[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明的燃料电池系统具备FC电池组、和将FC电池组的输出电力保持恒定并且运转FC电池组的控制器。若FC电池组的输出电流超过加湿开始电流值，则控制器将氧化剂化学计量比从第1氧化剂化学计量比变更为第2氧化剂化学计量比，将供给压力从第1压力变更为第2压力，并将燃料化学计量比从第1燃料化学计量比变更为第2燃料化学计量比。第2氧化剂化学计量比小于第1氧化剂化学计量比，第2燃料化学计量比大于第1燃料化学计量比。第2压力高于第1压力。

技术领域

本说明书公开的技术涉及燃料电池系统。本说明书提供一种能够将燃料电池组的湿度维持于适当的范围并长期地将输出电力保持恒定的燃料电池系统。

背景技术

在日本特开2017-091922中公开有将输出电力保持恒定的燃料电池系统。公知有若在相同条件下将燃料电池组的输出电力保持恒定，则燃料电池的内部变得干燥或者水分过多，从而发电效率下降。即，若燃料电池组内的湿度超出适当的范围，则发电效率下降。公知有通过变更向燃料电池组的阴极供给的氧化剂气体(典型地为空气)的化学计量比和向阳极供给的燃料气体(典型地为氢气)的化学计量比，能够使燃料电池组的内部干燥、加湿(例如日本特开2019-139968)。具体而言，若减小氧化剂气体的化学计量比并增大燃料气体的化学计量比，则将燃料电池组的内部加湿。若同时提高氧化剂气体向燃料电池组的供给压力，则促进加湿。此外，燃料气体的化学计量比是指电流密度0.6[A/cm²]下的燃料气体的流量相对于理论燃料气体流量的比率。氧化剂气体的化学计量比是指电流密度0.6[A/cm²]下的氧化剂气体的流量相对于理论氧化剂气体流量的比率。以下，为了便于说明，存在将氧化剂气体的化学计量比表述为氧化剂化学计量比并将燃料气体的化学计量比表述为燃料化学计量比的情况。

如之前叙述的那样，若燃料电池组的内部的湿度超出适当的范围，则发电效率下降。若发电效率过度地下降，则可能不能保持恒定的输出电力。

发明内容

本说明书提供一种能够以防止燃料电池组的干燥和水分过多的方式适当地调整氧化剂化学计量比、燃料化学计量比以及供给压力来长时间地持续输出恒定的输出电力的技术。

本说明书公开的燃料电池系统具备燃料电池组和控制器。控制器将燃料电池组的输出电力保持恒定，并且调整向燃料电池组供给的氧化剂化学计量比、燃料化学计量比以及氧化剂气体向燃料电池组的供给压力。控制器将氧化剂化学计量比调整为第1氧化剂化学计量比，将氧化剂气体向燃料电池组的供给压力调整为第1压力，并将燃料化学计量比调整为第1燃料化学计量比来运转燃料电池组。若燃料电池组的输出电流超过规定的加湿开始电流值，则控制器将氧化剂化学计量比从第1氧化剂化学计量比变更为第2氧化剂化学计量比，将供给压力从第1压力变更为第2压力，并将燃料化学计量比从第1燃料化学计量比变更为第2燃料化学计量比。第2氧化剂化学计量比小于第1氧化剂化学计量比，第2燃料化学计量比大于第1燃料化学计量比。第2压力高于第1压力。通过降低氧化剂化学计量比，提高燃料化学计量比，并提高供给压力，从而将燃料电池组的内部加湿。

本说明书公开的燃料电池系统的控制器监视燃料电池组的输出电流。若燃料电池组的内部干燥，则发电效率下降，其结果是，输出电压下降。控制器将输出电力保持恒定，因此为了补偿输出电压的降低而使输出电流增加。即，在输出电力恒定的条件下，输出电流的增加成为燃料电池组的干燥的指标。若输出电流超过规定的阈值(加湿开始电流值)，则控制器判断为燃料电池组的内部的湿度比适当的允许范围降低，降低氧化剂化学计量比，提高燃料化学计量比，并提高供给压力。通过化学计量比和供给压力的变更，在燃料电池组的内部水分从阳极向阴极的移动量增加，从而湿度上升。通过缓和燃料电池组的内部的干燥，从而输出电压恢复。控制器伴随着输出电压的恢复而降低输出电流，使得输出电力保持恒定值。