[发明专利]燃料电池系统及其运行停止方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种设有燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池在其中具有催化剂层，并且该燃料电池接收反应气体的供应以发电，并且本发明涉及一种用于停止系统运行的方法。

背景技术

近年来，燃料电池系统已经受到关注，其中利用燃料气体与氧化气体(这些气体在以后将被称为反应气体)的电化学反应发电的燃料电池被用作能量源。例如，当固态聚合物型燃料电池被置于0℃或者更低的低温环境中时，由于在燃料电池中的冻结，特别是催化剂层的冻结，电化学反应的进行受到干扰。在这种情形中，当在停止燃料电池的运行之后燃料电池不能被重起动时或者即使当燃料电池能够被起动时，发电效率被显著降低。

例如，在日本专利申请公开No.2003-151601中披露了一种技术，其中为了停止燃料电池系统，到燃料电池的冷却剂流量被减小以降低冷却性能并且其中燃料电池继续运行以通过使用电化学反应产生的热量升高燃料电池的温度。而且，在日本专利申请公开No.2005-322527中披露了一种技术，其中在燃料电池停止发电之后并且当在堆内部温度传感器探测到的温度和堆周边温度传感器探测到的温度之间的温差超过预定值时，冷却剂被冷却并且然后被引入燃料电池堆中。

发明内容

然而，在以上公开中披露的技术中，执行上述制冷剂控制而不考虑下次系统起动的任何状态，因此有可能执行无用的制冷剂控制。

为了解决该问题，本发明的一个目的在于提供一种燃料电池系统，它能够消除在系统停止期间在制冷剂控制中的浪费，以及一种用于停止系统运行的方法。

为了实现该目的，本发明的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，它包括：在其中具有催化剂层并且接收反应气体供应以发电的燃料电池；和向该燃料电池供应制冷剂以控制燃料电池温度的制冷系统，其中在假定在下次系统起动期间燃料电池的温度或者与燃料电池温度相关的温度是预定温度或者更低的情形中，在系统停止期间制冷系统停止制冷剂的供应，并且在经过预定时间之后重新开始制冷剂的供应。

根据该构造，根据在下次系统起动期间燃料电池的温度假定结果控制制冷剂供应的停止和重新开始(制冷剂控制)。应该指出与燃料电池温度相关的温度的实例是外部空气温度。

在本发明的燃料电池系统中，在系统停止期间，可以允许燃料电池在其中到燃料电池的反应气体供应受阻的状态下发电。

根据该构造，即使在制冷剂供应停止之后，也继续燃料电池的发电，由此在燃料电池中的水分蒸发由于伴随发电的发热而得以促进。

在本发明的燃料电池系统中，制冷系统可以例如向燃料电池间歇地供应制冷剂以控制向燃料电池的制冷剂供应从而在燃料电池和供应到燃料电池的制冷剂之间的温差具有预定值或者更低。

当在燃料电池和供应到燃料电池的制冷剂之间的温差具有预定值或者更高时，由于这种温差引起的热冲击，有可能在燃料电池中产生破裂例如裂纹。然而，根据该构造，例如，制冷剂被间歇地供应到燃料电池以将温差降低到预定值或者更低，由此在燃料电池上的热冲击可被减轻。应该指出燃料电池的温度可以是从燃料电池排出的制冷剂的温度。

本发明的燃料电池系统可包括异常判断部分，该部分基于从燃料电池排出的制冷剂温度判断制冷系统的异常。

当制冷剂正常循环通过制冷系统并且冷却燃料电池时，与供应到燃料电池的制冷剂温度相比，从燃料电池排出的制冷剂的温度应该升高。因此，根据该构造，从燃料电池排出的制冷剂的温度被监视，并且当温度未升高时，可以考虑制冷系统存在特定异常例如在制冷剂路径中发生堵塞。

应该指出其中制冷剂温度不升高的情形不仅包括其中制冷剂温度根本不升高的情形，而且还包括其中每单位时间温度升高宽度或者温度升高比率是预定值或者更低的情形。

根据本发明的用于停止燃料电池系统的运行的方法是这样一种用于停止燃料电池系统的运行的方法，该燃料电池系统包括：在其中具有催化剂层并且接收反应气体供应以发电的燃料电池；和向该燃料电池供应制冷剂以控制燃料电池的温度的制冷系统，其中在假定在下次系统起动期间燃料电池的温度或者与燃料电池温度相关的温度是预定温度或者更低的情形中，在系统停止期间停止制冷剂的供应，并且在经过预定时间之后重新开始制冷剂的供应。

根据该构造，根据在下次系统起动期间燃料电池的温度假定结果控制制冷剂供应的停止和重新开始(制冷剂控制)。

根据本发明，根据在下次系统起动期间燃料电池的温度假定结果控制制冷剂供应的停止和重新开始(制冷剂控制)，从而可以消除在系统停止期间的制冷剂控制中的浪费。

附图说明