[发明专利]燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池，所述燃料电池具有膜电极组件、燃料气体流动通道以及氧化剂气体流动通道，在所述膜电极组件中阳极和阴极被分别结合到由固体聚合物形成的电解质膜的两个表面，所述燃料气体流动通道用于使燃料气体沿着所述阳极的表面流动，所述氧化剂气体流动通道用于使氧化剂气体沿着所述阴极的表面流动；

燃料气体供应/排出单元，所述燃料气体供应/排出单元经由所述燃料气体流动通道将燃料气体供应到所述阳极并且排出从所述阳极排放的阳极废气；以及

氧化剂气体供应/排出单元，所述氧化剂气体供应/排出单元经由所述氧化剂气体流动通道将氧化剂气体供应到所述阴极并且排出从所述阴极排放的阴极废气，

所述燃料电池系统的特征在于进一步包括：

发电集中确定单元，所述发电集中确定单元被配置为确定在所述燃料电池中是否存在由于水分布而导致在所述膜电极组件的平面之内产生局部发电集中的现象，所述水分布包括在所述电解质膜的平面之内的含水量分布、在所述燃料气体流动通道中的残余水分布和在所述氧化剂气体流动通道中的残余水分布；以及

控制单元，所述控制单元被配置为：当所述发电集中确定单元确定存在所述现象时，所述控制单元对所述燃料气体供应/排出单元和所述氧化剂气体供应/排出单元中的至少一个进行控制，以便消除所述现象。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述燃料电池包括：

框架构件，所述框架构件被设置在所述膜电极组件的外围部；

第一温度传感器，所述第一温度传感器被设置在所述框架构件的第一部位并且用于检测所述第一部位的温度；以及

第二温度传感器，所述第二温度传感器被设置在所述框架构件的其温度高于所述第一部位的第二部位，并且用于检测所述第二部位的温度，

所述发电集中确定单元被配置为确定在所述第二部位的温度和所述第一部位的温度之间的差是否大于预定阀值，以及

当在所述第二部位的温度和所述第一部位的温度之间的所述差大于所述预定阀值时，所述控制单元被配置为对所述燃料气体供应/排出单元和所述氧化剂气体供应/排出单元中的至少一个进行控制，以使得在所述第二部位的温度和所述第一部位的温度之间的所述差小于或等于所述预定阀值。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述控制单元被进一步配置为基于在所述预定阀值与在所述第二部位的温度和所述第一部位的温度之间的所述差之间的差，来确定至少用于所述燃料气体供应/排出单元和所述氧化剂气体供应/排出单元之中的所述氧化剂气体供应/排出单元的控制值。

4.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述第一部位是位于在将所述氧化剂气体引入到所述阴极中时与所述氧化剂气体所被引入的部位相邻近的部位，并且所述第二部位是位于在将所述阴极废气从所述阴极排出时与所述阴极废气所被排出的部位相邻近的部位。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述发电集中确定单元被配置为基于所述燃料电池的操作条件来估计在所述电解质膜的所述平面之内的预定部分的含水量，然后确定所述含水量是否小于为所述燃料电池的每一个操作条件所定义的阀值，以及

当所述含水量小于所述阀值时，所述控制单元被配置为对所述燃料气体供应/排出单元和所述氧化剂气体供应/排出单元之中的至少所述氧化剂气体供应/排出单元进行控制，使得所述含水量变成大于或等于所述阀值。

6.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述控制单元被进一步配置为基于所述阀值和所述含水量之间的差，来确定用于所述燃料气体供应/排出单元和所述氧化剂气体供应/排出单元之中的至少所述氧化剂气体供应/排出单元的控制值。

7.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统，其特征在于：

所述预定部分是下述部分，即，在所述燃料电池的操作期间在所述电解质膜的所述平面之内该部分的含水量容易降低。