专利名称：燃料电池系统以及杂质去除部件的劣化判断方法
技术领域：
本发明涉及在从燃料电池排出的流体所流通的排出通路中配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去部件的燃料电池系统、以及上述杂质去除部件的劣化判断方法。
背景技术：
以往，存在一种燃料电池系统，其在从燃料电池排出的流体所流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件。在这种燃料电池系统中，供给的氢气不可能全都被使用于电池反应。因此，采用了将排出的未反应的氢气再次返回燃料电池加以有效利用的循环系统，并且配设有气液分离器，用于从混合存在从燃料电池排出的排出气体和由燃料电池的电池反应生成的水(生成水)的气液混合流体中将水分去除。
在此，在上述氢气循环系统内流通的气体和水中，尽管很少但存在从燃料电池和系统的配管部件等溶解出的杂质。另外，从由阴极系统的大气吸入的空气也会带来杂质，并通过电解质膜混入氢气循环系统。特别是在从燃料电池和系统的配管部件溶解出的杂质中含有金属离子的情况下，有可能引起燃料电池的功能下降和寿命降低。另外，还存在有在燃料电池内生成的水变成酸性的问题。因此，以往以来采用在氢气循环系统中配设离子交换器，防止因生成水和气体等引起的燃料电池的劣化的方法。
近年来，已知一种固体高分子型燃料电池系统，其设置在排出燃料电池的生成水的至少一方的排出管的固体高分子型燃料电池侧，去除与上述排出气体相伴而来的上述生成水中所含有的离子。在该固体高分子型燃料电池系统中，公开了利用离子交换树脂作为去除上述生成水中所含有的离子的装置来去除氟离子的内容(例如，参照专利文献1)。
另外，还公开了一种燃料电池系统，其具有预测判断对燃料电池的冷却水和生成水所含有的离子进行去除的离子交换处理装置的更换时期的功能(例如，参照专利文献2～4)。
专利文献1日本特开2002-313404号公报专利文献2日本特开平5-315002号公报专利文献3日本特开2002-298892号公报专利文献4日本特开2003-346845号公报发明内容但是，专利文献1所记载的固体高分子型燃料电池系统，是通过在将流体(气液混合流体)分离成液体和气体之后，使该分离出的液体通过离子交换树脂，从而从该液体中去除杂质的系统，对于预测判断离子交换树脂的更换时期的功能没有做任何考虑。另外，对于使气液混合流体通过该离子交换树脂，从而去除气液混合气液混合流体中所含有的离子的情况没有考虑。
在此，从燃料电池排出的气液混合流体(进行气液分离之前的流体)与液体的状态不同，压力会有很大变化，流速也会产生变化。因此，在冷却系统或生成水所通过的配管系统中配设离子交换处理装置的情况、与在气液混合流体所通过的配管系统中配设离子交换处理装置的情况中，由于离子交换处理装置的使用环境不同，所以离子交换处理装置的劣化条件等也不同。
但是，在专利文献2～4所记载的燃料电池系统中，虽然可预测判断用于除去燃料电池的冷却水或生成水所含有的离子的离子交换处理装置的更换时期，但对于预测判断用于除去气液混合流体中所含有的离子的离子交换处理装置的更换时期则没有任何考虑。
本发明以改良这种现有的燃料电池系统为课题，其目的在于，提供一种对能够除去气液混合流体所含有的杂质的杂质去除部件的劣化状态进行检测，并可告知杂质去除部件的更换时期的燃料电池系统。
另外，本发明的目的在于，提供一种对除去气液混合流体所含有的杂质的杂质去除部件的劣化状态进行判断的方法。
为了达成该目的，本发明提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统在混合存在从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体所流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件，其中，具有对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的物理量检测装置、和根据由上述物理量检测装置检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的劣化判断装置。
具有这种构造的燃料电池系统，因为能够根据由物理量检测装置检测出的与杂质去除部件相关的物理量，利用上述劣化判断装置判断上述杂质去除部件的劣化程度，所以能够正确地得知杂质去除部件的更换时期。因此，可将该杂质去除部件一直使用到其所必需的杂质去除能力消失为止，并且能够防止在不知道所需的杂质去除能力已经消失的情况下使用该已劣化的杂质去除部件的情况。
上述物理量检测装置，可以具有对上述杂质去除部件的形状的变化进行检测的形状变化检测装置。这样，可根据杂质去除部件的形状变化直接判断该杂质去除部件的劣化状态。
另外，上述物理量检测装置，可具有对通过了上述杂质去除部件的流体的状态量进行测定的第一流体状态量测定装置。
另外，本发明的燃料电池系统可以构成为，在具有上述第一流体状态量测定装置的情况下，上述物理量检测装置还具有对通过上述杂质去除部件之前的流体的状态量进行测定的第二流体状态量测定装置，上述劣化判断装置具有对由上述第一流体状态量测定装置检测出的物理量和由第二流体状态量测定装置检测出的物理量进行比较的物理量比较装置，根据由该物理量比较装置得到的值判断上述杂质去除部件的劣化程度。这样，可根据由第一流体状态量测定装置检测出的物理量与由第二流体状态量测定装置检测出的物理量之差的阈值，判断杂质去除部件的劣化状态。
作为上述流体的状态量，例如可以列举液体(生成水)的状态量。作为该流体的状态量，例如可以列举流体的电导率、流体的压力等。
另外，本发明的燃料电池系统可以为，在从上述杂质去除部件将液体减少的状态下，对与该杂质去除部件相关的物理量进行检测。这样，在尽量排出了生成水等干扰成分的状态下，对杂质去除部件的有关物理量进行检测，所以可进一步提高该杂质去除部件的劣化判定精度。
另外，在本发明的燃料电池系统中可以具有如下构成，即，上述物理量检测装置具有对通过上述杂质去除部件的气体的状态量进行检测的气体状态量检测装置，和对通过上述杂质去除部件的液体的状态量进行检测的液体状态量检测装置。这样，可分为上述流体中所含有的气体的状态量和液体的状态量，判断杂质去除部件的劣化状态。也就是说，可反映出气体以及液体各自所特有的对劣化的影响，从而判断杂质去除部件的劣化状态，因此可进一步提高该杂质去除部件的劣化判断精度。
上述气体状态检测装置，可根据上述燃料电池的运行状态，计算出上述气体的状态量。上述液体状态量检测装置可根据上述燃料电池的运行状态，计算出上述液体的状态量。
另外，上述气体的状态量可以是该气体的流量、压力、温度中的至少一种，上述液体的状态量可以是该液体的流量、压力、温度中的至少一种。
另外，本发明的燃料电池系统可以为，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，上述杂质去除部件配置在该气液分离器内。
另外，本发明的燃料电池系统可以为，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，将对上述流体的电导率进行测定的电导率测定装置配设在该气液分离器内。在这种情况下同样也可将上述杂质去除部件配设在上述气液分离器内。
另外，本发明的燃料电池系统可以还具有能够告知由上述劣化判断装置判断出的结果的告知装置。这样，可简便地得知杂质去除部件的更换时期。
另外，本发明还提供一种杂质去除部件的劣化判断方法，它是配设在混合存在有从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体所通过的排出通路中、将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件的劣化判断方法，其中包括对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的检测工序、和根据由上述第一工程检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的判断工序。
上述检测工序可包括对上述杂质去除部件的形状的变化进行检测的工序。另外，上述检测工序也可以包括对通过了上述杂质去除部件后的流体的状态量进行测定的第一测定工序。
另外，还可以为，上述检测工序还包括对通过上述杂质去除部件之前的流体的状态量进行测定的第二测定工序，上述判断工序包括对由第一测定工序测定出的物理量与由第二测定工序测定出的物理量进行比较的物理量比较工序，根据由上述物理量比较工序得到的值判断上述杂质去除部件的劣化程度。
另外，在本发明的杂质去除部件的劣化判断方法中，上述流体的状态量既可以是液体的状态量，也可以是流体的电导率或压力。另外，还可以为，在上述检测工序中，在从上述杂质去除部件将液体减少后的状态下对与该杂质去除部件相关的物理量进行检测。
另外，上述检测工序可以包括对通过上述杂质去除部件的气体的状态量进行检测的气体状态量检测工序、和对通过上述杂质去除部件的液体的状态量进行检测的液体状态量检测工序。
上述气体状态检测工序以及上述液体状态检测工序可根据上述燃料电池的运行状态计算出上述气体的状态量。
另外，在本发明的杂质去除部件的劣化判断方法中，上述气体的状态量可以是该气体的流量、压力、温度中的至少一种，上述液体的状态量可以是该液体的流量、压力、温度中的至少一种。
另外，在本发明的杂质去除部件的劣化判断方法中，还可以进一步包括告知由上述判断工序判断出的结果的告知工序。
另外，本发明的杂质去除部件的劣化判断方法，也可以应用到进一步具有将从上述燃料电池中排出的流体分离成气体和液体的气液分离器、并将上述杂质去除部件配设在该气液分离器内而构成的燃料电池系统。
另外，本发明的杂质去除部件的劣化判断方法，也可以应用到进一步具有将从上述燃料电池中排出的流体分离成气体和液体的气液分离器、将对上述流体的电导率进行测定的电导率测定装置配置在该气液分离器内而构成的燃料电池系统。在这种情况下同样可将上述杂质去除部件配置在上述气液分离器内。
图1是本发明的本实施方式的燃料电池系统的概略构造图。
图2是表示气液分离器、以及配设在该气液分离器的物理量检测装置和劣化判断装置的模式图，该气液分离器内设有作为图1所示的燃料电池系统的构造要素的杂质去除部件。
图3是表示供给到图2所示的气液分离器内的流体在通过杂质去除部件之前的压力和在通过杂质去除部件之后的压力之差与燃料电池的输出或流体的流量之间的关系的图。
图4是表示图2所示的物理量检测装置以及劣化判断装置的动作的流程图。
图5是表示气液分离器、以及配设在该气液分离器的物理量检测装置和劣化判断装置的模式图，该气液分离器内设有作为本发明的其他实施方式的燃料电池系统的构造要素的杂质去除部件。
图6是表示气液分离器、以及配设在该气液分离器的物理量检测装置和劣化判断装置的模式图，该气液分离器内设有作为本发明的其他实施方式的燃料电池系统的构造要素的杂质去除部件。
图7是表示流体的电导率与杂质去除部件的可使用时间之间的关系的图。
图8是表示流体的电导率之差与杂质去除部件的可使用时间之间的关系的图。
图9是表示本发明的其他实施方式的燃料电池系统的概略构造图。
图10是表示气体流量的累计值与生成水量的累计值之间的关系的图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式的燃料电池系统进行说明。另外，下面所述的实施方式是用于说明本发明的示例，而不是将本发明仅局限于这些实施方式。因此，本发明只要不脱离其主旨，可以各种方式进行实施。
图1是本发明的本实施方式的燃料电池系统的概略构成图。图2是表示内设有作为图1所示的燃料电池系统的构成要素的杂质去除部件的气液分离器、以及配设在该气液分离器上的物理量检测装置和劣化判断装置的模式图。图3是表示供给到图2所示的气液分离器内的流体的通过杂质去除部件之前的压力和通过杂质去除部件之后的压力之差、与燃料电池的输出或流体的流量之间的关系的图。图4是表示图2所示的物理量检测装置以及劣化判断装置的一系列动作的流程图。
图1所示的燃料电池系统1的燃料电池10，具备内装有具有多个单电池而成的电池组，其中该单电池是将MEA和隔板重叠而成的，该隔板是形成用于将燃料气体(氢气)供给MEA的燃料极(阳极)、将氧化气体(氧气，通常是空气)供给氧化剂极(阴极)的流路的隔板。
在该燃料电池10的空气供给口11上，经由空气供给通路12连接着供给作为氧化气体的空气的空气供给源9；在空气排出口13上连接着排出从燃料电池10排出的空气以及水(排出流体)的空气排出通路14。另外，在空气供给通路12以及空气排出通路14上设置有加湿组件8，通过了该加湿组件8的排出流体经过消音器7排出到外部。另外，该排出流体的一部分被供给到氢气稀释器6，在用于稀释氢气后排出到外部。
另一方面，在燃料电池10的氢气供给口15上，经由氢气供给通路17连接着例如氢气瓶等的氢气供给源16；在氢气排出口18上连接着氢气排出通路19。在该氢气排出通路19的路径中配设有气液分离器26。详细地说，如图2所示，在该气液分离器26的流体入口26A上连通着氢气排出通路19的流体入口连接部19A；在气液分离器26的流体出口26B上连通着氢气排出通路19的流体出口连接部19B。
另外，在该气液分离器26内配设有杂质去除部件24。进而，在气液分离器26的中央部，以贯通杂质去除部件24的中央部的状态沿着图2中的上下方向配设有连通在流体出口26B上的气体通路23。
在本实施方式中，作为杂质去除部件24使用离子交换树脂。另外，作为气液分离器26，使用通过使流体(气液混合体)回旋而使之分离成气体和液体的旋流式气液分离器。
在气液分离器26上，连接着检测杂质去除部件24的物理量的物理量检测装置30，和根据由物理量检测装置30检测出的物理量判断杂质去除部件24的劣化程度的劣化判断装置40。
物理量检测装置30，特别是如图2所示，具有进入侧压力测定装置31和流出侧压力测定装置32，该进入侧压力测定装置31对供给到气液分离器26中的流体的通过杂质去除部件24之间的压力(Pin)进行测定，该流出侧压力测定装置32对通过了杂质去除部件24后的压力(Pout)进行测定。另外，在本实施方式中，该压力(Pin)以及压力(Pout)是与杂质去除部件24相关的物理量。
另外，在进入侧压力测定装置31以及流出侧压力测定装置32上，连接着劣化判断装置40，该劣化判断装置40根据由进入侧压力测定装置31以及流出侧压力测定装置32测定出的压力(Pin以及Pout)计算出两压力的差(ΔP＝Pin-Pout)，并进行该计算出的值是否超过预先设定的阈值的判断。
在此，如图3所示，压力差(ΔP＝Pin-Pout)与燃料电池10的输出或从燃料电池1 0排出的流体的流量之间成比例关系。因此，通过计算出上述压力差(ΔP＝Pin-Pout)，并判断该压力差是否在适宜范围内(是否超过阈值)，来判断杂质去除部件24在当前时刻能够何种程度的除去杂质，判断杂质去除部件24是否还具有杂质去除能力，从而判断杂质去除部件24的更换时期。
另外，上述压力差(ΔP)与流体的通过阻力有关。该流体的通过阻力，是由被杂质去除部件24捕集到的杂质的量、因捕集到杂质去除部件24中的杂质的影响而产生的杂质去除部件24的膨胀或收缩状态、以及流体中含有的杂质的密度等来决定的。
另外，在劣化判断装置40上连接着告知装置50，该告知装置50根据由劣化判断装置40进行的判断的内容告知是否应更换杂质去除部件24。作为告知装置50，可列举警铃(预告音)、在所希望的显示器上显示已到更换时期等的各种方式。
这些物理量检测装置30、劣化判断装置40以及告知装置50的一连串的动作如下。即，如图4所示，通过进入侧压力测定装置31，测定从氢气排出通路19供给到气液分离器26内的流体的通过杂质去除部件24之前的压力(Pin)(步骤S101)。将该测定值输出给劣化判断装置40。接下来，通过流出侧压力测定装置32测定通过了杂质去除部件24后的流体的压力(Pout)(步骤S102)。将该测定值输出给劣化判断装置40。
接下来，在劣化判断装置40中，计算出从进入侧压力测定装置31以及流出侧压力测定装置32接收到的压力的差(ΔP＝Pin-Pout)，判断该压力差(ΔP)是否超过预先设定的阈值(步骤S103)。当在步骤S103中所得到的压力差(ΔP)超过预先设定的阈值(步骤S103是)时，向告知装置50输出该主旨的信号，告知装置50告知杂质去除部件24的更换时期已到。另一方面，当在步骤S103中所得到的压力差(ΔP)没有超过预先设定的阈值时(步骤S103否)，重复进行步骤S101～步骤S103。
供给到气液分离器26中的流体，在被分离成气体(氢气)和液体(水)并被杂质去除部件24去除了杂质后，从气液分离器26排出，再次从氢气供给通路17供给到燃料电池10，用于电池反应。另外，从气液分离器26排出的气体(氢气)的一部分根据需要被供给到氢气稀释器6中。另一方面，在被气液分离的同时去除了杂质的液体，被配设在气液分离器26的下方的排水口60收集，通过打开电磁阀61将其排出到外部。另外，标号27表示氢气泵。
另外，在本实施方式中，说明了配设对通过杂质去除部件24前的流体的状态量(压力Pin)进行测定的进入侧压力测定装置31、和对通过杂质去除部件24后的流体的状态量(压力Pout)进行测定的流出侧压力测定装置32，并根据它们的压力差(ΔP)判断杂质去除部件24的劣化程度的情况。但是并不局限于此，也可以仅根据通过杂质去除部件24后的流体的压力(Pout)，用劣化判断装置40判断杂质去除部件24的劣化程度。
另外，在本实施方式中，还可以在使附着在杂质去除部件24中的液体减少了的状态下对上述压力进行测定。这时，由于在尽可能地排除了生成水等干扰成分的状态下对与杂质去除部件24相关的物理量进行检测，所以可进一步提高杂质去除部件24的劣化判定精度。
另外，在本实施方式中，说明了具有对流体的压力进行检测的物理量检测装置30的情况。但是并不局限于此，只要可以检测出杂质去除部件24的物理量，物理量检测装置30也可以是其他构造。
作为本发明的其他实施方式，例如还可以列举，如图5所示，在杂质去除部件24的上游侧(图5中杂质去除部件24的上面)设置支撑板161，在杂质去除部件24的下游侧(图5中杂质去除部件24的下面)设置移动板63，进而在气液分离器的比移动板63更靠近下方处设置将移动板63向支撑板61施力的弹簧部件65，并在该移动板63上作为物理量检测装置30设置对移动板63的位置进行检测的位置检测装置(位置传感器)的构成，所述支撑板61，外周面被固定在气液分离器26的内壁上，并且形成有用于将流体供给给杂质去除部件24的多个贯通孔62，所述移动板63，外周面与气液分离器26的内壁接触并能够沿上下方向滑动，并且形成有能够将通过了杂质去除部件24的流体排出的多个贯通孔64。
在这种构造的情况下，物理量检测装置30，检测出伴随着因杂质去除部件24捕集到的杂质的影响产生的杂质去除部件24的膨胀或收缩、移动板63所移动的距离(杂质去除部件的有关物理量)，并将该检测出的值向劣化判断装置40输出。在该劣化判断装置40中，判断该检测值是否超过预先设定的阈值，在超过阈值的情况下，当向告知装置50输出该主旨的信号时，告知装置50告知杂质去除部件24的更换时期已到。另一方面，在该检测值没有超过阈值的情况下，重复进行对移动板63所移动的距离进行检测，并判断该检测值是否超过阈值的程序。
另外，作为本发明的其他实施方式，例如如图6所示，还可以代替进入侧压力测定装置31以及流出侧压力测定装置32，使用电导率计作为物理量检测装置30。在如图6所示的实施方式的情况下，在配设于气液分离器26的下方的排水口60上配设电导率计，对由气液分离器26进行气液分离后的液体(生成水)的电导率进行测定。
在此，如图7所示，收纳在排水口60处的液体的电导率与杂质去除部件24的可使用时间(具有杂质去除所必需的能力的时间)之间成比例关系。因此，通过对上述液体的电导率进行测定，并将该测定值(检测值)向劣化判断装置40输出，从而能够在劣化判断装置40中判断该杂质去除部件24是否具有去除杂质所必需的能力。也就是说，在劣化判断装置40中，在由作为物理量检测装置30的电导率计测定出的电导率超过预先设定的阈值的情况下，向告知装置50输出表达该主旨的信号，告知装置50告知杂质去除部件24的更换时期已到。另一方面，在该电导率没有超过阈值的情况下，重复进行电导率的测定、以及其与阈值的比较。
在图6所示的实施方式中，说明了将作为物理量检测装置30的电导率计配设在排水口60的情况。但是并不局限于此，电导率计也可以配设在其他部位，只要是能够测定出通过了杂质去除部件24的流体(液体或气体，或者气液混合体)的电导率的位置即可。
另外，还可以在将作为物理量检测装置30的电导率计配设在排水口60的基础上，例如在配设于气液分离器26的上游侧的氢气排出通路19中，再配设一个对在其中流通的液体的电导率进行检测的电导率计，通过上述两个电导率计，计算出通过杂质去除部件24前的液体的电导率与通过杂质去除部件24后的电导率之差。
在此，如图8所示，通过杂质去除部件24之前的液体的电导率和通过杂质去除部件24之后的电导率之差，与杂质去除部件24的可使用时间(具有去除杂质所需的能力的时间)之间成反比例关系。因此，通过算出上述电导率之差，并向劣化判断装置40输出该电导率之差，能够在劣化判断装置40中判断该杂质去除部件24是否具有去除杂质所需的能力，并且当该电导率之差超过预先设定的阈值的情况下，与上述一样，告知装置50告知杂质去除部件24的更换时期已到。
另外，在使用燃料电池的汽车等中，由于在燃料电池发电时，利用排气管将由该燃料电池产生的生成水引导向外部，所以可以通过该生成水将燃料电池和车辆两者绝缘。
另外，作为本发明的其他实施方式，如图9所示，可以设为如下构成，即，在燃料电池10上连接对燃料电池10的发电电流进行测定的发电电流测定器71，在氢气泵27上连接对氢气泵27的工作状态(转速、吸入压力、排出压力等)进行测定的泵工作状态测定器72，将劣化判断装置40连接在发电电流测定器71以及泵工作状态测定器72上，将告知装置50连接在该劣化判断装置40上。
在此，从燃料电池10排出的生成水的量(L)相对于燃料电池10的发电量成比例关系。也就是说，生成水的量(L)为L＝C×I，其中，C是由燃料电池决定的固有常数，I是电流值。可根据该生成水的量(L)计算出生成水量的累计值。
另一方面，通过杂质去除部件24的气体的流量(Q)为Q＝氢气的排气量×泵的转速×f(Ps)×f(t)η，其中，Ps是泵的吸入压力，t是温度，η是f(Pd)，其中Pd是泵的排出压力。可根据该气体的流量(Q)计算出通过杂质去除部件24的气体的流量的累计值。
并且，如图10所示，该生成水量的累计值与气体的流量的累计值之间成反比例关系。因此，可以通过计算出上述生成水量的累计值和气体的流量的累计值，并将这些值输出到劣化判断装置40，从而在劣化判断装置40中判断该杂质去除部件24是否具有去除杂质所需的能力，并且在该两者的关系超过预先设定的阈值的情况下，告知装置50告知杂质去除部件24的更换时期已到。
另外，在图9所示的实施方式的情况下，由发电电流测定器71和泵工作状态测定器72构成了本发明的物理量检测装置，但是可根据由发电电流测定器71测定的发电电流计算出生成水的量，计算出通过杂质去除部件24的液体的状态量(流量)。也就是说，发电电流测定器71，作为根据燃料电池10的运行状态(发电量)对通过杂质去除部件24的液体的状态量(流量)进行检测的液体状态量检测装置而发挥功能。
另外，也可以根据由泵工作状态测定器72测定的泵工作状态，计算出通过杂质去除部件24的气体的状态量(流量)。即，泵工作状态测定器72，作为根据由燃料电池10的运行状态决定的泵工作状态对通过杂质去除部件24的气体的状态量(流量)进行检测的气体状态量检测装置来发挥功能。
上述气体的状态量除了气体的流量，还可以是气体的压力、温度中的至少一种，上述液体的状态量除了液体的流量，还可以是压力、温度中的至少一种。
另外，作为与杂质去除部件24相关的物理量，除了上述的几个之外，还可举出流体的pH、流体的流量、流体的温度、燃料电池的运行状态等各种物理量，并没有特别地限定。
另外，在上述的实施方式中，说明了将杂质去除部件24配置在气液分离器26内的情况。但是并不局限于此，可以将杂质去除部件24配设在氢气排出通路19的所希望的位置。
另外，在本实施方式中，说明了将杂质去除部件24配设在氢气循环系统中的情况。但是并不局限于此，可以将本发明的杂质去除部件24配设在氧化气体(空气)供给系统中，或其他配管系统中。
另外，在本实施方式中，说明了使用离子交换树脂作为杂质去除部件24的情况。但是并不局限于此，只要可以去除流体中的杂质，本发明的杂质去除部件也可以由其他材料构成。
另外，在本实施方式中，说明了使用气旋式气液分离器作为气液分离器26的情况。但是并不局限于此，也可使用利用其他方式进行气液分离的气液分离器。
工业上的可利用性本发明的燃料电池系统，具有对与杂质去除部件相关的物理量进行检测的物理量检测装置、和根据由上述物理量检测装置检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的劣化判断装置，所以可根据由上述物理量检测装置检测出的与杂质去除部件相关的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度。因此，可得知杂质去除部件的更换时期，从而可将杂质去除部件一直使用到其不具备所需的杂质去除能力为止，并且可防止使用已劣化的杂质去除部件。结果，可提高燃料电池系统的可靠性，并可减少运转费用。
另外，本发明的杂质去除部件的判断方法，包括对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的检测工序、和根据在上述第一工序中检测出的物理量，判断上述杂质去除部件的劣化程度的判断工序，所以可简便地对杂质去除部件的劣化状态进行判断。
权利要求
1.一种燃料电池系统，它是在混合存在从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体流通的排出通路中，配设有将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件的燃料电池系统，其中具有对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的物理量检测装置，和根据由上述物理量检测装置检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的劣化判断装置。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，上述物理量检测装置具有对上述杂质去除部件的形状的变化进行检测的形状变化检测装置。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，上述物理量检测装置具有对通过了上述杂质去除部件的流体的状态量进行测定的第一流体状态量测定装置。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中，上述物理量检测装置还具有对通过上述杂质去除部件之前的流体的状态量进行测定的第二流体状态量测定装置，上述劣化判断装置具有对由上述第一流体状态量测定装置检测出的物理量和由第二流体状态量测定装置检测出的物理量进行比较的物理量比较装置，根据由该物理量比较装置得到的值判断上述杂质去除部件的劣化程度。
5.如权利要求3或4所述的燃料电池系统，其中，上述流体的状态量是液体的状态量。
6.如权利要求3至5中的任一项所述的燃料电池系统，其中，上述流体的状态量是该流体的电导率。
7.如权利要求3至5中的任一项所述的燃料电池系统，其中，上述流体的状态量是该流体的压力。
8.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在从上述杂质去除部件将液体减少的状态下，对与该杂质去除部件相关的物理量进行检测。
9.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，上述物理量检测装置具有对通过上述杂质去除部件的气体的状态量进行检测的气体状态量检测装置，和对通过上述杂质去除部件的液体的状态量进行检测的液体状态量检测装置。
10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其中，上述气体状态检测装置根据上述燃料电池的运行状态计算出上述气体的状态量。
11.如权利要求9或10所述的燃料电池系统，其中，上述液体状态量检测装置根据上述燃料电池的运行状态计算出上述液体的状态量。
12.如权利要求9至11中的任一项所述的燃料电池系统，其中，上述气体的状态量是该气体的流量、压力、温度中的至少一种。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的燃料电池系统，其中，上述液体的状态量是该液体的流量、压力、温度中的至少一种。
14.如权利要求1至13中的任一项所述的燃料电池系统，其中，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，上述杂质去除部件配设在该气液分离器内。
15.如权利要求6所述的燃料电池系统，其中，还具有将从上述燃料电池排出的流体分离成气体和液体的气液分离器，对上述流体的电导率进行测定的电导率测定装置配设在该气液分离器内。
16.如权利要求15所述的燃料电池系统，其中，上述杂质去除部件配设在上述气液分离器内。
17.如权利要求1至16中任一项所述的燃料电池系统，其中，还具有能够告知由上述劣化判断装置判断出的结果的告知装置。
18.一种杂质去除部件的劣化判断方法，它是配设在混合存在从燃料电池排出的排出气体和液体的气液混合流体流通的排出通路中、将混入该流体中的杂质去除的杂质去除部件的劣化判断方法，其中包括对与上述杂质去除部件相关的物理量进行检测的检测工序、和根据由上述第一工程检测出的物理量判断上述杂质去除部件的劣化程度的判断工序。
19.如权利要求18所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述检测工序包括对上述杂质去除部件的形状的变化进行检测的工序。
20.如权利要求18所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述检测工序包括对通过了上述杂质去除部件的流体的状态量进行测定的第一测定工序。
21.如权利要求20所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述检测工序还包括对通过上述杂质去除部件之前的流体的状态量进行测定的第二测定工序，上述判断工序包括对由上述第一测定工序测定出的物理量和由上述第二测定工序测定出的物理量进行比较的物理量比较工序，根据由上述物理量比较工序得到的值判断上述杂质去除部件的劣化程度。
22.如权利要求20或21所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述流体的状态量是液体的状态量。
23.如权利要求20至22中的任一项所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述流体的状态量是该流体的电导率或压力。
24.如权利要求18所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述检测工序在从上述杂质去除部件将液体减少的状态下，对与该杂质去除部件相关的物理量进行检测。
25.如权利要求18所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述检测工序包括对通过上述杂质去除部件的气体的状态量进行检测的气体状态量检测工序、和对通过上述杂质去除部件的液体的状态量进行检测的液体状态量检测工序。
26.如权利要求25所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述气体状态检测工序根据上述燃料电池的运行状态计算出上述气体的状态量。
27.如权利要求25或26所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述液体状态量检测工序根据上述燃料电池的运行状态计算出上述液体的状态量。
28.如权利要求25至27中的任一项所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述气体的状态量是该气体的流量、压力、温度中的至少一种。
29.如权利要求25至28中的任一项所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，上述液体的状态量是该液体的流量、压力、温度中的至少一种。
30.如权利要求18至29中的任一项所述的杂质去除部件的劣化判断方法，其中，还包括告知由上述判断工序判断出的结果的告知工序。
全文摘要
一种燃料电池系统(1)，其在从燃料电池(10)排出的流体流通的排出通路(19)中配设有将混入该流体的杂质去除的杂质去除部件(24)，并且具有对与该杂质去除部件(24)相关的物理量进行检测的物理量检测装置(30)、和根据由物理量检测装置(30)检测出的物理量判断杂质去除部件(24)的劣化程度的劣化判断装置(40)。
文档编号H01M8/04GK101015085SQ20058003005
公开日2007年8月8日 申请日期2005年9月6日 优先权日2004年9月7日
发明者藤田信雄 申请人:丰田自动车株式会社