[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统起动时进行发电恢复处理的燃料电池系统。

背景技术

关于把通过燃料气体和氧化气体的电化学反应来发电的燃料电池 作为能源的燃料电池系统，例如日本特开2004-165058号公报中公开了 以下技术：在系统起动后的预热运行中，当判断出燃料电池的输出电 压较低、并判断出该输出电压的下降是由残留在燃料电池内的氮引起 时，增加提供给燃料电池的燃料气体的流量，进行所谓发电恢复处理。

发明内容

在系统起动时进行发电恢复处理的燃料电池系统中，系统起动后， 在刚刚转换到通常运行(通常发电)后，由于实际的压力(以下称为 实际压力)高于提供给阳极的目标气体供给压力(以下称为目标压力)， 因此虽然阳极内的杂质(例如氮)的浓度较高，也要进行减压处理， 以使实际压力与目标压力一致。

在该减压处理中，不再向位于调整提供给阳极的气体供给压力的 调压阀的下游侧的燃料电池提供新的燃料气体，因此导致阳极内的燃 料气体浓度下降，并且导致燃料电池的发电电压(单电池电压)下降， 对于顺利向通常运行转换、或维持正常的通常运行造成影响。

本发明是鉴于以上情况而提出的，其目的在于，抑制系统起动时 进行发电恢复处理后可能产生的燃料电池的发电电压下降。

为了实现上述目的，本发明提供一种燃料电池系统，具有：燃料 电池；燃料供给系统，用于向上述燃料电池的阳极提供燃料气体；调 整单元，设置在上述燃料供给系统中，调整提供给上述阳极的气体供 给量，其中，在系统起动时，上述调整单元将从燃料供给源提供给上 述阳极的新燃料气体供给量维持得高于通常发电时根据上述燃料电池 的发电电流设定的新燃料气体供给量，直到提供给上述阳极的气体中 的杂质浓度下降到预定值以下。

根据该构成，系统起动时，进行发电恢复处理，以将压力比通常 发电时高的燃料气体提供给阳极，接着在刚转换到通常运行(通常发 电)后，即使进行了使阳极入口侧的实际压力与目标压力一致的减压 处理，阳极内含有的燃料气体供给系统中的杂质浓度也会下降到预定 值以下；换言之，由于燃料气体浓度提高到预定浓度以上，因此伴随 着减压处理，即使提供给阳极的燃料气体供给量处于比此前的气体供 给量下降的状态时，也可抑制燃料电池的发电电压(单电池电压)的 下降。

上述调整单元可具有：可变气体供给装置，将上述燃料供给系统 的上游侧的气体状态调整为目标值，并向下游侧提供气体；控制装置， 根据上述目标值对上述可变气体供给装置进行驱动控制；并且，当系 统起动时，使上述可变气体供给装置对上述阳极的气体供给量比通常 发电时增加。

上述可变气体供给装置也可以在系统起动时将压力比通常发电时 高的燃料气体提供给上述阳极，并将提供给上述阳极的气体供给压力 维持得高于通常发电时，直到提供给上述阳极的气体中的氮浓度下降 到预定值以下。

也可具有：循环流路，使从上述燃料电池的阳极出口排出的燃料 废气与上述新燃料气体合流，并再次提供给阳极入口；开关阀，设置 在上述循环流路中，在打开时将上述燃料废气排出到系统外；上述调 整单元根据上述开关阀的打开，使提供给上述阳极的气体供给量比此 前的气体供给量下降。

当开关阀打开而将一部分燃料废气排出到系统外时，自燃料供给 源提供给阳极的新燃料气体和燃料废气的混合气体的杂质浓度变低； 换言之，由于混合气体的燃料气体浓度变高，因此即使提供给阳极的 气体供给量比此前的气体供给量降低，也可抑制发电电压的下降。因 此，根据这种构成，通过使提供给阳极的气体供给量比此前的气体供 给量下降，也可抑制燃料电池的发电电压的下降，同时改善燃耗。

上述可变气体供给装置可具有：阀座，具有喷射气体燃料(燃料 气体)的喷射孔；喷嘴体，将该气体燃料提供引导至喷射孔；阀体， 以能够相对该喷嘴体在轴线方向上移动的方式收纳保持该阀体；通过 电磁驱动力以预定的驱动周期驱动上述阀体，从而对上述喷射孔进行 开关。

根据本发明，可抑制系统起动时进行发电恢复处理后可能产生的 燃料电池的发电电压下降。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式涉及的燃料电池系统的构成图。

图2是用于说明图1所示的喷射器的控制流程的流程图。

图3是图2所示的流程图的步骤S7的处理中使用的映射的一例。