[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

在JP2007－517369A中，作为现有的燃料电池系统，记载有下述技术，即，在阳极气体供给通路中设置常闭螺线管阀，在阳极气体排出通路中从上游依次设置常开螺线管阀和缓冲罐(循环罐)。

该现有的燃料电池系统，是不使向阳极气体排出通路排出的未使用的阳极气体返回至阳极气体供给通路的阳极气体非循环型的燃料电池系统，通过周期性地对常闭螺线管阀及常开螺线管阀进行开闭，从而使积蓄在缓冲罐中的未使用的阳极气体逆流至燃料电池系统而进行再利用。

发明内容

但是，在上述现有的燃料电池系统中，在向燃料电池堆施加的负载(以下称为“电池堆负载”)降低后的过渡运转时(以下称为“下降过渡运转时”)，由于来自缓冲罐的阳极尾气的逆流，可知会在燃料电池堆内部的阳极气体流路内产生阳极气体浓度局部地变低的部分的问题。

本发明就是着眼于上述问题而提出的，其目的在于在下降过渡运转时，抑制在阳极气体流路内产生阳极气体浓度局部地变低的部分。

根据本发明的某个方式，提供一种燃料电池系统，其向燃料电池供给阳极气体及阴极气体而进行发电，该燃料电池系统具有：控制阀，其控制向燃料电池供给的阳极气体的压力；缓冲部，其存储从燃料电池排出的阳极尾气；排气阀，其调节从缓冲部排出的阳极尾气的流量；脉动运转单元，其对应于燃料电池的负载而增大与控制阀相比更靠近下游的阳极气体的压力，并且使其发生变动；以及排气单元，其对应于燃料电池的负载而控制所述排气阀的开度，排气单元在燃料电池的负载降低的下降过渡运转时，使对应于燃料电池的负载而被控制的排气阀的开度增大。

下面，参照附图，对本发明的实施方式、本发明的优点进行详细地说明。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池的概略斜视图。

图2是图1的燃料电池的II-II剖面图。

图3是本发明的第1实施方式所涉及的阳极气体非循环型的燃料电池系统的概略结构图。

图4是对燃料电池系统的运转状态为恒定的稳定运转时的脉动运转进行说明的图。

图5是对本发明的第1实施方式所涉及的脉动运转控制进行说明的流程图。

图6是对本发明的第1实施方式所涉及的通常运转处理进行说明的流程图。

图7是基于电池堆负载而计算排气阀的通常目标开度的图表。

图8是对本发明的第1实施方式所涉及的下降过渡运转处理进行说明的流程图。

图9是基于电池堆负载而设定排气阀的下降过渡目标开度的图表。

图10是对本发明的第1实施方式所涉及的脉动运转控制的动作进行说明的时序图。

图11是对本发明的第1实施方式所涉及的脉动运转控制的效果进行说明的图。

图12是对本发明的第2实施方式所涉及的脉动运转控制进行说明的流程图。

图13是对本发明的第2实施方式所涉及的下降过渡运转处理进行说明的流程图。

图14是对本发明的第2实施方式所涉及的脉动运转控制的动作进行说明的时序图。

图15A是对应于下降过渡运转前的缓冲罐内的阳极气体浓度，对以相同时间实施了下降过渡运转的情况下的下降过渡运转后的阳极气体流路内的阳极气体的浓度分布进行比较后的图。

图15B是对应于下降过渡运转前的缓冲罐内的阳极气体浓度，对以相同时间实施了下降过渡运转的情况下的下降过渡运转后的阳极气体流路内的阳极气体的浓度分布进行比较后的图。

图16是对本发明的第3实施方式所涉及的下降过渡运转处理进行说明的流程图。

图17是表示下降过渡运转刚结束后的阳极气体流路内的阳极气体的浓度分布的图。

图18是表示沉淀点从阳极气体流路外出现后的阳极气体流路内的阳极气体的浓度分布的图。

图19是对本发明的第4实施方式所涉及的下降过渡运转处理进行说明的流程图。

图20是表示在下降过渡运转时将调压阀完全关闭，使阳极压力降低至下限值为止的情况下的阳极压力的变化的时序图。

图21是对在阳极气体流路的内部，部分局部地发生阳极气体浓度比其他部位低的原因进行说明的图。

具体实施方式

(第1实施方式)