(57)【要約】【課題】燃料欠乏を抑制しつつ、アノードガスの圧力損失を低減することの可能な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、燃料電池スタック２０と、第１マニホールド２２と、第２マニホールド２３と、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２と、を備える。第１マニホールド２２は、複数のセル２１のそれぞれの一端部に接続される。第２マニホールド２３は、複数のセルのそれぞれの他端部に接続され、独立した第１内部流路２３１及び第２内部流路２３２，２３３を有する。セル２１には、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２１１と、第２マニホールド２３から第１マニホールド２２に向かう方向にアノードガスが流れる端部セル２１２，２１３と、が含まれている。【選択図】図１
2020087708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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セル（２１）の積層構造により構成される燃料電池スタック（２０）と、
複数の前記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、
複数の前記セルのそれぞれの他端部に接続され、独立した第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、
前記第１マニホールドに供給流路（Ｗ１）を通じてアノードガスを供給する燃料供給部（３０）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マニホールドの前記第２内部流路に導く分岐流路（Ｗ２１，Ｗ２２）と、を備え、
前記セルには、
一端部が前記第１マニホールドに接続され、且つ他端部が前記第２マニホールドの前記第１内部流路に接続され、前記第１マニホールドから前記第２マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第１セル（２１１）と、
一端部が前記第１マニホールドに接続され、且つ他端部が前記第２マニホールドの前記第２内部流路に接続され、前記第２マニホールドから前記第１マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第２セル（２１２，２１３）と、が含まれている
燃料電池システム。
【請求項２】
前記分岐流路を開閉可能な分岐流路開閉弁（６４，６６）を更に備える
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記供給流路の途中に設けられ、前記第２マニホールドの前記第１内部流路に集められるアノードガスを、循環流路（Ｗ４）を通じて前記供給流路に循環させる燃料循環部（７０）を更に備え、
前記分岐流路は、前記供給流路において前記燃料循環部よりもアノードガスの流れ方向の上流側の部分から分岐して前記第２マニホールドの前記第２内部流路に接続されている
請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記分岐流路と前記循環流路とを連通させるバイパス流路（Ｗ３１，Ｗ３２）と、
前記バイパス流路を開閉させるバイパス流路開閉弁（８１，８２）と、を更に備える
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池スタックは、複数の前記第１セルの積層構造の端部に前記第２セルが配置された構造からなる
請求項１〜４のいずれか一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】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、複数のセルを積層することにより構成される。このような燃料電池スタックでは、中央に配置されるセルの温度よりも、端部に配置されるセルの温度の方が低くなる傾向がある。そのため、端部に配置されるセルでは、アノードガスとカソードガスとの電池反応により生成される水蒸気が凝縮し易い。水蒸気が凝縮することにより、セルの内部に形成されたアノードガスの流路に水滴が生成されると、流路断面積が狭くなるため、セルにおけるアノードガスの供給量が低下する、いわゆる燃料欠乏を招くおそれがある。こうした燃料欠乏はセルの発電量の低下や触媒の劣化等を生じさせる要因となる。このような燃料欠乏を解消することが可能な燃料電池スタックとしては、下記の特許文献１に記載の燃料電池スタックがある。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池スタックでは、ガス入口から導入されたアノードガスが、燃料電池スタックにおいて両端部に配置された２つの端部セルを流れた後、燃料電池スタックにおいて中央に配置される複数の中央部セルを流れるようになっている。電池スタックでは、各セルにおいて電池反応により生成される水蒸気がアノードガスの流路内を下流側に流れる。したがって、アノードガスの流れ方向の下流側に向かうほど、水蒸気の量が多くなる。特許文献１に記載の燃料電池スタックのように、端部セルに対して中央部セルがアノードガスの流れ方向の下流側に配置されていれば、中央部セルに存在する水蒸気の量よりも、端部セルに存在する水蒸気の量の方が少なくなる。これにより、端部セルの温度が低下した場合であっても、端部セルにおいて水滴が生成され難くなるため、上述した燃料欠乏を回避しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５７８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の燃料電池スタックでは、並列に配置された複数の中央部セルに供給されるアノードガスの全流量が２つの端部セルに流れることになるため、アノードガスが端部セルを流れる際に、アノードガスに作用する圧力損失が大きくなり易い。アノードガスの圧力損失が大きくなると、燃料電池スタックにアノードガスを圧送するポンプの高出力化が求められるため、ポンプの大型化を招くこととなり、好ましくない。
【０００６】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料欠乏を抑制しつつ、アノードガスの圧力損失を低減することの可能な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】
【０００７】
上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池スタック（２０）と、第１マニホールド（２２）と、第２マニホールド（２３）と、燃料供給部（３０）と、分岐流路（Ｗ２１，Ｗ２２）と、を備える。燃料電池スタックは、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セル（２１）の積層構造により構成される。第１マニホールドは、複数のセルのそれぞれの一端部に接続される。第２マニホールドは、複数のセルのそれぞれの他端部に接続され、独立した第１内部流路（２３１）及び第２内部流路（２３２，２３３）を有する。燃料供給部は、第１マニホールドに供給流路（Ｗ１）を通じてアノードガスを供給する。分岐流路は、供給流路を流れるアノードガスの一部を第２マニホールドの第２内部流路に導く。セルには、一端部が第１マニホールドに接続され、且つ他端部が第２マニホールドの第１内部流路に接続され、第１マニホールドから第２マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第１セル（２１１）と、一端部が第１マニホールドに接続され、且つ他端部が第２マニホールドの第２内部流路に接続され、第２マニホールドから第１マニホールドに向かう方向にアノードガスが流れる第２セル（２１２，２１３）と、が含まれている。
【０００８】
この構成によれば、燃料供給部から分岐流路を通じて第２セルにアノードガスが供給されるため、水蒸気をほとんど含んでいないアノードガスが第２セルに供給される。これにより、仮に第２セルの方が第１セルよりも温度が低くなり易い場合であっても、第２セルに水滴が生成され難くなるため、第２セルにおける燃料欠乏を抑制することができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、第１マニホールドには、第２セルからアノードガスが流れ込むだけでなく、燃料供給部から供給流路を通じてアノードガスが流れ込んでいる。すなわち、アノードガスの流路構成としては、第１マニホールドに対して第２セルと供給流路とが並列に接続されている。これにより、第１マニホールドに対して第２セルのみが直列に接続されている場合と比較すると、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。
【００１０】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、燃料欠乏を抑制しつつ、アノードガスの圧力損失を低減することの可能な燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態のセルの断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、比較例の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第２実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２実施形態の燃料電池システムの動作例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、燃料電池システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。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。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１に示される燃料電池システム１０の第１実施形態について説明する。図１に示されるように、本実施形態の燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２０と、燃料供給部３０と、ポンプ４０とを備えている。
【００１４】
燃料電池スタック２０は、矢印Ｘで示される方向に積層して配置される複数のセル２１により構成されている。各セル２１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。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。各セル２１は、矢印Ｙで示される方向に延びるように形成されている。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「セル長手方向Ｙ」とも称する。
【００１５】
図２に示されるように、セル２１は、セル構造体１１０と、アノードセパレータ１１６と、カソードセパレータ１１７とを備えている。セル構造体１１０とアノードセパレータ１１６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１１０とカソードセパレータ１１７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。
【００１６】
セル構造体１１０は、電解質膜１１１をアノード触媒層１１２とカソード触媒層１１３とにより挟み込んだ構造を有している。カソード触媒層１１３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１１３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１１１は、カソード触媒層１１３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１１２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１１２では、カソード触媒層１１３から電解質膜１１１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１１２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１１２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１１０にて発電が行われる。
【００１７】
セル構造体１１０は、アノード触媒層１１２及びアノードセパレータ１１６の間に配置されるアノード拡散層１１４と、カソード触媒層１１３及びカソードセパレータ１１７の間に配置されるカソード拡散層１１５とを更に備えている。アノード拡散層１１４及びカソード拡散層１１５は多孔質体からなる。アノード拡散層１１４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１１２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１１５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１１３に拡散させて供給する機能を有している。
【００１８】
アノードセパレータ１１６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１１６の凹凸部とセル構造体１１０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１１７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１１７の凹凸部とセル構造体１１０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。
【００１９】
燃料電池スタック２０は、図２に示されるようなセル２１が電気的に直列に接続されることにより構成されている。図１に示されるように、燃料電池スタック２０において発電される電気エネルギは負荷５０に供給されている。負荷５０は、燃料電池スタック２０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となっている。
【００２０】
図１に示されるように、燃料電池スタック２０の一端部には、第１マニホールド２２が設けられている。第１マニホールド２２には、複数のセル２１のそれぞれの一端部が接続されている。燃料電池スタック２０の他端部には、第２マニホールド２３が設けられている。第２マニホールド２３には、複数のセル２１のそれぞれの他端部が接続されている。各マニホールド２２，２３は、各セル２１にアノードガスを分配する部分、又は各セル２１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。
【００２１】
第２マニホールド２３の内部には、仕切り壁２３０が設けられている。仕切り壁２３０により、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中央部内部流路２３１と、第２マニホールド２３の右端部に配置される右端部内部流路２３２と、第２マニホールド２３の左端部に配置される左端部内部流路２３３とが区画して形成されている。各内部流路２３１〜２３３は、独立した流路となっている。本実施形態では、中央部内部流路２３１が第１内部流路に相当し、端部内部流路２３２，２３３が第２内部流路に相当する。
【００２２】
以下では、便宜上、複数のセル２１のうち、第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に接続される複数のセル２１１を「中央部セル２１１」と称する。また、第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２に接続される複数のセル２１２を「右端部セル２１２」と称する。さらに、第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３に接続される複数のセル２１３を「左端部セル２１３」と称する。本実施形態では、中央部セル２１１が第１セルに相当し、端部セル２１２，２１３が第２セルに相当する。
【００２３】
燃料供給部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、燃料供給部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、及び燃料循環部７０が順に設けられている。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第１分岐流路Ｗ２１及び第２分岐流路Ｗ２２が設けられている。第１分岐流路Ｗ２１は、第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２に接続されている。第２分岐流路Ｗ２２は、第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３に接続されている。したがって、供給流路Ｗ１を流れるアノードガスの一部は、第１分岐流路Ｗ２１及び第２分岐流路Ｗ２２を通じて第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２及び左端部内部流路２３３に導かれるようになっている。
【００２４】
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、燃料供給部３０から各マニホールド２２，２３を介して各セル２１にアノードガスが供給されている状態となる。そのため、燃料電池スタック２０において発電が可能となる。一方、シャット弁６０が閉弁状態である場合、燃料供給部３０から各マニホールド２２，２３を介した各セル２１へのアノードガスの供給が遮断される。そのため、燃料電池スタック２０において発電が不可能となる。このように、シャット弁６０の操作により、燃料電池スタック２０の駆動及び停止を切り替えることが可能である。
【００２５】
調圧弁６１は、燃料供給部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。
燃料循環部７０は、循環流路Ｗ４を通じて第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に接続されている。燃料循環部７０は、第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１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。燃料循環部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２０から排出される未反応のアノードガスが含まれている。燃料循環部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２０に再循環させることにより、燃料効率を高めている。
【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、当該流路を開閉するための排出弁６２が設けられている。
【００２７】
第１分岐流路Ｗ２１の途中には、逆止弁６３及び開閉弁６４が設けられている。逆止弁６３は、第１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している。開閉弁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。開閉弁６４は、第１分岐流路Ｗ２１を間欠的に開閉する。開閉弁６４には、例えばインジェクタが用いられる。開閉弁６４が閉弁状態であるとき、第１分岐流路Ｗ２１を流れるアノードガスが開閉弁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、開閉弁６４が開状態になることにより、圧力の高められたアノードガスを第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２に供給することが可能となっている。
【００２８】
第２分岐流路Ｗ２２の途中には、第１分岐流路Ｗ２１と同様に、逆止弁６５及び開閉弁６６が設けられている。
ポンプ４０は、供給流路Ｗ６を通じて各セル２１の一端部にカソードガスを供給する。各セル２１を流れたカソードガスは、各セル２１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が設けられている。
【００２９】
次に、本実施形態の燃料電池システム１０の動作例について説明する。
本実施形態の燃料電池システム１０では、図１に一点鎖線の矢印で示されるようにアノードガスが流れる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１０では、燃料供給部３０から供給流路Ｗ１を通じて第１マニホールド２２にアノードガスが供給される。また、供給流路Ｗ１を流れるアノードガスの一部が各分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２に流入する。第１分岐流路Ｗ２１に流入したアノードガスは、間欠的に開閉する開閉弁６４において圧力が高められた後、第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２に供給される。第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２におけるアノードガスの圧力を「Ｐｉｎ」とし、第１マニホールド２２におけるアノードガスの圧力を「Ｐｏｕｔ」とするとき、開閉弁６４では、「Ｐｉｎ＞Ｐｏｕｔ」となるようにアノードガスの圧力が高められる。これにより、右端部セル２１２では、図１に一点鎖線の矢印で示される方向に、すなわち第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２から第１マニホールド２２に向かう方向にアノードガスが流れるようになっている。第２分岐流路Ｗ２２に流入したアノードガスも、同様に、間欠的に開閉する開閉弁６６において圧力が高められた後、第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３に供給される。これにより、左端部セル２１３では、図１に一点鎖線の矢印で示される方向に、すなわち第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３から第１マニホールド２２に向かう方向にアノードガスが流れるようになっている。
【００３０】
第２マニホールド２３の右端部セル２１２では、この第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２から供給されるアノードガスに基づいて発電が行われる。同様に、左端部セル２１３では、この第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３から供給されるアノードガスに基づいて発電が行われる。
【００３１】
本実施形態の第１マニホールド２２には、図１に一点鎖線の矢印で示されるように、燃料供給部３０から供給流路Ｗ１を通じてアノードガスが直接流入するとともに、右端部セル２１２及び左端部セル２１３のそれぞれを一旦流れたアノードガスが流入する。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２１１を流れた後、第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に流入する。すなわち、中央部セル２１１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。燃料供給部３０から供給流路Ｗ１を通じて第１マニホールド２２に流入する全てのアノードガスは中央部セル２１１を流れる。中央部セル２１１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発電が行われる。
【００３２】
中央部セル２１１において発電に用いられた後に排出されるアノード排ガスは第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に集められる。第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に集められるアノード排ガスには、各セル２１においてアノードガス及びカソードガスの化学反応により生成される水が含まれている。アノード排ガスに含まれる水のほとんどは水蒸気の状態である。
【００３３】
第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に流入したアノード排ガスは、循環流路Ｗ４に流入する。循環流路Ｗ４に流入したアノード排ガスは、燃料循環部７０を通じて供給流路Ｗ１に循環するか、あるいは排出流路Ｗ５を通じて外部に排出される。
以上説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の（１）〜（５）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００３４】
（１）本実施形態の燃料電池システム１０では、燃料供給部３０から分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２を通じて端部セル２１２，２１３にアノードガスがそれぞれ供給されるため、水蒸気をほとんど含んでいないアノードガスが端部セル２１２，２１３に供給される。これにより、端部セル２１２，２１３の方が中央部セル２１１よりも温度が低くなり易い場合であっても。端部セル２１２，２１３のアノードガス流路Ｗａに水滴が生成され難くなるため、端部セル２１２，２１３における燃料欠乏を抑制することができる。
【００３５】
（２）図３に示されるように、中央部セル２１１が第１マニホールド２２を介して端部セル２１２，２１３のみに直列に接続されている場合には、中央部セル２１１に流すために必要なアノードガスの全てが端部セル２１２，２１３に流れることになる。このような構成の場合、端部セル２１２，２１３を流れるアノードガスの圧力損失が非常に大きくなる可能性がある。具体的には、流体の圧力損失は流量の二乗に比例する。したがって、例えば右端部セル２１２における圧力損失（Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）は、その内部を流れるアノードガスの流量の二乗に比例することになる。
【００３６】
この点、本実施形態の燃料電池システム１０では、図１に示されるように、第１マニホールド２２には、端部セル２１２，２１３からアノードガスが流れ込むだけでなく、燃料供給部３０から供給流路Ｗ１を通じてアノードガスが流れ込んでいる。すなわち、アノードガスの流路構成としては、第１マニホールド２２に対して端部セル２１２，２１３と供給流路Ｗ１とが並列に接続された状態となっている。そのため、図３に示されるように第１マニホールド２２に対して端部セル２１２，２１３のみが直列に接続されている構造と比較すると、本実施形態の燃料電池システム１０の方が、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。
【００３７】
（３）分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２は、供給流路Ｗ１において燃料循環部７０よりもアノードガスの流れ方向の上流側の部分から分岐して第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２及び左端部内部流路２３３にそれぞれ接続されている。このような構成であれば、燃料電池スタック２０に燃料循環部７０が設けられている場合であっても、アノードガスの圧力損失を低減することが可能である。
【００３８】
（４）分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２には、それらを開閉可能な開閉弁６４，６６がそれぞれ設けられている。これにより、開閉弁６４，６６の開閉動作により、分岐流路Ｗ２１，Ｗ２２から第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２及び左端部内部流路２３３にそれぞれ供給されるアノードガスの圧力を高めることができる。アノードガスの圧力を高めることにより、端部セル２１２，２１３において生成される水蒸気を下流側に押し流すことができるため、端部セル２１２，２１３に水蒸気が貯まり難くなる。結果的に、端部セル２１２，２１３のそれぞれのアノードガス流路Ｗａに水滴が生成され難くなるため、水滴の発生に起因する端部セル２１２，２１３の燃料欠乏を未然に回避することができる。
【００３９】
（５）燃料電池スタック２０は、複数の中央部セル２１１の積層構造の両端部に端部セル２１２，２１３がそれぞれ配置された構造からなる。このような構造からなる燃料電池スタック２０では、中央部セル２１１と比較して端部セル２１２，２１３の温度が低くなり易いため、端部セル２１２，２１３では、水滴の発生に起因する燃料欠乏の課題が生じ易い。そのため、本実施形態の燃料電池システム１０のような構造を採用することの意義は大きい。
【００４０】
＜第２実施形態＞
次に、燃料電池システム１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の燃料電池システム１０との相違点を中心に説明する。
図４に示されるように、本実施形態の燃料電池システム１０には、第１分岐流路Ｗ２１における開閉弁６４よりも下流側の部分と循環流路Ｗ４とを接続する第１バイパス流路Ｗ３１が設けられている。また、本実施形態の燃料電池システム１０には、第２分岐流路Ｗ２２における開閉弁６６よりも下流側の部分と循環流路Ｗ４とを接続する第２バイパス流路Ｗ３２が設けられている。
【００４１】
第１バイパス流路Ｗ３１には、当該流路Ｗ３１を開閉する開閉弁８１が設けられている。同様に、第２バイパス流路Ｗ３２には、当該流路Ｗ３２を開閉する開閉弁８２が設けられている。本実施形態では、開閉弁６４，６６が分岐流路開閉弁に相当し、開閉弁８１，８２がバイパス流路開閉弁に相当する。
【００４２】
次に、本実施形態の燃料電池システム１０の動作例について説明する。
本実施形態の燃料電池システム１０では、開閉弁８１，８２を共に閉弁状態に設定した上で、開閉弁６４，６６を間欠的に開閉させることにより、図４に一点鎖線の矢印で示されるようなアノードガスの流れを実現することができる。すなわち、第１実施形態の燃料電池システム１０と同様のアノードガスの流れを実現することができる。したがって、この場合には、第１実施形態の燃料電池システム１０と同様の作用及び効果を奏することが可能である。
【００４３】
一方、本実施形態の燃料電池システム１０では、開閉弁８１，８２を共に開弁状態に設定した上で、開閉弁６４，６６を閉弁状態に設定することにより、図５に一点鎖線の矢印で示されるようなアノードガスの流れを実現することが可能である。すなわち、第１マニホールド２２に流れ込んだアノードガスは、中央部セル２１１、右端部セル２１２、及び左端部セル２１３にそれぞれ供給される。このアノードガスに基づいて中央部セル２１１、右端部セル２１２、及び左端部セル２１３において発電が行われる。セル２１１〜２１３において発電に用いられた後に排出されるアノード排ガスは、第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１、右端部内部流路２３２、及び左端部内部流路２３３にそれぞれ集められる。
【００４４】
第２マニホールド２３の中央部内部流路２３１に集められるアノード排ガスは、循環流路Ｗ４を介して燃料循環部７０又は排出流路Ｗ５へ流れる。また、第２マニホールド２３の右端部内部流路２３２に集められるアノード排ガスは、第１分岐流路Ｗ２１及び第１バイパス流路Ｗ３１を通じて循環流路Ｗ４に流入した後、燃料循環部７０又は排出流路Ｗ５へ流れる。さらに、第２マニホールド２３の左端部内部流路２３３に集められるアノード排ガスは、第２分岐流路Ｗ２２及び第２バイパス流路Ｗ３２を通じて循環流路Ｗ４に流入した後、燃料循環部７０又は排出流路Ｗ５へ流れる。
【００４５】
以上説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の（６）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（６）分岐流路開閉弁６４，６４の開閉状態、及びバイパス流路開閉弁８１，８２の開閉状態を切り替えることにより、図４に矢印で示されるようなアノードガスの流れと、図５に矢印で示されるようなアノードガスの流れとを実現することができる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１０によれば、２種類のアノードガスの流れを切替可能であるため、利便性を高めることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・各実施形態の燃料電池システム１０から燃料循環部７０を省略することが可能である。燃料循環部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。
【００４７】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、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、形状等は、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】
【００４８】
Ｗ１：供給流路
Ｗ４：循環流路
Ｗ２１，Ｗ２２：分岐流路
Ｗ３１，Ｗ３２：バイパス流路
１０：燃料電池システム
２０：燃料電池スタック
２１：セル
２２：第１マニホールド
２３：第２マニホールド
３０：燃料供給部
６４，６６：開閉弁（分岐流路開閉弁）
７０：燃料循環部
８１，８２：開閉弁（バイパス流路開閉弁）
２１１：中央部セル（第１セル）
２１２：右端部セル（第２セル）
２１３：左端部セル（第２セル）
２３１：第１内部流路
２３２，２３３：第２内部流路
【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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