[发明专利]用于燃料电池系统的控制方法

说明书

本发明涉及用于燃料电池系统的控制方法。用于燃料电池系统的控制方法包括：获取燃料电池的电极催化剂的中毒率；当电极催化剂的中毒率大于规定值α时，执行电位维持操作，该电位维持操作将燃料电池的电位维持在第一电位范围中；以及在已经执行电位维持操作之后，执行电位改变操作，该电位改变操作重复以下循环，在该循环中，燃料电池的电位在第二电位范围的上限电位和下限电位之间改变，其中该第二电位范围高于第一电位范围。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的控制方法。

背景技术

在燃料电池中，在发电时，除了发生主反应(2H⁺+2e^-+(1/2)O₂→H₂O)之外，还发生副反应(2H⁺+O₂+2e^-→H₂O₂)。在副反应中产生的过氧化氢(H₂O₂)与已经作为杂质流入膜电极组件(MEA)中的Fe反应以产生自由基。自由基攻击电解质膜并且因此其电解质材料受到损坏。结果，由于对质子(H⁺)的传导性降低，可能发生燃料电池性能的降低。由于对电解质材料的过度损坏，可能在电解质膜中形成孔，氢气可能从阳极泄漏到阴极，并且因此可能发生燃料效率降低。在最坏的情形中，车辆可能停止移动。已经提出了各种发明从而解决这个问题。

例如，日本未审查专利申请公报第2007-12375号(JP 2007-12375 A)公开了一种通过预先将Ti(SO₄)₂添加到电解质材料来补充和络合过氧化氢并且从燃料电池移除过氧化氢的手段。日本未审查专利申请公报第2008-218100号(JP 2008-218100 A)公开了一种用密封构件涂覆电解质膜的边缘的一部分并且将过氧化物分解催化剂添加到用于涂覆电解质膜的密封构件的至少一部分的手段，其中该电解质膜的一表面未涂覆有电极。

在JP 2007-12375A、JP 2008-218100 A等中公开的手段中，在过氧化氢已经在燃料电池中产生之后，通过经由过氧化氢的补充或者分解从燃料电池移除过氧化氢来执行过氧化氢解毒。然而，这些手段是在过氧化氢产生之后采取措施，而不是在过氧化氢产生之前采取措施。因为燃料电池需要使用特定的添加剂来执行过氧化氢解毒，所以需要充分地考虑由于添加添加剂而在成本和性能之间的冲突的影响。当产生比预期更多的过氧化氢时，产生的过氧化氢的量不能从外部确定并且因此不清楚在燃料电池操作之前添加的添加剂的量是否将是令人满意地执行过氧化氢解毒所要求的适当的量。

在另一方面，日本未审查专利申请公报第2020-181665号(JP 2020-181665 A)公开了一种用于燃料电池系统的控制方法，该控制方法基于以下两个事实来防止产生过氧化氢，即1)当电极催化剂的中毒率小于阈值γ时，燃料电池中的过氧化氢的产生率是轻微的，和2)通过在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位的电位改变操作，可以降低电极催化剂的中毒率。在这种方法中，从通过循环伏安法获取的还原波和氧化波的曲线预测电极催化剂的中毒率并且估计过氧化氢的产生率变得大于规定值并且当电极催化剂的中毒率大于阈值时突然地增加。在此情形中，通过执行在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位的电位改变操作并且降低电极催化剂的中毒率，降低了电极催化剂中的过氧化氢的产生率。

发明内容

然而，在JP 2020-181665 A中公开的用于燃料电池系统的控制方法中，当在电位改变操作中在高电位和低电位之间重复地改变燃料电池的电位时，用作包括在电极中的催化剂的催化剂金属(诸如铂)的提取和再聚集可能重复并且因此催化剂金属颗粒可能粗大化。相应地，有助于反应的催化剂金属颗粒的表面面积可能降低并且包括在电极中的催化剂可能劣化。结果，担心燃料电池的性能降低。

本发明提供一种能够抑制催化剂劣化的用于燃料电池系统的控制方法。