JP2008277215A - Fuel cell system, and control method thereof - Google Patents
Fuel cell system, and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008277215A JP2008277215A JP2007122469A JP2007122469A JP2008277215A JP 2008277215 A JP2008277215 A JP 2008277215A JP 2007122469 A JP2007122469 A JP 2007122469A JP 2007122469 A JP2007122469 A JP 2007122469A JP 2008277215 A JP2008277215 A JP 2008277215A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- fuel cell
- anode
- cathode
- cell system
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
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制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a control method for the fuel cell system.
燃料電池システムにおいて、燃料電池のアノード側の圧力とカソード側の圧力との差が大きくなると、膜電極接合体(MEA)に加わる機械的ストレスが増大し、膜電極接合体の劣化が促進されることが知られている。この問題を解決するために、例えば、極間差圧を低減するように、アノードガス、カソードガスの供給制御を行う技術が知られている(例えば、特許文献1)。 In the fuel cell system, when the difference between the pressure on the anode side and the pressure on the cathode side of the fuel cell increases, mechanical stress applied to the membrane electrode assembly (MEA) increases, and deterioration of the membrane electrode assembly is promoted. It is known. In order to solve this problem, for example, a technique for controlling supply of anode gas and cathode gas so as to reduce the differential pressure between the electrodes is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、アノードガス供給源として大気圧よりも高圧の高圧供給源が用いられる場合には、アノードにおける圧力上昇速度に比べてカソードにおける圧力上昇速度は低いため、アノードガスおよびカソードガスの供給制御による極間差圧制御は容易でないという問題がある。 However, when a high-pressure supply source having a pressure higher than atmospheric pressure is used as the anode gas supply source, the pressure increase rate at the cathode is lower than the pressure increase rate at the anode. There is a problem that the differential pressure control is not easy.
また、大気圧よりも低い圧力環境下、例えば、高地では、極間差圧はより顕著となるが、従来の技術では、高地での燃料電池システムの始動時または停止時における極間差圧は考慮されていないという問題がある。 Further, the pressure difference between the electrodes becomes more prominent in a pressure environment lower than atmospheric pressure, for example, at high altitudes, but in the conventional technology, the pressure difference between the electrodes at the time of starting or stopping the fuel cell system at high altitudes is There is a problem that it is not considered.
本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、圧力環境によらず、燃料電池システムの始動時または停止時における極間差圧の低減することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the conventional problems described above, and aims to reduce the differential pressure between the electrodes at the time of starting or stopping the fuel cell system regardless of the pressure environment. And
上記課題の少なくとも一部を解決するための本願発明は以下の態様を採る。 The present invention for solving at least a part of the above problems adopts the following aspects.
本発明の第1の態様は、燃料電池システムを提供する。本発明の第1の態様に係る燃料電池システムは、アノードとカソードとを備える燃料電池と、前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、前記燃料電池の始動時、前記カソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記カソード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記高圧燃料ガス源から前記アノードに対する燃料ガスの供給を開始する燃料ガス供給制御部とを備える。 A first aspect of the present invention provides a fuel cell system. A fuel cell system according to a first aspect of the present invention includes a fuel cell including an anode and a cathode, a high-pressure fuel gas source storing fuel gas to be supplied to the anode, and supplying an oxidizing gas to the cathode. When the fuel cell is started and the fuel cell is started, it is determined whether the pressure on the cathode side has reached a predetermined pressure, and when the pressure on the cathode side has reached the predetermined pressure, A fuel gas supply control unit for starting supply of fuel gas from the high-pressure fuel gas source to the anode.
本発明の第1の態様に係る燃料電池システムによれば、カソード側の圧力が所定圧力に達している場合に、高圧燃料ガス源から前記アノードに対する燃料ガスの供給を開始するので、圧力環境によらず、燃料電池システムの始動時における極間差圧を低減することができる。 According to the fuel cell system of the first aspect of the present invention, when the pressure on the cathode side reaches a predetermined pressure, the supply of fuel gas from the high-pressure fuel gas source to the anode is started. Regardless, the pressure difference between the electrodes at the start of the fuel cell system can be reduced.
本発明の第1の態様に係る燃料電池システムはさらに、前記燃料電池のカソード側の圧力を検出するためのカソード圧力検出器を備え、前記燃料ガス供給制御部は、前記カソード圧力検出器によって検出された前記カソード側の圧力を用いて、前記カソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定しても良い。この場合には、カソード側の圧力を実測値に基づいて判定することができる。 The fuel cell system according to the first aspect of the present invention further includes a cathode pressure detector for detecting the pressure on the cathode side of the fuel cell, and the fuel gas supply control unit is detected by the cathode pressure detector. The cathode side pressure may be used to determine whether or not the cathode side pressure has reached a predetermined pressure. In this case, the pressure on the cathode side can be determined based on the actually measured value.
本発明の第1の態様に係る燃料電池システムはさらに、大気圧を検出するための大気圧検出器を備え、前記燃料ガス供給制御部は、前記大気圧検出器によって検出された大気圧が標準大気圧よりも低い場合には、前記所定圧力を標準大気圧に設定し、前記カソード圧力検出器によって検出された前記カソード側の圧力が所定圧力に達している場合には、前記アノードに対する燃料ガスの供給を開始しても良い。この場合には、圧力環境によらず、燃料電池システムの始動時における極間差圧の低減することができるとともに、燃料電池システムを迅速に始動することができる。 The fuel cell system according to the first aspect of the present invention further includes an atmospheric pressure detector for detecting an atmospheric pressure, and the fuel gas supply control unit uses the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure detector as a standard. When the pressure is lower than the atmospheric pressure, the predetermined pressure is set to the standard atmospheric pressure, and when the pressure on the cathode side detected by the cathode pressure detector reaches the predetermined pressure, the fuel gas to the anode May be started. In this case, regardless of the pressure environment, it is possible to reduce the pressure difference between the electrodes when starting the fuel cell system, and it is possible to start the fuel cell system quickly.
本発明の第1の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記高圧燃料ガス源は、燃料ガス供給管を介して前記燃料電池のアノードと接続されており、
前記燃料ガス供給制御部は、前記燃料ガス供給管に配置され、前記燃料ガス供給管を連通または非連通状態に切り替える切り替え器と、前記燃料電池の始動時には、前記切り替え器を非連通状態に切り替え、前記カソード側の圧力が所定圧力に達した後に、前記切り替え器を非連通状態から連通状態に切り替える切り替え器制御部とを備えても良い。この場合には、切り替え器によってアノードに対する燃料ガスの供給、停止を実行することができる。
In the fuel cell system according to the first aspect of the present invention, the high-pressure fuel gas source is connected to the anode of the fuel cell via a fuel gas supply pipe,
The fuel gas supply control unit is disposed in the fuel gas supply pipe and switches the fuel gas supply pipe to a communication state or a non-communication state, and switches the switch to a non-communication state when the fuel cell is started. And a switch controller that switches the switch from a non-communication state to a communication state after the cathode-side pressure reaches a predetermined pressure. In this case, the fuel gas can be supplied to and stopped from the anode by the switch.
本発明の第2の態様は燃料電池システムを提供する。本発明の第2の態様に係る燃料電池システムは、アノードとカソードとを備える燃料電池と、前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、前記燃料電池の停止時、前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記アノード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止する酸化ガス供給制御部とを備える。 A second aspect of the present invention provides a fuel cell system. A fuel cell system according to a second aspect of the present invention includes a fuel cell including an anode and a cathode, a high-pressure fuel gas source storing fuel gas to be supplied to the anode, and supplying an oxidizing gas to the cathode. And when the fuel cell is stopped, it is determined whether the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure, and when the pressure on the anode side has reached the predetermined pressure, An oxidant gas supply control unit that stops supply of the oxidant gas to the cathode by the oxidant gas supply unit.
本発明の第2の態様に係る燃料電池システムによれば、アノード側の圧力が所定圧力に達している場合に、高圧燃料ガス源からカソードに対する酸化ガスの供給を停止するので、圧力環境によらず、燃料電池システムの停止時における極間差圧を低減することができる。 According to the fuel cell system of the second aspect of the present invention, when the pressure on the anode side reaches the predetermined pressure, the supply of the oxidizing gas from the high-pressure fuel gas source to the cathode is stopped. It is possible to reduce the pressure difference between the electrodes when the fuel cell system is stopped.
本発明の第2の態様に係る燃料電池システムはさらに、前記燃料電池のアノード側の圧力を検出するためのアノード圧力検出器を備え、前記アノード圧力検出器によって検出された前記アノード側の圧力を用いて前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定しても良い。この場合には、アノード側の圧力を実測値に基づいて判定することができる。 The fuel cell system according to the second aspect of the present invention further comprises an anode pressure detector for detecting the pressure on the anode side of the fuel cell, and the pressure on the anode side detected by the anode pressure detector is detected. It may be used to determine whether or not the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure. In this case, the pressure on the anode side can be determined based on the actually measured value.
本発明の第2の態様に係る燃料電池システムはさらに、大気圧を検出するための大気圧検出器を備え、前記酸化ガス供給制御部は、前記大気圧検出器によって検出された大気圧が標準大気圧よりも低い場合には、前記所定圧力を標準大気圧に設定し、前記アノード圧力検出器によって検出された前記アノード側の圧力が所定圧力に達している場合に、前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止しても良い。この場合には、圧力環境によらず、燃料電池システムの停止時における極間差圧の低減することができるとともに、燃料電池システムを迅速に停止することができる。 The fuel cell system according to the second aspect of the present invention further includes an atmospheric pressure detector for detecting atmospheric pressure, and the oxidizing gas supply control unit uses the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure detector as a standard. When the pressure is lower than the atmospheric pressure, the predetermined pressure is set to the standard atmospheric pressure, and when the pressure on the anode side detected by the anode pressure detector reaches the predetermined pressure, the oxidizing gas to the cathode Supply may be stopped. In this case, regardless of the pressure environment, it is possible to reduce the differential pressure between the electrodes when the fuel cell system is stopped, and it is possible to stop the fuel cell system quickly.
本発明の第2の態様に係る燃料電池システムはさらに、前記燃料電池の停止時に、前記アノード内に残留する燃料ガスを消費する燃料ガス消費処理を実行する燃料ガス消費制御部を備え、前記酸化ガス供給制御部は、前記燃料ガス消費処理が実行された後に、前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定しても良い。この場合には、燃料ガス消費処理によってアノード側の圧力を低減することができる。 The fuel cell system according to a second aspect of the present invention further includes a fuel gas consumption control unit that executes a fuel gas consumption process for consuming fuel gas remaining in the anode when the fuel cell is stopped. The gas supply control unit may determine whether or not the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure after the fuel gas consumption process is executed. In this case, the pressure on the anode side can be reduced by the fuel gas consumption process.
本発明の第1または第2の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記酸化ガス供給器は、エアコンプレッサであっても良い。この場合には、所定圧力の酸化ガスがカソードに供給される。 In the fuel cell system according to the first or second aspect of the present invention, the oxidizing gas supplier may be an air compressor. In this case, an oxidizing gas having a predetermined pressure is supplied to the cathode.
本発明の第3の態様は、燃料電池システムにおける始動時制御方法を提供する。本発明の第3の態様に係る始動時制御方法は、燃料電池の始動時、前記検出したカソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記カソード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、高圧燃料ガス源から前記燃料電池のアノードに対する燃料ガスの供給を開始することを備える。 A third aspect of the present invention provides a startup control method in a fuel cell system. In the start-up control method according to the third aspect of the present invention, when the fuel cell is started, it is determined whether or not the detected cathode-side pressure has reached a predetermined pressure, and the cathode-side pressure is determined to be the predetermined pressure. Is reached, the fuel gas supply to the anode of the fuel cell is started from the high-pressure fuel gas source.
本発明の第3の態様に係る停止時制御方法によれば、本発明の第1の態様に係る燃料電池システムと同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第3の態様に係る停止時制御方法は、本発明の第1の態様に係る燃料電池システムと同様に種々の態様にて実現され得る。 According to the control method at the time of stop concerning the 3rd mode of the present invention, the same operation effect as the fuel cell system concerning the 1st mode of the present invention can be obtained. Further, the stop-time control method according to the third aspect of the present invention can be realized in various aspects similarly to the fuel cell system according to the first aspect of the present invention.
本発明の第4の態様は、燃料電池システムにおける停止時制御方法を提供する。本発明の第4の態様に係る停止時制御方法は、燃料電池の停止時、前記検出したアノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記アノード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止することを備える。 A fourth aspect of the present invention provides a stop time control method in a fuel cell system. In the stop time control method according to the fourth aspect of the present invention, when the fuel cell is stopped, it is determined whether or not the detected anode side pressure has reached a predetermined pressure, and the anode side pressure is determined to be the predetermined pressure. If it has reached, the supply of the oxidizing gas to the cathode by the oxidizing gas supplier is stopped.
本発明の第4の態様に係る停止時制御方法によれば、本発明の第2の態様に係る燃料電池システムと同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第4の態様に係る停止時制御方法は、本発明の第2の態様に係る燃料電池システムと同様に種々の態様にて実現され得る。 According to the control method at the time of stop concerning the 4th mode of the present invention, the same operation effect as the fuel cell system concerning the 2nd mode of the present invention can be obtained. Further, the stop time control method according to the fourth aspect of the present invention can be realized in various aspects similarly to the fuel cell system according to the second aspect of the present invention.
さらに、本発明の第3の態様に係る始動時制御方法または第4の態様に係る停止時制御方法は、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラム、当該コンピュータプログラムを格納した記録媒体としても実現され得る。 Furthermore, the start time control method according to the third aspect of the present invention or the stop time control method according to the fourth aspect can also be realized as a computer program executed by a computer and a recording medium storing the computer program.
本発明の第5の態様は、燃料電池システムを提供する。本発明の第5の態様に係る燃料電池システムは、アノードとカソードとを備える燃料電池と、前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、前記燃料電池の始動時または停止時、大気圧に応じて、前記アノードの圧力と前記カソードの圧力との差の増大を抑制する制御部とを備える。 A fifth aspect of the present invention provides a fuel cell system. A fuel cell system according to a fifth aspect of the present invention includes a fuel cell including an anode and a cathode, a high-pressure fuel gas source that stores fuel gas to be supplied to the anode, and an oxidizing gas that is supplied to the cathode. And a control unit that suppresses an increase in the difference between the pressure of the anode and the pressure of the cathode according to the atmospheric pressure when the fuel cell is started or stopped.
本発明の第5の態様に係る燃料電池システムによれば、燃料電池の始動時または停止時に、大気圧に応じて、アノードの圧力とカソードの圧力との差の増大を抑制するので、圧力環境によらず、燃料電池システムの始動時または停止時における極間差圧を低減することができる。 According to the fuel cell system of the fifth aspect of the present invention, when the fuel cell is started or stopped, an increase in the difference between the anode pressure and the cathode pressure is suppressed according to the atmospheric pressure. Regardless of this, it is possible to reduce the differential pressure between the electrodes when the fuel cell system is started or stopped.
本発明の第5の態様に係る燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記大気圧に応じて、前記高圧燃料ガス源から前記アノードに対する燃料ガスの供給および前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給の少なくとも一方を制御して、前記アノードの圧力と前記カソードの圧力との差の増大を抑制しても良い。この場合には、制御部によって、高圧燃料ガス源からアノードに対する燃料ガスの供給および酸化ガス供給器によるカソードに対する酸化ガスの供給の少なくとも一方を制御し、燃料電池システムの始動時または停止時における極間差圧を低減することができる。 In the fuel cell system according to a fifth aspect of the present invention, the control unit supplies fuel gas from the high-pressure fuel gas source to the anode and oxidizes the cathode by the oxidizing gas supplier according to the atmospheric pressure. At least one of the gas supply may be controlled to suppress an increase in the difference between the anode pressure and the cathode pressure. In this case, the control unit controls at least one of the supply of the fuel gas from the high-pressure fuel gas source to the anode and the supply of the oxidizing gas to the cathode by the oxidizing gas supply device, and the pole at the time of starting or stopping the fuel cell system The differential pressure can be reduced.
以下、本発明に係る燃料電池システムについて、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a fuel cell system according to the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
・第1の実施例:
図1および図2を参照して第1の実施例に係る燃料電池システムの構成について説明する。図1は第1の実施例に係る燃料電池システムの構成を模式的に示す説明図である。図2は第1の実施例に係る燃料電池システムが備える制御部の内部構成を模式的に示す説明図である。
First embodiment:
The configuration of the fuel cell system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the internal configuration of the control unit provided in the fuel cell system according to the first embodiment.
第1の実施例に係る燃料電池システム100は、主な構成要件として、燃料電池10、高圧水素タンク20、エアコンプレッサ30、制御部40を備えている。燃料電池10と高圧水素タンク20とは、燃料ガス供給管21によって接続されている。燃料電池10とエアコンプレッサ30とは酸化ガス供給管31によって接続されている。
The
燃料電池10は、アノード10a(アノードセパレータ)とカソード10c(カソードセパレータ)との間に、例えば、固体電解質型の膜電極接合体を備える燃料電池である。高圧水素タンク20には、燃料ガス、本実施例では純水素が高い圧力にて保存されている。なお、燃料ガスとしては、純水素ガスの他に、例えば、水素リッチガス(水素含有ガス)を用いることもできる。エアコンプレッサ30は、大気を圧縮して所定の吐出圧にて排出するポンプであり、例えば、スクロール方式、ロータリ方式といったコンプレッサが用いられる。
The
燃料電池10は、カソード10cに酸化ガスを供給するための酸化ガス供給部11、カソード10cから酸化ガスを排出するための酸化ガス排出部12、アノード10aに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給部13、およびアノード10aから残留燃料ガスである燃料オフガスを排出するための燃料オフガス排出部14を備えている。なお、本実施例において、アノードとは、電気化学反応を起こす電極のみならず、燃料ガスが供給される流路、空間全般を意味する。同様に、カソードとは、電気化学反応を起こす電極のみならず、酸化ガスが供給される流路、空間全般を意味する。
The
酸化ガス供給部11には、酸化ガス供給管31が接続されている。酸化ガス排出部12には、酸化ガス排出管32が接続されている。酸化ガス排出管32には、上流から下流、すなわち、酸化ガス排出部12から燃料電池10外部へ向かう方向へ、酸化ガス圧センサ41、酸化ガス調圧弁53が備えられている。
An oxidizing
酸化ガス圧センサ41は、燃料電池10のカソード出口圧を、カソード圧力Pcとして検出する。酸化ガス調圧弁53は、弁開度を変化させることによって、カソード圧力を所望の圧力値に調整する。
The oxidizing
酸化ガス供給管31と酸化ガス排出管32における酸化ガス圧センサ41と酸化ガス調圧弁53との間には、酸化供給ガスを加湿するための加湿モジュール35が配置されている。加湿モジュール35は、起電反応に伴い発生し、酸化排出ガスに含まれる水蒸気を利用して、酸化供給ガスを加湿する。
Between the oxidizing
燃料ガス供給部13には、燃料ガス供給管21が接続されている。燃料ガス供給管21には、上流から下流、すなわち、高圧水素タンク20から燃料電池10へ向かう方向へ、燃料ガス調圧弁50、燃料ガス導入弁51が備えられている。
A fuel
燃料ガス調圧弁50は、高圧水素タンク20から燃料電池10に供給される水素の供給圧力を所望の圧力に調整する。高圧水素タンク20に格納されている水素の圧力は、燃料電池10に供給されるべき水素供給圧力よりも高いので、燃料ガス調圧弁50によって水素供給圧力まで減圧される。
The fuel gas
燃料ガス導入弁51は、燃料ガス供給管21を連通または非連通状態に切り替えることによって、高圧水素タンク20から燃料電池10に対する燃料ガスの供給(流動)を許容、停止するための弁装置である。
The fuel
燃料オフガス排出部14には燃料オフガス排出管22が接続されている。燃料オフガス排出管22には、上流から下流、すなわち、燃料オフガス排出部14から燃料ガス高圧水素タンク20から燃料電池10外部へ向かう方向へ、燃料ガス圧センサ42、燃料ガスパージ弁52が備えられている。
A fuel off
燃料ガス圧センサ42は、燃料電池10の出口圧を、アノード圧力Paとして検出する。燃料ガスパージ弁52は、通常時は閉弁されており、アノード10a内の燃料ガスを掃気する際に開弁される。
The fuel
制御部40は、コンプレッサ30、酸化ガス圧センサ41、燃料ガス圧センサ42、燃料ガス導入弁51、酸化ガス調圧弁53と制御線を介して接続されている。制御部40は内部に、図2に示すように、中央演算装置(CPU)401、メモリ402、入出力インターフェース403、内部バス404を備えている。メモリ402はCPU401によって実行される燃料電池システムの始動時、停止時制御実行プログラムを記憶し、またCPU401による演算結果を一時的に記憶する。CPU401は、メモリ402に格納されている各種プログラム、モジュールを実行する。入出力インターフェース403は、CPU401およびメモリ402と、コンプレッサ30、酸化ガス圧センサ41、燃料ガス圧センサ42、燃料ガス導入弁51、酸化ガス調圧弁53とを電気的に接続する。CPU401、メモリ402および入出力インターフェース403は内部バス404によって相互に接続されている。
The
メモリ402には、CPU401によって実行され、燃料電池システムの始動時における燃料ガスの供給制御を行うための燃料ガス供給制御モジュールM1、燃料電池システムの停止時における酸化ガスの供給制御を行うための酸化ガス供給制御モジュールM2が格納されている。
The
・燃料電池システムの始動時制御
図3および図4を参照して第1の実施例に係る燃料電池システムを始動させる際に実行される始動時制御について説明する。図3は第1の実施例に係る燃料電池システムを始動させる際に実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図4は第1の実施例に係る燃料電池システムによって得られるアノード圧力の変化と従来の燃料電池システムによって得られるアノード圧力の変化を示す説明図である。
-Start-up control of the fuel cell system The start-up control executed when the fuel cell system according to the first embodiment is started will be described with reference to Figs. FIG. 3 is a flowchart showing a processing routine executed when starting the fuel cell system according to the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in the anode pressure obtained by the fuel cell system according to the first embodiment and changes in the anode pressure obtained by the conventional fuel cell system.
燃料電池システム100(燃料電池10)に対する始動要求が検出されると制御部40は始動時制御処理を開始する。具体的には、CPU401が燃料ガス供給制御モジュールM1を実行することによって以下の各ステップが実行される。なお、本処理ルーチンは燃料電池システム100の始動時、具体的には、燃料ガスの供給を開始するまで実行される処理ルーチンであり、燃料電池システム100の始動後は、別の運転処理プログラムが実行される。
When a start request for the fuel cell system 100 (fuel cell 10) is detected, the
CPU401は、エアコンプレッサ30を始動させてカソード10cに対する酸化ガスの供給を開始させる(ステップS110)。CPU401は、酸化ガス圧センサ41からカソード圧力Pcを取得し(ステップS120)、カソード圧力Pcが目標圧力Pref1よりも高いか否かを判定する(ステップS130)。
The
CPU401は、カソード圧力Pc>目標圧力Pref1であると判定した場合には(ステップS130:Yes)、燃料ガス導入弁51を開弁し、アノード10aに対する燃料ガスの供給を開始して本処理ルーチンを終了する。
When the
CPU401は、カソード圧力Pc>目標圧力Pref1でない、すなわち、カソード圧力Pcが目標圧力Pref1以下であると判定した場合には(ステップS130:No)、カソード圧力Pc>目標圧力Pref1となるまで待機する。
When the
第1の実施例における始動時燃料ガス供給制御による効果について図4を参照して説明する。図4において、実線L1はカソード圧力Pcの経時変化、一点鎖線L2は従来のアノード圧力の経時変化、一点鎖線L3は本実施例におけるアノード圧力の経時変化を示す。本実施例では、カソード圧力Pcが目標圧力Pref1を超えた後に燃料ガスの供給を開始するので、カソード−アノード間差圧(極間差圧)は、従来の差圧Pd1からPd2へと低減される。したがって、極間差圧に起因する膜電極接合体の劣化を抑制または防止することができる。判定値Pbrefとしては、標準大気圧Pbより低い値、例えば、90kPaabsが用いられ、目標圧力Pref1としては、アノード目標制御圧と標準大気圧Pbの間の値、例えば、150kPaabsが用いられ、目標圧力Pref2としては、カソード目標制御圧と標準大気圧Pbの間の値、例えば、120kPaabsが用いられ得る。 The effect of the starting fuel gas supply control in the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a solid line L1 represents a change with time in the cathode pressure Pc, a one-dot chain line L2 represents a change with time in the conventional anode pressure, and a one-dot chain line L3 represents a change with time in the anode pressure in this embodiment. In this embodiment, since the supply of fuel gas is started after the cathode pressure Pc exceeds the target pressure Pref1, the cathode-anode differential pressure (electrode pressure difference) is reduced from the conventional differential pressure Pd1 to Pd2. The Therefore, it is possible to suppress or prevent the deterioration of the membrane electrode assembly due to the differential pressure between the electrodes. As the determination value Pbref, a value lower than the standard atmospheric pressure Pb, for example, 90 kPaabs is used. As the target pressure Pref1, a value between the anode target control pressure and the standard atmospheric pressure Pb, for example, 150 kPaabs is used. As Pref2, a value between the cathode target control pressure and the standard atmospheric pressure Pb, for example, 120 kPaabs can be used.
・燃料電池システムの停止時制御
図5および図6を参照して第1の実施例に係る燃料電池システムを停止させる際に実行される停止時制御について説明する。図5は第1の実施例に係る燃料電池システムを停止させる際に実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図6は第1の実施例に係る燃料電池システムによって得られるカソード圧力の変化と従来の燃料電池システムによって得られるカソード圧力の変化を示す説明図である。
Control at Stop of Fuel Cell System The stop control executed when the fuel cell system according to the first embodiment is stopped will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a flowchart showing a processing routine executed when the fuel cell system according to the first embodiment is stopped. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in cathode pressure obtained by the fuel cell system according to the first embodiment and a change in cathode pressure obtained by the conventional fuel cell system.
燃料電池システム100(燃料電池10)に対する停止要求が検出されると制御部40は停止時制御処理を開始する。具体的には、CPU401が酸化ガス供給制御モジュールM2を実行することによって以下の各ステップが実行される。なお、本処理ルーチンは燃料電池システム100の停止時、具体的には、停止要求が発生した後に実行される処理ルーチンであり、燃料電池システム100の停止前は、別の運転処理プログラムが実行される。
When a stop request for the fuel cell system 100 (fuel cell 10) is detected, the
CPU401は、燃料電池10から負荷、例えば、電動機を切り離し(ステップS200)、燃料ガス消費処理を実行する(ステップS202)。負荷の切り離しは、例えば、燃料電池10と負荷とを電気的に接続する配線に設けられているスイッチをオフ(遮断)することによって実行される。燃料ガス消費処理は、アノード10aに残留している燃料ガスを用いて起電反応を実行し、例えば、二次電池、キャパシタに蓄電することによって、アノード10aから燃料ガスを除去する処理である。
The
CPU401は、燃料ガス圧センサ42からアノード圧力Paを取得し(ステップS204)、アノード圧力Paが目標圧力Pref2よりも低いか否かを判定する(ステップS206)。
The
CPU401は、アノード圧力Pa<目標圧力Pref2であると判定した場合には(ステップS206:Yes)、エアーコンプレッサ30を停止させて酸化ガスの供給を停止する(ステップS208)。ここで、目標圧力Pref1は燃料電池10内の圧力を上昇させる場合の目標値であり、燃料電池10内の圧力を降圧させる場合の目標値としては低いので、目標圧力Pref2=目標圧力Pref1+αであることが好ましい。CPU401は、酸化ガス調圧弁53を開弁し、カソード10cを大気に開放して本処理ルーチンを終了する。この結果、カソード10cの圧力であるカソード圧Pcは大気圧となる。
When the
CPU401は、アノード圧力Pa<目標圧力Pref2でない、すなわち、アノード圧力Pcが目標圧力Pref2以上であると判定した場合には(ステップS206:No)、アノード圧力Pa<目標圧力Pref2となるまで待機する。
When the
第1の実施例における停止時酸化ガス供給制御による効果について図6を参照して説明する。図6において、実線L1は従来例におけるカソード圧力Pcの経時変化、実線L2は本実施例におけるカソード圧力の経時変化、一点鎖線L3はアノード圧力の経時変化を示す。本実施例では、アノード圧力Paが目標圧力Pref2未満となった後に酸化ガスの供給を停止するので、カソード−アノード間差圧(極間差圧)は、従来の差圧Pd11からPd21へと低減される。したがって、極間差圧に起因する膜電極接合体の劣化を抑制または防止することができる。 The effect of the stop-time oxidizing gas supply control in the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, a solid line L1 indicates a change with time of the cathode pressure Pc in the conventional example, a solid line L2 indicates a change with time of the cathode pressure in this example, and a one-dot chain line L3 indicates a change with time of the anode pressure. In this embodiment, since the supply of the oxidizing gas is stopped after the anode pressure Pa becomes less than the target pressure Pref2, the cathode-anode differential pressure (electrode pressure difference) is reduced from the conventional differential pressure Pd11 to Pd21. Is done. Therefore, it is possible to suppress or prevent the deterioration of the membrane electrode assembly due to the differential pressure between the electrodes.
具体的には、カソード10cにはエアーコンプレッサ30によって加圧された空気(酸化ガス)が供給されているため、エアーコンプレッサ30が停止されると、カソード圧力Pcは直ちに大気圧となる。一方、アノード10aには高圧源から水素(燃料ガス)が供給されているため、アノード10aを大気に開放しない限りアノード圧力Paは低下しない。本実施例では、燃料ガス消費処理を実行することによって、アノード圧力Paを低下させるが、その降圧速度はカソード圧力Pcの降圧速度よりも遅い。
Specifically, since air (oxidized gas) pressurized by the
これに対して、本実施例では、アノード圧力Paが目標圧力Pref2まで降圧した後にエアーコンプレッサ30を停止することによって、この問題を解決する。したがって、極間差圧に起因する膜電極接合体の劣化を抑制または防止することができる。
On the other hand, in this embodiment, this problem is solved by stopping the
第2の実施例:
第2の実施例について図7〜9を参照して説明する。図7は第2の実施例に係る燃料電池システムの構成を模式的に示す説明図である。図8は第2の実施例に係る燃料電池システムを始動させる際に実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図9は第2の実施例に係る燃料電池システムによって得られるアノード圧力の変化と従来の燃料電池システムによって得られるアノード圧力の変化を示す説明図である。
Second embodiment:
A second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing a processing routine executed when starting the fuel cell system according to the second embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram showing changes in the anode pressure obtained by the fuel cell system according to the second embodiment and changes in the anode pressure obtained by the conventional fuel cell system.
第2の実施例に係る燃料電池システム100aでは、燃料電池システムが標準的な大気圧よりも低い環境下、例えば、高地において用いられる場合にも、標準的な大気圧下(平地)において用いられる場合と同様に、始動時、停止時における極間差圧を抑制する。なお、第2の実施例に係る燃料電池システム100aの構成は、大気圧センサ43を備える点を除いて第1の実施例に係る燃料電池システム100と同様であるから同一の符号を付すことで各構成要件の説明は省略する。
In the
第2の実施例に係る燃料電池システム100aにおいて、大気圧センサ43は制御部40と接続されている。制御部40は、大気圧センサ43から燃料電池システム100aがおかれている圧力環境、すなわち、雰囲気圧力を取得することができる。
In the
図7および図8を参照して、第2の実施例における、燃料電池システムの始動時制御について説明する。燃料電池システム100a(燃料電池10)に対する始動要求が検出されると制御部40は始動時制御処理を開始する。具体的には、CPU401が燃料ガス供給制御モジュールM1を実行することによって以下の各ステップが実行される。なお、本処理ルーチンは燃料電池システム100aの始動時、具体的には、燃料ガスの供給を開始するまで実行される処理ルーチンであり、燃料電池システム100aの始動後は、別の運転処理プログラムが実行される。
With reference to FIGS. 7 and 8, the start-up control of the fuel cell system in the second embodiment will be described. When the start request for the
CPU401は、大気圧センサ43から大気圧Pbを取得し(ステップS100)、計測された大気圧Pbが標準大気圧よりも低い判定圧力Pbref未満であるか否かを判定する(ステップS102)。すなわち、燃料電池システム100aが標準大気圧よりも低い環境下、例えば、高地におかれているか否かを判定する。
The
CPU401は、Pb<Pbrefであると判定した場合には(ステップS102:Yes)、標準大気圧Pbstdを目標圧力Pref1に設定する(ステップS104)。極間差圧は発生しないことが望ましいが、膜電極接合体は、一般的に、標準大気圧Pbstdにおいて発生するアノード−カソード間差圧によって劣化しないように設計されている。また、雰囲気圧力がよりも低い場合に、標準大気圧Pbstd以上の圧力までカソード圧力Pcを昇圧させるとすれば時間を要してしまう。そこで、第2の実施例では、燃料ガスの供給を開始するか否かの判定に用いられるカソード圧力Pcの目標圧力Pref1として標準大気圧Pbstdを用いる。
If the
CPU401は、Pb<Pbrefでないと判定した場合、すなわち、燃料電池システム100aが概ね標準大気圧程度の圧力環境下におかれていると判定した場合には(ステップS102:No)、所定の判定目標圧力Ptgを目標圧力Pref2に設定する(ステップS106)。判定目標圧力Ptgとしては、例えば、第1の実施例において用いた目標圧力Pref1と同一の圧力値を用いる。
If the
CPU401は、以降、第1の実施例おいて説明したステップS110〜S140を実行する。
The
第2の実施例における始動時燃料ガス供給制御による効果について図9を参照して説明する。図9において、破線L1はカソード圧力Pcの経時変化、一点鎖線L2は従来のアノード圧力の経時変化、一点鎖線L3は本実施例におけるアノード圧力の経時変化を示す。本実施例では、大気圧Pbが標準大気圧Pbstdよりも低い場合、例えば、高地における大気圧を示す場合には、カソード圧力Pcが目標圧力Pref2である標準大気圧Pbstdを超えた後に燃料ガスの供給を開始する。したがって、高地においてもカソード−アノード間差圧(極間差圧)を標準大気圧Pbstdにおける極間差圧程度Pd3とすることが可能となり、燃料電池システム100aが高地において用いられる場合に問題となる機械的ストレスに起因する膜電極接合体の劣化を抑制、防止することができる。これに対して従来の燃料電池システムでは、高地における極間差圧Pd1は考慮されていないため、燃料電池システムが高地において用いられる場合、膜電極接合体には標準大気圧における極間差圧よりも大きな差圧が掛かり、機械的ストレスに起因する膜電極接合体の劣化を回避することができなかった。
The effect of the starting fuel gas supply control in the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the broken line L1 indicates the change over time of the cathode pressure Pc, the alternate long and short dash line L2 indicates the change over time of the conventional anode pressure, and the alternate long and short dash line L3 indicates the change over time of the anode pressure in this embodiment. In the present embodiment, when the atmospheric pressure Pb is lower than the standard atmospheric pressure Pbstd, for example, when indicating the atmospheric pressure in a high altitude, the fuel gas is discharged after the cathode pressure Pc exceeds the standard atmospheric pressure Pbstd which is the target pressure Pref2. Start supplying. Accordingly, even at high altitudes, the cathode-anode differential pressure (electrode differential pressure) can be set to about Pd3 at the standard atmospheric pressure Pbstd, which is a problem when the
さらに、大気圧が標準大気圧でない場合には、標準大気圧Pbstdを基準として定められた目標圧力Pref1(Ptg)に達するまでに時間を要するが、第2の実施例では、大気圧が標準大気圧でない場合には、目標圧力Pref1(Ptg)よりも低い標準大気圧Pbstdを目標圧力Pref1として用いるので、膜電極接合体の劣化防止と燃料電池システム100の始動時間の短縮化を図ることができる。
Furthermore, when the atmospheric pressure is not the standard atmospheric pressure, it takes time to reach the target pressure Pref1 (Ptg) determined based on the standard atmospheric pressure Pbstd. However, in the second embodiment, the atmospheric pressure is the standard atmospheric pressure. When the pressure is not atmospheric pressure, the standard atmospheric pressure Pbstd lower than the target pressure Pref1 (Ptg) is used as the target pressure Pref1, so that the deterioration of the membrane electrode assembly can be prevented and the start-up time of the
・第2の実施例に係る燃料電池システムの停止時制御
第2の実施例に係る燃料電池システム100aでは、燃料電池システム100aの停止時処理においても、開始時処理と同様にして、大気圧Pbを取得し、取得した大気圧Pbが判定大気圧Pbref未満の場合には、目標圧力Pref2=Pbstd+αに設定する。また、取得した大気圧Pbが判定大気圧Pbref以上の場合には、目標圧力Pref2=判定目標圧力Ptg+αに設定する。なお、目標圧力Pref2設定後の具体的な処理については、第1の実施例において図5を参照して説明した通りである。
-Control at the time of stop of the fuel cell system according to the second example In the
この結果、高地においてもカソード−アノード間差圧(極間差圧)を標準大気圧Pbstdにおける極間差圧程度とすることが可能となり、燃料電池システム100aが高地において用いられる場合に問題となる機械的ストレスに起因する膜電極接合体の劣化を抑制、防止することができる。
As a result, even at high altitudes, the cathode-anode differential pressure (interelectrode differential pressure) can be set to about the inter-electrode differential pressure at the standard atmospheric pressure Pbstd, which becomes a problem when the
さらに、大気圧が標準大気圧である場合には、大気圧が標準大気圧でないことを前提に標準大気圧Pbstdを基準として定められた目標圧力Pref2に達するまでに時間を要するが、第2の実施例では、大気圧が標準大気圧である場合には、目標圧力Pref2よりも高い目標圧力Pref2を用いるので、膜電極接合体の劣化防止と燃料電池システム100の停止時間の短縮化を図ることができる。
Further, when the atmospheric pressure is the standard atmospheric pressure, it takes time to reach the target pressure Pref2 determined based on the standard atmospheric pressure Pbstd on the assumption that the atmospheric pressure is not the standard atmospheric pressure. In the embodiment, when the atmospheric pressure is the standard atmospheric pressure, the target pressure Pref2 higher than the target pressure Pref2 is used, so that the deterioration of the membrane electrode assembly is prevented and the stop time of the
・燃料電池システムの基本的な動作:
燃料電池システム100、100aの始動時および停止時の処理については既述の通りであり、以下では、始動後停止までの燃料電池システム100、100aの基本的な動作について簡単に説明する。例えば、燃料電池システム100、100aが車両に搭載される場合には、制御部40は、運転者によって操作されるアクセルを介して入力される要求出力に応じて、エアーコンプレッサ30の吐出量を調整する。燃料電池10からは負荷が必要とする電力が燃料ガスおよび酸化ガスの起電反応によって生成され、燃料電池10から負荷に対して要求されている電力が出力される。
・ Basic operation of the fuel cell system:
The processes at the start and stop of the
上記の各実施例における燃料電池システム100、100aは、移動体、例えば、二輪車、四輪車といった車両、船舶に搭載して用いることができる。
The
・その他の実施例:
(1)上記各実施例では、酸化ガス圧力センサ43、燃料ガス圧力センサ42を用いてカソード圧力Pc、アノード圧力Paをそれぞれ検出し、カソード圧力Pc>Pref2、アノード圧力Pa<Pref1であるか否かを判定している。ここで、カソード圧力Pc、アノード圧力Paは、図10に示すように、時間と共に降圧または昇圧する特性を有している。そこで、時間Tに対する圧力変化を予め経験的に求めておき、時間によってカソード圧力Pc>Pref1、アノード圧力Pa<Pref2であるか否かを判定しても良い。なお、図10は燃料電池システムの運転開始時におけるアノード圧力Paおよびカソード圧力Pcの経時変化の例を示す説明図である。
Other examples:
(1) In each of the above embodiments, the cathode pressure Pc and the anode pressure Pa are detected using the oxidizing
例えば、標準的な大気圧下においては、判定時間T1を経過したか否かによってカソード圧力Pcが目標圧力Pref1以上になったか否かを判定しても良い。また、標準大気圧Pbstdよりも低い大気圧環境下、例えば、高地においては、大気圧変化に対する補正係数kを予め経験的に求めておき、判定時間T1を補正した補正判定時間T11(=T1×k)を用いればよい。補正係数kは、例えば、大気圧が低くなるに連れて増大する特性を有する。このように、時間を変数として用いることによって、酸化ガス圧力センサ43を備えなくとも、上記各実施例において説明した利点を得ることができる。図10には燃料電池システムの運転開始時におけるアノード圧力Paおよびカソード圧力Pcの経時変化の例を示したが、燃料電池システムの運転停止時においても同様にして判定時間Tを用いることによって、燃料ガス圧力センサ42を備えなくとも、上記各実施例において説明した利点を得ることができる。
For example, under standard atmospheric pressure, it may be determined whether the cathode pressure Pc is equal to or higher than the target pressure Pref1 by determining whether the determination time T1 has elapsed. Further, in an atmospheric pressure environment lower than the standard atmospheric pressure Pbstd, for example, in a highland, a correction coefficient k for atmospheric pressure change is obtained empirically in advance, and a correction determination time T11 (= T1 ×) obtained by correcting the determination time T1. k) may be used. For example, the correction coefficient k has a characteristic of increasing as the atmospheric pressure decreases. In this way, by using time as a variable, the advantages described in the above embodiments can be obtained without providing the oxidizing
(2)上記第2の実施例では、大気圧センサ43を用いて、大気圧Pbが標準大気圧Pbstdよりも低い判定目標圧力Pbref未満であるか否かによってカソード圧力Pcまたはアノード圧力Paに対する目標圧力Pref1、Pref2が決定されている。しかしながら、大気圧Pbを検出することなく、大気圧Pbが判定目標圧力Pbref未満である場合に用いられる目標圧力Pref1、Pref2を用いても良い。この場合には、大気圧センサ43を備えることなく、大気圧Pbが標準大気圧Pbstdよりも低い環境下における膜電極接合体の損傷を低減または防止することができる。
(2) In the second embodiment, the target for the cathode pressure Pc or the anode pressure Pa is determined using the
(3)上記各実施例では、アノード圧力Paまたはカソード圧力Pcを用いて、いわゆる極間差圧の増大を抑制・低減、または、極間差圧の低減を図っているが、大気圧センサ43を用いて検出された大気圧Pbに応じて燃料ガス導入弁51、エアーコンプレッサ30を制御し、極間差圧の増大を抑制しても良い。例えば、燃料電池システムの始動時、大気圧が低くなるに連れて、エアーコンプレッサ30運転開始後における、燃料ガス導入弁51の開弁時期を遅らせる制御を行っても良い。あるいは、大気圧が低くなるに連れて、エアーコンプレッサ30の吐出量を増大させても良い。さらには、両制御を組み合わせても良い。また、燃料電池システムの停止時、大気圧が低くなるに連れてエアーコンプレッサ30を停止するまでの時間を遅延させても良い。以上の構成を備えることによって、大気圧の変化に伴い、膜電極接合体に加わる極間差圧の増加を抑制または低減することができる。
(3) In each of the above embodiments, the anode pressure Pa or the cathode pressure Pc is used to suppress or reduce the so-called increase in the inter-electrode differential pressure, or to reduce the inter-electrode differential pressure. The fuel
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and the modification, Embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
10…燃料電池
10a…アノード
10c…カソード
11…酸化ガス供給部
12…酸化ガス排出部
13…燃料ガス供給部
14…燃料オフガス排出部
20…高圧水素タンク
21…燃料ガス供給管
30…エアーコンプレッサ
31…酸化ガス供給管
32…酸化ガス排出管
35…加湿モジュール
40…制御部
401…中央処理装置(CPU)
402…メモリ
403…入出力インターフェース
404…内部バス
41…酸化ガス圧センサ
42…燃料ガス圧センサ
50…燃料ガス調圧弁
51…燃料ガス導入弁
52…燃料ガスパージ弁
53…酸化ガス調圧弁
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (13)
アノードとカソードとを備える燃料電池と、
前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、
前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、
前記燃料電池の始動時、前記カソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記カソード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記高圧燃料ガス源から前記アノードに対する燃料ガスの供給を開始する燃料ガス供給制御部とを備える燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell comprising an anode and a cathode;
A high-pressure fuel gas source for storing fuel gas to be supplied to the anode;
An oxidizing gas supply for supplying an oxidizing gas to the cathode;
When starting the fuel cell, it is determined whether or not the pressure on the cathode side has reached a predetermined pressure. If the pressure on the cathode side has reached the predetermined pressure, the anode is supplied from the high-pressure fuel gas source. A fuel cell system comprising: a fuel gas supply controller that starts supplying fuel gas to the fuel cell.
前記燃料電池のカソード側の圧力を検出するためのカソード圧力検出器を備え、
前記燃料ガス供給制御部は、前記カソード圧力検出器によって検出された前記カソード側の圧力を用いて、前記カソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定する燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, further comprising:
A cathode pressure detector for detecting the pressure on the cathode side of the fuel cell;
The fuel gas supply control unit determines whether or not the cathode side pressure has reached a predetermined pressure using the cathode side pressure detected by the cathode pressure detector.
大気圧を検出するための大気圧検出器を備え、
前記燃料ガス供給制御部は、前記大気圧検出器によって検出された大気圧が標準大気圧よりも低い場合には、前記所定圧力を標準大気圧に設定し、前記カソード圧力検出器によって検出された前記カソード側の圧力が所定圧力に達している場合には、前記アノードに対する燃料ガスの供給を開始する燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, further comprising:
Equipped with an atmospheric pressure detector to detect atmospheric pressure,
When the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure detector is lower than the standard atmospheric pressure, the fuel gas supply control unit sets the predetermined pressure to the standard atmospheric pressure and is detected by the cathode pressure detector. A fuel cell system that starts supplying fuel gas to the anode when the pressure on the cathode side reaches a predetermined pressure.
前記高圧燃料ガス源は、燃料ガス供給管を介して前記燃料電池のアノードと接続されており、
前記燃料ガス供給制御部は、
前記燃料ガス供給管に配置され、前記燃料ガス供給管を連通または非連通状態に切り替える切り替え器と、
前記燃料電池の始動時には、前記切り替え器を非連通状態に切り替え、前記カソード側の圧力が所定圧力に達した後に、前記切り替え器を非連通状態から連通状態に切り替える切り替え器制御部とを備える燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The high-pressure fuel gas source is connected to the anode of the fuel cell via a fuel gas supply pipe,
The fuel gas supply controller is
A switch that is disposed in the fuel gas supply pipe and switches the fuel gas supply pipe to a communication or non-communication state;
A fuel switch comprising: a switch controller that switches the switch to a non-communication state when starting the fuel cell, and switches the switch from a non-communication state to a communication state after the cathode side pressure reaches a predetermined pressure; Battery system.
アノードとカソードとを備える燃料電池と、
前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、
前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、
前記燃料電池の停止時、前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、前記アノード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止する酸化ガス供給制御部とを備える燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell comprising an anode and a cathode;
A high-pressure fuel gas source for storing fuel gas to be supplied to the anode;
An oxidizing gas supply for supplying an oxidizing gas to the cathode;
When the fuel cell is stopped, it is determined whether or not the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure. If the pressure on the anode side has reached the predetermined pressure, the cathode by the oxidizing gas supplier is determined. A fuel cell system comprising: an oxidizing gas supply control unit that stops supplying oxidizing gas to
前記燃料電池のアノード側の圧力を検出するためのアノード圧力検出器を備え、
前記アノード圧力検出器によって検出された前記アノード側の圧力を用いて前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定する燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 5, further comprising:
An anode pressure detector for detecting the pressure on the anode side of the fuel cell;
A fuel cell system that determines whether or not the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure using the pressure on the anode side detected by the anode pressure detector.
大気圧を検出するための大気圧検出器を備え、
前記酸化ガス供給制御部は、前記大気圧検出器によって検出された大気圧が標準大気圧よりも低い場合には、前記所定圧力を標準大気圧に設定し、前記アノード圧力検出器によって検出された前記アノード側の圧力が所定圧力に達している場合に、前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止する燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 6, further comprising:
Equipped with an atmospheric pressure detector to detect atmospheric pressure,
When the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure detector is lower than the standard atmospheric pressure, the oxidizing gas supply control unit sets the predetermined pressure to the standard atmospheric pressure and is detected by the anode pressure detector. A fuel cell system that stops supply of an oxidizing gas to the cathode when the pressure on the anode side reaches a predetermined pressure.
前記燃料電池の停止時に、前記アノード内に残留する燃料ガスを消費する燃料ガス消費処理を実行する燃料ガス消費制御部を備え、
前記酸化ガス供給制御部は、前記燃料ガス消費処理が実行された後に、前記アノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定する燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 5 to 7, further comprising:
A fuel gas consumption control unit for executing a fuel gas consumption process for consuming fuel gas remaining in the anode when the fuel cell is stopped;
The oxidant gas supply control unit determines whether or not the pressure on the anode side has reached a predetermined pressure after the fuel gas consumption process is executed.
前記酸化ガス供給器は、エアコンプレッサである燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8,
The oxidizing gas supplier is a fuel cell system which is an air compressor.
燃料電池の始動時、前記燃料電池のカソード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、
前記カソード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、高圧燃料ガス源から前記燃料電池のアノードに対する燃料ガスの供給を開始する始動時制御方法。 A start-up control method for a fuel cell system, comprising:
When starting the fuel cell, determine whether the pressure on the cathode side of the fuel cell has reached a predetermined pressure,
A start-up control method for starting supply of fuel gas from a high-pressure fuel gas source to the anode of the fuel cell when the cathode side pressure reaches the predetermined pressure.
燃料電池の停止時、前記燃料電池のアノード側の圧力が所定圧力に達したか否かを判定し、
前記アノード側の圧力が前記所定圧力に達している場合には、前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給を停止する停止時制御方法。 A stop control method for a fuel cell system, comprising:
When stopping the fuel cell, determine whether the pressure on the anode side of the fuel cell has reached a predetermined pressure,
A stop-time control method for stopping supply of oxidizing gas to the cathode by the oxidizing gas supplier when the pressure on the anode side reaches the predetermined pressure.
アノードとカソードとを備える燃料電池と、
前記アノードへ供給するための燃料ガスを格納する高圧燃料ガス源と、
前記カソードへ酸化ガスを供給するための酸化ガス供給器と、
前記燃料電池の始動時または停止時、大気圧に応じて、前記アノードの圧力と前記カソードの圧力との差の増大を抑制する制御部とを備える燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell comprising an anode and a cathode;
A high-pressure fuel gas source for storing fuel gas to be supplied to the anode;
An oxidizing gas supply for supplying an oxidizing gas to the cathode;
A fuel cell system comprising: a control unit that suppresses an increase in a difference between the pressure of the anode and the pressure of the cathode according to atmospheric pressure when the fuel cell is started or stopped.
前記制御部は、前記大気圧に応じて、前記高圧燃料ガス源から前記アノードに対する燃料ガスの供給および前記酸化ガス供給器による前記カソードに対する酸化ガスの供給の少なくとも一方を制御して、前記アノードの圧力と前記カソードの圧力との差の増大を抑制する制御部。 The fuel cell system according to claim 12, wherein
The control unit controls at least one of supply of fuel gas from the high-pressure fuel gas source to the anode and supply of oxidizing gas to the cathode by the oxidizing gas supplier according to the atmospheric pressure, A control unit for suppressing an increase in the difference between the pressure and the pressure of the cathode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007122469A JP2008277215A (en) | 2007-05-07 | 2007-05-07 | Fuel cell system, and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007122469A JP2008277215A (en) | 2007-05-07 | 2007-05-07 | Fuel cell system, and control method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008277215A true JP2008277215A (en) | 2008-11-13 |
Family
ID=40054920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007122469A Pending JP2008277215A (en) | 2007-05-07 | 2007-05-07 | Fuel cell system, and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008277215A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012212617A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Honda Motor Co Ltd | Start control method for fuel cell system |
JP2013509679A (en) * | 2009-10-30 | 2013-03-14 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | Method for detecting the sealing state of a fuel cell |
DE102021106069A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Fuel cell device for an aircraft, aircraft and method for operating a fuel cell device |
-
2007
- 2007-05-07 JP JP2007122469A patent/JP2008277215A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013509679A (en) * | 2009-10-30 | 2013-03-14 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | Method for detecting the sealing state of a fuel cell |
JP2012212617A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Honda Motor Co Ltd | Start control method for fuel cell system |
DE102021106069A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Fuel cell device for an aircraft, aircraft and method for operating a fuel cell device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5224082B2 (en) | Fuel cell system and drainage control method thereof | |
CN110176610B (en) | Fuel cell system and control method for fuel cell system | |
JP2004342386A (en) | Operation control of fuel cell system | |
WO2012017474A1 (en) | Fuel cell system | |
JP2006309979A (en) | Control apparatus and control method of fuel cell | |
US20170179507A1 (en) | Method For Shutting Down A System Containing a Fuel Cell Stack and System Comprising a Fuel Cell Stack | |
US8415063B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5396748B2 (en) | Fuel cell system and method for stopping fuel cell system | |
JP4406938B2 (en) | Fuel cell system and compressor rotation speed control method | |
JP4876502B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4450109B2 (en) | Fuel cell system | |
US8268496B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP2005032652A (en) | Fuel cell system | |
JP4747496B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4372523B2 (en) | Fuel cell control device | |
JP2008277215A (en) | Fuel cell system, and control method thereof | |
WO2008053768A1 (en) | Fuel cell system | |
JP4739938B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2010153246A (en) | Fuel cell system | |
JP5266626B2 (en) | Fuel cell system | |
JP3601521B2 (en) | Fuel cell power generation controller | |
JP5650919B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007234311A (en) | Fuel cell system | |
US8039155B2 (en) | Fuel-cell system and method of controlling fuel cell | |
JP2004119139A (en) | Fuel cell system |