[发明专利]燃料电池系统及用于燃料电池系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及用于染料电池系统的控制方法。

背景技术

燃料电池一般是通过使用氢和氧作为燃料而获得电力的装置。因为燃料电池具有优异的环境友好性并且可以实现高的能量效率，所以燃料电池被积极研发成未来的能量供应系统。具体地，在各种类型的燃料电池当中，固体聚合物燃料电池具有良好的启动能力，因为它们在相当低的温度下被驱动。相应地，固体聚合物燃料电池已经被深入研究以应用于各种领域。

通过重整等产生在燃料电池中用于产生电力的燃料气体。例如，日本专利申请公开No.2005-145748(JP-A-2005-145748)描述向燃料电池提供通过对氨的热分解所获得的含氢气体作为燃料气体。

但是，燃料电池的固体聚合物电解质膜的质子导电率随着含水量降低而降低。因此，固体聚合物电解质膜应当包括适当量的水。在JP-A-2005-145748中，在染料气体中不含水，因为在重整中通过对氨的热分解没有产生水。因此，采用通过氨的热分解所获得的燃料气体，固体聚合物电解质膜不是湿润的。在这种情况下，发电效率会降低。

发明内容

本发明提供燃料电池系统，其中燃料电池通过使用使氨重整而获得的燃料气体而变湿润，并且本发明还提供用于燃料电池系统的控制方法。

本发明的一个方面涉及燃料电池系统，其包括：固体高分子型的燃料电池，其通过使用含氢气体作为燃料气体来产生电力；重整装置，其通过使氨重整而产生燃料气体；和供应量比率控制单元，其对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。在该燃料电池系统中，通过对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制，可以通过使用使氨重整所获得的燃料气体而容易地使燃料电池变湿润。

燃料电池系统还包括湿润状态检测单元，湿润状态检测单元对燃料电池的湿润状态进行检测，并且供应量比率控制单元可以根据湿润状态检测单元的检测结果对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。在这种情况下，根据燃料电池的湿润状态可以容易地使燃料电池变湿润。供应量比率控制单元可以根据湿润状态检测单元的检测结果将待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率控制在预定范围内。

燃料电池系统还可以包括操作状态检测单元，操作状态检测单元对燃料电池的操作状态进行检测，并且供应量比率控制单元可以根据操作状态检测单元的检测结果对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。在这种情况下，根据燃料电池的操作状态可以容易地使燃料电池变湿润。供应量比率控制单元可以根据操作状态检测单元的检测结果将待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率控制在预定范围内。

湿润状态检测单元可以是对燃料气体的露点进行检测的露点传感器。湿润状态检测单元可以是对燃料电池的电解质膜的膜电阻进行检测的电阻传感器。湿润状态检测单元可以是对燃料气体的相对湿度进行检测的湿度传感器。操作状态检测单元可以对燃料电池的输出密度进行检测的装置。供应量比率控制单元将待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率控制到等于或小于0.90的值。

本发明的第二方法涉及用于燃料电池系统的控制方法，燃料电池系统包括固体高分子型的燃料电池以及重整装置，燃料电池通过使用含氢气体作为燃料气体来产生电力，重整装置通过使氨重整而产生燃料气体。控制方法包括对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。采用根据本发明的用于燃料电池系统的控制方法，通过对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制，可以通过使用使氨重整所获得的燃料气体而容易地使燃料电池变湿润。

控制方法可以包括：检测燃料电池的湿润状态；和根据检测到的燃料电池的湿润状态对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。在这种情况下，根据燃料电池的湿润状态可以容易地使燃料电池变湿润。根据检测到的燃料电池的湿润状态，可以将氧和氨的供应量比率控制在预定范围内。

上述方法还可以包括：检测燃料电池的操作状态；和根据检测到的燃料电池的操作状态对待供应至重整装置的氧和氨的供应量比率进行控制。在这种情况下，根据燃料电池的操作状态可以容易地使燃料电池变湿润。此外，根据检测到的燃料电池的操作状态，可以将氧和氨的供应量比率控制在预定范围内。