[发明专利]用于运动物体的燃料电池系统及其控制方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种最好安装到诸如汽车之类的各种运动物体上的燃料电池系统和燃料电池系统的一种控制方法。更具体地说，本发明涉及一种用于运动物体、且能闲置运动物体、在重新加速和燃料经济性方面是有效的燃料电池系统，并且涉及燃料电池系统的一种控制方法。

该种类的燃料系统是一种用来直接把具有燃料的能量转换成电能的设备。燃料电池系统把富氢气体提供给一对电极的一个阴极(燃料电极)，以便夹持电解质膜，并且把包括氧气的气体提供给另一个电极，即阳极(氧化剂电极)。该燃料电池系统利用发生在电解质膜侧面的电极对表面上的如下电反应，从电极释放电能：

阴极反应：

阳极反应：

作为一种用来产生将成为超导燃料的富氢气体的设备，使用把甲醇转化成包括大量氢气的燃料气体的转化反应器。作为一种用来产生含氧的氧化剂的设备，使用用来吸入空气以产生压缩空气的压缩机。来自压缩机的压缩空气由一个后冷却器等冷却，并且然后，将空气供给燃料电池的阳极，另一方面，甲醇气体从一个燃料箱送到一个转化反应器，并且把转化的富氢气体提供给燃料电池的阴极。

与使用二次电池的电动汽车相比，燃料电池系统在可行驶距离、燃料基础结构的维持状态等方面是有利的。因此，研究把该燃料电池系统用作用于车辆的电源。

作为转化反应器，除用来蒸汽转化诸如甲醇之类的碳氢化合物的蒸汽转化型转化反应器之外，提出一种所谓的自热型转化反应器，用于简化碳氢化合物的蒸汽转化反应，这种反应是利用由碳氢化合物的氧化释放的热量的吸热反应(例如，见日本专利申请公开No.H9-315801)。在这类的自热型转化反应器中，将空气(氧气)、水蒸汽及诸如甲醇之类的碳氢化合物混合，并且使其流入填充有铜基催化剂、贵金属或VIII族金属催化剂的反应器中，由此引起如下反应：

部分氧化反应：

蒸汽反应：然后，能提供使用由部分氧化反应(放热反应)产生的热量的蒸汽转化反应(吸热反应)所必需的热量，和一种不要求诸如燃烧器之类的外部加热器的小型转化反应器。

而且，由转化反应产生的转化气体除氢和二氧化碳之外还包括诸如少量非转化燃料气体或一氧化碳之类的杂质。如果把包括诸如非转化燃料气体和一氧化碳之类的这种杂质的气体按原样供给到燃料，则会导致通常用作燃料电池的电极催化剂的铂的中毒，从而引起失去催化活性和降低电池性能的问题。

于是，允许由转化反应器产生的转化气体与空气一起通入一个具有氧化催化剂的一氧化碳去除设备中，这样有利于一氧化碳的氧化反应()，从而降低一氧化碳的浓度。通过在燃料电池系统中提供这样一种一氧化碳去除设备，可防止电池性能降低，和更高被地净化在转化气体中的氢，并因而提高电力产生效率。

发明概述

在安装到诸如车辆之类的运动物体上的燃料电池系统中，作为在运行期间关闭油门时的一种驱动控制方法，有一种通过切断燃料供给来停止系统驱动、或用来作为诸如汽油发动机之类的内燃机在低负载下驱动运动物体的方法。当在内燃机中实现用来在低负载下，如空转，驱动运动物体的方法时，似乎有可能节流供给到转化反应器的燃料、水、和空气，或者间断地供给燃料、水、和空气。

然而，在安装在运动物体中的燃料电池系统中，如果在运行期间关闭油门，则因为再生功能起作用以给二次电池充电，所以在这种条件下通过燃料电池组的电力产生基本上是多余的。然而，当给二次电池充电不足时，电力产生在某些情况下是有效的。

当通过燃料电池组的电力产生是多余的时，因为转化系统不需要向电池组供给氢，所以在燃料经济性方面希望像诸如汽油发动机之类的内燃机那样切断燃料供给，以停止系统或在低负载下驱动系统。