JP2023151802A - fuel cell system - Google Patents

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真明 松末
Masaaki Matsusue
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Abstract

To provide a fuel cell system capable of suppressing catalyst deterioration of a fuel cell and deterioration of a system construction component.SOLUTION: In the present disclosure, a fuel cell system comprises: a fuel cell; a first gas supply mechanism that supplies a gas to the fuel cell; and a gas flow amount adjustment device that adjust a flow amount of the gas. By providing the gas flow amount adjustment device including: a first determination part that determined whether there is a request of intermittent operation; a first instruction part that instructs so as to increase the flow amount of the gas to the first gas supply construction in the case where the first determination part determines that there is the request of the intermittent operation; a second determination part that determines whether an electrolyte film is in a drying state after the increase of the flow amount of the gas; and a second determination part that instructs so as to perform the intermittent operation to the first gas supply mechanism in the case where the second determination part determines that the electrolyte film is in the drying state, by providing the fuel cell system, the problem is solved.SELECTED DRAWING: Figure 3

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、アノードガスおよび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 anode gas and cathode gas to a fuel cell having a fuel electrode (anode), an electrolyte membrane, and an oxygen electrode (cathode).

燃料電池の発電効率の観点から、電解質膜を適度に湿潤させ過剰な乾燥を防止する技術が検討されている。例えば、特許文献1には、水素不足や、電解質膜の著しい乾燥が検出された場合に、水素の流量を増大させる処理を行う、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、燃料電池スタックの要求出力が低下したときの燃料電池スタックの内部水分量を制御する燃料電池システムが開示されている。 From the viewpoint of power generation efficiency of fuel cells, techniques are being considered to properly moisten the electrolyte membrane and prevent excessive drying. For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell system that performs processing to increase the flow rate of hydrogen when hydrogen shortage or significant drying of an electrolyte membrane is detected. Moreover, Patent Document 2 discloses a fuel cell system that controls the internal water content of a fuel cell stack when the required output of the fuel cell stack decreases.

特開2013-134866号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-134866 特開2014-082082号公報JP2014-082082A

燃料電池システムでは、車両の低速走行やアイドリング運転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、間欠運転中であっても、通常運転への移行に備えて、燃料電池の電圧を保持するためにアノードガスおよびカソードガスを燃料電池に供給する場合がある。 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 low speed driving or idling of the vehicle. On the other hand, even during intermittent operation, anode gas and cathode gas may be supplied to the fuel cell in order to maintain the voltage of the fuel cell in preparation for transition to normal operation.

ここで、間欠運転時に燃料電池の電解質膜が湿潤していると、燃料電池内部で、カソードガスおよびアノードガスのクロスリークが発生しやすく、燃料電池の電圧が急激に低下する恐れがある。電圧が急激に低下すると、アノード触媒およびカソード触媒などの触媒が劣化する恐れがあり、また、低下した電圧を適切な電圧に保持するため、例えばガスバルブなどのガス供給部品の作動回数が増え、部品が劣化する恐れがある。特に、間欠運転の時間が長時間になるほど、上記触媒や部品への影響が大きくなることが懸念される。 Here, if the electrolyte membrane of the fuel cell is wet during intermittent operation, cross leakage of cathode gas and anode gas is likely to occur inside the fuel cell, and the voltage of the fuel cell may drop rapidly. If the voltage drops suddenly, catalysts such as the anode and cathode catalysts may deteriorate, and in order to maintain the dropped voltage at an appropriate voltage, gas supply parts, such as gas valves, will have to operate more often, causing parts damage. may deteriorate. In particular, there is a concern that the longer the period of intermittent operation, the greater the influence on the catalyst and parts.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の触媒劣化およびシステム構成部品の劣化を抑制できる、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 circumstances, and its main purpose is to provide a fuel cell system that can suppress catalyst deterioration of a fuel cell and deterioration of system components.

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、アノードガスまたはカソードガスであるガスを供給する、第1ガス供給機構と、上記ガスの流量を調整する、ガス流量調整装置と、を備える燃料電池システムであって、上記ガス流量調整装置は、間欠運転の要求があるか否か判定する、第1判定部と、上記第1判定部が、間欠運転の要求があると判定した場合に、上記第1ガス供給機構に対して、上記ガスの流量を増加させるよう指示する、第1指示部と、上記ガスの流量の増加後に、電解質膜が乾燥状態であるか否かを判定する、第2判定部と、上記第2判定部が、上記電解質膜が乾燥状態であると判定した場合、上記第1ガス供給機構に対して、間欠運転を行うよう指示する、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, a first gas supply mechanism that supplies a gas, which is an anode gas or a cathode gas, to the fuel cell, and a gas supply mechanism that adjusts the flow rate of the gas. A fuel cell system comprising: a flow rate adjustment device, wherein the gas flow rate adjustment device determines whether or not there is a request for intermittent operation; and the first determination section determines whether or not there is a request for intermittent operation. a first instruction unit that instructs the first gas supply mechanism to increase the flow rate of the gas when it is determined that the electrolyte membrane is in a dry state after the increase in the flow rate of the gas; a second determination unit that determines whether or not the electrolyte membrane is in a dry state; and if the second determination unit determines that the electrolyte membrane is in a dry state, instructs the first gas supply mechanism to perform intermittent operation; , a second indicator, and a second indicator.

本開示によれば、間欠運転の要求があった場合に、間欠運転を行う前に、燃料電池に供給するガスの流量を増加させるよう指示するため、間欠運転開始時に燃料電池の電解質膜を乾燥させることができる。その結果、燃料電池の触媒劣化およびシステム構成部品の劣化を抑制できる。 According to the present disclosure, in order to instruct to increase the flow rate of gas supplied to the fuel cell before performing intermittent operation when there is a request for intermittent operation, the electrolyte membrane of the fuel cell is dried at the start of intermittent operation. can be done. As a result, catalyst deterioration of the fuel cell and deterioration of system components can be suppressed.

本開示においては、燃料電池の触媒劣化およびシステム構成部品の劣化を抑制できる、燃料電池システムを提供することができるという効果を奏する。 The present disclosure has the advantage that it is possible to provide a fuel cell system that can suppress catalyst deterioration of the fuel cell and deterioration of system components.

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. 本開示におけるガス流量調整装置が行う処理を例示するフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram illustrating processing performed by the gas flow rate adjustment device in 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、第1ガス供給機構(例えば、アノードガス供給機構)20と、第2ガス供給機構(例えば、カソードガス供給機構)30と、燃料電池10を監視する監視ユニット40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)50を備える。ECUは、後述する、本開示におけるガス流量調整装置としても機能する。燃料電池10、第1ガス供給機構20、第2ガス供給機構30、監視ユニット40およびECU50(ガス流量調整装置)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, a first gas supply mechanism (for example, an anode gas supply mechanism) 20, a second gas supply mechanism (for example, a cathode gas supply mechanism) 30, and a fuel cell 10, and an electronic control unit (ECU) 50 that performs various controls of the fuel cell system. The ECU also functions as a gas flow rate adjustment device in the present disclosure, which will be described later. The fuel cell 10, the first gas supply mechanism 20, the second gas supply mechanism 30, the monitoring unit 40, and the ECU 50 (gas flow rate adjustment device) will be described later.

本開示によれば、間欠運転の要求があった場合に、間欠運転を行う前に、燃料電池に供給するガスの流量を増加させるよう指示するため、間欠運転開始時に燃料電池の電解質膜を乾燥させることができる。その結果、燃料電池の触媒劣化およびシステム構成部品の劣化を抑制できる。 According to the present disclosure, in order to instruct to increase the flow rate of gas supplied to the fuel cell before performing intermittent operation when there is a request for intermittent operation, the electrolyte membrane of the fuel cell is dried at the start of intermittent operation. can be done. As a result, catalyst deterioration of the fuel cell and deterioration of system components can be suppressed.

1.燃料電池
図2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2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. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a fuel cell according to the present disclosure. The fuel cell (single cell) 10 shown in FIG. 2 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.第1ガス供給機構および第2ガス供給機構
燃料電池システムは、上記燃料電池に、アノードガスまたはカソードガスであるガスを供給する、第1ガス供給機構を備える。第1ガス供給機構が供給するガスは、アノードガスであってもよく、カソードガスであってもよい。つまり、第1ガス供給機構は、アノードガスを燃料電池に供給するアノードガス供給機構であってもよく、カソードガスを燃料電池に供給するカソードガス供給機構であってもよい。また、燃料電池システムは、上記燃料電池に、アノードガスまたはカソードガスであるガスであり、かつ、第1ガス供給機構が供給するガスとは異なるガスを供給する、第2ガス供給機構を備えていてもよい。図1に示すように、第1ガス供給機構がアノードガス供給機構である場合、第2ガス供給機構はカソードガス供給機構である。
2. First Gas Supply Mechanism and Second Gas Supply Mechanism The fuel cell system includes a first gas supply mechanism that supplies gas, which is an anode gas or a cathode gas, to the fuel cell. The gas supplied by the first gas supply mechanism may be an anode gas or a cathode gas. That is, the first gas supply mechanism may be an anode gas supply mechanism that supplies anode gas to the fuel cell, or may be a cathode gas supply mechanism that supplies cathode gas to the fuel cell. The fuel cell system also includes a second gas supply mechanism that supplies the fuel cell with a gas that is an anode gas or a cathode gas and is different from the gas that the first gas supply mechanism supplies. You can. As shown in FIG. 1, when the first gas supply mechanism is an anode gas supply mechanism, the second gas supply mechanism is a cathode gas supply mechanism.

アノードガス供給機構は、図1に示すように、例えば、アノードガス(例えば水素ガス)を貯留するガスタンク21と、アノードガスを噴射するインジェクタ22と、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23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24とを有している。また、アノードガス供給機構は、燃料電池10に供給されるアノードガスの流量を測定するアノードガス流量計25を有していてもよい。アノードガス流量計25の測定結果は、ECU50に出力される。また、図1に示すように、アノードガス供給機構20は、燃料電池10から排出されたアノードオフガスが、気液分離機24およびエジェクタ23を介して、燃料電池10に再度供給される、アノードガス循環路を有していてもよい。 As shown in FIG. 1, the anode gas supply mechanism includes, for example, a gas tank 21 that stores anode gas (for example, hydrogen gas), an injector 22 that injects the anode gas, and a mixed gas containing anode gas and anode off gas as fuel. It has an ejector 23 that supplies the fuel to the battery 10, and a gas-liquid separator 24 that removes moisture from the anode off-gas discharged from the fuel cell 10. Further, the anode gas supply mechanism may include an anode gas flow meter 25 that measures the flow rate of the anode gas supplied to the fuel cell 10. The measurement results of the anode gas flow meter 25 are output to the ECU 50. In addition, as shown in FIG. 1, the anode gas supply mechanism 20 is configured to supply an anode off-gas discharged from the fuel cell 10 to the fuel cell 10 again via a gas-liquid separator 24 and an ejector 23. It may have a circulation path.

カソードガス供給機構は、図1に示すように、例えば、カソードガス(例えば空気)を取り込み排出するエアコンプレッサ31と、カソードガスをカソードオフガス中に含まれる水分によって加湿する加湿器32と、カソードガスの流れを制御するバルブ33とを有している。また、カソードガス供給機構は、燃料電池10に供給されるカソードガスの流量を測定するカソードガス流量計34を有していてもよい。カソードガス流量計34の測定結果は、ECU50に出力される。 As shown in FIG. 1, the cathode gas supply mechanism includes, for example, an air compressor 31 that takes in and discharges cathode gas (for example, air), a humidifier 32 that humidifies cathode gas with moisture contained in cathode off gas, and a humidifier 32 that humidifies cathode gas with moisture contained in cathode off gas. It has a valve 33 for controlling the flow of. Further, the cathode gas supply mechanism may include a cathode gas flow meter 34 that measures the flow rate of cathode gas supplied to the fuel cell 10. The measurement results of the cathode gas flow meter 34 are output to the ECU 50.

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40は、燃料電池10の状態を監視し、その監視結果をECU50に出力する。監視ユニットは、例えば燃料電池の電圧(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 40 monitors the state of the fuel cell 10 and outputs the monitoring result to the ECU 50. Preferably, the monitoring unit includes, for example, 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.

4.ガス流量調整装置
(1)ガス流量調整装置の構成
本開示における燃料電池システムは、上記ガスの流量を調整する、ガス流量調整装置を備える。ガス流量調整装置は、間欠運転の要求があった場合に、間欠運転を行う前に、上記ガスの流量を増加させて、電解質膜を乾燥させるように構成されている。
4. Gas flow rate adjustment device (1) Configuration of gas flow rate adjustment device The fuel cell system according to the present disclosure includes a gas flow rate adjustment device that adjusts the flow rate of the gas. The gas flow rate adjustment device is configured to increase the flow rate of the gas to dry the electrolyte membrane before intermittent operation is performed when there is a request for intermittent operation.

上述したように、電子制御装置(ECU)は、本開示におけるガス流量調整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 gas flow rate adjustment 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).

ガス流量調整装置は、その機能を実現するための処理ブロックとして、第1判定部、第1指示部、第2判定部および第2指示部を有している。また、ガス流量調整装置は、アノードガス流量計およびカソードガス流量計が測定したガス流量を取得する、取得部を有していてもよい。 The gas flow rate adjustment device has a first determination section, a first instruction section, a second determination section, and a second instruction section as processing blocks for realizing its functions. Further, the gas flow rate adjustment device may include an acquisition unit that acquires the gas flow rates measured by the anode gas flowmeter and the cathode gas flowmeter.

第1判定部は、間欠運転の要求が有るか否かを判定するように構成される。間欠運転の要求の有無については、例えば、特開2001-307758号公報に開示されているように、燃料電池の出力に対する効率に基づいて判断してもよい。また、特開2006-286479号公報に開示されている、燃料電池の出力効率に加えて、燃料電池の出力領域の利用状況をも反映して、間欠運転の要否を判断してもよい。 The first determination unit is configured to determine whether there is a request for intermittent operation. The presence or absence of a request for intermittent operation may be determined based on the efficiency with respect to the output of the fuel cell, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-307758. Further, in addition to the output efficiency of the fuel cell as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 2006-286479, the necessity of intermittent operation may be determined by reflecting the usage status of the output range of the fuel cell.

第1指示部は、上記第1判定部が、間欠運転の要求があると判定した場合に、上記第1ガス供給機構に対して、上記ガスの流量を増加させるよう指示するように構成される。また、第1指示部は、上記第1判定部が、間欠運転の要求があると判定した場合に、上記第2ガス供給機構に対して、上記ガスの流量を増加させるよう指示するように構成されていてもよい。すなわち、流量を増加させるガスは、アノードガスのみであってもよく、カソードガスのみであってもよく、アノードガスおよびカソードガスの両方であってもよい。アノードガスおよびカソードガスの両方のガスを増加させる場合、第1指示部は、上記第1ガス供給機構および第2ガス供給機構の両方に対して指示をする。なお、エネルギー効率の観点からは、カソードガス(空気)の流量のみを増加させることが好ましい。第1指示部は、例えば、アノードガス供給機構におけるインジェクタおよびエジェクタなどのアノードガス供給機構の構成部品、および、カソードガス供給機構におけるエアコンプレッサなどカソードガス供給機構の構成部品に指示を出すことで、ガス流量を増加させることができる。ガス流量の増加量(増加率)は、特に限定されないが、例えば1.1倍以上であり、1.3倍以上であってもよく、1.5倍以上であってもよい。また、ガス流量の増加量については、予めメモリに記録しておくことが好ましい。 The first instruction unit is configured to instruct the first gas supply mechanism to increase the flow rate of the gas when the first determination unit determines that there is a request for intermittent operation. . The first instruction unit is configured to instruct the second gas supply mechanism to increase the flow rate of the gas when the first determination unit determines that there is a request for intermittent operation. may have been done. That is, the gas that increases the flow rate may be only the anode gas, only the cathode gas, or both the anode gas and the cathode gas. When increasing both the anode gas and the cathode gas, the first instruction section instructs both the first gas supply mechanism and the second gas supply mechanism. Note that from the viewpoint of energy efficiency, it is preferable to increase only the flow rate of cathode gas (air). The first instruction unit, for example, issues instructions to component parts of the anode gas supply mechanism such as an injector and ejector in the anode gas supply mechanism, and to component parts of the cathode gas supply mechanism such as an air compressor in the cathode gas supply mechanism. Gas flow rate can be increased. The amount of increase (increase rate) in the gas flow rate is not particularly limited, but is, for example, 1.1 times or more, may be 1.3 times or more, or may be 1.5 times or more. Further, it is preferable to record the amount of increase in the gas flow rate in the memory in advance.

第2判定部は、ガスの流量の増加後に、電解質膜が乾燥状態であるか否かを判定するように構成される。例えば、第2判定部は、燃料電池のインピーダンスに基づき、電解質膜の膜抵抗値を計算し、計算した膜抵抗値に基づき電解質膜が乾燥しているか否かを判定してもよい。また、第2判定部は、燃料電池の発電量から生成水量を計算し、計算した生成水量から電解質膜が乾燥しているか否かを判定してもよい。また、第2判定部は、燃料電池の運転温度に基づき、電解質膜が乾燥しているか否かを判定してもよい。また、上述した判定項目を組み合わせて、電解質膜が乾燥しているか否かを判定してもよい。上述した各判定項目については、予めマップとしてメモリに記録しておくことが好ましい。 The second determination unit is configured to determine whether the electrolyte membrane is in a dry state after the gas flow rate is increased. For example, the second determination unit may calculate the membrane resistance value of the electrolyte membrane based on the impedance of the fuel cell, and determine whether the electrolyte membrane is dry based on the calculated membrane resistance value. Further, the second determination unit may calculate the amount of generated water from the amount of power generated by the fuel cell, and determine whether or not the electrolyte membrane is dry from the calculated amount of generated water. Further, the second determination unit may determine whether the electrolyte membrane is dry based on the operating temperature of the fuel cell. Furthermore, it may be determined whether or not the electrolyte membrane is dry by combining the determination items described above. It is preferable that each of the above-described determination items be recorded in advance as a map in a memory.

第2指示部は、上記第2判定部が、上記電解質膜が乾燥状態であると判定した場合、ガス供給機構に対して、間欠運転を行うよう指示するように構成される。第2指示部は、例えば、第1ガス供給機構の構成部品に対して指示を行い、間欠運転を行わせることができる。間欠運転の条件(例えばガス圧力上限およびガス圧力下限)については、予めメモリに記録しておくことが好ましい。 The second instruction section is configured to instruct the gas supply mechanism to perform intermittent operation when the second determination section determines that the electrolyte membrane is in a dry state. The second instruction unit can, for example, instruct the components of the first gas supply mechanism to perform intermittent operation. It is preferable to record the conditions of intermittent operation (for example, the upper limit of gas pressure and the lower limit of gas pressure) in the memory in advance.

(2)ガス流量調整装置が行う処理
図3は、本開示におけるガス流量調整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、間欠運転の要求があるか否か判定する。間欠運転の要求があった場合、ステップS2に進みカソードガスおよびアノードガスの少なくとも一方の流量を増加させる。そして、ステップ3において、電解質膜が乾燥状態にあると判定した場合、ステップS4において、間欠運転を実施するよう指示をして、処理を終了する。
(2) Processing performed by the gas flow rate adjustment device FIG. 3 is a flowchart illustrating the processing performed by the gas flow rate adjustment device in the present disclosure. In step S1, it is determined whether there is a request for intermittent operation. If there is a request for intermittent operation, the process proceeds to step S2 and the flow rate of at least one of the cathode gas and the anode gas is increased. If it is determined in step 3 that the electrolyte membrane is in a dry state, an instruction is given to perform intermittent operation in step S4, and the process ends.

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 …第1ガス供給機構
30 …第2ガス供給機構
40 …監視ユニット
50 …ECU
100 …燃料電池システム
10...Fuel cell 20...First gas supply mechanism 30...Second gas supply mechanism 40...Monitoring unit 50...ECU
100...Fuel cell system

Claims (1)

燃料電池と、
前記燃料電池に、アノードガスまたはカソードガスであるガスを供給する、第1ガス供給機構と、
前記ガスの流量を調整する、ガス流量調整装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記ガス流量調整装置は、
間欠運転の要求があるか否か判定する、第1判定部と、
前記第1判定部が、間欠運転の要求があると判定した場合に、前記第1ガス供給機構に対して、前記ガスの流量を増加させるよう指示する、第1指示部と、
前記ガスの流量の増加後に、電解質膜が乾燥状態であるか否かを判定する、第2判定部と、
前記第2判定部が、前記電解質膜が乾燥状態であると判定した場合、前記第1ガス供給機構に対して、間欠運転を行うよう指示する、第2指示部と、を有する燃料電池システム。
fuel cell and
a first gas supply mechanism that supplies gas, which is an anode gas or a cathode gas, to the fuel cell;
A fuel cell system comprising a gas flow rate adjustment device that adjusts the flow rate of the gas,
The gas flow rate adjustment device includes:
a first determination unit that determines whether there is a request for intermittent operation;
a first instruction unit that instructs the first gas supply mechanism to increase the flow rate of the gas when the first determination unit determines that there is a request for intermittent operation;
a second determination unit that determines whether the electrolyte membrane is in a dry state after increasing the flow rate of the gas;
A fuel cell system comprising: a second instruction section that instructs the first gas supply mechanism to perform intermittent operation when the second judgment section determines that the electrolyte membrane is in a dry state.
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