[发明专利]燃料电池系统和控制燃料电池系统的方法

说明书

本发明涉及燃料电池系统和控制燃料电池系统的方法。燃料电池系统包括：燃料电池组，燃料电池组具有多个电池，所述多个电池每个均具有氢通道、氢通道入口和氢通道出口；负载，负载被从燃料电池组供应电力；循环通路，循环通路将通道入口与通道出口连接；氢泵，氢泵被设置在循环通路中；和控制器。在从停止到负载的电力供应至下一次开始电力供应的时段期间，控制器使氢泵在正方向上旋转，以便以比发电所要求的最小流量大的流量将第一量的氢气通过通道入口馈送到每个电池中，然后使氢泵在反方向上旋转，以便将氢气通过通道出口馈送到每个电池中。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统和一种控制燃料电池系统的方法。

背景技术

已知一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有由堆叠在一起的多个燃料电池组成的燃料电池组。每个燃料电池均具有膜电极组件，膜电极组件夹在分隔物之间。根据在日本专利申请公报No.2010-282821(JP 2010-282821A)中描述的用于防止水在每个电池的氢通道出口中滞留的技术，当停止发电时，用于使氢循环的泵在与发电期间泵被驱动的方向相反的方向上被驱动，以便移除堵塞氢通道出口的水。

发明内容

当氢泵在相反方向上被驱动时，每个电池的氢通道入口可能被水堵塞。如果堵塞氢通道入口的水冻结，则氢气不能被引入到电池中，这可能导致氢的不足和燃料电池的劣化。因此，能够防止燃料电池的氢通道入口和氢通道出口被水堵塞的技术已被期望。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：燃料电池组，燃料电池组具有多个电池，所述多个电池每个均具有氢通道、氢通道入口和氢通道出口，氢气流过氢通道，氢通道入口允许氢气流入到氢通道中，氢通道出口允许氢气从氢通道流出；主负载，电力从燃料电池组被供应到主负载；循环通路，循环通路将氢通道入口与氢通道出口连接，使得被供应到燃料电池组的氢气通过循环通路循环；氢泵，氢泵被设置在循环通路中，并且被构造成在与氢气的通常馈送方向对应的正方向和与所述正方向相反的反方向中的选出的一个方向上旋转；和控制器，控制器被构造成控制氢泵。控制器被构造成：在从停止从燃料电池组到主负载的电力供应时至下一次开始到主负载的电力供应时的时段期间，使氢泵在正方向上旋转，以便以第一氢流量将预定第一氢量的氢气通过氢通道入口馈送到每一个电池中，然后使氢泵在所述反方向上旋转，以便将第二氢量的氢气通过氢通道出口馈送到每个电池中，其中第一氢流量大于发电所要求的最小氢流量，第二氢量小于第一氢量。在根据该方面的燃料电池系统中，控制器使氢泵在所述正方向上旋转以便将氢气馈送到每个电池中，并且然后使氢泵在所述反方向上旋转以便将氢气馈送到每个电池中。因此，电池中的水能够被移动到电池的中间部，并且能够防止电池的氢通道入口和氢通道出口被水堵塞。

氢通道入口和氢通道出口中的至少一个可以由多个直的流动通道组成，所述多个直的流动通道以规则间隔平行排列。利用该布置，能够防止以规则间隔布置的直的流动通道被堵塞。

在氢泵在正方向上旋转期间馈送氢气的第一氢流量对燃料电池系统中发电所要求的最小氢流量的比可以在1.5至3.0的范围中，其中最小氢流量被取作1。利用该布置，处理时间能够被缩短。

氢泵在反方向上旋转期间馈送氢气的第二氢流量可以大于氢泵在正方向上旋转期间的第一氢流量。利用该布置，处理时间能够被缩短。

控制器可以以比氢泵在所述正方向上旋转的时长短的时长使氢泵在所述反方向上旋转。利用该布置，处理时间能够被缩短。