TWI829073B - 運用氮氣之燃料電池系統 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種運用氮氣之燃料電池系統，其中藉由量測送入電堆模組的氫氣濃度，來決定電堆模組的操作電壓，使得電堆模組不會在缺氫的情況下還需進行電化學反應，以避免損壞電堆模組，且在送入的燃料氣體中混合有不參與電化學反應的氮氣，以完全消耗氫氣的前提來運算決定操作電壓，則使得電堆模組在最大反應效率下產生最大的電能，用氮氣作為尾氣帶走反應所生成的水，避免水累積在電堆模組中影響發電效率。
Description
本發明係關於一種燃料電池系統，尤指一種運用氮氣的燃料電池系統。
在燃料電池系統中，係將氫氣及空氣注入電池堆中，電池堆進行電化學反應，以產生電力。當燃料電池系統搭配其他工業系統使用時，常運用其他工業系統在運作過程中所產生的廢氫，來作為現有技術之燃料電池系統的燃料。
在燃料電池系統的設計中，產生電流意味著電化學反應持續進行中，將消耗氫氣來和氧氣進行氧化反應，若缺氫氣而強行要進行氧化反應時，會轉而迫使電池堆中的碳單體觸媒產生氧化逆反應，而造成電池堆的毀損，故必須給予過量的氫氣，以避免電池堆在電化學反應過程中因缺氫而毀損，且給予過量的空氣和氫氣也能確保發電能力充足。進一步而言，電池堆進行氧化反應後，所獲得的生成物為水，為了避免電化學反應所生成的水不斷累積在電池堆中，而覆蓋電池堆中的觸媒，使得氣體無法流通而中斷電池堆的電化學反應，降低電池堆的性能，因此，給予過量的氫氣還能一併帶走累積在電池堆中的水。
然而，廢氫的特性為低純度且供應流量不穩定，因此容易因氫氣供應不穩而導致缺氫，進而使電池堆毀損及性能降低的問題，再者，也容易因供氫不穩而使得輸出電壓不穩定。
有鑑於此，本發明係解決了因廢氫之純度及流量不穩定所帶來之系統問題。
為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種燃料電池系統，其包括：一電堆模組，其具有一陽極進氣端、一陽極排氣端、一陰極進氣端、及一陰極排氣端；一燃料進氣組件，其與該電堆模組之陽極進氣端相連接，用以提供廢氫及氮氣進入該電堆模組，並具有一氫氣濃度感測器；一空氣組件，其與該電堆模組之陰極進氣端及該陰極排氣端相連接，用以提供空氣進入該電堆模組；一控制單元，其與該電堆模組、及該燃料進氣組件形成電連接，其中該控制單元執行以下步驟：a.導入廢氫及氮氣，於該儲存槽中混合為燃料氣體；b.藉由該燃料進氣組件之氫氣濃度感測器之量測數據，獲得該燃料進氣組件所供應之燃料氣體的氫氣濃度；c.依據所測得之氫氣濃度，決定該電堆模組的操作電壓，使該電堆模組以所決定之操作電壓開始運作。
本發明的優點在於，藉由量測進氣之氫氣濃度，來推算電堆模組所適合之操作電壓，則在推算操作電壓時，能以完全消耗氫氣的前提運算，利用不反應的氮氣作為尾氣帶出反應所生成的水，以避免水分堆積在電堆模組中影響發電效率，且以固定電堆模組之操作電壓的方式，來運作電堆模組，則縱使在氫氣濃度驟降的情形下，僅使得輸出電流下降，也代表電堆模組的電化學反應降低，避免消耗電堆模組之結構來進行電化學反應，而達到保護電堆模組的功效，也可讓電堆模組在最大反應效率下產生最大的電能。
10:電堆模組
11:陽極進氣端
12:陽極排氣端
13:陰極進氣端
14:陰極排氣端
15:進水端
16:排水端
101:變流器
20:燃料進氣組件
211:氫氣流量計
212:氮氣流量計
22:儲存槽
23:氫氣濃度感測器
24:進氣閥組
241:進料電磁閥
30:空氣組件
31:加濕器
32:空氣壓縮機
33:空氣流量計
40:水循環組件
41:水泵
42:恆溫器
43:散熱器
50、50A、50B、50C:燃料排氣組件
51、51A、51B、51C:氫氣濃度感測器
52、52A、52B、52C:第一排放閥
53、53A、53C:第二排放閥
54A、54C:觸媒轉化器
55B、55C:回流泵浦
60:控制單元
圖1為本發明之燃料電池系統的第一實施例之系統架構圖；圖2為本發明之燃料電池系統的部份元件方塊圖；圖3為本發明之燃料電池系統的控制方法之流程圖；圖4為本發明之燃料電池系統在不同氫氣濃度下的電壓與電流比較圖；圖5為本發明之燃料電池系統的第二實施例之系統架構圖；圖6為本發明之燃料電池系統的第三實施例之系統架構圖；圖7為本發明之燃料電池系統的第四實施例之系統架構圖。
以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，
圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。
請參閱圖1及圖2所示，本發明之燃料電池系統包含有一電堆模組10、一燃料進氣組件20、一空氣組件30、一水循環組件40、一燃料排氣組件50、及一控制單元60。
前述之電堆模組10具有一陽極進氣端11、一陽極排氣端12、一陰極進氣端13、一陰極排氣端14、一進水端15、及一排水端16，當燃料氣體由陽極進氣端11進入電堆模組10、空氣由陰極進氣端13進入電堆模組10後，於電堆模組10中產生電化學反應而發電。水由進水端15進入電堆模組10後，進行系統冷卻。隨後陽極尾氣由陽極排氣端12排出，陰極尾氣則由陰極排氣端14排出，該電堆模組10係連接外部裝置，以將所產生之電力提供外部裝置，而該電堆模組10所輸出之電力可透過一變流器101(inverter)轉換為交流電後，再提供給外部裝置。
前述之燃料進氣組件20係與該電堆模組10之陽極進氣端11連接，並用以提供作為燃料使用的廢氫及氮氣進入電堆模組10中。該燃料進氣組件20包含有一氫氣流量計211、一氮氣流量計212、一儲存槽22、及氫氣濃度感測器23，廢氫送入該燃料進氣組件之儲存槽22中，並藉由氫氣流量計211、氮氣流量計212及氫氣濃度感測器23來偵測送入該儲存槽22的廢氫與氮氣之流量、以及氫氣濃度。在一實施例中，該燃料進氣組件20透過一進氣閥組24與該陽極進氣端11相連接。在一實施例中，氮氣的來源可為電堆模組10反應後的剩
餘氣體、或空氣，先去除氧氣後再導入與氫氣混合，舉例而言，可藉由燃燒步驟來去將氧氣消耗怠盡。
前述之空氣組件30與該電堆模組10之陰極進氣端13及陰極排氣端14相連接，該空氣組件30由陰極進氣端13送入空氣至電堆模組10，該電堆模組10反應後的多餘空氣再由陰極排氣端14排出。在一實施例中，該空氣組件30透過一加濕器31與該陰極進氣端13及該陰極排氣端14連接，藉此調節進氣的濕度，以使得送入的空氣能提供該電堆模組10適當的操作濕度，並藉此調節排氣的濕度，以提昇其相對濕度來進一步降低其危險性。在一實施例中，該空氣組件30包含一空氣壓縮機32及一空氣流量計33，該空氣壓縮機32係用以將空氣打入該電堆模組10中，該空氣流量計33係用以感測即時空氣流量。
前述之水循環組件40與該電堆模組10之進水端15及排水端16相連接，該水循環組件40用以提供適當的水予該電堆模組10，用以冷卻電堆模組10。在一實施例中，該水循環組件40包含有一水泵41、一恆溫器42及一散熱器43，由該水泵41將水送入電堆模組10之進水端15中，該恆溫器42及散熱器43接收由排水端16所排出的水，加以調節溫度後，再循環回水泵41。
前述之燃料排氣組件50與該電堆模組10之陽極排氣端12相連接，用以接收反應後的剩餘燃料氣體。在一實施例中，該燃料排氣組件50包含有一第一排放閥52，該第一排放閥52用以控制是否排放來自陽極排氣端12的剩餘燃料氣體。
前述之控制單元60與該電堆模組10、該燃料進氣組件20、及該燃料排氣組件50形成電連接。在一實施例中，該控制單元60與該氫氣濃度感測器23、該氫氣流量計211、該氮氣流量計212形成電連接。
請參閱圖3配合圖1及2所示，本發明之燃料電池系統運作時的控制方法包含以下步驟：
導入廢氫及氮氣(S10)：將廢氫及氮氣導入燃料進氣組件20中，並於儲存槽22中加以混合。
量測氫氣濃度(S20)：藉由該氫氣流量計211、氮氣流量計212與氫氣濃度感測器23來量測通入儲存槽22中的氫氣濃度。
依據氫氣濃度決定電堆模組10的操作電壓(S30)：該控制單元60係依據所偵測到儲存槽22中的氫氣濃度，來決定該電堆模組10的操作電壓，使該電堆模組10以所決定的操作電壓開始進行運作，由於氮氣不會參與電堆模組10之電化學反應，故決定操作電壓時可考慮消耗掉全部的氫氣來產生最大的發電效率，但仍能保留不參與反應的氮氣作為尾氣，以帶走反應後所生成的水，達到保護電堆模組10的效果。
請參閱圖4所示，本發明在維持固定操作電壓的前提下，由圖4之圖表可得知縱使在氫氣濃度改變的情況下(亦即當所供給之廢氫中的氫氣濃度有驟降或驟升的情況時)，僅僅使得輸出電流改變，縱使輸出電流降至最低，則代表電堆模組10中的電化學反應不再進行，並提高進氣流速，而不會造成消耗電堆模組10中結構的問題，則可確保不會因為氫氣濃度的改變而造成電堆模組10的毀損，也可讓電堆模組在最大反應效率下產生最大的電能，因此，藉由本發明的系統及控制方法，可有效保護燃料電池系統。
進一步而言，為了避免所排放的廢氣中仍有過多的氫氣，本發明在步驟S30後進一步執行以下步驟。
判斷所排放的廢氣之氫氣濃度(S40)：電堆模組10經反應後，欲將剩餘燃料氣體經由陽極排氣端12排出，依據該燃料排氣組件50所接收到來自該陽極排氣端12的剩餘燃料氣體，來判斷所欲排放之剩餘燃料氣體中的氫氣濃度。在一實施例中，該燃料排氣組件50可包含一氫氣濃度感測器51，藉由該氫氣濃度感測器51直接量測該電堆模組10所欲排放之剩餘燃料氣體中的氫氣濃度，並回報告知該控制單元60；在另一實施例中，該控制單元60係藉由該電堆模組10運作後所產出之電流，來推算該電堆模組10在運作時所消耗的氫氣量，再配合於燃料進氣組件20所量測到的流量和氫氣濃度，進一步估算出所欲排放之剩餘燃料氣體中的氫氣濃度；在又一實施例中，該燃料排氣組件50包含所述之氫氣濃度感測器51，該控制單元60除了接收來自該氫氣濃度感測器所量測到的剩餘燃料氣體中之氫氣濃度外，也同樣運用前述量測電流的方式來估算剩餘燃料氣體中的氫氣濃度，該控制單元60比對量測值和估算值後，來加以判斷所欲排放之剩餘燃料氣體中的氫氣濃度。
決定所排放之廢氣是否已達可排放程度(S50)：由於剩餘燃料氣體中的氫氣濃度若大於標準值，則排放後可能造成系統週邊氫氣濃度過高而有爆炸危險、或造成環境污染等問題，因此，該控制單元60需依據該步驟S40中所判斷的剩餘燃料氣體中的氫氣濃度，來決定該剩餘燃料氣體是否達到可排放的程度，若是，則進行步驟S60，若否，則進行步驟S70。
排放廢氣(S60)：若該控制單元60判斷剩餘燃料氣體中的氫氣濃度已達標準值，則可開啟該第一排放閥52，使剩餘燃料氣體向外排放，排放時一併推動電堆模組10中的液態水，以利反應後的水由陽極排氣端12排出。在一實施例中，可控制該第一排放閥52以一特定頻率間歇開啟來排放該剩餘燃料
氣體。在一實施例中，該第一排放閥52之出口端係連接至該加濕器31，該剩餘燃料氣體係通過加濕器31後再向外排放。
進行廢氣後處理(S70)：若該控制單元60判斷剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於標準值，則可進行廢氣後處理，來防止未達標準的剩餘燃料氣體排放至大氣中。在一實施例中，係關閉該第一排放閥52，而使得剩餘燃料氣體留在該電堆模組10中進行反應，以消耗其中的氫氣，有效達到降低剩餘燃料氣體之氫氣濃度的效果。
以下以不同實施例來說明本發明之系統架構變化形式、配合控制方法之步驟變化形式，但本發明不以此為限。
請參閱圖1所示，在一實施例中，該燃料排氣組件50包含有一第二排放閥53，該第二排放閥53係連接於該電堆模組10之陽極排氣端12與該陰極進氣端13之間，當於該步驟S60中判斷剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於標準值，則於該步驟S70中，係開啟該第二排放閥53，將剩餘燃料氣體導入該陰極進氣端13中，藉由該電堆模組10中的陰極觸媒將其中殘餘的氫氣燒除，而氫氣混入空氣中進入該陰極進氣端13，也可有助於陰極觸媒的還原，維持燃料電池性能，並延長燃料電池壽命。在一實施例中，可設定有一第一標準值與一第二標準值，該第一標準值小於該第二標準值，當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於該第二標準值時，則進入步驟S70，將該第一排放閥52及該第二排放閥53均關閉，使得剩餘燃料氣體留在該電堆模組10中進行反應，以消耗其中的氫氣；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，則進入步驟S70，開啟該第二排放閥53以將剩餘燃料氣體導入該陰極進氣端13中；當
剩餘燃料氣體中的氫氣濃度小於該第一標準值時，則進入步驟S60，開啟該第一排放閥52以排放剩餘燃料氣體。
請參閱圖5所示，在一實施例中，該燃料排氣組件50A包含有該氫氣濃度感測器51A、一第一排放閥52A、一第二排放閥53A、及一觸媒轉化器54A，該第二排放閥53A連接於電堆模組10之陽極排氣端12及該觸媒轉化器54A之間。當於該步驟S60中判斷剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於標準值，則於該步驟S70中，係開啟該第二排放閥53，將剩餘燃料氣體導入該觸媒轉化器54A中加以燃燒，以將氫氣盡可能耗盡後，再進一步排出於大氣中。可控制該第二排放閥53以一特定頻率間歇開啟以將剩餘燃料氣體導入該觸媒轉化器54A中。在一實施例中，可設定有一第一標準值與一第二標準值，該第一標準值小於該第二標準值，當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於該第二標準值時，則進入步驟S70，將該第一排放閥52A及該第二排放閥53A均關閉，使得剩餘燃料氣體留在該電堆模組10中進行反應，以消耗其中的氫氣；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，則進入步驟S70，開啟該第二排放閥53A以將剩餘燃料氣體導入該觸媒轉化器54A中加以燃燒；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度小於該第一標準值時，則進入步驟S60，開啟該第一排放閥52A以排放剩餘燃料氣體。
請參閱圖6所示，該燃料排氣組件50B包含有該氫氣濃度感測器51B、該第一排放閥52B及一回流泵浦55B，該第一排放閥52B可連接至外界、連接至加濕器31、或連接至該電堆模組10之陰極進氣端13，該回流泵浦55B係連接於該電堆模組10之陽極排氣端12與陽極進氣端11之間，當於該步驟S70中判斷剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於標準值，則於該步驟S70中開啟該回流泵
浦55B，將剩餘燃料氣體再次導回該陽極進氣端11中，以重新回到電堆模組10中進行反應。在一實施例中，可設定有一第一標準值與一第二標準值，該第一標準值小於該第二標準值，當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於該第二標準值時，則進入步驟S70，將該第一排放閥52B及該回流泵浦55B均關閉，使得剩餘燃料氣體留在該電堆模組10中進行反應，以消耗其中的氫氣；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，則進入步驟S70，開啟該回流泵浦55B以將剩餘燃料氣體導回該陽極進氣端11中；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度小於該第一標準值時，則進入步驟S60，開啟該第一排放閥52B以排放剩餘燃料氣體。
請參閱圖7所示，該燃料排氣組件50C包含有該氫氣濃度感測器51C、該第一排放閥52C、該第二排放閥53C、該觸媒轉化器54C、及該回流泵浦55C，該第二排放閥53C連接於該陽極排氣端12與該觸媒轉化器54C之間，該觸媒轉化器54C連接於該第二排放閥53C與該陰極進氣端13之間，該回流泵浦55C連接於該陽極排氣端12與該陽極進氣端11之間。在一實施例中，可設定有一第一標準值、一第二標準值與一第三標準值，該第二標準值介於該第一標準值與該第三標準值之間，該第三標準值大於該第二標準值及該第一標準值，當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度大於該第三標準值時，則進入步驟S70，將該第一排放閥52C及該回流泵浦55C均關閉，使得剩餘燃料氣體留在該電堆模組10中進行反應，以消耗其中的氫氣；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度介於該第二標準值與該第三標準值之間時，則進入步驟S70，開啟該回流泵浦55C以將剩餘燃料氣體導回該陽極進氣端11中；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，則進入步驟S70，開啟該第二排放閥53C以將剩餘燃料氣
體導入該觸媒轉化器54C中加以燃燒；當剩餘燃料氣體中的氫氣濃度小於該第一標準值時，則進入步驟S60，開啟該第一排放閥52C以排放剩餘燃料氣體。
進一步而言，請參閱圖5所示，該燃料進氣組件20之進氣閥組24包含有一進料電磁閥241，該進料電磁閥241連接於該儲存槽22與該陽極進氣端11之間，該控制單元60進一步依據該電堆模組10中的氫氣濃度，來決定開啟或關閉該進料電磁閥241。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
Claims (17)
- 一種燃料電池系統，其包括：一電堆模組，其具有一陽極進氣端、一陽極排氣端、一陰極進氣端、及一陰極排氣端；一燃料進氣組件，其與該電堆模組之陽極進氣端相連接，用以提供廢氫及氮氣進入該電堆模組，並具有一儲存槽及一連接該儲存槽的氫氣濃度感測器；一空氣組件，其與該電堆模組之陰極進氣端及該陰極排氣端相連接，用以提供空氣進入該電堆模組；一控制單元，其與該電堆模組及該燃料進氣組件形成電連接，其中該控制單元執行以下步驟：a.導入廢氫及氮氣，於該儲存槽中混合為燃料氣體；b.藉由該燃料進氣組件之氫氣濃度感測器之量測數據，獲得該燃料進氣組件所供應之燃料氣體的氫氣濃度；c.依據所測得之氫氣濃度，決定該電堆模組的操作電壓，使該電堆模組以所決定之操作電壓開始運作。
- 如請求項1所述之燃料電池系統，其進一步包括一燃料排氣組件，其與該電堆模組之陽極排氣端相連接，用以接收該電堆模組反應過後之剩餘燃料氣體，其中該控制單元於步驟c後進一步執行以下步驟：d.判斷所欲排放的剩餘燃料氣體之氫氣濃度；e.依據步驟d所判斷之氫氣濃度，決定所述剩餘燃料氣體是否已達可排放程度；f.若步驟c中判斷為是，則透過該燃料排氣組件排放所述剩餘燃料氣體； g.若步驟e中判斷為否，則對所述剩餘燃料氣體進一步處理。
- 如請求項2所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一第一排放閥，該第一排放閥與該電堆模組之陽極排氣端相連接；當該控制單元執行該步驟e而判斷為是時，開啟該第一排放閥以排放所述剩餘燃料氣體；當該控制單元執行該步驟e而判斷為否時，關閉該第一排放閥，以使所述剩餘燃料氣體滯留於該電堆模組中。
- 如請求項2所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一第一排放閥及一第二排放閥，該第一排放閥與該電堆模組之陽極排氣端相連接，該第二排放閥連接於該陽極排氣端與該陰極進氣端之間；當該控制單元執行該步驟e而判斷為是時，開啟該第一排放閥並關閉該第二排放閥以排放所述剩餘燃料氣體；當該控制單元執行該步驟e而判斷為否時，關閉該第一排放閥並開啟該第二排放閥，以將所述剩餘燃料氣體導入該陰極進氣端中。
- 如請求項2所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一第一排放閥、一第二排放閥及一觸媒轉化器，該第一排放閥與該電堆模組之陽極排氣端相連接，該第二排放閥連接於該陽極排氣端與該觸媒轉化器之間；當該控制單元執行該步驟e而判斷為是時，開啟該第一排放閥並關閉該第二排放閥以排放所述剩餘燃料氣體；當該控制單元執行該步驟e而判斷為否時，關閉該第一排放閥並開啟該第二排放閥，以將所述剩餘燃料氣體導入該觸媒轉化器中。
- 如請求項2所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一第一排放閥及一回流泵浦，該第一排放閥與該電堆模組之陽極排氣端相連接，該回流泵浦連接於該陽極排氣端與該陽極進氣端之間；當該控制單元執行 該步驟e而判斷為是時，開啟該第一排放閥並關閉該回流泵浦以排放所述剩餘燃料氣體；當該控制單元執行該步驟e而判斷為否時，關閉該第一排放閥並開啟該回流泵浦，以將所述剩餘燃料氣體導回該陽極進氣端中。
- 如請求項2所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一第一排放閥、一第二排放閥、一觸媒轉化器及一回流泵浦，該第一排放閥與該電堆模組之陽極排氣端相連接，該第二排放閥連接於該陽極排氣端與該觸媒轉化器之間，該回流泵浦連接於該陽極排氣端與該陽極進氣端之間；當該控制單元執行該步驟e而判斷為是時，開啟該第一排放閥、並關閉該第二排放閥及該回流泵浦以排放所述剩餘燃料氣體；當該控制單元執行該步驟e而判斷為否時，關閉該第一排放閥，開啟該第二排放閥以將所述剩餘燃料氣體導入該觸媒轉化器中、或開啟該回流泵浦以將所述剩餘燃料氣體導回該陽極進氣端中。
- 如請求項2至7中任一項所述之燃料電池系統，其中該燃料排氣組件包含有一氫氣濃度感測器，其連接於該電堆模組之陽極排氣端，該控制單元執行該步驟d係依據該燃料排氣組件之氫氣濃度感測器的感測結果。
- 如請求項1至7中任一項所述之燃料電池系統，其中該燃料進氣組件包含有一進料電磁閥，該進料電磁閥連接於該陽極進氣端，該控制單元進一步依據該電堆模組中的氫氣濃度，來決定開啟或關閉該進料電磁閥。
- 一種燃料電池系統的控制方法，其包括於如請求項1所述之燃料電池系統執行的以下步驟：a.導入廢氫及氮氣，於該儲存槽中混合為燃料氣體；b.量測所供應之燃料氣體的氫氣濃度； c.依據所測得之氫氣濃度，決定該燃料電池系統之電堆模組的操作電壓，使該電堆模組以所決定之操作電壓開始運作。
- 如請求項10所述之燃料電池系統的控制方法，其進一步於該步驟c後執行以下步驟：d.該電堆模組反應後，判斷所欲排放的剩餘燃料氣體之氫氣濃度；e.依據步驟d所判斷之氫氣濃度，決定所述剩餘燃料氣體是否已達可排放程度；f.若步驟e中判斷為是，則排放所述剩餘燃料氣體；g.若步驟e中判斷為否，則對所述剩餘燃料氣體進一步處理。
- 如請求項11所述之燃料電池系統的控制方法，其中於該步驟g中，係將所述剩餘氣體留滯於該電堆模組中、或係將所述剩餘氣體導入該電堆模組之陰極進氣端中、或係將所述剩餘氣體導入一觸媒轉化器中、或係將所述剩餘氣體導回該電堆模組之陽極進氣端中。
- 如請求項11所述之燃料電池系統的控制方法，其中：於該步驟e中，係比較所述剩餘氣體之氫氣濃度與一第一標準值及一第二標準值，其中該第一標準值小於該第二標準值，若所述剩餘氣體之氫氣濃度小於該第一標準值，則判斷為是，若所述剩餘氣體之氫氣濃度大於該第一標準值，則判斷為否；於該步驟g中，若所述剩餘氣體之氫氣濃度大於該第二標準值時，將所述剩餘氣體留滯於該電堆模組中；若所述剩餘氣體之氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，係將所述剩餘氣體導入該電堆模組之陰極進氣端中、 或係將所述剩餘氣體導入一觸媒轉化器中、或係將所述剩餘氣體導回該電堆模組之陽極進氣端中。
- 如請求項11所述之燃料電池系統的控制方法，其中：於該步驟e中，係比較所述剩餘氣體之氫氣濃度與一第一標準值、一第二標準值及一第三標準值，其中該第二標準值介於該第一標準值與該第三標準值之間，該第三標準值大於該第二標準值及該第一標準值，若所述剩餘氣體之氫氣濃度小於該第一標準值，則判斷為是，若所述剩餘氣體之氫氣濃度大於該第一標準值，則判斷為否；於該步驟g中，若所述剩餘氣體之氫氣濃度大於該第三標準值時，將所述剩餘氣體留滯於該電堆模組中；若所述剩餘氣體之氫氣濃度介於該第二標準值與該第三標準值之間時，係將所述剩餘氣體導回該電堆模組之陽極進氣端中；若所述剩餘氣體之氫氣濃度介於該第一標準值與該第二標準值之間時，係將所述剩餘氣體導入該電堆模組之陰極進氣端中、或係將所述剩餘氣體導入一觸媒轉化器中。
- 如請求項11至14中任一項所述之燃料電池系統的控制方法，其中於該步驟f中，係以一特定頻率間歇排放所述剩餘燃料氣體。
- 如請求項11至14中任一項所述之燃料電池系統的控制方法，其中於該步驟d中判斷所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度，係選自以下任一方法：d1.量測所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度；或d2.依據該電堆模組之輸出電流，估算所消耗的氫氣量，推估所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度。
- 如請求項11至14中任一項所述之燃料電池系統的控制方法，其中於該步驟d中判斷所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度，係結合以下兩方法所產生之結果：d1.量測所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度；以及d2.依據該電堆模組之輸出電流，估算所消耗的氫氣量，推估所述剩餘燃料氣體的氫氣濃度。
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