(57)【要約】【課題】燃料電池の性能を低下させずに、燃料電池の稼働状態に応じて湿度を調節することのできる技術を提供する。【解決手段】燃料電池１０は、膜電極接合体２０と湿度調節部３０とを有する。湿度調節部３０は、アノード触媒層２４に接する。湿度調節部３０は、アノード触媒層２４に水素を供給するためのアノード室３２と、気体のみ通過可能な気液分離手段３８と、当該気液分離手段３８によりアノード触媒層２４から隔離され、飽和量を超える所定の無機塩を含む調湿用水溶液３６が収容された調湿室３４とを有する。アノード室３２に存在する水蒸気が調湿用水溶液３６に吸収され、調湿用水溶液３６から蒸発した水蒸気がアノード室３２に供給されることにより、気液分離手段３８を介してアノード室３２の湿度が調節される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、当該電解質膜の一方の面に設けられたアノード触媒層と、当該電解質膜の他方の面に設けられたカソード触媒層と、を有する膜電極接合体と、
前記アノード触媒層に接する湿度調節部と、を有する燃料電池であって、
前記湿度調節部は、前記アノード触媒層に水素を供給するためのアノード室と、気体のみ通過可能な気液分離手段と、当該気液分離手段により前記アノード触媒層から隔離され、飽和量を超える所定の無機塩を含む調湿用水溶液が収容された調湿室と、を有し、
前記アノード室に存在する水蒸気が前記調湿用水溶液に吸収され、前記調湿用水溶液から蒸発した水蒸気が前記アノード室に供給されることにより、前記気液分離手段を介して前記アノード室の湿度が調節されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
加熱により前記調湿用水溶液から前記調湿室の外へと水を蒸発させるための加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記調湿室に隣接して設けられ、前記湿度調節部に水素を供給するための水素吸蔵合金を有する水素供給部であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記調湿室は、取り外し可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
燃料電池の運転中には前記調湿室が遮蔽され、停止中には前記調湿室が遮蔽されない状態とする遮蔽手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記調湿室を遮蔽する遮蔽手段をさらに有し、
前記調湿室は、前記アノード室に面する複数の区画に分離され、
前記複数の区画には、前記アノード室をそれぞれ異なる湿度に調湿するための異なる複数の調湿用水溶液がそれぞれ収容され、
前記遮蔽手段は、前記複数の区画のうちの少なくとも一部の区画を、燃料電池の稼働状態に応じて遮蔽することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。より具体的には、本発明は、セルが平面配列された燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴があり、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書、電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池の一つの形態として、複数の単セルを平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体高分子形燃料電池では、起動時にアノード周辺の湿度が低いと、電解質膜が十分に機能しない。一方、運転中に湿度が高いと、フラッディングが起きる原因となる。そのため、停止中および運転中に、アノード周辺の湿度を適切な範囲に維持する必要がある。湿度を調節する技術として、吸水性無機物の粒状体の吸水性材料からなる調湿層を集電体に接して配置させた燃料電池が知られている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、特許文献１の技術では、調湿層による湿度の調節が不十分であるという問題があった。特に、この技術では燃料電池の稼働状態に応じた湿度の調節ができないという問題があった。また、吸水性無機物がアノードに接触してしまう可能性があるため、燃料電池の性能が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の性能を低下させずに、燃料電池の稼働状態に応じて湿度を調節することのできる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜と、当該電解質膜の一方の面に設けられたアノード触媒層と、当該電解質膜の他方の面に設けられたカソード触媒層と、を有する膜電極接合体と、アノード触媒層に接する湿度調節部と、を有する。湿度調節部は、アノード触媒層に水素を供給するためのアノード室と、気体のみ通過可能な気液分離手段と、当該気液分離手段によりアノード触媒層から隔離され、飽和量を超える所定の無機塩を含む調湿用水溶液が収容された調湿室と、を有する。アノード室に存在する水蒸気が調湿用水溶液に吸収され、調湿用水溶液から蒸発した水蒸気がアノード室に供給されることにより、気液分離手段を介してアノード室の湿度が調節される。
【０００９】
この態様によれば、燃料電池の運転中および停止中に、調湿用水溶液によりアノード室の湿度が調節される。また、気液分離手段により調湿用水溶液がアノード触媒層から隔離されているため、燃料電池の性能を低下させることもない。また、アノード室を調湿することによりカソード触媒層側で生成された水の制御も間接的に行うことができるため、カソード触媒層のフラッディングを防止することができる。また、燃料電池の運転停止中にアノード触媒層およびカソード触媒層を所望の範囲の湿度に保つことができるため、燃料電池を素早く起動することが可能となる。
【００１０】
上述した態様の燃料電池において、加熱により調湿用水溶液から調湿室の外へと水を蒸発させるための加熱手段をさらに有してもよい。また、加熱手段は、調湿室に隣接して設けられ、湿度調節部に水素を供給するための水素吸蔵合金を有する水素供給部であってもよい。また、調湿室は、取り外し可能であってもよい。また、燃料電池の運転中には調湿室が遮蔽され、停止中には調湿室が遮蔽されない状態とする遮蔽手段をさらに有してもよい。また、調湿室を遮蔽する遮蔽手段をさらに有し、調湿室は、アノード室に面する複数の区画に分離され、複数の区画には、アノード室をそれぞれ異なる湿度に調湿するための飽和水蒸気圧の異なる複数の調湿用水溶液がそれぞれ収容され、遮蔽手段は、複数の区画のうちの少なくとも一部の区画を、燃料電池の稼働状態に応じて遮蔽してもよい。
【００１１】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池の性能を低下させずに、稼働状態に応じて燃料電池の内部の湿度を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。
【図２】実施の形態１に係る燃料電池に使用可能な無機塩の各温度における相対湿度を示すグラフである。
【図３】実施の形態２に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。
【図４】実施の形態３に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。図４（ａ）は、運転中の燃料電池の概略図である。図４（ｂ）は、運転停止中に燃料電池の調湿部を取り外した状態の概略図である。
【図５】実施の形態４に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。図５（ａ）は、運転中の燃料電池の概略図である。図５（ｂ）は、運転停止中に燃料電池の調湿部を取り外した状態の概略図である。
【図６】実施の形態５に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。図６（ａ）は、運転停止中の燃料電池の概略図である。図６（ｂ）は、運転中の燃料電池の概略図である。
【図７】実施の形態６に係る燃料電池の構造を示す側面方向の概略図である。図７（ａ）は、運転停止中の燃料電池の概略図である。図７（ｂ）は、運転中の燃料電池の概略図である。図７（ｃ）は、調湿用水溶液の性能回復中の燃料電池の概略図である。
【図８】実施の形態７に係る燃料電池およびカソード用調湿装置の構造を示す側面方向の概略図である。図８（ａ）は、運転中の燃料電池およびカソード触媒層を調湿するためのカソード用調湿装置の概略図である。図８（ｂ）は、運転停止中に、カソード用調湿装置を燃料電池に取り付けた状態を示す側面方向の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。なお、各概略図は、主に各構成の機能やつながりを模式的に示した図であり、各構成の位置関係または配置を限定するものではない。
【００１６】
図１に示すように、燃料電池１０は、主な構成として、膜電極接合体２０、湿度調節部３０、および水素供給部５０を有する。
【００１７】
膜電極接合体２０は、電解質膜２２、電解質膜２２の一方の面に設けられたアノード触媒層２４、電解質膜２２の他方の面に設けられたカソード触媒層２６を備える。アノード触媒層２４には、燃料ガスとして水素が供給される。一方、カソード触媒層２６には酸化剤として空気が供給される。一対のアノード触媒層２４とカソード触媒層２６との間に電解質膜２２が狭持されることによりセルが構成され、各セルは水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００１８】
このように、本実施の形態の燃料電池では、アノード触媒層２４にカソード触媒層２６が対となり、セルが平面状に形成されている。ここでは１つのセルのみを示したが、複数のセルが積層構造に形成されていてもよい。
【００１９】
カソード触媒層２６の面のうち電解質膜２２が設けられた面とは反対の面側に、当該面と所定距離を空けて、気液分離手段２８が設けられている。気液分離手段２８は、水蒸気は通すが液体の水は通さない。気液分離手段２８としては、テフロン（登録商標）の多孔質膜などの気液分離膜を使用することができる。
【００２０】
湿度調節部３０は、アノード触媒層２４の面のうち電解質膜２２が設けられた面とは反対の面を１つの面とする容器状に形成されている。湿度調節部３０は、当該反対の面から順に、アノード室３２と、調湿室３４とを有する。アノード室３２には、後述する水素供給部５０により、アノード触媒層２４に供給される水素が入れられる。調湿室３４には、飽和量を超える所定の無機塩を含む調湿用水溶液３６が収容されている。アノード室３２と調湿室３４とは、気液分離手段３８により互いに隔離されている。気液分離手段３８は、水蒸気は通すが液体の水は通さない。気液分離手段３８としては、気液分離手段２８と同様の気液分離膜を使用することができる。
【００２１】
調湿用水溶液３６を調湿室３４に収容すると、調湿用水溶液３６とアノード室３２の内部の水蒸気圧が平衡状態に達した場合、アノード室３２の湿度はその無機塩固有の湿度に保たれる。アノード室３２の湿度を調節しやすくするために、アノード室３２の体積を小さくし、気液分離手段３８の表面積を大きくすることが好ましい。アノード室３２の体積が気液分離手段３８の表面積に対して相対的に大きい場合には、湿度調節部３０の内部にファンを取り付けることにより、アノード室３２の内部の空気を撹拌し湿度が平衡状態に達しやすくすることが好ましい。
【００２２】
アノード室３２を低湿度に保った場合、カソード触媒層２６において生成された水はアノード触媒層２４側へ逆拡散が促進される。これにより、カソード触媒層２６のフラッディングを防止することができる。一方、アノード室３２を高湿度に保った場合、カソード触媒層２６において生成された水はアノード触媒層２４側へ逆拡散が起こりにくくなる。これにより、カソード触媒層２６の乾燥（ドライアウト）が防止される。つまり、燃料電池１０の性能や外部環境に応じて無機塩を使い分けることにより、アノード触媒層２４とカソード触媒層２６の周囲の湿度を調節することができ、燃料電池１０の性能を安定させることができる。
【００２３】
このような調湿用水溶液３６に用いられる無機塩としては、調節される相対湿度が低いものから順に、たとえば、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯＯＫ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）などを使用することができる。
【００２４】
図２は、実施の形態１に係る燃料電池１０に使用可能な無機塩の各温度における相対湿度を示すグラフである。５℃〜４５℃まで５℃間隔で、９段階の温度における相対湿度が示されている。上述したいずれの化合物も、温度が高くなるにつれ、相対湿度がわずかに低下する傾向はあるものの、相対湿度は温度にはほとんど依存しない。
【００２５】
無機塩の選択は、最終的なアノード室３２の湿度に応じて行う。たとえば、アノード室３２の湿度を低湿度にしたい場合には、図２で示すグラフの下部に示されている無機塩、つまりフッ化セシウム（ＣｓＦ）に近い無機塩を選択し、アノード室３２の湿度を高湿度に調節したい場合には、図２で示すグラフの上部に示されている無機塩、つまり硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）に近い無機塩を選択する。
【００２６】
水素供給部５０は、弁５４が開かれた状態で、ガス配管５２を通じてアノード室３２に水素を供給する。カソード触媒層２６において電気化学反応により生成され、逆拡散によりアノード室３２に到達した水は調湿用水溶液３６に吸収され、アノード室３２は一定湿度に保たれる。調湿用水溶液３６中の無機塩がすべて溶解し飽和水溶液でなくなり調湿能力を失った場合、運転停止後に水は、弁６２が開かれた状態で、ガス配管６０を通じてアノード室３２から排出される。稼働状態では弁６２は閉じているため、湿度調節部３０は、水素供給部５０以外に対しては閉じた、デッドエンドな空間を形成している。
【００２７】
燃料電池１０の運転中には、水素供給部５０から供給された水素が膜電極接合体２０にて反応する。この反応により生成した水が逆拡散によりアノード室３２に到達する。到達した水の一部は、水蒸気の状態で気液分離手段３８を通過し、調湿用水溶液３６に吸収される。一方、燃料電池１０の停止中などアノード室３２の湿度が低い場合には、調湿用水溶液３６から蒸発した水蒸気が気液分離手段３８を通過し、アノード室３２に供給される。
【００２８】
本実施の形態によると、燃料電池１０の運転中および停止中に、調湿用水溶液３６によりアノード室３２の湿度が調節される。また、気液分離手段３８により調湿用水溶液３６がアノード触媒層２４から隔離されているため、燃料電池１０の性能を低下させることもない。また、アノード室３２を調湿することによりカソード触媒層２６側で生成された水の制御も間接的に行うことができるため、カソード触媒層２６のフラッディングを防止することができる。また、燃料電池１０の運転停止中にアノード触媒層２４およびカソード触媒層２６を所望の範囲の湿度に保つことができるため、燃料電池１０を素早く起動することが可能となる。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。以下、実施の形態２に係る燃料電池１０について実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００３０】
実施の形態２の燃料電池１０では、水素供給部５０が調湿室３４に隣接して設けられている。水素供給部５０は、湿度調節部３０に水素を供給するための水素吸蔵合金を有する。ガス配管５６に取り付けられた弁５８を開状態とし、ガス配管５６を通じて水素供給部５０に水素を充填する際に、水素供給部５０が発熱する。この熱を調湿室３４に供給することにより、調湿用水溶液３６に吸収された水は、気液分離手段３８を介して調湿室３４の外側へ蒸発させ、無機塩が再結晶するので調湿用水溶液３６の調湿性能を回復させることができる。つまり、水素供給部５０は、アノード室３２に水素を供給する機能を有するとともに、調湿室３４に熱を供給する加熱手段としての機能も有する。なお、ガス配管５６はガス配管５２と同時に使用しないため、ガス配管５２と共用にしてガス配管５２で水素供給部５０に水素ガスの充填を行っても良い。
【００３１】
本実施の形態によると、省スペースで簡易かつ低コストに、調湿用水溶液３６の調湿性能を回復させることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。図４（ａ）は、運転中の燃料電池１０の概略図である。図４（ｂ）は、運転停止中に燃料電池１０の調湿部７０を取り外した状態の概略図である。本実施の形態の燃料電池１０は、気液分離手段３８に加え、アノード室３２に追加的な気液分離手段４０が設けられた点、ならびに水素供給部５０、調湿室３４および気液分離手段３８から構成される調湿部７０が、燃料電池１０のその他の部分から取り外し可能である点が、実施の形態２に係る燃料電池１０とは異なる。また、ガス配管５２には、アノード室３２の開閉状態を調節する弁５４に加え、調湿部７０が取り外された場合に水素供給部５０を閉状態に調節する弁６４が設けられている。
【００３３】
燃料電池１０から切り離された調湿部７０には、気液分離手段３８側から燃料電池１０とは別の装置である加熱装置１００が当てられる。加熱装置１００は、気液分離手段３８を介して調湿用水溶液３６を加熱することにより、調湿用水溶液３６に吸収された水を、気液分離手段３８を介して調湿室３４の外側へ蒸発させる。
【００３４】
アノード室３２に追加的な気液分離手段４０を設けたことにより、気液分離手段３８を有する調湿部７０が取り外された状態でも、アノード室３２は気液分離手段４０によって覆われている。
【００３５】
本実施の形態によると、さらに効率的に調湿用水溶液３６の調湿性能を回復させることができる。また、アノード室３２が気液分離手段４０で覆われていることにより、調湿部７０を取り外した状態でも、アノード室３２から水が過度に蒸発するのを防ぎ、アノード室３２の湿度を適切に保つことができる。また、アノード室３２に異物などが混入して燃料電池１０の性能が低下することを防ぐことができる。なお、加熱装置１００に加えて、実施の形態２と同様に水素供給部５０を用いて、調湿用水溶液３６に熱を加えてもよい。また、調湿部７０が取り外された状態で、調湿室３４を開けて調湿用水溶液３６を直接交換してもよい。また、調湿部７０は、調湿室３４および気液分離手段３８から構成され、水素供給部５０が設けられていなくてもよい。
【００３６】
（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。図５（ａ）は、運転中の燃料電池１０の概略図である。図５（ｂ）は、運転停止中に燃料電池１０の調湿部７０を取り外した状態の概略図である。本実施の形態の燃料電池１０は、気液分離手段４０に代えて、遮蔽手段８０を設けた点が実施の形態３に係る燃料電池１０とは異なる。
【００３７】
遮蔽手段８０は、収容室８２と、遮蔽部材８４と、第１ローラ８６と、第２ローラ８８とを有する。収容室８２は、遮蔽部材８４、第１ローラ８６、および第２ローラ８８を収容している。遮蔽部材８４は、通気性を有さず、収容室８２から引き出された状態で、アノード室３２から水蒸気が外に出ていくことを遮蔽する。第１ローラ８６は、遮蔽部材８４を巻き付けて収容室８２に収容する。第２ローラ８８は、遮蔽部材８４が収容室８２から引き出されるときに、遮蔽部材８４に余計な負荷がかかることを防止し、かつアノード触媒層２４に接触しないように遮蔽部材８４を張った状態に保つ。
【００３８】
図５（ｂ）のように、弁５４と弁６４との間に設けられたガス配管５２の図示しない結合部において、燃料電池１０から調湿部７０を取り外した状態では、遮蔽部材８４を収容室８２から引き出し、アノード室３２の遮蔽手段８０とは反対側の側面にて遮蔽部材８４を固定することにより、アノード室３２を覆う。
【００３９】
本実施の形態によると、湿度調節部３０内に気液分離手段を１つしか使用しないため、実施の形態３に比べ、湿度の調節をより迅速に行うことができる。また、調湿部７０が取り外された場合の水蒸気の流出をさらに効果的に防止することができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図６は、実施の形態５に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。図６（ａ）は、運転停止中の燃料電池１０の概略図である。図６（ｂ）は、運転中の燃料電池１０の概略図である。本実施の形態の燃料電池１０は、遮蔽手段８０を設けた点が実施の形態１に係る燃料電池１０とは異なる。また、他の実施の形態とは異なり、本実施の形態の燃料電池１０は、燃料電池１０の運転中にデッドエンドな空間が形成されないフロータイプの燃料電池である。なお、本図では省略したが、本実施の形態に係る燃料電池１０では、図１または図３に示した水素供給部５０がガス配管５２を介して取り付けられている。
【００４１】
遮蔽手段８０の構造は、実施の形態４と同様である。本実施の形態では、燃料電池１０の運転中には、図６（ａ）のように遮蔽部材８４がアノード室３２を覆い、アノード室３２が調湿されない。一方、運転停止中には、燃料電池１０のアノード触媒層２４を調湿するため、図６（ｂ）のように遮蔽部材８４を収容室８２に収容し、アノード室３２を遮蔽部材８４で覆わない。この場合、ガス配管５２およびガス配管６０が閉じられ、デッドエンドな空間が形成される。
【００４２】
本実施の形態によると、燃料電池１０の運転停止中にアノード室３２の湿度を簡易に調節することができる。
【００４３】
（実施の形態６）
図７は、実施の形態６に係る燃料電池１０の構造を示す側面方向の概略図である。図７（ａ）は、運転停止中の燃料電池１０の概略図である。図７（ｂ）は、運転中の燃料電池１０の概略図である。図７（ｃ）は、調湿用水溶液３６の性能回復中の燃料電池１０の概略図である。本実施の形態の燃料電池１０は、調湿室３４がそれぞれアノード室３２に面する２つの区画に分離された点、それらの２つの区画には異なる２種類の調湿用水溶液がそれぞれ収容された点、および遮蔽手段８０が設けられた点が、実施の形態１に係る燃料電池１０とは異なる。なお、本図でも、図６と同様に、水素供給部５０を省略した。
【００４４】
調湿室３４は、仕切９０により、第１の区画９２と第２の区画９４とに分離されている。第１の区画９２には、低湿度用の調湿用水溶液９６が収容されている。第２の区画９４には、高湿度用の調湿用水溶液９８が収容されている。低湿度用の調湿用水溶液９６としては、たとえば図２に列挙した無機塩のうち、グラフ下部のフッ化セシウム（ＣｓＦ）に近い無機塩を選択する。一方、高湿度用の調湿用水溶液９８としては、グラフ上部の硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）に近い無機塩を選択する。
【００４５】
アノード室３２の一方の側面には、収容室８２が設けられている。収容室８２には、遮蔽部材８４が収容される。遮蔽部材８４は、一方の端部が延長部材１１０に取り付けられた状態で、第１ローラ８６に取り付けられている。延長部材１１０は、通気性を有する。遮蔽部材８４の他方の端部には、線状の弾性部材１１２が取り付けられている。弾性部材１１２は、アノード室３２の対向する側面において固定されている。弾性部材１１２の素材としては、バイメタルや形状記憶合金を好適に使用することができる。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、燃料電池１０の運転停止中では、弾性部材１１２が収縮することにより、収容室８２から遮蔽部材８４が引き出され、第２の区画９４を覆う。この場合、第１の区画９２は、通気性を有する延長部材１１０により覆われる。図７（ｂ）に示すように、燃料電池１０の運転中には、第１ローラ８６が回転し延長部材１１０を周囲に巻き付けて遮蔽部材８４を移動させることにより、遮蔽部材８４が第１の区画９２を覆う。この場合、弾性部材１１２は伸長するが、弾性部材１１２は線状であるため、第２の区画９４の通気性は確保される。図７（ｃ）に示すように、調湿室３４の調湿性能を回復させる場合には、第１ローラ８６がさらに回転し延長部材１１０および遮蔽部材８４を周囲に巻き付けることにより、第１の区画９２および第２の区画９４が遮蔽部材８４により覆われない状態となる。この状態で、図３の水素供給部５０を用いて、または図４（ｂ）のように調湿部７０を取り外した状態で加熱装置１００を用いて、低湿度用の調湿用水溶液９６および高湿度用の調湿用水溶液９８を加熱することにより、これらの調湿性能を回復させる。
【００４７】
本実施の形態によると、燃料電池１０の稼働状態と停止中の湿度調節部３０の最適湿度が異なる場合でも、カソード触媒層２６の周辺のフラッディングの防止とカソード触媒層２６の周辺のドライアウトの防止とをさらに効率的に両立させることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、調湿室３４に２つの区画が設けられている場合を示したが、区画は３つ以上であってもよい。また、各区画のいずれかを排他的に覆うのではなく、たとえば２つ以上の区画をそれぞれ部分的に覆うことにより、アノード室３２の湿度をそれぞれの無機塩により調節される湿度の中間の湿度に調節してもよい。
【００４９】
（実施の形態７）
図８は、実施の形態７に係る燃料電池１０およびカソード用調湿装置１２０の構造を示す側面方向の概略図である。図８（ａ）は、運転中の燃料電池１０およびカソード触媒層２６を調湿するためのカソード用調湿装置１２０の概略図である。図８（ｂ）は、運転停止中に、カソード用調湿装置１２０を燃料電池１０に取り付けた状態を示す側面方向の概略図である。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、カソード触媒層２６を調湿するためのカソード用調湿装置１２０が、燃料電池１０とは別に設けられている。カソード用調湿装置１２０には、調湿用水溶液１２２が収容されている。また、カソード用調湿装置１２０には、気液分離手段１２４が取り付けられている。気液分離手段１２４は、水蒸気は通すが液体の水は通さない。気液分離手段１２４としては、実施の形態１の気液分離手段２８や気液分離手段３８と同様の気液分離膜を使用することができる。図８（ｃ）のように、燃料電池１０の運転停止中に、気液分離手段１２４が気液分離手段２８と近接するように、カソード用調湿装置１２０を燃料電池１０に気密に取り付けた状態で、カソード触媒層２６周辺の湿度を調節する。
【００５１】
本実施の形態によると、燃料電池１０の運転停止中にカソード触媒層２６周辺の湿度を所定の湿度に保つことができる。
【００５２】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  燃料電池、２０  膜電極接合体、２２  電解質膜、２４  アノード触媒層、２６  カソード触媒層、２８、１２４  気液分離手段、３０  湿度調節部、３２  アノード室、３４  調湿室、３６、９６、９８、１２２  調湿用水溶液、３８、４０  気液分離手段、５０  水素供給部、５２、５６、６０  ガス配管、５４、５８、６２、６４  弁、７０  調湿部、８０  遮蔽手段、８２  収容室、８４  遮蔽部材、８６  第１ローラ、８８  第２ローラ、９０  仕切、９２  第１の区画、９４  第２の区画、１１０  延長部材、１１２  弾性部材、１２０  カソード用調湿装置
【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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