[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池具有通过堆叠多个单电池形成的堆叠结构，在每一个单电 池中布置有阳极、阴极以及夹在阳极和阴极之间的电解质膜。这种结构 的机理在于含氢的阳极气体与阳极接触并且含氧的阴极气体比如空气 与阴极接触，在两个电极处发生电化学反应以在两个电极之间产生电 压。

在这种燃料电池中，根据系统的负荷需要供给所需量的阳极气体和 阴极气体。常规地，例如日本专利申请公开No.2004-253208公开了一 种用于控制供给到燃料电池的阴极气体的流量和压力的系统。根据该系 统，阴极气体的压力控制为恒定的适当压力，从而可靠地确保所需的阴 极气体流量。

专利文献1：

日本专利申请公开No.2004-253208

专利文献2：

日本专利申请公开No.Hei07-235324

专利文献3：

日本专利申请公开No.2004-342473

专利文献4：

日本专利申请公开No.2002-305017

专利文献5：

日本专利申请公开No.Hei08-45525

发明内容

本发明要解决的技术问题

顺便提及，当在燃料电池中发生发电反应时，反应气体中的氢和氧 反应以产生水。特别是在发电反应剧烈进行时的燃料电池高负荷时，产 生大量的这种生成水。当大量的生成水的滞留在燃料电池内部时，可能 阻塞反应气体的流路，导致发电效率的劣化。为此，构建了一种机制， 其中所产生的水分主要随着阴极废气排放到燃料电池的外部。

但是，当基于系统的输出降低需要而突然阻止发电反应时，降低供 给的反应气体流量，由此阻止在高负荷时产生的大量生成水在所述负荷 变化到低负荷之后有效排放。这可能导致大量的生成水滞留在燃料电池 内部，造成发电效率的劣化。

完成本发明以解决上述问题，本发明的一个目的在于提供燃料电池 系统，该燃料电池系统能够通过基于燃料电池的负荷降低需要控制反应 气体的压力来有效地排放燃料电池内部的水分。

解决所述问题的方案

本发明的第一方面是燃料电池系统，包括：

燃料电池，所述燃料电池在阳极接收含氢的阳极气体供给并且还在 阴极接收含氧的阴极气体供给以发电；

阴极废气流路，所述阴极废气流路用于流动由所述阴极排放的阴极 废气；

用于调节所述阴极的压力的压力调节器，所述压力调节器布置在所 述阴极废气流路中；和

控制装置，所述控制装置用于控制所述压力调节器，使得在基于所 述燃料电池的输出降低需要将所述阴极的压力降低到规定的目标压力值 的情况下，所述阴极的压力暂时变为低于所述规定的目标压力值。

本发明的第二方面是根据所述第一方面的燃料电池系统，其中所述 控制装置控制所述压力调节器，使得在所述燃料电池的需要的输出在规 定时间期间从规定的高输出值变到规定的低输出值的情况下，所述阴极 的压力暂时变为低于所述目标压力值。

本发明的第三方面是根据所述第一方面的燃料电池系统，其中在安 装有所述燃料电池的车辆中，所述控制装置控制所述压力调节器，使得 在所述车辆的加速操作部件的操作量在规定时间期间从规定的高加速 操作量变到规定的低加速操作量的情况下，所述阴极的压力暂时变为低 于所述目标压力值。

本发明的第四方面是根据所述第一到第三方面任意之一的燃料电 池系统，其中所述压力调节器是压力调节阀，所述控制装置使所述压力 调节阀在规定时间期间的打开度变大，使得所述阴极的压力暂时变为低 于所述目标压力值。

本发明的第五方面是根据所述第四方面的燃料电池系统，其中所述 控制装置在规定时间期间完全打开所述压力调节阀。

本发明的第六方面是根据所述第一到第五方面任意之一的燃料电池系 统，还包括禁止装置，用于禁止在所述控制装置的执行之后的规定时间期 间的所述控制装置的执行。

本发明的第七方面是根据所述第一到第六方面任意之一的燃料电池系 统，还包括：

阻抗检测装置，所述阻抗检测装置用于检测所述燃料电池的阻抗； 和

第二禁止装置，所述第二禁止装置用于禁止在所述阻抗小于规定值 的情况下的所述控制装置的执行。