JP2022142479A5

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Publication number: JP2022142479A5
Application number: JP2021042657A
Authority: JP
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2041-03-16

Description

請求項１に記載の発明は、
燃料電池システムであって、
燃料電池セル（Ｃ）が複数積層された燃料電池（１０）と、
燃料電池の乾湿状態を検知する乾湿検知部（１００ａ）と、
燃料電池の運転を制御する運転制御部（１００ｂ）と、を備え、
乾湿検知部は、燃料電池が高温および高負荷となる運転条件が成立すると、燃料電池の温度よりも燃料電池の乾燥および湿潤に高い相関性がある物理量に基づいて燃料電池が理想の乾湿状態から乖離した乖離状態であるか否かを判定し、
運転制御部は、乖離状態が検知された際に、乖離状態を回復するリセット運転を行い、その後、燃料電池の乾湿状態が回復された否かを判定する回復条件が成立するまでリセット運転を継続するようになっており、
運転条件は、燃料電池を流れる電流が基準電流以上となり、且つ、燃料電池の温度が基準温度以上となる際に成立する条件であり、
乾湿検知部は、運転条件が成立した際の物理量をメモリに記憶しておき、メモリに記憶された物理量に対する物理量の変化量に基づいて回復条件の成否を判定する。

Claims

燃料電池システムであって、
燃料電池セル（Ｃ）が複数積層された燃料電池（１０）と、
前記燃料電池の乾湿状態を検知する乾湿検知部（１００ａ）と、
前記燃料電池の運転を制御する運転制御部（１００ｂ）と、を備え、
前記乾湿検知部は、前記燃料電池が高温および高負荷となる運転条件が成立すると、前記燃料電池の温度よりも前記燃料電池の乾燥および湿潤に高い相関性がある物理量に基づいて前記燃料電池が理想の前記乾湿状態から乖離した乖離状態であるか否かを判定し、
前記運転制御部は、前記乖離状態が検知された際に、前記乾湿状態を回復するリセット運転を行い、その後、前記燃料電池の前記乾湿状態が回復された否かを判定する回復条件が成立するまで前記リセット運転を継続するようになっており、
前記運転条件は、前記燃料電池を流れる電流が基準電流以上となり、且つ、前記燃料電池の温度が基準温度以上となる際に成立する条件であり、
前記乾湿検知部は、前記運転条件が成立した際の前記物理量をメモリに記憶しておき、前記メモリに記憶された前記物理量に対する前記物理量の変化量に基づいて前記回復条件の成否を判定する、燃料電池システム。
前記物理量は、前記燃料電池の電圧および前記燃料電池のインピーダンスの少なくとも１つが含まれている、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記乾湿検知部は、前記燃料電池セルの面内における特定箇所での前記物理量に基づいて前記乖離状態であるか否かを判定する、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
前記燃料電池の発電に理論上必要とされる酸化剤ガスの量に対する前記燃料電池に供給する酸化剤ガスの量との比をエアストイキ比とし、前記燃料電池の内部における酸化剤ガスの圧力をエア圧力としたとき、
前記リセット運転は、前記エアストイキ比の低下および前記エア圧力の増加のうち少なくとも一方を行う運転である、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記リセット運転は、前記エア圧力を増加させた後、所定の条件が成立すると、前記エアストイキ比の低下を行う運転である、請求項４に記載の燃料電池システム。
前記リセット運転は、前記エアストイキ比の低下を行った後、所定の条件が成立すると、前記エア圧力を増加させる運転である、請求項４に記載の燃料電池システム。
前記リセット運転は、前記エアストイキ比および前記エア圧力の少なくとも一方を連続的に変化させる徐変運転である、請求項４に記載の燃料電池システム。
前記リセット運転では、前記燃料電池の出力電圧の低下が抑制されるように、前記出力電圧に基づいて、前記エアストイキ比および前記エア圧力の少なくとも一方の変化量が制御される、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部（３２）を備え、
前記リセット運転では、前記酸化剤ガス供給部の負荷増大が抑制されるように、前記酸化剤ガス供給部の負荷に基づいて、前記エアストイキ比および前記エア圧力の少なくとも一方の変化量が制御される、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部（３２）を備え、
前記リセット運転では、前記燃料電池の発電電力から前記燃料電池の運転で消費される消費電力を除いた総合電力の低下、または、前記燃料電池の運転で生ずる発熱量の増大が抑制されるように、前記総合電力または前記発熱量に基づいて、前記エアストイキ比および前記エア圧力の少なくとも一方の変化量が制御される、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記運転制御部は、前記リセット運転を行った後は、前記リセット運転と前記リセット運転を行う前の通常運転とを交互に繰り返す、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記運転制御部は、前記リセット運転を行った後、前記回復条件が成立すると、前記リセット運転から前記リセット運転を行う前の通常運転に切り替える、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
前記運転条件が成立した際の前記物理量を初期値としたとき、
前記回復条件は、前記リセット運転を行っている際の前記物理量が前記初期値以下になった際に成立する条件になっている、請求項１２に記載の燃料電池システム。