(57)【要約】【課題】燃料電池の運転方法を提供する。【解決手段】本発明の具体例によると、燃料電池の運転方法が提供される。本方法は、燃料電池を提供し、出力電力を負荷に提供するステップと、燃料電池により提供された出力電力の初期平均電圧を測定するステップと、出力電力が、第一時間で、燃料電池により負荷に提供された後、出力電力の第一平均電圧を測定するステップと、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きい時、燃料電池が、負荷に出力電力を提供するのを停止するステップと、からなる。【選択図】図２
2011119219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の運転方法であって、
燃料電池を提供し、出力電力を負荷に提供するステップと、
前記燃料電池により提供された出力電力の初期平均電圧を測定するステップと、
前記出力電力が、第一時間で、前記燃料電池により負荷に提供された後、前記出力電力の第一平均電圧を測定するステップと、
前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きい時、前記燃料電池が、前記負荷に前記出力電力を提供するのを停止するステップと、からなることを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２】
更に、
前記燃料電池の陽極に、燃料を提供するステップと、
前記燃料電池の陰極に、オキシダントを提供するステップと、からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。  
【請求項３】
前記燃料は、燃料提供ユニットにより供給され、前記オキシダントは、オキシダント提供ユニットにより提供されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項４】
更に、前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の前記電圧差が、前記第一許容電圧差より大きい時、前記燃料電池の前記陽極に提供する前記燃料を減少させるか、提供を停止するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項５】
更に、前記燃料電池の前記陽極に提供する前記燃料を減少させるか、提供を停止した後、前記燃料電池の前記陽極に提供する前記燃料を増加させるか、或いは、提供を開始するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項６】
更に、前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の前記電圧差が、前記第一許容電圧差より大きい時、前記燃料電池の前記陰極に、前記オキシダントを提供するのを停止するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の運転方法。  
【請求項７】
更に、前記燃料電池の前記陰極に、前記オキシダントを提供するのを停止した後、前記燃料電池の前記陰極に、前記オキシダントを提供するのを開始するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項８】
更に、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止した後、前記出力電力を前記負荷に提供するのを開始するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。  
【請求項９】
更に、
前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の前記電圧差が、前記第一許容電圧差より小さい時、前記燃料電池は、前記出力電力を前記負荷に提供し続けるステップと、
前記出力電力が、第二時間で、続けて提供された後、前記出力電力の第二平均電圧を測定するステップと、
前記初期平均電圧と前記第二平均電圧の電圧差が、前記第二許容電圧差より大きい時、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止するステップと、からなり、
前記第二許容電圧差は、前記第一許容電圧差以下であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１０】
前記第二許容電圧差は、前記第一許容電圧差より小さいことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１１】
前記第二許容電圧差は、前記第一許容電圧差と等しいことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１２】
更に、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止するように指示された後、前記出力電力を前記負荷に提供するのを再開始するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１３】
更に、
前記初期平均電圧と前記第二平均電圧間の前記電圧差が、前記第二許容電圧差より小さい時、前記燃料電池は、前記出力電力を前記負荷に提供し続けるステップと、
前記出力電力が、第三時間で、続けて提供された後、前記出力電力の第三平均電圧を測定するステップと、
前記初期平均電圧と前記第三平均電圧の電圧差が、前記第三許容電圧差より大きい時、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止するステップと、からなり、
前記第三許容電圧差は、前記第二許容電圧差以下であることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１４】
更に、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止するように指示された後、前記出力電力を前記負荷に提供するのを再開始するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１５】
前記燃料電池は、単一の燃料電池膜電極一体構造で、前記第一許容電圧差は、０．０１１〜０．２ボルトであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１６】
前記燃料電池は、直接酸化型の燃料電池であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１７】
更に、バッテリーを提供するステップを含み、前記燃料電池が、前記出力電力を前記負荷に提供するのを停止するように指示される時、前記バッテリーが、前記出力電力を前記負荷に提供することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１８】
前記出力電力の前記初期平均電圧と前記第一平均電圧は、電圧測定ユニットにより測定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【請求項１９】
更に、
制御ユニットと電圧測定ユニットを用いて、前記出力電力の前記初期平均電圧と前記第一平均電圧を決定するステップと、
前記制御ユニットにより、前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の電圧差を計算するステップと、
前記初期平均電圧と前記第一平均電圧間の前記電圧差が、前記第一許容電圧差より大きい時、前記制御ユニットにより、前記出力電力を前記負荷に供給するのを停止するステップと、からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の運転方法に関するものであって、特に、直接酸化（direct oxidation）型の燃料電池の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
公知の化石燃料（fossil fuels）の枯渇と化石燃料の利用により生じる環境影響（environmental impact）のため、低汚染、高電力効率の代替エネルギー源の発展がますます重要になっている。
【０００３】
太陽電池、バイオエネルギー、或いは、燃料電池等、発展している各種新エネルギー源中、その高い電気効率と低汚染により、燃料電池が高い注目を集めている。複数のエネルギー転換ステップを必要とし、化石燃料を用いる火力発電と比較すると、燃料電池の化学エネルギーは、直接、電気エネルギーに転換される。触媒電極（catalytic electrode）を用いることにより、例えば、水素などの燃料電池の燃料と、酸素などのオキシダント間の反応速度が改善される。燃料電池の効率は、火力発電により生成されるエネルギー源の効率よりかなり高い。更に、燃料電池の副産物は、基本的に水であり、環境に悪影響を与えない。
【０００４】
燃料電池中、通常、貴金属からなる触媒が、電気効率を増加するのに用いられる。例えば、プラチナが、不均一系触媒反応（heterogeneous catalytic reaction）で、触媒としてよく用いられる。燃料電池が一定期間使用された後、触媒表面が、反応環境中の他の成分により汚染されたり、或いは、反応中の蒸着物や残余物により被覆されるので、触媒の触媒能（catalytic ability）が低下し、燃料電池の電気効率が低下する。特許文献１に記載されている直接メタノール型燃料電池を例とすると、メタノールは、拡散、或いは、電気浸透抗力（electro-osmotic drag）により、膜電極一体構造（membrane electrode assembly、MEA）の電解質を貫通して、陰極側に達し、陰極中の触媒を汚染する。燃料電池の触媒電極が過度に汚染される時、永久的な損傷が発生し、燃料電池のパフォーマンスと寿命が減少する。この他、直接メタノール型燃料電池にとって、陽極側で生成される二酸化炭素ガスが、触媒電極表面に吸収されて、触媒電極の反応領域を減少させ、これにより、燃料電池のパフォーマンスを低下させる。
【０００５】
よって、燃料電池を適切に運用し、安定したパフォーマンスを維持するために、燃料電池の新規の運転方法が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、燃料電池の運転方法を提供し、上述の問題を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の具体例によると、燃料電池の運転方法が提供される。本方法は、燃料電池を提供し、出力電力を負荷に提供するステップと、燃料電池により提供された出力電力の初期平均電圧を測定するステップと、出力電力が、第一時間で、燃料電池により負荷に提供された後、出力電力の第一平均電圧を測定するステップと、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きい時、燃料電池が、負荷に出力電力を提供するのを停止するステップと、からなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明において、燃料電池のパフォーマンスは監視されるので、燃料電池からのエネルギー供給は、適当な時に停止されて、適時に回復される。また、燃料電池の好ましい電気効率と長い寿命も達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の具体例による燃料電池システムを示す図である。
【図２】本発明の具体例による燃料電池の運転方法のフローチャート図である。
【図３】本発明の具体例による燃料電池システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の具体例は、燃料電池の運転方法を提供する。燃料電池により提供される平均電圧が測定され、初期平均電圧と比較される。測定された平均電圧と初期平均電圧間の差異が、所定値より大きい時、燃料電池による出力電力の提供を一時的に停止して、燃料電池の触媒電極が更に汚染されるのを防止し、燃料電池のパフォーマンスを回復させる。
【００１２】
本発明の具体例を説明する前に、発明者が知る燃料電池の運転方法を記述する。この運転方法においては、周期的に、所定期間後、燃料電池のエネルギー提供が一時停止される。出力電力提供が停止後、汚染された触媒電極の機能が徐々に回復され、汚染現象が徐々に排除される。
【００１３】
しかし、本発明者は、上述の方法が、適切に燃料電池を使用することができず、燃料電池を過度の汚染から守ることができないことを発見している。例えば、燃料電池の操作状況が良好である時、長時間の操作が可能であるはずである。しかし、この方法では、出力電力の提供が周期的に停止され、長時間の提供ができず、燃料電池の電気効率を低下させる。一方、燃料電池の操作状況が悪い時、燃料電池は、次の“シャットダウン”期間になるまで、出力電力を提供し続け、触媒電極の汚染が、この期間で、更に悪化し、更には、触媒電極が回復不能なダメージを受ける可能性があり、よって、燃料電池のパフォーマンスと寿命が低下する。
【００１４】
燃料電池を適切に使用し、燃料電池を汚染から守るため、本発明の具体例が提供される。一具体例中、燃料電池の電圧が測定される。燃料電池のパフォーマンスがある程度に低下する時、燃料電池は、一時的に、電力の提供を停止し、これにより、汚染された触媒電極が、即時に回復して、触媒電極を過度の汚染から防止する。燃料電池の電気効率が効果的になるだけでなく、燃料電池の触媒電極も、回復不能なダメージから保護される。燃料電池のパフォーマンスと寿命は、これにより、大幅に改善される。
【００１５】
図１は、本発明の具体例による燃料電池システムを示す図であり、本発明の具体例による燃料電池の運転方法を説明するのに用いられる。しかし、当然のことながら、本発明の燃料電池の運転方法は、図１で示されるシステム下で実行されることに限定されない。当業者なら、図１で示されるシステムは、単なる説明のための一例にすぎないことが理解できる。本発明の具体例による燃料電池の運転方法は、別の燃料電池システム下で実行することができる。
【００１６】
図１を参照すると、この燃料電池中、燃料電池スタック（fuel cell stack）１０は、出力電力を負荷１２に提供するのに用いられる。燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池膜電極一体構造からなり、互いに直列に電気的接続され、必要な電圧を提供する。燃料電池膜電極一体構造の数量は、必要に応じて変化する。負荷１２は、電気エネルギーを消耗するあらゆる電子製品である。本発明の具体例中、燃料電池スタック１０は、通常、直接酸化型（direct oxidation）燃料電池スタック、例えば、直接メタノール型（direct methanol）燃料電池である。
【００１７】
図１で示されるように、燃料電池システムは、燃料提供ユニット１８とオキシダント提供ユニット２０からなり、メタノール等の燃料、及び、空気や酸素等のオキシダント（oxidant）を、それぞれ、燃料電池スタック１０に提供するのに用いられる。燃料電池は、更に、制御ユニット１６、スイッチ１４、及び、バッテリー２２を有する。燃料提供ユニット１８の燃料提供と、オキシダント提供ユニット２０のオキシダント提供は、制御ユニット１６により制御され、スイッチ１４により、燃料電池スタック１０が出力電力を負荷１２に提供するか制御する。例えば、燃料電池のパフォーマンスが悪くなる時、スイッチ１４は、燃料電池スタック１０が、出力電力を負荷１２に提供し続けるのを停止すると同時に、燃料電池スタック１０の陽極への燃料提供を減少させるか、停止する。燃料電池スタック１０の陰極へのオキシダント提供も停止される。燃料電池スタック１０が出力電力を提供するのを停止する期間、負荷１２に並列に電気的接続されるバッテリー２２は、電源を一時的に負荷に提供し、負荷１２が運転を継続できるようにする。燃料電池スタック１０が出力電力の提供を停止する時、燃料電池スタック１０内部の燃料は、触媒電極に拡散する。燃料電池スタック１０が操作中でない時、汚染された触媒電極が燃料と反応し、徐々に回復し、触媒電極上の汚染程度を軽減するか排除する。その後、燃料電池スタック１０の陽極への燃料が、再増加、或いは、提供が再開始され、燃料電池スタック１０の陰極へのオキシダント提供が再開始され、負荷１２への出力電力提供が再開始される。
【００１８】
以下で、本発明の具体例による燃料電池の運転方法２００が、図２で示されるフローチャートを参照して説明される。本方法２００は、ステップＳ０から開始される。まず、燃料電池システムが設置される。例えば、システムは、これに限定されないが、図１で示されるように設置される。
【００１９】
続いて、ステップＳ１を実行し、出力電力が負荷に提供される。ステップＳ２で、出力電力の初期平均電圧の測定を実行する。一般に、燃料電池が操作開始時、出力電力の電圧は不安定である。よって、通常、燃料電池が一定時間操作後に、出力電力の初期平均電圧が測定され、計算される。例えば、これに限定されないが、燃料電池が出力電力を提供開始一分後、燃料電池の出力電力の初期平均電圧が測定、計算される。当業者なら、状況に応じて、異なる時間で、初期平均電圧を測定、計算できることが理解できる。例えば、０．５、２、或いは、３分後、初期平均電圧の測定、計算を開始する。初期平均電圧は、一定期間内で、異なる時間の複数の電圧値を測定することにより決定される。これらの測定された電圧値の平均値は、燃料電池の初期平均電圧である。例えば、出力電力は、５秒内で、毎秒測定される。得られた５個の電圧値は平均されて、燃料電池の初期平均電圧を決定する。他の具体例中、出力電力は、１０秒内で、２秒毎に測定される。得られた電圧値は平均されて、燃料電池の初期平均電圧を決定する。燃料電池の初期平均電圧は、状況によって、異なる方法で決定され、上述の例に限定されない。
【００２０】
次に、ステップＳ３において、第一時間で、出力電力が負荷に提供される。ステップＳ４で、第一時間終了後、出力電力の第一平均電圧が測定される。例えば、初期平均電圧の決定方法と同様の方法により、出力電力の第一平均電圧を測定、計算する。第一時間の長さは、状況によって調整される。例えば、ステップＳ２が終了後、出力電力が負荷に提供された後、これに限定されないが、約９分後、第一平均電圧が測定、計算される。他の例で、ステップＳ２が終了後、出力電力が負荷に提供されて、約１５分後、第一平均電圧が測定、計算される。第一時間の長さは、異なる状況により調整される。一般に、燃料電池が過度に汚染されやすいアプリケーションで操作されるとき、好ましくは、比較的短い第一時間を使用し、そうでない場合は、比較的長い第一時間が適用される。
【００２１】
方法２００においては、ステップＳ５で、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が計算され、第一許容電圧差と比較される。初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きい時、燃料電池の出力電力が実質的に減少するか、或いは、許容度合いよりも更に減少する。この場合、燃料電池の触媒電極は一定程度の汚染を受けて、第一平均電圧と初期平均電圧間の電圧差が過大になる（第一許容電圧差以上）。汚染された触媒電極が更に汚染され、回復できないダメージを回避するため、燃料電池が出力電力を負荷に提供するのを停止する必要がある。
【００２２】
ステップＳ６で、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きいので、燃料電池は、出力電力を負荷に提供するのを停止する。これにより、燃料電池の触媒電極が過度に汚染される前に、部分的に汚染された触媒電極を徐々に回復させて、燃料電池の汚染現象を軽減、或いは、排除する。このため、効果的に燃料電池の寿命が改善される。この他、燃料電池の回復を円滑にするため、燃料供給が減少するか、停止され、オキシダント供給も停止される。
【００２３】
次いで、燃料電池の回復後、ステップＳ７が実行され、燃料とオキシダントの供給が再開始、或いは、増加する。回復した燃料電池は、出力電力を負荷に再度提供し始める。言い換えると、ステップＳ７後、方法２００は、ステップＳ１を再開始する。
【００２４】
上述の方法中、第一許容電圧差の値は、異なる状況に従って調整される。一般に、燃料電池が汚染されやすいアプリケーションで操作される時、好ましくは、比較的低い第一許容電圧差を使用する。よって、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差は、更に容易に、第一許容電圧差を超過し、ステップＳ６が、更に高い頻度で実行される。これにより、燃料電池の回復工程も、更に頻繁に実行されて、過度の汚染の発生を防止する。反対に、燃料電池が汚染されにくいアプリケーションで操作される時、比較的高い第一許容電圧差が適用される。よって、燃料電池は、適切に運用され、燃料電池の電気効率が改善される。
【００２５】
通常、単一の燃料電池膜電極一体構造にとって、汚染前の出力電力は約０．５ボルトである。出力電力の電圧が、約０．３ボルトに低下する時、単一の燃料電池膜電極一体構造は、操作の継続に適当でないと判断され、出力電力の供給を停止して、過度の汚染で、回復できなくなるのを防止する。この場合、第一許容電圧差を０．２ボルトに設定することができる。０．２ボルト以上に電圧が減少することが分かると、燃料電池により提供される出力電力は停止されるので、燃料電池が即時に回復される。当然のことながら、第一許容電圧差は、０．２ボルトに限定されない。単一の燃料電池膜電極一体構造にとって、第一許容電圧差は、これに限定されないが、０．０１１ボルト〜０．２ボルトの間である。
【００２６】
更に、燃料電池スタックにとって、複数の単一燃料電池膜電極一体構造は、互いに直列に電気的接続されるので、更に大きい第一許容電圧差を有する。燃料電池スタックにとって、第一許容電圧差は、これに限定されないが、単一燃料電池膜電極一体構造の第一許容電圧差の倍数である。例えば、互いに直列に電気的接続される２０個の単一燃料電池膜電極一体構造を有する燃料電池スタックにとって、第一許容電圧差は、これに限定されないが０．２２ボルト〜４ボルトである。この他、燃料電池の異なる材料システム、異なるアプリケーション、異なる負荷、及び/又は、異なる操作環境、例えば、温度差によって、第一許容電圧差が調整される。
【００２７】
ステップＳ５で、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より大きい時、ステップＳ６を実行する。しかし、別の場合、初期平均電圧と第一平均電圧間の電圧差が、第一許容電圧差より小さい時、ステップＳ８を実行し、燃料電池は、第二時間で、出力電力を負荷に提供し続ける。この場合、燃料電池の出力電力の電圧の減少は多すぎないので、燃料電池のパフォーマンスはまだ良く、燃料電池は汚染されていない。よって、燃料電池は、出力電力を負荷に提供し続けて、よい電気効率を得る。同様に、第二時間の長さは、状況によって調整される。例えば、第二時間は、これに限定されないが、約２分である。他の例で、第二時間は、これに限定されないが、３分である。
【００２８】
次に、ステップＳ９を実行し、燃料電池の出力電力の第二平均電圧が測定、計算される。第二平均電圧は、第一平均電圧の測定方法と同様の方法で測定される。
【００２９】
その後、ステップＳ１０を実行し、初期平均電圧と第二平均電圧間の電圧差が計算され、第二許容電圧差と比較される。第二許容電圧差は、第一許容電圧差以下である必要がある。一具体例で、第二許容電圧差は第一許容電圧差と同じである。別の具体例で、第二許容電圧差は、第一許容電圧差より小さい。一般に、燃料電池がステップＳ１０まで操作されるとき、一定時間、出力電力が提供されて、燃料電池の触媒電極を一定程度、汚染する。この時、燃料電池が過度に汚染されないようにするため、好ましくは、第一許容電圧差より小さい第二許容電圧差を用いて、燃料電池を適時に、回復させる。
【００３０】
初期平均電圧と第二平均電圧間の電圧差が、第二許容電圧差より大きい時、燃料電池の出力電力は、許容できる程度まで減少する。汚染された触媒電極が更に汚染され、回復不能なダメージを受けるのを防止するため、燃料電池の負荷に対する出力電力提供が停止されなければならない。よって、方法２００は、ステップＳ６に戻り、燃料電池を回復させる。更に、回復後、ステップＳ７を実行し、負荷に出力電力提供が再開始される。
【００３１】
同様に、ステップＳ１０で、ある別の場合で、初期平均電圧と第二平均電圧間の電圧差が、第二許容電圧差より小さい時、ステップＳ１１を実行し、燃料電池は、第三時間で、負荷に、出力電力を提供し続ける。この場合、燃料電池の出力電力の電圧の減少が多くないので、燃料電池のパフォーマンスがまだ良く、燃料電池は汚染されていない。よって、燃料電池は、出力電力を負荷に提供し続けて、よい電気効率を得る。同様に、第三時間は、状況によって調整される。例えば、第三時間は、これに限定されないが、約２分である。他の例で、第三期間は、これに限定されないが、３分である。
【００３２】
同様に、ステップＳ１２を実行し、出力電力の第三平均電圧が測定、計算される。その後、ステップＳ１３を実行し、初期平均電圧と第三平均電圧間の電圧差が計算され、第三許容電圧差と比較される。初期平均電圧と第三平均電圧間の電圧差が、第三許容電圧差より大きい時、燃料電池の触媒電極が過度に汚染されることを示す。この時、方法２００は、ステップＳ６に戻り、燃料電池を即時に回復させる必要がある。回復後、ステップＳ７に進み、負荷への出力電力供給が再開始される。
【００３３】
第三許容電圧差は、第二許容電圧差以下である必要がある。一具体例中、第三許容電圧差は第二許容電圧差と等しい。別の具体例中、第三許容電圧差は、第二許容電圧差より小さい。一般に、燃料電池がステップＳ１３まで操作される時、一定時間、出力電力が提供されていて、燃料電池の触媒電極は、一定程度汚染される。この時、燃料電池が過度に汚染されるのを防止するため、好ましくは、第二許容電圧差より小さい第三許容電圧差を用いて、燃料電池を即時に回復させる。
【００３４】
同様に、ステップＳ１３で、初期平均電圧と第三平均電圧間の電圧差が、第三許容電圧差より小さい時、燃料電池は、電力提供を継続する。同様の方法により、第四許容電圧差、或いは、第五許容電圧差も設定され、好ましいパフォーマンス時、燃料電池は出力電力の提供を継続し、燃料電池の電力効率を改善する。更に、過度に汚染される前に、燃料電池が即時、且つ、快速に回復するので、燃料電池の寿命が長くなる。
【００３５】
図３は、本発明の具体例による燃料電池システム３００を示す図である。システム３００は、本発明の具体例に従って、燃料電池の運転方法を実行するのに適し、例えば、図２で示される方法２００である。
【００３６】
システム３００は、燃料電池ユニット３０２を有し、出力電力を負荷３０４に提供する。システム３００は、電圧測定ユニット３０６を有し、出力電力の複数の電圧を、異なる時間で、測定する。システム３００は、制御ユニット３０８を有し、電圧測定ユニット３０６により測定された電圧の一部に従って、燃料電池ユニット３０２の出力電力の初期平均電圧を決定する。初期平均電圧が決定された後、制御ユニット３０８は、電圧測定ユニット３０６により測定された電圧の一部に従って、出力電力の平均電圧を決定する。制御ユニット３０８は、更に、初期平均電圧と平均電圧間の電圧差を計算する。例えば、制御ユニット３０８は、初期平均電圧と第一平均電圧（或いは、第二、第三平均電圧）間の電圧差を計算する。電圧差が、例えば、第一許容電圧差等の許容電圧差より大きい時、制御ユニット３０８は、更に、燃料電池３０２が、出力電力を負荷３０４に提供するのを停止する。よって、燃料電池ユニット３０２は即時に回復する。
【００３７】
この他、図３で示されるように、システム３００は、更に、燃料提供ユニット３１０とオキシダント提供ユニット３１２を有し、燃料を燃料電池ユニット３０２の陽極に提供し、オキシダントを燃料電池ユニット３０２の陰極に提供するのに用いられる。燃料提供ユニット３１０とオキシダント提供ユニット３１２は、制御ユニット３０８により制御される。電圧差が許容電圧差より大きい時、制御ユニット３０８は、燃料提供ユニット３１０の燃料供給を停止するか、燃料供給を減少させる。制御ユニット３０８は、オキシダント提供ユニット３１２が、オキシダントを提供するのを停止することもできる。一具体例中、システム３００は、更に、バッテリーを有する。燃料電池ユニット３０２が、出力電力を負荷３０４に提供するのを停止する時、バッテリーは、電力を、一時的に、負荷に提供するのに用いられる。例えば、バッテリーは、これに限定されないが、図１と同じ方法で、負荷３０４に接続される。
【００３８】
本発明の具他例中、燃料電池のパフォーマンスは監視される。よって、燃料電池からのエネルギー供給は、適当な時に停止されるので、適時に回復される。燃料電池の好ましい電気効率と長い寿命も達成される。
【００３９】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００４０】
10〜燃料電池スタック
12〜負荷
14〜スイッチ
16〜制御ユニット
18〜燃料提供ユニット
20〜オキシダント提供ユニット
22〜電池
200〜方法
S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13〜ステップ
300〜システム
302〜燃料電池ユニット
304〜負荷
306〜電圧測定ユニット
308〜制御ユニット
310〜燃料提供ユニット３１０
312〜オキシダント提供ユニット。
【図１】
2011119219.tif 000003
【図２】
2011119219.tif 000004
【図３】
2011119219.tif 000005