(57)【要約】    【課題】  ポーラスプレートを活用した内部加湿型の燃料電池システムにおいて、低温対策と燃料電池内の水分管理（水バランスの成立）とを両立する。    【解決手段】  燃料電池、純水循環装置および冷却水循環装置を有する燃料電池システムにおいて、燃料電池の単セルにおけるカソード側セパレータをポーラスタイプのセパレータとして、このセパレータの膜・電極接合体側の面に空気流路を形成し、これと反対側の面に純水流路を形成する一方、燃料電池システムの凍結状態に応じて（Ｓ１２，Ｓ１４）、純水流路に純水を循環する純水循環運転モード（Ｓ１５）と純水を循環しない純水なし運転モード（Ｓ１６）とを切り替える。【選択図】  図６
2006073340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子膜の電解質層の両面に電極層を接合してなる膜・電極接合体およびその両面に配置されたセパレータを有する単セルを積層して形成され、前記単セルの各セパレータの前記膜・電極接合体側の面に形成したガス流路に反応ガスを通流させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池を加湿するための循環ポンプ及び純水タンクを含んで構成される純水循環装置と、前記燃料電池の温度を管理するために不凍液を冷媒とした循環ポンプ、不凍液タンク及びラジエータを含んで構成される冷却水循環装置と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記単セルの少なくとも一方のセパレータをポーラスタイプのセパレータとして、このセパレータにおける前記膜・電極接合体側の面と反対側の面に純水を通流可能な純水流路を形成し、
前記燃料電池システムの凍結状態に応じて、前記純水流路に純水を循環する純水循環運転モードと純水を循環しない純水なし運転モードとを切り替えることを特徴とした燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池システムの凍結状態として燃料電池内の凍結状態を検出する燃料電池凍結検出手段を有し、前記燃料電池内の凍結状態に基づいて、純水循環運転モードと純水なし運転モードとを切り替えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池システムの凍結状態として純水タンク内の純水の凍結状態を検出する水タンク凍結状態検出手段を有し、前記純水の凍結状態に基づいて、純水循環運転モードと純水なし運転モードとを切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２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、固体高分子型燃料電池を使用した燃料電池システムに関し、特に低温対策を施した燃料電池システムにおける水マネージメントを実行し、燃料電池の信頼性及び耐久性を向上した燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料が有する化学エネルギを直接電気エネルギに変換する燃料電池システムにおいて、電解質膜を挟んで設けられた一対の電極のうちアノード（陽極）に水素を含有する燃料ガスを供給するとともに、他方のカソード（陰極）に酸素を含有する酸素剤ガスを供給し、これら一対の電極の電解質膜側の表面で生じる下記の電気化学反応（特許文献２参照）を利用して電極から電気エネルギを取り出すことが記載されている。
【０００３】
アノード反応：Ｈ2  →  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  ・・・（１）
カソード反応：２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  ＋  （１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ  ・・・（２）
ここで、アノードに供給する燃料ガスを水素貯蔵装置から直接供給する方法または水素を含有する燃料を改質して改質した水素含有ガスを供給する方法が知られている。水素貯蔵装置としては、高圧ガスタンク、液化水素タンク、水素吸蔵合金タンク等がある。水素を含有する燃料としては、天然ガス、メタノール、ガソリン等が考えられる。カソード極に供給する酸素剤ガスとしては、一般的に空気が利用されている。
【０００４】
こうした燃料電池システムにおいて、電解質膜の性能を引き出し、発電効率を向上されるためには、電解質膜の水分状態を最適に保つ必要がある。このため通常、燃料電池に導入する燃料ガス、空気を加湿することが行われる。そして、電解質膜の水分状態を最適に保つための水には純水を用いる必要がある。これは不純物が混入した水を燃料電池に供給した場合には膜に不純物が蓄積し、燃料電池の性能が低下するためである。
【０００５】
燃料電池に導入するガスを加湿するためには、燃料電池に流れるガスの上流側に加湿器を設け、更に燃料電池の下流側に水回収装置を設けることが必要となり、システムが複雑化するという問題があった。
また前述のシステムでは、水回収装置で回収した水を加湿器に供給するために、純水配管、ポンプ等が必要となる。燃料電池システムが０℃未満の環境に曝された場合には、純水が凍結するため、加湿装置及び水回収装置の凍結対策、解凍装置が必要となり、更にシステムが複雑化するという問題があった。
【０００６】
そして、燃料電池の性能を向上させるためには、セル内の水分状態を均一に保つ必要があるが、燃料電池稼動状態においては、カソード反応によって水が生成され、ガスが燃料電池の中を上流から下流に向かって流れるにつれ、水分量が増加するため、燃料電池出口付近ではフラッディング（水詰まり）が起き易い。この結果、ガスの供給が妨げられ、セルの性能が低下する。
【０００７】
そこで、特許文献２では、燃料電池内の温度分布を制御し、フラッディングを防止することが開示されている。これでは、ガスの入口から出口に向かって温度を上昇させて、発生した水を水蒸気としてガスに取り込むことで、フラッディングを防止している。
また特許文献３では、燃料電池を構成するバイポーラプレートをポーラスプレートで構成し、ポーラスプレート内に純水流路を形成し、燃料電池内に純水を循環させて燃料電池を内部加湿することが開示されている。これでは、燃料電池内で加湿が行われるため、加湿器、水回収装置が不要となり、システムが簡素な構成となっている。
【特許文献１】特開平８−１０６９１４号公報
【特許文献２】特表平９−５１１３５６号公報
【特許文献３】米国特許第６，２４８，４６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２においては、ガスの温度を昇温させているため、燃料電池から排出されるガス温度が高温化する。このため、燃料電池から外部に排出される水量が増加し、燃料電池内の水バランスが成立し難くなる。従って、燃料電池の下流側の水回収装置が必要となり、システムが複雑化するという問題があった。
また、特許文献３では、燃料電池の使用環境が０℃未満になった場合の低温対策については、言及されておらず、低温時に純水が凍結し、燃料電池の運転が困難になるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、ポーラスプレートのセパレータを活用した内部加湿型の燃料電池システムにおいて、燃料電池の低温対策と燃料電池内の水分管理（水バランスの成立）とを両立できる簡素な構成の燃料電池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】
【００１０】
そのため本発明では、膜・電極接合体およびその両面に配置されたセパレータを有する単セルを積層し、各セパレータの膜・電極接合体側の面に形成したガス流路に反応ガスを通流させて発電を行う燃料電池（本体）と、純水循環装置と、冷却水循環装置と、を有する燃料電池システムにおいて、単セルの少なくとも一方のセパレータをポーラスタイプのセパレータとして、このセパレータにおける膜・電極接合体側の面と反対側の面に純水を通流可能な純水流路を形成し、燃料電池システムの凍結状態に応じて、純水流路に純水を循環する純水循環運転モードと純水を循環しない純水なし運転モードとを切り替える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セパレータにポーラスタイプのプレートを用いた内部加湿型の燃料電池で、温度管理を冷却水循環装置、水管理を純水循環装置で行う一方、燃料電池システムの凍結状態に応じて、純水を循環する純水循環運転モードと純水を循環しない純水なし運転モードとを切り替えることとしたため、低温対策および水分管理が両立できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る燃料電池システム１を示す図である。
本発明においては、燃料電池システム１の起動時における凍結状態に応じて、純水を循環する運転と純水を循環しない運転とを最適に切り替えることを主とした狙いとしている。
【００１３】
燃料電池システム１は、燃料電池（燃料電池本体）２と、これを運転するための補機類（純水循環装置、冷却水循環装置）とを含んで構成される。
燃料電池２には、この状態を検出するための温度センサ３及びセル電圧センサ４が設けられている。温度センサ３は、燃料電池２内の温度ＴFCおよび純水の温度を検出する。セル電圧センサ４は、燃料電池２の発電効率を算出するためのセル電圧を検出する。
【００１４】
燃料電池２には、燃料としての水素（燃料ガス）を供給する燃料供給手段５から供給された燃料が通過する燃料供給流路６と、空気供給手段７から供給された空気（酸素剤ガス）が通過する空気供給流路８とを接続している。燃料供給流路６には、燃料電池２に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ９が設けられている。空気供給流路８には、空気の圧力を検出する圧力センサ１１とが設けられている。
【００１５】
燃料電池２に供給された燃料及び空気（反応ガス）は、燃料電池２内で発電に使用された後の反応生成物が燃料側排出流路１２及び空気側排出流路１３を介してそれぞれ排出される。
そして、燃料電池２を最適な温度に保つため、燃料電池２内には不凍液であるロングライフクーラント（以下「ＬＬＣ」と称する）を、ＬＬＣ循環流路１５を介して供給する。ＬＬＣとしては、例えば、エチレングライコールと水との混合液がある。
【００１６】
ＬＬＣ循環流路１５（ＬＬＣの循環系）には、冷却水循環装置を構成するラジエータ１６、バイパスバルブ１７、ＬＬＣタンク１８、ＬＬＣ循環ポンプ１９及びＬＬＣ温度センサ２０がそれぞれ配設している。バイパスバルブ１７は、ＬＬＣの温度に応じて、ラジエータ１８をバイパスする流量を調整し、燃料電池２を最適な温度に保つ。ＬＬＣ循環ポンプ１９は、その駆動（ＯＮまたはＯＦＦの制御）により、ＬＬＣタンク１８内のＬＬＣを燃料電池２内に循環可能とする。ラジエータ１６は、燃料電池２を冷やすためのＬＬＣを風により熱を奪い冷却する。
【００１７】
更に、燃料電池２内の水分状態を最適に保つため、燃料電池２内の膜を加湿するための純水を、純水循環流路２２を介して供給する。
純水循環流路２２（純水の循環系）には、純水循環装置を構成する純水タンク２３、純水循環ポンプ２４、流量センサ２５がそれぞれ配設している。純水タンク２３には、純水の温度を検出する温度センサ２６と、タンク２３内の純水量を算出するための水位センサ２７と、余剰の水をタンク２３から排出する排水バルブ２８とをそれぞれ配設している。純水循環ポンプ２４は、その駆動（ＯＮまたはＯＦＦの制御）により、純水タンク２３内の水を燃料電池２内に循環可能とする。排水バルブ２８は、純水タンク２３内の水位に応じた開閉をする。
【００１８】
なお凍結対策として、燃料電池システム１が０℃未満の状態で曝される場合には、純水を純水タンク２３内に回収する。純水タンク２３は、純水凍結時の体積膨張を許容できる構成（例えば体積膨張分の弾性変形をする構成）となっている。更に、純水タンク２３（タンク２３の外壁）内をＬＬＣが循環しており、タンク２３内の純水が凍結した場合には、ＬＬＣの熱によって氷を解凍可能になっている。
【００１９】
上述した燃料電池システム１の各状態を検出して制御するため、図２に示す通り、各種センサからの出力信号が制御ユニット３０に入力する。ここでは、温度センサ３、ＬＬＣ温度センサ２０および温度センサ２６等からの信号に基づいて燃料電池システム１の各種状態を検出する。制御ユニット３０は、これらの状態に基づいて燃料供給手段５および空気供給手段７の供給量制御、ＬＬＣ循環ポンプ１９および純水循環ポンプ２４の駆動制御や、バイパスバルブ１７および排水バルブ２８の開閉制御等の制御を行う。
【００２０】
制御ユニット３０は、凍結状態検出手段３１、純水循環判断手段３２及び純水循環ポンプ制御手段３３を含んで構成されている。
凍結状態検出手段３１は、燃料電池２内または／及び純水タンク２３内の純水の凍結状態を検出する。燃料電池２内の凍結状態は、温度センサ３の出力信号に基づいて検出する。純水タンク２３内の純水の凍結状態は、温度センサ２６の出力信号に基づいて検出する。
【００２１】
純水循環判断手段３２は、凍結状態検出手段３１の検出結果に基づいて、燃料電池２内に純水を循環させるかどうかを判断する。例えば、純水タンク２３内の純水の温度が０℃未満であれば凍結状態と判断して純水循環ポンプ２４をＯＦＦにする。
純水循環ポンプ制御手段３３は、純水循環判断手段３２が純水の循環が必要と判断したときに、純水循環ポンプ２４を駆動して純水を循環する。
【００２２】
ここで図３を用いて燃料電池２内のセル構成について説明する。なお図には、３つのセル４０が積層された状態を示している。
１つのセル４０（単セル）は、膜・電極接合体（ＭＥＡ）４１、ガス拡散層（ＧＤＬ）４２（４２ａ，４２ｂ）、アノード側プレート（セパレータ）４３、カソード側プレート（セパレータ）４４及びＬＬＣプレート４５を含んで構成される。
【００２３】
ＭＥＡ４１は、固体高分子膜の電解質層の両面に電極層を接合してなり、一方の面がアノードで、他方の面がカソードとなるように形成している。ＧＤＬ４２は、ＭＥＡ４１の両面に形成され、アノード側に形成されるアノード側ＧＤＬ４２ａと、カソード側に形成されるカソード側ＧＤＬ４２ｂとからなる。ＧＤＬ４２は、燃料電池２の電極を構成する基幹部分であり、燃料ガスの透過性と電気伝導性が要求されるため、可撓性のカーボンペーパで構成している。
【００２４】
アノード側ＧＤＬ４２ａにはセパレータとしてのアノード側プレート４３が配置され、カソード側ＧＤＬ４２ｂにはセパレータとしてのカソード側プレート４４が配置されている。
アノード側プレート４３におけるＭＥＡ４１の反対側の面（図の左側）には、ＬＬＣプレート４５が配置されている一方、カソード側プレート４４におけるＭＥＡ４１の反対側の面（図の右側）には、隣接するセル４０のＬＬＣプレート４５が配置されている。
【００２５】
ここでは、カソード側プレート４４のみポーラスタイプ（浸透型）となっている。そして、アノード側プレート４３およびＬＬＣプレート４５は、ソリッドタイプのプレートとしている。すなわち、ポーラスタイプとなっているカソード側プレート４４からは液体（純水）を浸透させることが可能である一方、ソリッドタイプとなっているアノード側プレート４３およびＬＬＣプレート４５からは液体の浸透を防止している。
【００２６】
カソード側プレート４４の両面には流路が形成されており、ＭＥＡ４１側（図の左側）には空気が流れる空気流路（酸素剤ガス流路）４６が形成される一方、ＬＬＣプレート４５側（図の右側）には純水が流れる純水流路４７がそれぞれ形成されている。カソード側プレート４４の純水流路４７には純水が流れているため、カソード側プレート４４の空間部（ポーラス部）は純水で満たされている。これにより、ＭＥＡ４１の適度な加湿状態を保つと共に、ＭＥＡ４１を加湿するための加湿器およびフラッディングを防止するための水回収装置が不要となり簡素な構成となる。
【００２７】
一方、ＭＥＡ４１を挟んで反対側に配置されたアノード側プレート４３におけるＭＥＡ４１側（図の右側）には、反応ガスとしての燃料が通流する燃料流路（燃料ガス流路）４８が形成されている。
ＬＬＣプレート４５には、これに隣接するアノード側プレート４３側（図の右側）にＬＬＣが通流するＬＬＣ流路４９が形成されている。
【００２８】
尚、これまではカソード側プレート４４のみポーラスタイプとしていたが、これに限定されるものではない。すなわち、アノード側プレート４３のみポーラスタイプとしてもよく、あるいはアノード側プレート４３およびカソード側プレート４４の両方をポーラスタイプとしてもよい。これによりＭＥＡ４１の加湿状態を適切に保つことを可能とする。
図４は、ポーラスタイプであるカソード側プレート４４の流路形状を示す図であり、（イ）はＭＥＡ４１面側、（ロ）はＬＬＣプレート４５面側を示している。燃料電池２には図１で説明したように、燃料ガス、空気、純水及びＬＬＣの４つの流体が流れる。よって、これらの流体を流すため、プレート内には出入口（入口４６ａ〜４９ａ及び出口４６ｂ〜４９ｂ）を全部で８つ形成した内部マニホルドとしている。
【００２９】
図４（イ）に示す通り、エアマニホルドは、複数の列として形成される往路（図の右側）及び復路（図の左側）から空気流路４６が構成されており、空気の流れは、入口側と出口側とが同じ面となるリターンタイプのフローパターンとなっている。空気は空気流路４６の往路を、エアマニホルド入口４６ａ側からＬＬＣマニホルド出口４９ｂ側（図の上側）に向かって流れ、復路にて折返した後に入口側（図の下側）に戻り、エアマニホルド出口４６ｂから排出される。
【００３０】
図３および図４（ロ）に示す通り、カソード側プレート４４のＬＬＣプレート４５側には純水流路４７が形成されており、純水マニホルド入口４７ａから供給された純水を純水マニホルド出口４７ｂに排出する。純水流路４７は、前述の空気流路４６に対して直交する方向に形成されており、空気流路４６の往路と復路とを結ぶように形成されている。
燃料電池２に導入されたドライな空気は、空気流路４６の往路の前半部分に主に加湿される。一方、空気流路４６の復路では、反応による生成水で水分過剰になった空気の凝縮が起こる。よって、凝縮水を加湿部に運ぶ形で、純水は空気流路４６の復路側から往路側に向かって流れる。
【００３１】
図５は、ポーラスタイプのカソード側プレート４４内の水移動を示す図であり、（イ）は空気流路４６の復路断面、（ロ）は往路断面を示す図である。
カソード側プレート４４は、ポーラスタイプであり空間が存在するため、プレート４４内を水が移動できる。水が移動するドライビングフォースは毛細管力であるため、水は余剰部分から不足部分へと自然に移動していく。空気流路４６の復路側では、凝縮によってプレート４４の表面に形成された液相の水が純水流路４７側に向かって移動する（（イ）参照）。一方、往路側では空気が加湿され、空気流路４６表面で水が気化するため、プレートが乾き、純水流路４７から表面に向かって水が移動する（（ロ）参照）。
【００３２】
なお、ここでは毛細管力によるドライビングフォースにより水を移動させているが、移動速度を大きくするため、空気と純水との間に圧力差を設けてもよい。このようにしてポーラスプレート４４内には常に充分な水が存在する結果、膜の水分が最適に保たれる。
ここで、図１に示した燃料電池システム１が氷点下の環境条件に曝され、純水が凍結した場合には、純水系に純水を循環することはできない。また、燃料電池２が発電による熱で０℃以上になった場合においても、純水タンク２３内の水が凍結している場合には純水を循環することはできない。
【００３３】
このような場合においては、燃料電池凍結検出手段３１により燃料電池２内（セル４０）の凍結状態を検出し、これに応じて、純水を循環しない運転を行う。燃料電池２内の凍結状態は、温度センサ３の出力信号に基づいて算出した温度ＴFCにより判断する。燃料電池２の温度ＴFCが０℃以下となっている場合には、燃料電池２内のガスが保持できる水分量は極めて少ないため、ガスを燃料電池２内部で加湿する必要がなく、純水を循環しない運転が可能である。よって燃料電池２が凍結している場合には、純水を循環しない運転を実施する。
【００３４】
燃料電池２の温度が０℃を越える場合には、燃料電池２内に純水を流すことは可能になっている。しかしながら、この場合において純水タンク２３内の水が凍っている場合には、純水を循環することができない。よって、この場合にも純水を循環しない運転を行う。なお、純水タンク２３内の水が凍っているか否かは、凍結状態検出手段３１が温度センサ２６の出力信号に基づいて判定する。
【００３５】
図６には、本実施形態の制御の流れを示している。
ステップ１１（図には「Ｓ１１」と示す。以下同様）では、純水タンク２３内の純水の温度ＴW呼び込む。この温度ＴWは、温度センサ２６の出力信号に基づいて算出した値とする。
ステップ１２では、純水タンク２３内の純水温度ＴWが所定の凍結判断温度Ｔ0（例えば１℃）未満であるか否かを判断する。純水温度ＴWが１℃以上（ＴW≧Ｔ0）の時には、ステップ１３へ進む。一方、純水温度ＴWが１℃未満（ＴW＜Ｔ0）の時には、純水タンク２３内の純水が凍結している若しくは凍結するおそれのある状態であると判断してステップ１６に進み、純水ポンプ２３をＯＦＦとして純水を循環しない運転を行う（純水なし運転モード）。
【００３６】
ステップ１３では、燃料電池２の温度ＴFCを呼び込む。この温度ＴFCは、温度センサ３の出力信号に基づいて算出した値とする。
ステップ１４では、燃料電池温度ＴFCが所定の凍結判断温度Ｔ0（例えば１℃）未満であるか否かを判断する。燃料電池温度ＴFCが１℃以上（ＴFC≧Ｔ0）の時には、ステップ１５へ進む。一方、温度ＴFCが１℃未満（ＴFC＜Ｔ0）の時には、燃料電池２が凍結状態にある若しくは凍結するおそれのある状態であると判断してステップ１６へ進み、純水ポンプ２３をＯＦＦとして純水を循環しない運転を行う。
【００３７】
ステップ１５では、純水ポンプ２３をＯＮとして純水を循環する運転を実施する（純水循環運転モード）。
なお、前述のステップ１２およびステップ１４では凍結判断温度Ｔ0を同じ温度にしているが、これに限定されるものではなく異なった所定の温度としてもよい。
本実施形態によれば、固体高分子膜の電解質層の両面に電極層を接合してなる膜・電極接合体（ＭＥＡ）４１およびその両面に配置されたセパレータ（アノード側プレート４３およびカソード側プレート４４）を有する単セル４０を積層して形成され、この単セル４０の各セパレータ４３，４４の膜・電極接合体４１側の面に形成したガス流路（燃料流路４８および空気流路４６）に反応ガス（燃料ガス、酸素剤ガス）を通流させて発電を行う燃料電池（燃料電池本体）２と、この燃料電池２を加湿するための循環ポンプ２４及び純水タンク２３を含んで構成される純水循環装置と、燃料電池２の温度を管理するために不凍液を冷媒とした循環ポンプ１９、不凍液タンク１８及びラジエータ１６を含んで構成される冷却水循環装置と、を有する燃料電池システムにおいて、単セル４０の少なくとも一方のセパレータ（例えばカソード側プレート４４）をポーラスタイプのセパレータとして、このセパレータ４４における膜・電極接合体４１側の面と反対側の面に純水を通流可能な純水流路４７を形成し、燃料電池システム１の凍結状態に応じて（ステップ１２，１４）、純水流路４６に純水を循環する純水循環運転モード（ステップ１５）と純水を循環しない純水なし運転モード（ステップ１６）とを切り替える。このため、セパレータにポーラスタイプのプレートを用いた内部加湿型の燃料電池２で、温度管理を冷却水循環装置、水管理を純水循環装置で行う一方、燃料電池システム１の凍結状態に応じて、純水を循環する純水循環運転モードと純水を循環しない純水なし運転モードとを切り替えることができ、低温対策および水分管理が両立できる。そして、加湿装置、水回収装置及び解凍装置等が不要となり、燃料電池システム１を簡素な構成とすることができる。
【００３８】
また本実施形態によれば、燃料電池システム１の凍結状態として燃料電池２内の凍結状態を検出する燃料電池凍結検出手段（温度センサ３）を有し、燃料電池２内の凍結状態に基づいて（ステップ１４）、純水循環運転モード（ステップ１５）と純水なし運転モード（ステップ１６）とを切り替える。このため、燃料電池２内の温度ＴFCを考慮して、純水ポンプ２４のＯＮ若しくはＯＦＦを適切に切り替えることができる。すなわち、燃料電池２の温度ＴFCが凍結判断温度未満となっている場合には、燃料電池２内のガスが保持できる水分量は極めて少ないため、ガスを燃料電池２内部で加湿する必要がなく、純水を循環しない運転が可能である。そして、燃料電池２が凍結している場合には、純水を循環しない運転を実施することができる。
【００３９】
また本実施形態によれば、燃料電池システム１の凍結状態として純水タンク２３内の純水の凍結状態を検出する水タンク凍結状態検出手段（温度センサ２６）を有し、純水の凍結状態に基づいて（ステップ１２）、純水循環運転モード（ステップ１５）と純水なし運転モード（ステップ１６）とを切り替える。このため、純水タンク２３内の純水の温度ＴWを考慮して、純水ポンプ２４のＯＮ若しくはＯＦＦを適切に切り替えることができる。すなわち、燃料電池２の温度ＴFCが凍結判断温度Ｔ0以上である場合には、燃料電池２内に純水を流すことは可能になっているが、純水タンク２３内の水が凍っている場合には、純水を循環することができないため、純水を循環しない運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】燃料電池システムを示す図
【図２】制御ユニットの構成図
【図３】燃料電池のセルを示す構成図
【図４】カソード側プレートの流路形状を示す図
【図５】カソード側プレート内の水移動を示す図
【図６】燃料電池システムの制御フロー
【符号の説明】
【００４１】
１…燃料電池システム、２…燃料電池（本体）、３…温度センサ、５…燃料供給手段、７…空気供給手段、１５…ＬＬＣ循環流路、１６…ラジエータ、１７…バイパスバルブ、１８…ＬＬＣタンク、１９…純水循環流路、２２…純水循環流路、２４…純水循環ポンプ、２６…温度センサ、３０…制御ユニット、３１…凍結状態検出手段、３２…純水循環判断手段、３３…純水循環ポンプ制御手段、４０…セル、４１…ＭＥＡ、４２…ＧＤＬ、４３…アノード側プレート、４４…カソード側プレート、４５…ＬＬＣプレート、４６…空気流路、４７…純水流路、４８…燃料流路、４９…ＬＬＣ流路
【図１】
2006073340.tif 000003
【図２】
2006073340.tif 000004
【図３】
2006073340.tif 000005
【図４】
2006073340.tif 000006
【図５】
2006073340.tif 000007
【図６】
2006073340.tif 000008