Sistema de pila de combustible.

Sistema de pila de combustible (1) configurado para realizar una operación de baja eficiencia que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual,

a una temperatura baja predeterminada para elevar la temperatura de una pila de combustible (2) en un corto período de tiempo en comparación con la operación habitual, y caracterizado porque comprende:

un controlador (7) configurado para inhibir la operación de baja eficiencia para ejecutar la operación habitual, en un caso donde se establecen condiciones predeterminadas a la temperatura baja predeterminada

Sistema de pila de combustible Campo técnico La presente invención hace referencia a un sistema de pila de combustible capaz de elevar con rapidez la temperatura de una pila de combustible mediante una operación de baja eficiencia.

Arte previo Una pila de combustible de tipo polímero sólido, para ser montada en un vehículo de pila de combustible o similar, genera energía eléctrica mediante una reacción química entre hidrógeno en un gas combustible suministrado a un ánodo y oxígeno en un gas oxidante suministrado a un cátodo. En este tipo de pila de combustible, un rango de temperatura óptimo para la generación de energía eléctrica, por lo general, es de entre 70 y 80º . A veces se requiere mucho tiempo desde el arranque de la pila de combustible hasta alcanzar este rango de temperatura, según el entorno de utilización.

En vista de tal situación, en un sistema de pila de combustible revelado en la solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública Nº 2002-313388, se realiza una operación de baja eficiencia para elevar con rapidez la temperatura de la pila de combustible. Aquí, la operación de baja eficiencia es una operación que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual, en otras palabras, una operación de descenso de la eficiencia en la generación de energía eléctrica de la pila de combustible en comparación con la operación habitual, para incrementar la energía térmica en comparación con la operación habitual. Después, en este sistema de pila de combustible, cuando una temperatura de solución de enfriamiento es de 0º o menos, la operación de baja eficiencia se realiza constantemente para reducir el tiempo de calentamiento de la pila de combustible.

La patente JP2003317765 revela un sistema de pila de combustible que está configurado para realizar una operación de baja eficiencia que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual a una temperatura baja predeterminada, para elevar la temperatura de una pila de combustible en un corto período de tiempo en comparación con la operación habitual, donde el sistema de pila de combustible comprende un controlador que detiene la operación de baja eficiencia y ejecuta la operación habitual, en un caso donde se establecen condiciones predeterminadas a una temperatura baja predeterminada. Este sistema no prevé la posibilidad de inhibir completamente la operación de baja eficiencia bajo ciertas condiciones, cuando sus desventajas superan sus ventajas.

Revelación de la invención Sin embargo, cuando el sistema de pila de combustible realiza la operación de baja eficiencia de forma constante, puede generarse una desventaja durante el mantenimiento de la operación de baja eficiencia, y se requiere su mejoramiento.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de pila de combustible que pueda evitar tal desventaja para mejorar la estabilidad de operación del sistema.

Para alcanzar el objetivo antes expuesto, el sistema de pila de combustible de la presente invención está configurado para realizar una operación de baja eficiencia que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual, a una temperatura baja predeterminada, para elevar la temperatura de una pila de combustible en un período de tiempo corto en comparación con la operación habitual. El sistema de pila de combustible incluye un controlador, y el controlador inhibe la operación de baja eficiencia para ejecutar la operación habitual, en un caso donde se establecen condiciones predeterminadas a la temperatura baja predeterminada.

Cuando se asume una desventaja generada durante el mantenimiento de la operación de baja eficiencia, es decir, cuando se establecen las condiciones predeterminadas, la operación de baja eficiencia puede pasar a la operación habitual. En consecuencia, puede evitarse la desventaja generada durante el mantenimiento de la operación de baja eficiencia, y mejorar la seguridad de la operación del sistema.

Según un modo preferente de la presente invención, las condiciones predeterminadas incluyen un tiempo en el que la energía generada de la pila de combustible mediante la operación de baja eficiencia no puede consumirse.

En tal caso, la operación de baja eficiencia no puede mantenerse. La operación de baja eficiencia pasa a la operación habitual para reducir la cantidad de energía a ser generada por la pila de combustible, de este modo la operación del sistema puede producirse de manera estable.

Según otro modo de realización preferente de la presente invención, el sistema de pila de combustible también puede incluir un dispositivo de acumulación de energía para acumular la energía generada por la pila de combustible. Las condiciones predeterminadas incluyen, de manera preferente, al menos una de un tiempo en el que la energía generada por la pila de combustible mediante la operación de baja eficiencia no puede acumularse en el dispositivo de acumulación de energía, y un tiempo en el que la cantidad de energía acumulada en el dispositivo de acumulación de energía es mayor que una cantidad predeterminada.

Esto se debe a que aún en tal caso, cuando se mantiene la operación de baja eficiencia, no hay ningún lugar a donde se dirija la energía generada por la pila de combustible.

Según un modo preferente de la presente invención, las condiciones predeterminadas pueden incluir un tiempo en que se genera una inundación en la pila de combustible.

Por ejemplo, cuando la cantidad de un gas reactivo a ser suministrado a la pila de combustible es reducida para realizar la operación de baja eficiencia, no se promueve la descarga de agua generada por la reacción de generación de energía de la pila de combustible. Por lo tanto, puede generarse la inundación en la pila de combustible para bajar la tensión. Según la constitución descrita de la presente invención con anterioridad, cuando se genera la inundación, la operación de baja eficiencia pasa a la operación habitual, de modo tal que puede promoverse la descarga de agua generada, y suprimirse la caída de tensión.

Preferentemente, el controlador puede inhibir la operación de baja eficiencia para detener la generación de energía de la pila de combustible, en un caso donde se acepta una solicitud de detención de la generación de energía de la pila de combustible.

En consecuencia, en un caso donde hay, por ejemplo, una solicitud de operación intermitente de la pila de combustible, o una solicitud de detención de la generación de energía debido a una operación de apagado o anomalía del sistema, puede detenerse la generación de energía de la pila de combustible.

De manera preferente, el controlador puede ejercer control para ejecutar la operación de baja eficiencia durante el arranque de la pila de combustible.

Además, cuando se produce la operación de baja eficiencia, el gas de hidrógeno se descarga del lado del ánodo en la pila de combustible, y el hidrógeno (principalmente hidrógeno que se bombea) a veces se descarga del lado del cátodo. La descarga de un gas oxidante, incluyendo hidrógeno, como se realiza a la atmósfera no es preferente desde el punto de vista ambiental.

Por lo tanto, según un modo de realización preferente de la presente invención, el sistema de pila de combustible también comprende: un pasaje de suministro a través del cual fluye un gas oxidante que va a ser suministrado a la pila de combustible; un pasaje de descarga a través del cual fluye el gas oxidante descargado de la pila de combustible; un pasaje de derivación que conecta el pasaje de suministro con el pasaje de descarga, de modo tal que el gas oxidante pase por la pila de combustible; y una válvula de paso que abre y cierra el pasaje de derivación. De manera preferente, el controlador abre la válvula de paso durante la operación de baja eficiencia y cierra la válvula de paso durante la operación habitual.

En consecuencia, durante la operación de baja eficiencia, el hidrógeno que puede contenerse en el gas de oxidación, puede diluirse mediante el gas oxidante que se ha derivado. Por lo tanto, el gas oxidante puede descargarse de manera apropiada del pasaje de descarga a la atmósfera. Por otro lado, durante la operación habitual, el gas oxidante no tiene que desviarse de la pila de combustible, de modo tal que el gas oxidante puede suministrarse de manera apropiada a la pila de combustible.

Breve... [Seguir leyendo]

1. Sistema de pila de combustible (1) configurado para realizar una operación de baja eficiencia que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual, a una temperatura baja predeterminada para elevar la temperatura de una pila de combustible (2) en un corto período de tiempo en comparación con la operación habitual, y caracterizado porque comprende:

un controlador (7) configurado para inhibir la operación de baja eficiencia para ejecutar la operación habitual, en un caso donde se establecen condiciones predeterminadas a la temperatura baja predeterminada.

2. Sistema de pila de combustible (1) según la reivindicación 1, en donde las condiciones predeterminadas incluyen un tiempo cuando la energía generada de la pila de combustible (2) mediante la operación de baja eficiencia no puede consumirse.

3. Sistema de pila de combustible (1) según la reivindicación 1 ó 2, que además comprende:

un dispositivo de acumulación de energía configurado para acumular la energía generada por la pila de combustible (2) , en donde las condiciones predeterminadas incluyen al menos una de un tiempo en el que la energía generada por la pila de combustible (2) mediante la operación de baja eficiencia no puede acumularse en el dispositivo de acumulación de energía, y un tiempo en el que la cantidad de energía acumulada en el dispositivo de acumulación de energía (6) es mayor que una cantidad predeterminada.

4. Sistema de pila de combustible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las condiciones predeterminadas incluyen un tiempo en el cual se genera inundación en la pila de combustible (2) .

5. Sistema de pila de combustible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el controlador (7) está configurado para inhibir la operación de baja eficiencia y detener la generación de energía de la pila de combustible (2) , en un caso donde se acepta una solicitud de detención de generación de energía de la pila de combustible (2) .

6. Sistema de pila de combustible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el controlador (7) está configurado para estar a cargo del control para ejecutar la operación de baja eficiencia durante el arranque de la pila de combustible (2) .

7. Sistema de pila de combustible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que además comprende:

un pasaje de suministro (11) para el suministro de gas oxidante a los flujos de la pila de combustible (2) ; un pasaje de descarga (12) para descargar un gas oxidante de los flujos de la pila de combustible (2) ; un pasaje de derivación (17) que conecta el pasaje de suministro (11) al pasaje de descarga (12) , de modo tal que el gas de oxidación se deriva a la pila de combustible (2) mientras fluye; y una válvula de paso (18) para la apertura y cierre del pasaje de derivación (17) , en donde el controlador (7) está configurado para abrir la válvula de paso (18) durante la operación de baja eficiencia y cerrar la válvula de paso (18) durante la operación habitual.

8. Sistema de pila de combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que además comprende:

un sistema de tuberías de gas oxidante (3) para el suministro de gas oxidante a la pila de combustible (2) ; y un sistema de tuberías de gas combustible (4) para el suministro de gas combustible a la pila de combustible (2) , en donde el controlador (7) está configurado para controlar al menos un sistema de tuberías de gas oxidante (3) y el sistema de tuberías de gas combustible (4) para realizar la operación habitual y la operación de baja eficiencia.

9. Método de control del sistema de pila de combustible, en donde, a una temperatura baja predeterminada, el sistema de pila de combustible realiza una operación de baja eficiencia que tiene una gran pérdida de energía en comparación con una operación habitual, caracterizado porque, incluso a dicha temperatura baja predeterminada, dicha operación de baja eficiencia se inhibe desde el arranque, y se realiza en su lugar dicha operación habitual, en un caso donde se establecen condiciones predeterminadas.