出し方を工夫する等、燃料電池を確実に起動させるための種々の対策が取られている。 From such a background, in conventional polymer electrolyte fuel cells, when generating power at a temperature below freezing point, the fuel cell stack is heated by heating a heater attached to an end plate or the like. Various measures have been taken to reliably start the fuel cell, such as increasing the flow rate and pressure of the reaction gas to be supplied, and devising how to extract current and voltage.
しかしながら、上記のような対策により氷点以下の温度で発電を行う場合には、多量の電力や反応ガスが消費され、燃料電池の起動途中で発電不能になることがある。このため、最近では、氷点以下の温度で燃料電池を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えるために、燃料電池スタック内の特に触媒表面や電解質膜中の水分量や凍結の有無に応じて燃料電池を起動する方法が検討されている。 However, when power generation is performed at a temperature below the freezing point due to the measures described above, a large amount of power and reaction gas is consumed, and power generation may become impossible during the startup of the fuel cell. Therefore, recently, in order to reliably start the fuel cell at a temperature below the freezing point and at the same time to minimize the amount of reaction gas used and the power consumption, the catalyst surface and the electrolyte membrane in the fuel cell stack are required. A method of starting a fuel cell according to the amount of moisture in the inside and the presence or absence of freezing has been studied.
ところで、電解質膜中の水分量を把握する方法の一つとして、セル抵抗を約1[kHz]の高周波インピーダンスの実部成分として測定し、測定されたセル抵抗により電解質膜中の水分量を把握する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、一般に、セル抵抗は電解質膜中の水分量に対応しているのに過ぎないので、電解質膜中の水や触媒表面の水が凍結しているかどうかや、触媒表面の水分量がどの程度なのかをセル抵抗から把握することはできない。従って、セル抵抗は、氷点以下で燃料電池をより確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えるための指標としては不十分である。 However, in general, the cell resistance only corresponds to the amount of water in the electrolyte membrane, so whether the water in the electrolyte membrane or the water on the catalyst surface is frozen, and how much the moisture content on the catalyst surface is It cannot be determined from the cell resistance. Therefore, the cell resistance is insufficient as an index for starting the fuel cell more reliably below the freezing point and at the same time minimizing the amount of reaction gas used and the power consumption.
また、水分は必ずしも0[℃]で凍結するとは限らず、電解質膜中や触媒表面の水は過冷却現象や電解質膜の構成成分であるスルホン酸基との相互作用、あるいは、電解質膜中の水のクラスタサイズが小さいことによる表面張力の増加によって、凝固点が降下することが考えられる。また、発電停止時に、セル内に水素が残留していると、放置している間に空気中の酸素が混入することにより、触媒層で水が生成することや、セル内に閉じこめられた水蒸気が温度の低下と共に凝縮して触媒層に水滴が付着することが考えられる。従って、触媒層や電解質膜中の水や氷の量を正確に把握することは、氷点以下で燃料電池を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えるために、非常に重要な作業である。 In addition, the water does not always freeze at 0 [° C.], and the water in the electrolyte membrane or on the catalyst surface interacts with the supercooling phenomenon, the sulfonic acid group that is a component of the electrolyte membrane, or in the electrolyte membrane. It is conceivable that the freezing point drops due to an increase in surface tension due to the small water cluster size. In addition, if hydrogen remains in the cell when power generation is stopped, oxygen in the air is mixed while the cell is left standing, so that water is generated in the catalyst layer or water vapor confined in the cell. It is conceivable that water condenses as the temperature decreases and water droplets adhere to the catalyst layer. Therefore, accurately grasping the amount of water and ice in the catalyst layer and electrolyte membrane ensures that the fuel cell is started below the freezing point, and at the same time, the amount of reaction gas used and the power consumption are minimized. This is a very important task.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、触媒層表面や電解質膜中の水や氷の量を正確に把握することにより、氷点以下の温度で燃料電池を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えることが可能な、燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to accurately grasp the amount of water and ice on the surface of the catalyst layer and the electrolyte membrane, so that the fuel cell can be operated at a temperature below the freezing point. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system that can reliably start up and simultaneously reduce the amount of reaction gas used and power consumption.
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、前回のシステム停止時から起動時までの間の燃料電池セルの抵抗及び温度の変化の関係に従って、燃料電池セルの起動方法を決定する。 In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention uses a fuel cell startup method according to the relationship between the resistance and temperature change of the fuel cell between the previous system shutdown and the startup. decide.
本発明に係る燃料電池システムによれば、触媒層や電解質膜中の水や氷の量を正確に把握することができるので、氷点以下の温度で燃料電池を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えることができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the amount of water and ice in the catalyst layer and the electrolyte membrane can be accurately grasped, so that the fuel cell is reliably started at a temperature below the freezing point, and at the same time, the reaction gas Usage and power consumption can be minimized.
本発明に係る燃料電池システムは、図1に示すような構成の燃料電池セルに反応ガスを供給して電力を取り出す処理に適用することができる。ここで、図1に示す燃料電池セル1は、パーフルオロスルホン酸ポリマーやナフィオン等の固体高分子材料により形成された電解質膜2と、この電解質膜2を挟持するように配設されたアノード(水素極)3及びカソード(空気極)4と、アノード3及びカソード4の外側に配設されたセパレータ5a,5b及びエンドプレート6a,6bとを主な構成要素として備え、これらの構成要素はボルト7a,7bにより固定されている。また、上記アノード3及びカソード4はそれぞれ、触媒層8aとガス拡散層9a、及び触媒層8bとガス拡散層9bを有し、触媒層8a,8bは、カーボン担持白金触媒とナフィオンにより形成されている。また、上記ガス拡散層9a,9bは、カーボンペーパーにより形成され、シリコンシール10a,10bによってその厚みが調整されている。また、セパレータ5a,5bにはそれぞれ、ガス拡散層9aに水素を供給するための水素ガス流路11、及びガス拡散層9bに空気を供給するための空気ガス流路12が形成されている。また、エンドプレート6a,6bの外側には、燃料電池セル1を加熱するためのヒータ13a,13bが配設されている。なお、この実施形態では、電解質膜2、触媒層8a,8b、及びガス拡散層9a,9bにより構成されるMEA(Membrane and Electrode Assembly:電極膜接合体)の面積は、25[cm2]とした。また、この実施形態では、燃料電池は燃料電池セル1により構成されているとしたが、燃料電池セル1を複数積層することにより燃料電池を構成してもよい。そして、このような構成を有する燃料電池セル1では、水素ガス流路11を介してアノード3に水素が供給されると、アノード3において以下の反応式に示す触媒層9aの白金による触媒反応が生じる。
上記の触媒反応によって生じたプロトン(H+)は、アノード3からカソード4側に向かって移動する。カソード4側に移動したプロトンは、空気ガス流路12を介してカソード4に供給された空気(O2)と以下の反応式に示す触媒層9bの白金による触媒反応を起こし、水(H2O)を生成する。これにより、燃料電池セル1は起電力を生じる。
以下、図面を参照して、上記燃料電池セル1により構成した本発明の実施形態となる燃料電池システムの構成及び動作について説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention configured by the
〔燃料電池システムの構成〕
始めに、図2を参照して、本発明の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
[Configuration of fuel cell system]
First, the configuration of the fuel cell system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の実施形態となる燃料電池システム20は、図2に示すように、燃料電池セル1と、この燃料電池セル1への水素及び空気の供給量を制御するマスフローコントローラ(MFC)21a,21bと、燃料電池セル1に設けられたヒータ13に電力を供給するヒータ電源22と、燃料電池セル1から取り出す電流量を制御する定電流制御回路23と、定電流制御回路23から出力された直流電流を交流電流に変換し、負荷24に電力を供給するインバータ25とを備える。
As shown in FIG. 2, a
また、この燃料電池システム20は、燃料電池セル1の温度(以下、セル温度と略記)を測定する温度計26と、燃料電池セル1の抵抗(以下、セル抵抗と略記)を測定するセル抵抗測定器27と、温度計26及びセル抵抗測定器27により測定されたセル温度及びセル抵抗を記憶するメモリ28と、燃料電池システム20の動作を制御する制御部29とを有する。また、この実施形態では、セル温度は、燃料電池セル1を構成するセパレータ5a,5bに溝を形成し、この溝に熱電対を挿入することにより測定する。また、セル抵抗は、1[kHz]の高周波インピーダンスの実部成分として燃料電池セル1を構成するアノード3とカソード4間の抵抗を計測することにより測定する。なお、上記温度計26及びセル抵抗測定器27は、本発明に係る測定手段として機能する。また、上記メモリ28は、本発明に係る記憶手段として機能する。
The
〔燃料電池システムの動作〕
このような構成を有する燃料電池システム20では、制御部29が、メモリ28内に記憶された前回のシステム停止時から起動時までのセル温度とセル抵抗の変化の様子を参照して、セル温度の逆数と電解質膜2の抵抗成分(膜抵抗成分)の対数をプロットしたアレニウスプロットを作成し、作成したアレニウスプロットに従って以下に示す起動処理を実行することにより燃料電池セル1を起動する。
[Operation of fuel cell system]
In the
なお、上記膜抵抗成分は、セル抵抗から予め計測しておいた、温度依存性が少ない触媒層、ガス拡散層、及びセパレータ間の接触抵抗を差し引くことにより、算出することができる。また、上記アレニウスプロットは、図3に示すように、外気温度が氷点下になると、約0〜−10[℃]の温度範囲で傾き(微分値)の大きさが変化する特性を有する。また、セル温度とセル抵抗の関係は、一般に、以下の数式により定義される(RM:膜抵抗成分,R0:ガス拡散層と触媒層の接触抵抗とセパレータやGDLの抵抗の和,λ:電解質膜の含水率)。
以下、図4,図5に示すフローチャートを参照して、本発明の第1及び第2の実施形態となる起動処理を実行する際の制御部29の動作について説明する。
Hereinafter, with reference to the flowcharts shown in FIGS. 4 and 5, the operation of the
始めに、図4に示すフローチャートを参照して、本発明の第1の実施形態となる起動処理を実行する際の制御部29の動作について説明する。
First, the operation of the
図4に示すフローチャートは、燃料電池セル1の起動命令が制御部29に入力されることで開始となり、この起動処理はステップS1の処理に進む。なお、制御部29は、前回のシステム停止後、燃料電池セル1が放置されている間のセル温度とセル抵抗を定期的に計測し、計測した値をメモリ28に記憶しているものとする。
The flowchart shown in FIG. 4 starts when an activation command for the
ステップS1の処理では、制御部29が、メモリ28内に記憶された情報を参照して、セル温度の逆数と膜抵抗成分の対数をプロットしたアレニウスプロットを算出する。なお、このステップS1の処理において、制御部29は、膜抵抗成分の対数の代わりに、膜抵抗成分と温度の積の対数を用いてもよい。これにより、このステップS1の処理は完了し、この起動処理はステップS1の処理からステップS2の処理に進む。
In the process of step S1, the
ステップS2の処理では、制御部29が、ステップS1の処理により算出したアレニウスプロットに傾き(微分値)の変化点があるか否かを判別する。そして、判別の結果、アレニウスプロットに傾きの変化点がない場合、制御部29は、通常の起動モードで燃料電池セル1を起動すべく、起動処理をステップS2の処理からステップ6の処理に起動処理を進める。一方、アレニウスプロットに傾きの変化点がある場合には、制御部29は、低温時の起動モードで燃料電池セル1を起動すべく、起動処理をステップS2の処理からステップS3の処理に進める。
In the process of step S2, the
ステップS3の処理では、制御部29が、ヒータ電源22を制御することによりエンドプレート6a,6bに設けられたヒータ13a,13bを加熱し、燃料電池セル1を加熱する。これにより、このステップS3の処理は完了し、この起動処理はステップS3の処理からステップS4の処理に進む。
In the process of step S <b> 3, the
ステップS4の処理では、制御部29が、温度計26を制御することにより、燃料電池セル1の温度を計測する。これにより、このステップS4の処理は完了し、この起動処理はステップS4の処理からステップS5の処理に進む。
In the process of step S <b> 4, the
ステップS5の処理では、制御部29が、燃料電池セル1の温度を参照して、燃料電池セル1の温度が所定温度以上になったか否かを判別する。そして、燃料電池セル1の温度が所定温度以上になるのに応じて、制御部29は、起動処理をステップS5の処理からステップS6の処理に進める。一方、燃料電池セル1の温度が所定温度以上になっていない場合には、制御部29は、所定時間待機した後、起動処理をステップS5の処理からステップS4の処理に戻す。
In the process of step S5, the
なお、この実施形態では、上記所定温度は、0[℃]であるとするが、本発明はこれに限られることはなく、燃料電池セル1が発電を持続可能になる温度である限りどのような値であってもよい。また、傾きの変化点の温度が高い時は上記所定温度を高く、変化点の温度が低い時には上記所定温度を低く設定してもよい。
In this embodiment, the predetermined temperature is 0 [° C.]. However, the present invention is not limited to this, and as long as it is a temperature at which the
ステップS6の処理では、制御部29が、MFC21a,21bを制御することにより、燃料電池セル1への水素と空気の供給を開始し、燃料電池セル1を起動する。これにより、このステップS6の処理は完了し、この起動処理はステップS6の処理からステップS7の処理に進む。
In the process of step S6, the
ステップS7の処理では、制御部29が、定電流制御回路23を制御することにより、燃料電池セル1から直流電流の取り出しを開始する。これにより、一連の起動処理は終了する。
In the process of step S <b> 7, the
以上の説明から明らかなように、本発明の第1の実施形態となる起動処理によれば、メモリ28が、前回のシステム停止時から起動時までの間の燃料電池セル1の抵抗及び温度の変化を記憶し、制御部29が、メモリ28内に記憶された燃料電池セル1の抵抗及び温度の変化の様子に従って、触媒層表面にどの程度水滴が付着しているかや、電解質膜の内部及び表面の水が凍結しているかを正確に判断し、この判断結果に従って燃料電池セル1の起動方法を決定するので、氷点以下の温度で燃料電池セル1を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えることができる。
As is apparent from the above description, according to the start-up process according to the first embodiment of the present invention, the
また、本発明の第1の実施形態となる起動処理によれば、制御部29が、絶対温度の逆数をx軸、膜抵抗成分の対数をy軸としてプロットしたアレニウスプロットを作成し、作成されたアレニウスプロットに傾きの変化点があるか否かを判別することにより、電解質膜の内部及び表面において水が凍結しているか否かを判断するので、氷点以下の温度で燃料電池をより確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えることができる。
Further, according to the start-up process according to the first embodiment of the present invention, the
さらに、本発明の第1の実施形態となる起動処理によれば、アレニウスプロットに傾きの変化点がある場合、制御部29が、低温時の起動モードとして、ヒータ電源22を制御することによりエンドプレート6a,6bに設けられたヒータ13a,13bを加熱し、燃料電池セル1が所定温度になるまで加熱した後に燃料電池セル1を起動するので、氷点以下の温度においても、無駄な電力を消費することなく、燃料電池セル1を確実に起動させることができる。
Further, according to the start-up process according to the first embodiment of the present invention, when there is a change point of the slope in the Arrhenius plot, the
次に、図5に示すフローチャートを参照して、本発明の第2の実施形態となる起動処理を実行する際の制御部29の動作について説明する。なお、図5に示すフローチャートは、図4に示すステップS2の処理において、アレニウスプロットに傾きの変化点があると判別された以後(ステップS3の処理以後)の処理である。また、図5に示すステップS11〜ステップS13の処理は、図4に示すステップS3〜ステップS5の処理と同じであるので、以下ではステップS14の処理から本発明の第2の実施形態となる起動処理について説明する。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 5, the operation of the
ステップS14の処理では、制御部29が、アレニウスプロットの傾きの大きさが所定値以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、アレニウスプロットの傾きの大きさが所定値以下でない場合、制御部29は、ステップS15の処理としてMFC21a,21bを制御して燃料電池セル1への水素と空気の供給を開始した後、起動処理をステップS18の処理に進める。
In the process of step S14, the
一方、アレニウスプロットの傾きの大きさが所定以下である場合には、制御部29は、
燃料電池セル1内に残留している水素が外部から侵入した酸素と反応して水を生成しながら温度が低下、若しくは、燃料電池セル1内の水蒸気が温度低下と共に凝結し、氷点以下の温度における起動時に触媒層に残留している水の量が多いと判断する。そして、制御部29は、ステップS16の処理としてMFC21a,21bを制御して水素と空気の流量を通常時よりも増量して燃料電池セル1に供給し、ステップS17の処理として所定時間待機した後、起動処理をステップS18の処理に進める。これにより、触媒層に存在する氷による水素や空気の供給不良を抑え、拡散分極(過電圧)の増大を抑えることができる。
On the other hand, when the magnitude of the slope of the Arrhenius plot is not more than a predetermined value, the
The hydrogen remaining in the
ステップS18の処理では、制御部29が、アレニウスプロットの傾きと起動時の膜抵抗成分の大きさから、燃料電池セル1から取り出す電流量と電流を取り出す際に電流を上げる速さ(時間微分)を決定する。具体的には、アレニウスプロットの傾きが小さい場合、触媒層に氷が多く存在し、拡散分極が大きいと考えられるので、制御部29は、取り出す電流量を小さくする。また、アレニウスプロットの傾きが小さく、膜抵抗成分が所定値以上である場合には、触媒層に氷が多く存在することに加えて、電解質膜が乾燥することによって電解質膜の抵抗による分極も大きいと考えられるので、制御部29は、電流を上げる速度を遅くすることにより、電流を上げている間に発電によって生成された水を電解質膜に逆拡散させ、膜抵抗成分を小さくする。これにより、このステップS18の処理は完了し、この起動処理はステップS18の処理からステップS19の処理に進む。
In the process of step S18, the
ステップS19の処理では、制御部29が、ステップS18の処理において決定した取り出し電流量と電流を上げる速度で燃料電池セル1から電流を取り出すように定電流制御回路23を制御する。これにより、一連の起動処理は完了する。
In the process of step S19, the
以上の説明から明らかなように、本発明の第2の実施形態となる起動処理によれば、制御部29が、絶対温度の逆数をx軸、膜抵抗成分の対数をy軸としてプロットしたアレニウスプロットを作成し、作成されたアレニウスプロットの傾きの大きさが所定値以下であるか否かを判別することにより、触媒層や電解質膜表面の水や氷の分量を定性的に把握するので、氷点以下の温度で燃料電池セル1を確実に起動させると同時に、反応ガスの使用量と電力消費量を必要最小限に抑えることができる。
As is clear from the above description, according to the start-up process according to the second embodiment of the present invention, the
また、本発明の第2の実施形態となる起動処理によれば、アレニウスプロットの傾きの大きさが所定値以下である場合、制御部29が、MFC21a,21bを制御して水素と空気の流量を通常の起動時より増量して燃料電池セル1に供給するので、触媒層中の氷を取り除き、拡散分極による燃料電池セル1の電圧低下を防止できる。
Further, according to the starting process according to the second embodiment of the present invention, when the magnitude of the slope of the Arrhenius plot is equal to or smaller than a predetermined value, the
また、本発明の第2の実施形態となる起動処理によれば、制御部29が、MFC21a,21bを制御して水素と空気の流量を通常の起動時より増量して燃料電池セル1に供給してから所定時間経過した後に燃料電池セル1から電流を取り出すように制御するので、反応ガスが触媒層まで十分に到達する前に燃料電池セル1の発電を開始してしまうことを防止できる。
Further, according to the start-up process according to the second embodiment of the present invention, the
さらに、本発明の第2の実施形態となる起動処理によれば、制御部29が、アレニウスプロットの傾きと膜抵抗成分の大きさに応じて、燃料電池セル1から取り出す電流量と電流を取り出す際に電流を上げる速さを制御するので、氷点以下の温度で燃料電池セル1を起動する際に、燃料電池セル1が発電不能になることを防止すると共に、発電効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the start-up process according to the second embodiment of the present invention, the
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are all included in the scope of the present invention.
1:燃料電池セル
13:ヒータ
21a,21b:マスフローコントローラ(MFC)
22:ヒータ電源
23:定電流制御回路
24:負荷
25:インバータ
26:温度計
27:セル抵抗測定器
28:メモリ
29:制御部
1: Fuel cell 13:
22: Heater power supply 23: Constant current control circuit 24: Load 25: Inverter 26: Thermometer 27: Cell resistance measuring device 28: Memory 29: Control unit
Claims (10)
前回のシステム停止時からシステム起動時までの間の燃料電池セルの抵抗及び温度の変化の関係に従って、燃料電池セルの起動方法を制御すること
を特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system including a fuel cell that generates electric power by electrochemically reacting a reaction gas in a membrane electrode assembly,
A fuel cell system, wherein a fuel cell activation method is controlled in accordance with a relationship between a change in resistance and temperature of the fuel cell between a previous system stop and a system activation.
前記燃料電池セルの抵抗及び温度を測定する測定手段と、
前回のシステム停止時からシステム起動時までの間の前記燃料電池セルの抵抗及び温度の変化を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された燃料電池セルの抵抗と温度の変化の関係に従って、燃料電池セルの起動方法を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system including a fuel cell that generates electric power by electrochemically reacting a reaction gas in a membrane electrode assembly,
Measuring means for measuring the resistance and temperature of the fuel cell;
Storage means for storing changes in resistance and temperature of the fuel cell between the previous system shutdown and system startup;
A fuel cell system comprising: control means for controlling a starting method of the fuel cell according to the relationship between the resistance of the fuel cell stored in the storage means and a change in temperature.
前記制御手段は、前記対数若しくは微分値に変化があった場合、前記加熱手段を制御することにより前記燃料電池セルを加熱し、燃料電池セルが所定温度以上になるのに応じて燃料電池セルを起動することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の燃料電池システム。 Comprising heating means for heating the fuel cell,
The control means heats the fuel cell by controlling the heating means when there is a change in the logarithm or differential value, and the fuel battery cell is changed in response to the temperature of the fuel battery cell exceeding a predetermined temperature. The fuel cell system according to claim 3 or 4, wherein the fuel cell system is started.
前記制御手段は、前記対数若しくは微分値の大きさが所定値以下である場合、前記調整手段を制御することにより、前記燃料電池セルに供給する反応ガスの流量と圧力の少なくとも一方を通常の起動時より増量すること特徴とする請求項4又は請求項5に記載の燃料電池システム。 Adjusting means for adjusting at least one of the flow rate and pressure of the reaction gas;
When the magnitude of the logarithmic value or the differential value is equal to or less than a predetermined value, the control means controls the adjustment means so that at least one of the flow rate and pressure of the reaction gas supplied to the fuel cell is normally activated. 6. The fuel cell system according to claim 4 or 5, wherein the fuel cell system is increased from the time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003389275A JP2005150020A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003389275A JP2005150020A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005150020A true JP2005150020A (en) | 2005-06-09 |
Family
ID=34696070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003389275A Pending JP2005150020A (en) | 2003-11-19 | 2003-11-19 | Fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005150020A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005044795A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-17 | Honda Motor Co Ltd | Low-temperature starting method for fuel cell |
JP2006156181A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Honda Motor Co Ltd | Low-temperature starting method of fuel cell, and fuel cell system |
JP2007035438A (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007213863A (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system and startup method of fuel cell at low temperature |
JP2007242339A (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system, humidity degree measuring method of fuel cell, and purge control method of fuel cell |
JP2008091112A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
WO2009017140A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
CN112670541A (en) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 新源动力股份有限公司 | Method and system for judging membrane electrode icing in low-temperature starting process of fuel cell and storage medium |
-
2003
- 2003-11-19 JP JP2003389275A patent/JP2005150020A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005044795A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-17 | Honda Motor Co Ltd | Low-temperature starting method for fuel cell |
JP2006156181A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Honda Motor Co Ltd | Low-temperature starting method of fuel cell, and fuel cell system |
JP2007035438A (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007213863A (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system and startup method of fuel cell at low temperature |
JP2007242339A (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system, humidity degree measuring method of fuel cell, and purge control method of fuel cell |
JP2008091112A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
WO2009017140A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
CN112670541A (en) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 新源动力股份有限公司 | Method and system for judging membrane electrode icing in low-temperature starting process of fuel cell and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3999498B2 (en) | Fuel cell system and method for stopping the same | |
US20080145714A1 (en) | Fuel Cell System and Related Method | |
EP1684372B1 (en) | Fuel cell system and mobile body | |
JP4595317B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2001332280A (en) | Fuel cell system | |
CN109690851A (en) | Fuel cell system and its control method | |
JPWO2008047944A1 (en) | Fuel cell system | |
JP2010129245A (en) | Fuel cell system | |
JP2005150020A (en) | Fuel cell system | |
JP2009123613A (en) | Fuel cell system and method of controlling fuel cell system | |
EP2416422B1 (en) | Solid electrolyte fuel cell | |
JP2007046110A (en) | Method for operating water electrolysis system | |
KR20140126862A (en) | Fuel cell system and control method of the same which improve cold-startability of a fuel cell vehicle | |
JP2007172843A (en) | Fuel cell system and its starting method | |
JP2020068061A (en) | Fuel cell system and control method therefor | |
JP5469047B2 (en) | Fuel cell device | |
JP2008171601A (en) | Fuel cell system | |
JP2007042477A (en) | Fuel cell system | |
JP2006351280A (en) | Fuel cell starter and starting method of fuel cell | |
JP2010257751A (en) | Method of controlling fuel cell system | |
JP2006156181A (en) | Low-temperature starting method of fuel cell, and fuel cell system | |
JP5329291B2 (en) | Fuel cell module control program | |
JP4945938B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2012129081A (en) | Operational method of fuel cell system | |
JP5007496B2 (en) | Fuel cell system |