[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明提供一种燃料电池系统，具备：燃料电池；电压检测部；电流检测部；交流信号供给部；相位差运算部，构成为根据检测交流电压与检测交流电流来运算检测交流电流相对于检测交流电压的相位差；以及推断部，构成为使用表示燃料电池的单电池面内的发电分布的发电分布特征量与相位差之间的预先决定的关系，根据相位差推断发电分布特征量。发电分布特征量包括表示单电池面内的局部电流密度的最大值与最小值的差量的值。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池具有由电解质膜和夹着电解质膜的两个电极催化剂层构成的膜电极接合体，在膜电极接合体的面状的发电区域进行发电。在本说明书中，将这样的发电区域称为“单电池面”。在单电池面内的发电分布存在过度的偏倚的状态下无法高效地进行发电。因此，一直以来，研究测量单电池面内的发电分布的技术。

在日本特开2006-318784公开一种具备测量燃料电池的单电池面内的电流密度分布的测量装置的燃料电池系统。在该燃料电池系统中，设置了用于测量单电池面内的电流密度分布的专用的电流密度传感器，使用该电流密度传感器测量电流密度分布。

然而，在现有技术中，为了知晓单电池面内的发电分布需要设置专用的电流密度传感器，因而燃料电池的构造变复杂，成为高成本化的原因。因此，期望不设置流密度传感器就能够推断单电池面内的发电分布的技术。

此外，为了使燃料电池高效地发电，优选适当地控制燃料电池的湿润度。以往，推断燃料电池的水分量，并根据推断出的水分量进行湿润度的控制，该处理、控制复杂。因此，期望能够以比以往简单的处理适当地控制燃料电池的湿润度的技术。

发明内容

本发明能够实现为以下的方式。

根据本发明的一个方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括：燃料电池；电压检测部，构成为检测上述燃料电池的输出电压；电流检测部，构成为检测上述燃料电池的输出电流；交流信号供给部，构成为向上述燃料电池的两端的电极供给交流信号；相位差运算部，构成为根据由上述电压检测部检测出的检测交流电压与由上述电流检测部检测出的检测交流电流来运算上述检测交流电流相对于上述检测交流电压的相位差；以及推断部，构成为使用表示上述燃料电池的单电池面内的发电分布的发电分布特征量与上述相位差之间的预先决定的关系，根据上述相位差推断上述发电分布特征量。上述发电分布特征量包括表示上述单电池面内的局部电流密度的最大值与最小值的差量的值。

本申请的发明人发现：在表示燃料电池的单电池面内的发电分布的发电分布特征量与检测交流电流相对于检测交流电压的相位差之间存在相关性，特别是在单电池面内的局部电流密度的最大值跟最小值的差量与相位差之间存在规定的关系。根据上述燃料电池系统，使用该关系根据相位差推断发电分布特征量，因而不设置电流密度传感器就能够推断燃料电池的单电池面内的发电分布。

在上述燃料电池系统的基础上，也可以是，上述单电池面具有为在上述单电池面内流动的阴极气体所用的从述单电池面的入口至出口为止的面内阴极气体流路，在将上述面内阴极气体流路区分成上述入口侧的上游部分与上述出口侧的下游部分时，上述发电分布特征量表示上述单电池面内的上述发电分布为第一发电分布与第二发电分布中的哪一个，其中，上述第一发电分布中，上述局部电流密度的最大值存在于上述上游部分并且上述局部电流密度的最小值存在于上述下游部分，上述第二发电分布中，上述局部电流密度的最大值存在于上述下游部分并且上述局部电流密度的最小值存在于上述上游部分。

根据该燃料电池系统，根据相位差推断的发电分布特征量表示为第一发电分布与第二发电分布中的哪一个，因而不设置电流密度传感器就能够推断燃料电池的单电池面内的发电分布。

在上述燃料电池系统的基础上，也可以是，上述发电分布特征量通过上述发电分布特征量的正负的符号来对上述单电池面内的上述发电分布为上述第一发电分布与上述第二发电分布中的哪一个进行区别。