[发明专利]燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法

说明书

本申请主张基于在2014年11月15日提出申请的申请编号 2014-232249号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照 而援引于本申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。

背景技术

以往，已知有一种燃料电池系统，经由喷射器将贮存于高压氢罐 的氢向燃料电池供给，并且通过循环泵使包含虽然曾向燃料电池供给 但未被使用于发电的氢在内的阳极废气循环，再次向燃料电池供给。 (JP2008-235020A)。

发明内容

【发明要解决的课题】

在燃料电池系统中，以往，要求发电效率的提高。作为造成燃料 电池的发电效率的下降的一个原因，存在向阳极供给的氢未使用于发 电反应而透过电解质膜地向阴极侧泄漏(以后，也简称为“交叉泄漏”) 的情况，存在氢未利用于发电而被消耗的情况。尤其是在间歇运转时， 从喷射器供给的氢的大多数使用于交叉泄漏，存在发电效率下降的问 题。在此的间歇运转是指在搭载燃料电池系统的车辆中，在低负载运 转时，使燃料电池的发电暂时停止而从二次电池向负载(车辆电动机 等)供给电力的状态、或者进行高电位回避控制等时的极低负载下的 小发电时的状态。作为低负载运转时，例示出怠速时、低速行驶时、 再生制动时那样的状态。高电位回避是指在该间歇运转时，为了抑制 阳极或阴极包含的催化剂金属的形态变化的进展，以使燃料电池的输 出电压成为比开放端电压(OCV)小的高电位回避电压的方式进行控 制。

【用于解决课题的方案】

本发明为了解决上述的课题而作出，能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池 系统具备：燃料电池，包括具备阳极和阴极的单电池；氢供给装置， 向所述阳极供给氢气；循环泵，将包含在所述燃料电池的发电中未被 使用而从所述阳极排出的氢在内的阳极废气再次向所述阳极供给，而 使所述阳极废气循环；及控制部，控制所述氢供给装置对氢气的供给 量及所述循环泵的转速，所述控制部以所述循环泵的转速接近所述循 环泵的最优转速的方式驱动所述循环泵，所述循环泵的最优转速是在 规定的电流值下总氢损失量成为最小的转速，所述总氢损失量是与驱 动所述循环泵所需要的电力相当的氢量和从所述燃料电池的阳极侧向 阴极侧通过的氢量的合计值。根据该结构，能够减少交叉泄漏量，并 且能够抑制通过交叉泄漏的减少用的循环泵的驱动而消耗的氢量。即， 使循环泵的转速上升并增加阳极废气的循环量，由此来确保为了产生 目标的电流值所需的氢化学计量比，并降低燃料电池的阳极侧的氢分 压而减少交叉泄漏量。另一方面，仅通过使循环泵的转速上升，就能 够抑制由交叉泄漏的减少用的循环泵的驱动而消耗的氢量。由此，能 够实现燃料电池的发电效率的提高。

(2)在上述方式的燃料电池系统中，所述控制部切换所述燃料电 池的通常运转和间歇运转，在所述燃料电池的通常运转时，所述控制 部以比所述总氢损失量成为最小的最优转速小的转速驱动所述循环 泵，在所述燃料电池的间歇运转时，所述控制部以所述循环泵的转速 接近在规定的电流值下所述总氢损失量成为最小的所述最优转速的方 式驱动所述循环泵。根据该结构，在燃料电池的间歇运转时，能够减 少交叉泄漏量，并且能够抑制由交叉泄漏的减少用的循环泵的驱动而 消耗的氢量。

(3)根据本发明的另一方式，提供一种燃料电池系统的控制方法。 该控制方法包括如下工序：在燃料电池的通常运转时，伴随着从所述 燃料电池得到的电流的增加而使氢气的供给量增加；及在所述燃料电 池的间歇运转时，伴随着从所述燃料电池得到的电流的增加，使从所 述燃料电池的阳极排出并再次向所述阳极供给的阳极废气的流量增 加，从而使所述阳极的氢分压比在所述燃料电池的通常运转时产生所 述电流所需要的氢分压低。根据该结构，在间歇运转时，能够确保为 了产生目标的电流值所需的氢化学计量比，并能够降低燃料电池的阳 极侧的氢分压。由此，能够实现燃料电池的发电效率的提高。

需要说明的是，本发明能够以各种形态实现，例如，能够以搭载 有燃料电池系统的车辆、向燃料电池的阳极气体的供给方法、实现燃 料电池系统的控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介 质等方式实现。

附图说明

图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。