JP2008146877A - Fuel cell system, and impurities accumulation amount estimation method of fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system, and impurities accumulation amount estimation method of fuel cell system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate an amount of impurities accumulated at an anode side by permeating an electrolyte film from a cathode side, in a fuel cell system using a dead-end system. <P>SOLUTION: The fuel cell system is provided with a means of estimating an amount of impurities accumulated at an anode side by permeating an electrolyte membrane from a cathode side, and a means of purging the impurities at the instant their amount reaches a given value. The means of estimating an amount of the impurities can carry out estimation of the impurities by preliminarily finding a relation of a current density of a fuel cell and a rate at which the impurities are accumulated, and detecting a current density for each given period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの不純物蓄積量推定方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a method for estimating the amount of accumulated impurities in a fuel cell system.

燃料電池は、アノードとカソードが、電解質膜を挟んでそれぞれ配置された構造を有している。そして、各電極に反応ガスが供給されると、電極間で電気化学反応が起こり起電力を生じる。反応は、具体的には、アノードに水素(燃料ガス)が接触し、カソードに酸素(酸化剤ガス)が接触することによって起こる。   The fuel cell has a structure in which an anode and a cathode are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween. When a reactive gas is supplied to each electrode, an electrochemical reaction occurs between the electrodes to generate an electromotive force. Specifically, the reaction occurs when hydrogen (fuel gas) is in contact with the anode and oxygen (oxidant gas) is in contact with the cathode.

一般に、カソードには、コンプレッサによって外気から取り込まれた空気が供給される。一方、アノードには、高圧水素タンクに貯蔵された水素が供給される。このアノードへの水素の供給方法の1つに、いわゆるデッドエンド方式がある(例えば、特許文献1参照。)。この方式では、水素の流路の下流が閉塞された状態で運転が行われ、アノードには、消費された水素に相当する量の水素が供給される。   Generally, air taken in from outside air by a compressor is supplied to the cathode. On the other hand, hydrogen stored in a high-pressure hydrogen tank is supplied to the anode. One of the methods for supplying hydrogen to the anode is a so-called dead end system (see, for example, Patent Document 1). In this system, the operation is performed with the downstream of the hydrogen flow path blocked, and an amount of hydrogen corresponding to the consumed hydrogen is supplied to the anode.

デッドエンド方式による燃料電池システムの場合、時間の経過とともに、燃料ガスの流路に溜まる不純物の量が増えていく。具体的には、カソードに供給される空気に含まれる窒素などが、電解質膜を透過してアノード側に蓄積されるようになる。このため、特許文献1に開示された燃料電池システムには、燃料ガスの流路から不純物を周期的に排出するパージバルブが設けられている。そして、燃料電池の電圧が所定値よりも低い場合には、このパージバルブを開くことによって電圧が回復するようにしている。   In the case of a dead-end fuel cell system, the amount of impurities that accumulate in the fuel gas flow path increases with time. Specifically, nitrogen contained in the air supplied to the cathode permeates the electrolyte membrane and accumulates on the anode side. For this reason, the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is provided with a purge valve that periodically discharges impurities from the flow path of the fuel gas. When the voltage of the fuel cell is lower than a predetermined value, the voltage is recovered by opening this purge valve.

特表2004−536436号公報JP-T-2004-536436

しかしながら、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、上記以外の原因による電圧低下であってもパージを行ってしまう場合があった。この理由について、以下に詳述する。   However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, purging may be performed even if the voltage drops due to a cause other than the above. The reason will be described in detail below.

燃料電池では、アノードに水素が供給されることにより、アノードで
→2H+2e
の反応が起こってHが生成する。そして、このHは、電解質膜を透過してカソード側に移動した後、カソードに供給された酸素との間で
(1/2)O+2H+2e→H
の反応を起こす。すなわち、両電極間において、
+(1/2)O→H
の電気化学反応が起こることによって、燃料電池で起電力が発生する。
In the fuel cell, when hydrogen is supplied to the anode, H 2 → 2H + + 2e is supplied to the anode.
The above reaction takes place and H + is produced. Then, this H + passes through the electrolyte membrane and moves to the cathode side, and then (1/2) O 2 + 2H + + 2e → H 2 O with oxygen supplied to the cathode.
Cause the reaction. That is, between both electrodes,
H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O
As a result of this electrochemical reaction, an electromotive force is generated in the fuel cell.

上記の反応を円滑に進行させるには、電解質膜を適度な湿潤状態に保持して、水素ガスをイオン化する必要がある。それ故、燃料ガスや酸化剤ガスといった反応ガスは、通常、水蒸気を含んだ状態で燃料電池に供給される。ここで、反応ガス中の水分が減少して電解質膜が乾燥すると、電気化学反応が円滑に進まなくなり、燃料電池の出力は低下する。一方、反応ガスが水分を過剰に含む場合には、水の凝縮が起こり、反応ガスの流路は凝縮した水によって塞がれてしまう。これにより、燃料電池への反応ガスの供給が阻害されて、電気化学反応が円滑に進行しなくなる。したがって、この場合にも、上記と同様に燃料電池の出力は低下する。   In order for the above reaction to proceed smoothly, it is necessary to ionize the hydrogen gas while maintaining the electrolyte membrane in an appropriate wet state. Therefore, reaction gases such as fuel gas and oxidant gas are usually supplied to the fuel cell in a state containing water vapor. Here, when the moisture in the reaction gas decreases and the electrolyte membrane dries, the electrochemical reaction does not proceed smoothly, and the output of the fuel cell decreases. On the other hand, when the reaction gas contains excessive moisture, water condensation occurs, and the flow path of the reaction gas is blocked by the condensed water. Thereby, the supply of the reaction gas to the fuel cell is hindered, and the electrochemical reaction does not proceed smoothly. Accordingly, in this case as well, the output of the fuel cell decreases as described above.

このように、燃料電池の電圧は、電解質膜を通ってカソード側からアノード側にガスが透過する以外の理由によっても低下する。したがって、特許文献1のように、出力電圧をモニターし、この値が低下した時点でパージを行う方法では、アノード側に不純物が殆ど蓄積していないにもかかわらず、パージを行うことになる場合があった。また、不純物が蓄積している場合であっても、出力電圧が低下してからパージを行うので、安定した電圧が得られ難いという問題もあった。   As described above, the voltage of the fuel cell also decreases for reasons other than the gas permeating from the cathode side to the anode side through the electrolyte membrane. Therefore, in the method of monitoring the output voltage as in Patent Document 1 and performing the purge when this value decreases, the purge is performed even though almost no impurities are accumulated on the anode side. was there. Further, even when impurities are accumulated, there is a problem that it is difficult to obtain a stable voltage because purging is performed after the output voltage is lowered.

一方、モニターした燃料電池の電圧の値に応じて、パージバルブを開くタイミングを決定するのではなく、一定の時間間隔で開くようにした燃料電池システムもある。しかしながら、この場合、アノード側に不純物が蓄積する前にパージが行われると、高濃度の水素が排出されることになる。このため、燃費の低下を招いたり、水素を可燃限界未満の濃度に希釈するための装置が大型化したりするなどの問題を生じていた。   On the other hand, there is also a fuel cell system in which the timing for opening the purge valve is not determined according to the monitored voltage value of the fuel cell, but is opened at regular time intervals. However, in this case, if purging is performed before impurities accumulate on the anode side, high-concentration hydrogen will be discharged. For this reason, problems such as a reduction in fuel consumption and an increase in the size of a device for diluting hydrogen to a concentration below the flammable limit have occurred.

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、デッドエンド方式を用いた燃料電池システムにおいて、カソードの側から電解質膜を透過してアノードの側に蓄積した不純物の量を推定することにある。   The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is to estimate the amount of impurities that permeate the electrolyte membrane from the cathode side and accumulate on the anode side in the fuel cell system using the dead end system.

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記カソードの側から前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する手段を有しており、
前記不純物の量を推定する手段は、前記燃料電池の電流密度と前記不純物が蓄積する速度との関係を予め求めておき、所定時間毎に前記燃料電池の電流密度を検出して、該電流密度と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する手段であることを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including a fuel cell capable of operating in a state in which a fuel gas is supplied to an anode and an oxidant gas is supplied to a cathode, and a downstream side of the anode is closed.
Having means for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side from the cathode side;
The means for estimating the amount of the impurity obtains in advance a relationship between the current density of the fuel cell and the speed at which the impurity accumulates, detects the current density of the fuel cell every predetermined time, and detects the current density. And means for estimating the amount of accumulated impurities from the relationship.

本発明の第1の態様は、推定された不純物の量が所定値に達したら前記アノードから外部に不純物を排出するパージ手段をさらに有することが好ましい。
また、この場合、前記燃料電池の電流密度に応じて前記所定値を変化させることが好ましい。
It is preferable that the first aspect of the present invention further includes a purge means for discharging impurities from the anode to the outside when the estimated amount of impurities reaches a predetermined value.
In this case, it is preferable to change the predetermined value according to the current density of the fuel cell.

本発明の第2の態様は、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記カソードの側から前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する手段を有しており、
前記不純物の量を推定する手段は、前記燃料電池の発電量と前記不純物が蓄積する速度との関係を予め求めておき、所定時間毎に前記燃料電池の発電量を検出して、該発電量と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する手段であることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including a fuel cell that can be operated in a state in which a fuel gas is supplied to an anode and an oxidant gas is supplied to a cathode, and a downstream side of the anode is closed.
Having means for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side from the cathode side;
The means for estimating the amount of impurities obtains in advance a relationship between the power generation amount of the fuel cell and the speed at which the impurities accumulate, detects the power generation amount of the fuel cell every predetermined time, and generates the power generation amount. And means for estimating the amount of accumulated impurities from the relationship.

本発明の第2の態様は、推定された不純物の量が所定値に達したら前記アノードから外部に不純物を排出するパージ手段をさらに有することが好ましい。
また、この場合、前記燃料電池の電流密度に応じて前記所定値を変化させることが好ましい。
The second aspect of the present invention preferably further includes a purge means for discharging impurities from the anode to the outside when the estimated amount of impurities reaches a predetermined value.
In this case, it is preferable to change the predetermined value according to the current density of the fuel cell.

本発明の第3の態様は、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えており、前記カソードの側から電解質膜を透過して前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する不純物蓄積量推定方法であって、
前記燃料電池の電流密度と前記不純物が蓄積する速度との関係を求める工程と、
所定時間毎に前記燃料電池の電流密度を検出して、該電流密度と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する工程とを有することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, a fuel cell is provided which supplies fuel gas to the anode and oxidant gas to the cathode, and can be operated in a state where the downstream side of the anode is closed. An impurity accumulation amount estimation method for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side through the membrane,
Determining the relationship between the current density of the fuel cell and the rate at which the impurities accumulate;
And detecting the current density of the fuel cell every predetermined time and estimating the accumulated amount of impurities from the current density and the relationship.

本発明の第4の態様は、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えており、前記カソードの側から電解質膜を透過して前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する不純物蓄積量推定方法であって、
前記燃料電池の発電量と前記不純物が蓄積する速度との関係を求める工程と、
所定時間毎に前記燃料電池の発電量を検出して、該発電量と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する工程とを有することを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell which can be operated in a state where a fuel gas is supplied to an anode and an oxidant gas is supplied to a cathode, and a downstream side of the anode is closed. An impurity accumulation amount estimation method for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side through the membrane,
Determining the relationship between the amount of power generated by the fuel cell and the rate at which the impurities accumulate;
Detecting the amount of power generated by the fuel cell every predetermined time, and estimating the amount of accumulated impurities from the amount of generated power and the relationship.

本発明によれば、カソードの側から電解質膜を透過してアノードの側に蓄積した不純物の量を推定することができる。   According to the present invention, it is possible to estimate the amount of impurities that have permeated the electrolyte membrane from the cathode side and accumulated on the anode side.

図1は、本実施の形態における燃料電池システムの構成図である。尚、この燃料電池システムは、車載用および据え置き型などの種々の用途に適用可能である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to the present embodiment. In addition, this fuel cell system is applicable to various uses, such as a vehicle-mounted type and a stationary type.

図1に示すように、燃料電池システム1は、燃料ガスとしての水素と、酸化剤ガスとしての空気とを供給されて起電力を生じる燃料電池2と、燃料電池2に圧縮空気を供給するコンプレッサ3と、燃料電池2から排出された酸化剤オフガスに含まれる水分を回収して、燃料電池2に供給する空気を加湿する加湿器4と、コンプレッサ3から燃料電池2に供給される空気の圧力を調整する空気調圧弁5と、乾燥した水素を高圧状態で貯蔵する水素タンク6と、水素タンク6から燃料電池2に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁7と、燃料電池2から排出された燃料オフガスをパージするパージ弁8と、燃料電池2の電流密度を測定する電流密度測定手段9とを有する。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 includes a fuel cell 2 that is supplied with hydrogen as a fuel gas and air as an oxidant gas to generate an electromotive force, and a compressor that supplies compressed air to the fuel cell 2. 3, a humidifier 4 that recovers moisture contained in the oxidant off-gas discharged from the fuel cell 2 and humidifies the air supplied to the fuel cell 2, and the pressure of the air supplied from the compressor 3 to the fuel cell 2 An air pressure adjusting valve 5 for adjusting the pressure, a hydrogen tank 6 for storing dry hydrogen in a high pressure state, a hydrogen pressure adjusting valve 7 for adjusting the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen tank 6 to the fuel cell 2, and the fuel cell 2 A purge valve 8 that purges the discharged fuel off-gas and a current density measuring means 9 that measures the current density of the fuel cell 2 are provided.

パージ弁8は、本発明におけるパージ手段を構成する。燃料電池システム1では、パージ弁8を開くことによって、燃料電池2から排出された燃料オフガスをパージすることができる。   The purge valve 8 constitutes a purge means in the present invention. In the fuel cell system 1, the fuel off gas discharged from the fuel cell 2 can be purged by opening the purge valve 8.

アノード(図示せず)への水素の供給は、デッドエンド方式によって行われる。すなわち、パージ弁8を閉じると、燃料オフガスの流路10が閉塞されて、水素の供給は、水素タンク6からの供給のみによって行われる。このようなデッドエンド方式によれば、供給された水素は、燃料電池2での反応によって全て消費される。そして、消費された分の水素のみが、新たにアノードに供給されることになる。尚、本発明において、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池とは、アノード面内に形成されているガス流路の下流側が構造的に(恒久的に)閉塞された状態の燃料電池とすることができる。また、アノードの下流側に燃料オフガスを燃料電池の外部に排出するための排出流路を形成し、この排出流路に設けた開閉弁を閉弁することで、アノードの下流を(一時的に)閉塞された燃料電池とすることもできる。   Hydrogen is supplied to the anode (not shown) by a dead end system. That is, when the purge valve 8 is closed, the fuel off-gas flow path 10 is closed, and hydrogen is supplied only from the hydrogen tank 6. According to such a dead end system, the supplied hydrogen is completely consumed by the reaction in the fuel cell 2. Only the consumed hydrogen is newly supplied to the anode. In the present invention, a fuel cell that can be operated with the downstream side of the anode closed is a state in which the downstream side of the gas flow path formed in the anode surface is structurally (permanently) closed. It can be a fuel cell. In addition, a discharge flow path for discharging the fuel off gas to the outside of the fuel cell is formed on the downstream side of the anode, and the on-off valve provided in the discharge flow path is closed, so that the downstream of the anode (temporarily) ) It may be a closed fuel cell.

アノードに供給する燃料ガスは、水素に限られるものではない。例えば、アノードに供給する水素源として、炭化水素系化合物の改質反応によって生成する改質ガスを利用することもできる。この場合、炭化水素系化合物としては、メタンを主成分とする天然ガス、メタノールなどのアルコールまたはガソリンなどが用いられる。そして、使用する炭化水素系化合物の種類に応じて、改質反応に適した触媒や温度が選択される。これにより、水素、二酸化炭素および水を含む水素リッチな改質ガスが生成される。   The fuel gas supplied to the anode is not limited to hydrogen. For example, a reformed gas generated by a reforming reaction of a hydrocarbon-based compound can be used as a hydrogen source supplied to the anode. In this case, as the hydrocarbon compound, natural gas mainly composed of methane, alcohol such as methanol, gasoline, or the like is used. A catalyst and temperature suitable for the reforming reaction are selected according to the type of hydrocarbon compound used. As a result, a hydrogen-rich reformed gas containing hydrogen, carbon dioxide, and water is generated.

上述したように、燃料電池システム1は、アノードへの水素の供給にデッドエンド方式を採用しているため、運転は、燃料オフガスの流路10が閉塞された状態で行われる。一方、空気の流路11は、開放された状態で運転される。このため、アノード側には、電解質膜(図示せず)を介して、カソード側から拡散した不純物が蓄積しやすい。それ故、時間の経過とともに、カソード(図示せず)に供給される空気に含まれる窒素が、電解質膜を透過して、アノード側流路の下流(図1の例では流路10)に蓄積(存在)するようになる。ここで、水素の圧力は、水素調圧弁7によって所定の値となるように調整されているので、燃料オフガス中で不純物の濃度が高くなると、水素の分圧は相対的に低下してしまう。これにより、アノード側流路の下流では、水素が欠乏した状態(以下、水素欠と称す。)となって、燃料電池の出力電圧が低下する。   As described above, since the fuel cell system 1 employs the dead end method for supplying hydrogen to the anode, the operation is performed in a state where the flow path 10 of the fuel off gas is closed. On the other hand, the air flow path 11 is operated in an open state. For this reason, impurities diffused from the cathode side tend to accumulate on the anode side via an electrolyte membrane (not shown). Therefore, with the passage of time, nitrogen contained in the air supplied to the cathode (not shown) permeates the electrolyte membrane and accumulates downstream of the anode side channel (channel 10 in the example of FIG. 1). (Exists). Here, since the hydrogen pressure is adjusted to be a predetermined value by the hydrogen pressure regulating valve 7, if the impurity concentration in the fuel off-gas increases, the hydrogen partial pressure relatively decreases. As a result, in the downstream of the anode-side flow path, a state in which hydrogen is deficient (hereinafter referred to as hydrogen deficiency) is entered, and the output voltage of the fuel cell decreases.

そこで、本実施の形態では、カソード側から電解質膜を透過してアノード側に蓄積した不純物の量を推定し、この量が所定値に達したところでパージを行うようにする。このようにすれば、アノード側に不純物が殆ど蓄積していない状態ではパージが行われない。したがって、高濃度の水素が排出されることによって、燃費の低下を招いたり、水素を可燃限界未満の濃度に希釈するための装置が大型化したりするなどの問題を回避することができる。また、出力電圧の低下を待たずにパージを行うので、安定した電圧が得られるようにもなる。   Therefore, in this embodiment, the amount of impurities that permeate the electrolyte membrane from the cathode side and accumulate on the anode side is estimated, and purge is performed when this amount reaches a predetermined value. By doing so, purging is not performed in a state where almost no impurities are accumulated on the anode side. Accordingly, it is possible to avoid problems such as a reduction in fuel consumption due to the discharge of high concentration of hydrogen and an increase in the size of a device for diluting hydrogen to a concentration below the flammability limit. In addition, since the purge is performed without waiting for the output voltage to decrease, a stable voltage can be obtained.

アノード側に蓄積した不純物の量は、具体的には、以下に述べるようにして推定することができる。   Specifically, the amount of impurities accumulated on the anode side can be estimated as described below.

まず、燃料電池の電流密度と、アノード側に不純物が蓄積する速度との関係のマップを作成する。この関係は、例えば、CFD解析などによって得ることができる。   First, a map of the relationship between the current density of the fuel cell and the rate at which impurities accumulate on the anode side is created. This relationship can be obtained, for example, by CFD analysis.

図2は、上記関係の一例を示したものである。この図から分かるように、燃料電池の電流密度が小さいほど、不純物の蓄積速度は遅くなる。尚、燃料電池の電流密度と不純物の蓄積との関係について、以下に詳しく説明する。   FIG. 2 shows an example of the above relationship. As can be seen from this figure, the smaller the current density of the fuel cell, the slower the impurity accumulation rate. The relationship between the current density of the fuel cell and the accumulation of impurities will be described in detail below.

アノード側流路において、ガスは、燃料電池の上流から下流に向かう流れと、拡散とによって輸送される。ここで、流れによる輸送は、ガスの流速と濃度に比例する。そして、ガスの流速は、流路長と燃料電池の電流密度に比例する。一方、拡散による輸送は、濃度勾配と拡散係数に比例する。また、濃度勾配は、流路長に反比例する。   In the anode side flow path, the gas is transported by the flow from the upstream to the downstream of the fuel cell and the diffusion. Here, transport by flow is proportional to the flow rate and concentration of the gas. The gas flow rate is proportional to the flow path length and the current density of the fuel cell. On the other hand, transport by diffusion is proportional to the concentration gradient and the diffusion coefficient. The concentration gradient is inversely proportional to the channel length.

したがって、電流密度が一定である場合には、流路長が長いほど、流れによる輸送が支配的になる。一方、流路長が短くなると、流れによる輸送の影響が小さくなる代わりに、濃度勾配が大きくなることによって、拡散による輸送の影響が大きくなる。そして、拡散による輸送は、流路長が短いほど支配的となる。   Therefore, when the current density is constant, the longer the flow path length, the more dominant the transport by flow. On the other hand, when the channel length is shortened, the influence of transport due to diffusion is increased by increasing the concentration gradient instead of the influence of transport due to the flow. The transport by diffusion becomes more dominant as the flow path length is shorter.

図3は、電流密度を0.1A/cmとして、流路長とガスの移動速度との関係を示した例である。この図に示すように、流路長が短いと、拡散によるガスの移動速度の方が、流れによる移動速度より大きい。一方、流路長が長くなると、拡散による移動速度は小さくなり、代わって、流れによる移動速度が大きくなる。このことは、流路長が短い場合には、拡散によって下流から上流へのガスの移動が起こり得ることを示しており、下流に不純物が蓄積して水素欠となるのを緩和する効果が期待される。 FIG. 3 is an example showing the relationship between the flow path length and the gas moving speed when the current density is 0.1 A / cm 2 . As shown in this figure, when the flow path length is short, the gas moving speed by diffusion is larger than the moving speed by flow. On the other hand, as the flow path length increases, the movement speed due to diffusion decreases, and instead the movement speed due to flow increases. This indicates that when the flow path length is short, gas migration from downstream to upstream may occur due to diffusion, and an effect of mitigating the accumulation of impurities downstream and lack of hydrogen is expected. Is done.

次に、流路長を一定として、電流密度と移動速度との関係について考える。図4は、流路長を10cmとした例である。この図に示すように、電流密度が大きくなると、流れによるガスの移動速度も大きくなる。一方、拡散によるガスの移動速度は、電流密度が変化しても一定のままである。電流密度が小さい場合には、拡散によるガスの移動速度の方が、流れによる移動速度より大きくなる。したがって、下流から上流へガスが移動することによって、下流への不純物の蓄積が抑制されることが期待される。しかし、電流密度が大きくなると、流れによる移動速度の方が大きくなるので、ガスは、上流から下流に向かって流れるようになる。   Next, the relationship between the current density and the moving speed is considered with the flow path length being constant. FIG. 4 shows an example in which the flow path length is 10 cm. As shown in this figure, as the current density increases, the gas moving speed due to the flow also increases. On the other hand, the gas moving speed by diffusion remains constant even when the current density changes. When the current density is small, the gas moving speed by diffusion is larger than the moving speed by flow. Therefore, it is expected that the accumulation of impurities downstream is suppressed by the gas moving from the downstream to the upstream. However, as the current density increases, the moving speed due to the flow increases, so that the gas flows from upstream to downstream.

図5は、アノード側の流路におけるガスの分布を示したものである。横軸は、流路の入口からの距離であり、縦軸は、燃料オフガス中に含まれる不純物の割合である。不純物の割合が1になると、水素が含まれなくなるので、電気化学反応は起こらない。   FIG. 5 shows the gas distribution in the anode-side flow path. The horizontal axis is the distance from the inlet of the flow path, and the vertical axis is the ratio of impurities contained in the fuel off gas. When the impurity ratio is 1, hydrogen is not contained, and therefore no electrochemical reaction occurs.

図5から分かるように、いずれの電流密度においても、流路の入口から遠くなるにしたがって、すなわち、下流になるほど不純物の割合が多くなる。この傾向は、電流密度が大きくなるほど顕著である。これは、電流密度が小さくなると、拡散によるガスの移動が支配的となるため、下流から上流へ不純物が移動することにより、流路全体におけるガスの分布が平均化されるためと考えられる。   As can be seen from FIG. 5, at any current density, the ratio of impurities increases with increasing distance from the inlet of the flow path, that is, downstream. This tendency becomes more prominent as the current density increases. This is presumably because, as the current density becomes smaller, the movement of gas due to diffusion becomes dominant, so that the distribution of gas in the entire flow path is averaged due to the movement of impurities from downstream to upstream.

図6は、時間t=0から所定時間経過後における、水素の実質反応面積比率を示したものである。電流密度がいずれの場合であっても、時間の経過とともに、水素の実質反応面積比率は小さくなっていく。これは、時間が経過すると不純物の割合が多くなり、水素が反応する面積が相対的に減少するためである。但し、変化の程度は電流密度の大きさによって異なり、電流密度が小さいほど、実質反応面積比率は低下し難くなる。   FIG. 6 shows the actual reaction area ratio of hydrogen after a predetermined time has elapsed from time t = 0. Regardless of the current density, the actual reaction area ratio of hydrogen decreases with time. This is because the proportion of impurities increases with time, and the area in which hydrogen reacts relatively decreases. However, the degree of change depends on the magnitude of the current density, and the smaller the current density, the more difficult the substantial reaction area ratio decreases.

以上をまとめると、流路長が一定であるならば、電流密度が小さいほど、ガスの移動は拡散によるものが支配的となる。このため、電流密度が小さいほど、流路内でのガスの分布は平均化され、水素の実質反応面積比率の低下も小さくなる。すなわち、電流密度が小さいほど、下流での不純物の蓄積速度は遅くなる。ここで、電流密度は発電量に相関することから、発電量が小さいほど不純物の蓄積速度は遅くなると言える。また、こうしたことは、図2に示す通りである。したがって、燃料電池の電圧が所定値よりも低くなったところでパージを行う従来法では、電流密度の違いによって電圧低下の度合いが異なるために、制御が困難になるという問題も生じる。   In summary, if the flow path length is constant, the smaller the current density, the more dominant the gas movement is due to diffusion. For this reason, the smaller the current density, the more the gas distribution in the flow channel is averaged, and the lower the substantial reaction area ratio of hydrogen is. That is, the smaller the current density, the slower the impurity accumulation rate downstream. Here, since the current density correlates with the power generation amount, it can be said that the smaller the power generation amount, the slower the impurity accumulation rate. Moreover, this is as shown in FIG. Therefore, in the conventional method in which purging is performed when the voltage of the fuel cell becomes lower than a predetermined value, there is a problem that control becomes difficult because the degree of voltage drop differs depending on the difference in current density.

本実施の形態では、カソード側から電解質膜を透過してアノード側に蓄積した不純物の量を推定し、この量が所定値に達したところでパージを行うようにする。この方法によれば、従来法に比較して、適切なタイミングでパージを行うことが可能となる。   In this embodiment, the amount of impurities that have permeated the electrolyte membrane from the cathode side and accumulated on the anode side is estimated, and purge is performed when this amount reaches a predetermined value. According to this method, purging can be performed at an appropriate timing as compared with the conventional method.

次に、本実施の形態における所定値について説明する。   Next, the predetermined value in the present embodiment will be described.

例えば、図6において、水素の実質反応面積比率が0.8となるときの不純物の量を所定値とすれば、各電流密度の曲線について、実質面積比率が0.8となるまでの時間が所定値に達するまでの時間に対応する。本実施の形態では、この時間の逆数を、各電流密度における不純物の蓄積速度として、図2に示すマップを得ることができる。   For example, in FIG. 6, if the amount of impurities when the hydrogen real reaction area ratio is 0.8 is set to a predetermined value, the time until the real area ratio becomes 0.8 is set for each current density curve. Corresponds to the time to reach a predetermined value. In the present embodiment, the map shown in FIG. 2 can be obtained by using the reciprocal of this time as the accumulation rate of impurities at each current density.

所定値は、電流密度の値に関わらず一定とすることができるが、電流密度の値に応じて変えることもできる。例えば、図6において、実質反応面積比率が0.8となるときの不純物の量を所定値とした場合には、各電流密度の曲線と直線Aとの交点が、所定値に達するまでの時間となる。一方、電流密度の値に応じて所定値を変える場合には、各電流密度の曲線と曲線Bとの交点が、所定値に達するまでの時間となる。曲線Bを用いた方が、実際の不純物量に近い値となるので、より適切なタイミングでパージできる。したがって、不純物とともに水素が排出されるのを抑制でき、燃費を向上させることが可能となる。   The predetermined value can be constant regardless of the value of the current density, but can also be changed according to the value of the current density. For example, in FIG. 6, when the amount of impurities when the substantial reaction area ratio is 0.8 is set to a predetermined value, the time until the intersection of each current density curve and the straight line A reaches the predetermined value. It becomes. On the other hand, when the predetermined value is changed in accordance with the value of the current density, the intersection point between each current density curve and the curve B is the time until the predetermined value is reached. Since the curve B is closer to the actual amount of impurities, it can be purged at a more appropriate timing. Therefore, it is possible to suppress the discharge of hydrogen together with the impurities, and to improve fuel efficiency.

所定値を設定し、燃料電池の電流密度と、アノード側における不純物の蓄積速度との関係のマップを作成した後は、図7に示すようにして、アノード側に蓄積した不純物の量を推定し、パージを行うタイミングを決定する。   After setting a predetermined value and creating a map of the relationship between the current density of the fuel cell and the accumulation rate of impurities on the anode side, the amount of impurities accumulated on the anode side is estimated as shown in FIG. The timing for purging is determined.

図7のフローチャートにおいて、スタートは、パージを行った直後とする。したがって、この時点での不純物の蓄積量Qは、ゼロとすることができる。 In the flowchart of FIG. 7, the start is immediately after purging. Thus, the accumulation amount to Q 1 impurity at this point, can be zero.

まず、所定の時間間隔(Δt)で、燃料電池の電流密度を検出する(ステップ101)。図1の燃料電池システム1では、電流密度測定手段9によって検出することができる。電流密度は、例えば、燃料電池2を構成する各セルについて電流を測定し、これをセルの面積で割ることにより求められる。また、セル全体の電流を測定することによって求めてもよい。   First, the current density of the fuel cell is detected at a predetermined time interval (Δt) (step 101). In the fuel cell system 1 of FIG. 1, it can be detected by the current density measuring means 9. The current density is obtained, for example, by measuring the current for each cell constituting the fuel cell 2 and dividing this by the cell area. Moreover, you may obtain | require by measuring the electric current of the whole cell.

次に、電流密度と不純物の蓄積速度との関係のマップを用いて、検出した電流密度から、蓄積速度vを求める(ステップ102)。   Next, an accumulation rate v is obtained from the detected current density using a map of the relationship between the current density and the impurity accumulation rate (step 102).

上記の時間間隔Δtと蓄積速度vとから、スタート時より増加した蓄積量Δqを求める(ステップ103)。但し、Δq=v×Δtである。   From the time interval Δt and the accumulation speed v, an accumulation amount Δq that has increased since the start is obtained (step 103). However, Δq = v × Δt.

増加した蓄積量Δqを用いて、現在の蓄積量Qを推定する(ステップ104)。但し、Q=Q+Δqである。 With increased accumulation amount [Delta] q, it estimates the current accumulation amount Q 2 (step 104). However, Q 2 = Q 1 + Δq.

次に、得られた蓄積量Qが所定値QLに達しているか否かを判定する(ステップ105)。Q>QLである場合には、ステップ106に進んでパージを行う。そして、Q=Q=0としてスタートに戻り、上記のステップを繰り返す。一方、Q>QLでない場合には、Qの値をゼロからQに更新して、ステップ101に戻る。 Then, the storage amount Q 2 to which the resulting determines whether or not reach the predetermined value QL (step 105). If Q 2 > QL, the routine proceeds to step 106 where purge is performed. Then, Q 2 = Q 1 = 0 and the process returns to the start and the above steps are repeated. On the other hand, if Q 2 > QL is not satisfied, the value of Q 1 is updated from zero to Q 2 , and the process returns to step 101.

以上の工程によれば、アノード側に不純物が殆ど蓄積していない状態でパージが行われることはない。また、出力電圧の低下を待たなくとも、適切なタイミングでパージを行うことができる。これを図1の燃料電池システム1で行うには、電流密度測定手段9で検出したデータを制御装置12に送り、制御装置12で上記のステップ101〜105の処理を行う。そして、Q>QLと判断した場合には、パージ弁9を開いてパージが行われるようにすればよい。 According to the above steps, purging is not performed in a state where almost no impurities are accumulated on the anode side. Further, the purge can be performed at an appropriate timing without waiting for the output voltage to decrease. In order to perform this in the fuel cell system 1 of FIG. 1, the data detected by the current density measuring means 9 is sent to the control device 12, and the control device 12 performs the processing of steps 101 to 105 described above. If it is determined that Q 2 > QL, the purge valve 9 may be opened to perform the purge.

図8は、燃料電池の電流密度および不純物の蓄積量と、パージのタイミングとの関係を示したものである。この図に示すように、時間の経過とともに不純物の蓄積量は増えていくので、蓄積量が所定値に達したところでパージを行えばよい。   FIG. 8 shows the relationship between the current density and the accumulated amount of impurities in the fuel cell and the purge timing. As shown in this figure, since the accumulated amount of impurities increases with the passage of time, purging may be performed when the accumulated amount reaches a predetermined value.

ところで、図8において、電流密度が変化すると、不純物の蓄積量の変化の度合いに違いが現れる。すなわち、電流密度が増加すると、蓄積量の変化の度合いは大きくなり、電流密度が減少すると、蓄積量の変化の度合いは小さくなる。そこで、電流密度の値に応じて所定値を変えて、パージを行うタイミングを決定する例を図9に示す。   In FIG. 8, when the current density changes, a difference appears in the degree of change in the amount of accumulated impurities. That is, when the current density increases, the degree of change in the accumulation amount increases, and when the current density decreases, the degree of change in the accumulation amount decreases. FIG. 9 shows an example of determining the purge timing by changing the predetermined value according to the current density value.

図9のフローチャートにおいて、スタートは、パージを行った直後とする。したがって、この時点での不純物の蓄積量Qは、ゼロとすることができる。 In the flowchart of FIG. 9, the start is immediately after purging. Thus, the accumulation amount to Q 1 impurity at this point, can be zero.

まず、所定の時間間隔(Δt)で、燃料電池の電流密度を検出する(ステップ201)。図1の燃料電池システム1では、電流密度測定手段9によって検出することができる。   First, the current density of the fuel cell is detected at a predetermined time interval (Δt) (step 201). In the fuel cell system 1 of FIG. 1, it can be detected by the current density measuring means 9.

次に、電流密度と不純物の蓄積速度との関係のマップを用いて、検出した電流密度から蓄積速度vを求めるとともに、所定値QLを決定する(ステップ202)。   Next, using the map of the relationship between the current density and the impurity accumulation rate, the accumulation rate v is obtained from the detected current density, and the predetermined value QL is determined (step 202).

上記の時間間隔Δtと蓄積速度vとから、スタート時より増加した蓄積量Δqを求める(ステップ203)。但し、Δq=v×Δtである。   From the time interval Δt and the accumulation speed v, an accumulation amount Δq increased from the start time is obtained (step 203). However, Δq = v × Δt.

増加した蓄積量Δqを用いて、現在の蓄積量Qを推定する(ステップ204)。但し、Q=Q+Δqである。 With increased accumulation amount [Delta] q, it estimates the current accumulation amount Q 2 (step 204). However, Q 2 = Q 1 + Δq.

次に、得られた蓄積量Qが所定値QLに達しているか否かを判定する(ステップ205)。Q>QLである場合には、ステップ206に進んでパージを行う。そして、Q=Q=0としてスタートに戻り、上記のステップを繰り返す。一方、Q>QLでない場合には、Qの値をゼロからQに更新して、ステップ201に戻る。 Then, the storage amount Q 2 to which the resulting determines whether or not reach the predetermined value QL (step 205). If Q 2 > QL, the routine proceeds to step 206 where purge is performed. Then, Q 2 = Q 1 = 0 and the process returns to the start and the above steps are repeated. On the other hand, if Q 2 > QL is not satisfied, the value of Q 1 is updated from zero to Q 2 , and the process returns to step 201.

以上の工程によれば、電流密度の値に応じて所定値を設定し、不純物の蓄積量(存在量)が所定値に達したところでパージを行うので、パージのタイミングをより適切なものとすることができる。したがって、不純物が過剰に溜まりすぎたり、あるいは、不純物とともに水素が排出されたりするのを防ぎ、安定した出力と高い燃費を得ることが可能となる。   According to the above steps, a predetermined value is set according to the value of the current density, and the purge is performed when the accumulated amount (existence amount) of impurities reaches the predetermined value. Therefore, the purge timing is made more appropriate. be able to. Therefore, it is possible to prevent excessive accumulation of impurities or discharge of hydrogen together with the impurities, and to obtain a stable output and high fuel efficiency.

図10は、燃料電池の電流密度および不純物の蓄積量と、パージのタイミングとの関係を示したものである。この図に示すように、不純物の蓄積量の変化の度合いは、電流密度の値に応じて変わる。そこで、電流密度の値に応じて所定値を変え、蓄積量が所定値に達したところでパージを行うことにより、燃料電池の運転状況に応じた適切なタイミングでパージを行うことが可能となる。   FIG. 10 shows the relationship between the current density and impurity accumulation amount of the fuel cell and the purge timing. As shown in this figure, the degree of change in the amount of accumulated impurities varies depending on the value of current density. Therefore, by changing the predetermined value according to the value of the current density and performing the purge when the accumulated amount reaches the predetermined value, the purge can be performed at an appropriate timing according to the operation state of the fuel cell.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施の形態では、電流密度と不純物の蓄積速度との関係を求め、所定の時間間隔で燃料電池の電流密度を検出し、得られた値と上記関係とから、不純物の蓄積速度を求めた。これに対して、本実施の形態では、電流密度に代えて、燃料電池の発電量を用いてもよい。   For example, in the above embodiment, the relationship between the current density and the impurity accumulation rate is obtained, the current density of the fuel cell is detected at predetermined time intervals, and the impurity accumulation rate is determined from the obtained value and the above relationship. Asked. On the other hand, in the present embodiment, the power generation amount of the fuel cell may be used instead of the current density.

すなわち、図1の燃料電池システム1において、電流密度測定手段9に代えて発電量測定手段を設け、所定の時間間隔で燃料電池の発電量を検出する。発電量は、例えば、燃料電池2を構成する各セルを流れる電流値を求めることにより得られる。また、セル全体を流れる電流値を求めてもよい。一方、予め、発電量と不純物の蓄積速度との関係を求めておき、この関係と、検出した発電量の値とから、不純物の蓄積速度を求める。そして、蓄積速度から推定される蓄積量が所定値に達したところで、パージを行うようにすることにより、上記と同様の効果が得られる。この場合、発電量に応じて所定値を変えることにより、より適切なタイミングでパージを行えることも上記と同様である。尚、具体的な操作は、図7および図9に示すフローチャートにしたがって行うことができる。但し、これらの図における電流密度は、発電量に置き換えるものとする。   That is, in the fuel cell system 1 of FIG. 1, a power generation amount measuring unit is provided instead of the current density measuring unit 9, and the power generation amount of the fuel cell is detected at predetermined time intervals. The amount of power generation is obtained, for example, by determining the value of current flowing through each cell constituting the fuel cell 2. Further, the current value flowing through the entire cell may be obtained. On the other hand, the relationship between the power generation amount and the impurity accumulation rate is obtained in advance, and the impurity accumulation rate is obtained from this relationship and the value of the detected power generation amount. Then, when the accumulation amount estimated from the accumulation speed reaches a predetermined value, the same effect as described above can be obtained by performing the purge. In this case, the purge can be performed at a more appropriate timing by changing the predetermined value in accordance with the power generation amount, as described above. The specific operation can be performed according to the flowcharts shown in FIGS. However, the current density in these figures is replaced with the amount of power generation.

さらに、本発明によって得られた不純物の蓄積量は、パージのみならず、反応ガスの供給や燃料電池の発電制御などにも反映させることができる。   Further, the accumulated amount of impurities obtained by the present invention can be reflected not only in the purge but also in the supply of the reaction gas and the power generation control of the fuel cell.

本実施の形態における燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell system in this Embodiment. 燃料電池の電流密度とアノード側に不純物が蓄積する速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the current density of a fuel cell, and the speed | rate which an impurity accumulates on the anode side. 流路長とガスの移動速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between flow path length and the moving speed of gas. 電流密度とガスの移動速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a current density and the moving speed of gas. アノード側の流路におけるガスの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the gas in the flow path by the side of an anode. 水素の実質反応面積比率の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the real reaction area ratio of hydrogen. 本実施の形態において、パージのタイミングを決定する動作の一例を示す図である。In this Embodiment, it is a figure which shows an example of the operation | movement which determines the timing of purge. 燃料電池の電流密度および不純物の蓄積量と、パージのタイミングとの関係を示す一例である。It is an example which shows the relationship between the current density and impurity accumulation amount of a fuel cell, and the timing of purge. 本実施の形態において、パージのタイミングを決定する動作の一例を示す図である。In this Embodiment, it is a figure which shows an example of the operation | movement which determines the timing of purge. 燃料電池の電流密度および不純物の蓄積量と、パージのタイミングとの関係を示す一例である。It is an example which shows the relationship between the current density and impurity accumulation amount of a fuel cell, and the timing of purge.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム
2 燃料電池
3 コンプレッサ
4 加湿器
5 空気調圧弁
6 水素タンク
7 水素調圧弁
8 パージ弁
9 電流密度測定手段
10,11 流路
12 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 2 Fuel cell 3 Compressor 4 Humidifier 5 Air pressure regulating valve 6 Hydrogen tank 7 Hydrogen pressure regulating valve 8 Purge valve 9 Current density measuring means 10, 11 Flow path 12 Control device

Claims (8)

アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記カソードの側から前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する手段を有しており、
前記不純物の量を推定する手段は、前記燃料電池の電流密度と前記不純物が蓄積する速度との関係を予め求めておき、所定時間毎に前記燃料電池の電流密度を検出して、該電流密度と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する手段であることを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system including a fuel cell that can be operated with a fuel gas supplied to an anode and an oxidant gas supplied to a cathode and the downstream side of the anode being blocked,
Having means for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side from the cathode side;
The means for estimating the amount of the impurity obtains in advance a relationship between the current density of the fuel cell and the speed at which the impurity accumulates, detects the current density of the fuel cell every predetermined time, and detects the current density. And a means for estimating the amount of accumulated impurities from the relationship.
推定された不純物の量が所定値に達したら前記アノードから外部に不純物を排出するパージ手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising purge means for discharging impurities from the anode to the outside when the estimated amount of impurities reaches a predetermined value. 前記燃料電池の電流密度に応じて前記所定値を変化させることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein the predetermined value is changed according to a current density of the fuel cell. アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記カソードの側から前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する手段を有しており、
前記不純物の量を推定する手段は、前記燃料電池の発電量と前記不純物が蓄積する速度との関係を予め求めておき、所定時間毎に前記燃料電池の発電量を検出して、該発電量と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する手段であることを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system including a fuel cell that can be operated with a fuel gas supplied to an anode and an oxidant gas supplied to a cathode and the downstream side of the anode being blocked,
Having means for estimating the amount of impurities accumulated on the anode side from the cathode side;
The means for estimating the amount of impurities obtains in advance a relationship between the power generation amount of the fuel cell and the speed at which the impurities accumulate, detects the power generation amount of the fuel cell every predetermined time, and generates the power generation amount. And a means for estimating the amount of accumulated impurities from the relationship.
推定された不純物の量が所定値に達したら前記アノードから外部に不純物を排出するパージ手段をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。   5. The fuel cell system according to claim 4, further comprising purge means for discharging impurities from the anode to the outside when the estimated amount of impurities reaches a predetermined value. 前記燃料電池の電流密度に応じて前記所定値を変化させることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。   6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the predetermined value is changed according to a current density of the fuel cell. アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えており、前記カソードの側から電解質膜を透過して前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する不純物蓄積量推定方法であって、
前記燃料電池の電流密度と前記不純物が蓄積する速度との関係を求める工程と、
所定時間毎に前記燃料電池の電流密度を検出して、該電流密度と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する工程とを有することを特徴とする燃料電池システムの不純物蓄積量推定方法。
Fuel gas is supplied to the anode and oxidant gas is supplied to the cathode, respectively, and a fuel cell that can be operated in a state where the downstream side of the anode is closed is provided. An impurity accumulation amount estimation method for estimating the amount of impurities accumulated in
Determining the relationship between the current density of the fuel cell and the rate at which the impurities accumulate;
A method for estimating an accumulated amount of impurities in a fuel cell system, comprising: detecting a current density of the fuel cell every predetermined time and estimating the accumulated amount of impurities from the current density and the relationship.
アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞれ供給し、アノードの下流側が閉塞された状態で運転可能な燃料電池を備えており、前記カソードの側から電解質膜を透過して前記アノードの側に蓄積した不純物の量を推定する不純物蓄積量推定方法であって、
前記燃料電池の発電量と前記不純物が蓄積する速度との関係を求める工程と、
所定時間毎に前記燃料電池の発電量を検出して、該発電量と前記関係とから前記不純物の蓄積量を推定する工程とを有することを特徴とする燃料電池システムの不純物蓄積量推定方法。
Fuel gas is supplied to the anode and oxidant gas is supplied to the cathode, respectively, and a fuel cell that can be operated in a state where the downstream side of the anode is closed is provided. An impurity accumulation amount estimation method for estimating the amount of impurities accumulated in
Determining the relationship between the amount of power generated by the fuel cell and the rate at which the impurities accumulate;
A method for estimating an accumulated amount of impurities in a fuel cell system, comprising: detecting a power generation amount of the fuel cell every predetermined time, and estimating the accumulated amount of impurities from the generated power amount and the relationship.
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