(57)【要約】【課題】  燃料電池における水素不足や空気不足が発生している領域を特定し、水素不足や空気不足が発生している領域についてのみ不純物の除去を行うことが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  複数の局所電流測定手段２０〜２２で燃料電池１０の分割領域Ａ〜Ｃにおける燃料ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定し、燃料電池１０の各分割領域Ａ〜Ｃのうち、局所電流測定手段２０〜２２で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域Ａ〜Ｃ内の燃料ガスを燃料ガス排出手段４３ａ〜４３ｃで排出する。複数の局所電流測定手段２０〜２２で燃料電池１０の分割領域Ａ〜Ｃにおける酸化剤ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定し、燃料電池１０の各分割領域Ａ〜Ｃのうち、局所電流測定手段２０〜２２で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域Ａ〜Ｃ内の酸化剤ガスを酸化剤ガス排出手段３３ａ〜３３ｃで排出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１０）と、
前記燃料電池を複数に分割した分割領域（Ａ〜Ｃ）のそれぞれに設けられ、前記燃料電池（１０）内における燃料ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定する複数の局所電流測定手段（２０〜２２）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）に対応して設けられ、前記燃料電池（１０）の各領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出する複数の燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、前記局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出させるように前記燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）を制御する燃料ガス排出制御手段（５０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１０）と、
前記燃料電池を複数に分割した分割領域（Ａ〜Ｃ）のそれぞれに設けられ、前記燃料電池（１０）内における酸化剤ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定する複数の局所電流測定手段（２０〜２２）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）に対応して設けられ、前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）内の酸化剤ガスを排出する複数の酸化剤ガス排出手段（３３ａ〜３３ｃ）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、前記局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の酸化剤ガスを排出させるように前記酸化剤ガス排出手段（３３ａ〜３３ｃ）を制御する酸化剤ガス排出制御手段（５０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１０）と、
前記燃料電池を複数に分割した分割領域（Ａ〜Ｃ）のそれぞれに設けられ、前記燃料電池（１０）内における燃料ガス不足が発生しやすい部位と酸化剤ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定する複数の局所電流測定手段（２０〜２２）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）に対応して設けられ、前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出する複数の燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）に対応して設けられ、前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）内の酸化剤ガスを排出する複数の酸化剤ガス排出手段（３３ａ〜３３ｃ）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、前記局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した燃料ガス不足が発生しやすい部位の局所電流が第１の所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出させるように前記燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）を制御する燃料ガス排出制御手段（５０）と、
前記燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、前記局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した酸化剤ガス不足が発生しやすい部位の局所電流が第２の所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の酸化剤ガスを排出させるように前記酸化剤ガス排出手段（３３ａ〜３３ｃ）を制御する酸化剤ガス排出制御手段（５０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電機等の移動体用発電機、或いは家庭用発電機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素と空気（酸素）との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池システムが知られている。燃料電池を継続的に動作させると、空気側では反応によって発生した生成水が滞留し、水素側には空気側で発生した水が透過することによる透過水や空気に含まれる窒素が透過することにより、水と窒素が滞留する。このように水や窒素等の不純物が燃料電池内に滞留することにより、水素や空気が流れにくいセルが発生し、その結果、水素や空気の供給が不足するセルが発生する。
【０００３】
このため現状の燃料電池システムでは、不純物を除去するために定期的に水素を大気に排出したり、必要量より過剰に空気を燃料電池に供給して予め不純物が燃料電池内に滞留しないようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、必ずしも水素や空気を過剰に供給する必要がない場合にも、水素や空気の反応ガスを過剰に供給するため、不純物とともに水素を大気に放出することによる燃料のロスや、空気を過剰に供給するための補機動力が増大する。これににより、燃料電池システムの効率が悪化していた。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、燃料電池における不純物が滞留して水素不足や空気不足が発生している領域を特定するとともに、水素不足や空気不足が発生している領域についてのみ不純物の除去を行うことが可能な燃料電池システム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１０）と、燃料電池を複数に分割した分割領域（Ａ〜Ｃ）のそれぞれに設けられ、燃料電池（１０）内における燃料ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定する複数の局所電流測定手段（２０〜２２）と、燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）に対応して設けられ、燃料電池（１０）の各領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出する複数の燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）と、燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の燃料ガスを排出させるように燃料ガス排出手段（４３ａ〜４３ｃ）を制御する燃料ガス排出制御手段（５０）とを備えることを特徴としている。
【０００７】
これにより、不純物の滞留により燃料ガス不足が発生した領域についてのみ、不純物を含む燃料ガスの排出と新たな燃料ガスの供給を行うことができる。この結果、燃料電池における燃料ガス不足が発生していない領域では燃料ガスの排出と新たな燃料ガスの供給を行わないので、必要以上の水素排出とそれに伴う水素供給を抑制することができ、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、燃料電池を複数に分割した分割領域（Ａ〜Ｃ）のそれぞれに設けられた局所電流測定手段（２０〜２２）で、燃料電池（１０）内における酸化剤ガス不足が発生しやすい部位の局所電流を測定し、燃料電池（１０）の各分割領域（Ａ〜Ｃ）のうち、局所電流測定手段（２０〜２２）で測定した局所電流が所定電流値を下回った分割領域（Ａ〜Ｃ）内の酸化剤ガスを排出させるように酸化剤ガス排出手段（３３ａ〜３３ｃ）を制御するように構成している。
【０００９】
これにより、不純物の滞留により酸化剤ガス不足が発生した領域についてのみ、不純物を含む酸化剤ガスの排出と新たな酸化剤ガスの供給を行うことができる。この結果、燃料電池における酸化剤ガス不足が発生していない領域では酸化剤ガスの排出と新たな酸化剤ガスの供給を行わないので、必要以上の酸化剤ガス排出とそれに伴う酸化剤ガス供給を抑制することができ、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の発明と請求項２に記載の発明を組み合わせることもできる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。本実施形態は、燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００１３】
図１は、本実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図であり、図２は電流測定装置２０を装着した燃料電池１０の斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、図示しない車両走行用のモータ等の電気機器に電力を供給するように構成されている。
【００１５】
本実施形態の燃料電池１０は、固体高分子電解質膜型燃料電池であり、基本単位となるセル１００が多数積層され、且つ電気的に直列接続されている。図２に示すように、セル１００は、電解質膜の両側面に電極が配置されたＭＥＡ（Membrane  Electrode  Assembly：電解質・電極接合体）と、このＭＥＡを挟持する空気側セパレータおよび水素側セパレータで構成されている。セパレータは、カーボン材または導電性金属よりなる板状部材からなる。燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギーが発生する。
（水素極側）  Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（酸素極側）  ２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
図２に示すように、積層されたセル１００の両端には端子板１０１が配置されている。本実施形態では、積層された燃料電池セル１００を複数（本実施形態では３個）の群Ａ〜Ｃに分割し、図２中の斜線で示すように、それぞれの燃料電池セル群Ａ〜Ｃに電流測定装置２０〜２２をセル１００の間に挟み込んで配置している。電流測定装置２０〜２２については後述する。なお、燃料電池セル群Ａ〜Ｃが本発明の燃料電池１０を複数に分割した分割領域に相当している。
【００１６】
燃料電池システムには、燃料電池１０の酸素極側に空気（酸化剤ガス）を供給するための空気供給経路３０と、燃料電池１０からの空気を排出するための空気排出経路３１と、燃料電池１０の水素極側に水素（燃料ガス）を供給するための水素供給経路４０と、燃料電池１０からの未反応水素ガス等を排出するための水素排出経路４１とが設けられている。空気供給経路３０には、大気中から吸入した空気を燃料電池１０に圧送するための空気供給ポンプ３２が設けられている。水素供給経路４０の最上流部には、水素が充填された水素ボンベ４２が設けられている。
【００１７】
本実施形態では、それぞれの燃料電池セル群Ａ〜Ｃに対して、水素排出経路４１ａ〜４１ｃが設けられている。３つの水素排出経路４１ａ〜４１ｃは、下流側で合流している。各水素排出経路４１ａ〜４１ｃには、燃料電池１０内部における水素圧力を調整するための水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃがそれぞれ設けられている。なお、水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃが本発明の燃料ガス排出手段に相当している。
【００１８】
図３は電流測定装置２０の斜視図である。本実施形態の３つの電流測定装置２０〜２２は同様の構成であるので、燃料電池セル群Ａに設けられた電流測定装置２０についてのみ図３に基づいて説明する。図３に示すように、電流測定装置２０は、導電性金属よりなる板状の導電体２００を備えている。導電体２００は燃料電池１０のセル１００間に挿入されることにより、導電体２００におけるセル積層方向の一方の端面および他方の端面はセル１００に接触するようになっている。
【００１９】
導電体２００の一方の端面には、ロの字状の溝部２００１によって囲まれた直方体の柱状部２００２が２箇所に形成されている。この柱状部２００２の端面もセル１００に接触するようになっている。なお、図３に示す例では溝部２００１をロの字状とし、柱状部２００２を直方体状としたが、これに限らず、例えば溝部２００１を円状、柱状部２００２を円柱状のような他の形状にすることもできる。
【００２０】
図４は図３の電流測定装置２０の要部の正面図である。図４では、図３中の右下に形成された柱状部２００２付近を示しているが、図３中の左上に形成された柱状部２００２付近の構成も同様であるので、図３中の右下に形成された柱状部２００２付近の構成についてのみ説明する。
【００２１】
図４に示すように、溝部２００１には、柱状部２００２を囲むようにして鉄心２０１が配置され、鉄心２０１の両端部間に磁気センサとしてのホール素子２０２が配置されている。鉄心２０１と磁気センサ２０２は、局所電流センサを構成している。なお、鉄心２０１とホール素子２０２とが本発明の局所電流測定手段に相当している。
【００２２】
導電体２００には、溝部２００１を外部とを連通させるように、ホール素子２０２のリード線２０４を外部に取り出すための溝部２００４が形成されている。さらに導電体２００には、空気入口側通路２００５、空気出口側通路２００６、水素入口側通路２００７、水素出口側通路２００８が形成されている。
【００２３】
上記構成において、セル１００における柱状部２００２に対向する部位から放電される局所電流が柱状部２００２に流れると、その電流に比例した磁界が柱状部２００２の周囲に発生する。ホール素子２０２は、局所電流によって発生した磁界を検出し、電圧に変換する。したがって、鉄心２０１の磁界の強さをホール素子２０２にて測定することにより、柱状部２００２を流れる電流、ひいてはセル１００の局所電流を検出することができる。
【００２４】
図５は、水素側セパレータ１１０の透視図である。図５に示すように、水素側セパレータ１１０は、水素供給経路４０に接続される水素入口部１１１および水素出口部１１２と、水素入口部１１１から水素出口部１１２に向かって水素を流すための水素流路溝１１３とを備えている。
【００２５】
上述の図３で示した電流測定装置２０の柱状部２００２は、水素出口部１１２の近傍（図５において符号Ｄで示す領域）に対応する部位に設けられており、図４で示した局所電流センサ２０１、２０２は水素出口部近傍Ｄにおける局所電流を測定するように構成されている。なお、水素出口部近傍Ｄが本発明の燃料ガスが不足しやすい部位に相当している。
【００２６】
また、燃料電池システムは制御部（ＥＣＵ）５０を備えており、制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。そして、制御部５０には、電流測定装置２０からの信号が入力される。また、制御部５０は、演算結果に基づいて、水素調圧弁３２等に制御信号を出力する。
【００２７】
次に、本実施形態の燃料電池システムの不純物排出制御について図６に基づいて説明する。図６は、制御部５０がＲＯＭ等の格納されたプログラムにしたがって行う不純物排出制御の内容を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、第１の電流測定装置２０の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ１０）。所定電流値は、燃料電池セル１００内の水素不足を診断するために予め設定された値であり、任意に設定することができる。
【００２９】
この結果、第１の電流測定装置２０の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第１の燃料電池セル群Ａに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して水素不足が発生していると診断し（Ｓ１１）、第１の水素圧力調整弁４３ａを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ１２）。所定時間は、水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃの開放により燃料電池セル１００内の不純物を排出するのに充分な時間である。
【００３０】
これにより、第１の燃料電池セル群Ａに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が水素とともに排出され、水素ボンベ４２から新たな水素が第１の燃料電池セル群Ａに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００３１】
次に、第２の電流測定装置２１の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ１３）。この結果、第２の電流測定装置２１の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第２の燃料電池セル群Ｂに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して水素不足が発生していると診断し（Ｓ１４）、第２の水素圧力調整弁４３ｂを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ１５）。
【００３２】
これにより、第２の燃料電池セル群Ｂに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が水素とともに排出され、水素ボンベ４２から新たな水素が第２の燃料電池セル群Ｂに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００３３】
次に、第３の電流測定装置２２の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ１６）。この結果、第３の電流測定装置２２の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第３の燃料電池セル群Ｃに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して水素不足が発生していると診断し（Ｓ１７）、第３の水素圧力調整弁４３ｃを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ１８）。
【００３４】
これにより、第３の燃料電池セル群Ｃに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が水素とともに排出され、水素ボンベ４２から新たな水素が第３の燃料電池セル群Ｃに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００３５】
以上のように、燃料電池１０を複数に分割した燃料電池セル群Ａ〜Ｃのそれぞれにおいて電流測定装置２０〜２２で局所電流を測定し、測定局所電流値が低下した燃料電池セル群Ａ〜Ｃに対応する水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃを開放することで、不純物の滞留により水素不足が発生した燃料電池セル１００を含む燃料電池セル群Ａ〜Ｃについてのみ、不純物を含む水素の排出と新たな水素の供給を行うことができる。これにより、燃料電池１０における水素不足が発生していない燃料電池セル群では水素の排出を行わないので、必要以上の水素排出とそれに伴う水素供給を抑制することができ、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【００３６】
また、電流測定装置２０で燃料電池１０における水素不足が発生しやすい部位の局所電流を測定し、この測定局所電流に基づいて、燃料電池１０の燃料不足を診断することで、燃料電池１０内部における燃料不足状態を正確に診断することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７〜図９に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態に比較して、水素排出経路４１に設けられていた圧力調整弁４３に代えて、空気排出経路３１に圧力調整弁を設けている点が異なる。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】
図７は、本第２実施形態の燃料電池システムの概念図である。本第２実施形態では、燃料電池１０の燃料電池セル群Ａ〜Ｃに対して、空気排出経路３１ａ〜３１ｃが設けられている。３つの空気排出経路３１ａ〜３１ｃは、下流側で合流している。各空気排出経路３１ａ〜３１ｃには、燃料電池１０内部における空気圧力を調整するための空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃがそれぞれ設けられている。これらの空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃの開閉は、制御部５０によって制御される。なお、空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃが本発明の酸化剤ガス排出手段に相当し、制御部５０が本発明の酸化剤ガス排出制御手段に相当している。
【００３９】
図８は、空気側セパレータ１２０の透視図である。図８に示すように、空気側セパレータ１２０は、空気供給流路３０に接続される空気入口部１２１および空気出口部１２２と、空気入口部１２１から空気出口部１２２に向かって空気を流すための空気流路溝１２３とを備えている。
【００４０】
上述の図３で示した電流測定装置２０の柱状部２００２は、空気出口部１２２の近傍（図８において符号Ｅで示す領域）に対応する部位に設けられており、図４で示した局所電流センサ２０１、２０２は空気出口部近傍Ｅにおける局所電流を測定するように構成されている。なお、空気出口部近傍Ｅが本発明の酸化剤ガスが不足しやすい部位に相当している。
【００４１】
次に、本第２実施形態の燃料電池システムの不純物排出制御について図９に基づいて説明する。図９は、制御部５０がＲＯＭ等の格納されたプログラムにしたがって行う不純物排出制御の内容を示すフローチャートである。
【００４２】
まず、第１の電流測定装置２０の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ２０）。所定電流値は、燃料電池セル１００内の空気不足を診断するために予め設定された値であり、任意に設定することができる。
【００４３】
この結果、第１の電流測定装置２０の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第１の燃料電池セル群Ａに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して空気不足が発生していると診断し（Ｓ２１）、第１の空気圧力調整弁４３ａを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ２２）。所定時間は、第１の水素圧力調整弁４３ａの開放により燃料電池セル１００内の不純物を排出するのに充分な時間である。
【００４４】
これにより、第１の燃料電池セル群Ａに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が空気とともに排出され、空気供給ポンプ３２から新たな空気が第１の燃料電池セル群Ａに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００４５】
次に、第２の電流測定装置２１の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ２３）。この結果、第２の電流測定装置２１の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第２の燃料電池セル群Ｂに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して空気不足が発生していると診断し（Ｓ２４）、第２の空気圧力調整弁４３ｂを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ２５）。
【００４６】
これにより、第２の燃料電池セル群Ｂに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が空気とともに排出され、空気供給ポンプ３２から新たな空気が第２の燃料電池セル群Ｂに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００４７】
次に、第３の電流測定装置２２の測定局所電流値が所定電流値を下回ったか否かを判定する（Ｓ２６）。この結果、第３の電流測定装置２２の測定局所電流値が所定電流値を下回ったと判定された場合には、燃料電池１０における第３の燃料電池セル群Ｃに含まれる燃料電池セル１００で不純物が滞留して空気不足が発生していると診断し（Ｓ２７）、第３の空気圧力調整弁４３ｃを所定時間が経過するまで開放する（Ｓ２８）。
【００４８】
これにより、第３の燃料電池セル群Ｃに含まれている燃料電池セル１００内に滞留している不純物が空気とともに排出され、空気供給ポンプ３２から新たな空気が第３の燃料電池セル群Ｃに含まれている燃料電池セル１００に供給される。
【００４９】
以上のように、燃料電池１０を複数に分割した燃料電池セル群Ａ〜Ｃのそれぞれにおいて電流測定装置２０〜２２で局所電流を測定し、測定局所電流値が低下した燃料電池セル群Ａ〜Ｃに対応する空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃを開放することで、不純物の滞留により空気不足が発生した燃料電池セル１００を含む燃料電池セル群Ａ〜Ｃについてのみ、空気の排出を行うことができる。これにより、燃料電池１０における空気不足が発生していない燃料電池セル群では空気の排出を行わないので、空気供給量の増大による空気供給ポンプ３２の動力が増大することを抑制でき、燃料電池システム全体の効率を向上させることができる。
【００５０】
また、電流測定装置２０で燃料電池１０における空気不足が発生しやすい部位の局所電流を測定し、この測定局所電流に基づいて、燃料電池１０の空気不足を診断することで、燃料電池１０内部における空気不足状態を正確に診断することができる。
【００５１】
（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態の構成と上記第２実施形態の構成を組合せ、燃料電池１０における水素不足と空気不足を同時に診断するように構成してもよい。この場合は、燃料電池セル群Ａ〜Ｂのそれぞれに燃料ガス排出手段としての水素圧力調整弁４１ａ〜４１ｃと酸化剤ガス排出手段としての空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃを同時に設ければよい。さらに、燃料電池１０の燃料不足を診断するための所定電流値と、燃料電池１０の空気不足を診断するための所定電流値は、それぞれ設定すればよい。
【００５２】
また、上記各実施形態では、燃料電池１０を構成する燃料電池セル１００を３つの群Ａ〜Ｃに分割したが、燃料電池１０の分割数は複数であればよく、任意に設定することができる。
【００５３】
また、上記第１実施形態では、水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃの開放を予め設定した所定時間が経過するまで行ったが、水素圧力調整弁４３ａ〜４３ｃの開放を電流測定装置２０〜２２の測定局所電流値が所定電流値を下回らなくなるまで行うように構成することもできる。同様に、上記第２実施形態では、空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃの開放を予め設定した所定時間が経過するまで行ったが、空気圧力調整弁３３ａ〜３３ｃの開放を電流測定装置２０〜２２の測定局所電流値が所定電流値を下回らなくなるまで行うように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの概念図である。
【図２】図１の燃料電池の斜視図である。
【図３】図１の電流測定装置の斜視図である。
【図４】図３の電流測定装置の要部拡大図である。
【図５】図１の燃料電池の水素側セパレータの透視図である。
【図６】第１実施形態の不純物排出制御の内容を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態の燃料電池システムの概念図である。
【図８】図７の燃料電池の空気側セパレータの透視図である。
【図９】第２実施形態の不純物排出制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…燃料電池、２０…電流測定装置、３０…空気供給経路、３１…空気排出経路、３２…空気供給ポンプ、３３ａ〜３３ｃ…空気圧力調整弁、４０…水素供給経路、４１…水素排出経路、４２…水素ボンベ、４３ａ〜４３ｃ…水素圧力調整弁、５０…制御部。
【図１】
2006114376.tif 000003
【図２】
2006114376.tif 000004
【図３】
2006114376.tif 000005
【図４】
2006114376.tif 000006
【図５】
2006114376.tif 000007
【図６】
2006114376.tif 000008
【図７】
2006114376.tif 000009
【図８】
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【図９】
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