(57)【要約】【課題】燃料電池スタックへのアノードガスの供給量を抑えつつ、燃料欠乏を解消し、安定して電気エネルギを生成する燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１０は、第１マニホールド２２と、第２マニホールド２３と、供給流路Ｗ１と、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２と、第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスの流入状態を調整する燃料供給装置６４，６６と、アノードガスの供給状態を診断する診断部９１と、診断部９１の診断結果に基づいて燃料供給装置６４，６６を制御する制御部９２と、を備える。診断部９１が、単セル２１１ａ，２１１ｂにおいて燃料欠乏状態であると診断した場合に、制御部９２は、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置６４，６６を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システム（１０）であって、
アノードガスとカソードガスとの反応により電気エネルギを生成する複数の単セル（２１１ａ，２１１ｂ）を含む燃料電池スタック（２１）と、
複数の前記単セルのそれぞれの一端部に接続される第１マニホールド（２２）と、
複数の前記単セルのそれぞれの他端部に接続され、互いにアノードガスの流動状態を異ならせて流すことが可能な第１内部流路（２３１）及び第２内部流路（２３２，２３３）を有する第２マニホールド（２３）と、
燃料供給源（３０）から前記第１マニホールドへとアノードガスを導く供給流路（Ｗ１）と、
前記供給流路を流れるアノードガスの一部を前記第２内部流路に導く分岐流路（Ｗ２１，Ｗ２２）と、
前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスの流入状態を調整する燃料供給装置（６４，６６）と、
複数の前記単セルへのアノードガスの供給状態を診断する診断部（９１）と、
前記診断部の診断結果に基づいて前記燃料供給装置を制御する制御部（９２）と、を備え、
前記診断部が、複数の前記単セルの少なくとも一部においてアノードガスが供給不足となる燃料欠乏状態であると診断した場合に、前記制御部は、前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように前記燃料供給装置を制御する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記診断部の診断結果に基づいて前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように前記燃料供給装置を制御した後、前記診断部が燃料欠乏状態は解消したと診断した場合に、前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが減るように前記燃料供給装置を制御する。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムであって、
前記第２内部流路は、前記第１内部流路を挟んで少なくとも一対設けられている。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記診断部は、一対設けられている前記第２内部流路それぞれに対応する前記単セルの燃料欠乏状態を診断し、
前記制御部は、一対設けられている前記第２内部流路それぞれへのアノードガスの流入状態が異なるように前記燃料供給装置を制御する。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料供給装置は、前記第２内部流路の内圧が前記第１マニホールドの内圧よりも高くなるように、前記第２内部流路にアノードガスを供給する。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
更に、前記供給流路にアノードガスを循環させるための燃料循環装置（７０）と、
前記第１内部流路と前記燃料循環装置とを繋ぐ循環流路（Ｗ４）と、
前記分岐流路と前記循環流路とを繋ぐバイパス流路（Ｗ３１，Ｗ３２）と、
前記バイパス流路を流れるアノードガスを調整するためのバイパス弁（８１，８２）と、を備える。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記診断部の診断結果に基づいて前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように前記燃料供給装置を制御するにあたって、前記バイパス弁を閉じる。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記診断部の診断結果に基づいて前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように前記燃料供給装置を制御した後、前記診断部が燃料欠乏状態は解消したと診断した場合に、前記分岐流路から前記第２内部流路に流れるアノードガスが減るように前記燃料供給装置を制御し、前記バイパス弁を開く。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記診断部は、複数の前記単セルについて、前記第１マニホールドよりも前記第２マニホールドに近い位置におけるアノードガスの供給状態を診断する。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、前記第１内部流路及び前記第２内部流路は、前記第２マニホールドに設けられる仕切り壁（２３４）によって互いに隔てられる。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
複数の前記単セルの内、少なくとも一つの前記単セルの局所部位を流れる局所電流を検出する局所電流検出部（９３ａ，９３ｂ）と、
前記少なくとも一つの単セルの電圧を検出する電圧検出部（９４ａ，９４ｂ）と、
前記燃料電池スタックの出力電流に交流電流を重畳する信号付加部（９５）と、
前記電圧と前記交流電流を重畳した際の前記局所電流とから、前記局所部位の局所インピーダンスを算出するインピーダンス算出部（９６）と、を備え、
前記診断部は、前記局所インピーダンスに基づいて、前記局所部位のアノードガスの供給が不足していると診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、燃料電池への燃料欠乏を診断する燃料電池診断装置が特許文献１に示されている。特許文献１に記載の燃料電池診断装置では、燃料電池の単セルにおける局所インピーダンスを計測し、インピーダンスの増大から局所の燃料欠乏を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料欠乏診断装置を用いて、燃料であるアノードガスが欠乏していると診断された場合、燃料電池システムは、複数の単セルからなる燃料電池スタックに適切なアノードガスの供給を行う必要がある。従来、アノードガスが欠乏した場合、燃料電池スタック全体へのアノードガスの供給量を増加させることにより燃料欠乏を補っていた。しかし、燃料電池スタック全体へと燃料供給を行った場合、アノードガスが不足している個所で燃料欠乏が解消されるとは限らない。また、燃料欠乏が生じていない個所についても、アノードガスの供給量を増加させるため、不必要な個所へのアノードガス供給となり、燃費が悪化する。
【０００５】
本開示は、燃料電池スタックへのアノードガスの供給量を抑えつつ、燃料欠乏を解消し、安定して電気エネルギを生成する燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る燃料電池システム（１０）は、アノードガスとカソードガスとの反応により電気エネルギを生成する複数の単セル（２１１ａ，２１１ｂ）を含む燃料電池スタック（２１）と、複数の単セルのそれぞれの一端部に接続される第１マニホールド（２２）と、複数の単セルのそれぞれの他端部に接続され、互いにアノードガスの流動状態を異ならせて流すことが可能な第１内部流路（２３１）及び第２内部流路（２３２，２３３）を有する第２マニホールド（２３）と、燃料供給源（３０）から第１マニホールドへとアノードガスを導く供給流路（Ｗ１）と、供給流路を流れるアノードガスの一部を第２内部流路に導く分岐流路（Ｗ２１、Ｗ２２）と、分岐流路から第２内部流路に流れるアノードガスの流入状態を調整する燃料供給装置（６４，６６）と、複数の単セルへのアノードガスの供給状態を診断する診断部（９１）と、診断部の診断結果に基づいて燃料供給装置を制御する制御部（９２）と、を備える。診断部が、複数の単セルの少なくとも一部においてアノードガスが供給不足となる燃料欠乏状態であると診断した場合に、制御部は、分岐流路から第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置を制御する。
【０００７】
複数の単セルを含む燃料電池スタックでは、燃料電池スタックが置かれている環境によって複数の単セルそれぞれの温度が異なる温度偏在が生じる。複数の単セルに温度偏在が生じると、温度低下に起因する水分の凝縮によって燃料欠乏が発生する単セルが偏在する。制御部は、診断部の燃料欠乏状態であるとの診断結果に対応して、分岐流路から第２内部流路に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置を制御するので、第２内部流路に対応して設けられている単セルに第２マニホールド側からアノードガスが供給される。第２マニホールド側から局所的にアノードガスを供給することで、対応する単セルの凝縮水分が除去されてアノードガスが流通するようになる。第２内部流路を燃料欠乏状態に陥る可能性のある単セルに対応して設けることで、燃料電池スタックにおいて局所的に発生する燃料欠乏状態を解消し、安定して電気エネルギを生成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、燃料電池スタックへのアノードガスの供給量を抑えつつ、燃料欠乏を解消し、安定して電気エネルギを生成する燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、燃料電池システムの構成及びガスの流れを示す図である。
【図２】図２は、単セルの構造を示す図である。
【図３】図３は、局所インピーダンス算出のフローチャートである。
【図４】図４は、制御部の流量の制御を説明する図である。
【図５】図５は、診断部及び制御部による処理のフローチャートである。
【図６】図６は、燃料欠乏状態を解消するガスの流れを示す図である。
【図７】図７は、診断部及び制御部による処理のフローチャートである。
【図８】図８は、燃料欠乏状態を解消する他のガスの流れを示す図である。
【図９】図９は、燃料欠乏状態を解消する他のガスの流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
本実施形態に係る燃料電池システム１０について説明する。図１に示されるように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２１と、燃料供給源３０と、ポンプ４０と、を備える。
【００１２】
燃料電池システム１０では、燃料電池スタック２１に対して、燃料供給源３０からアノードガスが供給され、ポンプ４０からカソードガスが供給されることで、電気エネルギを生成する。アノードガスとしては、例えば水素が用いられる。カソードガスとしては、例えば空気が用いられる。
【００１３】
燃料電池スタック２１は、矢印Ｘで示される方向に積層して配置される複数の単セル２１１の積層構造によって構成される。複数の単セル２１１は電気的に直列に接続される。
【００１４】
燃料電池スタック２１において発電される電気エネルギは負荷５０に供給される。負荷５０は、燃料電池スタック２１から供給される電気エネルギを用いて駆動することが可能である。
【００１５】
単セル２１１は、アノードガスとカソードガスとの化学反応により電気エネルギを生成する。単セル２１１は、矢印Ｙで示される方向に延びるように形成される。以下では、便宜上、矢印Ｘで示される方向を「セル積層方向Ｘ」とも称する。また、矢印Ｙで示される方向を「セル面内方向Ｙ」とも称する。
【００１６】
燃料電池スタック２１の一端部には、第１マニホールド２２が設けられる。第１マニホールド２２には、複数の単セル２１１のそれぞれの一端部が接続される。燃料電池スタック２１の他端部には、第２マニホールド２３が設けられる。第２マニホールド２３には、複数の単セル２１１のそれぞれの他端部が接続される。第１マニホールド２２と第２マニホールド２３は、それぞれの単セル２１１にアノードガスを分配する部分、又はそれぞれの単セル２１１を流れたアノードガスを集合させる部分として機能する。
【００１７】
第２マニホールド２３の内部には、仕切り壁２３４が設けられる。第２マニホールド２３の内部には、第２マニホールド２３の中央部に配置される第１内部流路２３１が設けられる。第１内部流路２３１を挟んで、第２内部流路２３２と、第２内部流路２３３が設けられる。仕切り壁２３４により、第１内部流路２３１と、第２内部流路２３２と、第２内部流路２３３とは、互いに独立した流路となる。
【００１８】
複数の単セル２１１のうち、第２マニホールド２３の第１内部流路２３１に接続される複数の単セル２１１を、中央部セル群２１ａと称する。第２マニホールド２３の第２内部流路２３２に接続される複数の単セル２１１を、端部セル群２１ｂと称する。第２マニホールド２３の第２内部流路２３３に接続される複数の単セル２１１を端部セル群２１ｃと称する。
【００１９】
燃料電池システム１０におけるアノードガスの流れ方向は一点鎖線で示される。中央部セル群２１ａにおけるアノードガスの流れ方向を流れ方向Ｆａとする。端部セル群２１ｂにおけるアノードガスの流れ方向を流れ方向Ｆｂとする。端部セル群２１ｂにおけるアノードガスの流れ方向を流れ方向Ｆｃとする。
【００２０】
燃料供給源３０は、タンクやレギュレータ等を有して構成されており、供給流路Ｗ１を通じて第１マニホールド２２にアノードガスを供給する。供給流路Ｗ１には、燃料供給源３０から第１マニホールド２２に向かってシャット弁６０、調圧弁６１、及び燃料循環装置７０が順に設けられる。供給流路Ｗ１には、シャット弁６０と調圧弁６１との間の部分から分岐する分岐流路Ｗ２１及び分岐流路Ｗ２２が設けられる。
【００２１】
分岐流路Ｗ２１は、第２マニホールド２３の第２内部流路２３２に接続される。分岐流路Ｗ２２は、第２マニホールド２３の第２内部流路２３３に接続される。したがって、供給流路Ｗ１を流れるアノードガスの一部は、分岐流路Ｗ２１を通じて第２内部流路２３２に導かれる。供給流路Ｗ１を流れるアノードガスの一部は、分岐流路Ｗ２２を通じて第２内部流路２３３に導かれる。
【００２２】
シャット弁６０は供給流路Ｗ１を開閉するために用いられる。シャット弁６０が開弁状態である場合、燃料供給源３０から供給流路Ｗ１を通じてそれぞれの単セル２１１にアノードガスが供給される状態となる。そのため、燃料電池スタック２１において発電が可能となる。
【００２３】
シャット弁６０が閉弁状態である場合、燃料供給源３０から第１マニホールド２２と第２マニホールド２３を介した単セル２１１へのアノードガスの供給が遮断される。シャット弁６０を閉弁するのは、負荷電流がオフになり、アノードガスの供給が不要な場合である。燃料電池スタック２１の駆動及び停止は、負荷電流のオン／オフにより切り替えられる。
【００２４】
調圧弁６１は、燃料供給源３０から第１マニホールド２２に供給される燃料の圧力を調整する際に用いられる。
【００２５】
燃料循環装置７０は、循環流路Ｗ４を通じて第２マニホールド２３に接続される。燃料循環装置７０は、第２マニホールド２３に集められて排出されるアノード排ガスを供給流路Ｗ１に循環させる。燃料循環装置７０としては、例えばエジェクタが用いられる。アノード排ガスには、燃料電池スタック２１から排出される未反応のアノードガスが含まれる。燃料循環装置７０は、この未反応のアノードガスを、供給流路Ｗ１を通じて燃料電池スタック２１に再循環させることにより、燃料効率を高める。
【００２６】
循環流路Ｗ４の途中には、排出流路Ｗ５が接続されている。排出流路Ｗ５は、アノード排ガス、及びアノードガスとカソードガスとの化学反応により生成される水を外部に排出する流路である。排出流路Ｗ５には、排出流路Ｗ５を開閉するための排出弁６２が設けられている。
【００２７】
分岐流路Ｗ２１の途中には、逆止弁６３及び燃料供給装置６４が設けられている。逆止弁６３は、分岐流路Ｗ２１から供給流路Ｗ１へのアノードガスの逆流を防止する。燃料供給装置６４は、逆止弁６３よりもアノードガスの流れ方向の下流側に配置されている。燃料供給装置６４は、分岐流路Ｗ２１を間欠的に開閉することによって、第２内部流路２３２に流れるアノードガスの流入状態を調整する。燃料供給装置６４には、例えばインジェクタが用いられる。
【００２８】
燃料供給装置６４が閉弁状態であるとき、分岐流路Ｗ２１を流れるアノードガスが燃料供給装置６４と逆止弁６３との間に一時的に滞留することにより、アノードガスの圧力が高められる。その後、燃料供給装置６４が開弁状態になることにより、圧力が高められたアノードガスを第２マニホールド２３の第２内部流路２３２に供給することが可能となる。
【００２９】
分岐流路Ｗ２２の途中には、分岐流路Ｗ２１に設けられている逆止弁６３及び燃料供給装置６４と同様に、逆止弁６５及び燃料供給装置６６が設けられる。燃料供給装置６６が閉弁状態であるとき、分岐流路Ｗ２２を流れるアノードガスが燃料供給装置６６と逆止弁６５との間に一時的に滞留することにより、アノードガスの圧力が高められる。その後、燃料供給装置６６が開弁状態になることにより、圧力が高められたアノードガスを第２マニホールド２３の第２内部流路２３３に供給することが可能となる。
【００３０】
分岐流路Ｗ２１における燃料供給装置６４よりも第２内部流路２３２側の部分と循環流路Ｗ４とを接続するバイパス流路Ｗ３１が設けられている。分岐流路Ｗ２２における燃料供給装置６６よりも第２内部流路２３３側の部分と循環流路Ｗ４とを接続するバイパス流路Ｗ３２が設けられている。
【００３１】
バイパス流路Ｗ３１には、バイパス流路Ｗ３１を開閉するバイパス弁８１が設けられる。同様に、バイパス流路Ｗ３２には、バイパス流路Ｗ３２を開閉するバイパス弁８２が設けられる。
【００３２】
ポンプ４０は、供給流路Ｗ６を通じてそれぞれの単セル２１１の一端部にカソードガスを供給する。単セル２１１を流れたカソードガスは、単セル２１１の他端部から排出流路Ｗ７を通じて排出される。排出流路Ｗ７には、カソードガスの圧力を調整するための調圧弁４１が設けられる。
【００３３】
燃料電池システム１０は、診断部９１と、制御部９２と、局所電流検出部９３ａ及び局所電流検出部９３ｂと、電圧検出部９４ａ及び電圧検出部９４ｂと、信号付加部９５と、インピーダンス算出部９６と、を備えている。診断部９１、制御部９２、局所電流検出部９３ａ、局所電流検出部９３ｂ、電圧検出部９４ａ、電圧検出部９４ｂ、信号付加部９５、及びインピーダンス算出部９６は、燃料電池システム１０の診断及び制御に用いられる。
【００３４】
診断部９１は、単セル２１１へのアノードガスの供給状態を診断するために設けられている。制御部９２は、診断部９１の診断結果に基づいて燃料供給装置６４，６６を制御するために設けられている。
【００３５】
局所電流検出部９３ａ、局所電流検出部９３ｂ、電圧検出部９４ａ、電圧検出部９４ｂ、及び信号付加部９５は、インピーダンス算出部９６による、局所インピーダンスの算出のために設けられている。
【００３６】
局所電流検出部９３ａは、端部セル群２１ｂに含まれる単セル２１１ａに設けられている。局所電流検出部９３ｂは端部セル群２１ｃに含まれる単セル２１１ｂに設けられている。
【００３７】
局所電流検出部９３ａ，９３ｂは、第１マニホールド２２よりも第２マニホールド２３に近い位置に設けられている。
【００３８】
電圧検出部９４ａは、単セル２１１ａに接続されている。電圧検出部９４ａは、単セル２１１ａのセル電圧を検出する。電圧検出部９４ｂは、単セル２１１ｂに接続されている。電圧検出部９４ｂは、単セル２１１ｂのセル電圧を検出する。
【００３９】
単セル２１１ａにおける局所インピーダンスを局所インピーダンスＺａとする。単セル２１１ｂにおける局所インピーダンスを局所インピーダンスＺｂとする。
【００４０】
信号付加部９５は負荷５０に繋がる配線に電気的に接続される。信号付加部９５は、燃料電池スタック２１に対して、交流電流を付加する。
【００４１】
診断部９１は、インピーダンス算出部９６が算出した局所インピーダンスＺａ、Ｚｂに基づいて、アノードガスの供給状態を診断する。診断部９１による診断及び制御部９２による制御については後ほど説明する。
【００４２】
診断部９１は、インピーダンス算出部９６、制御部９２に接続されている。制御部９２は、燃料供給装置６４，６６及びバイパス弁８１，８２にそれぞれ接続される。インピーダンス算出部９６は、局所電流検出部９３ａ，９３ｂ、電圧検出部９４ａ，９４ｂ、信号付加部９５のそれぞれと接続される。
【００４３】
図２を参照しながら、単セル２１１の構造について説明する。単セル２１１は、セル構造体２１１１と、アノードセパレータ２１１７と、カソードセパレータ２１１８とを備えている。セル構造体２１１１とアノードセパレータ２１１７との間には、アノードガスが流通するアノードガス流路Ｗａが形成されている。セル構造体２１１１とカソードセパレータ２１１８との間には、カソードガスが流通するカソードガス流路Ｗｃが形成されている。
【００４４】
セル構造体２１１１は、電解質膜２１１２をアノード触媒層２１１３とカソード触媒層２１１４とにより挟み込んだ構造を有している。カソード触媒層２１１４では、カソードガス流路Ｗｃを流れるカソードガス中の酸素が還元される。すなわち、カソード触媒層２１１４は、酸素を還元する部分としての機能を有している。電解質膜２１１２は、カソード触媒層２１１４において酸素の還元により生成される酸素イオンをアノード触媒層２１１３に移動させる部分としての機能を有している。アノード触媒層２１１３では、カソード触媒層２１１４から電解質膜２１１２を介して移動する酸素イオンと、アノードガス流路Ｗａを流れるアノードガスとの化学反応により水が生成される。すなわち、アノード触媒層２１１３は、アノードガスを酸化する部分としての機能を有している。アノード触媒層２１１３における化学反応の際に放出される電子によりセル構造体２１１１にて発電が行われる。
【００４５】
セル構造体２１１１は、アノード触媒層２１１３及びアノードセパレータ２１１７の間に配置されるアノード拡散層２１１５と、カソード触媒層２１１４及びカソードセパレータ２１１８の間に配置されるカソード拡散層２１１６とを更に備えている。アノード拡散層２１１５及びカソード拡散層２１１６は多孔質体からなる。アノード拡散層２１１５は、アノードガス流路Ｗａを流れるアノードガスをアノード触媒層２１１３に拡散させて供給する機能を有している。カソード拡散層２１１６は、カソードガス流路Ｗｃを流れるカソードガスをカソード触媒層２１１４に拡散させて供給する機能を有している。
【００４６】
アノードセパレータ２１１７は、その表面に凹凸部を有する部材からなる。アノードセパレータ２１１７の凹凸部とセル構造体２１１１との間に形成された隙間により、アノードガス流路Ｗａが形成されている。カソードセパレータ２１１８も、同様に、その表面に凹凸部を有する部材からなる。カソードセパレータ２１１８の凹凸部とセル構造体２１１１との間に形成された隙間により、カソードガス流路Ｗｃが形成されている。
【００４７】
このような単セル２１１の形状のため、アノードガス流路Ｗａに液水が発生した場合、アノードガスがアノード拡散層２１１５及びアノード触媒層２１１３へと供給されにくくなる。つまり、アノードガスが供給不足する燃料欠乏状態となる。
【００４８】
次に、燃料電池システム１０の動作について説明する。燃料電池システム１０において燃料欠乏が生じていない場合の動作について、図１を参照しながら説明する。燃料欠乏が生じていない通常運転の場合、燃料供給装置６４及び６６は閉じられている。バイパス弁８１及び８２は開かれている。
【００４９】
燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６が閉じられているので、分岐流路Ｗ２１及び分岐流路Ｗ２２を通じてアノードガスが第２マニホールドへと流れることはない。アノードガスは、燃料供給源３０から供給流路Ｗ１を通じて、第１マニホールド２２に流入する。第１マニホールド２２に流入したアノードガスは、中央部セル群２１ａ及び端部セル群２１ｂ，２１ｃを流れた後、第２マニホールド２３に流入する。
【００５０】
中央部セル群２１ａ及び端部セル群２１ｂ，２１ｃでは、第１マニホールド２２から第２マニホールド２３に向かう方向にアノードガスが流れる。中央部セル群２１ａ及び端部セル群２１ｂ，２１ｃでは、第１マニホールド２２から供給されるアノードガスによって発電が行われる。
【００５１】
中央部セル群２１ａを通過したアノードガスは、第１内部流路２３１へ流れる。アノードガスは、第１内部流路２３１から循環流路Ｗ４へと流れる。
【００５２】
端部セル群２１ｂを通過したアノードガスは、第２内部流路２３２へ流れる。アノードガスは、第２内部流路２３２から、バイパス流路Ｗ３１を通じて、循環流路Ｗ４へと流れる。
【００５３】
端部セル群２１ｃを通過したアノードガスは、第２内部流路２３３へ流れる。アノードガスは、第２内部流路２３３から、バイパス流路Ｗ３２を通じて、循環流路Ｗ４へと流れる。
【００５４】
第２マニホールド２３から流れ出るアノードガスは、循環流路Ｗ４に集められる。アノードガスは、循環流路Ｗ４を通り、燃料循環装置７０によって第１マニホールド２２へと供給されることで、燃料電池システム１０を循環する。
【００５５】
このように運転されている燃料電池システム１０において、診断部９１が、アノードガスの供給状態を診断する。診断部９１による診断のため、インピーダンス算出部９６は、局所インピーダンスＺａ，Ｚｂを算出する。
【００５６】
図３を参照しながら、局所インピーダンスＺａ，Ｚｂ算出の手順について説明する。ステップＳ１０１において、局所電流検出部９３ａ，９３ｂは、単セル２１１ａ，２１１ｂの局所部位を流れる局所電流を計測する。
【００５７】
ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２において、信号付加部９５は、燃料電池スタック２１の出力電流に対して、交流電流を付加し、局所電流と重畳させる。
【００５８】
ステップＳ１０３において、局所電流検出部９３ａ，９３ｂは、交流電流が重畳された際の重畳電流を、局所部位を流れる局所電流として検出する。
【００５９】
ステップＳ１０４において、電圧検出部９４ａ，９４ｂは、単セル２１１ａ，２１１ｂの局所電圧を検出する。
【００６０】
ステップＳ１０５において、インピーダンス算出部９６は、局所電圧及び重畳電流から、局所インピーダンスＺａ及びＺｂを算出する。
【００６１】
図４及び図５を参照しながら、局所インピーダンスに基づく燃料欠乏状態の判定及び主流流量及び分岐流量の調整について説明する。主流流量とは、供給流路Ｗ１から第２マニホールド２３を経由せずに第１マニホールド２２へと流れるアノードガスの流量である。分岐流量とは、分岐流路Ｗ２１から第２内部流路２３２へ流れる、あるいは分岐流路Ｗ２２から第２内部流路２３３へと流れるアノードガスの流量である。
【００６２】
端部セル群２１ｂにおいて、燃料欠乏が生じるとして説明を行う。図４（Ａ）には、端部セル群２１ｂにおける局所インピーダンスＺａの一定時間内における遷移が示される。図４（Ｂ）には分岐流量が示される。図４（Ｃ）には主流流量が示される。図５は、診断部９１及び制御部９２の処理のフローチャートである。
【００６３】
端部セル群２１ｂにおいて、液水の凝縮などによってアノードガスの供給が阻害され、燃料欠乏が生じると、局所インピーダンスＺａが急激に増大する。局所インピーダンスＺａが、図４（Ａ）に示されるように、あらかじめ設定された閾値Ｚｔｈを超えた場合に、診断部９１は燃料欠乏状態であると判断する。
【００６４】
ある時刻Ｔ１において、診断部９１が、燃料欠乏状態であると判断した場合、制御部９２は、図４（Ｂ）に示されるように、分岐流路Ｗ２１から第２内部流路２３２へと流れるアノードガスの供給を増加させる。
【００６５】
この時、主流流量は、中央部セル群２１ａが必要な量のアノードガスを供給できれば良いため、図４（Ｃ）に示されるように減少する。主流流量の減少量は、分岐流路Ｗ２１から燃料供給を受ける単セル２１１の個数に、単セル２１１一つあたりに必要な流量を乗じることによって算出する。
【００６６】
分岐流路Ｗ２１を通じた燃料供給が行われることで、端部セル群２１ｂの燃料欠乏は解消されてゆく。燃料欠乏が解消されるにつれ、局所インピーダンスＺａは、ある値をピークに減少し始める。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下になった場合、診断部９１は、燃料欠乏状態が解消したと判断する。
【００６７】
時刻Ｔ２において、診断部９１が、燃料欠乏状態が解消したと判断した場合、制御部９２は、分岐流路Ｗ２１から第２内部流路２３２へと流れるアノードガスの供給を減少させる。分岐流量に割かれるアノードガスが減少するため、主流流量は増加する。
【００６８】
図５を参照しながら、流量制御の具体的な内容について説明する。ステップＳ２０１において、診断部９１はインピーダンス算出部９６から局所インピーダンスＺａを取得する。
【００６９】
ステップＳ２０２において、診断部９１は、局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈを越えているかを判断する。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈを越えている場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、ステップＳ２０３の処理に進む。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈを越えていない場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【００７０】
ステップＳ２０３において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。設定された主流流量及び分岐流量に基づいて、燃料電池スタック２１へアノードガスが供給される。
【００７１】
ステップＳ２０４において、制御部９２はバイパス弁８１を閉じ、燃料供給装置６４の開閉を制御する。バイパス弁８１を閉じることで、分岐流路Ｗ２１からバイパス流路Ｗ３１を通じて、循環流路Ｗ４へアノードガスが流れることを止めることができる。燃料供給装置６４の開閉を、開弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１を通じた、第２内部流路２３２へのアノードガスの供給を増加させることができる。
【００７２】
ステップＳ２０５において、診断部９１はインピーダンス算出部９６から局所インピーダンスＺａを取得する。
【００７３】
ステップＳ２０６において、診断部９１は、局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であるかを判断する。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、ステップＳ２０６の処理に進む。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈを越えている場合（ステップＳ２０６；ＮＯ）、ステップＳ２０５の処理に戻る。
【００７４】
ステップＳ２０７において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。
【００７５】
ステップＳ２０８において、制御部９２はバイパス弁８１を開き、燃料供給装置６４の開閉を制御する。バイパス弁８１を開くことで、第２内部流路２３２から分岐流路Ｗ２１へと流れるアノードガスが循環流路Ｗ４へと流れるようにすることができる。燃料供給装置６４の開閉を、閉弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１を通じた、第２内部流路２３２へのアノードガスの供給を減少させることができる。
【００７６】
燃料欠乏状態を解消する際のアノードガスの流れ方を説明する。燃料欠乏状態であると判断されていない場合のアノードガスの流れ方は図１を参照しながら説明した通りである。燃料電池スタック２１において、中央部セル群２１ａ、端部セル群２１ｂ，２１ｃのいずれについても、流れ方向Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃは第１マニホールド２２から第２マニホールド２３へと向かう。
【００７７】
図６を参照しながら、端部セル群２１ｂにおいて燃料欠乏状態であると判断された場合のアノードガスの流れ方を説明する。図５を参照しながら説明したように、制御部９２により、バイパス弁８１が閉じられ、燃料供給装置６４が第２内部流路２３２へのアノードガスの流量が増加するように制御される。
【００７８】
端部セル群２１ｂに対して、第２内部流路２３２からアノードガスを供給する場合、燃料供給装置６４によってアノードガスの圧力が高められるため、第２内部流路２３２におけるアノードガスの内圧Ｐｉｎは、端部セル群２１ｂに接続する第１マニホールド２２の内部におけるアノードガスの内圧Ｐｏｕｔより高くなる。
【００７９】
よって、流れ方向Ｆｂは第２マニホールド２３から第１マニホールド２２へと向かうように変化する。バイパス弁８２は開かれ、燃料供給装置６６は閉じられたままであるため、流れ方向Ｆａ，Ｆｃは第１マニホールド２２から第２マニホールド２３へと向かう状態が保たれる。流れ方向Ｆｂに向かったアノードガスは、第１マニホールド２２にて、主流と合流し、中央部セル群２１ａ又は端部セル群２１ｃへと流れる。
【００８０】
端部セル群２１ｂにおいて、燃料欠乏状態が解消したと判断された場合は、図１の流れ方に戻る。
【００８１】
図７を参照しながら、端部セル群２１ｂ及び端部セル群２１ｃそれぞれへのアノードガスの流入状態を最適化する処理について説明する。
【００８２】
ステップＳ３０１において、診断部９１は、インピーダンス算出部９６から、局所インピーダンスＺａ及びＺｂを取得する。
【００８３】
ステップＳ３１１において、診断部９１は、局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下であるかを判断する。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ３１１；ＹＥＳ）、ステップＳ３２１の処理に進む。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下でない場合（ステップＳ３１１；ＮＯ）、ステップＳ３１２の処理に進む。
【００８４】
ステップＳ３２１において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。この場合、アノードガスの燃料欠乏は端部セル群２１ｂ，２１ｃのいずれにおいても発生していないため、主流流量及び分岐流量に変化はない。
【００８５】
ステップＳ３２１に続くステップＳ３３１において、制御部９２は、バイパス弁８１とバイパス弁８２を開き、燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を制御する。
【００８６】
燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を、閉弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１又は分岐流路Ｗ２２を通じた、第２内部流路２３２及び第２内部流路２３３へのアノードガスの供給を減少もしくは停止させる。このときのアノードガスの流れ方は図１に示される通りである。
【００８７】
ステップＳ３１２において、診断部９１は、局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈより大きく、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下であるかを判断する。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈより大きく、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下である場合（ステップＳ３１２；ＹＥＳ）、ステップＳ３２２の処理に進む。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈより大きく、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈ以下でない場合（ステップＳ３１２；ＮＯ）、ステップＳ３１３の処理に進む。
【００８８】
ステップＳ３２２において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。この場合、端部セル群２１ｂにおいてのみアノードガスの供給が不足しているため、端部セル群２１ｂに分岐流路Ｗ２１を通じてアノードガスを供給するように主流流量及び分岐流量が設定される。
【００８９】
ステップＳ３２２に続くステップＳ３３２において、制御部９２は、バイパス弁８１を閉じ、バイパス弁８２を開き、燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を制御する。
【００９０】
燃料供給装置６４の開閉を、開弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１を通じた、第２内部流路２３２へのアノードガスの供給を増加させる。また、燃料供給装置６６の開閉を、閉弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２２を通じた、第２内部流路２３３へのアノードガスの供給を減少もしくは停止させる。このときのアノードガスの流れ方は図６に示される通りである。
【００９１】
ステップＳ３１３において、診断部９１は、局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈより大きいかを判断する。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈより大きい場合（ステップＳ３１３；ＹＥＳ）、ステップＳ３２３の処理に進む。局所インピーダンスＺａが閾値Ｚｔｈ以下であり、かつ、局所インピーダンスＺｂが閾値Ｚｔｈより大きくない場合（ステップＳ３１３；ＮＯ）、ステップＳ３２４の処理に進む。
【００９２】
ステップＳ３２３において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。この場合、端部セル群２１ｃにおいてのみアノードガスの供給が不足しているため、端部セル群２１ｃに分岐流路Ｗ２２を通じてアノードガスを供給するように主流流量及び分岐流量が設定される。
【００９３】
ステップＳ３３３において、制御部９２は、バイパス弁８１を開き、バイパス弁８２を閉じ、燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を制御する。
【００９４】
燃料供給装置６４の開閉を、閉弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１を通じた、第２内部流路２３２へのアノードガスの供給を減少もしくは停止させる。また、燃料供給装置６６の開閉を、開弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２２を通じた、第２内部流路２３３へのアノードガスの供給を増加させる。このときのアノードガスの流れ方は図８に示される。
【００９５】
図８に示されるように、流れ方向Ｆｃは第２マニホールド２３から第１マニホールド２２へと向かう。流れ方向Ｆａ，Ｆｂは第１マニホールド２２から第２マニホールド２３へと向かう状態が保たれる。流れ方向Ｆｃに向かったアノードガスは、第１マニホールド２２にて、主流と合流し、中央部セル群２１ａ又は端部セル群２１ｂへと流れる。
【００９６】
ステップＳ３２４において、制御部９２は、主流流量及び分岐流量を設定する。この場合、端部セル群２１ｂ，２１ｃのいずれにおいてもアノードガスの供給が不足しているため、端部セル群２１ｂに分岐流路Ｗ２１を通じて、端部セル群２１ｃに分岐流路Ｗ２２を通じて、アノードガスを供給するように主流流量及び分岐流量が設定される。
【００９７】
ステップＳ３２４に続くステップＳ３３４において、制御部９２は、バイパス弁８１とバイパス弁８２を閉じ、燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を制御する。
【００９８】
燃料供給装置６４及び燃料供給装置６６の開閉を、開弁状態が多くなるように制御することで、分岐流路Ｗ２１及び分岐流路Ｗ２２を通じた、第２内部流路２３２及び第２内部流路２３３へのアノードガスの供給を増加させる。このときのアノードガスの流れ方は図９に示される。
【００９９】
図９に示されるように、流れ方向Ｆｂ，Ｆｃは第２マニホールド２３から第１マニホールド２２へと向かう。流れ方向Ｆａは第１マニホールド２２から第２マニホールド２３へと向かう状態が保たれる。流れ方向Ｆｂ，Ｆｃに向かったアノードガスは、第１マニホールド２２にて、主流と合流し、中央部セル群２１ａへと流れる。
【０１００】
この処理を繰り返すことによって、例えば、端部セル群２１ｂと端部セル群２１ｃの両方において、燃料欠乏を解消している図９のような状況から、端部セル群２１ｂの燃料欠乏が解消され、端部セル群２１ｃのみで燃料欠乏を解消すればよい図８の状況に対しても適切な流し方の制御を行うことができる。
【０１０１】
本実施形態に係るに係る燃料電池システム１０は、アノードガスとカソードガスとの反応により電気エネルギを生成する複数の単セル２１１ａ，２１１ｂを含む燃料電池スタック２１と、複数の単セル２１１のそれぞれの一端部に接続される第１マニホールド２２と、複数の単セル２１１のそれぞれの他端部に接続され、互いにアノードガスの流動状態を異ならせて流すことが可能な第１内部流路２３１及び第２内部流路２３２、２３３を有する第２マニホールド２３と、燃料供給源３０から第１マニホールド２２へとアノードガスを導く供給流路Ｗ１と、供給流路Ｗ１を流れるアノードガスの一部を第２内部流路２３２、２３３に導く分岐流路Ｗ２１、Ｗ２２と、分岐流路Ｗ２１、Ｗ２２から第２内部流路２３２、２３３に流れるアノードガスの流入状態を調整する燃料供給装置６４，６６と、複数の単セル２１１へのアノードガスの供給状態を診断する診断部９１と、診断部９１の診断結果に基づいて燃料供給装置６４，６６を制御する制御部９２と、を備える。診断部９１が、複数の単セル２１１の少なくとも一部においてアノードガスが供給不足となる燃料欠乏状態であると診断した場合に、制御部９２は、分岐流路Ｗ２１、Ｗ２２から第２内部流路２３２、２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置を制御する。
【０１０２】
制御部９２は、診断部９１の燃料欠乏状態であるとの診断結果に対応して、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置６４，６６を制御するので、第２内部流路２３２，２３３に対応して設けられている単セル２１１ａ，２１１ｂに第２マニホールド２３側からアノードガスを供給することができる。第２マニホールド２３側から局所的にアノードガスを供給することで、対応する単セル２１１ａ，２１１ｂの凝縮水分が除去されてアノードガスが流通するようになる。第２内部流路２３２，２３３を燃料欠乏状態に陥る可能性のある単セル２１１ａ，２１１ｂに対応して設けることで、燃料電池スタック２１において局所的に発生する燃料欠乏状態を解消し、安定して電気エネルギを生成することができる。
【０１０３】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、制御部９２は、診断部９１の診断結果に基づいて分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置６４，６６を制御した後、診断部９１が燃料欠乏状態は解消したと診断した場合に、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが減るように燃料供給装置６４，６６を制御する。
【０１０４】
第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが減ると、第１マニホールド２２から燃料電池スタック２１へ供給されるアノードガスが相対的に増えるので、燃料欠乏の原因となる閉塞状態が解消した複数の単セル２１１全体に同じ方向からアノードガスを供給することができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、第２内部流路２３２，２３３は、第１内部流路２３１を挟んで少なくとも一対設けられている。
【０１０６】
このように設けることによって、燃料電池スタック２１の積層方向における端部に位置する単セル２１１に対して、アノードガスを個別に供給することができる。
【０１０７】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、診断部９１は、一対設けられている第２内部流路２３２，２３３のそれぞれに対応する単セル２１１ａ，２１１ｂの燃料欠乏状態を診断し、制御部９２は、一対設けられている第２内部流路２３２，２３３それぞれへのアノードガスの流入状態が異なるように燃料供給装置６４，６６を制御する。
【０１０８】
第２内部流路２３２，２３３それぞれへのアノードガスの流入状態が異なるように燃料供給装置６４，６６を制御することにより、第２内部流路２３２，２３３のそれぞれに接続される単セル２１１に対して必要な量のアノードガスを供給することができる。
【０１０９】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、燃料供給装置６４，６６は、第２内部流路２３２，２３３の内圧Ｐｉｎが第１マニホールド２２の内圧Ｐｏｕｔよりも高くなるように、第２内部流路２３２，２３３にアノードガスを供給する。
【０１１０】
このようにすることで、アノードガスが不足する単セル２１１ａ，２１１ｂにおけるアノードガスの流れ方向を切り替えることができ、発電に利用したアノードガスが単セル２１１内部に滞留することを抑制できる。
【０１１１】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０は、供給流路Ｗ１にアノードガスを循環させるための燃料循環装置７０と、第１内部流路２３１と燃料循環装置７０とを繋ぐ循環流路Ｗ４と、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２と循環流路Ｗ４とを繋ぐバイパス流路Ｗ３１，Ｗ３２と、バイパス流路Ｗ３１，Ｗ３２を流れるアノードガスを調整するためのバイパス弁８１，８２と、を備える。
【０１１２】
バイパス弁８１，８２の開閉状態を制御し、発電に用いられたアノードガスをバイパス流路Ｗ３１，Ｗ３２を通して循環流路Ｗ４へと流すことで、燃料循環装置７０による燃料の循環方向を維持したまま、アノードガスを個別に供給することができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、制御部９２は、診断部９１の診断結果に基づいて分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置６４，６６を制御するにあたって、バイパス弁８１，８２を閉じる。
【０１１４】
このようにすることで、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２を通じて供給されるアノードガスが、バイパス流路Ｗ３１，Ｗ３２に流れ込むことを確実に抑制できる。よって、アノードガスが不足する単セル２１１ａ，２１１ｂに対して、確実にアノードガスを供給することができる。
【０１１５】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、制御部９２は、診断部９１の診断結果に基づいて分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが増えるように燃料供給装置６４，６６を制御した後、診断部９１が燃料欠乏状態は解消したと診断した場合に、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２内部流路２３２，２３３に流れるアノードガスが減るように燃料供給装置６４，６６を制御し、バイパス弁８１，８２を開く。
【０１１６】
このようにすることで、燃料欠乏状態が解消した後のアノードガスの流し方を、燃料欠乏状態が生じていない場合の通常運転の状態に戻すことができる。
【０１１７】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０において、診断部９１は、複数の単セル２１１について、第１マニホールド２２よりも第２マニホールド２３に近い位置におけるアノードガスの供給状態を、診断する。
【０１１８】
第１マニホールド２２から単セル２１１にアノードガスが供給される場合、下流側である第２マニホールド２３側で燃料欠乏状態が生じやすい。診断部９１は、燃料欠乏状態が生じやすい場所を診断することによって、より的確に燃料欠乏状態を診断することができる。
【０１１９】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、第１内部流路２３１及び第２内部流路２３２，２３３は、第２マニホールド２３に設けられる仕切り壁２３４によって互いに隔てられる。
【０１２０】
このようにすることで、第２マニホールド２３内におけるアノードガスの流れを確実に分離することができる。よって、アノードガスの流れが滞ることを抑制できる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、複数の単セル２１１の内、少なくとも一つの単セル２１１ａ，２１１ｂの局所部位を流れる局所電流を検出する局所電流検出部９３ａ，９３ｂと、少なくとも一つの単セル２１１ａ，２１１ｂの電圧を検出する電圧検出部９４ａ，９４ｂと、燃料電池スタック２１の出力電流に交流電流を重畳する信号付加部（９５）と、電圧と交流電流を重畳した際の局所電流とから、局所部位の局所インピーダンスＺａ，Ｚｂを算出するインピーダンス算出部９６と、を備え、診断部９１は、局所インピーダンスＺａ，Ｚｂに基づいて、局所部位のアノードガスの供給が不足していると診断する。
【０１２２】
燃料電池システム１０の他の制御にも用いられる局所インピーダンスＺａ，Ｚｂに基づいて、アノードガスの供給状態を診断することができるので、アノードガスの供給状態を診断するために別の計測装置を設ける必要がなくなる。インピーダンス算出部９６を他の用途と共用とすることで、燃料電池システム１０をより簡単な構成とすることができる。
【０１２３】
なお、本実施形態において、第２内部流路２３２，２３３をそれぞれ独立した配管等に置き換えてもよい。この場合でも、燃料欠乏状態にある単セル２１１ａ，２１１ｂに対して、アノードガスを個別に供給することが可能である。
【０１２４】
また、本実施形態において、診断部９１の診断には、局所インピーダンスＺａ，Ｚｂから算出された他の数値を用いてもよい。例えば、局所インピーダンスＺａ，Ｚｂに基づいて、局所部位の含水量を推定し、含水量によって燃料欠乏状態を診断してもよい。
【０１２５】
また、診断部９１は、局所部位の温度に基づいて、燃料欠乏状態を診断してもよい。単セル２１１内で液水がつまる部分は、温度が低下するためである。あるいは、診断部９１は、局所部位を光学的に観察し、液水の発生を直接的に観察した結果から燃料欠乏状態を診断してもよい。
【０１２６】
なお、本実施形態では、燃料電池システム１０から燃料循環装置７０を省略することが可能である。燃料循環装置７０を省略した場合には、循環流路Ｗ４に流れ込むアノード排ガスを排出流路Ｗ５からそのまま排出する構成にすればよい。
【０１２７】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０：燃料電池システム
２１：燃料電池スタック
２２：第１マニホールド
２３：第２マニホールド
３０：燃料供給源
６４，６６：燃料供給装置
８１，８２：バイパス弁
９１：診断部
９２：制御部
Ｗ１：供給流路
Ｗ２１，Ｗ２２：分岐流路
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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