燃料电池系统的制作方法

专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统，尤其是涉及一种使用固体
聚合物月莫(solid polymer membrane)4乍为电解质月莫(electrolyte membrane)的燃 一十电；也系统。
背景技术：
在普通燃料电池系统中，在发电性能由于燃料电池中的杂 质而下降之后，将燃料电池的极性颠倒以引出电流并且从电解 质膜移动并排出杂质离子(例如，参见日本专利3475869)。

发明内容
然而，在普通燃料电池系统中，不能去除吸附在催化剂表 面上的杂质。
在考虑了上述问题的情况下实现了本发明，并且本发明的 目的是去除常压硫化合物等杂质。
根据本发明的实施例，燃料电池系统包括燃料电池，其 中堆叠有多个单元电池，每个单元电池具有保持在电极催化剂 层之间的电解质膜；以及控制装置，用于通过将从所述电极催 化剂层排出的水量增大到预定量或更大量来恢复所述电极催化 剂层的催化活性。
在该燃料电池系统中，将从电极催化剂层排出的水量增大
合物。


6图l是示出根据本发明的第 一 实施例的燃料电池系统中的
燃料电池的单元电池的反应部的局部纵向截面图2是从电解质膜侧观察时的构成单元电池的阴极分离器
(separator)的正—见图3是示出根据第 一 实施例的燃料电池系统的例子的图； 图4是示出根据第 一 实施例的燃料电池系统中的催化活性
(catalytic activity)恢复操作的过程的流程图5是示出根据第二实施例的燃料电池系统的例子的图；以
及
图6是示出根据第三实施例的燃料电池系统中的催化活性 恢复操作的过程的流程图。
具体实施例方式
第一实施例
将参考图l说明根据本发明的第 一 实施例的燃料电池系统。 图l是示出根据第 一 实施例的燃料电池系统中的燃料电池1 的单元电池1 a的反应部的局部纵向截面图。如图3中所示的燃料 电池l具有堆叠有100至200个单元电池la的堆叠结构。图l是沿 图2中的线I-I的截面图。
单元电池la包括固体聚合物电解质膜2 (在下文中称为"电 解质膜")；阳极催化剂层3 (例如，电极催化剂层或者燃料极(fuel pole))和阴极催化剂层4 (例如，电极催化剂层或者氧化剂层)， 它们之间保持有电解质膜2;阳极气体扩散层5，其设置在阳极 催化剂层3的外侧；以及阴极气体扩散层6，其设置在阴极催化 剂层4的外侧。单元电池la还包括阳极分离器8，其设置在阳 极气体扩散层侧表面，并且具有多个氢气通道7(即，燃料气体 通道)；以及阴极分离器IO,其设置在阴极气体扩散层侧表面，并且具有多个空气通道9(即，氧化剂气体通道)。此外，阳极分
离器8和阴极分离器10包括分别设置在相邻的氢气通道7之间和 相邻的空气通道9之间的冷却水通道11和12。冷却水通道11和12 分别将氢气通道7和空气通道9间隔开。例如，如图2所示，多个 空气通道9相互平行地布置在从空气输入管侧到空气排出管侧。 在第一实施例中，电解质膜2、阳极催化剂层3、阴极催化
(membrane electrode assembly, MEA) 13。
通过在碳黑等上支持铂等催化剂来形成阳极催化剂层3和 阴极催化剂层4中的每个。由例如碳纸或者碳布等导电多孔材料 制成阳极气体扩散层5和阴极气体扩散层6中的每个。在第一实 施例中，由碳组成阳极分离器8和阴极分离器10中的每个，但是 可以由镀有贵金属的金属组成阳极分离器8和阴极分离器10中 的每个。
图2是从电解质膜2侧观察时的构成单元电池la的阴极分离 器10的正视图。在图2中，由阴影示出膜电极组件13中的反应部 28，燃料气体在反应部28中与氧化剂气体反应。在本实施例中， 阴极分离器10是碳分离器。
当将氢气和空气分别作为燃料气体和氧化剂气体提供给燃 料电池时，发生以下电化学反应
燃料极2H2 — 4H+ + 4e .........方程(l)
氧化极02 + 4H+ + 4e — 2H20 .........方程(2)
作为氧化剂气体从外部提供给燃料电池的空气中包含硫氧 化物、硫化氬、氮氧化物等空气污染物。在这些污染物中，硫 化合物强有办地吸附在氧化极上的催化剂的表面，从而阻碍了
发生在电极表面上的方程2的反应并降低了燃料电池的发电性
6匕 a匕。
8阴极分离器10包括空气通道9，在每个空气通道9中，空 气(即氧化剂气体)在面向膜电极组件13的表面上流动；空气输 入管20(即氧化剂气体入口)，用于将空气提供给空气通道9;以 及空气排出管21 (即氧化剂气体出口)，用于将在反应部28中没 有反应的空气从空气通道9排出。空气通道9通过扩散体22连接 到空气输入管20,并且通过扩散体23连接到空气排出管21。
阴极分离器10还包括氢气输入管24 (即燃料气体入口)， 用于将氢气(即燃料气体)引入设置在阳极分离器8中的氢气通 道7;以及氢气排出管25 (即燃料气体出口 )，用于将在反应部28 中没有反应的氢气从氢气通道7排出。此外，阴极分离器10包括 冷却水输入管26,用于将冷却水引入冷却水通道11和12;以及 冷却水排出管27，用于将冷却水从冷却水通道11和12排出。
阳极分离器8具有与图2所示的阴极分离器10的形状左右和 前后颠倒的形状。氢气输入管24通过扩散体(在附图中未示出) 连接到反应部28,以及反应部28通过扩散体(在附图中未示出) 连接到氢气排出管25。因此，根据第一实施例的单元电池是所 谓的燃料气体和氧化剂气体以相反方向流动的逆流式 (counter-flow type)。尽管在本实施例中单元电池la是逆流式， 其也可以是燃坤+气体和氧化剂气体以相同方向流动的平行流式 (parallel—flow type)。
图3是示出根据第 一 实施例的燃料电池系统的例子的图。燃 料电池系统包括燃料电池l,其具有堆叠有图l和图2所示的多 个单元电池la的堆叠结构；氧化剂气体供应管道33,用于将空
气体送风机35,其设置在氧化剂气体供应管道33上，用于将氧 化剂气体送到燃料电池l;以及燃料气体罐37,用于存储要提供 给燃料电池的氢气等燃料气体。例如，燃料气体罐37是在高压下存储氢气的高压罐。
通过燃料气体供应管道39将氢气等燃料气体提供给燃料电 池1的各阳极催化剂层3。也就是说，通过燃料气体供应管道39 将燃料气体提供给燃料电池1的单元电池1 a的阳极催化剂层3 ， 并且通过氧化剂气体供应管道33将氧化剂气体提供给阴极催化 剂层4 。燃料气体和氧化剂气体在电解质膜2中反应以发电。
通过设置在燃料气体供应管道3 9上的燃料气体调节阀41和 燃料气体供应调节阀43将存储在燃料气体罐37中的燃料气体提 供给燃料电池1 。燃料电池l还设置有用于排出在燃料电池1中没 有反应的燃料气体的燃料气体排出管道45。
氧化剂气体是例如空气，并且通过设置在氧化剂气体供应 管道33上的氧化剂气体过滤器47、氧化剂气体送风机35以及氧 化剂气体供应调节阀49将氧化剂气体提供给燃料电池1。在本实 施例中，将氧化剂气体过滤器47设置在氧化剂气体送风机35的 上游，以及将氧化剂气体供应调节阀49设置在氧化剂气体送风 机35的下游。氧化剂气体过滤器47具有去除要提供给燃料电池1 的空气中的杂质的功能。
将已经由氧化剂气体过滤器4 7去除了杂质的氧化剂气体通 过氧化剂气体送风机35送到燃料电池1的阴极催化剂层4。通过 与燃料电池l连接的氧化剂气体排出管道51将在燃料电池l中没 有反应的氧化剂气体(例如氮气)从燃料电池1排出。
为了检测流经氧化剂气体供应管道33的氧化剂气体中所包 含的硫化合物的浓度，根据本实施例的燃料电池系统还包括设 置在氧化剂气体过滤器47和氧化剂气体送风机35之间的硫化合 物传感器5 3 (例如硫化合物检测器)。硫化合物传感器5 3检测通 过了氧化剂气体过滤器47之后的氧化剂气体中所包含的硫化合 物的浓度。尽管在本实施例中硫化合物传感器5 3设置在氧化剂气体过滤器47和氧化剂气体送风机35之间，硫化合物传感器53 也可以设置在氧化剂气体供应管道33的其它位置。
此外，氧化剂气体流量传感器52 (例如氧化剂气体流量检 测器)，用于检测流经氧化剂气体供应管道33的氧化剂气体的流 量；以及氧化剂气体加湿器54 (例如氧化剂气体加湿装置)，用 于增加要提供给燃料电池1的氧化剂气体的含水量。在本实施例 中，将氧化剂气体流量传感器52设置在氧化剂气体过滤器47的 上游，以及将氧化剂气体加湿器54设置在氧化剂气体供应调节 阀49的下游。尽管在本实施例中氧化剂气体流量传感器52设置 在氧化剂气体过滤器47的上游，但是安装位置不限于此，而是 只要设置在氧化剂气体供应管道33上即可。
通过设置在燃料气体供应管道39上的燃料气体调节阀41来 减小从燃料气体罐37提供给燃料气体供应管道39的燃料气体的 压力，并且通过燃料气体供应调节阀43控制燃料气体的流量。
此外，为了一企测各单元电池la的电压，将单元电池电压传 感器5 5 (例如单元电池电压检测器)设置在燃料电池1的各单元 电池la的阳极催化剂层3和阴极催化剂层4之间。
根据本实施例的燃料电池l还包括用于冷却水管57、用于存 储冷却水的冷却水罐5 9和用于循环冷却水的冷却水泵61 。
^4居第一实施例的燃料电池系统还包括ECU 65 (即电子控 制单元)，以由ECU 65来控制燃料电池1、氧化剂气体送风机35、 燃料气体供应调节阀43和冷却水泵61。例如，ECU65控制燃料 电池l的发电负荷(即电力)。ECU 65控制氧化剂气体送风机35, 以控制要提供给燃料电池l的氧化剂气体的流量。ECU 65控制 冷却水泵61,以控制要提供给燃料电池l的冷却水的流量。尽管 图3中未示出，将燃料电池l、氧化剂气体送风机35、燃料气体供应调节阀43和冷却水泵61与ECU 65电连接。
ECU 65与氧化剂气体流量传感器52、硫化合物传感器53 、 氧化剂气体加湿器54和单元电池电压传感器55电连接。因此， 对流经氧化剂气体供应管道33的氧化剂气体的流量、流经氧化 剂气体供应管道3 3的氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度、 各单元电池la的电压的读取以及要提供给燃料电池1的氧化剂 气体的含水量进行控制。
在根据本实施例的燃料电池系统中，当流经氧化剂气体供 应管道3 3的氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度是预定值或 更大值时，或者当各单元电池la的电压降是预定值或更大值时， ECU 65控制氧化剂气体加湿器54,以增大要提供给燃料电池l 的氧化剂气体的含水量并用预定负荷或更大负荷来在燃料电池 l中进行发电。结果，将从燃料电池l的催化剂层排出的水量增 大到预定值或更大值。此时，ECU 65控制燃料电池1的发电负 荷，以使从催化剂层排出的水量增大到大于燃料电池1的常规运 行中的水量。因此，在燃料电池l中在高湿度条件下进行发电， 因而，从燃料电池l的催化剂层排出的水量增大，从而去除了吸 附在催化剂表面的硫化合物等杂质。在本实施例中，ECU 65、 氧化剂气体加湿器5 4和硫化合物传感器5 3用作用于恢复阴极催 化剂层4中的催化剂的催化活性的催化活性恢复装置。
图4是示出根据第 一 实施例的燃料电池系统中的催化活性 恢复操作的过程的流程图。在图1所示的燃料电池系统中进行图 4所示的催化活'性恢复操作。
当驱动燃料电池系统以开始处理时，ECU 65判断是否需要 催化活性恢复操作(步骤S100)。在这个步骤中，硫化合物传感 器5 3和单元电池电压传感器5 5用作用于检测燃料电池1的状态 的燃料电池状态检测器。ECU65用作用于基于来自燃料电池状
12态检测器的检测信号来判断是否需要催化活性恢复操作的恢复 操作必要性判断装置。
在步骤S100中，当满足下述条件时，ECU65判断为需要燃 料电池1的催化活'性恢复操作。
作为第一条件，例如，当由硫化合物传感器53检测到的硫 化合物的浓度是预定值或更大值时，ECU 65判断为需要催化活 性恢复操作，并且进行控制以进行催化活性恢复操作。硫化合 物传感器53检测流经氧化剂气体供应管道33并且提供给燃料电 池l的氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度，并且ECU 65读 取检测信号。在进行催化活性恢复操作中，例如，可以通过实 验测量在燃料电池1的发电性能下降了预定程度或更大程度时 的硫化合物的浓度来确定硫化合物的预定浓度。在实验方法中， 例如，将氢气和空气分别作为燃料气体和氧化剂气体提供给燃 料电池单元电池中的燃料极和氧化极以发电，并且测量当在氧 化剂气体中混合了预定浓度的硫化合物时的电池电压的变化。 结果，可以获得所供应的气体中的硫化合物浓度与燃料电池的 发电性能的下降之间的关系。不是必须为氧化剂气体供应管道 33设置安装硫化合物传感器53。例如，当根据实施例的燃料电 池系统安装在包括导航系统的汽车上时，可以由ECU 65读取通 过行驶区域中的汽车导航系统所读取到的硫化合物浓度信息。
作为第二条件，例如，当预定时间内流入燃料电池l的氧化
剂气体中所包含的硫化合物的累积量是预定值或更大值时， ECU 65判断为需要催化活性恢复操作，并且进行控制以进行催 化活性恢复操作。作为用于计算预定时间内流入燃料电池l的硫 化合物的累积量的方法，可以采用这样一种方法将氧化剂气 体流量传感器5 2检测到的氧化剂气体的流量、硫化合物传感器 5 3检测到的氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度与硫化合物
13的流入时间进行积分。在这种情况下，ECU 65、氧化剂气体流 量传感器5 2和硫化合物传感器5 3用作用于检测流入到燃料电池 1的硫化合物的累积量的硫化合物累积供应检测器。在进行催化 活性恢复操作中，例如，可以通过实验测量直到燃料电池l的发
确定硫化合物的累积流入的预定量。在实验方法中，例如，将 氢气和空气分别作为燃料气体和氧化剂气体提供给燃料电池单 元电池中的燃料极和氧化极以发电，并且测量当在氧化剂气体 中混合了预定浓度的硫化合物时的电池电压的变化。结果，可 以获得提供给燃料电池的硫化合物的累积流入与燃料电池的发 电性能的下降之间的关系。
作为第三条件，例如，当由单元电池电压传感器55检测到 的单元电池1 a的电压降是预定值或更大值时，ECU 65判断为需 要催化活性恢复操作，并且进行控制以进行催化活性恢复操作。 单元电池la的电压降表示，例如，当燃料电池l以预定负荷发电 时，每个单元电池la的电压降。在进行催化活性恢复操作时， 例如，可以基于燃料电池l的特性来确定单元电池la的电压降。
作为第四条件，例如，当燃料电池l的单元电池la的电压下 降率是预定值或更大值时，E C U 6 5判断为需要催化活性恢复操 作，并且进行控制以进行催化活性恢复操作。单元电池la的电 压下降率表示，例如，当以预定负荷驱动燃泮牛电池1时，每个单 元电池la在预定时间内的电压降(即电压梯度)。在本实施例中， ECU 65根据由单元电池电压传感器55检测到的单元电池la的 电压变化来确定单元电池la的电压下降率。单元电池电压传感 器55和ECU 65用作用于^r测单元电池la的电压下降率的单元 电池电压下降率检测器。在进行催化活性恢复操作时，可以基 于阴极催化剂层4和电解质膜2的材料以及燃料电池1的特性来通过实^r确定单元电池la的电压下降率。
作为第五条件，例如，当燃料电池l的累积运行时间是预定 值或更大值时，ECU65判断为需要催化活性恢复操作，并且进 行控制以进行催化活性恢复操作。E C U 6 5使用其内设置的计时 器(未示出)来计算燃料电池1的累积运行时间。在进行催化活性 恢复操作时，燃料电池1的累积运行时间依赖于燃料电池系统的 运行环境中硫化合物的浓度和氧化剂气体过滤器4 7的杂质捕获 性能。例如，可以基于普通环境标准浓度，将累积运行时间设 置为大约50小时。
尽管可以选择用于燃料电池1的催化活性恢复操作的上述 五个条件中的任何一个，还可以在多个条件下进行催化活性恢
复操作。
返回到图4的流程图，当在步骤S100中判断为不需要催化 活性恢复操作时，处理结束。
在步骤S100中，当基于五个条件中的任何一个判断为需要 催化活性恢复操作时，ECU 65判断是否可以在燃料电池1中进 行催化活性恢复操作(步骤SIOI)。同时，ECU65用作用于判断 是否可以进行活性恢复操作的恢复操作可能性判断装置。在步 骤S101中，ECU 65判断燃料电池1是否进行足以使从燃料电池1 的催化剂层排出的水量增大到预定值或更大值的高负荷运行。 例如，根据第一实施例的燃料电池系统安装在汽车上时，该运 行与汽车在高速路上的行驶相对应。在这种状态下，可以在高
湿条件下对催化剂执行催化活性恢复操作，从而可以更有效地 恢复催化活性。在这种情况下，出现剩余电力，从而可以将剩 余电力充到二次电池等电池(未示出)中。
在步骤S101中，当判断为燃料电池l处于不能进行催化活 性恢复操作的状态下时，重复步骤SIOI，直到可以进行催化活性恢复操作(即，直到燃料电池1进行足以使从燃料电池1的催化 剂层排出的水量增大到预定值或更大值的高负荷运行)。
在步骤S101中，当判断为燃料电池l处于可以进行催化活 性恢复操作的状态下，进行催化活性恢复操作，即，进行用于 使从燃料电池1的催化剂层排出的水量增大到预定值或更大值
的处理(步骤S102)。在这个步骤中，可以使用除上述方法之外 的方法ECU 65控制氧化剂气体加湿器54以增大要提供给燃料 电池l的氧化剂气体的含水量并且在燃料电池l中以预定负荷或 更大负荷发电。例如，ECU65可控制冷却水泵61,以增大要提 供给燃料电池1的冷却水的流量并且降低燃料电池1的温度，从 而增大从燃料电池l的催化剂层排出的水量。结果，增大了燃料 电池1中的相对湿度，从而增大了从燃料电池1的催化剂层排出 的水量。在步骤S102中，从燃料电池l的催化剂层排出的水量 增大到预定值或更大值，但是，所排出的水的预定量是指例如
等杂质的量。由于适当的量依赖于通过硫化合物传感器53检测 到的硫化合物的浓度和通过硫化合物累积供应检测器检测到的 硫化合物的累积流量而变化，因此将预定量优选地设置为基于 实验所确定的值。
在从燃料电池1的催化剂层排出的水量增大到预定值或更 大值之后，ECU65增大发电负荷，以使从燃料电池l的催化剂
杂质的量，从而开始燃料电池l中的发电(步骤S103)。
然后，ECU 65判断是否经过了预定时间t (步骤S104)。当 判断为从由于增大了燃料电池1的发电负荷而开始发电时起经 过了预定时间t时，结束燃料电池1的发电(步骤S105)。在步骤 S105中，燃料电池l的发电负荷回到常规值或者结束发电，以
16结束催化活性恢复操作。当在步骤S 1 0 4中判断为从由于增大了 下继续发电，直到经过了预定时间t。
在步骤S103和S104中，通过增大燃料电池的发电负荷来进 行预定时间t的发电，从而增大从阴极催化剂层4排出的水量。 水通过燃料气体排出管道45流到燃料电池1的外面，从而促进了 吸附在阴极催化剂层4的催化剂上的硫化合物等杂质的解吸和 去除。由于增大了发电负荷而进行的发电的预定时间t的适当值 依赖于阴极催化剂层4的催化剂的材料、阴极催化剂层4的湿度 状态、通过硫化合物传感器5 3检测到的硫化合物的浓度或者通 过硫化合物累积供应检测器检测到的硫化合物的累积流量而变 化。因此，将预定时间t优选地设置为基于实验所确定的值。在 本实施例中，例如，可将预定时间设置为大约30分钟。
在第一实施例中，可以通过将从燃料电池l的阴极催化剂层
的硫化合物。因此，可以防止催化剂(特别地，阴极催化剂层4 的催化剂)的劣化并且抑制燃料电池1的发电性能的下降。 第二实施例
图5是示出根据第二实施例的燃料电池系统的例子的图。除 下面说明的几点以外，根据第二实施例的燃料电池系统与根据 第 一 实施例的燃料电池系统相同。通过相同的附图标记表示相 同的元件。在图5中，省略了冷却水管57、冷却水罐59和冷却水 泵61。
根据第二实施例的燃料电池系统包括两个设置在氧化剂气 体供应管道33的氧化剂气体供应调节阀49的下游的三向阀70和 72。通过三向阀70和72将氧化剂气体供应管道33分为两个通道， 以及在通道之一即氧化剂气体旁路管道74上设置有氧化剂气体
17加湿器54。
将三向阀70和72连接到ECU 65 ,以使得在催化活性恢复操 作中，ECU 65对三向阀70和72以及氧化剂气体加湿器54进行控 制，以增大要提供给燃料电池l的氧化剂气体的含水量。同时， ECU 65控制三向阀70和72,以 使氧化剂气体流动到氧化剂气体 旁路管道74。
在第二实施例中，可以通过三向阀70和72以及氧化剂气体 加湿器54来增大氧化剂气体的含水量，从而可以有效去除吸附
第 一 实施例的燃料电池系统中的相同。 第三实施例
图6是示出根据第三实施例的燃料电池系统中的催化活性 恢复操作的过程的流程图。根据第三实施例的燃料电池系统的 构成与根据第 一 实施例或者第二实施例的燃料电池系统的相 同，/人而省略其i兌明。#4居第三实施例的燃泮牛电池系统，可以 是根据第 一 实施例和第二实施例的燃料电池系统的结合。
在根据第三实施例的燃料电池系统中的催化活性恢复操作 的过程中，步骤S200到S205的处理与图4所示的第一实施例的 步骤S100到S105的相同。在步骤S202中，可以通过结合以下处 理中的至少两个来进行催化活性恢复操作以预定负荷或更大 负荷进行燃料电池1的发电的处理、降低燃料电池1的温度以增 大从催化剂层排出的水量的处理以及增大要提供给燃料电池的 氧化剂气体的含水量的处理。
在第三实施例中，当在步骤S205结束了预定时间t的由于增 大了燃料电池l的发电负荷而进行的发电时，ECU 65对氧化剂 气体供应调节阀49进行控制，从而将要提供给燃料电池1的氧化 剂气体的流量增大到预定值或更大值。这是为了防止所谓的"水淹(flooding)"而进行的，在水淹中，由于步骤S202中燃料电池1
从而降低了燃料电池l在后续发电中的发电性能。
在第三实施例中，在恢复了催化活性之后，将氧化剂气体 的流量增大到预定值或更大值，从而去除积累在阴极催化剂层4 中的剩余水并且防止由于水淹而导致的发电性能的下降。其它 效果与根据第 一 实施例和第二实施例的燃料电池系统的相同。
尽管已经参考特定的优选实施例公开了本发明，在不脱离 由所附权利要求书及其等价物所定义的本发明的思想和范围的 情况下，可以对所说明的实施例进行众多修改、变更和变化。 例如，不是必须设置图3所示的氧化剂气体流量传感器5 2和氧化 剂气体加湿器54。因此，本发明并不意在限于所说明的实施例，
而是具有所附权利要求书所定义的全部范围。
本申请要求2006年09月20日提交的日本专利申请 2006-254052的优先权，在此通过引用将其公开内容整体包含于 此。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括燃料电池，其中堆叠有多个单元电池，每个单元电池具有保持在电极催化剂层之间的电解质膜；以及控制装置，用于通过将从所述电极催化剂层排出的水量增大到预定量或更大量，来恢复所述电极催化剂层的催化活性。
2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，在 恢复所述电极催化剂层的催化活性时，所述控制装置将从所述 电极层排出的水量增大到比所述燃料电池的常规运行时的量大 的量。
3. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，在 恢复所述电极催化剂层的催化活性时，所述控制装置允许所述 燃料电池以预定负荷或更大负荷发电。
4. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，在 恢复所述电极催化剂层的催化活性时，所述控制装置降低所述 燃料电池的温度。
5. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括氧化剂气体加湿器，用于增大要提供给所述燃料电池的氧 化剂气体的含水量；其中，在恢复所述电极催化剂层的催化活性时，所述控制 装置增大要提供给所述燃料电池的氧化剂气体的含水量。
6. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括燃料电池状态检测器，用于检测所述燃料电池的状态；以及恢复操作必要性判断装置，用于基于所述燃料电池状态检 测器的检测信号判断是否需要催化活性恢复操作。
7. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括硫化合物检测器，用于检测要提供给所述燃料电池的氧化 剂气体中所包含的硫化合物的浓度；其中，当所述氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度为预 定值或更大值时，所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
8. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括硫化合物累积供应检测器，用于检测累积在所述燃料电池 中的硫化合物的量；其中，当流入所述燃料电池的硫化合物的累积量为预定值 或更大值时，所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
9. 根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括氧化剂气体流量检测器，用于检测所述氧化剂气体的流量； 其中，所述硫化合物累积供应检测器根据所述硫化合物检 测器所检测到的所述氧化剂气体中所包含的硫化合物的浓度、 所述氧化剂气体流量检测器所检测到的所述氧化剂气体的流量 和所述硫化合物的供应时间来计算流入所述燃料电池的硫化合 物的累积量。
10. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括单元电池电压检测器，用于检测所述燃料电池的每个单元 电池的电压；其中，当所述每个单元电池的电压降为预定值或更大值时， 所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
11. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括单元电池电压下降率检测器，用于才企测所述每个单元电池 的电压下降率；其中，当所述每个单元电池的电压下降率为预定值或更大 值时，所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
12. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括累积运行时间检测器，用于检测所述燃料电池的累积运行 时间；其中，当所述燃料电池的累积运行时间为预定值或更大值 时，所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
13. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括恢复操作可能性判断装置，用于判断是否可能进行催化活 性恢复操作；其中，在所述恢复操作可能性判断装置判断为可能进行催 化活性恢复操作之后，所述控制装置进行所述催化活性恢复操作。
14. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，还 包括氧化剂气体流量控制器，用于控制要提供给所述燃料电池 的氧化剂气体的流量；其中，在催化活性恢复操作之后，所述控制装置将要提供 给所述燃料电池的氧化剂气体的流量增大到预定值或更大值。
15. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述控制装置在所述燃料电池的高负荷运行中进行所述催化活性 恢复操作。
16. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述控制装置安装在汽车上。
17. 根据权利要求16所述的燃料电池系统，其特征在于， 所述控制装置在高速路上进行所述催化活性恢复操作。
18. —种燃泮牛电池系统，包括燃料电池，其中堆叠有多个单元电池，每个单元电池具有 保持在电极催化剂层之间的电解质膜；以及控制部件，用于通过将从所述电极催化剂层排出的水量增 大到预定量或更大量，来恢复所述电极催化剂层的催化活性。
19. 一种控制燃料电池的方法，所述燃料电池包括多个单 元电池，每个单元电池具有保持在电极催化剂层之间的电解质 膜，所述方法包括通过将从所述电极催化剂层排出的水量增大到预定量或更 大量，来恢复所述电极催化剂层的催化活性。
全文摘要
一种燃料电池系统，用于去除吸附在催化剂表面上的硫化合物。该燃料电池系统包括燃料电池(1)，其中堆叠有多个单元电池，每个单元电池具有保持在电极催化剂层之间的电解质膜；以及控制装置，用于通过将从所述电极催化剂层排出的水量增大到预定量或更大量，来恢复所述电极催化剂层的催化活性。
文档编号H01M8/06GK101517802SQ200780034743
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月18日 优先权日2006年9月20日
发明者下井亮一, 永原良树 申请人:日产自动车株式会社