JP2008021500A

JP2008021500A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2008021500A
Application number: JP2006191558A
Authority: JP
Inventors: Toyoichi Umehana; 豊一梅花
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2008007740A1

Abstract

【課題】酸化剤ガスの流路上に配置されたセンサの検出精度が不純物の影響で低下したり、センサが劣化するのを抑えることが可能な燃料電池システムの提供。
【解決手段】燃料電池の空気極を経由する酸化剤ガス流路と、酸化剤ガス流路に設けられた複数のセンサと、酸化剤ガス流路において複数のセンサの上流側に配置され、酸化剤ガスに含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタとを含む燃料電池システムである。本発明によれば、ケミカルフィルタで不純物が除去されるため、その下流側に配置された複数のセンサのそれぞれに対する不純物の作用を抑えることができ、センサの精度維持を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池の空気極に酸化剤ガスとして供給される空気から硫黄化合物(例えばＳＯ_２やＨ_２Ｓ)や窒素酸化物(ＮＯｘ)のような燃料電池に対して有害な不純物成分を除去するため、燃料電池に対する酸化剤ガスの供給路上にケミカルフィルタが配置されたものがある(例えば、特許文献１)。ケミカルフィルタは、活性炭等から構成され、不純物成分を自身に吸着させて除去する。
特開２００５−１１６３５３号公報

一般に、酸化剤ガスの供給路上には、燃料電池に対する酸化剤ガスの供給量や、その温度を調整するために設けられる圧力センサや温度センサのような各種のセンサが設けられる。

従来、酸化剤ガス供給路に配置される各種センサとの関係を考慮してケミカルフィルタを配置する例はなく、ケミカルフィルタの上流側に圧力センサや温度センサのようなセンサが配置されることがあった。

この場合、ケミカルフィルタの上流側に配置されたセンサが、酸化剤ガスに含まれる不純物成分(例えばＳＯ_２やＨ_２Ｓ)に長時間さらされ、不純物がセンサに付着し、センサの検知精度を低下させるおそれがあった。また、酸化剤ガスに含まれる水分がセンサに付着した不純物に作用して酸が生成され、センサを腐食するおそれがあった。

本発明の目的は、酸化剤ガスの流路上に配置されたセンサの検出精度が不純物の影響により低下したり、センサが劣化したりすることを抑制することが可能な燃料電池システムを提供することである。

本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。

即ち、本発明は、燃料電池のカソード極に酸化剤ガスを導入するとともにカソード極から排出ガスを排出する酸化剤ガス流路と、
前記酸化剤ガス流路上に設けられた複数のセンサと、
前記酸化剤ガス流路において前記複数のセンサの上流側に配置され、酸化剤ガスに含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを含む吸着器と
を含む燃料電池システムである。

本発明によれば、ケミカルフィルタで不純物が除去されるため、その下流側に配置された複数のセンサのそれぞれに対する不純物の作用を抑えることができ、センサの精度維持，センサの腐食防止を図ることができる。

好ましくは、本発明に係る燃料電池システムは、前記酸化剤ガス流路において、前記ケミカルフィルタの上流側に配置されたダストフィルタをさらに含む。

この場合には、ダストフィルタで酸化剤ガスに含まれる粒状物を除去できるので、粒状物がセンサに与える影響を低減することができる。また、酸化剤ガスがダストフィルタを通過することで、ケミカルフィルタに到達する酸化剤ガス中の水分を低減することができ、水分がケミカルフィルタに影響を与えることを抑えることができる。

好ましくは、本発明に係る燃料電池システムは、前記吸着器を経た酸化剤ガスの量を測定する測定手段と、
前記吸着器を経た酸化剤ガス中に含まれる前記不純物の濃度を検知する濃度センサと、
前記測定された酸化剤ガスの量と、前記検知された濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率から求まる比とに基づいて前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を上回る場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
をさらに含む。

このようにすれば、ケミカルフィルタに吸着した不純物量が所定値に達した場合にアラームが出力されることで、例えば、ケミカルフィルタが寿命に達したことを外部に報知することができる。

本発明によれば、酸化剤ガスの流路上に配置されたセンサの検出精度が不純物の影響により低下したり、センサが劣化したりすることを抑制することが可能な燃料電池システムを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

図１は、本発明の実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。この燃料電池システムは、移動体(例えば車両)に搭載される。図１における燃料電池１として、固体高分子型燃料電池(ＰＥＦＣ)が適用されている。燃料電池１は、複数のセルを積層してなるセルスタックで構成されている(但し、図１では、燃料電池１における単セルの構成を模式的に示す)。

セルは、固体高分子電解質膜２と、固体高分子電解質膜２を両側から挟む燃料極(アノード)３及び空気極(酸化剤極：カソード極)４と、燃料極３及び空気極４を挟む燃料極側セパレータ５及び空気極側セパレータ６とからなる。

燃料極３は、拡散層と触媒層とを有している。燃料極３には、水素ガスや水素リッチガスなどの水素を含む燃料(燃料ガス)が燃料供給系により供給される。燃料極３に供給された燃料ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、燃料ガス中の水素がプロトン(水素イオン)と電子とに分離される。水素イオンは固体高分子電解質膜２を通って空気極４に移動し、電子は外部回路(図示せず)を通って空気極４に移動する。

一方、空気極４は、拡散層と触媒層とを有する。空気極４には、空気等の酸化剤ガスが酸化剤供給系により供給される。空気極４に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、固体高分子電解質膜２を通って空気極４に到達した水素イオンと、外部回路を通って空気極４に到達した電子とによる反応を通じて水が生成される。

これらのような燃料極３及び空気極４における反応の際に外部回路を通る電子が、燃料電池１の両端子間に接続される負荷に対する電力として使用される。

図１には、燃料電池１の空気極４を経由する酸化剤ガス流路が示されている。酸化剤ガス流路は、燃料電池１の空気極４と、空気極４の上流側に設けられた酸化剤供給系と、空気極４の下流側に設けられた酸化剤排出系とから構成される。

図１において、酸化剤供給系は、空気取り込み管１１から取り入れられた外気(空気)が導入されるダストフィルタ１２と、ダストフィルタ１２の下流側に配置されたケミカルフィルタ１３とを備えている。空気取り込み管１１の入口は、車両に設けられた外気取り入れ口に向かって開口するように配置されている。空気取り込み管１１に導入される空気中には、不純物成分(硫黄化合物(例えばＳＯ_２やＨ_２Ｓ)，窒素化合物等)が、気体(ガス状)，液体，固体(粒状、粉状)の状態で含まれている。

ダストフィルタ１２は、空気中の粒状物を除去する。ケミカルフィルタ１３は、活性炭等からなり、空気に含まれる不純物成分(硫黄化合物(例えばＳＯ_２やＨ_２Ｓ)，窒素化合物等)を自身に吸着させることでこれを除去する。

ダストフィルタ１２及びケミカルフィルタ１３は、両者を有する一つのユニットとして構成されている。図１に示す例では、ダストフィルタ１２及びケミカルフィルタ１３は、空気取り込み管１１及び配管１４が内部で連通するように接合された収容容器１３Ａ内に収容されており、空気取り込み管１１から収容容器１３Ａ内に導入された空気は、ダストフィルタ１２を通過した後にケミカルフィルタ１３を通過し、配管１４内に送り出されるように構成されている。収容容器１３Ａは、ケミカルフィルタを収容した吸着器として機能する。

収容容器１３Ａ内において、ダストフィルタ１２とケミカルフィルタ１３とは両者が接触する状態で配置されても良く、両者間に距離を空けて配置されても良い。また、ダストフィルタ１２及びケミカルフィルタ１３は、異なる収容容器内に配置されるようにしても良い。この場合、二つの収容容器が一体に形成され、各収容容器の内部空間が連通するように構成しても良く、各収容容器の内部空間が配管の内部空間で連通するように構成されても良い。

ケミカルフィルタ１３を通過した空気は、配管１４を介して、配管１４に接続されたエアフローメータ１５に吸入される。配管１４には、配管１４内の圧力(空気圧)を検知する圧力センサ１６と、配管１４内の温度を検知する温度センサ１７とが設けられている。さらに、配管１４には、ケミカルフィルタ１３を通過した空気中に含まれる特定の不純物成分の濃度を検知する濃度センサ１８が設けられている。

エアフローメータ１５は、吸入空気量(自身を通過する空気量)を測定する。エアフローメータ１５を通過した空気は、配管１９を介して接続されたエアポンプ(エアコンプレッサ)２０に導入される。エアポンプ２０は、モータ２１の駆動によって作動し、空気を燃料電池１側へ送出する。エアポンプ２０は、配管２２を介してインタクーラ２３に接続されており、エアポンプ２０から送り出された空気は配管２２を通ってインタクーラ２３に導入される。配管２２には、配管２２内の温度(配管２２を流れる空気の温度)を検知する温度センサ２４が設けられている。

インタクーラ２３は、自身に導入された空気を冷却し、配管２５に排出する。配管２５は、燃料電池１の酸化剤ガス入口に接続されている。配管２５には、配管２５内の温度(インタクーラ２３から排出される空気の温度)を検知する温度センサ２６が設けられてい
る。酸化剤ガス入口に導入された空気は、空気極側セパレータ６に設けられた流路を介して空気極４へ拡散する。空気極４を通過した空気は、排出ガスとして、燃料電池１の酸化剤ガス出口から外部へ排出される。

図１において、酸化剤排出系は、次のように構成されている。燃料電池１の酸化剤ガス出口には、配管２７が接続されており、配管２７は、レギュレータ(背圧調整弁)２８に接続されている。配管２７には、配管２７内の圧力を検知する圧力センサ２９が設けられている。レギュレータ２８は、弁の開度を変えることで、エアポンプ２０の背圧を調整する。レギュレータ２８には、配管３０を介してマフラ３１が接続されており、マフラ３１を通過した空気は外気中に排出される。

燃料電池システムは、上述した酸化剤供給系及び酸化剤排出系を制御するための制御系(制御手段)として、ＥＣＵ(Electronic Control Unit：コンピュータ)３２を備えている。ＥＣＵ３２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプロセッサ，プロセッサにより実行されるプログラムやプログラムの実行に際して使用されるデータを記憶したメモリ(記憶装置)、センサ等との間の入出力インタフェース(Ｉ／Ｏ)等から構成されている。

ＥＣＵ３２は、上述したエアフローメータ１５，圧力センサ１６，温度センサ１７，濃度センサ１８，温度センサ２４，温度センサ２６，及び圧力センサ２９からの出力信号を受け取る。ＥＣＵ３２は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することによって、エアフローメータ１５や各センサからの出力信号に基づき、エアポンプ２０の動作，インタクーラ２３による空気の冷却能力，レギュレータ２８の開度を制御する。

ＥＣＵ３２は、エアフローメータ１５からの出力信号，並びに、圧力センサ１６及び温度センサ１７からのセンサ出力信号を用いて、燃料電池に供給される酸化剤ガス(空気)の量を測定する。即ち、エアフローメータ１５は、吸入空気量に応じた電気信号を出力信号としてＥＣＵ３２に与える。このとき与えられる電気信号は、予め定められた標準としての気圧及び温度条件における空気量を示す。これに対し、空気の密度は、圧力及び温度に依存する。このため、ＥＣＵ３２は、エアフローメータ１５から得られる空気量を圧力センサ１６及び温度センサ１７から受け取る圧力及び温度で補正する。このようにして、ＥＣＵ３２は、正確な空気量を測定する。測定された空気量は、例えば、エアポンプ２０による燃料電池１への空気の供給量制御に使用される。

また、ＥＣＵ３２は、温度センサ２４からの出力信号(配管２２内の温度)を用いて、エアポンプ２０の動作を制御する。即ち、ＥＣＵ３２は、温度センサ２４からの出力信号を用いて、エアポンプ２０から排出(吐出)される空気の温度を監視する。排出空気の温度が所定値以上になることは、エアポンプ２０に過剰な負荷がかかっていることを意味し、そのような状態が継続されるとエアポンプ２０が故障する虞がある。このため、ＥＣＵ３２は、温度が所定値以上になると、モータ２１に制御信号を与えて、エアポンプ２０の回転量を低減したり、エアポンプ２０の動作を停止したりする。

また、ＥＣＵ３２は、温度センサ２６からの出力信号(配管２５内の温度)を用いて、インタクーラ２３の冷却能力を制御する。発電に適した燃料電池１の運転温度は決まっており、燃料電池１に供給される空気によって燃料電池１が必要以上に温められると、燃料電池１の適正な発電を阻害する虞がある。ＥＣＵ３２は、例えば、インタクーラ２３から排出される空気の温度が所定値を上回ると、インタクーラ２３に制御信号を与えてインタクーラ２３の冷却能力を高め、所定値以下の空気が燃料電池１に供給されるようにする。例えば、インタクーラ２３が空冷であれば、インタクーラ２３が備えるファンの回転量を制御信号により増加させて、ファンによる冷却用空気の流量を増加させ、インタクーラ２３を通過する空気(酸化剤ガス)の放熱が促進されるようにする。

さらに、ＥＣＵ３２は、圧力センサ２９からの出力信号(配管２７内の圧力)を用いて、レギュレータ２８の開度(背圧)を制御する。例えば、ＥＣＵ３２は、圧力センサ２９から受け取る配管２７内の圧力を監視し、圧力(背圧)が所定値(上限値)を上回ると、レギュレータ２８に制御信号を与えてその開度を大きくし、背圧を下げる。或いは、ＥＣＵ３２は、圧力が所定値(下限値)を下回ると、レギュレータ２８に制御信号を与えてその開度を小さくし、背圧を上げる。ＥＣＵ３２は、燃料電池１の発電量に応じて、上記したような背圧制御を行い、適正な運転が行われるようにする。

さらに、図１に示す燃料電池システムは、ケミカルフィルタ１３の寿命を検知し、アラームを出力する構成を備えている。即ち、ＥＣＵ３２は、エアフローメータ１５，圧力センサ１６及び温度センサ１７の出力信号から得られる空気量と、濃度センサ１８によって得られる配管１４内の空気中の不純物成分の濃度と、ケミカルフィルタ１３のトラップ効率(吸着効率)から求まる比とに基づいて、ケミカルフィルタ１３に吸着された不純物成分の蓄積量(累積量)を推定(算出)し、この累積量が所定値を超えたときに、ケミカルフィルタ１３の寿命(交換時期)が来たものとして、アラームを出力する。

図２は、ＥＣＵ３２におけるプログラムの実行により実現される、ケミカルフィルタ１３の寿命判定処理を示すフローチャートである。図２に示す処理は、例えば、エアポンプ２０の動作がオンにされたことを契機として開始することができる。

なお、下記の処理における前提条件として、エアフローメータ１５及び各センサ１６,１７,１８からの出力信号に基づく空気量，圧力，温度，及び濃度は、空気量データ，圧力データ，温度データ，及び濃度データとしてメモリに随時記録(蓄積)される。ＥＣＵ３２は、下記のステップにおいて、メモリから必要なデータを読み出し、後述するＱ１，Ｔ１，Ｐ１，Ｇ１を、時間的な同期をとって算出する。即ち、空気量，温度，圧力，濃度の測定及び記録と、以下のステップで述べる計算とはタイムラグがある。

処理が開始されると、ＥＣＵ３２は、エアフローメータ１５の出力信号(エアフローメータ信号：空気量データ)を取り込み、単位時間あたりの吸入空気量Ｑ１を得る(ステップＳ１)。吸入空気量Ｑ１は、ＥＣＵ３２に含まれるメモリのワークエリアに格納される。

次に、ＥＣＵ３２は、温度センサ１７からの出力信号(エア温度信号：温度データ)を取り込み、ステップＳ１で得られた空気量Ｑ１の空気の温度Ｔ１を得る(ステップＳ２)。空気温度Ｔ１は、ＥＣＵ３２に含まれるメモリのワークエリアに格納される。

次に、ＥＣＵ３２は、圧力センサ１６からの出力信号(エア圧力信号：圧力データ)を取り込み、ステップＳ１で得られた空気量Ｑ１の空気の圧力(空気圧)Ｐ１を得る(ステップＳ３)。空気圧Ｐ１は、ＥＣＵ３２に含まれるメモリのワークエリアに格納される。

次に、ＥＣＵ３２は、濃度センサ１８からの出力信号(濃度信号：濃度データ)を取り込み、ステップＳ１にて得られた空気量Ｑ１の空気に含まれる或る特定種の不純物(不純物Ｘとする)の濃度Ｇ１を得る(ステップＳ４)。濃度Ｇ１は、ＥＣＵ３２に含まれるメモリのワークエリアに格納される。

次に、ＥＣＵ３２は、エア流量補正計算を行う(ステップＳ５)。即ち、ＥＣＵ３２は、ワークエリアに格納された吸入空気量Ｑ１を、ワークエリアに格納された空気温度Ｔ１及び空気圧Ｐ１で補正した吸入空気量(エア流量：補正値)Ｑ２を算出し、当該ワークエリアに格納する。

次に、ＥＣＵ３２は、通過不純物量計算を行う(ステップＳ６)。即ち、ＥＣＵ３２は、ワークエリアに格納された吸入空気量Ｑ２と濃度Ｇ１とを乗じることによって、配管１４内の空気中に含まれる不純物Ｘの量、即ち、ケミカルフィルタ１３を通過して配管１４に到達した不純物Ｘの量を通過不純物量Ｇ２として算出し、ワークエリアに格納する。

次に、ＥＣＵ３２は、通過不純物累積量計算を行う(ステップＳ７)。即ち、ＥＣＵ３２は、ＥＣＵ３２に含まれる不揮発性メモリ(記憶手段)に格納されている通過不純物累積量Ｇ３の値を読み出し、このＧ３の値にワークエリアに格納された通過不純物量Ｇ２を加算して、新たな通過不純物累積量Ｇ３を算出し、この新たな通過不純物累積量Ｇ３を不揮発性メモリに格納(Ｇ３の値を上書き)するとともに、ワークエリアに格納する。

不揮発性メモリに格納される通過不純物累積量Ｇ３の値は、未使用のケミカルフィルタ１３が新たにセットされた場合に零が設定されるように構成されており、ステップＳ７の処理が実行される毎に、当該Ｇ３の値に通過不純物量Ｇ２が加算される。このように、通過不純物累積量Ｇ３は、同一のケミカルフィルタ１３が使用されている間における、収容容器１３Ａ(吸着器)を通過した不純物Ｘの累積量を示す。

次に、ＥＣＵ３２は、トラップ不純物累積量計算を行う(ステップＳ８)。ここに、ケミカルフィルタ１３による、不純物Ｘに対するトラップ効率、すなわち、或る量の不純物Ｘが収容容器１３Ａを通過するときにケミカルフィルタ１３で吸着される比率は、実験等によって予め求められている。このトラップ効率から、或る量の不純物Ｘが収容容器１３Ａを通過するときにケミカルフィルタ１３で吸着(トラップ)される不純物Ｘの量(Ｍとする)と、トラップされることなく収容容器１３Ａを通過する不純物Ｘの量(Ｎとする)との比(Ｍ：Ｎ)が求まる。

ＥＣＵ３２に含まれる不揮発性メモリ(記憶手段)上には、例えば、Ｎの値を１とした時のＭの値が予め格納されている。ＥＣＵ３２は、不揮発性メモリからＭの値を読み出し、通過不純物累積量Ｇ３に乗じる(比の計算を行う)ことで、通過不純物累積量Ｇ３に対するトラップ不純物累積量Ｇ４(ケミカルフィルタ１３に吸着されている不純物Ｘの量)を算出し、ワークエリアに格納する。このように、トラップ効率に基づいてトラップ不純物累積量Ｇ４が求められる。

次に、ＥＣＵ３２は、フィルタ寿命判定を行う(ステップＳ９)。即ち、ＥＣＵ３２は、ワークエリアに格納されたトラップ不純物累積量Ｇ４が、不揮発性メモリに予め格納されている所定値(判定値Ｇ０)以下か否かを判定する。判定値Ｇ０は、実験等を通じて規定されたケミカルフィルタ１３の寿命が尽きたと判定できるトラップ不純物累積量を示す。

トラップ不純物累積量Ｇ４が判定値Ｇ０以下である場合(Ｓ９；ＹＥＳ)には、処理がステップＳ１１に進む。これに対し、トラップ不純物累積量Ｇ４が判定値Ｇ０を超える場合(Ｓ９；ＮＯ)には、ＥＣＵ３２は、アラーム出力処理を行う(ステップＳ１０)。

例えば、図１に示すように、ＥＣＵ３２には、警告灯３３が接続されている。警告灯３３は、トラップ不純物累積量Ｇ４が判定値Ｇ０以下である場合には、消灯状態である。ＥＣＵ３２は、ステップＳ１０において、警告灯３３に点灯信号を与え警告灯３３を点灯させる。このように、ＥＣＵ３２がアラームを出力させることによって、燃料電池システムのユーザ(車両ユーザ)に対して、ケミカルフィルタ１３に寿命が来た(交換時期である)ことを報知することができる。

なお、警告灯３３は、一旦点灯すると、例えばユーザによる消灯スイッチ操作のような特別な操作が行われない限り、点灯状態を維持する(電源停止状態を除く)。ステップＳ１
０が終了すると、処理はステップＳ１に戻される。

一方、ステップＳ１１に処理が進んだ場合には、ＥＣＵ３２は、エアポンプ２０がオフとなっているか否かを判定する。エアポンプ２０がオンの場合(Ｓ１１；ＮＯ)、処理がステップＳ１に戻り、オフの場合(Ｓ１１；ＹＥＳ)、当該寿命判定処理が終了する。

本実施形態による燃料電池システムでは、ケミカルフィルタ１３は、酸化剤供給系及び酸化剤排出系を構成する(酸化剤ガス流路内に配置された)複数のセンサ(圧力センサ１６，温度センサ１７，濃度センサ１８，温度センサ２４，温度センサ２６，及び圧力センサ２９)の総てに対して上流側に配置されている。これによって、空気中に含まれる不純物成分は、ケミカルフィルタ１３で除去されるので、各センサに不純物成分が付着してその計測精度に影響を与えることが防止される。また、ケミカルフィルタ１３は、エアフロメータ１５の上流側に設けられているので、不純物成分がエアフローメータ１５の吸入空気量検知に影響を与えるのを抑えることができる。

また、ケミカルフィルタ１３の上流側にはダストフィルタ１２が設けられている。ダストフィルタ１２によって空気中の粒状物が除去されるので、粒状物が各センサやエアフローメータ１５の計測精度に影響を与えることが抑えられる。また、ダストフィルタ１２がケミカルフィルタ１３の上流側に配置されることで、空気中の水分がダストフィルタ１２でとどまるので、ケミカルフィルタ１３が空気取り入れ管１１に直接接続される場合よりも、ケミカルフィルタ１３に導入される水分量が低減される。これによって、水分がケミカルフィルタ１３の吸着機能に影響を与えるのを抑えることができる。また、ケミカルフィルタ１３の下流側に排出される水分量が低減されるので、空気中の水分がセンサやエアフローメータ１５に付着した不純物に作用して酸が生成され、この酸がセンサやエアフローメータ１５を腐食させるのを抑えることができる。

さらに、本実施形態によれば、エアフローメータ１５が測定手段として機能し、濃度センサ１８が検知手段として機能し、ＥＣＵ３２が推定手段及び出力制御手段として機能するので、ケミカルフィルタ１３の吸着量が精度よく推定され、適切なタイミングでアラームを出すことができる。

なお、図２に示した処理において、ステップＳ１,Ｓ２,Ｓ３,Ｓ４の順序は任意である。また、濃度センサ１８は、累積量の算出対象となる不純物の種類毎に用意される。但し、複数種類の不純物を一つの濃度センサで兼用できる場合には、一つの濃度センサで複数種類の不純物の濃度が検知されるように構成される。図２に示した処理は、不純物の種類毎に、並列に実行されるように構成可能である。

また、警告灯３３の代わりに、ディスプレイ装置が用意され、ディスプレイ装置に寿命(交換時期)が来た旨が表示されるようにしても良い。また、警告灯３３やディスプレイ装置の代わりに、又はこれらに加えて、ＥＣＵ３２が警告ブザー等に音声(アラーム音)を出力させるようにしても良い。

或いは、ケミカルフィルタ１３を寿命に応じて交換する構成に代えて、ケミカルフィルタ１３の周囲にヒータのような加熱手段を設け、ＥＣＵ３２が加熱手段の動作を制御して、ケミカルフィルタ１３の加熱再生処理を行うようにしても良い。

また、本発明による燃料電池システムは、車両搭載用のみならず固定載置される燃料電池に対しても適用可能である。また、燃料電池の種類はＰＥＦＣに限られない。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成例を示す図である。図２は、ＥＣＵによるケミカルフィルタの寿命判定処理の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・燃料電池
２・・・固体高分子電解質膜
３・・・燃料極
４・・・空気極
５・・・燃料極側セパレータ
６・・・空気極側セパレータ
１１・・・空気取り込み管
１２・・・ダストフィルタ
１３・・・ケミカルフィルタ
１４，１９，２２，２５，２７，３０・・・配管
１５・・・エアフローメータ
１６，２９・・・圧力センサ
１７，２４，２６・・・温度センサ
１８・・・濃度センサ
２０・・・エアポンプ
２１・・・モータ
２３・・・インタクーラ
２８・・・レギュレータ
３１・・・マフラ
３２・・・ＥＣＵ
３３・・・警告灯

Claims

燃料電池のカソード極に酸化剤ガスを導入するとともにカソード極から排出ガスを排出する酸化剤ガス流路と、
前記酸化剤ガス流路上に設けられた複数のセンサと、
前記酸化剤ガス流路において前記複数のセンサの上流側に配置され、酸化剤ガスに含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを含む吸着器と
を含む燃料電池システム。
前記酸化剤ガス流路において前記ケミカルフィルタの上流側に配置されたダストフィルタをさらに含む
請求項１記載の燃料電池システム。
前記吸着器を経た酸化剤ガスの量を測定する測定手段と、
前記吸着器を経た酸化剤ガス中に含まれる前記不純物の濃度を検知する濃度センサと、
前記測定された酸化剤ガスの量と、前記検知された濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率から求まる比とに基づいて前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を上回る場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
をさらに含む請求項１又は２記載の燃料電池システム。