(57)【要約】【課題】燃料電池の良好な湿潤状態を確保し、燃料電池システムの劣化を抑制することを課題とする。【解決手段】燃料電池スタック１との間で冷媒を循環流通させて燃料電池スタックを冷却する冷却装置４と、燃料電池スタック１に供給される反応ガスを加湿する加湿装置３と、燃料電池スタック１に供給される反応ガスの温度を検出する温度センサＴ１と、燃料電池スタック１の温度を検出する温度センサＴ２と、燃料電池スタック１の温度が反応ガスの温度よりも高く、かつ反応ガスの湿度が燃料電池スタック１が発電する際に要求される反応ガスの湿度よりも低いと予測され、燃料電池スタック１の温度と反応ガスの温度との温度差が、予め設定された第一閾値以下の場合には、燃料電池スタック１の発電時の出力によって決まる冷媒の流量よりも温度差があるほど冷媒の流量を減少させるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガス供給手段により供給される燃料ガスならびに酸化剤ガスの反応ガスにおける電気化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給される反応ガス入口側から流入し、前記燃料電池から排出される反応ガス出口側から流出して冷媒を循環流通させて前記燃料電池を冷却する冷却手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスと前記燃料電池から排出される反応ガスとで湿度交換を行う加湿手段と、
前記燃料電池に供給される反応ガスの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記燃料電池の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第２の温度検出手段で得られた前記燃料電池の温度が、前記第１の温度検出手段で得られた反応ガスの温度よりも高く、かつ前記燃料電池に供給される反応ガスの湿度が前記燃料電池が発電する際に要求される反応ガスの湿度よりも低いと予測され、前記燃料電池の温度と前記燃料電池に供給される反応ガスの温度との温度差が、予め設定された第一閾値以下の場合には、前記燃料電池の発電出力によって決まる冷媒の流量よりも温度差があるほど冷媒の流量を減少させる制御手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御する流量制御手段を備え、
前記流量制御手段は、前記温度差が予め設定された第二閾値以下で、かつ前記燃料電池から取り出される取り出し電流が予め設定された第一電流閾値より大きいほど、前記燃料電池に供給される反応ガスの流量を前記燃料電池の発電出力によって決まる流量よりも減少させる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御する流量制御手段を備え、
前記流量制御手段は、前記温度差が予め設定された第三閾値以下で、かつ前記燃料電池から取り出される取り出し電流が予め設定された第二電流閾値より小さいほど、前記燃料電池に供給される反応ガスの流量を前記燃料電池の発電出力によって決まる流量よりも増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を制御する圧力制御手段を備え、
前記圧力制御手段は、前記温度差が予め設定された第四閾値以下の場合には、前記燃料電池から取り出される取り出し電流が少ないほど、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を上げる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記温度差が予め設定された第四閾値以上の場合には、前記燃料電池を循環流通する冷媒の流量を増加させて前記燃料電池の温度を下げる
ことを特徴とする請求項１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、燃料電池の湿潤状態を制御する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献１には、燃料電池システムの起動時に、凝縮器を通って燃料電池本体へ供給される改質ガス中の入力水量と、燃料電池本体内で改質ガスから水素が消費されるその消費量に応じて前記燃料電池本体から排出される反応ガス中の出力水量とを比較し、入力水量が出力水量より少ない場合に燃料電池本体を昇温し、起動時には温度が低い燃料電池本体でも、その温度が上げられることによって出力水量が入力水量を超えるようになり、燃料電池本体の電解質膜を良好な濡れ状態に保ち、フラッディングを防止する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２８５５６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックの温度に応じて、改質ガスに含まれる水の量を凝縮器で制御しているが、燃料電池スタックに供給される供給ガスの温度が高く、湿度が１００％となっていて供給ガスの湿度が高い場合には、この制御は成り立たない。
【０００４】
したがって、従来では燃料電池の電解質膜がフラッディング気味の場合には、燃料電池スタックを冷却する冷却水の供給量を増量して、凝縮器で水を落として燃料電池スタックに供給することでフラッディングを抑える制御手法がある。しかし、供給ガス温度、湿度がともに低い場合には、この制御手法では出力制限を行わないとドライアウトを招くおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池の良好な湿潤状態を確保する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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、燃料電池の温度が反応ガスの温度よりも高く、反応ガスの湿度が燃料電池が発電する際に要求される反応ガスの湿度よりも低いと予測され、燃料電池の温度と前記燃料電池に供給される反応ガスの温度との温度差が、予め設定された第一閾値以下の場合には、発電出力で決まる冷媒の流量よりも温度差があるほど冷媒の流量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷媒流量を減らすことで、反応ガス入口側の温度は供給される反応ガスに熱を奪われるので温度が低下する。これにより、燃料電池に供給された反応ガスの相対湿度は上がる。一方、反応ガス出口側の温度は燃料電池の発電の熱により昇温されるので上昇する。これにより、燃料電池から排出された反応ガスは、温度が上昇しており水分を多く含む。従って、供給ガスは温度及び湿度が高い排出ガスと湿度交換することとなり、燃料電池の湿潤状態を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す実施例１の燃料電池システムは、反応ガスとなる燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電を行う燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に対して燃料ガスの水素ガスと酸化剤ガスの空気を供給する反応ガス供給装置２と、燃料電池スタック１に供給される反応ガスを加湿し、かつ燃料電池スタック１から排出された反応ガスに含まれる水分を受け取る加湿装置３と、燃料電池スタック１に冷媒を循環させて燃料電池スタック１の発電で生じた熱を冷媒で除去する冷却装置４と、コントロールユニット５ならびに温度センサＴ１，Ｔ２を備えて構成されている。
【００１０】
コントロールユニット５は、本システムの運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。コントロールユニット５は、本システムにおける温度センサＴ１，Ｔ２を含む運転に必要な各センサ（図示せず）からの信号を読み込み、読み込んだ各種信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、本システムの各構成要素に指令を送り、以下に説明する冷媒の流量、反応ガスの供給量ならびに圧力、発電出力量等の制御処理を含む本システムの運転／停止に必要なすべての動作を統括管理して制御する制御手段として機能する。
【００１１】
このような構成要件を備えた燃料電池システムにおいて、反応ガス供給装置２により送出された反応ガスは、加湿装置３の上流に備える温度センサＴ１を通過し、加湿装置３において燃料電池スタック１から排出された未反応の反応ガスに含まれる水分を受け取る。もしくは加湿装置３において燃料電池スタック１から排出された反応ガスと合流する。
【００１２】
なお、温度センサＴ１は、実施例１ならびに実施例２では加湿装置３の上流側に設けたが、加湿装置３の下流側に設けてもかまわない。
【００１３】
反応ガス供給装置２から送出された反応ガスは、加湿装置３内で水移動と熱交換が行われて加湿され、燃料電池スタック１の入口ガス温度を上げ、燃料電池スタック１の入口ガス湿度を上げる。加湿された反応ガスは、燃料電池スタック１内に供給され、燃料電池スタック１の温度まで反応ガス温度が急上昇すると同時に湿度が下がる。
【００１４】
その後、燃料電池スタック１内で発電を行い、消費されなかった未反応の反応ガス（燃料電池スタック１の出口排気ガス）は、燃料電池スタック１から排出される際に燃料電池スタック１内の水分と熱を持ち出す。燃料電池スタック１から排出された排気ガスは、加湿装置３に供給されて加湿装置３により排気ガスと燃料電池スタック１に供給される反応ガスとの間で水移動と熱交換が行われる。
【００１５】
一方、冷却装置４で冷却された冷媒（燃料電池スタック１の入口冷媒）は、燃料電池スタック１に供給され、燃料電池スタック１内での発電で生じた熱を冷媒で抜熱して冷媒温度を上げた後、燃料電池スタック１から送出されて冷却装置４に、または冷却装置４を迂回するバイパス流路（図示せず）へ送られる。
【００１６】
このような燃料電池システムにおいて、温度センサＴ１と、燃料電池スタック１から排出された冷媒の温度を計測することで燃料電池スタック１の温度を検出する温度センサＴ２との両温度センサで得られた温度の温度差を算出する。燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた温度よりも高く燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度が燃料電池スタック１が発電する際に要求する湿度よりも低いと予測され、かつ上記温度差が予め設定された第一閾値以下の場合には、上記温度差が大きい程燃料電池スタック１に供給する冷媒流量をより減少させる。これにより、図２に示すように、燃料電池スタック１内を通過する冷媒流量が低減して燃料電池スタック１の入口冷媒と燃料電池スタック１の出口冷媒に温度差が発生する。
【００１７】
反応ガスの湿度は、例えば以下に示す手法で求められる。先ず外部より供給される水蒸気量は吸入外気温度の飽和水蒸気量を前提とし、加湿装置３により供給される水蒸気量を、加湿装置３の水分回収性能を実験で確認して得られたデータに基づいて予めマップ等を作成して用意する。用意されたマップ等を参照し、上記両水蒸気量から燃料電池スタック１の入口の水蒸気量を算出し、その際の燃料電池スタック１の入口の反応ガスの圧力、温度に基づいて算出する。なお、燃料電池スタック１に湿度センサを設けるようにしてもよい。
【００１８】
上記第一閾値は、マップ等を参照して設定される。マップ等は、予め冷媒流量を減少させたことによる燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度の向上効果を予め計算し、または実験によって確認した結果を、上記温度差、発電における取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、冷媒流量をパラメータとして、図３に示すような温度差毎の複数のマップにして予め作成して用意する。上記第一閾値は、このマップを参照して発電出力（電流）が制限されることなく燃料電池スタック１の劣化を回避できる程度の湿潤状態が得られる供給ガス相対湿度を冷媒流量の減少により達成できる温度差として設定される。
【００１９】
冷媒流量の減少量は、実験等で得られたデータに基づいて作成されて用意された、取り出し電流と冷媒減少量との関係を表したテーブル等を参照し、それらの値は冷却装置４の最低流量を基本とするが、燃料電池スタック１の冷媒入口、出口温度差による制限がある場合には、その制限によって決められる。
【００２０】
燃料電池スタック１の入口冷媒温度が下がることにより、燃料電池スタック１に供給される反応ガスの温度の上昇具合か小さくなるため、図４に示すように、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度が上昇する。一方、燃料電池スタック１の出口冷媒温度は上昇するので、燃料電池スタック１からの排気ガスは、冷媒流量の変更前に比べて燃料電池スタック１からより多くの水分と熱エネルギを持ち出すことが可能となる。これにより、燃料電池スタック１から排出された排気ガスは、加湿装置３に供給されて燃料電池スタック１に供給される反応ガスとの間で水移動と熱交換が促進され、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度を向上させることができる。
【００２１】
一方、温度センサＴ１とＴ２で得られた温度の温度差を算出し、燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた温度よりも高く、かつその温度差が予め設定された第四閾値以上の場合には、システムの運転温度を下げるために冷媒流量を増加、またはラジエタバイパス流量を減らす。これにより、燃料電池スタック１の運転温度が下がって上記温度差が低減して反応ガス温度の上昇が抑制され、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度を向上させることができる。
【００２２】
第四閾値は、マップ等参照して設定される。マップ等は、冷媒流量の増加と、燃料電池スタック１に供給される反応ガスまたは反応ガスの余剰率の増量または減少と、反応ガスの圧力増加による燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度の向上効果を計算または実験によって確認した結果を、上記温度差、取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、冷媒流量、供給ガス流量または供給ガス余剰率、供給ガスの供給圧力をパラメータとして、温度差毎の複数のマップとして予め作成して用意する。上記第四閾値は、この複数のマップを参照して出力が制限されることなく燃料電池スタック１の劣化を回避できる程度の湿潤状態が得られる供給ガスの相対湿度を反応ガスの供給圧力（燃料電池システム運転圧力）の増加により達成できる温度差として設定される。
【００２３】
このように、この実施例１では、冷媒流量を減少させることで燃料電池スタック１の入口冷媒温度を下げ、燃料電池スタック１の出口冷媒温度を上げることで、燃料電池スタック１に供給された反応ガス温度の上昇を防いで相対湿度の低下を保つ。かつ、この実施例１は、燃料電池スタック１の出口温度を上げて排気ガスによる燃料電池スタック１からの熱と水分の持ち出しを増やし、加湿装置３に供給される水分と熱量を増やして、供給ガス温度と湿度を向上させることができる。
【００２４】
一方、冷媒流量を増加または冷媒のバイパス流量を減らすことで、燃料電池スタック１の運転温度が下がり、燃料電池スタック１に供給されたガス温度差を低減してガス温度の上昇を防ぎ、相対湿度を向上させることができる。
【００２５】
これにより、発電出力を制限することなく燃料電池スタック１の電解質膜の良好な湿潤状態を確保することが可能となり、燃料電池スタック１の劣化を回避することができる。
【実施例２】
【００２６】
図５は本発明の実施例２に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図５に示す実施例２の特徴とするところは、先の図１に示す燃料電池システムの構成に加えて、反応ガス供給装置２の下流側に加圧装置６を設け、反応ガスの供給圧力、供給流量を調整する制御ファクタを加えたことであり、他は実施例１と同様である。
【００２７】
加圧装置６は、コンプレッサやブロア等で構成され、コントロールユニット５の制御の下に燃料電池スタック１に供給される反応ガスの供給圧力ならびに供給流量を調整制御する。
【００２８】
このような構成において、温度センサＴ１と温度センサＴ２との両温度センサで得られた温度の温度差を算出する。燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた温度よりも高く燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度が燃料電池スタック１が発電する際に要求する湿度よりも低いと予測され、かつ上記温度差が予め設定された第二閾値以下で、かつ取り出し電流が第一電流閾値よりも大きいほど、通常運転時よりも少ないガス流量で運転する。
【００２９】
これにより、加湿装置３を通過する反応ガスのガス流速を抑えて水分の移動性能が向上する。また、発電に必要ない余剰な反応ガスを持たずに水分を回収する、もしくは水分と反応ガスを回収することで相対湿度を向上させることができる。
【００３０】
上記第二閾値は、マップ等を参照して設定する。マップ等は、冷媒流量の減少と供給ガスまたは供給ガスの余剰率の減少による燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度の向上の効果を計算、または実験によって確認した結果を、上記温度差、取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、冷媒流量、供給ガスの流量またはガス余剰率をパラメータとして、温度差毎の複数のマップとして予め作成して用意する。上記第二閾値は、このマップを参照して出力が制限されることなく燃料電池スタック１の劣化を回避できる程度の湿潤状態が得られる供給ガス相対湿度をガス流量またはガス余剰率の減少により達成できる温度差として設定される。
【００３１】
上記第一電流閾値は、マップ等を参照して設定する。マップ等は、ガス流量または供給ガス余剰率を減少させたことによる燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度の向上効果を計算、または実験によって確認した結果を、上記温度差、取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、供給ガス流量もしくは供給ガス余剰率の減少量をパラメータとして、例えば図６に示すような温度差毎の複数のマップなどにして予め作成して用意する。上記第一閾値は、このマップを参照して供給ガス相対湿度の向上効果が表れるもっともガス流量または供給ガス余剰率の減少量が少ない値として設定される。
【００３２】
一方、温度センサＴ１と温度センサＴ２との両温度センサで得られた温度の温度差を算出し、燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた温度よりも高く燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度が燃料電池スタック１が発電する際に要求する湿度よりも低いと予測され、かつ上記温度差が予め設定された第三閾値以下で、かつ取り出し電流が第二電流閾値よりも大きいほど、通常運転時よりも多いガス流量で運転する。
【００３３】
これにより、加圧装置６による仕事量を増大させてガス温度を上昇させることができ、加湿装置３による水移動を促進することができる。また、ガス温度の上昇により排気ガスによる燃料電池スタック１からの熱と水の持ち出しが増え、加湿装置３に供給される水分と熱量を増やし、供給ガス温度と燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度を向上させることが可能となる。
【００３４】
上記第三閾値は、マップ等を参照して設定する。マップ等は、冷媒流量の増加と供給ガスまたは供給ガス余剰率の増加による供給ガス相対湿度の向上効果を計算、あるいは実験などで確認した結果を、上記温度差、取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、冷媒流量、供給ガス流量または供給ガス余剰率をパラメータとして、温度差毎の複数のマップにして予め作成して用意する。上記第三閾値は、このマップ等を参照して出力が制限されることなく燃料電池スタック１の劣化を回避できる程度の湿潤状態が得られる供給ガス相対湿度を、ガス流量またはガス余剰率の増加により達成できる温度差として設定される。
【００３５】
上記第二電流閾値は、マップ等を参照して設定する。マップ等は、ガス流量または供給ガス余剰率を増加させたことによる燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度の向上効果を計算、または実験によって確認した結果を、上記温度差、取り出し電流、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度、供給ガス流量もしくは供給ガス余剰率の増加量をパラメータとして、温度差毎の複数のマップなどにして予め作成して用意する。上記第二閾値は、このマップを参照して供給ガス相対湿度の向上効果が表れるもっともガス流量または供給ガス余剰率の増加量が少ない値として設定される。
【００３６】
一方、温度センサＴ１とＴ２で得られた温度の温度差を算出し、燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた温度よりも高く、かつその温度差が予め設定された第四閾値以下の場合には、通常運転時よりも高い圧力で反応ガスを供給して運転する。なお、第四閾値は、先の実施例１と同様に設定される。
【００３７】
これにより、燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度を向上させることができる。また、加圧装置６による仕事量を増大させてガス温度を上昇させることができ、加湿装置３による水移動を促進することができる。さらに、供給ガス温度の上昇により排気ガスによる燃料電池スタック１からの熱と水の持ち出しが増え、加湿装置３に供給される水分と熱量が増え、供給ガス温度と燃料電池スタック１の入口ガス供給湿度を向上させることができる。
【００３８】
次に、図７に示すフローチャートを参照して、実施例２ならびに前述した実施例１の制御手順を説明する。
【００３９】
図７において、先ず前述した温度差の判断結果によるガス相対湿度確保の制御を開始した後（ステップＳ１０１）、先ず温度センサＴ１、Ｔ２で温度を計測する（ステップＳ１０２）。続いて、計測で得られた両温度の温度差（α）を算出し（ステップＳ１０３）、温度センサＴ２で得られた燃料電池スタック１の温度が温度センサＴ１で得られた供給ガスの温度よりも高いか否かを判別する（ステップＳ１０４）。判別の結果、高くない場合はステップＳ１０２で示す処理に戻る一方、高い場合には燃料電池スタック１の入口のガス供給相対湿度が燃料電池スタック１が発電する上で必要な相対湿度以下であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００４０】
判別の結果、要求相対湿度以上である場合は、先のステップＳ１０２で示す処理に戻る一方、相対湿度が要求相対湿度以下である場合には、上記温度差（α）が既述した第一閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。判別の結果、第一閾値以下である場合は、冷媒流量を減少させる制御を開始する（ステップＳ１０７）。
【００４１】
一方、第一閾値以下でない場合には、続いて温度差（α）が既述の第二閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１０８）。判別の結果、第二閾値以下である場合は、発電により燃料電池スタック１から取り出す取り出し電流が既述の第一電流閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０９）。判別の結果、第一電流閾値以上である場合は、供給ガス流量または供給ガス余剰率を減少させる制御を開始する（ステップＳ１１０）。
【００４２】
一方、第一電流閾値以上でない場合には、続いて取り出し電流が既述の第二電流閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１１）。判別の結果、第二電流閾値以下である場合は、ガス流量またはガス余剰率を増加させる制御を開始する（ステップＳ１１２）。一方、第二電流閾値以下でない場合には、上記温度差（α）が既述の第三閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１３）。
【００４３】
判別の結果、第三閾値以下である場合は、発電により燃料電池スタック１から取り出す取り出し電流が既述の第一電流閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１１４）。判別の結果、第一電流閾値以上である場合は、供給ガス流量または供給ガス余剰率を減少させる制御を開始する（ステップＳ１１５）。
【００４４】
一方、第一電流閾値以上でない場合には、続いて取り出し電流が既述の第二電流閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１６）。判別の結果、第二電流閾値以下である場合は、ガス流量またはガス余剰率を増加させる制御を開始する（ステップＳ１１７）。一方、第二電流閾値以下でない場合には、上記温度差（α）が既述の第四閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１８）。
【００４５】
判別の結果、温度差（α）が第四閾値以下である場合は、目標運転圧力（供給ガスの目標圧力）を増加させる制御を開始する（ステップＳ１１９）。一方、第四閾値以下でない場合には、燃料電池スタック１の目標運転温度を低下させる制御を開始し（ステップＳ１２０）、温度差判断による供給ガス相対湿度を確保する一連の制御を終了する（ステップＳ１２１）。
【００４６】
このような実施例２においては、通常運転時よりも少ないガス流量で運転することで、加湿装置３を通過する反応ガスのガス流量を抑えて水移動性能を向上させることができる。また、発電に必要ない余剰なガスを持たずに水を回収することが可能となり、もしくは水分と未反応ガスを回収することで燃料電池スタック１の相対湿度を向上させることができる。
【００４７】
一方、通常運転時よりも多いガス流量で運転することで、加圧装置６による仕事量を増大させてガス温度を上昇させることが可能となり、加湿装置３による水移動を促進させることができる。さらに、反応ガス温度の上昇により排気ガスによる燃料電池スタック１からの熱と水分の持ち出しを増やし、加湿装置３に供給される水分と熱量を増やして、供給ガス温度と湿度を向上させることが可能となる。
【００４８】
一方、通常運転時よりも高い運転圧（反応ガス圧力）で運転することで、燃料電池スタック１の入口のガス相対湿度を向上させることができる。また、加圧装置６による仕事量を増大させてガス温度を上昇させることができ、加湿装置３による水移動を促進させることができる。さらに、ガス温度の上昇により排気ガスによる燃料電池スタック１からの熱と水分の持ち出しを増やし、加湿装置３に供給される水分と熱量を増やして、供給ガス温度と湿度を向上させることができる。
【００４９】
これにより、発電出力を制限することなく燃料電池スタック１の電解質膜の良好な湿潤状態を確保することが可能となり、燃料電池スタックの劣化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】冷媒流量と燃料電池スタック１の入出力の冷媒温度との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る第一閾値を決める際に使用する複数のマップの一例を示す図である。
【図４】実施例１に係る動作処理を実行した際の効果を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図６】実施例２に係る第一電流閾値を決める際に使用する複数のマップの一例を示す図である。
【図７】実施例１，２に係る動作処理の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…燃料電池スタック
２…反応ガス供給装置
３…加湿装置
４…冷却装置
５…コントロールユニット
６…加圧装置
Ｔ１，Ｔ２…温度センサ
【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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