(57)【要約】【課題】金属イオンで汚染された固体高分子電解質を再生させることが可能な燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム１０ａは、固体高分子形燃料電池スタック２０と、固体高分子形燃料電池スタック２０のカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのカソード側加湿器３２と、カソード側加湿器３２に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのカソード側酸導入器３４と、カソード流路から排出される排ガス（Ａ）から液体（Ａ）を分離するためのカソード側凝縮器３６とを備えている。酸（Ａ）は、蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上であるものからなる。【選択図】図１
2020205143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を備えた燃料電池システム。
（１）前記燃料電池システムは、
固体高分子形燃料電池スタックと、
前記固体高分子形燃料電池スタックのカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのカソード側加湿器と、
前記カソード側加湿器に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのカソード側酸導入器と、
前記カソード流路から排出される排ガス（Ａ）から液体（Ａ）を分離するためのカソード側凝縮器と
を備えている。
（２）前記酸（Ａ）は、
蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
【請求項２】
前記酸（Ａ）は、ＨＣｌＯ4、ＣＦ3ＣＯＯＨ、(ＣnＦ2n+1ＳＯ2)2ＮＨ（ｎは１以上８以下の整数）、及び、ＣnＦ2n+1ＳＯ3Ｈ（ｎは、１以上８以下の整数）からなる群から選ばれるいずれか１以上を含む請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記酸（Ａ）は、融点が−３０℃以下である請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記酸（Ａ）は、ＣＦ3ＳＯ3Ｈである請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記カソード側酸導入器は、電解質膜に接触する液体水に含まれる前記酸（Ａ）の濃度が０．０１Ｍ以上１Ｍ以下となるように、前記カソード側加湿器に前記酸（Ａ）を供給するものからなる請求項１から４までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記カソード側凝縮器から排出される前記液体（Ａ）からイオン（Ａ）を取り除き、前記イオン（Ａ）が取り除かれた前記液体（Ａ）を前記カソード側加湿器に戻すカソード側イオン交換カートリッジをさらに備えた請求項１から５までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
以下の構成をさらに備えた請求項１から６までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
（３）前記燃料電池システムは、
前記固体高分子形燃料電池スタックのアノード流路に供給される燃料ガスを加湿するためのアノード側加湿器と、
前記アノード側加湿器に貯蔵されている加湿水に酸（Ｂ）を供給するためのアノード側酸導入器と、
前記アノード流路から排出される排ガス（Ｂ）から液体（Ｂ）を分離するためのアノード側凝縮器と
をさらに備えている。
（４）前記酸（Ｂ）は、
蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
【請求項８】
前記酸（Ｂ）は、ＨＣｌＯ4、ＣＦ3ＣＯＯＨ、(ＣnＦ2n+1ＳＯ2)2ＮＨ（ｎは１以上８以下の整数）、及び、ＣnＦ2n+1ＳＯ3Ｈ（ｎは、１以上８以下の整数）からなる群から選ばれるいずれか１以上を含む請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記酸（Ｂ）は、融点が−３０℃以下である請求項７又は８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記酸（Ｂ）は、ＣＦ3ＳＯ3Ｈである請求項７から９までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記アノード側酸導入器は、電解質膜に接触する液体水に含まれる前記酸（Ｂ）の濃度が０．０１Ｍ以上１Ｍ以下となるように、前記アノード側加湿器に前記酸（Ｂ）を供給するものからなる請求項７から１０までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記アノード側凝縮器から排出される前記液体（Ｂ）からイオン（Ｂ）を取り除き、前記イオン（Ｂ）が取り除かれた前記液体（Ｂ）を前記アノード側加湿器に戻すアノード側イオン交換カートリッジをさらに備えた請求項７から１１までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、さらに詳しくは、金属イオンで汚染された固体高分子電解質を再生させるための手段を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、電解質膜の両面に触媒層を含む電極が接合された膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly，ＭＥＡ）を備えている。電極は、一般に、触媒層と、ガス拡散層の２層構造をとる。ＭＥＡの両面には、さらに、ガス流路を備えた集電体（セパレータ）が配置される。固体高分子形燃料電池は、通常、このようなＭＥＡと集電体からなる単セルが複数個積層された構造（セルスタック）を備えている。
【０００３】
固体高分子形燃料電池では、電解質膜として、一般にパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマが用いられる。このポリマは、湿潤状態ではプロトン伝導度は高いが、乾燥状態ではプロトン伝導度が低くなる特性を持つ。そのため、加湿器を用いて外部から水を供給し、電解質膜を適度な湿潤状態に維持することが行われている。
しかし、加湿水中には、周辺部材から溶出した金属イオンが含まれる場合がある。金属イオンを含む加湿水がＭＥＡに供給されと、電解質膜中の酸基のプロトンが金属イオンでイオン交換され、電池性能が低下する。
【０００４】
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、固体高分子形燃料電池の運転を停止させ、アノードガス供給口又はカソードガス供給口より希硫酸を供給することにより、膜電極接合体の酸洗浄を行う固体高分子形燃料電池の再生方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、固体高分子電解質膜へ蓄積した陽イオンが再びプロトンにより置換され、所望の電池特性を有する固体高分子形燃料電池に再生される点が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、
（ａ）燃料電池に供給される酸化ガス又は燃料ガスにＮＯ2、ＨＣｌ又はＨ2Ｏ2からなる酸性ガスを加えながら燃料電池を作動させ、
（ｂ）発電反応による生成水に酸性ガスを溶け込ませて生成水を酸性にし、
（ｃ）酸性の生成水により不純物を洗い流す
不純物の除去方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、燃料電池の電極内部に残留する不純物を除去できる点が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、酸素極に供給する酸化剤ガスにＣＯ2を混入させる固体高分子形燃料電池の特性回復方法が開示されている。
同文献には、酸化剤ガスにＣＯ2を混入させると、酸素極側を酸性雰囲気にすることができ、これによって汚染イオンを電池外部に排出することができる点が記載されている。
【０００７】
特許文献４には、固体高分子形燃料電池スタックの燃料ガス流路、酸化剤ガス流路、及び／又は、冷却材流路に、発泡成分（ＣＯ2）を含有する洗浄液を供給する固体高分子形燃料電池スタックの洗浄方法が開示されている。
同文献には、
（ａ）洗浄液に発泡成分を添加すると、発泡成分が不純物の付着部位境界や周辺部で気化して気泡を生成する点、及び、
（ｂ）この発泡によって洗浄液が燃料極の内部に浸透すると共に、燃料極の内部から表面に不純物が押し出される点
が記載されている。
【０００８】
さらに、特許文献５には、
（ａ）燃料電池の燃料極側流路に、キレート剤（シュウ酸）を含む水溶液を流通させ、
（ｂ）次いで、燃料極側流路に洗浄水を流通させる
燃料電池の劣化回復処理方法が開示されている。
同文献には、
（Ａ）燃料極側流路にキレート剤を含む水溶液を流通させると、キレート剤と電解質膜に含まれる金属イオンとによりキレート錯体が形成され、キレート錯体が電解質膜外に抽出される点、及び、
（Ｂ）次いで、燃料極側流路に洗浄水を流通させると、セル内に残留しているキレート剤及びキレート錯体が洗浄水によりセル外に洗い流される点
が記載されている。
【０００９】
ＨＣｌやＨ2ＳＯ4は、触媒である白金を被毒する。また、ＨＮＯ3は、触媒担体である炭素を酸化させる。そのため、これらの無機酸を用いてＭＥＡを洗浄する方法は、十分な発電性能が得られなくなるおそれがある。また、ＨＣｌやＨ2ＳＯ4は融点が−３０℃以上であるため、寒冷地においては洗浄後の固体残渣で配管が閉塞するおそれがある。
【００１０】
酸性ガスは配管を強く腐食させるおそれがあるだけでなく、安全に取り扱う必要がある。そのため、酸性ガスを用いてＭＥＡを洗浄する方法は、システムが煩雑になるという問題がある。また、ＣＯ2は弱酸であり、十分な洗浄効果は得られない。
さらに、キレート剤で金属イオンを捕集する方法では、十分は洗浄効果が得られないだけでなく、キレート剤が白金を被毒し、十分な発電性能が得られなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３３２２８２号公報
【特許文献２】特許第５１３５７８４号公報
【特許文献３】特開２００２−０４２８４９号公報
【特許文献４】特開２００８−３１０９７０号公報
【特許文献５】特開２０００−２６０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、金属イオンで汚染された固体高分子電解質を再生させることが可能な燃料電池システムを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、固体高分子電解質の再生処理後に触媒性能を低下させるおそれのない燃料電池システムを提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、寒冷地において使用した場合であっても、固体高分子電解質を洗浄した後の固体残渣で配管が閉塞するおそれのない燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記燃料電池システムは、
固体高分子形燃料電池スタックと、
前記固体高分子形燃料電池スタックのカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのカソード側加湿器と、
前記カソード側加湿器に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのカソード側酸導入器と、
前記カソード流路から排出される排ガス（Ａ）から液体（Ａ）を分離するためのカソード側凝縮器と
を備えている。
（２）前記酸（Ａ）は、
蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
【００１４】
燃料電池システムは、以下の構成をさらに備えていても良い。
（３）前記燃料電池システムは、
前記固体高分子形燃料電池スタックのアノード流路に供給される燃料ガスを加湿するためのアノード側加湿器と、
前記アノード側加湿器に貯蔵されている加湿水に酸（Ｂ）を供給するためのアノード側酸導入器と、
前記アノード流路から排出される排ガス（Ｂ）から液体（Ｂ）を分離するためのアノード側凝縮器と
をさらに備えている。
（４）前記酸（Ｂ）は、
蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
【発明の効果】
【００１５】
所定の条件を満たす酸は、固体高分子電解質の酸基に結合している金属イオンをプロトンに交換することができ、触媒を被毒せず、かつ、触媒担体を腐食させることがない。そのため、燃料電池の稼働中又は停止中に、このような酸を含む加湿水をカソード流路及び／又はアノード流路に供給すると、触媒性能を低下させることなく、電解質膜中の金属イオンを効率良く洗い流すことができる。
さらに、融点が−３０℃以下である酸を用いると、寒冷地において使用した場合であっても、洗浄後の固体残渣で配管を閉塞させることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図である。
【図３】酸の蒸気圧（２０℃）とｐＫａとの関係を示す図である。
【図４】ＨＣｌＯ4中、及び、ＨＣｌＯ4と各種の酸との酸混合溶液中における白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）を示す図である。
【図５】酸の蒸気圧（２０℃）と融点との関係を示す図である。
【図６】ＣＦ3ＳＯ3Ｈを含む水蒸気による曝露時間とＣｏ残存率との関係を示す図である。
【図７】水溶液中のＣＦ3ＳＯ3Ｈ濃度とＣｏ残存率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  燃料電池システム（１）］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図を示す。図１において、燃料電池システム１０ａは、
固体高分子形燃料電池スタック２０と、
固体高分子形燃料電池スタック２０のカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのカソード側加湿器３２と、
カソード側加湿器３２に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのカソード側酸導入器３４と、
カソード流路から排出される排ガス（Ａ）から液体（Ａ）を分離するためのカソード側凝縮器３６と
を備えている。
【００１８】
燃料電池システム１０ａは、カソード側凝縮器３６から排出される液体（Ａ）からイオン（Ａ）を取り除き、イオン（Ａ）が取り除かれた液体（Ａ）をカソード側加湿器３２に戻すカソード側イオン交換カートリッジ３８をさらに備えていても良い。
【００１９】
［１．１．  固体高分子形燃料電池スタック］
固体高分子形燃料電池スタック（以下、単に「スタック」ともいう）２０は、電解質膜の両面に触媒層を含む電極が接合された膜電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。電極は、一般に、触媒層と、ガス拡散層の２層構造をとる。また、触媒層は、一般に、電極触媒と触媒層アイオノマとの複合体からなる。ＭＥＡの両面には、さらに、ガス流路を備えた集電体（セパレータ）が配置される。スタック２０は、このようなＭＥＡと集電体からなる単セルが複数個積層された構造を備えている。
本発明において、スタック２０を構成する各部の材料は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な材料を用いることができる。
【００２０】
［１．２．  カソード側加湿器］
カソード側加湿器３２は、スタック２０のカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのものである。カソード側加湿器３２のガス排出口は、スタック２０のカソード流路の入口に接続されている。また、カソード側加湿器３２のガス導入口は、酸化剤ガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【００２１】
カソード側加湿器３２は、その内部に加湿水を貯蔵するためのタンク（図示せず）を備えている。タンク内の加湿水には、カソード側酸導入器３４から適時に適量の酸（Ａ）が添加される。すなわち、通常運転時には、カソード側加湿器３２は、水のみを用いて酸化剤ガスを加湿する。一方、スタック２０の再生処理時には、カソード側加湿器３２は、酸（Ａ）を含む水を用いて酸化剤ガスを加湿する。
【００２２】
［１．３．  カソード側酸導入器］
カソード側酸導入器３４は、カソード側加湿器３２に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのものである。カソード側酸導入器３４の酸排出口は、カソード側加湿器３２の酸導入口に接続されている。
【００２３】
酸（Ａ）は、スタック２０の再生処理に用いられる。触媒の被毒や触媒担体の腐食を生じさせることなくスタック２０の再生処理を行うためには、酸（Ａ）は所定の条件を満たしている必要がある。酸（Ａ）の詳細については、後述する。
また、高い再生効率を得るためには、カソード側酸導入器３４は、電解質膜に接触する液体水に含まれる酸（Ａ）の濃度が０．０１Ｍ以上１Ｍ以下となるように、カソード側加湿器３２に酸（Ａ）を供給するものが好ましい。この点ついては、後述する。
【００２４】
［１．４．  カソード側凝縮器］
カソード側凝縮器３６は、スタック２０のカソード流路から排出される排ガス（Ａ）を、ガス（Ａ）と液体（Ａ）に分離するためのものである。カソード側凝縮器３６の排ガス導入口は、スタック２０のカソード流路の出口に接続されている。カソード側凝縮器３６のガス排出口は、大気に開放されている。一方、カソード側凝縮器３６の液体排出口は、カソード側イオン交換カートリッジ３８の液体導入口に接続されている。
【００２５】
カソード流路から排出された排ガス（Ａ）は、カソード側凝縮器３６において、ガス（Ａ）と液体（Ａ）に気液分離される。本実施の形態において、ガス（Ａ）は、ガス排出口からそのまま大気に放出される。
一方、液体（Ａ）は、スタック２０から溶出した金属イオンなどのイオン（Ａ）を含む場合がある。本実施の形態においては、液体（Ａ）からこれらのイオン（Ａ）を除去するために、液体（Ａ）は、カソード側イオン交換カートリッジ３８に送られる。
【００２６】
［１．５．  カソード側イオン交換カートリッジ］
カソード側イオン交換カートリッジ３８は、カソード側凝縮器３６から排出される液体（Ａ）からイオン（Ａ）を取り除き、イオン（Ａ）が取り除かれた液体（Ａ）をカソード側加湿器３２に戻すためのものである。カソード側イオン交換カートリッジ３８の液体排出口は、カソード側加湿器３２の液体導入口に接続されている。
【００２７】
カソード側イオン交換カートリッジ３８は、カソード流路から排出された液体（Ａ）からイオン（Ａ）を取り除き、洗浄用の酸水溶液又は加湿水として再利用するためのものである。そのため、液体（Ａ）を再利用することなく、そのまま廃棄する場合には、カソード側イオン交換カートリッジ３８を省略することができる。
カソード側イオン交換カートリッジ３８は、酸水溶液として再利用する場合は液体（Ａ）から金属イオンなどのカチオンを取り除く機能を持つものが良く、加湿水として再利用する場合はカチオンとアニオンをそれぞれ取り除くものを直列に接続するのが良い。
【００２８】
［１．６．  酸（Ａ）］
酸（Ａ）は、
（ａ）蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
（ｂ）酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
（ｃ）白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
酸（Ａ）は、さらに、融点が−３０℃以下であるものが好ましい。
【００２９】
［１．６．１．  酸（Ａ）に求められる条件］
［Ａ．  蒸気圧］
金属イオンで汚染されたスタック２０を再生するためには、酸（Ａ）を電解質膜まで供給する必要がある。スタック２０は、一般に、内部構造が複雑であるため、酸（Ａ）は、液体状態であるよりも、気体状態である方が電解質膜まで浸透しやすくなる。そのため、酸（Ａ）は、蒸気圧の高いものが好ましい。
【００３０】
酸（Ａ）によるスタック２０の再生効率を向上させるためは、酸（Ａ）の蒸気圧（２０℃）は、０．０６ｋＰａ以上である必要がある。
【００３１】
［Ｂ．  酸強度］
ＭＥＡに含まれる電解質膜や触媒層アイオノマには、一般に、ナフィオン（登録商標）に代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマが用いられる。パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマは、強酸である。そのため、スルホン酸基と結合している金属イオンをプロトンに交換するためには、酸（Ａ）は、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマと同等以上の強酸である必要がある。
【００３２】
酸（Ａ）によるスタック２０の再生効率を向上させるためには、酸（Ａ）の酸強度（酸解離定数）ｐＫａは、０以下である必要がある。酸（Ａ）の酸強度ｐＫａは、好ましくは、−８以下、さらに好ましくは、−１３以下である。高い再生効率を得るためには、酸（Ａ）の酸強度は強いほど良い。
【００３３】
［Ｃ．  酸素還元電流］
ある種の酸は、そのアニオン成分（例えば、塩素イオン）が触媒を被毒することが知られている。そのため、酸（Ａ）は、触媒を被毒させないものである必要がある。酸（Ａ）が触媒を被毒するか否かは、白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）で表すことができる。
ここで、「白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）（以下、「ｉORR＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)」ともいう）」とは、作用極として白金を用い、電解液として酸水溶液を用い、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）法で高電位から低電位へ掃引（１．２Ｖ→０．４Ｖ、５ｍＶ／ｓ）した時の、０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)での酸素還元電流をいう。
【００３４】
酸（Ａ）によるスタック２０の再生処理を行う場合において、酸（Ａ）による触媒被毒を抑制するためには、酸（Ａ）のｉORR＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)は、０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である必要がある。ｉORR＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)は、好ましくは、０．０９ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上、さらに好ましくは、０．１０ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である。触媒被毒を抑制するためには、ｉORR＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)は高いほど良い。
【００３５】
［Ｄ．  融点］
酸（Ａ）によるスタック２０の再生処理を行った後、配管に酸（Ａ）が残った状態で燃料電池システム１０ａを停止させた場合において、外気温が低いときには、酸（Ａ）を含む固体残渣で配管が閉塞することがある。停止中のスタック２０内の配管が固体残渣で閉塞している場合、起動不能となる。そのため、酸（Ａ）は、融点が低いものが好ましい。
【００３６】
燃料電池システム１０ａが寒冷地において使用される場合において、固体残渣による配管の閉塞を抑制するためには、酸（Ａ）の融点は、−３０℃以下が好ましい。酸（Ａ）の融点は、好ましくは、−３５℃以下、さらに好ましくは、−４０℃以下である。
【００３７】
［１．６．２．  酸（Ａ）の具体例］
上述した条件を満たす酸（Ａ）としては、例えば、
（ａ）ＨＣｌＯ4、
（ｂ）ＣＦ3ＣＯＯＨ、
（ｃ）(ＣnＦ2n+1ＳＯ2)2ＮＨ（ｎは１以上８以下の整数）、
（ｄ）ＣnＦ2n+1ＳＯ3Ｈ（ｎは、１以上８以下の整数）
などがある。
酸（Ａ）には、これらのいずれか１種を用いても良く、あるいは、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００３８】
酸（Ａ）が(ＣnＦ2n+1ＳＯ2)2ＮＨ、又は、ＣnＦ2n+1ＳＯ3Ｈである場合、炭素数ｎが過度に大きくなると、酸（Ａ）の融点が室温を超える場合がある。従って、これらの炭素数ｎは、８以下である必要がある。炭素数ｎは、好ましくは、４以下、さらに好ましくは、２以下である。
これらの中でも、ＣＦ3ＳＯ3Ｈは、蒸気圧が高く、酸強度が強く、かつ、酸素還元電流が大きいだけでなく、融点も−３０℃以下である。そのため、ＣＦ3ＳＯ3Ｈは、スタック２０の再生処理に用いられる酸（Ａ）として好適である。
【００３９】
［１．６．３．  酸（Ａ）の濃度］
ＭＥＡ内には、カソード側加湿器３２から供給される水、及び、電極反応により生成した水が存在する。カソード側酸導入器３４からカソード側加湿器３２に所定量の酸（Ａ）が供給されると、酸（Ａ）は酸化剤ガスと共にＭＥＡ内に到達し、ＭＥＡ内の水に溶解して酸水溶液となる。この場合、電解質膜に接触する液体水に含まれる酸（Ａ）の濃度は、スタック２０の再生効率に影響を与える。
【００４０】
一般に、液体水に含まれる酸（Ａ）の濃度が低すぎると、イオン（Ａ）の除去が不十分となる。従って、液体水に含まれる酸（Ａ）の濃度は、０．０１Ｍ以上が好ましい。酸（Ａ）の濃度は、好ましくは、０．１Ｍ以上、さらに好ましくは、０．５Ｍ以上である。
一方、酸（Ａ）の濃度を必要以上に高くしても、効果に差が無く、実益がない。従って、酸（Ａ）の濃度は、１Ｍ以下が好ましい。
【００４１】
カソード側酸導入器３４は、ＭＥＡ内にある液体水（電解質膜に接触する液体水）に含まれる酸（Ａ）の濃度が上述の範囲となるように、カソード側加湿器３２に酸（Ａ）を供給可能なものが好ましい。
【００４２】
［２．  燃料電池システムの再生方法（１）］
図１に示す燃料電池システム１０ａを用いたスタック２０の再生処理は、所定量の酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスをスタック２０のカソード流路に供給することにより行う。この場合、スタック２０は、稼働中であっても良く、あるいは、停止中であっても良い。
【００４３】
まず、カソード側酸導入器３４からカソード側加湿器３２に所定量の酸（Ａ）を供給する。次いで、カソード側加湿器３２を作動させ、カソード側加湿器３２に酸化剤ガスを供給する。これにより、カソード側加湿器３２から、所定量の酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスが排出される。
酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスは、スタック２０のカソード流路に供給される。カソード流路に到達した酸（Ａ）の全部又は一部は、気体状態又は酸水溶液の状態で電極内を拡散し、電解質膜まで到達する。さらに、電解質膜が酸（Ａ）と接触すると、イオン交換が行われ、電解質膜からイオン（Ａ）が排出される。排出されたイオン（Ａ）は、ＭＥＡ内の液体水と共に、カソード流路に排出される。
【００４４】
スタック２０のカソード流路から排出された排ガス（Ａ）は、カソード側凝縮器３６に送られる。カソード側凝縮器３６では、排ガス（Ａ）がガス（Ａ）と、イオン（Ａ）を含む液体（Ａ）に気液分離される。本実施の形態において、ガス（Ａ）は、そのまま大気に放出される。
一方、液体（Ａ）は、カソード側イオン交換カートリッジ３８に送られる。カソード側イオン交換カートリッジ３８では、液体（Ａ）からイオン（Ａ）が取り除かれる。イオン（Ａ）が取り除かれた後に残る水は、カソード側加湿器３２に戻され、スタック２０の酸洗浄又は酸化剤ガスの加湿に再利用される。
【００４５】
［２．  燃料電池システム（２）］
図２に、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの模式図を示す。なお、図２において、図１と同一の構成要素には同一の参照符号が付されている。
【００４６】
図２において、燃料電池システム１０ｂは、
固体高分子形燃料電池スタック２０と、
固体高分子形燃料電池スタック２０のカソード流路に供給される酸化剤ガスを加湿するためのカソード側加湿器３２と、
カソード側加湿器３２に貯蔵されている加湿水に酸（Ａ）を供給するためのカソード側酸導入器３４と、
カソード流路から排出される排ガス（Ａ）から液体（Ａ）を分離するためのカソード側凝縮器３６と
を備えている。
【００４７】
燃料電池システム１０ｂは、さらに、
固体高分子形燃料電池スタック２０のアノード流路に供給される燃料ガスを加湿するためのアノード側加湿器４２と、
アノード側加湿器４２に貯蔵されている加湿水に酸（Ｂ）を供給するためのアノード側酸導入器４４と、
アノード流路から排出される排ガス（Ｂ）から液体（Ｂ）を分離するためのアノード側凝縮器４６と
を備えている。
【００４８】
燃料電池システム１０ｂは、
（ａ）カソード側凝縮器３６から排出される液体（Ａ）からイオン（Ａ）を取り除き、イオン（Ａ）が取り除かれた液体（Ａ）をカソード側加湿器３２に戻すカソード側イオン交換カートリッジ３８、及び／又は、
（ｂ）アノード側凝縮器４６から排出される液体（Ｂ）からイオン（Ｂ）を取り除き、イオン（Ｂ）が取り除かれた液体（Ｂ）をアノード側加湿器４２に戻すアノード側イオン交換カートリッジ４８、
をさらに備えていても良い。
【００４９】
［２．１．  固体高分子形燃料電池スタック］
固体高分子形燃料電池スタック２０の詳細については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５０】
［２．２．  カソード側加湿器、カソード側酸導入器、カソード側凝縮器、カソード側イオン交換カートリッジ］
カソード側加湿器３２、カソード側酸導入器３４、カソード側凝縮器３６、カソード側イオン交換カートリッジ３８の詳細については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
［２．３．  アノード側加湿器］
アノード側加湿器４２は、スタック２０のアノード流路に供給される燃料ガスを加湿するためのものである。アノード側加湿器４２のガス排出口は、スタック２０のアノード流路の入口に接続されている。また、アノード側加湿器４２のガス導入口は、燃料ガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【００５２】
アノード側加湿器４２は、その内部に加湿水を貯蔵するためのタンク（図示せず）を備えている。タンク内の加湿水には、アノード側酸導入器４４から適時に適量の酸（Ｂ）が添加される。すなわち、通常運転時には、アノード側加湿器４２は、水のみを用いて燃料ガスを加湿する。一方、スタック２０の再生処理時には、アノード側加湿器４２は、酸（Ｂ）を含む水を用いて燃料ガスを加湿する。
【００５３】
［２．４．  アノード側酸導入器］
アノード側酸導入器４４は、アノード側加湿器４２に貯蔵されている加湿水に酸（Ｂ）を供給するためのものである。アノード側酸導入器４４の酸排出口は、アノード側加湿器４２の酸導入口に接続されている。
【００５４】
酸（Ｂ）は、スタック２０の再生処理に用いられる。触媒の被毒や触媒担体の腐食を生じさせることなくスタック２０の再生処理を行うためには、酸（Ｂ）は所定の条件を満たしている必要がある。酸（Ｂ）の詳細については、後述する。
また、高い再生効率を得るためには、アノード側酸導入器４４は、電解質膜に接触する液体水に含まれる酸（Ｂ）の濃度が０．０１Ｍ以上１Ｍ以下となるように、アノード側加湿器４２に酸（Ｂ）を供給するものが好ましい。この点ついては、後述する。
【００５５】
［３．５．  アノード側凝縮器］
アノード側凝縮器４６は、スタック２０のアノード流路から排出される排ガス（Ｂ）を、ガス（Ｂ）と液体（Ｂ）に分離するためのものである。アノード側凝縮器４６の排ガス導入口は、スタック２０のアノード流路の出口に接続されている。アノード側凝縮器４６のガス排出口は、大気に開放され、又は、アノード側加湿器４２に接続されている。一方、アノード側凝縮器４６の液体排出口は、アノード側イオン交換カートリッジ４８の液体導入口に接続されている。
【００５６】
アノード流路から排出された排ガス（Ｂ）は、アノード側凝縮器４６において、ガス（Ｂ）と液体（Ｂ）に気液分離される。本実施の形態において、ガス（Ｂ）は、ガス排出口からそのまま大気に放出され、あるいは、アノード側加湿器４２に戻される。アノードで消費しきれなかったガス（Ｂ）（例えば、Ｈ2）を再びスタック２０に循環供給すると、燃費を向上させることができる。
一方、液体（Ｂ）は、スタック２０から溶出した金属イオンなどのイオン（Ｂ）を含む場合がある。本実施の形態においては、液体（Ｂ）からこれらのイオン（Ｂ）を除去するために、液体（Ｂ）は、アノード側イオン交換カートリッジ４８に送られる。
【００５７】
［３．６．  アノード側イオン交換カートリッジ］
アノード側イオン交換カートリッジ４８は、アノード側凝縮器４６から排出される液体（Ｂ）からイオン（Ｂ）を取り除き、イオン（Ｂ）が取り除かれた液体（Ｂ）をアノード側加湿器４２に戻すためのものである。アノード側イオン交換カートリッジ４８の液体排出口は、アノード側加湿器４２の液体導入口に接続されている。
【００５８】
アノード側イオン交換カートリッジ４８は、アノード流路から排出された液体（Ｂ）からイオン（Ｂ）を取り除き、洗浄用の酸水溶液又は加湿水として再利用するためのものである。そのため、液体（Ｂ）を再利用することなく、そのまま廃棄する場合には、アノード側イオン交換カートリッジ４８を省略することができる。
アノード側イオン交換カートリッジ４８は、酸水溶液として再利用する場合は液体（Ｂ）から金属イオンなどのカチオンを取り除く機能を持つものが良く、加湿水として再利用する場合はカチオンとアニオンをそれぞれ取り除くものを直列に接続するのが良い。
【００５９】
［３．７．  酸（Ｂ）］
酸（Ｂ）は、
（ａ）蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上であり、
（ｂ）酸強度ｐＫａが０以下であり、かつ、
（ｃ）白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である
ものからなる。
酸（Ｂ）は、さらに、融点が−３０℃以下であるものが好ましい。
【００６０】
［３．７．１．  酸（Ｂ）に求められる条件］
［Ａ．  蒸気圧］
酸（Ｂ）は、蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上である必要がある。酸（Ｂ）の蒸気圧（２０℃）の詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
［Ｂ．  酸強度］
酸（Ｂ）は、酸強度ｐＫａが０以下である必要がある。酸（Ｂ）の酸強度ｐＫａの詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
［Ｃ．  酸素還元電流］
酸（Ｂ）は、白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上である必要がある。酸（Ｂ）の酸素還元電流の詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
［Ｄ．  融点］
酸（Ｂ）は、融点が−３０℃以下であるものが好ましい。酸（Ｂ）の融点の詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
［３．７．２．  酸（Ｂ）の具体例］
上述した条件を満たす酸（Ｂ）としては、例えば、
（ａ）ＨＣｌＯ4、
（ｂ）ＣＦ3ＣＯＯＨ、
（ｃ）(ＣnＦ2n+1ＳＯ2)2ＮＨ（ｎは１以上８以下の整数）、
（ｄ）ＣnＦ2n+1ＳＯ3Ｈ（ｎは、１以上８以下の整数）
などがある。
酸（Ｂ）には、これらのいずれか１種を用いても良く、あるいは、２種以上を組み合わせて用いても良い。
酸（Ｂ）の具体例の詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
［３．７．３．  酸（Ｂ）の濃度］
アノード側酸導入器４４は、電解質膜に接触する液体水に含まれる酸（Ｂ）の濃度が０．０１Ｍ以上１Ｍ以下となるように、アノード側加湿器４２に前記酸（Ｂ）を供給するものが好ましい。液体水に含まれる酸（Ｂ）の濃度の詳細については、酸（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
［４．  燃料電池システムの再生方法（２）］
図２に示す燃料電池システム１０ｂを用いたスタック２０の再生処理は、所定量の酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスをスタック２０のカソード流路に供給し、及び／又は、所定量の酸（Ｂ）及び水蒸気を含む燃料ガスをスタック２０のアノード流路に供給することにより行う。また、アノード側及びカソード側の双方に酸を供給する場合、スタック２０は、閉回路状態であっても良く、あるいは、開回路状態であっても良い。
【００６７】
［４．１．  カソード側］
まず、カソード側酸導入器３４からカソード側加湿器３２に所定量の酸（Ａ）を供給する。次いで、カソード側加湿器３２を作動させ、カソード側加湿器３２に酸化剤ガスを供給する。これにより、カソード側加湿器３２から、所定量の酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスが排出される。
酸（Ａ）及び水蒸気を含む酸化剤ガスは、スタック２０のカソード流路に供給される。カソード流路に到達した酸（Ａ）の全部又は一部は、気体状態又は酸水溶液の状態で電極内を拡散し、電解質膜まで到達する。さらに、電解質膜が酸（Ａ）と接触すると、イオン交換が行われ、電解質膜からイオン（Ａ）が排出される。排出されたイオン（Ａ）は、ＭＥＡ内の液体水と共に、カソード流路に排出される。
【００６８】
スタック２０のカソード流路から排出された排ガス（Ａ）は、カソード側凝縮器３６に送られる。カソード側凝縮器３６では、排ガス（Ａ）がガス（Ａ）と、イオン（Ａ）を含む液体（Ａ）に気液分離される。本実施の形態において、ガス（Ａ）は、そのまま大気に放出される。
一方、液体（Ａ）は、カソード側イオン交換カートリッジ３８に送られる。カソード側イオン交換カートリッジ３８では、液体（Ａ）からイオン（Ａ）が取り除かれる。イオン（Ａ）が取り除かれた後に残る水は、カソード側加湿器３２に戻され、スタック２０の酸洗浄又は酸化剤ガスの加湿に再利用される。
【００６９】
［４．２．  アノード側］
カソード側に酸（Ａ）を供給することに加えて、又は、これに代えて、アノード側酸導入器４４からアノード側加湿器４２に所定量の酸（Ｂ）を供給する。次いで、アノード側加湿器４２を作動させ、アノード側加湿器４２に燃料ガスを供給する。これにより、アノード側加湿器４２から、所定量の酸（Ｂ）及び水蒸気を含む燃料ガスが排出される。
酸（Ｂ）及び水蒸気を含む燃料ガスは、スタック２０のアノード流路に供給される。アノード流路に到達した酸（Ｂ）の全部又は一部は、気体状態又は酸水溶液の状態で電極内を拡散し、電解質膜まで到達する。さらに、電解質膜が酸（Ｂ）と接触すると、イオン交換が行われ、電解質膜からイオン（Ｂ）が排出される。排出されたイオン（Ｂ）は、ＭＥＡ内の液体水と共に、アノード流路に排出される。
【００７０】
スタック２０のアノード流路から排出された排ガス（Ｂ）は、アノード側凝縮器４６に送られる。アノード側凝縮器４６では、排ガス（Ｂ）がガス（Ｂ）と、イオン（Ｂ）を含む液体（Ｂ）に気液分離される。本実施の形態において、ガス（Ｂ）は、そのまま大気に放出され、あるいは、アノード側加湿器４２に戻される。
一方、液体（Ｂ）は、アノード側イオン交換カートリッジ４８に送られる。アノード側イオン交換カートリッジ４８では、液体（Ｂ）からイオン（Ｂ）が取り除かれる。イオン（Ｂ）が取り除かれた後に残る水は、アノード側加湿器４２に戻され、スタック２０の酸洗浄又は燃料ガスの加湿に再利用される。
【００７１】
［５．  作用］
ｐＫａが０以下の強酸（ＡＨ）は、電解質膜中の水でほぼＨ+に解離している（式（１）参照）。そのため、電解質膜中のスルホン酸基に金属カチオン（Ｍ+）が結合している場合において、電解質膜と強酸（ＡＨ）とが接触すると、金属カチオン（Ｍ+）がＨ+と交換しやすい（式（２）参照）。この時、アニオン（Ａ-）は、白金を被毒する可能性がある。
ＡＨ  ⇒  Ａ-  ＋  Ｈ+      …（１）
Ｒf−ＳＯ3-Ｍ+  ＋  Ｈ+  ⇒  Ｒf−ＳＯ3-Ｈ+  ＋  Ｍ+      …（２）
【００７２】
固体高分子電解質とイオン交換が可能な酸としては、例えば、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＮＯ3などの無機酸がある。しかし、ＨＣｌ及びＨ2ＳＯ4は、アニオンが白金触媒を被毒する。また、ＨＮＯ3は、触媒担体を酸化させる。そのため、これらを用いてスタックの再生処理を行っても、十分な発電性能は得られない。
さらに、ＨＣｌ及びＨ2ＳＯ4は、いずれも融点が−３０℃以上である。そのため、氷点下環境下で使用される燃料電池システムの再生処理にこれらの酸を使用すると、洗浄後の固体残渣で配管が閉塞するおそれがある。
【００７３】
これに対し、所定の条件を満たす酸は、固体高分子電解質の酸基に結合している金属イオンをプロトンに交換することができ、触媒を被毒せず、かつ、触媒担体を腐食させることがない。そのため、燃料電池の運転中又は停止中に、このような酸を含む加湿水をカソード流路及び／又はアノード流路に供給すると、触媒性能を低下させることなく、電解質膜中の金属イオンを効率良く洗い流すことができる。
さらに、融点が−３０℃以下である酸を用いると、寒冷地において使用した場合であっても、洗浄後の固体残渣で配管を閉塞させることもない。
【実施例】
【００７４】
（実施例１：  酸の選択）
［１．  酸の蒸気圧、及び酸強度ｐＫａ］
各種の酸の蒸気圧、及び酸強度ｐＫａを検討した。図３に、酸の蒸気圧（２０℃）とｐＫａとの関係を示す。図３より、ＣＦ3ＣＯ2Ｈ、ＨＮＯ3、ＨＣｌ、ＣＦ3ＳＯ3Ｈ、ＨＣｌＯ4、及び、(ＣＦ3ＳＯ2)2ＮＨは、いずれも、蒸気圧（２０℃）が０．０６ｋＰａ以上、かつ、酸強度ｐＫａが０以下の条件を満たしていることが分かる。これらの酸は、効率良く金属カチオンを洗浄できることが期待できる。
【００７５】
［２．  白金の被毒評価］
［２．１．  試験方法］
サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）法を用いて、高電位から低電位へ掃引（１．２Ｖ→０．４Ｖ、５ｍＶ／ｓ）し、各種の酸溶液中における白金での酸素還元電流を測定した。測定には、三電極式の電気化学セルを用いた。作用極には、１００μｍφの白金ディスク電極（ガラス封入）をラッピングシート（粒度：１μｍ）で研磨したものを用いた。対極には白金板（１０×１０×０．５ｍｍ）、参照極には可逆水素電極（ＲＨＥ）を用いた。以下、電位は、すべてＲＨＥ基準とした。温度は、２５℃とした。
評価用の酸溶液には、白金を被毒しないＨＣｌＯ4をリファレンスとし、０．１ＭのＨＣｌＯ4と、０．１ｍＭの各種の酸とを含む酸混合溶液を用いた。
【００７６】
［２．２．  結果］
図４に、ＨＣｌＯ4中、及び、ＨＣＩＯ4と各種の酸混合溶液中における白金での酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）を示す。図４より、以下のことが分かる。
（１）アニオンがＰｔに吸着すると酸素還元が妨げられ、酸素還元電流値が小さくなる。逆に、酸素還元電流が大きいものほど、Ｐｔへの吸着が少なく、被毒が少ない。酸素還元電流（＠０．９Ｖ(vs ＲＨＥ)）が０．０８ｍＡ／ｃｍ2-Pt以上であれば、被毒が少なく、電位掃引によって白金被毒の浄化における負担も少なく、実用的である。
（２）このような条件を満たす酸としては、例えば、ＨＣｌＯ4、ＣＦ3ＣＯ2Ｈ、ＣＨ3ＣＯ2Ｈ、(ＣＦ3ＳＯ2)2ＮＨ、ＣＦ3ＳＯ3Ｈ、ＨＮＯ3が挙げられる。
【００７７】
［３．  触媒担体の酸化］
ＨＮＯ3は、酸化力を持つ酸であり、触媒担体の炭素を酸化させる。そのため、スタックの再生処理にＨＮＯ3を用いると、十分な発電性能が得られない可能性がある。
よって、酸化力の要件に加えて、上記［１．］、［２．］の要件も同時に満たす酸として、ＨＣｌＯ4、ＣＦ3ＣＯ2Ｈ、(ＣＦ3ＳＯ2)2ＮＨ、ＣＦ3ＳＯ3Ｈが挙げられる。
【００７８】
［４．  酸の融点］
図５に、酸の蒸気圧（２０℃）と融点との関係を示す。寒冷地を想定すると、酸は、融点が−３０℃以下であるものが好ましい。この要件を満たす酸としては、例えば、ＨＮＯ3、ＨＣｌ、ＣＦ3ＳＯ3Ｈが挙げられる。これらの酸であれば、洗浄後に残渣として残っている酸が配管内で固化し、閉塞することはないと考えられる。
よって、融点の要件に加えて、上記［１．］〜［３．］の要件も同時に満たす酸として、ＣＦ3ＳＯ3Ｈが挙げられる。
【００７９】
（実施例２：  曝露時間）
［１．  試験方法］
電解質膜には、ＮＲＥ２１２（デュポン社製）を用い、これを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズに切り出した。ポリプロピレン（ＰＰ）容器にＣｏ(ＮＯ3)2・６Ｈ2Ｏを０．０２５４ｇ（スルホン酸基の２０％をＣｏ2+で置換する量に相当）と、超純水１５０ｍＬを入れ、Ｃｏ塩を超純水に溶解させた。この溶液に膜を浸し、８０℃で一晩静置した。さらに、８０℃の超純水２００ｍＬで３回洗浄し、風乾した。得られた膜を１ｃｍ×２ｃｍのサイズにさらに切り出して、洗浄評価用の金属カチオンコンタミ膜とした。
【００８０】
５０ｍＬのサンプル瓶の底から２．５ｃｍの高さに膜を設置できるように、サンプル瓶の中にポリテトラフルオロエチレンのメッシュで台座を設置した。切り出した膜を台座に１枚載せた。次いで、０．１Ｍ  ＣＦ3ＳＯ3Ｈ水溶液を膜に触れないようにサンプル瓶の底に５ｍＬ加えた。圧逃がし用の穴を開けたキャップをサンプル瓶の開口部に取り付けた。このサンプル瓶を１００℃に加熱し、ＣＦ3ＳＯ3Ｈを含む水蒸気に膜を曝露させた。
【００８１】
所定の時間が経過したところで加熱をやめ、膜を取り出し、超純水でリンスした。さらに、３ｍＬの１Ｍ  ＨＣｌ水溶液に８０℃で一晩浸漬し、膜に残存しているＣｏを抽出した。抽出したＣｏ溶液の濃度を、吸光光度計（呈色試薬：ニトロソＲ塩）を用いて測定し、Ｃｏ量を換算した。さらに、次の式（３）からＣｏ残存率（％）を算出した。
Ｃｏ残存率（％）＝Ｎ×１００／Ｎ0      …（３）
但し、
Ｎは、ＣＦ3ＳＯ3Ｈに曝露後の膜中に残っているＣｏ量、
Ｎ0は、ＣＦ3ＳＯ3Ｈに曝露前の膜中のＣｏ量
【００８２】
［２．  結果］
図６に、ＣＦ3ＳＯ3Ｈを含む水蒸気による曝露時間とＣｏ残存率との関係を示す。図６より、曝露時間が長くなるほど、Ｃｏ残存率が低下していることが分かる。これは、膜中のＣｏが酸を含む水蒸気によって洗浄されていることを示している。
【００８３】
（実施例３：  酸濃度）
［１．  試験方法］
実施例２と同様にして、金属カチオンコンタミ膜を作製した。得られた金属カチオンコンタミ膜をＣＦ3ＳＯ3Ｈ水溶液に浸漬し、８０℃で一晩加熱した。ＣＦ3ＳＯ3Ｈ水溶液の濃度は、０．００１Ｍ、０．０１Ｍ、０．１Ｍ、又は、１Ｍとした。加熱後、実施例２と同様にして、Ｃｏ残存率（％）を算出した。
【００８４】
［２．  結果］
図７に、水溶液中のＣＦ3ＳＯ3Ｈ濃度とＣｏ残存率との関係を示す。０．００１Ｍの水溶液への浸漬では、膜中のＣｏ2+は十分にＨ+置換（洗浄）されなかった。一方、０．０１〜１Ｍの水溶液への浸漬では、洗浄効果が認められた。１Ｍ以上ではほぼ定量的に膜中のＣｏ2+がＨ+置換されることが予想されるため、これ以上の濃度は必要ないと考えられる。
以上より、加湿水に含まれるＣＦ3ＳＯ3Ｈが電解質膜に到達する際の濃度は、０．０１〜１Ｍが最適であると考えられる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る燃料電池システムは、車載動力源、定置型発電機などに用いることができる。
【図１】
2020205143.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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