(57)【要約】【課題】濃度センサを用いることなく、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を適切に調整することができる燃料電池を提供すること。【解決手段】燃料電池システム２に、燃料電池３と、ヒドラジン濃度調整部１３およびアルカリ成分濃度調整部１４を備える燃料給排部４と、セルモニタ５０および記憶部５３を備える制御部６とを備える。記憶部５３に、燃料電池３のＯＣＶデータおよび最大出力密度データを記憶させる。そして、制御部６は、ＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値を超過し、最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合、ヒドラジン濃度調整部１３を制御し、ＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値未満であり、最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合、アルカリ成分濃度調整部１４を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドラジンを消費する反応により発電し、その反応において水を生成する燃料電池と、
ヒドラジンおよびアルカリ成分を含有する液体燃料を、前記燃料電池に供給するように構成される燃料供給部と、
前記燃料供給部を制御して、前記燃料供給部に前記燃料電池へ前記液体燃料を供給させる制御部と、を備え、
前記燃料供給部は、
前記液体燃料中のヒドラジンの濃度を調整するための第１調整部と、
前記液体燃料中のアルカリ成分の濃度を調製するための第２調整部とを備え、
前記制御部は、
前記液体燃料の出力電圧および出力電流を測定するための電気測定部と、
予め求められた、ヒドラジンおよびアルカリ成分のそれぞれが一定濃度である場合における、前記燃料電池のＯＣＶデータおよび最大出力密度データを記憶する記憶部とを備え、
前記電気測定部の測定結果に基づいて、前記燃料電池のＯＣＶおよび最大出力密度を求め、
前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、前記記憶部から読み出し、
前記記憶部から読み出された前記ＯＣＶデータに対する前記ＯＣＶの割合が所定値を超過し、前記記憶部から読み出された前記最大出力密度データに対する前記最大出力密度の割合が所定値未満である場合、前記液体燃料中のヒドラジンの濃度が上昇するように前記第１調整部を制御し、
前記記憶部から読み出された前記ＯＣＶデータに対する前記ＯＣＶの割合が所定値未満であり、前記記憶部から読み出された前記最大出力密度データに対する前記最大出力密度の割合が所定値未満である場合、前記液体燃料中のアルカリ成分の濃度が上昇するように前記第２調整部を制御することを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記記憶部は、
前記燃料電池の運転時間に対応する前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、複数記憶し、
前記制御部は、
前記燃料電池の運転時間を測定する時間測定部を備え、
前記時間測定部により測定された運転時間に対応する前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、前記記憶部から読み出すことを特徴としている、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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子形の燃料電池として、メタノール、ジメチルエーテルまたはヒドラジンなどの液体燃料を使用する燃料電池が知られている。
【０００３】
このような燃料電池として、例えば、水加ヒドラジン１ｍｏｌ／ｄｍ３−１Ｎ−ＫＯＨ水溶液を燃料とする燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１に記載の燃料電池を備える燃料電池システムでは、水加ヒドラジンの濃度を水加ヒドラジンに対応する濃度センサにより測定し、ＫＯＨの濃度をＫＯＨに対応する濃度センサにより測定し、各濃度センサの測定結果に基づいて、水加ヒドラジンおよびＫＯＨのそれぞれの濃度が、一定となるように調整している。
【０００６】
しかし、濃度センサは一般的に高価であるので、そのような濃度センサを備える燃料電池システムにおいて製造コストの低減を図るには限度がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、濃度センサを用いることなく、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を適切に調整することができ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】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、ヒドラジンを消費する反応により発電し、その反応において水を生成する燃料電池と、ヒドラジンおよびアルカリ成分を含有する液体燃料を、前記燃料電池に供給するように構成される燃料供給部と、前記燃料供給部を制御して、前記燃料供給部に前記燃料電池へ前記液体燃料を供給させる制御部と、を備え、前記燃料供給部は、前記液体燃料中のヒドラジンの濃度を調整するための第１調整部と、前記液体燃料中のアルカリ成分の濃度を調製するための第２調整部とを備え、前記制御部は、前記液体燃料の出力電圧および出力電流を測定するための電気測定部と、予め求められた、ヒドラジンおよびアルカリ成分のそれぞれが一定濃度である場合における、前記燃料電池のＯＣＶデータおよび最大出力密度データを記憶する記憶部とを備え、前記電気測定部の測定結果に基づいて、前記燃料電池のＯＣＶおよび最大出力密度を求め、前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、前記記憶部から読み出し、前記記憶部から読み出された前記ＯＣＶデータに対する前記ＯＣＶの割合が所定値を超過し、前記記憶部から読み出された前記最大出力密度データに対する前記最大出力密度の割合が所定値未満である場合、前記液体燃料中のヒドラジンの濃度が上昇するように前記第１調整部を制御し、前記記憶部から読み出された前記ＯＣＶデータに対する前記ＯＣＶの割合が所定値未満であり、前記記憶部から読み出された前記最大出力密度データに対する前記最大出力密度の割合が所定値未満である場合、前記液体燃料中のアルカリ成分の濃度が上昇するように前記第２調整部を制御することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、制御部は、記憶部から読み出されたＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値を超過し、記憶部から読み出された最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合に、液体燃料中のヒドラジンの濃度が上昇するように第１調整部を制御する。
【００１０】
しかるに、記憶部から読み出されたＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値を超過し、記憶部から読み出された最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合、液体燃料中のヒドラジンの濃度は、所望される濃度よりも低い。
【００１１】
そのため、上記の構成によれば、液体燃料中のヒドラジンの濃度を、適切に調整することができる。
【００１２】
また、制御部は、記憶部から読み出されたＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値未満であり、記憶部から読み出された最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合、液体燃料中のアルカリ成分の濃度が上昇するように第２調整部を制御する。
【００１３】
しかるに、記憶部から読み出されたＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合が所定値を超過し、記憶部から読み出された最大出力密度データに対する最大出力密度の割合が所定値未満である場合、液体燃料中のアルカリ成分の濃度は、所望される濃度よりも低い。
【００１４】
そのため、上記の構成によれば、液体燃料中のアルカリ成分の濃度を、適切に調整することができる。
【００１５】
従って、発明の燃料電池システムによれば、濃度センサを用いることなく、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を適切に調整することができる。
【００１６】
また、前記記憶部は、前記燃料電池の運転時間に対応する前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、複数記憶し、前記制御部は、前記燃料電池の運転時間を測定する時間測定部を備え、前記時間測定部により測定された運転時間に対応する前記ＯＣＶデータおよび前記最大出力密度データのそれぞれを、前記記憶部から読み出すことが好適である。
【００１７】
このような構成によれば、制御部が、時間測定部により測定された運転時間に対応するＯＣＶデータおよび最大出力密度データのそれぞれを、記憶部から読み出す。
【００１８】
そのため、制御部は、運転時間に対応するＯＣＶデータに対するＯＣＶの割合、および、運転時間に対応する最大出力密度データに対する最大出力密度の割合を求めることができる。
【００１９】
その結果、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を精度よく調整することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃料電池システムによれば、濃度センサを用いることなく、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の燃料電池システムの一実施形態が搭載された電動車両の概略構成図を示す。
【図２】図２は、図１に示す制御部において実行される、液体燃料の濃度調整プロセスを表すフロー図である。
【図３】図３Ａは、図２に示すアルカリ成分濃度上昇プロセスのフロー図である。図３Ｂは、図２に示すヒドラジン濃度上昇プロセスのフロー図である。
【図４】図４Ａは、試験例１〜３における、ヒドラジン濃度に対するＯＣＶの相関を示すグラフである。図４Ｂは、試験例１〜３における、ヒドラジン濃度に対する最大出力密度の相関を示すグラフである。
【図５】図５Ａは、試験例４〜８における、ＫＯＨ濃度に対するＯＣＶの相関を示すグラフである。図５Ｂは、試験例４〜８における、ＫＯＨ濃度に対する最大出力密度の相関を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の燃料電池システムの他の実施形態（ステップＳ５とステップＳ６との順序が入れ替わった態様）に係る、液体燃料の濃度調整プロセスを表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．電動車両の全体構成
図１は、本発明の燃料電池システム２の一実施形態が搭載された電動車両の概略構成図を示す。図１において、電動車両１は、燃料電池３および動力用バッテリ３７を選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、車両用燃料電池システムとしての燃料電池システム２を搭載している。
【００２３】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料供給部の一例としての燃料給排部４と、空気給排部５と、冷却水循環部８と、制御部６と、動力部７とを備えている。
【００２４】
なお、以下の説明において、電動車両１に関し、方向について言及する場合には、電動車両１が水平面に配置されたときの方向を基準とし、具体的には、各図に示した矢印方向を基準とする。つまり、前後方向および左右方向が水平方向であり、上下方向が鉛直方向である。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。燃料電池３の出力電圧は、定常運転において、例えば、０．２〜１．５Ｖであり、出力電流は、例えば、１０〜４００Ａである。なお、これら出力は、単位セル１２（後述）の１つあたりの出力である。
【００２５】
また、燃料電池３は、セルスタック１０と、セルスタック１０を挟むように設けられる１対のカバー１１とを備えている。
【００２６】
セルスタック１０は、複数の単位セル１２が前後方向に積層されて形成されている。なお、図１では、積層される複数の単位セル１２のうち、最も前側に配置される単位セル１２のみを拡大して表し、その他の単位セル１２については簡略化して記載している。
【００２７】
各単位セル１２は、膜電極接合体５９と、アノード側セパレータ６１と、カソード側セパレータ６２とを備えている。
【００２８】
膜電極接合体５９は、略平板形状に形成されており、電解質層６０と、電解質層６０を前後方向に挟むように配置されるアノード電極６３およびカソード電極６８とを備えている。
【００２９】
電解質層６０は、アニオン交換型の高分子電解質膜から形成されている。電解質層６０の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍである。
【００３０】
アノード電極６３は、電解質層６０に対して前側に配置され、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極６３は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。アノード電極６３は、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２０〜１００μｍの厚みで形成されている。
【００３１】
カソード電極６８は、電解質層６０に対して後側に配置され、例えば、アノード電極６３と同様に、触媒を担持した触媒担体により形成されている。カソード電極６８は、例えば、１０〜３００μｍ、好ましくは、２０〜１５０μｍの厚みで形成されている。
【００３２】
アノード側セパレータ６１は、ガス不透過性の導電性材料からなり、その後面には、前方に凹む葛折状の溝部が形成されている。そして、アノード側セパレータ６１は、溝部が形成された後面がアノード電極６３と対向するように、膜電極接合体５９の前側に配置されている。
【００３３】
これにより、アノード電極６３の前面とアノード側セパレータ６１の後面（溝が形成された表面）との間には、アノード電極６３全体に液体燃料を接触させるための燃料供給路６５が形成される。
【００３４】
燃料供給路６５には、液体燃料を燃料供給路６５内に流入させるための燃料供給口６６が下側に形成され、液体燃料を燃料供給路６５から排出するための燃料排出口６７が上側に形成されている。
【００３５】
カソード側セパレータ６２は、ガス不透過性の導電性部材からなり、その前面には、後方に凹む葛折状の溝部が形成されている。そして、カソード側セパレータ６２は、溝部が形成された前面がカソード電極６８と対向するように、膜電極接合体５９の後側に配置されている。
【００３６】
これにより、カソード電極６８の後面とカソード側セパレータ６２の前面（溝が形成された表面）との間には、カソード電極６８全体に空気を接触させるための空気供給路６９が形成される。
【００３７】
空気供給路６９には、空気を空気供給路６９内に流入させるための空気供給口７０が上側に形成され、空気を空気供給路６９から排出するための空気排出口７１が下側に形成されている。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、燃料電池３に液体燃料を供給するように構成され、電動車両１において燃料電池３の後側に配置されている。
【００３８】
燃料給排部４は、燃料循環部２０と、第１調整部の一例としてのヒドラジン濃度調整部１３と、第２調整部の一例としてのアルカリ成分濃度調整部１４とを備えている。
【００３９】
燃料循環部２０は、燃料電池３に液体燃料が循環するように構成され、液体燃料を貯蔵するための燃料タンク１５と、燃料タンク１５から供給される液体燃料を燃料電池３に供給するための燃料供給管１７と、燃料電池３から排出される液体燃料を燃料タンク１５に戻すための燃料還流管１６とを備えている。
【００４０】
燃料タンク１５は、電動車両１において燃料電池３の後側に配置され、略ボックス形状に形成されている。
【００４１】
燃料タンク１５に貯蔵される液体燃料は、ヒドラジンおよびアルカリ成分が、溶媒に溶解されることにより調製されている。つまり、液体燃料は、ヒドラジンおよびアルカリ成分を含有する。
【００４２】
ヒドラジンとしては、例えば、ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２）、水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ）、炭酸ヒドラジン（（ＮＨ２ＮＨ２）２ＣＯ２）、塩酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・ＨＣｌ）、硫酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２ＳＯ４）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ３ＮＨＮＨ２）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３）、カルボンヒドラジド（（ＮＨＮＨ２）２ＣＯ）などが挙げられる。このようなヒドラジンは、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００４３】
このようなヒドラジンのなかでは、好ましくは、炭素を含まない化合物、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどが挙げられる。ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどは、ＣＯおよびＣＯ２の生成がなく、触媒の被毒が生じないことから、耐久性の向上を図ることができ、実質的なゼロエミッションを実現することができる。
【００４４】
アルカリ成分としては、例えば、アルカリ金属水酸化物（すなわち、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウム）、アルカリ土類金属水酸化物（すなわち、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化ラジウム）などが挙げられる。このようなアルカリ成分は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。このようなアルカリ成分のなかでは、好ましくは、アルカリ金属水酸化物が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウムが挙げられる。
【００４５】
溶媒としては、例えば、水、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコールなど）などが挙げられる。このような溶媒は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。このような溶媒のなかでは、好ましくは、水が挙げられる。
【００４６】
このような液体燃料中のヒドラジンの濃度は、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上、例えば、５０質量％以下、好ましくは、３０質量％以下、さらに好ましくは、２０質量％以下である。なお、本実施形態において、液体燃料中のヒドラジンの濃度は、詳しくは詳述するが、とりわけ好ましい濃度である１０質量％（誤差範囲：±１質量％）となるように制御されている。
【００４７】
また、このような液体燃料中のアルカリ成分の濃度は、例えば、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、好ましくは、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、例えば、５ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは、３ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは、２ｍｏｌ／Ｌ以下である。なお、本実施形態において、液体燃料中のアルカリ成分の濃度は、詳しくは詳述するが、とりわけ好ましい濃度である１ｍｏｌ／Ｌ（誤差範囲：±０．１ｍｏｌ／Ｌ）となるように制御されている。
【００４８】
燃料供給管１７は、燃料タンク１５と燃料電池３とを連結するように設けられており、燃料タンク１５から燃料電池３への液体燃料の通過を許容する。これによって、液体燃料は、燃料タンク１５から燃料供給管１７を介して燃料電池３に供給される。なお、燃料電池システム２の発電動作時（後述）において、燃料供給管１７内は、液体燃料で満たされている。
【００４９】
また、燃料供給管１７には、燃料電池３に液体燃料を輸送するための燃料輸送ポンプ１９と、燃料供給管１７を開閉するための燃料供給弁２１とが設けられている。
【００５０】
燃料輸送ポンプ１９は、燃料供給管１７の途中に介在されている。燃料輸送ポンプ１９としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。
【００５１】
燃料輸送ポンプ１９は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）からの制御信号が、燃料輸送ポンプ１９に入力され、コントロールユニット３４（後述）が、燃料輸送ポンプ１９の駆動および停止を制御する。
【００５２】
燃料供給弁２１は、燃料輸送ポンプ１９と燃料電池３との間において、燃料供給管１７に介在されている。燃料供給弁２１としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００５３】
また、燃料供給弁２１は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）からの制御信号が、燃料供給弁２１に入力され、コントロールユニット３４（後述）が、燃料供給弁２１の開閉を制御する。なお、燃料供給弁２１が開放されることにより、燃料タンク１５から燃料電池３への液体燃料の供給が可能となり、燃料供給弁２１が閉鎖されることにより、燃料タンク１５から燃料電池３への液体燃料の供給が規制される。
【００５４】
燃料還流管１６は、燃料タンク１５と燃料電池３とを連結するように設けられており、燃料電池３から燃料タンク１５への液体燃料の通過を許容する。これによって、燃料電池３から排出された液体燃料は、燃料電池３から燃料還流管１６を介して燃料タンク１５に再度、戻される（輸送される）。つまり、燃料電池３、燃料タンク１５、燃料還流管１６および燃料供給管１７は、液体燃料が循環するクローズドライン（閉流路）を構成する。なお、燃料電池システム２の発電動作時（後述）において、燃料還流管１６内は、液体燃料で満たされている。
【００５５】
また、燃料還流管１６には、液体燃料とガス（気体）とを分離するための気液分離器１８が設けられている。
【００５６】
気液分離器１８は、燃料還流管１６の途中に介在されている。気液分離器１８は、略ボックス形状に形成されており、その下端部に第１流通口２４が１つ形成され、その前壁の上端部に第２流通口５４が１つ形成され、その後壁の上端部に第３流通口２５が１つ形成されている。
【００５７】
そして、気液分離器１８は、第１流通口２４および第２流通口５４が燃料還流管１６に接続されることにより、燃料還流管１６に介装されている。これにより、気液分離器１８は、その内部空間が、クローズドラインの一部を形成している。
【００５８】
また、気液分離器１８の第３流通口２５には、ガス排出管２２が接続されている。
【００５９】
ガス排出管２２は、第３流通口２５と電動車両１の外部空間とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が第３流通口２５に接続され、その他端部（後端部）が大気に開放されている。
【００６０】
また、ガス排出管２２には、ガス排出弁２３と、図示しない排気処理器とが介在されている。ガス排出弁２３としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００６１】
また、ガス排出弁２３は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、ガス排出弁２３の開閉を制御する。
【００６２】
そして、ガス排出弁２３が開放されることにより、気液分離器１８からのガスの排出が可能となり、気液分離器１８内の圧力が解放され、ガス排出弁２３が閉鎖されることにより、気液分離器１８からのガスの排出が規制される。
【００６３】
図示しない排気処理器は、ガス排出弁２３の前側（ガス排出方向上流側）に配置されており、ガス排出管２２を通過するガスを、無害化および無臭化するように構成されている。
【００６４】
ヒドラジン濃度調整部１３は、ヒドラジンサブタンク４０と、ヒドラジン溶液供給管４２とを備えている。
【００６５】
ヒドラジンサブタンク４０は、略ボックス状に形成されており、その内部には、上記の液体燃料よりも、ヒドラジンの濃度が高いヒドラジン溶液が貯蔵されている。
【００６６】
ヒドラジン溶液は、上記と同様のヒドラジンが、上記と同様の溶媒に溶解されて調製される。ヒドラジン溶液に含有されるヒドラジンとしては、液体燃料に含有されるヒドラジンと同一であることが好ましく、ヒドラジン溶液の溶媒としては、液体燃料の溶媒と同一であることが好ましい。
【００６７】
このようなヒドラジン溶液のヒドラジン濃度としては、例えば、１０質量％以上、好ましくは、２０質量％以上、さらに好ましくは、４０質量％以上、例えば、８０質量％以下、好ましくは、７０質量％以下、さらに好ましくは、６０質量％以下である。
【００６８】
ヒドラジン溶液供給管４２は、ヒドラジンサブタンク４０と燃料タンク１５とを連結するように設けられ、ヒドラジンサブタンク４０から燃料タンク１５へのヒドラジン溶液の通過を許容する。
【００６９】
また、ヒドラジン溶液供給管４２には、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１と、ヒドラジン溶液供給弁４３とが設けられている。
【００７０】
ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１は、ヒドラジン溶液供給管４２の途中に介在されている。ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１としては、例えば、上記の燃料輸送ポンプ１９と同様の公知の送液ポンプが挙げられる。
【００７１】
また、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１の駆動および停止を制御する。
【００７２】
ヒドラジン溶液供給弁４３は、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１と燃料タンク１５との間において、ヒドラジン溶液供給管４２に介在されている。ヒドラジン溶液供給弁４３としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００７３】
また、ヒドラジン溶液供給弁４３は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、ヒドラジン溶液供給弁４３の開閉を制御する。
【００７４】
アルカリ成分濃度調整部１４は、アルカリ成分サブタンク４４と、アルカリ溶液供給管４６とを備えている。
【００７５】
アルカリ成分サブタンク４４は、略ボックス状に形成されており、その内部には、上記の液体燃料よりも、アルカリ成分の濃度が高いアルカリ性溶液が貯蔵されている。
【００７６】
アルカリ性溶液は、上記のアルカリ成分が、上記の溶媒に溶解されて調製される。また、アルカリ性溶液に含有されるアルカリ成分としては、液体燃料に含有されるアルカリ成分と同一であることが好ましく、アルカリ性溶液の溶媒としては、液体燃料の溶媒と同一であることが好ましい。
【００７７】
このようなアルカリ性溶液のアルカリ成分濃度としては、例えば、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、好ましくは、１ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは、２ｍｏｌ／Ｌ以上、例えば、１０ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは、８ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは、５ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【００７８】
アルカリ溶液供給管４６は、アルカリ成分サブタンク４４と燃料タンク１５とを連結するように設けられ、アルカリ成分サブタンク４４から燃料タンク１５へのアルカリ性溶液の通過を許容する。
【００７９】
また、アルカリ溶液供給管４６には、アルカリ溶液輸送ポンプ４５と、アルカリ溶液供給弁４７とが設けられている。
【００８０】
アルカリ溶液輸送ポンプ４５は、アルカリ溶液供給管４６の途中に介在されている。アルカリ溶液輸送ポンプ４５としては、例えば、上記の燃料輸送ポンプ１９と同様の公知の送液ポンプが挙げられる。
【００８１】
また、アルカリ溶液輸送ポンプ４５は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、アルカリ溶液輸送ポンプ４５の駆動および停止を制御する。
【００８２】
アルカリ溶液供給弁４７は、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１と燃料タンク１５との間において、アルカリ溶液供給管４６に介在されている。アルカリ溶液供給弁４７としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００８３】
また、アルカリ溶液供給弁４７は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、アルカリ溶液供給弁４７の開閉を制御する。
（４）空気給排部
空気給排部５は、空気を燃料電池３に供給するための空気供給管２６と、燃料電池３から排出される空気を外部に排出するための空気排出管２７とを備えている。
【００８４】
空気供給管２６は、電動車両１の外部空間と燃料電池３とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が大気に開放され、他端部（後端部）が燃料電池３に接続されている。これによって、空気供給管２６は、大気から燃料電池３への空気の通過を許容する。
【００８５】
また、空気供給管２６には、燃料電池３に空気を送るための空気供給ポンプ２８と、空気供給管２６を開閉するための空気供給弁２９とが設けられている。
【００８６】
空気供給ポンプ２８は、空気供給管２６の前側部分に介在されている。空気供給ポンプ２８としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。空気供給ポンプ２８は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、空気供給ポンプ２８の駆動および停止を制御する。
【００８７】
空気供給弁２９は、空気供給管２６の後側部分に介在されており、空気供給ポンプ２８と燃料電池３との間に配置されている。空気供給弁２９としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００８８】
また、空気供給弁２９は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、空気供給弁２９の開閉を制御する。そして、空気供給弁２９が開放されることにより、燃料電池３への空気の供給が可能となり、空気供給弁２９が閉鎖されることにより、燃料電池３への空気の供給が規制される。
【００８９】
また、空気排出管２７は、電動車両１の外部空間と燃料電池３とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が大気に開放され、他端部（後端部）が燃料電池３に接続されている。これによって、空気排出管２７は、燃料電池３からの大気への排気を許容する。
【００９０】
また、空気排出管２７には、空気排出管２７を開閉するための空気排出弁３０と、図示しない排気処理器が設けられている。
【００９１】
空気排出弁３０は、空気排出管２７の後側部分に介在されている。空気排出弁３０としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００９２】
また、空気排出弁３０は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、空気排出弁３０の開閉を制御する。そして、空気排出弁３０が開放されることにより、燃料電池３からの空気の排出が可能となり、空気排出弁３０が閉鎖されることにより、燃料電池３からの空気の排出が規制される。
【００９３】
図示しない排気処理器は、空気排出弁３０の後側（空気の流れ方向上流側）に配置されており、空気排出管２７を通過する空気を、無害化および無臭化するように構成されている。
（５）冷却水循環部
冷却水循環部８は、燃料電池３を冷却するための冷却水を循環するように構成され、冷却水を冷却するためのラジエータ３１と、ラジエータ３１から燃料電池３に冷却水を供給する冷却水供給管４８と、燃料電池３から排出される冷却水をラジエータ３１に戻すための冷却水還流管３２とを備えている。
【００９４】
冷却水供給管４８は、ラジエータ３１と燃料電池３とを連結するように設けられ、ラジエータ３１から燃料電池３への冷却水の通過を許容する。なお、冷却水供給管４８の一端部（後端部）は、燃料電池３の図示しない冷却水供給路に接続されている。
【００９５】
また、冷却水供給管４８には、冷却水輸送ポンプ３３が介在されている。
【００９６】
冷却水輸送ポンプ３３としては、例えば、上記した燃料輸送ポンプ１９と同様のポンプが挙げられる。
【００９７】
また、冷却水輸送ポンプ３３は、コントロールユニット３４（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４（後述）が、冷却水輸送ポンプ３３の駆動および停止を制御する。
【００９８】
冷却水還流管３２は、燃料電池３とラジエータ３１とを連結するように設けられ、燃料電池３からラジエータ３１への冷却水の通過を許容する。なお、冷却水還流管３２の他端部（後端部）は、燃料電池３の図示しない冷却水排出路に接続されている。
（６）制御部
制御部６は、電気測定部の一例としてのセルモニタ５０と、液量センサ３９と、コントロールユニット３４とを備えている。
【００９９】
セルモニタ５０は、１対のカバー１１のそれぞれに電気的に接続されており、燃料電池３の出力電圧および出力電流（出力電流密度）を測定（モニタ）可能に構成されている。
【０１００】
また、セルモニタ５０は、コントロールユニット３４に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これによって、セルモニタ５０は、コントロールユニット３４から出力される出力信号の入力に応じて、燃料電池３の出力電圧および出力電流（出力電流密度）を測定（モニタ）し、その測定結果をコントロールユニット３４に出力する。
【０１０１】
液量センサ３９は、公知の液量計であって、燃料タンク１５内に貯蔵される液体燃料の量（体積）を検出するように構成されている。また、液量センサ３９は、コントロールユニット３４に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これによって、液量センサ３９は、コントロールユニット３４から出力される出力信号の入力に応じて、燃料タンク１５内の液体燃料の量（体積）を検出し、その検出結果をコントロールユニット３４に出力する。
【０１０２】
コントロールユニット３４は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
【０１０３】
詳しくは、コントロールユニット３４は、算出部５１と、時間測定部５２と、記憶部５３とを備えている。
【０１０４】
算出部５１は、後で詳述するが、濃度調整プロセスにおいて、各計算式を算出可能に構成されている。また、算出部５１による算出結果は、記憶部５３に記憶される。
【０１０５】
時間測定部５２は、公知のタイムカウンタなどから構成されており、燃料電池３の累計運転時間を測定するように構成されている。また、時間測定部５２による測定結果は、記憶部５３に記憶される。
【０１０６】
記憶部５３は、ＲＯＭおよびＲＡＭなどから構成されている。また、記憶部５３には、ＯＣＶデータおよび最大出力密度データの一例としての基準電流電圧特性曲線データ（以下、基準Ｉ−Ｖ曲線データとする。）と、ＯＣＶ比率閾値と、最大出力比率閾値と、燃料供給管１７の容積および燃料還流管１６の容積の総和とが、格納（記憶）されている。
【０１０７】
基準Ｉ−Ｖ曲線データは、液体溶媒中のヒドラジンおよびアルカリ成分のそれぞれが一定濃度である場合における燃料電池３の電流電圧特性曲線であって、燃料電池３の運転時間に対応して、複数、記憶部５３に格納されている。なお、電流電圧特性曲線（Ｉ−Ｖ曲線）は、燃料電池３の運転時間の増加に伴って、燃料電池３の劣化に起因して変化する。
【０１０８】
このような基準Ｉ−Ｖ曲線データは、例えば、実測により予め求めることができる。
【０１０９】
基準Ｉ−Ｖ曲線データを実測により求めるには、まず、液体溶媒中のヒドラジンおよびアルカリ成分のそれぞれが、運転時間のすべてにわたって、所望される一定濃度に維持される燃料電池システム（以下、基準燃料電池システムとする。）を準備する。なお、本実施形態における基準Ｉ−Ｖ曲線データは、液体溶媒中のヒドラジン濃度が１０質量％（誤差範囲：±１質量％）に、液体溶媒中のアルカリ成分濃度が１ｍｏｌ／Ｌ（誤差範囲：±０．１ｍｏｌ／Ｌ）に、運転時間のすべてにわたって維持される基準燃料電池システムを用いて求められている。
【０１１０】
次いで、その基準燃料電池システムを連続運転させ、所定時間毎に、基準燃料電池システムが備える燃料電池３の出力電流および出力電圧を測定する。そして、出力電流および出力電圧の測定結果から、運転時間に対応する基準Ｉ−Ｖ曲線データを求める。
【０１１１】
より具体的には、記憶部５３には、基準燃料電池システムを１００００時間運転させ、１００時間毎に求められた、１００個の基準Ｉ−Ｖ曲線データのそれぞれが、対応する燃料電池３の運転時間と関連付けられて、格納されている。
【０１１２】
なお、基準Ｉ−Ｖ曲線データは、理論計算により予め算出することもできる。
【０１１３】
ＯＣＶ比率閾値は、後で詳述するが、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの閾値であって、予め定められている。ＯＣＶ比率閾値は、例えば、０．９５０以上、好ましくは、０．９８０以上、例えば、１．０５０以下、好ましくは、１．０２０以下である。
【０１１４】
最大出力比率閾値は、後で詳述するが、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の閾値であって、予め定められている。最大出力比率閾値は、例えば、０．８５０以上、好ましくは、０．９００以上、例えば、１．１５以下、好ましくは、１．１０以下である。
【０１１５】
なお、ＯＣＶ比率閾値および最大出力比率閾値のそれぞれは、上記のように範囲を有してもよく、また、１点の数値であってもよいが、好ましくは、範囲を有する。
（７）動力部
動力部７は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換するためのモータ３５と、モータ３５に電気的に接続されるインバータ３６と、モータ３５による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８とを備えている。
【０１１６】
モータ３５は、電動車両１の前端部に配置されており、燃料電池３よりも前側に配置されている。モータ３５としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
【０１１７】
インバータ３６は、モータ３５と燃料電池３との間に配置されている。インバータ３６は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、インバータ３６としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。また、インバータ３６は、配線により、燃料電池３およびモータ３５にそれぞれ電気的に接続されるとともに、図示しないが、コントロールユニット３４と電気的に接続されており、これにより、燃料電池３の発電を制御している。
【０１１８】
動力用バッテリ３７としては、例えば、定格電圧が１００Ｖ程度のニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。また、動力用バッテリ３７は、インバータ３６と燃料電池３との間の配線に接続されている。これにより、動力用バッテリ３７は、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３５に電力を供給可能に構成されている。
【０１１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、動力用バッテリ３７と燃料電池３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、燃料電池３の出力電圧および出力電流（出力電流密度）を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力および動力用バッテリ３７の入出力電力を調整する機能を有している。
【０１２０】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、コントロールユニット３４と電気的に接続されており（図１の破線参照）、コントロールユニット３４から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力（出力電圧および出力電流）を制御する。
【０１２１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、配線により、燃料電池３および動力用バッテリ３７にそれぞれ電気的に接続されるとともに、配線の分岐により、インバータ３６に電気的に接続されている。
【０１２２】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８からモータ３５への電力は、インバータ３６において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ３５に供給される。
２．発電動作
次いで、電動車両１における発電について説明する。
【０１２３】
電動車両１では、図１に示すように、燃料電池システム２の発電動作時において、まず、コントロールユニット３４からの制御信号により、燃料供給弁２１、ガス排出弁２３、空気供給弁２９および空気排出弁３０が開放されるとともに、燃料輸送ポンプ１９、空気供給ポンプ２８および冷却水輸送ポンプ３３が駆動される。
【０１２４】
そうすると、燃料タンク１５に貯蔵される液体燃料が、燃料輸送ポンプ１９の駆動により、燃料供給管１７を介して、燃料電池３に供給され、さらには、各単位セル１２の燃料供給路６５に供給される。つまり、制御部６は、燃料給排部４を制御して、燃料給排部４に液体燃料を燃料電池３へ供給させる。
【０１２５】
そして、燃料供給路６５に供給された液体燃料は、アノード電極６３の前面と接触しながら、燃料供給路６５に沿って上方に向かって移動され、燃料排出口６７から排出される。次いで、各単位セル１２から排出された液体燃料は、燃料電池３から燃料還流管１６に排出される。
【０１２６】
また、空気供給ポンプ２８の駆動により、空気供給管２６に電動車両１の外部から酸素、具体的には、空気が取り込まれ、その空気が、空気供給管２６を介して、燃料電池３に供給され、さらには、各単位セル１２の空気供給路６９に供給される。
【０１２７】
そして、空気供給路６９に供給された空気は、カソード電極６８の後面と接触しながら、空気供給路６９に沿って下方に向かって移動され、空気排出口７１から排出される。次いで、各単位セル１２から排出された空気は、燃料電池３から空気排出管２７に排出される。
【０１２８】
つまり、各単位セル１２において、アノード電極６３に液体燃料が供給され、カソード電極６８に空気が供給される。
【０１２９】
そうすると、各単位セル１２では、下記反応式（１）〜（３）で表される反応が生じ、燃料電池３の発電が行なわれる。
（１）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極６３での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極６８での反応）
（３）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （単位セル１２全体での反応）
つまり、上記した発電では、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）および窒素ガス（Ｎ２）が生成される。そのため、このような燃料電池システム２では、液体燃料中のヒドラジンおよびアルカリ成分のそれぞれの濃度が、所望される濃度（例えば、ヒドラジン濃度：１０質量％、アルカリ成分濃度：１ｍｏｌ／Ｌ）よりも低くなる場合がある。
【０１３０】
また、冷却水循環部８の冷却水は、冷却水輸送ポンプ３３の駆動により、冷却水供給管４８を介して、燃料電池３の図示しない冷却水供給路に供給された後、燃料電池３内を通過し、図示しない冷却媒体排出路に到達する。次いで、冷却媒体排出路に到達した冷却水は、燃料電池３から冷却水還流管３２に排出される。これにより、各単位セル１２が、所定の温度（例えば、−３０〜１２０℃）に冷却される。
３．液体燃料濃度調整プロセス
次に、図２を参照して、液体燃料の濃度調整プロセスについて説明する。
【０１３１】
燃料電池システム２では、液体燃料中のヒドラジン濃度およびアルカリ成分濃度が、所望する値（例えば、ヒドラジン濃度：１０質量％、アルカリ成分濃度：１ｍｏｌ／Ｌ）から変動する場合がある。そのため、燃料電池システム２では、運転中において一定周期、例えば、５分毎、好ましくは、２分以下毎に、液体燃料の濃度調整プロセスが実行される。
【０１３２】
液体燃料の濃度調整プロセスでは、まず、算出部５１が、記憶部５３から、現在の燃料電池３の運転時間を読み出すとともに、その運転時間に対応する基準Ｉ−Ｖ曲線を読み出す（ステップＳ１）。
【０１３３】
次いで、算出部５１は、読みだされた基準Ｉ−Ｖ曲線から、運転時間に対応するＯＣＶデータ（以下、基準ＯＣＶデータとする。）および最大出力密度データ（以下、基準最大出力密度データとする。）を算出する（ステップＳ２）。なお、ＯＣＶは、開回路電圧（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）であって、燃料電池３における、出力電流密度が０Ａ／ｃｍ２であるときの出力電圧である。また、最大出力密度は、燃料電池３における、電流密度と電圧との積（出力）の最大値である。つまり、記憶部５３は、基準ＯＣＶデータおよび基準最大出力密度データを記憶している。
【０１３４】
また、コントロールユニット３４は、燃料電池３の出力電流密度が０Ａ／ｃｍ２となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を制御する。そして、コントロールユニット３４は、セルモニタ５０に、燃料電池３のＯＣＶ（以下、実測ＯＣＶとする。）を測定させ、その測定結果をセルモニタ５０から取得する（ステップＳ３）。
【０１３５】
次いで、コントロールユニット３４は、燃料電池３の出力電圧が、所定の周期で変動するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を制御する。そして、コントロールユニット３４は、セルモニタ５０に、各出力電圧に対応する出力電流密度を測定させ、それら測定結果（出力電圧および出力電流密度）をセルモニタ５０から順次取得する。そして、コントロールユニット３４の算出部５１は、取得した複数の測定結果から、燃料電池３の最大出力密度を算出する（ステップＳ４）。つまり、算出部５１は、セルモニタ５０の測定結果に基づいて、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を求める。
【０１３６】
次いで、算出部５１は、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合を算出するとともに、記憶部５３からＯＣＶ比率閾値を読み出す。そして、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値（具体的には、０．９８０）を超過するか判断する（ステップＳ５）。
【０１３７】
基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値未満である場合（ステップＳ５のＮＯ）、算出部５１は、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合を算出するとともに、記憶部５３から最大出力比率閾値を読み出す。そして、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値（具体的には、０．９８０）を超過するか判断する（ステップＳ６）。
【０１３８】
基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合（ステップＳ６のＮＯ）、すなわち、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値未満であり、かつ、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合、後で試験例において詳述するが、燃料循環部２０に循環する液体燃料中のアルカリ成分濃度は、所望する濃度（例えば、１ｍｏｌ／Ｌ（誤差範囲：±０．１ｍｏｌ／Ｌ））よりも低い（表１参照）。
【０１３９】
そのため、アルカリ成分濃度上昇プロセスが実行される。
【０１４０】
アルカリ成分濃度上昇プロセスでは、図３Ａに示すように、まず、燃料循環部２０に循環する液体燃料の総体積が算出される。燃料循環部２０に循環する液体燃料の総体積を算出するには、コントロールユニット３４が、液量センサ３９に燃料タンク１５内の液量を検出させ、その検出結果を取得する。そして、コントロールユニット３４の算出部５１が、記憶部５３から、燃料供給管１７の容積および燃料還流管１６の容積の総和を読み出した後、燃料供給管１７の容積および燃料還流管１６の容積の総和と、燃料タンク１５内の液量とを加算し、燃料循環部２０に循環する液体燃料の総体積を算出する（ステップＳ７１）。
【０１４１】
次いで、算出部５１は、実測ＯＣＶと実測最大出力密度とのそれぞれの基準値（下限値）に対する乖離から、循環している液体燃料のアルカリ成分濃度を算出する。そして、調整すべきアルカリ成分濃度（具体的には、１ｍｏｌ／Ｌ）に対する、算出されたアルカリ成分濃度との乖離、および、循環する液体燃料の総体積から、燃料循環部２０に追加すべきアルカリ成分総量を算出する。続いて、予め記憶部５３に記録されているアルカリ成分サブタンク４４内のアルカリ性溶液の濃度、および、燃料循環部２０に追加すべきアルカリ成分量から、燃料タンク１５に供給すべき、アルカリ性溶液の量を算出する（ステップＳ７２）。
【０１４２】
次いで、算出部５１は、アルカリ溶液輸送ポンプ４５の吐出量（ｍ３／ｍｉｎ）から、アルカリ性溶液の供給量に対応する、アルカリ溶液供給弁４７の開放時間を算出する。なお、アルカリ溶液輸送ポンプ４５の吐出量（ｍ３／ｍｉｎ）は、記憶部５３に予め格納されている。そして、コントロールユニット３４は、制御信号を出力し、算出された開放時間、アルカリ溶液供給弁４７を開放させるとともに、アルカリ溶液輸送ポンプ４５を駆動させる。その後、算出された開放時間が経過すると、コントロールユニット３４は、制御信号を出力し、アルカリ溶液供給弁４７を閉鎖するとともに、アルカリ溶液輸送ポンプ４５の駆動を停止する。これによって、算出された供給量のアルカリ性溶液が、アルカリ成分サブタンク４４から、アルカリ溶液供給管４６を介して、燃料タンク１５に供給され、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のアルカリ成分濃度が、所望する濃度（例えば、１ｍｏｌ／Ｌ（誤差範囲：０．１ｍｏｌ／Ｌ）に調整される（ステップＳ７３）。つまり、コントロールユニット３４は、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のアルカリ成分濃度が上昇するように、アルカリ成分濃度調整部１４を制御する。
【０１４３】
その後、図２に示すように、再度、ステップＳ３〜５が繰り返される。
【０１４４】
一方、ステップＳ６において、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値を超過する場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、すなわち、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値未満であり、かつ、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値を超過する場合、後で試験例において詳述するが、燃料循環部２０に循環する液体燃料中のヒドラジン濃度は、所望する濃度（例えば、１０質量％）よりも高い（表１参照）。この場合、燃料電池３の発電では、上記したように、ヒドラジンが消費されるとともに、水が生成されるので、液体燃料の濃度調整プロセスは終了し、燃料電池システム２の発電動作が繰り返されることによって、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のヒドラジンの濃度は低下する。
【０１４５】
また、ステップ５において、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値を超過する場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、算出部５１は、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値（具体的には、１．０２０）未満であるか判断する（ステップＳ８）。
【０１４６】
基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値を超過する場合（ステップＳ８のＮＯ）、算出部５１は、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合を算出するとともに、記憶部５３から最大出力比率閾値を読み出す。そして、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値（具体的には、０．９００）を超過するか判断する（ステップＳ９）。
【０１４７】
基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合（ステップＳ９のＮＯ）、すなわち、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値を超過し、かつ、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合、後で試験例において詳述するが、燃料循環部２０に循環する液体燃料中のヒドラジン濃度は、所望する濃度（例えば、１０質量％）よりも低い。
【０１４８】
そのため、ヒドラジン濃度上昇プロセスが実行される。
【０１４９】
ヒドラジン濃度上昇プロセスでは、図３Ｂに示すように、まず、アルカリ成分濃度上昇プロセスと同様にして、燃料循環部２０に循環する液体燃料の総体積が算出される（ステップＳ１０１）。
【０１５０】
次いで、算出部５１は、実測ＯＣＶと実測最大出力密度とのそれぞれの基準値（下限値）に対する乖離から、循環している液体燃料のヒドラジン濃度を算出する。そして、算出されたヒドラジン濃度と調整すべきヒドラジン濃度との乖離、および、循環する液体燃料の総体積から追加すべきヒドラジン総量を算出する。続いて、予め記憶部５３に格納されているヒドラジンサブタンク４０内のヒドラジン溶液の濃度、および、追加すべきヒドラジン総量から、燃料タンク１５に供給すべき、ヒドラジン溶液の量を算出する（ステップＳ１０２）。
【０１５１】
次いで、算出部５１は、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１の吐出量（ｍ３／ｍｉｎ）から、ヒドラジン溶液の供給量に対応する、ヒドラジン溶液供給弁４３の開放時間を算出する。なお、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１の吐出量（ｍ３／ｍｉｎ）は、記憶部５３に予め格納されている。そして、コントロールユニット３４は、制御信号を出力し、算出された開放時間、ヒドラジン溶液供給弁４３を開放させるとともに、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１を駆動させる。その後、算出された開放時間が経過すると、コントロールユニット３４は、制御信号を出力し、ヒドラジン溶液供給弁４３を閉鎖させるとともに、ヒドラジン溶液輸送ポンプ４１の駆動を停止させる。これによって、算出された供給量のヒドラジン溶液が、ヒドラジンサブタンク４０から、ヒドラジン溶液供給管４２を介して、燃料タンク１５に供給され、燃料循環部２０に循環する液体燃料中のヒドラジン濃度が、所望する濃度（例えば、１０質量％（誤差範囲：±１質量％））に調整される（ステップＳ１０３）。つまり、コントロールユニット３４は、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のヒドラジン濃度が上昇するように、ヒドラジン濃度調整部１３を制御する。
【０１５２】
その後、図２に示すように、再度、ステップＳ３〜５およびステップ８が繰り返される。
【０１５３】
また、ステップＳ９において、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値を超過する場合（ステップＳ９のＹｅｓ）、すなわち、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値を超過し、かつ、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値を超過する場合、後で試験例において詳述するが、燃料循環部２０に循環する液体燃料中のアルカリ成分濃度は、所望する濃度（例えば、１ｍｏｌ／Ｌ）よりも高い。この場合、燃料電池３の発電では、上記したように、水が生成されるので、液体燃料の濃度調整プロセスは終了し、燃料電池システム２の発電動作が繰り返されることによって、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のアルカリ成分の濃度が低下する。
【０１５４】
また、ステップ８において、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値未満である場合（ステップＳ８のＹｅｓ）、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合は、ＯＣＶ比率閾値の範囲内に含まれる。この場合、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のヒドラジン濃度およびアルカリ成分の濃度のそれぞれは、所望される濃度範囲に含まれる。そのため、液体燃料の濃度調整プロセスは終了する。
４．試験例
次に、ＯＣＶと最大出力密度との相関関係について、試験例を挙げて説明する。
試験例１
水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ、ヒドラジン）を濃度が５質量％となるように水に溶解し、ヒドラジン溶液を調製した。次いで、そのヒドラジン溶液に、水酸化カリウム（ＫＯＨ、アルカリ成分）を濃度が１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解し、液体燃料を調製した。
【０１５５】
そして、調製された液体燃料を、燃料循環部２０内に循環させ、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図４Ａおよび図４Ｂに示す。
【０１５６】
なお、背圧（ｂａｃｋ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、アノード（Ａｎ）／カソード（Ｃａ）＝１０／６０（ｋＰａ）に調整し、空気の流速は、０．５Ｌ／ｍｉｎに調整した。
試験例２
水加ヒドラジンの濃度が１０質量％となるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例１と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図４Ａおよび図４Ｂに示す。
試験例３
水加ヒドラジンの濃度が２０質量％となるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例１と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図４Ａおよび図４Ｂに示す。
試験例４
水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ、ヒドラジン）を濃度が１０質量％となるように水に溶解し、ヒドラジン溶液を調製した。次いで、そのヒドラジン溶液に、水酸化カリウム（ＫＯＨ、アルカリ成分）を濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解し、液体燃料を調製した。
【０１５７】
そして、調製された液体燃料を、燃料循環部２０内に循環させ、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図５Ａおよび図５Ｂに示す。
【０１５８】
なお、背圧（ｂａｃｋ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、アノード（Ａｎ）／カソード（Ｃａ）＝１０／６０（ｋＰａ）に調整し、空気の流速は、０．５Ｌ／ｍｉｎに調整した。
試験例５
水酸化カリウムの濃度が１ｍｏｌ／Ｌとなるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例４と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図５Ａおよび図５Ｂに示す。
試験例６
水酸化カリウムの濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌとなるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例４と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図５Ａおよび図５Ｂに示す。
試験例７
水酸化カリウムの濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌとなるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例４と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図５Ａおよび図５Ｂに示す。
試験例８
水酸化カリウムの濃度が３．０ｍｏｌ／Ｌとなるように、液体燃料を調製した点以外は、上記の試験例４と同様に、燃料電池３のＯＣＶおよび最大出力密度を測定した。その結果を図５Ａおよび図５Ｂに示す。
考察
試験例１〜８により考察される、ＯＣＶと実測最大出力密度との相関関係について、表１に示す。
【０１５９】
【表１】
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【０１６０】
つまり、ＯＣＶが相対的に高く、最大出力密度が相対的に高い場合、液体燃料中のアルカリ成分（水酸化カリウム）の濃度が相対的に高いことがわかる。
【０１６１】
また、ＯＣＶが相対的に高く、最大出力密度が相対的に低い場合、液体燃料中のヒドラジン（水加ヒドラジン）の濃度が相対的に低いことがわかる。
【０１６２】
また、ＯＣＶが相対的に低く、最大出力密度が相対的に高い場合、液体燃料中のヒドラジン（水加ヒドラジン）の濃度が相対的に高いことがわかる。
【０１６３】
また、ＯＣＶが相対的に低く、最大出力密度が相対的に低い場合、液体燃料中のアルカリ成分（水酸化カリウム）の濃度が相対的に低いことがわかる。
５．作用効果
燃料電池システム２では、コントロールユニット３４が、図２に示すように、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の上限値を超過し、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合に、ヒドラジン濃度上昇プロセス（ステップＳ１０）を実行する。これによって、コントロールユニット３４は、液体燃料中のヒドラジンの濃度が上昇するようにヒドラジン濃度調整部１３を制御する。
【０１６４】
そのため、液体燃料中のヒドラジンの濃度を、適切に調整することができる。
【０１６５】
また、コントロールユニット３４は、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値未満であり、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合に、アルカリ成分濃度上昇プロセス（ステップＳ７）を実行する。これによって、コントロールユニット３４は、液体燃料中のアルカリ成分の濃度が上昇するようにアルカリ成分濃度調整部１４を制御する。
【０１６６】
そのため、液体燃料中のアルカリ成分の濃度を、適切に調整することができる。
【０１６７】
従って、燃料電池システム２によれば、濃度センサを用いることなく、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を適切に調整することができる。
【０１６８】
また、コントロールユニット３４の算出部５１は、時間測定部５２により測定された運転時間に対応する基準Ｉ‐Ｖ曲線を読み出し、基準Ｉ‐Ｖ曲線から、基準ＯＣＶデータおよび基準最大出力密度データのそれぞれを求める。
【０１６９】
そのため、コントロールユニット３４は、運転時間に対応する基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合、および、運転時間に対応する基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合を求めることができる。
【０１７０】
その結果、ヒドラジンおよびアルカリ成分の濃度を精度よく調整することができる。
６．変形例
（１）図２に示す、液体燃料の濃度調整プロセスでは、ステップＳ６よりも先にステップＳ５が実行され、まず、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合とＯＣＶ比率閾値とが比較されるが、これに限定されず、液体燃料の濃度調整プロセスでは、例えば、図６に示すように、ステップＳ６がステップＳ５よりも先に実行されてもよい。なお、図６において、図２に示すステップと同様のステップには、それらステップと同一の参照符号（ステップナンバー）を付し、その説明を省略する。
【０１７１】
この場合、ステップ６において、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値未満である場合（ステップ６のＮｏ）、ステップ５に進む。
【０１７２】
そして、ステップ５において、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値未満である場合（ステップＳ５のＮｏ）、アルカリ成分濃度上昇プロセス（ステップＳ７）が実行され、基準ＯＣＶデータに対する実測ＯＣＶの割合が、ＯＣＶ比率閾値の下限値を超過する場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、ヒドラジン濃度上昇プロセス（ステップＳ１０）が実行される（表１参照）。
【０１７３】
また、ステップ６において、基準最大出力密度データに対する実測最大出力密度の割合が、最大出力比率閾値の下限値を超過する場合（ステップ６のＹｅｓ）、液体燃料中のヒドラジン濃度およびアルカリ成分濃度のそれぞれは、所望される濃度以上である（表１参照）。そのため、液体燃料の濃度調整プロセスは終了される。
【０１７４】
そして、燃料電池システム２の発電動作が繰り返されることによって、燃料循環部２０を循環する液体燃料中のヒドラジン濃度およびアルカリ成分濃度のそれぞれは低下する。
【０１７５】
これによっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
（２）また、燃料給排部４は、図１に示すように、希釈ユニット７４を備えていてもよい。
【０１７６】
希釈ユニット７４は、水タンク７５と、希釈水供給管７７とを備えている。
【０１７７】
水タンク７５は、略ボックス状に形成されており、その内部には水が貯蔵されている。
【０１７８】
希釈水供給管７７は、水タンク７５と燃料タンク１５とを連結するように設けられ、水タンク７５から燃料タンク１５への水の通過を許容する。希釈水供給管７７には、希釈水輸送ポンプ７６と、希釈水供給弁７８とが設けられている。
【０１７９】
希釈水輸送ポンプ７６は、希釈水供給管７７の途中に介在されている。希釈水輸送ポンプ７６としては、例えば、上記の燃料輸送ポンプ１９と同様の公知の送液ポンプが挙げられる。また、希釈水輸送ポンプ７６は、コントロールユニット３４に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４が、希釈水輸送ポンプ７６の駆動および停止を制御する。
【０１８０】
希釈水供給弁７８は、希釈水輸送ポンプ７６と燃料タンク１５との間において、希釈水供給管７７に介在されている。希釈水供給弁７８としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。また、希釈水供給弁７８は、コントロールユニット３４に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット３４が、希釈水供給弁７８の開閉を制御する。
【０１８１】
燃料給排部４が希釈ユニット７４を備える構成では、図２に示す濃度調整プロセスにおいて、液体燃料中のヒドラジン濃度またはアルカリ成分濃度のそれぞれが、所望される濃度よりも高い場合（ステップＳ６のＹｅｓ、ステップＳ９のＹｅｓ）、コントロールユニット３４が、液体燃料中のヒドラジン濃度またはアルカリ成分濃度が低下するように、希釈ユニット７４を制御する。つまり、水が、水タンク７５から希釈水供給管７７を介して燃料タンク１５に供給される。
【０１８２】
これによっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１８３】
なお、上記した実施形態および変形例は、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１８４】
２      燃料電池システム
３      燃料電池
４      燃料給排部
６      制御部
１３    ヒドラジン濃度調整部
１４    アルカリ成分濃度調整部
５０    セルモニタ
５２    時間測定部
５３    記憶部
【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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