[发明专利]配备有氢气泄漏检测器的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。更特别地，其涉及能够进行以监测该设备的状态和其运行管理为目的的测量的装置。

背景技术

燃料电池目前是在被作出以限制特别是交通方面的环境污染的努力的范围中的大量研究的主题。在那些研究中，目前研究最多的无疑是使用空气或者纯氧作为氧化剂的氢燃料电解发电机。呈水浸渍的聚合物膜的形式的固体电解质的使用已经提供了显著的进步。另一方面，还存在特别是为了存储呈化学能形式的电能的电解器的发展。

在研发这些新的解决方案的范围中待解决的主要主题之一是安全性。具体地说，燃料电池不仅使用取自大气的气体，而且使用在压力下存储的气体。然而，已经发现，不论是直接在存储器件处还是在该气体从存储器至燃料电池的传送期间，这些气体的不合需要的扩散都可能发生。由于这些气体中的一些是易燃的，所以必须能够快速地检测其泄漏，以便避免对电池使用者危险的事故。此外，为了不过多地干扰燃料电池的运行，有用的是，能够避免诸如将导致电池的不必要关断的任何错误的泄漏检测。

因此，近年来已经研发了在燃料电池的环境气体中的气体、特别是氢气的浓度的传感器。所述传感器以借助于具有加热电阻的敏感单元测量热导率为基础，所述敏感单元的加热或者耗散冷却取决于周围环境气体的热导率并且因此通常取决于所述周围环境气体的成分。因为与易于与氢气混合的大部分常见气体相比氢气的热导率非常高，所以这些相对紧凑并且使用简单的传感器特别适于气体中氢气水平的测量。

例如，公开的申请EP0291462描述了基于热导率变化检测空气中的气体的该原理。更确切地说，该文件公开了一种采用该原理的气体微(型)传感器。该微传感器的敏感元件由通过化学侵蚀或者由硅基底溅射沉积的传统技术获得的氧化锡层构成。

已经设想了使用该类型的传感器以便检测周围环境空气中的可能在燃料电池的运行或关断期间发生的氢气泄漏。具体地说，对于这种传感器来说，可以使用能够产生表示所测得的氢气浓度的模拟信号并且因此当该浓度的大且意外的提高发生时能够给出警告的微(型)控制器。然而，由于对应于由于空气中实际没有氢气而导致的零浓度测量的信号与对应于由于装置的传感器和/或另一元件的故障而导致的零浓度测量的信号相类似，这种装置的安全性缺陷已经被观察到。

因此，由于氢气泄漏可能在未被检测到的情况下发生，现有装置未提供足够的可靠性。本发明的目的是提供一种能够满足该可靠性要求的装置。

发明内容

因此，本发明涉及一种燃料电池系统，其设有用于检测气体泄漏的器件以及能够实时检验检测装置的正确运行的器件。

更确切地说，本发明涉及一种燃料电池系统，其具有：电化学电池的叠置件(叠层)，每个所述电化学电池包括具有与电解质电接触的一个表面的至少一个电极板；连接至电路中的每个电池的所述表面、用于与所述叠置件的外部交换气体的管件；

对围绕所述叠置件的空气中的氢气浓度敏感的检测器(传感器)；所述传感器包括直接暴露于所述气体的组分的现场浓度中的敏感单元，以及

至少一个微(型)控制器。

所述燃料电池系统的特征在于，微控制器包括用于基于浓度测量产生和传输模拟浓度信息的器件以及用于产生和传输检测器的正确运行的模拟信号的器件。

有利地，浓度被测量的气体是氢气。

此外，在有利的实施例中，微控制器包括用于检验监测仪和/或传感器的一个或多个部件的完整性的器件。因此，状态监测仪的正确运行的该模拟信号的存在能够警告使用者检测装置的元件故障。。

此外，在本发明的另一实施例中，微控制器包括检验浓度测量与所产生的模拟浓度信息的一致性的器件。

在本发明的另一实施例中，正确运行的模拟信号是常高信号。因此，当装置正确地运行时发出高信号，并且当检测到装置的故障时发出低信号或者零信号。此外，这使得装置的供应(供电)中断也能够被解释为故障，因为在该情况下不会发出模拟信号，这对应于零信号。

在本发明的一种特定构造中，检测器或者状态监测仪包括单一模拟输出(端)。在该情况下，表示所测得气体浓度的信号和正确运行的信号必须在该单一输出上发出。因此，在该构造中，有用的是，正确运行的模拟信号是以有规律的时间间隔(每隔一定时间)发出的常高信号。这使得能够在两个信息项不会混乱的情况下在同一输出上发出两个独立的信息项。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下给出的参考附图的说明中显现，所述附图通过非限制性实例显示本发明主题的实施例。