[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及具备燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池包含将具有催化剂层的电极配置在高分子电解质膜的两面而成的膜电极组件。

背景技术

燃料电池组是将通过利用电化学工艺使燃料氧化而伴随氧化反应放出的能量直接转换成电能的发电系统。燃料电池组具有通过由多孔材料构成的一对电极将用于选择性地输送氢离子的高分子电解质膜的两侧面夹持而成的膜电极组件。一对电极分别具有：以载持铂系的金属催化剂的碳粉末为主成分且与高分子电解质膜相接的催化剂层；形成在催化剂层的表面且同时具有通气性和电子导电性的气体扩散层。

在这种燃料电池系统中，当基于系统要求电力而设定的单电池电压成为规定电压以上而催化剂层中的铂暴露于规定值以上的高电位时，有时铂溶出(离子化)而会导致输出特性的下降，而且，当在单电池电压成为氧化电压的运转区域中使电池运转持续时，有时会在催化剂层的铂催化剂表面形成氧化皮膜而导致输出特性的下降。

专利文献1公开了一种利用形成在铂催化剂表面上的氧化皮膜作为抑制铂的溶出的保护膜的技术。具体而言，在基于系统要求电力而设定的单电池电压的目标值为铂开始溶出的规定的皮膜溶出开始电压以上时，将单电池电压以规定的氧化皮膜形成电压保持规定时间而在铂催化剂表面形成氧化皮膜，然后将单电池电压设定为目标值。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-067434号公报

发明内容

发明要解决的课题

在该专利文献1中，根据单电池电压的目标值是否为规定的皮膜溶出开始电压以上，来决定是否在铂催化剂表面形成氧化皮膜。因此，当单电池电压的目标值成为规定的皮膜溶出开始电压以上时，即使在已经将为了抑制铂的溶出而在铂催化剂的表面形成必要且充分的氧化皮膜的情况下，也会实施无用的氧化皮膜形成处理，可能会导致燃料经济性恶化。

因此，本发明课题在于提供一种能够避免氧化皮膜形成处理的无用的实施而实现燃料经济性恶化的抑制的燃料电池系统。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统具备：

燃料电池，包含将具有催化剂层的电极配置在高分子电解质膜的两面而构成的膜电极组件；及

控制装置，控制所述燃料电池的输出电压，

所述控制装置在对于所述燃料电池的目标电压被设定为所述催化剂层的催化剂溶出的催化剂溶出电压以上、且推定为形成于所述催化剂层的氧化皮膜量小于第一规定量的情况下，直到推定为所述氧化皮膜量成为所述第一规定量以上为止以所述燃料电池的输出电压成为比所述催化剂溶出电压低的氧化皮膜形成电压的方式控制所述燃料电池的输出电压，然后以所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式控制所述燃料电池的输出电压。

在该结构中，用于抑制催化剂溶出的氧化皮膜形成处理的需要与否基于氧化皮膜量(氧化皮膜的表面积、或氧化皮膜的表面积相对于催化剂层的表面积的比率)来判断。

因此，在催化剂层上形成对于催化剂溶出的抑制必要且充分的氧化皮膜时，能避免氧化皮膜形成处理的无用的实施。

在上述结构中，可以是，所述控制装置在直到推定为所述氧化皮膜量成为所述第一规定量以上为止以所述燃料电池的输出电压成为比所述催化剂溶出电压低的氧化皮膜形成电压的方式控制所述燃料电池的输出电压的期间，以将所述氧化皮膜形成电压保持为恒定电压的方式控制该燃料电池的输出电压，也可以是以使所述氧化皮膜形成电压渐增的方式控制该燃料电池的输出电压。

另外，在上述结构中，可以是，所述控制装置在所述燃料电池的运转开始时，或/及在对所述燃料电池内进行扫气的扫气运转的开始时，在对于所述燃料电池的目标电压被设定为所述催化剂层的催化剂溶出的催化剂溶出电压以上、且推定为形成于所述催化剂层的氧化皮膜量小于第一规定量的情况下，直到推定为所述氧化皮膜量成为所述第一规定量以上为止以所述燃料电池的输出电压成为比所述催化剂溶出电压低的氧化皮膜形成电压的方式控制所述燃料电池的输出电压，然后以所述燃料电池的输出电压成为所述目标电压的方式控制所述燃料电池的输出电压。

发明效果

根据本发明，可提供一种能够避免氧化皮膜形成处理的无用的实施并实现燃料经济性恶化的抑制的燃料电池系统。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的燃料电池系统的结构图。

图2是构成燃料电池组的单电池的分解立体图。

图3是表示燃料电池系统的一运转控制例的时间图。