JP2023142502A - fuel cell system - Google Patents

fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2023142502A
JP2023142502A JP2022049450A JP2022049450A JP2023142502A JP 2023142502 A JP2023142502 A JP 2023142502A JP 2022049450 A JP2022049450 A JP 2022049450A JP 2022049450 A JP2022049450 A JP 2022049450A JP 2023142502 A JP2023142502 A JP 2023142502A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
anode gas
high potential
potential avoidance
avoidance operation
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
Application number
JP2022049450A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真明 松末
Masaaki Matsusue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2022049450A priority Critical patent/JP2023142502A/en
Publication of JP2023142502A publication Critical patent/JP2023142502A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

To provide a fuel cell system that can suppress variations in anode gas concentration within an anode gas flow path during high potential avoidance operation.SOLUTION: A fuel cell system includes a fuel cell, an anode gas supply mechanism that supplies anode gas to the fuel cell, and a control device that controls an operating condition of the fuel cell. The control device includes: a first instruction unit that instructs the anode gas supply mechanism to perform pulsating operation during high potential avoidance operation; a determination unit that determines whether hydrogen deficiency has occurred after the start of the high potential avoidance operation; and a second instruction unit that instructs to change a current value of the fuel cell when the determination unit determines that hydrogen deficiency has occurred.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.

燃料電池システムは、燃料極(アノード)、電解質膜および酸素極(カソード)を有する燃料電池に燃料ガス(アノードガス)および酸化剤ガス(カソードガス)を供給して、発電するシステムである。 A fuel cell system is a system that generates electricity by supplying fuel gas (anode gas) and oxidizing gas (cathode gas) to a fuel cell having a fuel electrode (anode), an electrolyte membrane, and an oxygen electrode (cathode).

また、燃料電池システムにおいては、アノードガスを循環させて燃料電池を発電させる循環系の燃料電池システムが知られている。例えば、特許文献1には、間欠運転を終了して要求対応運転に移行させる際に、要求発電量の指令値よりも増加させた指令値で発電を制御し、その後、要求発電量の指令値で発電を制御する燃料電池システムが開示されている。また、特許文献2には、N回の脈動区間と、N回の脈動区間の間において一定運動圧力で行われる非脈動区間とを繰り返し実施する、燃料電池システムの脈動運転方法が開示されている。 Further, in the fuel cell system, a circulating fuel cell system is known in which the anode gas is circulated to cause the fuel cell to generate electricity. For example, in Patent Document 1, when ending intermittent operation and transitioning to demand-responsive operation, power generation is controlled with a command value that is increased from the command value of the required power generation amount, and then the command value of the required power generation amount is A fuel cell system for controlling power generation is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a pulsating operation method for a fuel cell system in which N pulsating sections and non-pulsating sections performed at a constant motion pressure are repeatedly performed between the N pulsating sections. .

特開2020-140931号公報JP2020-140931A 特許第6246501号Patent No. 6246501

燃料電池システムでは、車両の低速走行時およびアイドリング運転時などの低負荷運転時において、燃料電池の発電を一時的に停止する間欠運転を行うことが知られている。一方、間欠運転を行うと、電圧(開回路電圧:OCV)が比較的高い状態で燃料電池が保持され、触媒などの部材が劣化する恐れがある。そのため、間欠運転時には、燃料電池の電圧が所定の低電圧(高電位回避電圧)となるよう制御する、高電位回避運転が行われる場合がある。 It is known that a fuel cell system performs intermittent operation in which power generation by the fuel cell is temporarily stopped during low load operation such as when the vehicle is running at low speed or idling. On the other hand, when intermittent operation is performed, the fuel cell is maintained at a relatively high voltage (open circuit voltage: OCV), and there is a risk that components such as the catalyst may deteriorate. Therefore, during intermittent operation, high potential avoidance operation may be performed in which the voltage of the fuel cell is controlled to be a predetermined low voltage (high potential avoidance voltage).

ここで、高電位回避運転が長時間行われると、アノードガスの供給が長時間抑制または停止されるため、アノードガス流路内においてアノードガス濃度のばらつきが生じる恐れがある。特に、燃料電池に供給されるアノードガスの圧力を所定の範囲内で脈動させる脈動運転においては、アノードガス濃度のばらつきが生じやすいと考えられる。アノードガス濃度のばらつきが生じると、高電位回避運転および間欠運転から通常運転への移行時に、アノードガスの欠乏(水素欠)が生じる恐れがあり、十分に発電できない場合がある。 Here, if the high potential avoidance operation is performed for a long period of time, the supply of the anode gas is suppressed or stopped for a long period of time, which may cause variations in the anode gas concentration within the anode gas flow path. In particular, in pulsating operation in which the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell is pulsated within a predetermined range, it is considered that variations in the anode gas concentration are likely to occur. If variations in anode gas concentration occur, there is a risk that anode gas deficiency (hydrogen deficiency) will occur during transition from high potential avoidance operation and intermittent operation to normal operation, and sufficient power generation may not be possible.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高電位回避運転中における、アノードガス流路内のアノードガス濃度のばらつきを抑制できる、燃料電池システムを提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a main purpose of the present disclosure is to provide a fuel cell system that can suppress variations in anode gas concentration within an anode gas flow path during high potential avoidance operation.

上記課題を解決するために、本開示においては、燃料電池と、上記燃料電池にアノードガスを供給する、アノードガス供給機構と、上記燃料電池の運転条件を制御する、制御装置と、を備え、上記制御装置は、上記アノードガス供給機構に対して、高電位回避運転時に脈動運転を行うよう指示する第1指示部と、上記高電位回避運転の開始後に、水素欠の発生の有無を判定する判定部と、上記判定部が、水素欠が発生したと判定した場合に、前記燃料電池の電流値を変更するように指示する第2指示部と、を有する、燃料電池システムを提供する。 In order to solve the above problems, the present disclosure includes a fuel cell, an anode gas supply mechanism that supplies anode gas to the fuel cell, and a control device that controls operating conditions of the fuel cell, The control device includes a first instruction unit that instructs the anode gas supply mechanism to perform a pulsating operation during the high potential avoidance operation, and a first instruction unit that determines whether hydrogen deficiency has occurred after the start of the high potential avoidance operation. A fuel cell system is provided that includes a determination section and a second instruction section that instructs to change the current value of the fuel cell when the determination section determines that hydrogen starvation has occurred.

本開示によれば、高電位回避運転の開始後において、制御装置が、水素欠が発生したと判定した場合に燃料電池の電流値を変更するように指示するため、アノードガス濃度のばらつきを抑制できる。 According to the present disclosure, after the start of high potential avoidance operation, the control device instructs to change the current value of the fuel cell if it is determined that hydrogen deficiency has occurred, thereby suppressing variations in the anode gas concentration. can.

本開示においては、高電位回避運転中における、アノードガス流路内のアノードガス濃度のばらつきを抑制できるという効果を奏する。 The present disclosure has the effect of suppressing variations in the anode gas concentration within the anode gas flow path during high potential avoidance operation.

本開示における燃料電池システムの構成を例示する概略図である。1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a fuel cell system according to the present disclosure. 本開示におけるメカニズムを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a mechanism in the present disclosure. 本開示における燃料電池を例示する概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a fuel cell according to the present disclosure. 本開示における制御装置の処理を例示するフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating processing of a control device according to the present disclosure. 本開示における制御装置の処理を例示するフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating processing of a control device according to the present disclosure.

以下、本開示における燃料電池システムについて、詳細に説明する。
図1は、本開示における燃料電池システムの構成を例示する概略図である。図1に示される燃料電池システム100は、燃料電池10と、アノードガスを燃料電池10に供給するアノードガス供給機構20と、燃料電池10を監視する監視ユニット30と、燃料電池システムの各種御を行う電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)40を備える。ECUは、後述する、本開示における制御装置としても機能する。燃料電池10、アノードガス供給機構20、監視ユニット30およびECU40(制御装置)については後述する。
Hereinafter, the fuel cell system according to the present disclosure will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a fuel cell system according to the present disclosure. A fuel cell system 100 shown in FIG. 1 includes a fuel cell 10, an anode gas supply mechanism 20 that supplies anode gas to the fuel cell 10, a monitoring unit 30 that monitors the fuel cell 10, and various controls of the fuel cell system. It includes an electronic control unit (ECU) 40 that performs the following operations. The ECU also functions as a control device in the present disclosure, which will be described later. The fuel cell 10, anode gas supply mechanism 20, monitoring unit 30, and ECU 40 (control device) will be described later.

本開示によれば、高電位回避運転の開始後において、制御装置が、水素欠が発生したと判定した場合に燃料電池の電流値を変更するように指示するため、アノードガス流路内のアノードガス濃度のばらつきを抑制できる。高電位回避運転とは、例えば触媒の溶出を回避するために、燃料電池の出力電圧を引き下げて発電することをいう。高電位回避運転における燃料電池の出力電圧(高電位回避電圧)は、燃料電池の開放電圧(OCV)よりも低い電圧であれば特に限定されない。 According to the present disclosure, after the start of high potential avoidance operation, the control device instructs to change the current value of the fuel cell when determining that hydrogen deficiency has occurred. Variations in gas concentration can be suppressed. High potential avoidance operation refers to generating electricity by lowering the output voltage of the fuel cell, for example, in order to avoid elution of the catalyst. The output voltage of the fuel cell (high potential avoidance voltage) in high potential avoidance operation is not particularly limited as long as it is lower than the open circuit voltage (OCV) of the fuel cell.

ここで、本開示におけるメカニズムを、図2を用いて説明する。図2は、高電位回避運転中の電圧(高電位回避電圧)、電流、および脈動運転におけるアノードガス圧力について説明する図である。例えば、高電位回避運転を行ってから第1の時点(tp)で、高電位回避電圧値を変更すると、燃料電池の電流値を変更することができる。電流値の変更にともない、脈動運転における上限圧力および下限圧力の両方が変更されるため、アノードガスの噴射のタイミングをずらすことができる。その結果、アノードガス流路内のアノードガスをより流動させることができ、アノードガス流路内、特に図1に示すアノードガス循環路内におけるアノードガス濃度のばらつきを抑制することができる。 Here, the mechanism in the present disclosure will be explained using FIG. 2. FIG. 2 is a diagram illustrating voltage (high potential avoidance voltage) and current during high potential avoidance operation, and anode gas pressure during pulsating operation. For example, if the high potential avoidance voltage value is changed at a first time point (tp) after high potential avoidance operation is performed, the current value of the fuel cell can be changed. As the current value is changed, both the upper limit pressure and the lower limit pressure in the pulsating operation are changed, so the timing of injection of the anode gas can be shifted. As a result, the anode gas within the anode gas flow path can be made to flow more, and variations in the anode gas concentration within the anode gas flow path, particularly within the anode gas circulation path shown in FIG. 1, can be suppressed.

1.燃料電池
図3は、本開示における燃料電池を例示する概略断面図である。図3に示される燃料電池(単セル)10は、カソード側ガス拡散層1、カソード触媒層2、電解質膜3、アノード触媒層4、アノード側ガス拡散層5がこの順に積層された膜-電極接合体(MEA)11と、MEA11を挟持する2枚のセパレータ12を有している。燃料電池は、単セルであってもよく、複数の単セルが積層された積層体であってもよい。
1. Fuel Cell FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a fuel cell in the present disclosure. The fuel cell (single cell) 10 shown in FIG. 3 is a membrane-electrode in which a cathode gas diffusion layer 1, a cathode catalyst layer 2, an electrolyte membrane 3, an anode catalyst layer 4, and an anode gas diffusion layer 5 are laminated in this order. It has a joined body (MEA) 11 and two separators 12 that sandwich the MEA 11. The fuel cell may be a single cell or a laminate in which a plurality of single cells are stacked.

電解質膜としては、例えば、パーフルオロスルホン酸膜などのフッ素系電解質膜および非フッ素系電解質膜が挙げられる。非フッ素系電解質膜としては、例えば炭化水素系電解質膜が挙げられる。電解質膜の厚さは、例えば、5μm以上、100μm以下である。 Examples of the electrolyte membrane include fluorine-based electrolyte membranes such as perfluorosulfonic acid membranes and non-fluorine-based electrolyte membranes. Examples of non-fluorine electrolyte membranes include hydrocarbon electrolyte membranes. The thickness of the electrolyte membrane is, for example, 5 μm or more and 100 μm or less.

カソード触媒層およびアノード触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、触媒金属を担持する母材、プロトン伝導性を有する電解質、および、電子伝導性を有するカーボン粒子を備える。触媒金属としては、例えば、Pt(白金)、Ru(ルテニウム)などの金属単体、Ptを含む合金が挙げられる。電解質としては、例えばフッ素系樹脂が挙げられる。また、母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料が挙げられる。カソード触媒層およびアノード触媒層の厚さは、例えば、それぞれ、5μm以上、100μm以下である。 The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer include, for example, a catalyst metal that promotes an electrochemical reaction, a base material that supports the catalyst metal, an electrolyte that has proton conductivity, and carbon particles that have electron conductivity. Examples of the catalyst metal include simple metals such as Pt (platinum) and Ru (ruthenium), and alloys containing Pt. Examples of the electrolyte include fluororesin. Furthermore, examples of the base material and the conductive material include carbon materials such as carbon. The thickness of the cathode catalyst layer and the anode catalyst layer is, for example, 5 μm or more and 100 μm or less, respectively.

アノード側ガス拡散層およびカソード側ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンクロスおよびカーボンペーパーなどのカーボン多孔質体、金属メッシュおよび発泡金属などの金属多孔質体が挙げられる。アノード側ガス拡散層およびカソード側ガス拡散層の厚さは、例えば、それぞれ、5μm以上、100μm以下である。 The anode side gas diffusion layer and the cathode side gas diffusion layer may be electrically conductive members having gas permeability. Examples of the conductive member include carbon porous bodies such as carbon cloth and carbon paper, and metal porous bodies such as metal mesh and foam metal. The thicknesses of the anode side gas diffusion layer and the cathode side gas diffusion layer are, for example, 5 μm or more and 100 μm or less, respectively.

セパレータは、ガス拡散層(アノード側ガス拡散層およびカソード側ガス拡散層)に対向する面にガス経路を有していてもよい。セパレータの材料としては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料およびカーボンコンポジット材などの炭素材料を挙げることができる。なお、このセパレータは電子伝導性を持ち、発電した電気の集電体としても機能する。 The separator may have a gas path on the surface facing the gas diffusion layer (the anode gas diffusion layer and the cathode gas diffusion layer). Examples of the material of the separator include metal materials such as stainless steel and carbon materials such as carbon composite materials. Note that this separator has electronic conductivity and also functions as a current collector for the generated electricity.

2.アノードガス供給機構
本開示における燃料電池システムは、燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給機構を備える。通常、アノードガス供給機構は、図1に示すように、アノードガスが循環するアノードガス循環路20Aと、アノードガス循環路20Aにアノードガスを供給するアノードガス供給路20Bを有している。
2. Anode Gas Supply Mechanism The fuel cell system according to the present disclosure includes an anode gas supply mechanism that supplies anode gas to the fuel cell. Typically, as shown in FIG. 1, the anode gas supply mechanism includes an anode gas circulation path 20A through which anode gas circulates, and an anode gas supply path 20B that supplies anode gas to the anode gas circulation path 20A.

また、図1に示すように、アノードガス循環路20Aには、アノードガスとアノードオフガスとを含む混合ガスを燃料電池10に供給するエジェクタ21と、燃料電池10から排出されたアノードオフガス中の水分を除去する気液分離機22と、燃料電池10に供給されるアノードガスの圧力を測定する圧力センサ23と、例えば燃料電池内部などのアノードガス循環路20A内のアノードガス濃度を測定するガスセンサ24が配置されていてもよい。圧力センサおよびガスセンサは、その測定結果をECU40に出力する。 Further, as shown in FIG. 1, the anode gas circulation path 20A includes an ejector 21 for supplying a mixed gas containing anode gas and anode off-gas to the fuel cell 10, and an ejector 21 for supplying a mixed gas containing anode gas and anode off-gas to the fuel cell 10, and an ejector 21 for supplying a mixed gas containing anode gas and anode off-gas to the fuel cell 10. a gas-liquid separator 22 that removes gas, a pressure sensor 23 that measures the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell 10, and a gas sensor 24 that measures the anode gas concentration in the anode gas circulation path 20A inside the fuel cell, for example. may be placed. The pressure sensor and gas sensor output their measurement results to the ECU 40.

また、図1に示すように、アノードガス供給路20Bには、アノードガス(例えば水素ガス)を貯留するガスタンク25と、アノードガスを噴射するインジェクタ26とが配置されていてもよい。 Further, as shown in FIG. 1, a gas tank 25 that stores anode gas (for example, hydrogen gas) and an injector 26 that injects the anode gas may be arranged in the anode gas supply path 20B.

アノードガス供給機構は、例えば、図1に示すエジェクタ21、インジェクタ26および不図示のバルブなどが、ECU40によって制御されることで、脈動運転を行うことができる。また、例えば、アノードガス供給機構が供給するアノードガス量を調整することで、燃料電池の高電位回避運転を行うことができる。 The anode gas supply mechanism can perform pulsating operation by controlling, for example, the ejector 21, injector 26, and valves (not shown) shown in FIG. 1 by the ECU 40. Further, for example, by adjusting the amount of anode gas supplied by the anode gas supply mechanism, high potential avoidance operation of the fuel cell can be performed.

3.監視ユニット
燃料電池システムは、燃料電池を監視する監視ユニットを備えていてもよい。図1に示すように、監視ユニット30は、燃料電池10の状態を監視し、その監視結果をECU40に出力する。監視ユニットは、少なくとも燃料電池の電圧(OCV)を測定する電圧センサと、燃料電池の電流値を測定する電流センサを有していることが好ましい。
3. Monitoring Unit The fuel cell system may include a monitoring unit that monitors the fuel cell. As shown in FIG. 1, the monitoring unit 30 monitors the state of the fuel cell 10 and outputs the monitoring result to the ECU 40. Preferably, the monitoring unit includes at least a voltage sensor that measures the voltage (OCV) of the fuel cell and a current sensor that measures the current value of the fuel cell.

後述する制御装置は、監視ユニットが測定した電圧値および電流値に基づき、高電位回避運転を行うよう制御してもよい。 A control device, which will be described later, may perform control to perform high potential avoidance operation based on the voltage value and current value measured by the monitoring unit.

4.制御装置
(1)制御装置の構成
本開示における燃料電池システムは、燃料電池の運転条件を制御する、制御装置を備える。制御装置は、アノードガス供給機構に対して、高電位回避運転時に脈動運転を行うよう指示し、高電位回避運転の開始後、水素欠が発生したと判定した場合に、燃料電池の電流値を変更するように指示するように構成されている。
4. Control Device (1) Configuration of Control Device The fuel cell system according to the present disclosure includes a control device that controls operating conditions of the fuel cell. The control device instructs the anode gas supply mechanism to perform pulsating operation during high potential avoidance operation, and controls the current value of the fuel cell if it is determined that hydrogen deficiency has occurred after the start of high potential avoidance operation. Configured to instruct you to make changes.

上述したように、電子制御装置(ECU)は、本開示における制御装置としても機能し、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含む。メモリは、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、および、書き換え可能な不揮発性メモリを含む。メモリに記憶されているプログラムをCPUが実行することで、各種制御が実行される。ECUが行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。 As described above, the electronic control unit (ECU) also functions as a control device in the present disclosure, and includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and an input/output port for inputting and outputting various signals. The memory includes, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and rewritable nonvolatile memory. Various controls are executed by the CPU executing programs stored in the memory. The various controls performed by the ECU are not limited to processing by software, but can also be processed by dedicated hardware (electronic circuits).

制御装置は、その機能を実現するための処理ブロックとして、第1指示部、判定部および第2指示部を有する。また、制御装置は、電圧センサが測定した電圧値、電流センサが取得した電流値、ガスセンサが測定したアノードガス循環路のアノードガス濃度、および圧力センサが測定したアノードガス圧力の少なくともひとつを取得する、取得部を有していてもよい。 The control device includes a first instruction section, a determination section, and a second instruction section as processing blocks for realizing its functions. The control device also acquires at least one of the voltage value measured by the voltage sensor, the current value acquired by the current sensor, the anode gas concentration in the anode gas circulation path measured by the gas sensor, and the anode gas pressure measured by the pressure sensor. , an acquisition unit.

第1指示部は、アノードガス供給機構に対して、高電位回避運転時に脈動運転を行うよう指示する。例えば、第1指示部は、エジェクタ、インジェクタおよびバルブなどのアノードガス供給機構の構成部品を制御することで、アノードガス供給機構に高電位回避運転時に脈動運転を行わせることができる。 The first instruction unit instructs the anode gas supply mechanism to perform pulsating operation during high potential avoidance operation. For example, the first instruction unit can cause the anode gas supply mechanism to perform a pulsating operation during the high potential avoidance operation by controlling the components of the anode gas supply mechanism such as the ejector, the injector, and the valve.

判定部は、高電位回避運転の開始後に、水素欠の発生の有無を判定するように設定される。判定部は、高電位回避運転を開始してから、所定の時間経過した場合に、水素欠が発生したと判定してもよい。また、ガスセンサが測定したアノードガス濃度が閾値(第1閾値)未満であった場合に、水素欠が発生したと判定してもよい。また、判定部は、高電位回避運転を開始から、所定の時間が経過しているか否かを判定する第1判定部と、第1判定部が、所定の時間が経過していると判定した場合に、ガスセンサが測定したアノードガス濃度が閾値未満であるか否かを判定する、第2判定部と、を有していてもよい。この場合、第2判定部が、閾値未満と判定した場合、判定部は水素欠が発生したと判定する。「所定の時間」および「閾値」については、例えば予備試験を行い、予めメモリに記録しておくことが好ましい。 The determination unit is configured to determine whether hydrogen deficiency has occurred after the high potential avoidance operation is started. The determination unit may determine that hydrogen deficiency has occurred when a predetermined period of time has elapsed since the start of the high potential avoidance operation. Alternatively, it may be determined that hydrogen deficiency has occurred when the anode gas concentration measured by the gas sensor is less than a threshold (first threshold). The determination unit also includes a first determination unit that determines whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the high potential avoidance driving; In this case, the anode gas concentration measured by the gas sensor may include a second determination unit that determines whether or not the anode gas concentration is less than a threshold value. In this case, if the second determining section determines that the amount is less than the threshold, the determining section determines that hydrogen deficiency has occurred. As for the "predetermined time" and the "threshold value," it is preferable to conduct a preliminary test and record them in the memory in advance, for example.

第2指示部は、上記判定部が、水素欠が発生したと判定した場合に、上記燃料電池の電流値を変更するように指示するように構成される。燃料電池の電流値は、高電位回避運転における電圧値(高電位回避電圧値)および燃料電池に供給されるガス(カソードガスおよびアノードガス)量の少なくとも一方を変更することで、変更することができる。電流値の変更量は、例えば予めメモリに記録しておくことが好ましい。 The second instruction unit is configured to issue an instruction to change the current value of the fuel cell when the determination unit determines that hydrogen deficiency has occurred. The current value of the fuel cell can be changed by changing at least one of the voltage value in high potential avoidance operation (high potential avoidance voltage value) and the amount of gas (cathode gas and anode gas) supplied to the fuel cell. can. It is preferable that the amount of change in the current value be recorded in advance in a memory, for example.

また、第2指示部は、変更後の電流値を維持する長さを指示してもよい。例えば、図2に示したように、電流値を変更すると、アノードガスの上限圧力および下限圧力が変更される。そこで、第2指示部は、アノードガスの圧力が上限圧力に到達した回数(脈動回数)に基づき、変更後の電流値を維持する長さを指示してもよい。例えば、第2指示部は、脈動回数が所定の回数(第2閾値)に到達するまで、変更後の電流値を維持するよう指示してもよい。さらに、第2指示部は、第2閾値に到達した場合、変更前の電流値に戻して、高電位回避運転を継続するように指示してもよい。第2閾値については、予めメモリに記録しておくことが好ましい。 Furthermore, the second instruction section may instruct the length for which the changed current value is maintained. For example, as shown in FIG. 2, when the current value is changed, the upper limit pressure and lower limit pressure of the anode gas are changed. Therefore, the second instruction section may instruct the length for which the changed current value is maintained based on the number of times the anode gas pressure reaches the upper limit pressure (the number of pulsations). For example, the second instruction unit may instruct the current value after the change to be maintained until the number of pulsations reaches a predetermined number (second threshold). Furthermore, when the second threshold value is reached, the second instruction unit may instruct the electric current value to be returned to the value before the change and to continue the high potential avoidance operation. It is preferable to record the second threshold value in the memory in advance.

(2)制御装置が行う処理
図4は、本開示における制御装置が実行する処理を例示するフローチャートである。ステップS1では、高電位回避運転時に脈動運転をするように指示する。そして、ステップS2において、高電位回避運転を開始してから、所定の時間が経過しているか否かを判定する。所定の時間が経過していた場合には、水素欠が発生したと判定し、ステップS3に進み、電流値を変更する。そして、ステップS4で、脈動回数が所定の回数に到達するまで、変更後の電流値で高電位回避運転を行う。そして、脈動回数が所定の回数に到達した場合、ステップS5で、電流値を元の値に戻して、高電位回避運転を継続するよう指示して、処理を終了する。
(2) Processing executed by control device FIG. 4 is a flowchart illustrating processing executed by the control device according to the present disclosure. In step S1, an instruction is given to perform pulsating operation during high potential avoidance operation. Then, in step S2, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the start of the high potential avoidance operation. If the predetermined time has elapsed, it is determined that hydrogen deficiency has occurred, and the process proceeds to step S3, where the current value is changed. Then, in step S4, high potential avoidance operation is performed with the changed current value until the number of pulsations reaches a predetermined number. When the number of pulsations reaches a predetermined number of times, in step S5, the current value is returned to the original value and an instruction is given to continue the high potential avoidance operation, and the process ends.

また、図5に示すように、ステップS2において、高電位回避運転を開始してから、所定の時間が経過していたと判定した場合、ステップS2’に進んでもよい。そして、燃料電池内部のアノードガス濃度が閾値未満の場合に、水素欠が発生したと判定し、ステップS3に進んでもよい。 Further, as shown in FIG. 5, if it is determined in step S2 that a predetermined time has elapsed since the start of the high potential avoidance operation, the process may proceed to step S2'. Then, when the anode gas concentration inside the fuel cell is less than the threshold value, it may be determined that hydrogen deficiency has occurred, and the process may proceed to step S3.

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。 Note that the present disclosure is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any configuration that has substantially the same technical idea as the claims of the present disclosure and provides similar effects is the present invention. within the technical scope of the disclosure.

10 …燃料電池
20 …アノードガス供給機構
20A …アノードガス循環路
20B …アノードガス供給路
30 …監視ユニット
40 …ECU
100 …燃料電池システム
10...Fuel cell 20...Anode gas supply mechanism 20A...Anode gas circulation path 20B...Anode gas supply path 30...Monitoring unit 40...ECU
100...Fuel cell system

Claims (1)

燃料電池と、
前記燃料電池にアノードガスを供給する、アノードガス供給機構と、
前記燃料電池の運転条件を制御する、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記アノードガス供給機構に対して、高電位回避運転時に脈動運転を行うよう指示する第1指示部と、
前記高電位回避運転の開始後に、水素欠の発生の有無を判定する判定部と、
前記判定部が、水素欠が発生したと判定した場合に、前記燃料電池の電流値を変更するように指示する第2指示部と、
を有する、燃料電池システム。
fuel cell and
an anode gas supply mechanism that supplies anode gas to the fuel cell;
A control device that controls operating conditions of the fuel cell,
The control device includes:
a first instruction unit that instructs the anode gas supply mechanism to perform pulsating operation during high potential avoidance operation;
a determination unit that determines whether hydrogen deficiency occurs after the start of the high potential avoidance operation;
a second instruction unit that instructs to change the current value of the fuel cell when the determination unit determines that hydrogen deficiency has occurred;
A fuel cell system with
JP2022049450A 2022-03-25 2022-03-25 fuel cell system Pending JP2023142502A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022049450A JP2023142502A (en) 2022-03-25 2022-03-25 fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022049450A JP2023142502A (en) 2022-03-25 2022-03-25 fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023142502A true JP2023142502A (en) 2023-10-05

Family

ID=88206052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022049450A Pending JP2023142502A (en) 2022-03-25 2022-03-25 fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023142502A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5347253B2 (en) Fuel cell starting method, fuel cell starting device and vehicle equipped with the starting device
US9537160B2 (en) Operational method for a simplified fuel cell system
JP7080348B2 (en) Fuel cell activation method and activation device
JP2010262808A (en) Fuel cell system and method for controlling the same
US20190311890A1 (en) Hydrogen supply system
JP4973138B2 (en) Fuel cell system
JP2008258120A (en) Device and method of aging fuel cell
JP5872431B2 (en) High pressure water electrolysis system and its startup method
US20190020082A1 (en) Reversible electrochemical system comprising two pem devices in oxidation and reduction electrodes configuration
JP2007005000A (en) Control method for fuel cell system
US20130209906A1 (en) Reactant control method for a fuel cell system in idle-stop mode
JPWO2010143254A1 (en) Hydrogen concentration measuring device and fuel cell system
JP2010033975A (en) Fuel cell system, fuel cell vehicle, fuel cell control method and fuel cell vehicle control method
JP2007048517A (en) Fuel cell system
JP2008269910A (en) Fuel cell system, and method for exhausting impurity in fuel cell system
JP2008269911A (en) Fuel cell system, and gas pressure control method in fuel cell system
JP2023142502A (en) fuel cell system
JP2012059586A (en) Fuel cell system and method of measuring content of radical scavenging promoter in fuel cell
JP2023168727A (en) fuel cell system
JP2009259481A (en) Fuel cell system and operation method of fuel cell
JP2023127150A (en) fuel cell system
JP5818160B2 (en) Fuel cell system
JP2012209154A (en) Control device for controlling fuel cell system
US20200006792A1 (en) Fuel cell system and method for inferring wet state of fuel cell
JP2023151802A (en) fuel cell system