專利名稱：燃料電池系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)以及其運(yùn)行方法，特別涉及搭載高分子 電解質(zhì)型燃料電池作為燃料電池的燃料電池系統(tǒng)以及其運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
'
高分子電解質(zhì)型燃料電池是具有通過(guò)使含有將城市燃?xì)獾鹊脑?氣體進(jìn)行重整而得到的氫的燃料氣體與含有空氣等的氧氣的氧化劑氣 體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(氧化還原反應(yīng))從而把電子取出提供給外部電路
的構(gòu)成的燃料電池。該燃料電池的單電池(cell)具有由高分子電解質(zhì) 膜以及一對(duì)氣體擴(kuò)散電極(陽(yáng)極以及陰極)構(gòu)成的MEA (高分子電解 質(zhì)膜-電極組件)、密封墊圈(gasket)和導(dǎo)電性的隔板。在隔板上， 在與氣體擴(kuò)散電極相接觸的面上設(shè)置有用于使燃料氣體或者氧化劑氣 體(將它們稱為反應(yīng)氣體)流通的氣體流路，夾著在周緣部配置了密 封墊圈的MEA，從而構(gòu)成了單電池。
在像這樣的燃料電池中，因?yàn)橛蓡坞姵厮@得的電壓比較低，所 以通過(guò)層疊單電池并加以緊固連接，并將鄰接的MEA互相電串聯(lián)連 接，從而獲得需要的輸出電壓。
但是，對(duì)于在高分子電解質(zhì)型燃料電池的運(yùn)行中的電池性能降低 來(lái)說(shuō)，可以列舉由于雜質(zhì)的混入而引起的構(gòu)成氣體擴(kuò)散電極的催化 劑的材料劣化，由于氣體流路中的溢流(flooding)的進(jìn)行而引起的阻 礙反應(yīng)氣體向氣體擴(kuò)散電極透過(guò)，由于發(fā)生反應(yīng)氣體的交叉泄露等而 引起的單電池的破損等等。檢測(cè)以及預(yù)測(cè)這些劣化并采取適當(dāng)?shù)膶?duì)應(yīng) 措施可以謀求提高燃料電池的壽命。
其中，由于雜質(zhì)的混入而引起的電池性能的降低，因?yàn)橥ㄟ^(guò)去除 該雜質(zhì)來(lái)謀求燃料電池性能的恢復(fù)，所以是重要的。雜質(zhì)的混入被認(rèn) 為有通過(guò)混入反應(yīng)氣體而從外部混入的情況，以及由制作燃料電池 的時(shí)候的殘留物或者由于在燃料電池運(yùn)行的時(shí)候構(gòu)成燃料電池的部件
的熱分解等而產(chǎn)生的雜質(zhì)在內(nèi)部混入的情況。雜質(zhì)會(huì)附著于催化劑或 者附著于氣體擴(kuò)散層，由此妨礙反應(yīng)氣體的擴(kuò)散或者反應(yīng)，其結(jié)果就 會(huì)引起電池性能的降低。
作為恢復(fù)由于像這樣的雜質(zhì)附著于氣體擴(kuò)散電極而引起的性能降 低的燃料電池的方法，已知有使燃料極的電位上升到吸附于燃料極(陽(yáng) 極)的中毒成分(雜質(zhì))被電化學(xué)氧化的電位以上的燃料電池的運(yùn)行 控制方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1中，作為檢測(cè)燃料電 池性能的降低的手段，公開(kāi)了配設(shè)測(cè)定燃料極的電位的氫電極基準(zhǔn) 電位傳感器的方法，或者配設(shè)測(cè)定燃料電池電壓的電壓傳感器的方法。
而且，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了將電壓測(cè)定用端子配設(shè)于隔板并對(duì) 每一個(gè)單電池測(cè)定電壓的燃料電池堆。
由此，通過(guò)提升燃料極的電位就能夠恢復(fù)由于雜質(zhì)附著于電極而 引起性能降低的燃料電池。
專利文獻(xiàn)1:日本特許第3536645號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平11-339828號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的燃料電池堆中，作為陽(yáng)極和陰極的 相對(duì)性的差值來(lái)測(cè)定電壓，所以在電壓異常的情況下，不能夠確定是 由于陰極的劣化引起的還是由于陽(yáng)極的劣化所引起的，或者是由于溢 流或交叉泄露所引起的，仍然還有進(jìn)行改善的余地。
另外，專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的運(yùn)行控制方法中，因?yàn)閱螁问亲鳛殛?yáng) 極和陰極的相對(duì)的差值而測(cè)定電壓，所以即使在產(chǎn)生不是由于陽(yáng)極的 雜質(zhì)的混入而引起的電壓的異常的情況下，也提高陽(yáng)極的電位，所以 存在在發(fā)生該異常的情況下引起包含于陽(yáng)極的催化劑的材料劣化的問(wèn) 題。
本發(fā)明是鑒于以上的課題而做出的，目的在于利用燃料電池的性 能恢復(fù)所需要的時(shí)機(jī)(timing)，提供能夠更加可靠地恢復(fù)陽(yáng)極的性能 的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法。
本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的而反復(fù)進(jìn)行了悉心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 在燃料電池的基準(zhǔn)輸出時(shí)的排出水的流量與在陽(yáng)極由于雜質(zhì)而中毒的
時(shí)候的排出水的流量有相關(guān)性，對(duì)達(dá)到上述的本發(fā)明的目的是極為有 效的，進(jìn)而完成了本發(fā)明。
艮P，為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)具備高 分子電解質(zhì)型燃料電池，該高分子電解質(zhì)型燃料電池具備MEA，該
MEA具有高分子電解質(zhì)膜和夾持該高分子電解質(zhì)膜的陽(yáng)極以及陰極，
所述高分子電解質(zhì)型燃料電池構(gòu)成為，向所述陽(yáng)極供給燃料氣體，向 所述陰極供給氧化劑氣體，該供給的燃料氣體與氧化劑氣體發(fā)生反應(yīng) 而發(fā)電，未反應(yīng)的所述燃料氣體從所述陽(yáng)極排出，未反應(yīng)的所述氧化
劑氣體從所述陰極排出；燃料氣體供給裝置，向所述陽(yáng)極供給所述燃 料氣體；氧化劑氣體供給裝置，向所述陰極供給所述氧化劑氣體；水 分流量檢測(cè)器，檢測(cè)從所述陰極排出的水分的流量或者從所述陽(yáng)極排 出的水分的流量中的至少一個(gè)水分的流量(以下稱之為水分流量)； 存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)作為在所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的基準(zhǔn)輸出時(shí)的 所述水分流量的基準(zhǔn)水分流量；陽(yáng)極氧化器，將用所述水分流量檢測(cè) 器檢測(cè)的所述水分流量與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述基準(zhǔn)水分流量 作比較，并根據(jù)其比較結(jié)果而對(duì)所述陽(yáng)極進(jìn)行氧化。
由此，用水分流量檢測(cè)器檢測(cè)水分流量，并將該檢測(cè)到的水分流 量與陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的基準(zhǔn)水分流量作比較，并進(jìn)行陽(yáng)極 的氧化，所以僅在陽(yáng)極由于雜質(zhì)而中毒的恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行陽(yáng)極的氧化， 所以可以最小限度地抑制由于氧化而引起的陽(yáng)極的劣化，同時(shí)可以恢 復(fù)燃料電池的性能。
另外，在專利文獻(xiàn)1的運(yùn)行控制方法的情況下，為了設(shè)置氫電極 基準(zhǔn)電位傳感器，重新需要用于利用離子傳導(dǎo)路徑而連接氫電極基準(zhǔn) 電位傳感器和陽(yáng)極的構(gòu)成(例如需要在接合著陽(yáng)極的電解質(zhì)膜上進(jìn)一 步接合氫電極基準(zhǔn)傳感器的構(gòu)成)。另外，在該運(yùn)行控制方法的情況 中，為了保持氫電極基準(zhǔn)電位傳感器的基準(zhǔn)電位，條件是消除氫電極 基準(zhǔn)電位傳感器由于CO等而引起的中毒，因此，需要使用純氫的氣 瓶，或者使用從重整了的燃料氣體中去除CO或者C02的裝置來(lái)精制 純氫。而且這種情況中，給氫電極基準(zhǔn)電位傳感器的氫的供給流路也 不得不設(shè)置與供給陽(yáng)極的燃料氣體不同的流路。如此，如專利文獻(xiàn)1 所記載的技術(shù)所述那樣將氫電極基準(zhǔn)電位傳感器導(dǎo)入到燃料電池系統(tǒng)
中的技術(shù)從成本或是費(fèi)工夫的角度來(lái)說(shuō)都是非常困難的。
因此，如果如本發(fā)明這樣進(jìn)行構(gòu)成的話，即使不在陽(yáng)極設(shè)置氫電 極基準(zhǔn)電位傳感器，也能夠檢測(cè)出陽(yáng)極的中毒，所以可以減輕設(shè)置為 了保持氫電極基準(zhǔn)電位傳感器的基準(zhǔn)電位所需要的裝置等由于設(shè)置氫 電極基準(zhǔn)電位傳感器而引起的燃料電池系統(tǒng)的成本或者制造工序的復(fù) 雜化。
另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)中，所述陽(yáng)極氧化器也可 以構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的
0 +1.23V的范圍，從而氧化所述陽(yáng)極。
另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)中，所述陽(yáng)極氧化器也可 以構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的
+0.8~+1.23￥的范圍，從而氧化所述陽(yáng)極。
另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)中，所述陽(yáng)極氧化器也可 以構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在吸附于所述陽(yáng)極的中毒成分 的電化學(xué)氧化電位以上，從而氧化所述陽(yáng)極。
另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)中，也可以為，所述水分 流量檢測(cè)器是檢測(cè)作為從所述陰極排出的水分的流量的陰極水分流量 的陰極水分流量檢測(cè)器，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)是存儲(chǔ)作為在所述基準(zhǔn)輸出的 時(shí)候從所述陰極排出的水分的流量的陰極基準(zhǔn)水分流量的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)， 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，在所述陰極水分流量相對(duì)于所述陰極基準(zhǔn)水 分流量而言增加的情況下，氧化所述陽(yáng)極。
由此，用陰極水分流量檢測(cè)器檢測(cè)陰極水分流量，并在該檢測(cè)出 的陰極水分流量比陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的陰極基準(zhǔn)水分流量增 加時(shí)，進(jìn)行陽(yáng)極的氧化，所以可以可靠地檢測(cè)由于陽(yáng)極的雜質(zhì)而引起 的中毒。
另外，在本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)中，也可以為，所述水分 流量檢測(cè)器是檢測(cè)作為從所述陽(yáng)極排出的水分的流量的陽(yáng)極水分流量 的陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)是存儲(chǔ)作為在所述基準(zhǔn)輸出的 時(shí)候的從所述陽(yáng)極排出的水分的流量的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量的存儲(chǔ)機(jī) 構(gòu)，所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，在所述陽(yáng)極水分流量相對(duì)所述陽(yáng)極基準(zhǔn) 水分流量而言減少的情況下，氧化所述陽(yáng)極。
由此，用陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器測(cè)定陽(yáng)極水分流量，并在陽(yáng)極水分 流量比陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量減少的情況 下，進(jìn)行陽(yáng)極的氧化，所以可以更加可靠地檢測(cè)由于陽(yáng)極的雜質(zhì)而引 起的中毒。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陰極水 分流量檢測(cè)器由所述氧化劑氣體的露點(diǎn)以及流量計(jì)算出水蒸汽的流 量，并由該水蒸汽的流量和自所述陰極排出的水的流量檢測(cè)所述陰極 水分流量。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極水 分流量檢測(cè)器由所述氧化劑氣體的露點(diǎn)以及流量計(jì)算出水蒸汽的流 量，并由該水蒸汽的流量和自所述陽(yáng)極排出的水的流量檢測(cè)所述陽(yáng)極
本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陰極水 器使從所述陰極排出的水分成為水而檢測(cè)所述陰極水分流
本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極水 器使從所述陽(yáng)極排出的水分成為水而檢測(cè)所述陽(yáng)極水分流
本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陰極水 器使從所述陰極排出的水分成為水蒸汽而檢測(cè)所述陰極水
本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極水 器使從所述陽(yáng)極排出的水分成為水蒸汽而檢測(cè)所述陽(yáng)極水
本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極氧 化器通過(guò)以暫時(shí)減少所述燃料氣體供給裝置向所述陽(yáng)極供給的所述燃 料氣體的流量的方式進(jìn)行控制，從而提升所述陽(yáng)極的電位而氧化所述 陽(yáng)極。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極氧 化器具有用于將混合氣體混合于供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體的混合 氣體供給器，所述陽(yáng)極氧化器控制所述混合氣體供給器而將所述混合
水分流量。 另外， 分流量檢測(cè)
另外， 分流量檢測(cè)
另外，
分流量檢測(cè) 分流量。
另外， 分流量檢測(cè) 分流量。
另外，
氣體混合于所述燃料氣體中，由此暫時(shí)減少包含于供給所述陽(yáng)極的氣 體中的氫氣濃度，從而提升所述陽(yáng)極的電位而氧化所述陽(yáng)極。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，具備用于調(diào) 整所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的輸出的電輸出器，所述陽(yáng)極氧化器 通過(guò)進(jìn)行控制使得將供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體的流量保持在一定 的狀態(tài)，并且提升所述電輸出器的輸出電流密度，從而提升所述陽(yáng)極 的電位而氧化所述陽(yáng)極。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)也可以構(gòu)成為，所述陽(yáng)極氧 化器具有把空氣供給所述陽(yáng)極的空氣供給器，所述陽(yáng)極氧化器通過(guò)以 使空氣流向所述陽(yáng)極的方式控制所述空氣供給器，從而提升所述陽(yáng)極 的電位而氧化所述陽(yáng)極。
再則，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是，所述燃料電 池系統(tǒng)具備高分子電解質(zhì)型燃料電池，具備MEA，該MEA具有高 分子電解質(zhì)膜和夾持該高分子電解質(zhì)膜的陽(yáng)極以及陰極，所述高分子 電解質(zhì)型燃料電池構(gòu)成為，向所述陽(yáng)極供給燃料氣體，向所述陰極供 給氧化劑氣體，該供給的燃料氣體與氧化劑氣體發(fā)生反應(yīng)而發(fā)電，未 反應(yīng)的所述燃料氣體從所述陽(yáng)極排出，未反應(yīng)的所述氧化劑氣體從所
述陰極排出；燃料氣體供給裝置，向所述陽(yáng)極供給所述燃料氣體；氧 化劑氣體供給裝置，向所述陰極供給所述氧化劑氣體；水分流量檢測(cè) 器，檢測(cè)從所述陰極排出的水分的流量或者從所述陽(yáng)極排出的水分的 流量中的至少一個(gè)水分的流量(以下稱之為水分流量)；存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)， 存儲(chǔ)作為在所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的基準(zhǔn)輸出時(shí)的所述水分流 量的基準(zhǔn)水分流量；所述燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法構(gòu)成為，將用所述 水分流量檢測(cè)器檢測(cè)出的所述水分流量和存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所 述基準(zhǔn)水分流量作比較，并根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
由此，用水分流量檢測(cè)器檢測(cè)水分流量，將該檢測(cè)出的水分流量 與陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的基準(zhǔn)水分流量作比較，進(jìn)行陽(yáng)極的氧 化，所以僅在陽(yáng)極由于雜質(zhì)而中毒的恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行陽(yáng)極的氧化，可 以把由于氧化而引起的陽(yáng)極的劣化抑制在最小限度，同時(shí)可以恢復(fù)燃 料電池的性能。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以使所述陽(yáng)極
的電位相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極在0 +1.23V的范圍內(nèi)而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法也可以使所述陽(yáng)
極的電位相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極在+0.8 +L23V的范圍內(nèi)而進(jìn)行氧化所述 陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法也可以使所述陽(yáng) 極的電位在吸附于所述陽(yáng)極的中毒成分的電化學(xué)氧化電位以上從而進(jìn) 行氧化所述陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法也可以為，所述 水分流量檢測(cè)器是檢測(cè)作為從所述陰極排出的水分的流量的陰極水分 流量的陰極水分流量檢測(cè)器，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)作為在所述基準(zhǔn)輸出 的時(shí)候的從所述陰極排出的水分的流量的陰極基準(zhǔn)水分流量，在所述 陰極水分流量相對(duì)所述陰極基準(zhǔn)水分流量而言增加的情況下進(jìn)行氧化 所述陽(yáng)極的處理。
由此，用陰極水分流量檢測(cè)器檢測(cè)陰極水分流量，并在該檢測(cè)出 的陰極水分流量比陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的陰極基準(zhǔn)水分流量增 加時(shí)進(jìn)行陽(yáng)極的氧化，所以可以可靠地檢測(cè)出由于陽(yáng)極的雜質(zhì)而引起 的中毒。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以為，所述水 分流量檢測(cè)器是檢測(cè)作為從所述陽(yáng)極排出的水分的流量的陽(yáng)極水分流 量的陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)作為在所述基準(zhǔn)輸出的 時(shí)候的從所述陽(yáng)極排出的水分的流量的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量，在所述陽(yáng) 極水分流量比所述陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量減少的情況下進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極 的處理。
由此，用陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器檢測(cè)陽(yáng)極水分流量，并在該檢測(cè)出 的陽(yáng)極水分流量比陽(yáng)極沒(méi)有中毒的基準(zhǔn)輸出時(shí)的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量減 少時(shí)進(jìn)行陽(yáng)極的氧化，所以可以可靠地檢測(cè)出由于陽(yáng)極的雜質(zhì)而引起 的中毒。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以通過(guò)暫時(shí)減 少自所述燃料氣體供給裝置向所述陽(yáng)極供給的所述燃料氣體，從而提 升所述陽(yáng)極的電位而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以為，所述燃 料電池系統(tǒng)具備用于將混合氣體混合于供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體 中的混合氣體供給器，通過(guò)將所述混合氣體混合于所述燃料氣體中， 并暫時(shí)減小包含于供給所述陽(yáng)極的氣體中的氫氣濃度，從而提升所述 陽(yáng)極的電位而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以為，所述燃 料電池系統(tǒng)具備用于調(diào)整所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的輸出的電輸 出器，通過(guò)把供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體的流量保持在一定的狀態(tài)， 并且提升所述電輸出器的輸出電流密度，從而提升所述陽(yáng)極的電位而 進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
另外，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法可以為，所述燃 料電池系統(tǒng)具備把空氣供給所述陽(yáng)極的空氣供給器，通過(guò)從所述空氣 供給裝置使空氣流向所述陽(yáng)極，從而提升所述陽(yáng)極的電位而進(jìn)行氧化 所述陽(yáng)極的處理。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，可以 通過(guò)測(cè)定從陰極或者陽(yáng)極排出的水分的流量的一者或者二者，并與從 陰極或者陽(yáng)極排出的水分的基準(zhǔn)水分流量相比較，而檢測(cè)出由于僅在 陽(yáng)極吸附雜質(zhì)(陽(yáng)極中毒)而引起的燃料電池性能的降低，因此，能 夠?qū)⒂捎谘趸鸬年?yáng)極的劣化抑制在最小限度，并且恢復(fù)高分子 電解質(zhì)型燃料電池的性能。


圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng) 全體的構(gòu)成的框圖。
圖2是表示圖1所表示的燃料電池系統(tǒng)中所裝載的高分子電解質(zhì) 型燃料電池的構(gòu)造的斜視圖。
圖3是表示圖1所表示的燃料電池系統(tǒng)的水分流量檢測(cè)器的構(gòu)成
的模式圖。
圖4是概略性地表示收納于圖1的控制裝置中的陽(yáng)極電位調(diào)整動(dòng) 作程序的內(nèi)容的流程圖。
圖5是表示圖3所表示的燃料電池系統(tǒng)的水分流量檢測(cè)器的變形
例的模式圖。
圖6是表示圖3所表示的燃料電池系統(tǒng)的水分流量檢測(cè)器的變形 例的模式圖。
圖7是示意性地表示圖1所表示的燃料電池系統(tǒng)全體的變形例的 構(gòu)成的框圖。
圖8是示意性地表示圖1所表示的燃料電池系統(tǒng)全體的變形例的
構(gòu)成的框圖。
圖9是表示從實(shí)施例1的高分子電解質(zhì)型燃料電池排出的水分的
流量比以及平均單電池電壓的隨時(shí)間的變化的圖。
圖IO是表示從比較例1的高分子電解質(zhì)型燃料電池排出的水分的
流量比的隨時(shí)間的變化和平均單電池電壓的隨時(shí)間的變化的圖。
圖11是示意性地表示圖2所表示的單電池的MEA的概略構(gòu)成的 截面圖。
圖12是表示圖3所表示的燃料電池系統(tǒng)的水分流量檢測(cè)器的變形 例的模式圖。
圖13是表示將由在實(shí)施例2中的陽(yáng)極的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的電 流值作圖而得到的圖表。 符號(hào)的說(shuō)明
1. 高分子電解質(zhì)型燃料電池
2. 水分流量檢測(cè)器
3. 控制裝置
4. 燃料氣體供給裝置 4A.混合氣體供給裝置 4B.空氣供給裝置
5. 氧化劑氣體供給裝置
6. 電輸出器
7. 冷卻水供給裝置
8. 燃料氣體供給流路
9. 氧化劑氣體供給流路
10. MEA-密封墊圈組件
11. 密封墊圈
12. MEA
13. 氧化劑氣體排出流路
14. 燃料氣體排出流路
15. 陰極隔板
16. 氣體擴(kuò)散電極 16a.陽(yáng)極
16b.陰極
17. 氣體擴(kuò)散層
17a.陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層 17b.陰極氣體擴(kuò)散層
18. 催化劑反應(yīng)層 18a.陽(yáng)極催化劑層 18b.陰極催化劑層
19. 高分子電解質(zhì)膜
20. 陽(yáng)極隔板
21. 演算控制部
22. 存儲(chǔ)部
23. 輸入部
24. 表示部
25. 陽(yáng)極氧化處理部
26. 陽(yáng)極氧化器
27. 水分流量演算部 28a.陽(yáng)極水分流量計(jì)測(cè)器 28b.陰極水分流量計(jì)測(cè)器 30A.氧化劑氣體供給歧管孔 30B.氧化劑氣體供給歧管孔 30C.氧化劑氣體供給歧管孔
31. 氣體流路
32. 氧化劑氣體供給歧管(manifold)
33. 氧化劑氣體供給配管 35A.氧化劑氣體排出歧管孔35B.氧化劑氣體排出歧管孔
35C.氧化劑氣體排出歧管孔
36. 氧化劑氣體排出歧管
37. 氧化劑氣體排出配管 40A.燃料氣體供給歧管孔 40B.燃料氣體供給歧管孔 40C.燃料氣體供給歧管孔
41. 氣體流路
42. 燃料氣體供給歧管
43. 燃料氣體供給配管 45A.燃料氣體排出歧管孔 45B.燃料氣體排出歧管孔 45C.燃料氣體排出歧管孔
46. 燃料氣體排出歧管
47. 燃料氣體排出配管 50A.冷卻水供給歧管孔 50B.冷卻水供給歧管孔 50C.冷卻水供給歧管孔
52. 冷卻水供給歧管
53. 冷卻水供給配管54. 冷卻水供給流路 55A.冷卻水排出歧管孔 55B.冷卻水排出歧管孔 55C.冷卻水排出歧管孔
56. 冷卻水排出歧管
57. 冷卻水排出配管
58. 冷卻水排出流路
61. U字配管
62. 檢測(cè)用配管
63. 流量檢測(cè)裝置(葉輪式流量計(jì)) 63a.葉輪部63b.檢測(cè)部
64. 計(jì)測(cè)容器用配管
65. 計(jì)測(cè)容器
66. 排出用閥
67. 排出用配管
68. 冷凝水箱用配管
69. 重量計(jì)
70. 熱交換器
71. 氣體流量計(jì)
72. 露點(diǎn)計(jì)
73. 流量計(jì)
91. 混合氣體供給流路
92. 空氣供給流路 100.單電池
200.燃料電池系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。還有，在以下的說(shuō) 明中，在相同或者相當(dāng)部分上標(biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。 (實(shí)施方式1)
圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng) 的構(gòu)成的框圖。
首先，就本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成加以說(shuō)明。 如圖1所示，本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200具備高分 子電解質(zhì)型燃料電池l、水分流量檢測(cè)器2、控制裝置3、燃料氣體供 給裝置4、燃料氣體供給流路8、氧化劑氣體供給裝置5、氧化劑氣體 供給流路9、電輸出器6以及冷卻水供給裝置7。
在高分子電解質(zhì)型燃料電池l (以下簡(jiǎn)稱為燃料電池l)上連接著 燃料氣體供給流路8，而在燃料氣體供給流路8上連接著燃料氣體供給 裝置4。燃料氣體供給裝置4通過(guò)燃料氣體供給流路8向燃料電池1 的陽(yáng)極供給燃料氣體。在此燃料氣體供給裝置4具有將從天然氣供給
基礎(chǔ)設(shè)施供給的天然氣(原料氣體)向燃料處理機(jī)(未圖示)送出的 柱塞泵(未圖示)、能夠調(diào)整其送出量的流量調(diào)整用具(未圖示)、 把送出的天然氣重整成富含氫的燃料氣體的燃料處理機(jī)。在燃料處理 機(jī)中，使天然氣和水蒸汽進(jìn)行重整反應(yīng)，生成重整氣體，將包含于該 重整氣體中的一氧化碳減少至lppm左右從而生成燃料氣體。此時(shí)，在 燃料氣體中包含著一定量的供給重整反應(yīng)的水蒸汽，但是也可以形成 進(jìn)一步加濕一定量的水蒸汽的構(gòu)成。無(wú)論是不加濕燃料氣體的構(gòu)成， 還是進(jìn)行加濕的構(gòu)成，包含于燃料氣體中的水蒸汽量都為由控制裝置3
控制的構(gòu)成。另外，燃料氣體供給流路8使用氣體配管用的鋼管。
另外，在燃料電池1上連接有氧化劑氣體供給流路9，在氧化劑氣 體供給流路9上連接著氧化劑氣體供給裝置5。氧化劑氣體供給裝置5 通過(guò)氧化劑氣體供給流路9向燃料電池1的陰極供給氧化劑氣體。在 此，氧化劑氣體供給裝置5具有吸入口向大氣開(kāi)放的鼓風(fēng)機(jī)(未圖示)、 能夠調(diào)整其流量的流量調(diào)整用具(未圖示)、用一定量的水蒸汽加濕 吸入的空氣或者已經(jīng)吸入的空氣的加濕裝置(未圖示)。在供給燃料 電池1的氧化劑氣體中所含有的水蒸汽量是由控制裝置3控制的。還 有，氧化劑氣體供給裝置5也可以為使用西洛克風(fēng)扇等風(fēng)扇類的構(gòu)成。 另外，氧化劑氣體供給流路9使用氣體配管用的鋼管。
在燃料電池1中，供給的含有氫的燃料氣體與含有氧的氧化劑氣 體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而生成水，并產(chǎn)生電。所生成的水和未反應(yīng)的反應(yīng) 氣體一起從燃料電池l排出，由水分流量檢測(cè)器2檢測(cè)其流量。還有， 作為燃料氣體可以使用氫氣或者甲醇等的醇燃料氣體。
使用水分流量檢測(cè)器2檢測(cè)從陽(yáng)極排出的水分的流量(以下稱之 為陽(yáng)極水分流量)或者從陰極排出的水分的流量(以下稱之為陰極水 分流量)。此時(shí)，包含于氧化劑氣體中的水蒸汽被供給加濕裝置然后 被再利用。另外，包含于燃料氣體中的水蒸汽被供給燃料處理機(jī)而再 利用，燃料氣體被供給設(shè)置于燃料處理機(jī)的燃燒器，并作為燃燒器的 燃燒用燃料而被利用。
另外，在燃料電池1中，配設(shè)有未圖示的冷卻水供給用歧管和冷 卻水排出用歧管，冷卻水供給流路54以及冷卻水排出流路58分別與 冷卻水供給用歧管以及冷卻水排出用歧管相連接，冷卻水供給流路54
以及冷卻水排出流路58與冷卻水供給裝置7相連接。冷卻水供給裝置
7為了將電池維持在適當(dāng)?shù)臏囟龋瑯?gòu)成為將冷卻水供給燃料電池1，并
冷卻排出來(lái)的冷卻水。
在燃料電池l的未圖示的電端子上，連接著電輸出器6。電輸出器 6具有反相器以及變壓器等，構(gòu)成為把從連接的電負(fù)載輸入的電量調(diào)整 為輸出側(cè)所要求的電壓和電流等。
控制裝置3是由微型計(jì)算機(jī)等的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，是具有CPU等的 演算器(未圖示)、由存儲(chǔ)器等構(gòu)成的存儲(chǔ)部22和鍵盤(pán)等的輸入部23 以及監(jiān)視器等的顯示部24來(lái)構(gòu)成的。另外，控制裝置3具備演算控制 部21、陽(yáng)極氧化處理部25以及水分流量演算部27，在本實(shí)施方式中， 陽(yáng)極氧化處理部25構(gòu)成了陽(yáng)極氧化器26。這些演算控制部21、陽(yáng)極 氧化處理部25以及水分流量演算部27是通過(guò)由上述演算器實(shí)行容納 于存儲(chǔ)部22的規(guī)定程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。并且，在控制裝置3中，由這些各 部控制從燃料氣體供給裝置4以及氧化劑氣體供給裝置5向燃料電池1 供給的反應(yīng)氣體的供給量等，并進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)200的運(yùn)行控制。 具體是，演算控制部21根據(jù)未圖示的必要的傳感器等的輸入而控制未 圖示的燃料電池系統(tǒng)200的必要的構(gòu)成要素，由此，控制燃料電池系 統(tǒng)200的全體的動(dòng)作。另外，陽(yáng)極氧化器26 (陽(yáng)極氧化處理部25)根 據(jù)由水分流量檢測(cè)器2檢測(cè)出的陽(yáng)極水分流量以及陰極水分流量檢測(cè) 陽(yáng)極的中毒，并控制燃料氣體供給裝置4、氧化劑氣體供給裝置6以及 電輸出器6，從而調(diào)整陽(yáng)極的電位。關(guān)于陽(yáng)極16a有無(wú)中毒的判斷以及 陽(yáng)極16a的電位的調(diào)整動(dòng)作將在后面加以敘述。還有，在本實(shí)施方式 中，由內(nèi)部存儲(chǔ)器構(gòu)成的存儲(chǔ)部22構(gòu)成了存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。但是，存儲(chǔ)機(jī)構(gòu) 并不只限定于此，也可以使用通過(guò)由存儲(chǔ)介質(zhì)(硬盤(pán)以及軟盤(pán)等)以 及其驅(qū)動(dòng)裝置(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置以及軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置等)構(gòu)成的外部存儲(chǔ) 裝置或者通信網(wǎng)絡(luò)而連接的存儲(chǔ)用服務(wù)器等來(lái)構(gòu)成。
在此，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂的控制裝置并不只是單獨(dú)的控制裝置， 而是還意味著由多個(gè)控制裝置協(xié)同動(dòng)作來(lái)實(shí)行對(duì)燃料電池系統(tǒng)200進(jìn) 行控制的控制裝置組。因此，控制裝置沒(méi)有必要由單獨(dú)的控制裝置來(lái) 構(gòu)成，可以構(gòu)成為，多個(gè)控制裝置分散配置，并且它們協(xié)同動(dòng)作而控 制燃料電池系統(tǒng)200的動(dòng)作。
以下就構(gòu)成本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200的燃料電池1 加以說(shuō)明。
圖2是示意性地表示構(gòu)成燃料電池1的單電池層疊體以及構(gòu)成單 電池層疊體的單電池的展開(kāi)圖。圖11是示意性地表示圖2所表示的單 電池的MEA的概略構(gòu)成的截面圖。
如圖2所示，單電池100具有MEA(高分電解質(zhì)膜-電極組件)12、 密封墊圈ll、陽(yáng)極隔板20以及陰極隔板15。
首先，就MEA12加以說(shuō)明。
如圖11所示，MEA12具備選擇性地輸送氫離子的高分子電解質(zhì) 膜19、陽(yáng)極16a以及陰極16b (將它們稱為氣體擴(kuò)散電極16)。在高 分子電解質(zhì)膜19的兩個(gè)面上，以位于其周緣部的內(nèi)方的方式分別設(shè)置 陽(yáng)極16a和陰極16b。氣體擴(kuò)散電極16設(shè)置于高分子電解質(zhì)膜19的主 面上，是由以擔(dān)載了鉑類的金屬催化劑的碳粉末為主成分的催化劑反 應(yīng)層18 (陽(yáng)極催化劑層18a和陰極催化劑層18b)以及設(shè)置于催化劑 反應(yīng)層18的上面并兼?zhèn)錃怏w通氣性和導(dǎo)電性的氣體擴(kuò)散層17(陽(yáng)極氣 體擴(kuò)散層17a和陰極氣體擴(kuò)散層17b)構(gòu)成的。
并且，在陽(yáng)極16a上發(fā)生化(l)所表示的反應(yīng)，在陰極16b上發(fā)生 化(2)所表示的反應(yīng)。
H2—2H++2e—(化1)
l/202+2H++2e——H20 (化2)
還有，燃料電池1在發(fā)電過(guò)程中，在陰極16b上所生成的水的一 部分發(fā)生逆擴(kuò)散，向陽(yáng)極16a移動(dòng)。
以下就MEA12的各個(gè)構(gòu)成要素加以說(shuō)明。
作為高分子電解質(zhì)膜19，優(yōu)選列舉具有選擇性地透過(guò)氫離子的離 子交換功能的膜。而且作為像這樣的膜，優(yōu)選列舉具有以-CF2-為主鏈 骨架并在側(cè)鏈的末端導(dǎo)入了磺酸基的構(gòu)造的高分子電解質(zhì)膜。作為具 有像這樣的構(gòu)造的膜，例如優(yōu)選列舉全氟碳磺酸膜(例如DUPONT公 司制的Nafion112 (注冊(cè)商標(biāo)))。
在氣體擴(kuò)散層17中，使用例如碳紙(例如TORAY公司制的商品 名(TGP-H-090)，厚度270pm)。還有，在采用碳紙作為氣體擴(kuò)散 層17的情況下，使用對(duì)碳紙施行了撥水處理的材料。撥水處理例如通
過(guò)把碳紙浸漬于聚四氟乙烯(PTFE)的水性分散物中然后干燥來(lái)進(jìn)行。 另外，也可以替代碳紙而使用碳布或者由碳纖維、碳粉末以及有機(jī)膠
粘劑等形成的碳?xì)肿鳛闅怏w擴(kuò)散層17。
對(duì)于陰極16b用的電極催化劑粉末，例如使用把例如平均粒徑大 約3nm的鉑顆粒按25重量％的比例擔(dān)載于科琴碳黑EC( AKZO Chemie 公司制，商品名)而得到的催化劑粉末。
對(duì)于陽(yáng)極16a用的電極催化劑粉末，例如使用把例如平均粒徑大 約3nm的鉑-釕合金顆粒(例如質(zhì)量比Pt:Ri^l:l)按25重量％的比例 擔(dān)載于科琴碳黑EC (AKZO Chemie公司制，商品名)而得到的催化 劑粉末。
還有，氣體擴(kuò)散電極16在可以發(fā)揮作為氣體擴(kuò)散電極的功能的范 圍內(nèi)，根據(jù)需要，也可以具有進(jìn)一步把用于高效率地向催化劑反應(yīng)層 18供給反應(yīng)氣體的氣體擴(kuò)散層17配置于催化劑反應(yīng)層18的外側(cè)的層 疊體的構(gòu)成，再則，也可以具有擁有把其他的層形成于在氣體擴(kuò)散層 17和催化劑反應(yīng)層18之間的位置以及催化劑反應(yīng)層18和高分子電解 質(zhì)膜19之間的位置中的至少一個(gè)位置的構(gòu)成的層疊體的構(gòu)成。
以下就單電池100的其余的構(gòu)成加以說(shuō)明。
如圖2以及圖11所示，在氣體擴(kuò)散層16的周圍，夾持著高分子 電解質(zhì)膜19而配設(shè)著一對(duì)密封墊圈11。由此，防止燃料氣體或者氧化 劑氣體向電池外泄露，另外，還防止這些氣體互相混合。
在MEA12以及密封墊圈11上，設(shè)置著由厚度方向的貫通孔構(gòu)成 的氧化劑氣體供給用歧管孔30B、燃料氣體供給用歧管孔40B、冷卻水 供給用歧管孔50B以及氧化劑氣體排出用歧管孔35B、燃料氣體排出 用歧管孔45B、冷卻水排出用歧管孔55B。還有，將MEA12以及密封 墊圈11進(jìn)行一體化后的組件稱為MEA-密封墊圈組件IO(參照?qǐng)D11)。
并且，以?shī)A持MEA12和密封墊圈11的方式配設(shè)著導(dǎo)電性的陽(yáng)極 隔板20和陰極隔板15。這些隔板是使用在把碳粉末材料進(jìn)行冷壓成型 的碳板中浸漬酚醛樹(shù)脂并固化而得到的樹(shù)脂浸漬碳板?；蛘?，也可以 使用由SUS等的金屬材料形成的板。利用陽(yáng)極隔板15和陰極隔板20， 在機(jī)械地固定MEA9的同時(shí)，將鄰接的MEA彼此互相電串聯(lián)連接。
在陽(yáng)極隔板20的周緣部上，設(shè)置著由厚度方向的貫通孔構(gòu)成的氧
化劑氣體供給用歧管孔30C、燃料氣體供給用歧管孔40C、冷卻水供給
用歧管孔50C以及氧化劑氣體排出用歧管孔35C、燃料氣體排出用歧 管孔45C、冷卻水排出用歧管孔55C。在陽(yáng)極隔板20的內(nèi)面(與MEA12 相接觸的面)上，設(shè)置著用于流通燃料氣體的氣體流路41。氣體流路 41形成為溝槽狀，以連接燃料氣體供給用歧管孔40C和燃料氣體排出 用歧管孔45C之間的方式，呈盤(pán)蛇(serpentine)狀配設(shè)于陽(yáng)極隔板20 上。
另一方面，在陰極隔板15的周緣部上，設(shè)置著由厚度方向的貫通 孔構(gòu)成的氧化劑氣體供給用歧管孔30A、燃料氣體供給用歧管孔40A、 冷卻水供給用歧管孔50A以及氧化劑氣體排出用歧管孔35A、燃料氣 體排出用歧管孔45A、冷卻水排出用歧管孔55A。在陰極隔板15的內(nèi) 面(與MEA12相接觸的面)上設(shè)置有用于流通氧化劑氣體的氣體流路 31。氣體流路31形成為溝槽狀，以連接氧化劑氣體供給用歧管孔30A 和氧化劑氣體排出用歧管孔35A之間的方式，呈盤(pán)蛇狀地配設(shè)于陰極 隔板15上。
另外，在陽(yáng)極隔板20以及陰極隔板15的外表面上設(shè)置有用于流 通冷卻水的冷卻水流路(未圖示)。冷卻水流路形成為溝槽狀，配設(shè) 成連接冷卻水供給用歧管孔50A和冷卻水排出用歧管孔55A之間或者 冷卻水供給用歧管孔50C和冷卻水排出用歧管孔55C之間。由此，就 能夠?qū)坞姵?00保持在適合于電化學(xué)反應(yīng)的規(guī)定的溫度。
通過(guò)將如此形成的單電池100在其厚度方向上進(jìn)行層疊，從形成 了單電池層疊體。設(shè)置于MEA12、密封墊圈11以及陽(yáng)極隔板20和陰 極隔板15上的燃料電池供給用歧管孔40A、 40B、 40C以及燃料氣體 排出用歧管孔45A、 45B、 45C在層疊單電池的時(shí)候在厚度方向上相連 接，從而分別形成了燃料氣體供給用歧管以及燃料氣體排出用歧管。 同樣，氧化劑氣體供給用歧管孔30A、 30B、 40C以及氧化劑氣體排出 用歧管孔35A、 35B、 35C在厚度方向相連接，從而分別形成了氧化劑
氣體供給用歧管以及氧化劑氣體排出用歧管，還有，冷卻水供給用歧 管孔50A、 50B、 50C以及冷卻水排出用歧管孔55A、 55B、 55C在厚 度方向上相連接，從而分別形成了冷卻水供給用歧管以及冷卻水排出
用歧管。
燃料氣體供給用歧管與燃料氣體供給流路8相連接，氧化劑氣體 供給用歧管與氧化劑氣體供給流路9相連接。另外，燃料氣體排出用 歧管與由適當(dāng)?shù)呐涔軜?gòu)成的燃料氣體排出流路14相連接，氧化劑氣體
排出用歧管與由適當(dāng)?shù)呐涔軜?gòu)成的氧化劑氣體排出流路13相連接。在 燃料氣體排出流路14以及氧化劑氣體排出流路13的中途配設(shè)有水分 流量檢測(cè)器2。
由此，從氧化劑氣體供給裝置5通過(guò)氧化劑氣體供給流路9供給 的氧化劑氣體從氧化劑氣體供給用歧管經(jīng)過(guò)氣體流路31供給陰極 16b，由電化學(xué)反應(yīng)生成的水和未使用的氧化劑氣體從氧化劑氣體排出 歧管通過(guò)氧化劑氣體排出流路13而排出，并且在其中途通過(guò)水分流量 檢測(cè)器2。另外，從燃料氣體供給裝置4通過(guò)燃料氣體供給流路8而進(jìn) 行供給的燃料氣體從燃料氣體供給用歧管經(jīng)過(guò)氣體流路41而供給陽(yáng)極 16a，從陰極16b向陽(yáng)極16a進(jìn)行逆擴(kuò)散的水和未使用的燃料氣體從燃 料氣體排出歧管通過(guò)燃料氣體排出流路14而排出，在其中途通過(guò)水分 流量檢測(cè)器2。
還有，圖2所表示的各個(gè)歧管的形狀和形成位置以及各個(gè)流路的 形狀以及形成位置等的設(shè)計(jì)條件是表示的一個(gè)例子，但是裝載于本發(fā) 明的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的構(gòu)成并不限定于此。各個(gè)歧管可以任 意地配設(shè)于各個(gè)隔板的周邊部，伴隨于此，反應(yīng)氣體和冷卻水的供給 側(cè)以及排出側(cè)的形狀以及形成位置、各個(gè)流路的形狀以及形成位置等 的設(shè)計(jì)條件可以變更。另外，在本實(shí)施方式中，是層疊單電池并形成 單電池層疊體的構(gòu)成，但并不限定于此，也可以由一個(gè)單電池來(lái)構(gòu)成 燃料電池l。
以下參照?qǐng)D1以及圖3就本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200 的水分流量檢測(cè)器2加以詳細(xì)的說(shuō)明。
圖3是表示本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200的水分流量 檢測(cè)器2的構(gòu)成的模式圖。
如圖l所示，水分流量檢測(cè)器2具有陽(yáng)極水分流量計(jì)測(cè)器28a、陰 極水分流量計(jì)測(cè)器28b以及水分流量演算部27，并檢測(cè)從燃料電池1 排出的水分的流量。作為從燃料電池1排出的水分，可以列舉由流過(guò) 氣體擴(kuò)散電極16的被加濕的反應(yīng)氣體所帶來(lái)的氣體水蒸汽、在陰極
16b上由電化學(xué)反應(yīng)生成的液體的水以及在陽(yáng)極16a上從陰極16b逆擴(kuò) 散來(lái)的液體的水。
首先，就陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器加以說(shuō)明。
陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器是由陽(yáng)極水分流量計(jì)測(cè)器28a和水分流量演 算部27構(gòu)成的，如圖3所示，陽(yáng)極流量計(jì)測(cè)器28a是由露點(diǎn)計(jì)72、流 量計(jì)73以及水流量檢測(cè)器構(gòu)成的。水流量檢測(cè)器例如具有形成為U字 狀的U字配管61。 U字配管61的一個(gè)端部與燃料氣體排出流路14的 燃料電池1側(cè)的部分相連接，另外一個(gè)端部通過(guò)冷凝水箱(未圖示) 連接于燃料氣體排出流路14的排出端側(cè)的部分。在U字配管61的下 部的彎曲部上，以朝下方延伸的方式并且以連通U字配管61的方式設(shè) 置了檢測(cè)用配管62。在檢測(cè)用配管62上連接著規(guī)定的流量檢測(cè)裝置 63。作為流量檢測(cè)裝置63可以列舉文丘里流量計(jì)或者孔板流量計(jì) (orifice meter)等。還有，檢測(cè)用配管62連接于冷凝水箱。
另外，在此，露點(diǎn)計(jì)72以及流量計(jì)73設(shè)置于U字配管61的下游 側(cè)，分別計(jì)測(cè)通過(guò)U字配管61的含有水蒸汽的燃料氣體的露點(diǎn)以及流 量，所計(jì)測(cè)的露點(diǎn)以及流量被傳送到水分流量演算部27。還有，露點(diǎn) 計(jì)72以及流量計(jì)73只要能夠計(jì)測(cè)從燃料電池1的陽(yáng)極16a排出的含 有水蒸汽的燃料氣體的露點(diǎn)以及流量即可，例如可以設(shè)置在燃料氣體 排出流路14的中途。
由此，從陽(yáng)極16a排出的含有水蒸汽的未使用的燃料氣體通過(guò)U 字配管61而被送出至冷凝水箱。另一方面，從陽(yáng)極16a排出的水自U 字配管61的彎曲部流入到檢測(cè)用配管62中，并流出至冷凝水箱。在 該過(guò)程中，流過(guò)檢測(cè)用配管62的水的流量由流量檢測(cè)裝置63檢測(cè)。 檢測(cè)出的水的流量被傳送至控制裝置3的水分流量演算部27，控制裝 置3的水分流量演算部27根據(jù)由露點(diǎn)計(jì)72以及流量計(jì)73計(jì)測(cè)的含有 水蒸汽的燃料氣體的露點(diǎn)以及流量計(jì)算出水蒸汽的流量，并從該計(jì)算 出的水蒸汽的流量和由流量檢測(cè)裝置63檢測(cè)出的水的流量計(jì)算(檢測(cè)) 出陽(yáng)極水分流量。于是，把計(jì)算出的陽(yáng)極水分流量傳送至陽(yáng)極氧化處 理部25。還有，被送出至冷凝水箱的水蒸汽通過(guò)冷凝而與未使用的燃 料氣體進(jìn)行分離，燃料氣體被供給作為燃料處理機(jī)(未圖示)的燃燒 器的燃燒用燃料。另外，冷凝水箱的水在用過(guò)濾器除去雜質(zhì)而成為純
水之后，被供給冷卻水供給裝置7、加濕裝置或者燃料處理機(jī)。
在上述中，就在水分流量檢測(cè)器2中的陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器作了 說(shuō)明，而陰極水分流量檢測(cè)器也是同樣構(gòu)成的。與陽(yáng)極水分流量檢測(cè)
器的不同點(diǎn)是U字配管61被配設(shè)于氧化劑氣體排出流路13的中途。
另外，在本實(shí)施方式中，形成了將流量檢測(cè)裝置63連接于檢測(cè)用 配管62的構(gòu)成，但是也可以形成把計(jì)測(cè)容器配設(shè)于檢測(cè)用配管62并 檢測(cè)在存積于計(jì)測(cè)容器中的一定時(shí)間的水的重量那樣的構(gòu)成。另外， 如果燃料電池1的輸出相同的話，則因?yàn)樗羝牧髁坑煞磻?yīng)氣體的 流量和露點(diǎn)唯一決定，所以也可以不計(jì)算出水蒸汽的流量，而形成將 用流量檢測(cè)裝置62檢測(cè)出的水的流量作為陽(yáng)極水分流量或者陰極水分 流量那樣的構(gòu)成。
還有，燃料電池1是一般的高分子電解質(zhì)型燃料電池，它不僅僅 是家庭發(fā)電裝置用的定置型的，也可以是汽車的動(dòng)力源用的移動(dòng)型的。 在本實(shí)施方式中使用定置型的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
以下就如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200 的運(yùn)行方法作詳細(xì)的說(shuō)明。
圖4是概略性地表示收納于控制裝置3中的陽(yáng)極電位調(diào)整程序的 內(nèi)容的流程圖。
首先，控制裝置3的陽(yáng)極氧化處理部25控制電輸出器6、燃料氣 體供給裝4以及氧化劑氣體供給裝置5并以一定的電輸出(輸出電流 密度)和一定的反應(yīng)氣體的供給流量以及露點(diǎn)(以下把該條件稱為基 準(zhǔn)輸出)使燃料電池l發(fā)電。該基準(zhǔn)輸出從輸入部23進(jìn)行輸入，在由 演算器在表示部24顯示其輸入值的同時(shí)，被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部22。還有， 在存儲(chǔ)部22中存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)于預(yù)先被存儲(chǔ)的基準(zhǔn)輸出的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流 量(Al)以及陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)。另外，作為陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流 量(Al)以及陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)的設(shè)定方法，可以用水分流量 檢測(cè)器2檢測(cè)以基準(zhǔn)輸出運(yùn)行的燃料電池1的從陽(yáng)極16a以及從陰極 16b排出的水的流量，并由被檢測(cè)出的水的流量和由演算求得的水蒸汽 的流量計(jì)算出陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(Al)以及陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)， 并把各個(gè)值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部22中。這樣進(jìn)行了基準(zhǔn)輸出設(shè)定(步驟Sl)。
接著，在該基準(zhǔn)輸出狀態(tài)下，陽(yáng)極氧化處理部25通過(guò)水分流量檢
測(cè)器2檢測(cè)燃料電池1運(yùn)行中的陽(yáng)極水分流量(A2)(步驟S2)，并 檢測(cè)陰極水分流量(C2)(步驟S3)。然后，把該陽(yáng)極水分流量(A2) 與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部22中的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(Al)作比較，并且把該陰 極水分流量(C2)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部22中的陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)作 比較(步驟S4)。此時(shí)，如果陽(yáng)極水分流量(A2)比陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流 量(Al)少，并且陰極水分流量(C2)比陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)多， 那么就可以判斷出陽(yáng)極16a中毒了。另一方面，在陽(yáng)極水分流量(A2) 比陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(Al)多，陰極水分流量(C2)比陰極基準(zhǔn)水分 流量(Cl)少的時(shí)候，燃料電池1進(jìn)行通常的運(yùn)行(步驟S6)。還有， 陽(yáng)極水分流量(A2)在比陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(Al)少的時(shí)候，陰極水 分流量(C2)必定比陰極基準(zhǔn)水分流量(Cl)多。
接著，在陽(yáng)極16a中毒的情況下，陽(yáng)極氧化處理部25控制燃料氣 體供給裝置4、氧化劑氣體供給裝置5以及電輸出器6，在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) 氫電極為0 +1.23V的范圍內(nèi)提升陽(yáng)極16a的電位，從而氧化并去除附 著于陽(yáng)極16a上的雜質(zhì)(步驟S5)。
以下參照?qǐng)D1就陽(yáng)極16a的電位調(diào)整作詳細(xì)的說(shuō)明。
控制裝置3的陽(yáng)極氧化處理部25是以維持從在基準(zhǔn)輸出時(shí)的氧化 劑氣體供給裝置5向燃料電池1供給的規(guī)定的氧化劑氣體流量以及電 輸出器6的規(guī)定的電輸出的方式來(lái)進(jìn)行控制的。并且，陽(yáng)極氧化處理 部25控制燃料氣體供給裝置4以降低向燃料電池1供給的燃料氣體的 流量。由此，對(duì)于所需要的電輸出，由于燃料氣體不足因而陽(yáng)極16a 的電位上升，從而氧化并去除附著于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)。
然后，陽(yáng)極氧化處理部25再返回到基準(zhǔn)輸出狀態(tài)，當(dāng)由水分流量 檢測(cè)器2測(cè)定到陽(yáng)極水分流量(A2)以及陰極水分流量(C2)為與所 檢測(cè)的在基準(zhǔn)輸出時(shí)的陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(Al)以及陰極基準(zhǔn)水分流 量(Cl)相同的流量的時(shí)候，判斷雜質(zhì)的氧化去除結(jié)束，進(jìn)行通常運(yùn) 行(步驟S6)。
還有，在使氫和氧發(fā)生反應(yīng)的燃料電池中，理論上的電動(dòng)勢(shì)為相 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的+1.23V，所以陽(yáng)極16a的電位可以上升至+1.23V。 在本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200中，在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極 0~+1.23V的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整陽(yáng)極16a的電位從而氧化去除附著于陽(yáng)極
16a的雜質(zhì)。另外，優(yōu)選用實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求得被認(rèn)為附著于陽(yáng)極的雜質(zhì)(吸
附于陽(yáng)極的中毒成分)的電化學(xué)氧化電位，并將陽(yáng)極的電位調(diào)整為該
電位以上從而氧化去除附著于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)，例如可以如后述的實(shí) 施例2所示，把陽(yáng)極16a的電位在+0.8 1.23V的范圍內(nèi)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 從而氧化去除附著于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)。
通過(guò)進(jìn)行如此的構(gòu)成，能夠檢測(cè)出由雜質(zhì)僅僅附著于陽(yáng)極(陽(yáng)極 中毒)而引起的燃料電池性能的降低，因此，能夠把由于氧化處理而 造成的陽(yáng)極劣化抑制在最小限度，同時(shí)可以恢復(fù)高分子電解質(zhì)型燃料 電池的性能。
以下說(shuō)明本實(shí)施方式1所涉及的在燃料電池系統(tǒng)200中的水分流 量檢測(cè)器2的變形例。 (變形例1)
圖5是表示本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200中的水分流 量檢測(cè)器2的變形例1的模式圖。
如圖5所示，在本變形例中的水分流量檢測(cè)器2的陽(yáng)極水分流量 檢測(cè)器中，不使用U字配管，而構(gòu)成為，通過(guò)冒泡而將從陽(yáng)極16a排 出的水蒸汽冷凝成水，并檢測(cè)每一定時(shí)間的水分的流量(重量)。具 體是，燃料氣體排出流路14具有計(jì)測(cè)容器用配管64。計(jì)測(cè)容器用配管 64配設(shè)成，從燃料電池l的燃料氣體排出用歧管(未圖示)朝著下方 進(jìn)出而貫通計(jì)測(cè)容器65的上部，并到達(dá)其底部附近為止。在計(jì)測(cè)容器 65中貯留有預(yù)先確定重量的水，以使計(jì)測(cè)容器用配管64的端部經(jīng)常浸 在水中。在計(jì)測(cè)容器65的上端部連接著冷凝水箱用配管68。冷凝水箱 用配管68被連接在冷凝水箱(未圖示)上。在計(jì)測(cè)容器65的下端部 配設(shè)著排出用出口，在排出用出口上配設(shè)有排出用閥66。排出用出口 與排出用配管67通過(guò)該排出用閥66而相連通。排出用配管67被連接 于冷凝水箱。另外，在計(jì)測(cè)容器65的下端配設(shè)有由測(cè)力傳感器等的重 量傳感器構(gòu)成的重量計(jì)69，檢測(cè)出一定時(shí)間的水的增加重量。還有， 計(jì)測(cè)容器用配管64、排出用配管67以及冷凝水箱用配管68與計(jì)測(cè)容 器65靈活連接，構(gòu)成為能夠利用重量計(jì)69測(cè)定計(jì)測(cè)容器65的重量(準(zhǔn) 確地來(lái)說(shuō)是每一定時(shí)間的水的增加重量)。
由此，從陽(yáng)極16a排出的水分以及未使用的燃料氣體通過(guò)計(jì)測(cè)容
器用配管64而被導(dǎo)入到計(jì)測(cè)容器65內(nèi)。在計(jì)測(cè)容器65內(nèi)水分貯留一 定時(shí)間。此時(shí)，水蒸汽通過(guò)起泡(bubbling)而被冷卻，被冷凝，并作 為水被貯留。另外，起泡后的未使用的燃料氣體流出至冷凝水箱用配 管68。重量計(jì)69檢測(cè)被貯留的水，并且由重量計(jì)69檢測(cè)出的重量(流 量)被傳送至控制裝置3的水分流量演算部27,由控制裝置3的水分 流量演算部27計(jì)算出(檢測(cè)出)陽(yáng)極水分流量?？刂蒲b置3的水分流 量演算部27在重量檢測(cè)之后，打開(kāi)排出用閥65，使計(jì)測(cè)容器65內(nèi)的 水殘留一定量后送出至冷凝水箱。還有，為了促進(jìn)水蒸汽的冷凝，也 可以做成冷卻計(jì)測(cè)容器69那樣的構(gòu)成。
通過(guò)形成如此的構(gòu)成，在從陽(yáng)極16a排出的水分中，作為氣體的 水蒸汽冷凝成水，并與從陽(yáng)極16a排出的液體的水一起檢測(cè)其流量， 所以可以更可靠地測(cè)定陽(yáng)極水分流量。
還有，在從冷凝水箱用配管67排出的未使用的燃料氣體中含有水 蒸汽，所以也可以做成這樣的構(gòu)成把露點(diǎn)計(jì)以及氣體流量計(jì)設(shè)置在 冷凝水箱用配管67上并檢測(cè)水蒸汽的流量，并由控制裝置3的水分流 量演算部27進(jìn)行修正。在上述中，雖然就陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器進(jìn)行了 說(shuō)明，但是陰極水分流量檢測(cè)器也同樣構(gòu)成。因此省略其說(shuō)明。 (變形例2)
圖6是表示在本實(shí)施方式1中的水分流量檢測(cè)器2的變形例2的 模式圖。
如圖6所示，水分流量檢測(cè)器2 (這里是陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器)構(gòu) 成為加熱燃料氣體排出流路14的一部分。具體是，將熱交換器70配 設(shè)于燃料氣體排出流路14的中途。并且構(gòu)成為，使從陽(yáng)極16a排出的 含有水蒸汽的未使用的燃料氣體在熱交換器70的一側(cè)流通，使從燃料 處理機(jī)的燃燒器排出的燃料氣體在另一側(cè)流通，在熱交換器70中由燃 燒氣體加熱水蒸汽、未使用的燃料氣體以及水從而進(jìn)行熱交換。在熱 交換器70的下游側(cè)配設(shè)有氣體流量計(jì)71。由此，從陽(yáng)極16a排出的水
全部被氣化成水蒸汽，含有被氣化的水蒸汽的氣體的流量以及露點(diǎn)由 氣體流量計(jì)71檢測(cè)。這個(gè)所檢測(cè)出的流量以及露點(diǎn)被傳送至控制裝置 3的水分流量演算部27，由控制裝置3的水分流量演算部27計(jì)算出(檢 測(cè)出)陽(yáng)極水分流量。通過(guò)了氣體流量計(jì)71的含有水蒸汽的氣體流入
冷凝水箱(未圖示)。
以上就陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器作了說(shuō)明，但是陰極水分流量檢測(cè)器 也是同樣構(gòu)成。因此省略其說(shuō)明。 (變形例3)
圖12是表示在本實(shí)施方式1中的水分流量檢測(cè)器2的變形例3的
模式圖。
在本變形例3中，作為水分流量檢測(cè)器2的流量檢測(cè)裝置63，使 用公知的葉輪式流量計(jì)。如圖12所示，葉輪式流量計(jì)63是由葉輪部 63a和檢測(cè)部63b構(gòu)成的，被配設(shè)于檢測(cè)用配管62的適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 葉輪部63a具有葉輪以及軸承，在此，在葉輪上的各個(gè)葉片的主 面配設(shè)成相對(duì)于水的流動(dòng)成大致垂直(軸承相對(duì)于水的流動(dòng)成大致垂 直)，并且從水的流動(dòng)的中心線偏離。另外，檢測(cè)部63b檢測(cè)葉輪的 旋轉(zhuǎn)，并將其旋轉(zhuǎn)速度作為水的流量傳送給控制裝置3的水分流量演 算部27。作為葉輪的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)方法，可以列舉把葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 性地傳送至檢測(cè)檢測(cè)用配管62的外部從而進(jìn)行檢測(cè)的方法，或者使用 紅外線檢測(cè)葉輪的旋轉(zhuǎn)的方法。另外，也可以是以下的方法由非磁 性的材料形成檢測(cè)用配管62，由磁性的材料形成葉輪的葉片，由磁鐵 和檢測(cè)用線圈構(gòu)成檢測(cè)部63b，由檢測(cè)用線圈檢測(cè)由葉輪的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生 的磁通量變化。
還有，作為流量檢測(cè)裝置63，除了葉輪式流量計(jì)以外，還可以使 用渦輪式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)以及電磁流量計(jì)等的公知的流量計(jì)。
以下說(shuō)明氧化本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200的燃料電 池1的陽(yáng)極16a的方法的變形例。 (變形例4)
在變形例4中，控制裝置3的陽(yáng)極氧化處理部25 (陽(yáng)極氧化器26) 控制燃料氣體供給裝置4以保持基準(zhǔn)輸出時(shí)的燃料氣體流量，并控制 電輸出器6以將輸出電流密度提升至大于基準(zhǔn)輸出時(shí)的輸出電流密度。 此時(shí)，控制裝置3的陽(yáng)極氧化處理部25控制氧化劑氣體供給裝置5以 不使陰極16b的電位下降，并供給對(duì)應(yīng)于輸出電流密度的氧化劑氣體。
由此，為了對(duì)應(yīng)于上升的輸出電流密度所需的燃料氣體流量在陽(yáng) 極16a上不足，所以陽(yáng)極16a的電位會(huì)上升，從而陽(yáng)極16a被氧化并且
可以去除雜質(zhì)。
(變形例5)
圖7是示意性地表示本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200的 變形例5的構(gòu)成的框圖。
如圖7所示，在本變形例5的燃料電池系統(tǒng)200中的陽(yáng)極氧化器 26是由混合氣體供給裝置4A和陽(yáng)極氧化處理部25構(gòu)成的?；旌蠚怏w 供給裝置4A具備儲(chǔ)藏混合氣體的容器以及調(diào)整混合氣體的供給量的 流量調(diào)整用具(任何一個(gè)都未圖示)。容器通過(guò)混合氣體流路91與燃 料氣體供給流路8相連接，流量調(diào)整用具是由控制裝置3的陽(yáng)極氧化 處理部25來(lái)控制的?？刂蒲b置3的陽(yáng)極氧化處理部25控制燃料氣體 供給裝置4、氧化劑氣體供給裝置5以及電輸出器6以保持基準(zhǔn)輸出時(shí) 的燃料氣體流量、氧化劑氣體流量以及電輸出。此時(shí)，控制裝置3的 陽(yáng)極氧化處理部25進(jìn)行控制以調(diào)整從混合氣體供給裝置4A供給的混 合于燃料氣體的混合氣體的流量，從而減少供給燃料電池1的氣體中 的氫氣濃度。
由此，因?yàn)闇p少了供給陽(yáng)極16a的氣體中的氫氣濃度，所以陽(yáng)極 16a的電位上升，可以去除雜質(zhì)。
作為混合氣體，從提升陽(yáng)極16a的電位的觀點(diǎn)出發(fā)，需要電離能 小于氫，例如列舉原料氣體或惰性氣體等。
還有，在把原料氣體(天然氣)作為混合氣體來(lái)使用的情況下， 也可以形成這樣的構(gòu)成從構(gòu)成燃料氣體供給裝置4的天然氣供給基 礎(chǔ)設(shè)施旁路供給于燃料氣體供給流路8，并且控制裝置3的陽(yáng)極氧化處 理部25調(diào)整所供給的天然氣的流量。 (變形例6)
圖8是示意性地表示本實(shí)施方式1所涉及的燃料電池系統(tǒng)200中 的變形例6的構(gòu)成的框圖。
如圖8所示，本變形例6的陽(yáng)極氧化器26是由空氣供給裝置4B 構(gòu)成變形例5的混合氣體供給裝置4A，并使用空氣作為混合氣體。空 氣供給裝置4B配設(shè)有向大氣開(kāi)放的鼓風(fēng)機(jī)和調(diào)整供給量的流量調(diào)整 用具(都未圖示)。鼓風(fēng)機(jī)是通過(guò)空氣流路92而與燃料氣體供給流路 8相連接的。
3
由此，在沒(méi)有進(jìn)行發(fā)電的燃料電池1中，并且在原料氣體或者重
整氣體沒(méi)有被送至陽(yáng)極16a的狀況下，通過(guò)從空氣供給裝置4B將空氣 送往陽(yáng)極16a，陽(yáng)極16a與氧發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，所以陽(yáng)極16a的電 位會(huì)上升，可以去除雜質(zhì)。
還有，也可以形成這樣的構(gòu)成由氧化劑氣體供給裝置5構(gòu)成空 氣供給裝置4B，從氧化劑氣體供給裝置5通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄螌⒀趸瘎?體(空氣)供給燃料氣體供給流路8，并由控制裝置3的陽(yáng)極氧化處理 部25控制供給燃料氣體供給流路8的氧化劑氣體的量。
還有，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，對(duì)于測(cè)定陽(yáng)極水分流量和陰極水 分流量二者從而判斷陽(yáng)極有無(wú)中毒作了說(shuō)明，但是并不限定于此，也 可以做成測(cè)定陽(yáng)極水分流量或者陰極水分流量的任一者來(lái)判斷陽(yáng)極有 無(wú)中毒那樣的構(gòu)成。
根據(jù)上述說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的很多改進(jìn)或 者其他實(shí)施方式是顯而易見(jiàn)的。因此，上述說(shuō)明應(yīng)該是僅僅作為例示 解釋，是為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員教導(dǎo)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式而提供的。 只要不脫離本發(fā)明的精神，可以實(shí)質(zhì)性地改變其構(gòu)造以及/或者功能的 詳細(xì)情況。
:下顯示實(shí)施例1和比較例1，并具體地說(shuō)明本發(fā)明的作用效果。 (實(shí)施例1)
在本實(shí)施例中，構(gòu)成了具有與本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的燃料 電池系統(tǒng)200同樣的構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)。使用該燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行 以下說(shuō)明的運(yùn)行。
以將燃料電池1的內(nèi)部溫度(準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)是MEA12內(nèi)的溫度)保 持在65。C的方式從冷卻水供給裝置7向燃料電池1的冷卻水供給歧管 供給冷卻水。
將加濕和加溫成為65。C的露點(diǎn)的燃料氣體從燃料氣體供給裝置4 向燃料氣體供給歧管供給?？刂迫剂蠚怏w的供給以使燃料氣體的利用 率成為80%。
將加濕和加溫成為65'C的露點(diǎn)的氧化劑氣體從氧化劑氣體供給裝 置5向氧化劑氣體供給歧管供給?？刂蒲趸瘎怏w的供給以使氧化劑氣體的利用率成為45%。
在燃料電池1的電輸出為平均單電池電壓為0.7V以上、電流密度 為0.3A/cn^的一定的電負(fù)載下運(yùn)行燃料電池1。
在這個(gè)電負(fù)載以及所供給的燃料氣體、氧化劑氣體的流量以及露 點(diǎn)為一定的基準(zhǔn)輸出中，由陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器把從陽(yáng)極16a排出的 全部的水分作為25t:的水進(jìn)行收集，并檢測(cè)出其流量，從而作為陽(yáng)極 基準(zhǔn)水分流量。另一方面，從陰極16b排出的全部的水分也同樣，由 陰極水分流量檢測(cè)器作為25'C的水進(jìn)行收集，并檢測(cè)出其流量，從而 作為陰極基準(zhǔn)水分流量。然后，在本實(shí)施例中，以與上述同樣的方法 收集從燃料電池1排出的水分，并檢測(cè)出其流量即陽(yáng)極水分流量以及 陰極水分流量。
圖9是表示在實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的從燃料電池排出 的水分的流量比以及平均單電池電壓的隨時(shí)間的變化的圖。在圖9中， 虛線表示從燃料電池1的陽(yáng)極排出的水分的流量即陽(yáng)極水分流量(以 下稱為A2)的相對(duì)于陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(以下稱為Al)的比的流量 比A2/A1，點(diǎn)劃線表示從陰極排出的水分的流量即陰極水分流量(以 下稱為C2)的相對(duì)于陰極基準(zhǔn)水分流量(以下稱為Cl)的比的流量比 C2/C1，實(shí)線表示燃料電池1的平均單電池電壓。
如圖9所示，如果在燃料氣體中混入lppm的雜質(zhì)S02，那么陽(yáng)極 16a將中毒，從陽(yáng)極16a排出的水分的流量比A2/A1降低至0.67。另一 方面，從陰極16b排出的水分的流量比C2/C1增加至1.12。即使停止 陽(yáng)極16a的S02的混入，該從燃料電池1排出的水分的流量的變化也
繼續(xù)。混入S02之后的平均電壓會(huì)漸漸地降低，即使停止S02還是繼
續(xù)降低。
向該陽(yáng)極16a中了毒的燃料電池1的陽(yáng)極16a導(dǎo)入氧，并除去吸 附于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)之后，燃料電池1的平均電壓，伴隨于此，流量 比A2/A1也變得與陽(yáng)極16a中毒之前基本同等。另外，關(guān)于流量比 C2/C1，同樣也變得與陽(yáng)極16a中毒之前基本同等。由此，通過(guò)測(cè)定從 燃料電池1排出的水分的流量的變化，從而能夠檢測(cè)出陽(yáng)極16a由于 雜質(zhì)而中毒，確認(rèn)了通過(guò)陽(yáng)極16a的氧化恢復(fù)了燃料電池1的性能。 (比較例1 )
在比較例1中，在具有與實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)相同的構(gòu)成的 燃料電池系統(tǒng)中，將S02混入氧化劑氣體，除了陰極16b中毒以外的 運(yùn)行條件都與實(shí)施例1相同并在基準(zhǔn)條件下進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行。
圖10是表示比較例的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)從燃料電池排出的水 分的流量比以及平均單電池電壓的隨時(shí)間的變化的圖。在圖10中，虛
線表示從燃料電池1的陽(yáng)極16a排出的水分的流量即陽(yáng)極水分流量(以 下稱為A2)的相對(duì)于陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量(以下稱為Al)的比的流量 比A2/A1，點(diǎn)劃線表示從陰極16b排出的水分的流量即陰極水分流量 (以下稱為C2)的相對(duì)于陰極基準(zhǔn)水分流量(以下稱為Cl)的比的流 量比C2/C1，實(shí)線表示燃料電池1的平均單電池電壓。
如圖10所示，若將lppm的S02混入氧化劑氣體則電池電壓降低。 但是，從陰極16b排出的水分的流量比C2/Cl在l士0.02的范圍內(nèi)，從 陽(yáng)極16a排出的水分的流量比A2/A1在1±0.03的范圍內(nèi)，基本上沒(méi)有 變化。另外，如果進(jìn)行陰極16b的氧化處理，那么電池電壓上升。還 有，在圖中雖然沒(méi)有測(cè)定從陰極16b被氧化之后的陰極16b以及陽(yáng)極 16a排出的水分的流量，但是通過(guò)由其他的中毒物質(zhì)使陰極16b中毒并 進(jìn)行氧化處理的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了流量比C2/C1以及流量比A2/A1都沒(méi)有 發(fā)生變化，所以啟示了流量比C2/C1以及流量比A2/A1都不發(fā)生變化。
根據(jù)上述的實(shí)施例1以及比較例1的結(jié)果，在本發(fā)明的燃料電池 系統(tǒng)以及其運(yùn)行方法中，如果陽(yáng)極由于雜質(zhì)而中毒，則從燃料電池1 的陽(yáng)極排出的水分的流量比A2/A1減少，即，陽(yáng)極水分流量相對(duì)于陽(yáng) 極基準(zhǔn)水分流量而言減小，從陰極排出的水分的流量比C2/C1增加， 即，陰極水分流量相對(duì)于陰極基準(zhǔn)水分流量而言增加，所以能夠檢測(cè) 陽(yáng)極由于雜質(zhì)而中毒。由此確認(rèn)了，只是在由于雜質(zhì)而使陽(yáng)極中毒的 時(shí)候進(jìn)行氧化處理，能夠把由于氧化處理所引起的陽(yáng)極的劣化抑制在 最小的限度而且能夠恢復(fù)燃料電池1的性能。
另夕卜，從燃料電池1的陽(yáng)極16a排出的水分的流量比A2/A1減少， 并且從陰極16b排出的水分的流量比C2/C1增加，被認(rèn)為是由于以下 的原因引起的。
如上所述，燃料氣體從被配設(shè)于各個(gè)單電池100的陽(yáng)極隔板31， 的燃料氣體供給歧管孔40A供給，通過(guò)氣體流路41而從燃料氣體排出
歧管45A排出。因此，認(rèn)為氣體流路41的上流側(cè)(靠近燃料氣體供給
歧管40A—側(cè))與下游側(cè)相比較氫氣濃度較高，在氣體擴(kuò)散電極16上 的上述(化l)以及(化2)所表示的反應(yīng)較高(發(fā)電分布高)。
并且認(rèn)為，在雜質(zhì)混入了燃料氣體的情況下，氣體流路41的上流 側(cè)與下游側(cè)相比較，包含于燃料氣體中的雜質(zhì)的濃度較高，在陽(yáng)極16a 上的與氣體流路41的上游側(cè)相接觸的部分比與下游側(cè)相接觸的部分更 容易中毒。
因此，在氣體擴(kuò)散電極16上的發(fā)電分布較高的地方從氣體流路41 的上游側(cè)向中游側(cè)移動(dòng)，另外，在氣體擴(kuò)散電極16上的參與發(fā)電的部 分減少。由此認(rèn)為，從陰極16b向陽(yáng)極16a逆擴(kuò)散的水量減少，其結(jié) 果是，從燃料電池1的陽(yáng)極16a排出的水分的流量與基準(zhǔn)輸出時(shí)相比 較減少(水分的流量比A2/A1減少)，從燃料電池1的陰極16b排出 的水分的流量與基準(zhǔn)輸出時(shí)相比較增加(水分的流量比C2/C1增加)。
以下參照實(shí)施例2就本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的 運(yùn)行方法中的陽(yáng)極的電位的范圍加以說(shuō)明。
在實(shí)施例2中，再次使用實(shí)施例1的燃料電池的單電池100，以與 實(shí)施例1相同的步驟使其陽(yáng)極16a中毒，之后，分別以300ml/min的速 度向陰極16b供給100RH。/。的氫氣，以300ml/min的速度向陽(yáng)極16a 供給100RH。/。的氮?dú)?，并保持單電?00的溫度65'C。然后，實(shí)施把 參照電極作為陰極16b并把作用電極作為陽(yáng)極16a的2電極體系的循 環(huán)伏安法測(cè)定。作為測(cè)定方法，把陰極16b作為參照電極(假想的標(biāo) 準(zhǔn)氫電極)，把陽(yáng)極16a作為作用電極，將陰極16b作為基準(zhǔn)并對(duì)陽(yáng) 極16a的電位在0V +1.2V的范圍內(nèi)進(jìn)行電位掃描。具體是，在使電位 掃描速度為10mV/sec.而在0V +1.2V的范圍內(nèi)掃描陽(yáng)極16a的電位之 后，反轉(zhuǎn)電位掃描方向，以同樣的掃描速度從+1.2V到OV掃描陽(yáng)極16a 的電位，將該工序作為一個(gè)循環(huán)(cycle)，測(cè)定由于陽(yáng)極16a的氧化 還原反應(yīng)而產(chǎn)生的電流值(氧化電流值和還原電流值)。
圖13是將由在實(shí)施例2中的陽(yáng)極16a的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的電 流值作圖而得到的圖表。實(shí)線是在進(jìn)行1個(gè)循環(huán)的上述陽(yáng)極16a的電 壓的施加的時(shí)候的循環(huán)伏安圖的結(jié)果，虛線是在進(jìn)行2個(gè)循環(huán)的時(shí)候 的循環(huán)伏安圖的結(jié)果，點(diǎn)劃線是進(jìn)行五個(gè)循環(huán)的時(shí)候的循環(huán)伏安圖的
結(jié)果。
如圖13所示，確認(rèn)了在用S02剛剛使陽(yáng)極16a中毒之后(l個(gè) 循環(huán))所測(cè)定的陽(yáng)極16a的電流值的峰值(+0.8V +1.2V之間)通過(guò)掃 描陽(yáng)極16a的電位(2個(gè)循環(huán)或者5個(gè)循環(huán))，即，通過(guò)在陽(yáng)極16a和 陰極16b之間施加電壓而減小，雜質(zhì)S02被氧化去除，燃料電池1的 性能得到恢復(fù)。
如此，在本實(shí)施例2中確認(rèn)了，通過(guò)控制陽(yáng)極16a的電位使其為 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的+0.8V +l,23V，能夠氧化去除附著于陽(yáng)極16a的 雜質(zhì)(在這里是S02)。另外確認(rèn)了，如本實(shí)施例2那樣，可以預(yù)先將 被認(rèn)為附著于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)(吸附于陽(yáng)極16a的中毒成分，例如， 一氧化碳)附著于陽(yáng)極16a，并通過(guò)循環(huán)伏安法求得該雜質(zhì)的電化學(xué)氧 化電位，并將陽(yáng)極16a的電位調(diào)整為該電位以上，從而氧化去除附著 于陽(yáng)極16a的雜質(zhì)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明在對(duì)于燃料電池的性能恢復(fù)所必要的時(shí)機(jī)可以更加可靠地 恢復(fù)陽(yáng)極的性能，所以作為能夠抑制高分子電解質(zhì)型燃料電池的損傷 并且能夠簡(jiǎn)便地使高分子電解質(zhì)型燃料電池的性能得到恢復(fù)的燃料電 池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法是有用的。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于具備高分子電解質(zhì)型燃料電池，該高分子電解質(zhì)型燃料電池具備MEA，該MEA具有高分子電解質(zhì)膜和夾持該高分子電解質(zhì)膜的陽(yáng)極以及陰極，所述高分子電解質(zhì)型燃料電池構(gòu)成為，向所述陽(yáng)極供給燃料氣體，向所述陰極供給氧化劑氣體，該供給的燃料氣體與氧化劑氣體發(fā)生反應(yīng)而發(fā)電，未反應(yīng)的所述燃料氣體從所述陽(yáng)極排出，未反應(yīng)的所述氧化劑氣體從所述陰極排出；燃料氣體供給裝置，向所述陽(yáng)極供給所述燃料氣體；氧化劑氣體供給裝置，向所述陰極供給所述氧化劑氣體；水分流量檢測(cè)器，檢測(cè)從所述陰極排出的水分的流量或者從所述陽(yáng)極排出的水分的流量中的至少一個(gè)水分的流量(以下稱為水分流量)；存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)基準(zhǔn)水分流量，該基準(zhǔn)水分流量是在所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的基準(zhǔn)輸出時(shí)的所述水分流量；陽(yáng)極氧化器，將用所述水分流量檢測(cè)器檢測(cè)的所述水分流量與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述基準(zhǔn)水分流量作比較，并根據(jù)其比較結(jié)果而對(duì)所述陽(yáng)極進(jìn)行氧化。
2. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的0 +1.23V的范圍，而氧化所述陽(yáng)極。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的+0.8 +1.23V的范圍，而氧化所述陽(yáng)極。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)將所述陽(yáng)極的電位控制在吸附于所述陽(yáng)極的中毒成分的電化學(xué)氧化電位以上，而氧化所述陽(yáng)極。
5. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述水分流量檢測(cè)器是檢測(cè)陰極水分流量的陰極水分流量檢測(cè)器，所述陰極水分流量是從所述陰極排出的水分的流量，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)是存儲(chǔ)陰極基準(zhǔn)水分流量的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，所述陰極基準(zhǔn)水分流量是在所述基準(zhǔn)輸出的時(shí)候從所述陰極排出的水分的流量，所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，在所述陰極水分流量相對(duì)所述陰極基準(zhǔn)水分流量而言增加的情況下，氧化所述陽(yáng)極。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述水分流量檢測(cè)器是檢測(cè)陽(yáng)極水分流量的陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器，所述陽(yáng)極水分流量是從所述陽(yáng)極排出的水分的流量，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)是存儲(chǔ)陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，所述陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量是在所述基準(zhǔn)輸出的時(shí)候從所述陽(yáng)極排出的水分的流量，所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，在所述陽(yáng)極水分流量相對(duì)所述陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量而言減少的情況下，氧化所述陽(yáng)極。
7. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陰極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，由所述氧化劑氣體的露點(diǎn)以及流量計(jì)算出水蒸汽的流量，并由該水蒸汽的流量和自所述陰極排出的 水的流量檢測(cè)出所述陰極水分流量。
8. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，由所述氧化劑氣體的露點(diǎn)以及流量計(jì)算出水蒸汽的流量，并由該水蒸汽的流量和自所述陽(yáng)極排出的 水的流量檢測(cè)出所述陽(yáng)極水分流量。
9. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陰極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，使從所述陰極排出的水分成為水而檢測(cè)所述陰極水分流量。
10. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，使從所述陽(yáng)極排出的水分成為 水而檢測(cè)所述陽(yáng)極水分流量。
11. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陰極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，使從所述陰極排出的水分成為水蒸汽而檢測(cè)所述陰極水分流量。
12. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于-所述陽(yáng)極水分流量檢測(cè)器構(gòu)成為，使從所述陽(yáng)極排出的水分成為水蒸汽而檢測(cè)所述陽(yáng)極水分流量。
13. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)以暫時(shí)減少所述燃料氣體供給裝置向所述陽(yáng)極供給的所述燃料氣體的流量的方式進(jìn)行控制，從而提升所 述陽(yáng)極的電位而氧化所述陽(yáng)極。
14. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器具有用于將混合氣體混合于供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體中的混合氣體供給器，所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，控制所述混合氣體供給器而將所述混合 氣體混合于所述燃料氣體中，由此暫時(shí)減少包含于供給所述陽(yáng)極的氣 體中的氫氣濃度，從而提升所述陽(yáng)極的電位而氧化所述陽(yáng)極。
15. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 具備用于調(diào)整所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的輸出的電輸出器， 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)以使得將供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體的流量保持在一定的狀態(tài)并且提升所述電輸出器的輸出電流密度 的方式進(jìn)行控制，從而提升所述陽(yáng)極的電位而氧化所述陽(yáng)極。
16. 如權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽(yáng)極氧化器具有把空氣供給所述陽(yáng)極的空氣供給器， 所述陽(yáng)極氧化器構(gòu)成為，通過(guò)以使空氣流向所述陽(yáng)極的方式控制 所述空氣供給器，從而提升所述陽(yáng)極的電位而氧化所述陽(yáng)極。
17. —種燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于 所述燃料電池系統(tǒng)具備高分子電解質(zhì)型燃料電池，該高分子電解質(zhì)型燃料電池具備MEA，該MEA具有高分子電解質(zhì)膜和夾持該高分子電解質(zhì)膜的陽(yáng)極以及陰極，所述高分子電解質(zhì)型燃料電池構(gòu)成為，向所述陽(yáng)極供給燃料氣體， 向所述陰極供給氧化劑氣體，該供給的燃料氣體與氧化劑氣體發(fā)生反 應(yīng)而發(fā)電，未反應(yīng)的所述燃料氣體從所述陽(yáng)極排出，未反應(yīng)的所述氧化劑氣體從所述陰極排出；燃料氣體供給裝置，向所述陽(yáng)極供給所述燃料氣體； 氧化劑氣體供給裝置，向所述陰極供給所述氧化劑氣體； 水分流量檢測(cè)器，檢測(cè)從所述陰極排出的水分的流量或者從所述陽(yáng)極排出的水分的流量中的至少一個(gè)水分的流量(以下稱為水分流存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)基準(zhǔn)水分流量，所述水分流量是在所述高分子電 解質(zhì)型燃料電池的基準(zhǔn)輸出時(shí)的所述水分的流量；所述燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法包括，將用所述水分流量檢測(cè)器檢 測(cè)出的所述水分流量和存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述基準(zhǔn)水分流量作 比較，并根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
18. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于 使所述陽(yáng)極的電位在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的0 +1.23V的范圍內(nèi)而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
19. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于 使所述陽(yáng)極的電位在相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的+0.8 +1.23V的范圍內(nèi)而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
20. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于 使所述陽(yáng)極的電位在吸附于所述陽(yáng)極的中毒成分的電化學(xué)氧化電 位以上而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
21. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于: 所述水分流量檢測(cè)器是檢測(cè)陰極水分流量的陰極水分流量檢測(cè)器，所述陰極水分流量是從所述陰極排出的水分的流量，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)陰極基準(zhǔn)水分流量，所述陰極基準(zhǔn)水分流量是在所述基準(zhǔn)輸出的時(shí)候從所述陰極排出的水分的流量，在所述陰極水分流量相對(duì)所述陰極基準(zhǔn)水分流量而言增加的情況下，進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
22. 如權(quán)利要求17或21所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于所述水分流量檢測(cè)器是檢測(cè)陽(yáng)極水分流量的陽(yáng)極水分流量檢測(cè) 器，所述陽(yáng)極水分流量是從所述陽(yáng)極排出的水分的流量，所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量，所述陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量是 在所述基準(zhǔn)輸出的時(shí)候從所述陽(yáng)極排出的水分的流量，在所述陽(yáng)極水分流量相對(duì)所述陽(yáng)極基準(zhǔn)水分流量而言減少的情況 下，進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
23. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于通過(guò)暫時(shí)減少自所述燃料氣體供給裝置向所述陽(yáng)極供給的所述燃 料氣體，從而提升所述陽(yáng)極的電位而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
24. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于所述燃料電池系統(tǒng)具備用于將混合氣體混合于供給所述陽(yáng)極的所 述燃料氣體中的混合氣體供給器，通過(guò)將所述混合氣體混合于所述燃料氣體中，并暫時(shí)減小包含于 供給所述陽(yáng)極的氣體中的氫氣濃度，從而提升所述陽(yáng)極的電位而進(jìn)行 氧化所述陽(yáng)極的處理。
25. 如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于 所述燃料電池系統(tǒng)具備用于調(diào)整所述高分子電解質(zhì)型燃料電池的 輸出的電輸出器，通過(guò)把供給所述陽(yáng)極的所述燃料氣體的流量保持在一定的狀態(tài)， 并且提升所述電輸出器的輸出電流密度，從而提升所述陽(yáng)極的電位而 進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
26.如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于: 所述燃料電池系統(tǒng)具備把空氣供給所述陽(yáng)極的空氣供給器， 通過(guò)從所述空氣供給裝置使空氣流向所述陽(yáng)極，從而提升所述陽(yáng) 極的電位而進(jìn)行氧化所述陽(yáng)極的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行方法。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具備高分子電解質(zhì)型燃料電池(1)，其具備具有高分子電解質(zhì)膜(13)、陽(yáng)極(16a)以及陰極(16b)的MEA(12)；將燃料氣體供給陽(yáng)極(16a)的燃料氣體供給裝置(4)；將氧化劑氣體供給陰極(16b)的氧化劑氣體供給裝置(5)；檢測(cè)從陰極(16b)排出的水分的流量或從陽(yáng)極(16a)排出的水分的流量的至少一個(gè)水分的流量的水分流量檢測(cè)器(2)；存儲(chǔ)在高分子電解質(zhì)型燃料電池(1)的基準(zhǔn)輸出時(shí)的基準(zhǔn)水分流量的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(22)；陽(yáng)極氧化器(25)，把由水分流量檢測(cè)器(2)檢測(cè)出的水分的流量與由存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(22)存儲(chǔ)的基準(zhǔn)水分流量作比較并根據(jù)其比較的結(jié)果氧化陽(yáng)極(16a)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101375450SQ20078000326
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者柴田礎(chǔ)一, 牟田葵, 羽藤一仁, 辻庸一郎, 野木淳志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社