專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止燃料電池系統(tǒng)的異常電位的技術(shù)。
背景技術(shù)：
一般地，燃料電池具有包括夾持電解質(zhì)膜的兩側(cè)的一對(duì)電極(陽(yáng)極、陰極)的 膜_電極組件、和夾持膜_電極組件的兩側(cè)的一對(duì)燃料電池用隔板。陽(yáng)極具有陽(yáng)極催化劑 層及擴(kuò)散層，陰極具有陰極催化劑層及擴(kuò)散層。當(dāng)燃料電池發(fā)電時(shí)，設(shè)向陽(yáng)極供給的陽(yáng)極氣 體為氫氣、向陰極供給的陰極氣體為氧氣時(shí)，在陽(yáng)極側(cè)進(jìn)行氫離子及電子的反應(yīng)，氫離子通 過(guò)電解質(zhì)膜中而到達(dá)陰極側(cè)，電子通過(guò)外部電路而到達(dá)陰極。另一方面，在陰極側(cè)進(jìn)行氫離 子、電子及氧氣反應(yīng)而生成水分的反應(yīng)，放出能量。通常，燃料電池中陰極側(cè)和大氣連通，因此在發(fā)電停止中，有時(shí)空氣會(huì)從大氣中侵 入燃料電池單元內(nèi)，侵入的空氣從陰極通過(guò)電解質(zhì)膜向陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)。另外，也有如下的燃料 電池為了停止燃料電池的發(fā)電，向陽(yáng)極側(cè)供給氧氣，以使陽(yáng)極內(nèi)的氫氣排出。如上所述，在陽(yáng)極內(nèi)存在空氣(氧氣)的狀態(tài)下，向燃料電池供給氫氣等陽(yáng)極氣體 時(shí)，在陽(yáng)極變成陽(yáng)極氣體和空氣不均勻存在的狀態(tài)。在陽(yáng)極氣體不均勻存在的部分形成局 部電池，在空氣不均勻存在的部分流過(guò)與正常發(fā)電時(shí)反向的電流。這樣一來(lái)，有時(shí)燃料電池 的電位變?yōu)楫惓ｋ娢?，主要使陰極腐蝕，使得燃料電池的發(fā)電性能下降。例如，專利文獻(xiàn)1中提出有一種燃料電池系統(tǒng)，其將燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極 氣體設(shè)定為比燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力高。根據(jù)該專利文獻(xiàn)1的燃料電池系 統(tǒng)，燃料電池起動(dòng)時(shí)，較高壓力的陽(yáng)極氣體被供給到陽(yáng)極，因此，可抑制陽(yáng)極內(nèi)的空氣的不 均勻存在，從而可抑制異常電位的產(chǎn)生。但是，專利文獻(xiàn)1的燃料電池系統(tǒng)中，由于向陽(yáng)極供給較高壓力的陽(yáng)極氣體，因此 陽(yáng)極的氣壓和陰極的氣壓之差變大，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致由陽(yáng)極和陰極夾持的電解質(zhì)膜破損。另外，雖然不是燃料電池起動(dòng)時(shí)的技術(shù)，但例如專利文獻(xiàn)2中提出了一種燃料電 池系統(tǒng)，其將陽(yáng)極的氣壓和陰極的氣壓之間的壓力差控制在規(guī)定值以下。根據(jù)該專利文獻(xiàn)2 的燃料電池系統(tǒng)，能夠?qū)⒓釉陉?yáng)極及陰極的氣體的壓力差維持在規(guī)定值內(nèi)，因此，可抑制電 解質(zhì)膜的破損。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2004-139984號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2002-373682號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池系統(tǒng)，其能夠抑制燃料電池起動(dòng)時(shí)的燃料電 池的異常電位及電解質(zhì)膜的破損。(1)本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池、調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的 陽(yáng)極氣體的壓力的陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元、調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的陰極氣體的壓力的 陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，其中，具備壓力控制單元，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元及所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，以將所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓 力設(shè)定得高于所述燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上 升到設(shè)定的壓力時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升。(2)本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池、調(diào)節(jié)向所述燃料電池的陽(yáng)極 供給的陽(yáng)極氣體的壓力的陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元、調(diào)節(jié)向所述燃料電池的陰極供給的陰極 氣體的壓力的陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，其中，具備推測(cè)單元，推測(cè)所述陽(yáng)極內(nèi)的氣體量; 以及壓力控制單元，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元及所述陰極氣體壓 力調(diào)節(jié)單元，以根據(jù)由所述推測(cè)單元推測(cè)的氣體量來(lái)設(shè)定所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極 氣體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi) 始對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升。(3)在上述(1)或(2)記載的所述燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選所述燃料電池具備電解質(zhì) 膜和夾持所述電解質(zhì)膜的陽(yáng)極及陰極，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元 和所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元中的至少任意一方，以使所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣 體的壓力和所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陰極氣體的壓力之間的壓力差不超過(guò)所述電解質(zhì) 膜的壓力破損臨界值。(4)在上述(2)記載的所述燃料電池系統(tǒng)中，所述推測(cè)單元根據(jù)所述燃料電池的 停止時(shí)間、所述燃料電池的溫度中的至少任意一方，推測(cè)所述陽(yáng)極內(nèi)的氣體量。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，具備壓力控制單元，該壓力控制單元控制陽(yáng)極氣體壓力 調(diào)節(jié)單元及陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，以將燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定得高 于燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力 時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升，由此，能夠抑制燃料電 池起動(dòng)時(shí)的燃料電池的異常電位及電解質(zhì)膜的破損。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的一例的示意圖；圖2是表示在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)供給到燃料電池的氣壓的一例的圖；圖3是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的一例的示意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1,2燃料電池系統(tǒng)、10燃料電池、12氫氣瓶、14空氣壓縮機(jī)、16陽(yáng)極氣體供給 流路、18陽(yáng)極氣體循環(huán)流路、20陰極氣體供給流路、22陰極氣體排出流路、24噴射器、26 氫壓縮機(jī)、28壓力調(diào)節(jié)閥、32計(jì)時(shí)器、34溫度傳感器
具體實(shí)施例方式下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的一例的示意圖。燃料電池系 統(tǒng)1具有燃料電池10、氫氣瓶12、空氣壓縮機(jī)14、陽(yáng)極氣體供給流路16、陽(yáng)極氣體循環(huán)流路 18、陰極氣體供給流路20、陰極氣體排出流路22、噴射器24、氫壓縮機(jī)26、壓力調(diào)節(jié)閥28、 ECU (Electronic Control Unit 電子控制單元)30。對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)1所使用的燃料電池10的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。燃料電
4池10是以包括具有氫離子傳導(dǎo)性的電解質(zhì)膜、夾持電解質(zhì)膜的陽(yáng)極及陰極、夾持陽(yáng)極及陰 極的兩外側(cè)的一對(duì)燃料電池用隔板的組件為單位電池，并將該單位電池至少層疊一層以上 而形成。陽(yáng)極氣體供給流路16與燃料電池10的陽(yáng)極氣體導(dǎo)入口(未圖示)及氫氣瓶12 的排出口(未圖示)連接。另外，陽(yáng)極氣體供給流路16上設(shè)有噴射器24。陽(yáng)極氣體循環(huán)流 路18與燃料電池10的陽(yáng)極氣體排出口(未圖示)及陽(yáng)極氣體供給流路16連接。另外，雖 然沒(méi)有特別限制，但優(yōu)選陽(yáng)極氣體循環(huán)流路18與比噴射器24靠下游側(cè)的陽(yáng)極氣體供給流 路16連接。從氫氣瓶12供給的陽(yáng)極氣體(例如氫氣)通過(guò)陽(yáng)極氣體供給流路16，經(jīng)由噴 射器24供給到燃料電池10。另外，從燃料電池10排出的陽(yáng)極氣體通過(guò)陽(yáng)極氣體循環(huán)流路 18再次被供給到陽(yáng)極氣體供給流路16。另外，為了高效地送出陽(yáng)極氣體循環(huán)流路18內(nèi)的 陽(yáng)極氣體，在陽(yáng)極氣體循環(huán)流路18上設(shè)有氫壓縮機(jī)26。另外，陰極氣體供給流路20與燃料電池10的陰極氣體導(dǎo)入口(未圖示)及空氣 壓縮機(jī)14的排出口(未圖示)連接。另外，陰極氣體排出流路22與燃料電池10的陰極氣 體排出口(未圖示)連接。另外，陰極氣體排出流路22上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥28。從空氣壓縮 機(jī)14排出的陰極氣體(例如空氣)通過(guò)陰極氣體供給流路20供給到燃料電池10。另外， 從燃料電池10排出的陰極氣體通過(guò)陰極氣體排出流路22，經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)閥28向燃料電池 系統(tǒng)1外排出。噴射器24是調(diào)節(jié)從氫氣瓶12向燃料電池10(具體地說(shuō)為陽(yáng)極)供給的陽(yáng)極氣 體的壓力的部件，且與ECU30電連接。壓力調(diào)節(jié)閥28是調(diào)節(jié)從空氣壓縮機(jī)14向燃料電池 10(具體地說(shuō)為陰極)供給的陰極氣體的壓力的部件，且與E⑶30電連接。E⑶30主要控制 噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28，設(shè)定與燃料電池10需要的氣壓相應(yīng)的壓力。通常，燃料電池10停止時(shí)，在陰極氣體供給流路20、壓力調(diào)節(jié)閥28開(kāi)放的情況下， 有時(shí)空氣從陰極氣體排出流路22向燃料電池10的陰極侵入，侵入的空氣從陰極通過(guò)電解 質(zhì)膜向陽(yáng)極移動(dòng)。另外，有時(shí)也設(shè)置連接陰極氣體供給流路20和比噴射器24靠下游側(cè)的 陽(yáng)極氣體供給流路16的連接路，向陽(yáng)極側(cè)供給陰極氣體(空氣)，由此使陽(yáng)極內(nèi)的氫氣排 出，使燃料電池10的發(fā)電停止。這樣，在陽(yáng)極存在空氣的狀態(tài)下，燃料電池10起動(dòng)時(shí)，若供給和發(fā)電時(shí)相同的氣 壓的陽(yáng)極氣體，則在陽(yáng)極上陽(yáng)極氣體和空氣(氧氣)不均勻存在，在陽(yáng)極氣體不均勻存在的 部分形成局部電池，在空氣不均勻存在的部分流過(guò)和正常發(fā)電時(shí)反向的電流。這樣一來(lái)，燃 料電池10的電位上升而成為異常電位，有時(shí)使陽(yáng)極等腐蝕。圖2是表示在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)供給到燃料電池的氣壓的一例的圖。 燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的說(shuō)明，用圖1及圖2進(jìn)行說(shuō)明。在此，本說(shuō)明書(shū)的所謂燃 料電池10的起動(dòng)時(shí)，是指按下燃料電池系統(tǒng)1的起動(dòng)開(kāi)關(guān)(例如接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān))，直到燃料 電池系統(tǒng)1與外部負(fù)載連接的狀態(tài)。另外，所謂發(fā)電時(shí)，是指燃料電池系統(tǒng)1和外部負(fù)載連 接而發(fā)電的狀態(tài)。另外，所謂燃料電池10的停止時(shí)，是指燃料電池系統(tǒng)1的起動(dòng)開(kāi)關(guān)被斷 開(kāi)，燃料電池系統(tǒng)1和外部負(fù)載的連接被解除的狀態(tài)。在燃料電池10起動(dòng)時(shí)，由圖1所示的E⑶30控制噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28，將 燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定為比燃料電池10發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的 壓力高，并且，當(dāng)使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力時(shí)，對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)
5始使陰極氣體的壓力上升開(kāi)始。在此，作為以下說(shuō)明的燃料電池10起動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的一 例，將燃料電池10發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定為150kPa，將燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給 的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定為300kPa。如圖2所示，在燃料電池10起動(dòng)時(shí)，首先，ECU30將噴射 器24的氣體壓力調(diào)整值設(shè)定為200kPa，向燃料電池10供給壓力為200kPa的陽(yáng)極氣體(圖 2所示的A)。接著，E⑶30將壓力調(diào)節(jié)閥28的氣體壓力調(diào)整值設(shè)定為150kPa，向燃料電池 10供給壓力為150kPa的陰極氣體(圖2所示的B)。然后，E⑶30將噴射器24的氣體壓力 調(diào)整值設(shè)定為300kPa，向燃料電池10供給壓力為300kPa的陽(yáng)極氣體(圖2所示的C)。然 后，使燃料電池系統(tǒng)1與外部負(fù)載連接，并且，E⑶30將噴射器24的氣體壓力調(diào)整值設(shè)定為 燃料電池10發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力即150kPa，使燃料電池10進(jìn)行發(fā)電(圖2所示 的D)。上述說(shuō)明的一例中，將發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定為150kPa，但發(fā)電時(shí)供 給的陽(yáng)極氣體的壓力只要是在能夠維持充分的發(fā)電反應(yīng)且不會(huì)產(chǎn)生氣體的浪費(fèi)的范圍內(nèi) 設(shè)定的值即可。另外，將燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定為300kPa，但只要 設(shè)定為比發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力高即可。另外，上述說(shuō)明的一例中，使燃料電池10 起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力階段性地升高到300kPa，但并不限定于此，也可以使燃料電 池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力連續(xù)地升高到例如300kPa。另外，在使陽(yáng)極氣體上升到 設(shè)定的壓力(例如300kPa)時(shí)，只要對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始而使陰極氣體的壓 力上升開(kāi)始即可，因此，不僅可以為如上所述在使陽(yáng)極氣體的壓力上升開(kāi)始后使陰極氣體 的壓力上升開(kāi)始的情況，還可以和陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始同時(shí)使陰極氣體的壓力上升 開(kāi)始。另外，優(yōu)選E⑶30控制噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28的至少任意一方，以使燃料電池 10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力和燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陰極氣體的壓力的壓力差不 超過(guò)構(gòu)成燃料電池10的電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值。由此，能夠抑制因燃料電池10重復(fù) 起動(dòng)而產(chǎn)生的電解質(zhì)膜的破損。陽(yáng)極氣體的壓力和陰極氣體的壓力的壓力差，在圖2所示 的A中為IOOkPa,在圖2所示的B中為50kPa，在圖2所示的C中為150kPa，但只要是不超 過(guò)電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值的壓力差，就不被限定于此。所謂電解質(zhì)膜的壓力破損臨界 值，是指電解質(zhì)膜不會(huì)因陽(yáng)極氣體的壓力和陰極氣體的壓力的壓力差而破損的壓力差的界 限值，根據(jù)電解質(zhì)膜的膜壓、強(qiáng)度等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。另外，為了使燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng) 極氣體的壓力和燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陰極氣體的壓力的壓力差不超過(guò)電解質(zhì)膜的壓 力破損臨界值，可通過(guò)減慢或加快陽(yáng)極氣體的壓力上升速度，或者減慢或加快陰極氣體的 壓力上升速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，E⑶30只要控制噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28的至少任意一方 即可。這樣，本實(shí)施方式中，由于在燃料電池起動(dòng)時(shí)供給比燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極 氣體的壓力高的陽(yáng)極氣體，因此，可使陽(yáng)極內(nèi)的空氣勢(shì)頭良好地排出，從而能夠抑制空氣的 不均勻存在。另外，由于對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始也使陰極氣體的壓力上升開(kāi)始， 因此可防止陽(yáng)極氣體的壓力和陰極氣體的壓力差變大，從而能夠抑制因壓力差產(chǎn)生的電解 質(zhì)膜的劣化。尤其是，通過(guò)以使燃料電池起動(dòng)時(shí)向陽(yáng)極供給的陽(yáng)極氣體的壓力和向陰極供 給的陰極氣體的壓力之差不超過(guò)電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值的方式進(jìn)行控制，能夠抑制因 燃料電池的重復(fù)起動(dòng)產(chǎn)生的電解質(zhì)膜的破損。
接著，對(duì)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的一例的示意圖。如 圖3所示，燃料電池系統(tǒng)2具有燃料電池10、氫氣瓶12、空氣壓縮機(jī)14、陽(yáng)極氣體供給流路 16、陽(yáng)極氣體循環(huán)流路18、陰極氣體供給流路20、陰極氣體排出流路22、噴射器24、氫壓縮 機(jī)26、壓力調(diào)節(jié)閥28、ECU (Electronic Control Unit) 30、計(jì)時(shí)器32、溫度傳感器34。在圖 3所示的燃料電池系統(tǒng)2中，對(duì)于和圖1所示的燃料電池系統(tǒng)1 一樣的構(gòu)成，附加了同一標(biāo) 號(hào)。計(jì)時(shí)器32可計(jì)測(cè)燃料電池10的停止時(shí)間，且根據(jù)計(jì)測(cè)時(shí)間推測(cè)陽(yáng)極內(nèi)的氣體量。 另外，計(jì)時(shí)器32設(shè)于ECU30中。所謂燃料電池10的停止時(shí)間是指燃料電池系統(tǒng)2的起動(dòng) 開(kāi)關(guān)被OFF(關(guān)斷)的時(shí)間。即，計(jì)時(shí)器32計(jì)測(cè)燃料電池系統(tǒng)2的起動(dòng)開(kāi)關(guān)的OFF信號(hào)被 輸入E⑶30之后直到輸入ON(接通)的信號(hào)為止的時(shí)間。燃料電池10停止時(shí)從陰極向陽(yáng) 極移動(dòng)的空氣的量隨著燃料電池10的停止時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加。因而，例如，如果由計(jì)時(shí)器 32計(jì)測(cè)的時(shí)間在規(guī)定值以上，則推測(cè)為陽(yáng)極內(nèi)的空氣量“多”，如果不足規(guī)定值，則推測(cè)為陽(yáng) 極內(nèi)的空氣量“少”。另外，例如也可以根據(jù)事先進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的表示時(shí)間經(jīng)過(guò)和陽(yáng)極內(nèi)的空 氣量的關(guān)系的映射，將由計(jì)時(shí)器32計(jì)測(cè)的燃料電池10的停止時(shí)間適用于該映射，由此來(lái)推 測(cè)陽(yáng)極內(nèi)的空氣量。此外，空氣的量不一定需要是推測(cè)的氣體量，與隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而增加的 空氣量相反，陽(yáng)極氣體量減少，因此也可以將陽(yáng)極氣體量作為推測(cè)的氣體量，也可以將隨著 時(shí)間經(jīng)過(guò)而增加/減少的空氣的量及陽(yáng)極氣體的量之比作為推測(cè)的氣體量。溫度傳感器34可檢測(cè)出燃料電池10的溫度，且根據(jù)燃料電池10的溫度推測(cè)陽(yáng)極 內(nèi)的氣體量。溫度傳感器34設(shè)于燃料電池10上。燃料電池10的溫度為燃料電池10的表 面溫度、燃料電池10的內(nèi)部溫度或燃料電池10內(nèi)的冷卻水溫度等。由于燃料電池10的溫 度隨著燃料電池10的停止時(shí)間的經(jīng)過(guò)而降低，因此例如如果由溫度傳感器34檢測(cè)的燃料 電池10的溫度低于規(guī)定值，則推測(cè)為隨著停止時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加的陽(yáng)極內(nèi)的空氣量“多”， 如果燃料電池10的溫度在規(guī)定值以上，則推測(cè)為陽(yáng)極內(nèi)的空氣量“少”。另外，例如，可根據(jù) 事先進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的表示燃料電池10的溫度和陽(yáng)極內(nèi)的空氣量的關(guān)系的映射，將由溫度傳 感器34計(jì)測(cè)的燃料電池10的溫度適用于該映射，由此來(lái)推測(cè)陽(yáng)極內(nèi)的空氣量。與上述同 樣，空氣的量不一定需要是推測(cè)的氣體量，與隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而增加的空氣量相反，陽(yáng)極氣體 量減少，因此也可以將陽(yáng)極氣體量作為推測(cè)的氣體量，也可以將隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而增加/減 少的空氣的量及陽(yáng)極氣體的量之比作為推測(cè)的氣體量。本實(shí)施方式中，陽(yáng)極內(nèi)的氣體量的推測(cè)并不限于基于上述計(jì)時(shí)器32、溫度傳感器 34等。例如也可以在燃料電池10的陽(yáng)極側(cè)設(shè)置氧傳感器，由氧傳感器來(lái)推測(cè)陽(yáng)極內(nèi)的氣體
量(空氣量)。ECU30根據(jù)所推測(cè)的陽(yáng)極內(nèi)的氣體量來(lái)設(shè)定燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體 的壓力。即，如上述說(shuō)明的那樣設(shè)定噴射器24的壓力調(diào)整值。具體地說(shuō)，在所推測(cè)的陽(yáng)極 內(nèi)的氣體量例如空氣量“少”的情況下，由于從陽(yáng)極排出的空氣量也少，因此，減小燃料電池 10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，例如將其設(shè)定為燃料電池10發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的 壓力。另外，在所推測(cè)的陽(yáng)極內(nèi)的氣體量例如空氣量“多”的情況下，由于從陽(yáng)極排出的空 氣量也多，因此，增大燃料電池10起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，例如將其設(shè)定為比燃料 電池10發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力大(例如300kPa)。而且，使陽(yáng)極氣體的壓力上升到所設(shè)定的壓力時(shí)，如上述說(shuō)明的那樣，ECU30控制噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28，以對(duì)應(yīng)于陽(yáng) 極氣體的壓力上升的開(kāi)始使陰極氣體的壓力開(kāi)始上升。由此，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為抑制陽(yáng)極內(nèi) 的空氣的不均勻存在及電解質(zhì)膜的破損所需要的陽(yáng)極氣體的壓力，能夠節(jié)省陽(yáng)極氣體量的 浪費(fèi)。另外，從可抑制因燃料電池10的重復(fù)起動(dòng)而產(chǎn)生的電解質(zhì)膜的破損方面考慮，優(yōu)選 ECU30控制噴射器24及壓力調(diào)節(jié)閥28的至少任意一方，以使陽(yáng)極氣體的壓力和陰極氣體的 壓力的壓力差不超過(guò)上述說(shuō)明的電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值。本實(shí)施方式中，設(shè)有溫度傳感器和定時(shí)器兩者，但只要設(shè)置至少任一個(gè)即可。上述本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)例如可用作便攜式電腦等移動(dòng)設(shè)備用小型電源、 汽車用電源、定置用電源等。
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池；陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的陽(yáng)極氣體的壓力；及陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的陰極氣體的壓力，其特征在于，具備壓力控制單元，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元和所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，以將所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定得高于所述燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升。
2.一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池；陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)向所述燃料電池 的陽(yáng)極供給的陽(yáng)極氣體的壓力；及陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)向所述燃料電池的陰極供 給的陰極氣體的壓力，其特征在于，具備推測(cè)單元，推測(cè)所述陽(yáng)極內(nèi)的氣體量；以及壓力控制單元，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元和所述陰極氣體壓 力調(diào)節(jié)單元，以根據(jù)由所述推測(cè)單元推測(cè)的氣體量設(shè)定所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣 體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始 對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池具備電解質(zhì)膜和夾 持所述電解質(zhì)膜的陽(yáng)極及陰極，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元和所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元中 的至少任意一方，以使所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力和所述燃料電池起動(dòng)時(shí) 供給的陰極氣體的壓力之間的壓力差不超過(guò)所述電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值。
4.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池具備電解質(zhì)膜和夾 持所述電解質(zhì)膜的陽(yáng)極及陰極，所述壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元和所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元中 的至少任意一方，以使所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力和所述燃料電池起動(dòng)時(shí) 供給的陰極氣體的壓力之間的壓力差不超過(guò)所述電解質(zhì)膜的壓力破損臨界值。
5.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述推測(cè)單元根據(jù)所述燃料電池 的停止時(shí)間、所述燃料電池的溫度中的至少任意一方推測(cè)所述陽(yáng)極內(nèi)的氣體量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池、調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的陽(yáng)極氣體的壓力的陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元、及調(diào)節(jié)向所述燃料電池供給的陰極氣體的壓力的陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，其中，具備壓力控制單元，該壓力控制單元控制所述陽(yáng)極氣體壓力調(diào)節(jié)單元和所述陰極氣體壓力調(diào)節(jié)單元，以將所述燃料電池起動(dòng)時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力設(shè)定得高于所述燃料電池發(fā)電時(shí)供給的陽(yáng)極氣體的壓力，并且，在使陽(yáng)極氣體的壓力上升到設(shè)定的壓力時(shí)，與陽(yáng)極氣體的壓力上升的開(kāi)始對(duì)應(yīng)地開(kāi)始陰極氣體的壓力上升。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101897068SQ20088012085
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者中西淳二, 德田健一, 折橋信行, 新田高弘, 松尾真司, 濱田仁, 西田恒政, 越智勉 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社