[发明专利]燃料电池系统以及其控制方法

说明书

本发明涉及燃料电池系统以及其控制方法。燃料电池系统(10)具有气液分离器(38)、循环流路(42)、连接流路(56)、分配流路(60)。气液分离器(38)对经由燃料排气流路(22)流入的燃料排气进行气体与液体的分离。循环流路(42)将气液分离器(38)的气体排出口(40)与燃料气体供给流路(18)连通。连接流路(56)经由排水阀(58)来将气液分离器(38)的液体排出口(54)与氧化剂气体供给流路(26)连通。分配流路(60)经由开闭阀(62)来将燃料气体供给流路(18)与氧化剂气体供给流路(26)连通，或者将循环流路(42)与氧化剂气体供给流路(26)连通。

技术领域

本发明涉及对燃料电池的阳极电极以及阴极电极供给燃料气体以及氧化剂气体来进行发电的燃料电池系统以及其控制方法。

背景技术

例如，固体高分子型的燃料电池具备在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方表面配设阳极电极而且在另一方表面配设阴极电极而成的电解质膜-电极结构体(MEA)。电解质膜-电极结构体被隔板夹持来构成发电单电池(单位电池)。通常，为了获得期望的发电能力，在将所需个数的发电单电池层叠成为电池堆的状态下，例如组装入燃料电池车辆等。

关于这种燃料电池，例如约70℃～100℃为最适合发电的动作温度区域，但特别是在车载等用途中，也设想在冰点下等寒冷环境中起动的情形。该情况下，燃料电池的发电反应的速度变小与低温相当的量，因此仅靠该发电反应进行加热，达到燃料电池最适合的动作温度区域为止需要长时间。因而，即使在冰点下等起动的情况下，也应使燃料电池迅速地预热至上述的动作温度区域，例如日本特开2001-189164号公报提出的燃料电池系统的低温起动方法。该方法中，向阴极电极供给氧化剂气体，并且从燃料气体供给装置供给燃料气体，使得在阴极催化体处发生发热反应。

专利文献1：日本特开2001-189164号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的主要目的在于提供燃料电池系统，该燃料电池系统在用于从流入燃料排气的气液分离器的液体排出口将排出排出流体的排水阀正常打开的情况下，能够有效地利用该排出流体来使燃料电池迅速地预热。

本发明的其它目的在于提供上述的燃料电池系统的控制方法。

用于解决问题的方案

根据本发明的一实施方式，提供燃料电池系统，其经由燃料气体供给流路向燃料电池的阳极电极供给燃料气体并且经由氧化剂气体供给流路向所述燃料电池的阴极电极供给氧化剂气体来进行发电，所述燃料电池系统具备：燃料排气流路，其使从所述阳极电极排出的燃料排气流通；气液分离器，所述燃料排气经由所述燃料排气流路流入该气液分离器，该气液分离器对该燃料排气进行气体与液体的分离；循环流路，其经由连接部来与所述燃料气体供给流路连接，由此将所述气液分离器的气体排出口与所述燃料气体供给流路连通；连接流路，其经由排水阀来将所述气液分离器的液体排出口与所述氧化剂气体供给流路连通；分配流路，其将所述燃料气体供给流路与所述氧化剂气体供给流路连通，或者将所述循环流路与所述氧化剂气体供给流路连通；以及开闭阀，其能够对所述分配流路进行开闭。

该燃料电池系统中，向阳极电极供给燃料气体并且向阴极电极供给氧化剂气体，由此发生电化学反应(发电反应)。其结果是，从阳极电极向燃料排气流路排出燃料排气。该燃料排气包含在上述的发电反应中未被消耗的燃料气体的未消耗部分(以下简称为未消耗部分)、剩余的水等。从而，使燃料排气经由燃料排气流路流入到气液分离器，被分离了液体的水并且包含未消耗部分的排出气体从气体排出口向循环流路排出。循环流路经由连接部来与燃料气体供给流路连接。因此，能够经由循环流路以及燃料气体供给流路，将未消耗部分再次供给到阳极电极来用于发电反应。