[发明专利]燃料电池系统

说明书

本申请为2008年1月31日提交的、申请号为200880004118.4的、发明名称为“燃料电池系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有催化剂活性化功能的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池组是通过电化学过程对燃料进行氧化，从而将伴随氧化反应放出的能量直接变换为电能的发电系统。燃料电池组具有利用由多孔性材料构成的一对的电极来夹持用于选择性地输送氢离子的高分子电解质膜的两侧面而构成的膜-电极组件。一对的电极分别以担载铂类的金属催化剂的碳粉为主要成分，具有与高分子电解质膜相接的催化剂层、以及形成于催化剂层的表面且同时具有通气性和电子导电性的气体扩散层。

在这种燃料电池系统中，在单体电池电压达到氧化电位（约0.7V~1.0V）的运转区域使电池继续运转时，通过氢氧化物向催化剂层的铂催化剂表面吸附，活性化过电压增大，因此输出特性降低。鉴于这样的情况，在日本特开2005-346979号公报中提及了如下处理：停止向燃料电池组供给空气，并且由DC/DC转换器强制性地使燃料电池组的输出电压降低，通过使单体电池电压降低到还原电位（例如0.6V以下），从铂催化剂表面除去氢氧化物而恢复催化剂活性。在该文献中，也提及了将由催化剂活性化处理产生的剩余电力向辅机用蓄电池充电的处理。

专利文献1：日本特开2005-346979号公报

发明内容

但是在将燃料电池系统作为车载电源的燃料电池车辆中，如果在动力行驶中强制性地使燃料电池组的输出电压降低，从而实施催化剂活性化处理，则单体电池电压暂时降低，因此存在不能获得追随高负载要求时的油门响应的输出的情况，担心驾驶性能（操纵性能）显著降低。

另外，在继续向燃料电池组供给反应气体的状态下，为了实施催化剂活性化处理，强制性地使燃料电池组的输出电压降低时，存在在催化剂活性化处理中产生不能全部充电至蓄电装置的过大的剩余电力的情况。优选的是催化剂活性化处理中产生的剩余电力尽可能少，以抑制由过充电造成的蓄电装置的损伤。

因此，本发明将提出一种燃料电池系统作为课题，该燃料电池系统能够为了不损害驾驶性能且使催化剂活性化处理中产生的剩余电力减少而实施燃料电池的催化剂活性化处理。

为了解决上述课题，本发明的燃料电池系统具有：燃料电池，接受燃料气体和氧化气体的供给而发电；和控制装置，在对燃料电池的要求电力低于规定值时，停止向燃料电池供给氧化气体并通过使燃料电池的输出电压降低来实施催化剂活性化处理。

在对燃料电池的发电要求低于规定的阈值时，停止向燃料电池供给氧化气体而实施催化剂活性化处理，从而能够不损害驾驶性能，并且能够使在催化剂活性化处理中产生的剩余电力较少。

本发明的燃料电池系统还具有蓄电装置，在可对蓄电装置充电的电力为规定值以下的情况下，控制装置禁止催化剂活性化处理。

在不能将由催化剂活性化处理发电的剩余电力对蓄电装置充电的情况下，通过禁止催化剂活性化处理，能够避免蓄电装置的损伤。

在本发明的燃料系统中，在将上述燃料电池系统作为车载电源的车辆的行驶速度为规定值以上时，控制装置禁止催化剂活性化处理。

在车辆处于行驶的状态时，通过禁止催化剂活性化处理，能够抑制伴随单体电池电压降低的驾驶性能的降低。

本发明的燃料电池系统，还具有在用于向燃料电池供给燃料气体的配管系统上设置的多个截止阀。上述控制装置通过关闭多个截止阀而在上述配管系统内部形成密闭空间，在通过检测密闭空间内部的气体压力变动来检测气体泄漏的期间内禁止催化剂活性化处理。

通过禁止气体泄漏检测期间的催化剂活性化处理，能够避免气体泄漏精度的降低。

在本发明的燃料电池系统中，控制装置在燃料电池的输出性能降低时实施催化剂活性化处理。

通过在需要催化剂活性化处理时实施催化剂活性化处理，能够将催化剂活性化处理的实施次数抑制在所需最小限，能够避免由反复实施催化剂活性化处理引起的燃料电池的耐久性降低。

本发明的燃料电池系统还具有：DC/DC转换器，控制燃料电池的输出电压；和电容器，将燃料电池发电产生的电力充电。控制装置在对燃料电池的要求电力低于规定值的情况下，使燃料电池的输出端子与DC/DC转换器连接，并通过DC/DC转换器控制燃料电池的输出电压，另一方面，在对燃料电池的要求电力为规定值以上的情况下，使燃料电池的输出端子与电容器连接，并将燃料电池发电产生的电力充电于电容器。

附图说明