(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の劣化、特に電解質膜の劣化状況を正確に検出する燃料電池システムを提供する。【解決手段】水素が供給されるアノードと、空気が供給されるカソードを有する燃料電池２のアノード、カソードの下流の水素排出路４、空気排出路６にイオン濃度検出器７、８を設け、イオン濃度検出器７、８によって検出されたイオン濃度（ｐＨ）に基づいて電解質膜の劣化状態を検出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと、酸化剤ガスが供給されるカソードを設けた燃料電池を少なくとも一つ備えた燃料電池システムにおいて、
前記アノードまたは前記カソードの少なくともどちらか一方の下流に、前記燃料電池から排出される排出ガス中のイオン濃度を検出するイオン濃度検出手段と、
前記イオン濃度に基づいて前記燃料電池の劣化状態を検出する燃料電池劣化判断手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池劣化判断手段は、前記イオン濃度と前記燃料電池が劣化した場合の劣化イオン濃度とを比較して前記燃料電池が劣化状態であるかを判断す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】
前記アノードと前記カソードの下流に前記イオン濃度検出手段を設け、
前記イオン濃度検出手段は、前記アノードと前記カソードから排出された排出燃料ガス中のイオン濃度と排出酸化剤ガス中のイオン濃度の偏差を算出する偏差算出手段を備え、
前記燃料電池劣化判断手段は、前記偏差が所定偏差以下となった場合に前記燃料電池が劣化していると判断す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】
前記所定偏差は、前記燃料電池が劣化した場合の前記アノードと前記カソードから排出された前記排出燃料ガス中のイオン濃度と前記排出酸化剤ガス中のイオン濃度との偏差であることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記アノードと前記カソードの下流に前記イオン濃度検出手段を設け、
前記イオン濃度検出手段は、前記アノードと前記カソードから排出された排出燃料ガス中のイオン濃度と排出酸化剤ガス中のイオン濃度の偏差を算出する偏差算出手段を備え、
前記燃料電池劣化判断手段は、燃料電池運転初期時の前記排出燃料ガス中のイオン濃度と前記排出酸化剤ガス中のイオン濃度との劣化前偏差を記憶する記憶手段を有し、
前記劣化前偏差と前記偏差算出手段によって算出された前記偏差との差が所定値よりも大きくなった場合に前記燃料電池が劣化していると判断す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６】
前記燃料電池劣化判断手段によって前記燃料電池が劣化していると判断されると、前記燃料電池の劣化状態を告知する劣化状態告知手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記アノードまたは前記カソードの少なくともどちらか一方の下流に、前記燃料電池から排出される排出ガス中の水蒸気を凝縮する凝縮手段を備え、
前記イオン濃度検出手段は前記凝縮手段によって凝縮した水のイオン濃度を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記凝縮手段は前記燃料電池の排出ガス排出口よりも低い位置に設けることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池劣化判断手段は前記燃料電池の電解質膜が劣化し、前記水素と前記酸化剤がクロスリークを起こしたか否かを判断することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記イオン濃度検出手段は前記排出ガス中の水素イオン濃度を検出することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料電池劣化判断手段によって劣化していると判断された前記燃料電池の運転を中止することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１から１１に記載の燃料電池システムを備えたことを特徴とする燃料電池自動車。
【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ものであり、特に膜電極接合体の劣化診断に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質型燃料電池は、高い走行エネルギー効率が得られる発電手段として現在改良が盛んに進められている。固体高分子電解質型燃料電池はアノード、カソードの両電極と、ガス流路を形成するセパレータ、両極を隔てる電解質膜から構成される単位セルを積層して形成する。固体高分子電解質型燃料電池ではアノードの触媒上で生成したプロトンは、電解質膜中を移動してカソードの触媒上に達し、酸素と反応する。
【０００３】
固体高分子電解質型燃料電池ではアノード、カソードの両電極の触媒と電解質膜をイオン伝動パスで接合する必要があり、その方法としては高分子電解質の溶液と触媒粒子とを混合し、電解質膜に塗布し、乾燥させる方法や、電極の触媒と電解質膜とを加熱圧着する方法がある。
【０００４】
固体高分子電解質型燃料電池が長時間連続して稼働されると、電解質膜は劣化し、孔が開く可能性があり、孔が開いた単位セルではＨ2やＯ2のクロスリークが発生する。
【０００５】
固体高分子電解質型燃料電池は各単位セルのクロスリークが固体高分子電解質型燃料電池の性能、寿命に大きな影響を与えることから、各単位セルのクロスリークを迅速に且つ正確に検出することは重要となる。この目的のため、ガスを分析して各セルでのガスリーク量を測定することは有効であるが、積層された各単位セルのガスリーク量を測定する方法として、単位セル毎にガスサンプリング口を取り付け、ガス検知器によってガスリーク量を検出するものが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平３−４０３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の発明では、Ｈ2やＯ2を検出し、クロスリークの判定を行う場合には、電解質膜を通り抜けてクロスリークしたＨ2やＯ2は電解質膜表面に塗布されている触媒の作用によって燃焼反応を起こし、更に電解質膜に微少な孔が開いている場合にはクロスリークするガスの量が微量なためガス検知器で検出することが困難である、といった問題点がある。
【０００７】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、電解質膜の劣化状態を正確に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、水素が供給されるアノードと、酸化剤が供給されるカソードを設けた燃料電池を少なくとも一つ備えた燃料電池システムにおいて、アノードまたはカソードの少なくともどちらか一方の下流に、燃料電池から排出される排出ガス中のイオン濃度を検出するイオン濃度検出手段と、イオン濃度に基づいて燃料電池の劣化状態を検出する燃料電池劣化判断手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、燃料電池、特に電解質膜の劣化によって発生するイオンの濃度を燃料電池の下流に設けたイオン濃度検出手段によって検出することで、燃料電池の劣化状態を検出することができ、燃料電池が劣化した場合に早期に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１実施形態の構成を図１の概略図を用いて説明する。この実施形態は単位セル１を積層し構成された燃料電池スタック（以下、燃料電池）２と、各単位セル１に水素（燃料ガス）を導入する水素供給路３と、各単位セル１から外部へ燃料電池１の発電反応後の排出水素を排出する水素排出路４を備える。また各単位セル１に空気（酸化剤ガス）を導入する空気供給路５と、各単位セル１から外部へ燃料電池１の発電反応後の排出空気を排出する空気排出路６と、水素排出路４に設けたイオン濃度検出器（イオン濃度検出手段）７と、空気排出路６に設けたイオン濃度検出器（イオン濃度検出手段）８を備える。さらにイオン濃度検出器７、８によって検出されたイオン濃度から燃料電池２の劣化状態を判断するコントローラ２０を備える。
【００１１】
次に単位セル１の構成について図２の概略図を用いて説明する。単位セル１は、電解質膜１０の一方の面にアノード１１を備え、もう一方の面にカソード１２を備える。またアノード１１とカソード１２の電解質膜１０とは反対側に位置する面にはそれぞれセパレータ１３を備える。
【００１２】
電解質膜１０はパーフルオロスルホン酸系（例えばＤｕＰｏｎｔ社：ＮＡＦＩＯＮ、旭化成：Ａｃｉｐｌｅｘ、旭硝子：Ｆｌｅｍｉｏｎなど）の電解質膜である。
【００１３】
アノード１１には水素供給路３から水素が供給され、カソード１２には空気供給路５から空気が供給される。アノード１１とカソード１２にはそれぞれ触媒が担持されており、燃料電池２の発電反応では、アノード１１の触媒上で生成されたプロトンが電解質膜１０中を移動し、カソード１２の触媒上で空気中の酸素と反応し水を生成する。また、電解質膜１０のプロトン伝導性を十分に発現させるために燃料電池２へ供給する水素または酸素に水分を含ませて加湿する。そのためアノード１１とカソード１２から排出される排出水素または排出空気には水蒸気を含んでいる。
【００１４】
ここでイオン濃度検出器７、８におけるイオン濃度検出について説明する。電解質膜１０は燃料電池が長時間稼働すると徐々に劣化するが、その劣化状態をイオン濃度検出器７、８によって検出する。イオン濃度検出器７は、排出水素（排出燃料ガス）中のＨ+の濃度（ｐＨ）を検出し、イオン濃度検出器８は、排出空気（排出酸化剤ガス）中のｐＨを検出する。
【００１５】
パーフルオロスルホン酸系の電解質膜１０では、電解質膜１０が劣化すると電解質膜１０を構成する樹脂成分からＦ-やＳＯ42-、また樹脂成分の変質によって生じる有機酸（Ｒｆ−ＣＯＯ-、Ｒｆ−ＳＯ3-）が生成され、またＦ-や有機酸のアニオン種のカウンターイオンとしてＨ+が生成される。そしてＦ-や有機酸、またはＨ+がアノード１１またはカソード１２からの排出水素と排出空気と共に燃料電池２の外部に排出される。
【００１６】
また触媒やアノード１１とカソード１２の電極（例えば、カーボンブラックなど）、セパレータ１３（例えば、カーボンセパレータ、金属セパレータ）の劣化により金属カチオン種が生成される。金属カチオン種は電解質膜１０のイオン交換能によって、電解質膜１０内でＨ+とのイオン交換によってトラップされ、Ｈ+が生成される。これにより電解質膜のプロトン伝導性の性能劣化が起きる。
【００１７】
この実施形態のイオン濃度検出器７、８ではｐＨを検出することで電解質膜１０の劣化状態を検出する。これにより電解質膜１０に限られず、アノード１１やカソード１２、またはセパレータ１３の劣化状態を検出することができる。なお、Ｈ+濃度の代わりにＦ-やＳＯ42-などのイオンを検出してもよい。
【００１８】
なお、フッ素系電解質では代表的に膜の劣化で溶出してくるイオン種として、Ｆ-、ＳＯ42-が挙げられる。これらを検出することで膜の劣化を検出できるが、さらにそれらアニオン種のカウンターイオンであるプロトンを用いると、様々な膜の劣化現象（Ｆ-、ＳＯ42-の溶出、金属イオンの膜への吸着による電解質膜１０のプロトン伝導性の性能劣化）のトータル量を見積もることができるので、より検出感度が高くなる。さらに、センサ素子も安価なｐＨ計を用いることができるので、コストを抑えつつ、検出感度を向上することが可能となる。
【００１９】
次に単位セル１での劣化状態とイオン濃度変化について図３のマップを用いて説明する。図３は燃料電池２の稼働時間とイオン濃度検出器７、８で検出されるアノード１１とカソード１２の各ｐＨの関係を示すマップである。なお、ここでは図３のハッチング部において電解質膜１０に細孔が生じるものとする。
【００２０】
イオン濃度検出器７、８によって検出されるｐＨは燃料電池２が稼働すると電解質膜１０などの劣化状態に応じてアノード１１のｐＨｈ、カソード１２のｐＨａが或る程度の差を保ちながら燃料電池１の稼働状態に応じて変動する。そして長時間の稼働などにより劣化が進むと、アノード１１のｐＨｈ、カソード１２のｐＨａは次第に低下する、すなわち酸性を示すようになる。そして、電解質膜１０に細孔が開くとアノード１１のｐＨｈとカソード１２のｐＨａの変動が大きくなる（ハッチング部）。特にアノード１１のｐＨｈは電解質膜１０に細孔が開くと急激に低下し、その後カソード１２のｐＨに収束するようになる。これは細孔が開いたために、アノード１１とカソード１２が細孔によって連通し、アノード１１とカソードの間で濃度拡散が起こるためである。そのためイオン濃度検出器７、８によって水素排出路４と空気排出路６の排出水素、排出空気中のイオン濃度（ｐＨ）を検出することで、燃料電池２、特に電解質膜１０の劣化状態を検出することができる。特にアニオン種のカウンターイオンであり、金属カチオンのイオン交換によっても生成されるＨ＋濃度を検出することで、燃料電池２、特に電解質膜１０の劣化状態を容易に、かつ正確に検出することができる。
【００２１】
次に電解質膜１０の劣化判定を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートは所定時間毎に行われる。
【００２２】
ステップＳ１０１ではイオン濃度検出器７において水素排出路４の排出水素のｐＨｈと、イオン濃度検出器８において空気排出路６の排出空気のｐＨａを検出する。
【００２３】
ステップＳ１０２ではステップＳ１０１で検出したイオン濃度検出器７、８で検出したｐＨｈ、ｐＨａをコントローラ２０に伝達し、予め設定された閾値ｄ１、ｄ２とそれぞれ比較する。この閾値は電解質膜１０が劣化し、電解質膜１０に細孔が開いてアノード１１とカソード１２に供給された水素、または空気が電解質膜１０をクロスリークする劣化状態を示すｐＨである。
【００２４】
そしてｐＨｈがｄ１よりも低く、さらにｐＨａがｄ２よりも高い場合には電解質膜１０に細孔が開いていると判断し、ステップＳ１０３へ進み、前記条件以外、つまり細孔が開いていない場合には制御を終了する（ステップＳ１０２が燃料電池劣化判断手段を構成する）。
【００２５】
ステップＳ１０３では、電解質膜１０が劣化し細孔が開いているので、図示しないがアラームや運転パネルの点灯などの劣化状態告知手段によって運転者に電解質膜１０の劣化状態を知らせる。
【００２６】
以上の制御によって、燃料電池２から排出される排気ガス中のイオン濃度を検出することで、電解質膜１０の劣化状態を検出することができる。
【００２７】
なお、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３において電解質膜１０の劣化状態に応じた閾値を設定し、イオン濃度検出器７、８で検出されるｐＨから燃料電池２の劣化状態を複数の段階に分けて運転者に知らせるようにしてもよい。
【００２８】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００２９】
この実施形態では、水素排出路４の排出水素のイオン濃度を検出するイオン濃度検出器７と、空気排出路６の排出空気中のイオン濃度を検出するイオン濃度検出器８によって排出水素と排出空気中に含まれ、電解質膜１０などの劣化によって生成されたＨ+濃度（ｐＨ）を検出することで、電解質膜１０の劣化状態を検出することができる。Ｈ+濃度を検出することで、例えば電解質膜１０に細孔が開いてクロスリークする水素、または空気を検出するよりも早期に電解質膜１０の劣化を検出することができる。電解質膜１０などが劣化すると燃料電池２の出力が低下するが、劣化を早期に検出することで、例えば車両に燃料電池２を搭載した場合には、燃料電池２の劣化が検出されると車両を安全な箇所まで移動することも可能となる。
【００３０】
電解質膜１０の劣化だけでなく、電極などの劣化によっても生成されるＨ+の濃度をイオン濃度検出器７、８において検出することで、燃料電池２の劣化を早期に検出することができるので、燃料電池２、特に電解質膜１０の劣化診断を正確に行うことができる。また、Ｈ＋は検出が容易であり、簡易なセンサによって検出することができるので、システムを簡易にでき、コストを削減することができる。
【００３１】
次に本発明の第２実施形態の構成を図５の概略図を用いて説明する。この実施形態につては図１と異なる部分を説明する。この実施形態では燃料電池２を２つ備え、それぞれ燃料電池２Ａ、燃料電池２Ｂとする（以下、燃料電池２Ａについての構成にはＡを、燃料電池２Ｂの構成にはＢをつけるものとする）。なお、燃料電池２は２つに限られず、複数備えてもよい。
【００３２】
燃料電池２Ａと燃料電池２Ｂは第１実施形態で説明した燃料電池２と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。
【００３３】
コントローラ２０は、イオン濃度検出器７Ａ、８Ａ及びイオン濃度検出器７Ｂ、８Ｂによって検出された燃料電池２Ａ、２Ｂのそれぞれの排出水素、排出空気中のｐＨｈ、ｐＨａから燃料電池２Ａ、２Ｂの劣化状態を検出する。そして、その結果を燃料電池運転制御コントローラ３０に伝達する。
【００３４】
燃料電池運転制御コントローラ３０では、劣化した燃料電池の運転を停止する。以上の構成によって、劣化した燃料電池の稼働を停止し、電解質膜の劣化の進行を防ぐことができる。
【００３５】
次にこの実施形態での電解質膜１０の劣化判定を図６のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートは所定時間毎に行われる。
【００３６】
ステップＳ２０１ではイオン濃度検出器７Ａ、８Ａにおいて水素排出路４Ａと空気排出路６Ａの排出水素、排出空気中のｐＨｈＡ、ｐＨａＡをそれぞれ検出する。また、イオン濃度検出器７Ｂ、８Ｂにおいて水素排出路４Ｂと空気排出路６Ｂの排出水素、排出空気中のｐＨｈＢ、ｐＨａＢをそれぞれ検出する。
【００３７】
ステップＳ２０２ではステップＳ２０１で検出したイオン濃度検出器７Ａ、７Ｂ及びイオン濃度検出器８Ａ、８Ｂで検出した各ｐＨをコントローラ２０に伝達し、予め設定された閾値ｄ１、ｄ２とそれぞれ比較する。この閾値は電解質膜１０Ａ、１０Ｂが劣化し、電解質膜１０Ａ，１０Ｂに細孔が開いてアノード１１Ａ、１１Ｂとカソード１２Ａ、１２Ｂに供給された水素、または空気が電解質膜１０Ａ，１０Ｂをクロスリークする劣化状態を示すｐＨである。イオン濃度検出器７Ａ、７Ｂの各ｐＨｈを閾値ｄ１と比較し、イオン濃度検出器７ｂ、８ｂの各ｐＨａを閾値ｄ２と比較する。
【００３８】
そしてｐＨｈＡがｄ１よりも低く、さらにｐＨａＡがｄ２よりも高い場合には電解質膜１０Ａに、ｐＨｈＢがｄ１よりも低く、さらにｐＨａＢがｄ２よりも高い場合には電解質膜１０Ｂに細孔が開いていると判断し、ステップＳ１０３へ進む。前記条件以外、つまり電解質膜１０Ａ、１０Ｂの両方に細孔が開いていない場合には制御を終了する。
【００３９】
ステップＳ２０３では、電解質膜１０Ａ、１０Ｂのうち少なくとも１つの電解質膜が劣化し細孔が開いているので、図示しないがアラームや運転パネルの点灯などの劣化状態告知手段によって運転者に電解質膜１０Ａ、１０Ｂの劣化状態を知らせる。
【００４０】
ステップＳ２０４では、劣化が生じた電解質膜を有する燃料電池の運転を停止し、劣化が生じていない電解質を有する燃料電池のみで発電を継続する。劣化が生じた燃料電池の運転を停止することで、燃料電池の劣化の進行を防ぐことができる。
【００４１】
なお、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３において電解質膜１０Ａ、１０Ｂの劣化状態に応じた閾値を設定し、イオン濃度検出器７Ａ、８Ａ及びイオン濃度検出器７Ｂ、８Ｂで検出されるｐＨから燃料電池２の劣化状態を複数の段階に分けて運転者に知らせるようにしてもよい。
【００４２】
以上の制御によって、燃料電池２から排出される排気ガス中のイオン濃度（ｐＨ）を検出することで、電解質膜１０の劣化状態を検出することができる。
【００４３】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００４４】
この実施形態では第１の実施形態の効果に加え、劣化した電解質膜を備えた燃料電池を早期に検出することができ、その際に劣化した燃料電池の運転を停止させるので、燃料電池の劣化の進行を抑制し、更に劣化していない燃料電池によって運転を継続することができる。
【００４５】
次に本発明の第３実施形態の構成を図７の概略図を用いて説明する。第３実施形態については図１と異なる部分を説明する。この実施形態は水素排出路４と空気排出路６の途中に排出水素、または排出空気中の水蒸気を凝縮する凝縮装置（凝縮手段）１５、１６を設ける。そして凝縮装置１５、１６で凝縮された水を蓄えるタンク内にイオン濃度検出器７、８をそれぞれ設け、凝縮した水のｐＨを検出する。その他の構成については第１実施形態と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。この構成によって燃料電池２から排出される排出ガス中のｐＨを正確に検出することができる。
【００４６】
凝縮装置１５は水素排出路４に設けられ、燃料電池２から排出された排出水素中の水蒸気を凝縮させる。また凝縮装置１６は空気排出路６に設けられ、燃料電池２から排出された排出空気中の水蒸気を凝縮させる。水蒸気が凝縮された排出水素または排出空気は凝縮装置１５、１６から外部へ排出される。凝縮装置１５、１６で凝縮した水を蓄えるタンクの容量が大きいと電解質膜１０の劣化によるｐＨの変化に対して、タンク内のｐＨの変化に遅れが生じるので、凝縮装置１５、１６にタンクの容量は凝縮する凝縮水量、すなわち燃料電池２の容量に応じて設定する。また、タンク内の水を排出する排出手段を設け、タンク内の水を排出することで、タンク内の水を入れ替えてｐＨの変化を素早く検出し、電解質膜１０の劣化状態を検出することができる。
【００４７】
なお、凝縮装置１５、１６は燃料電池２よりも下方に配置する。ここでは水素排出路４と空気排出路６から鉛直方向下向きに配置する。また、凝縮装置１５から燃料電池２へ凝縮水が逆流しないように逆流防止弁などを用い、凝縮装置１５から燃料電池２へ凝縮水が逆流するのを防止する。
【００４８】
電解質膜１０の劣化判定については第１実施形態の図３に示すフローチャートと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００４９】
本発明の第３実施形態の効果について説明する。
【００５０】
第３実施形態は第１実施形態の効果に加えて、水素排出路４と空気排出路６に凝縮装置１５を備え、凝縮装置１５によって排出水素と排出空気中の水蒸気を凝縮し、その凝縮水のイオン濃度を検出することで、イオン濃度をより正確に検出することができ、燃料電池２の劣化状態をより正確に検出することができる。
【００５１】
なお、本発明では電解質膜１０はパーフルオロスルホン酸系の電解質膜を用いたが、パーフルオロスルホン酸系の電解質膜に限られず、他に炭化水素系電解質膜、例えばスルホン酸やカルボン酸を含むポリスチレン系などの電解質膜、耐熱性に優れた芳香族炭化水素系電解質（ポリエーテルエーテルケトン系、ポリエーテルスルホン系）、リン酸をドープしたポリベンズイミダゾールなどを用いてもよい。この場合には、それぞれの電解質膜から溶出する各イオンを検出することで、電解質膜の劣化状態を検出することができる。
【００５２】
また、所定時間あたりのｐＨの変化量を算出し、電解質膜１０の劣化状態を示すｐＨの所定変化量と比較してもよい。また、イオン濃度検出器７とイオン濃度検出器８のｐＨの偏差を算出し（偏差算出手段）、電解質膜１０の劣化状態を示すｐＨの偏差である所定偏差と比較し、偏差が所定偏差よりも小さい場合に燃料電池２が劣化したと判断してもよい。
【００５３】
さらに、燃料電池２の運転初期時の偏差をコントローラ２０に記憶し（記憶手段）、その記憶した偏差とｐＨの偏差を比較し、運転初期時の偏差とｐＨの偏差との差が予め設定した所定値よりも大きくなった場合に燃料電池２が劣化したと判断してもよい。
【００５４】
また、イオン濃度検出器７、８を水素排出路４と空気排出路６にそれぞれも設けたが、アノード１１またはカソード１２のどちらか一方の排出流路に設けてもよい。さらにカソード１２には外部より空気が供給されるが、外部より供給される空気中のイオン成分は環境条件によって変化する可能性があるが、カソード１２に供給される前の空気中のｐＨを検出し、カソード１２から排出される排出空気のｐＨに補正を施してもよい。
【００５５】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
固体高分子電解質膜を備えた燃料電池システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の単位セルの概略図である。
【図３】本発明における燃料電池の稼働時間とアノードとカソードの各ｐＨの変化を示すマップである。
【図４】本発明の第１実施形態の電解質膜の劣化判定を行うフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態の電解質膜の劣化判定を行うフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      単位セル
２      燃料電池
３      水素供給路
４      水素排出路
５      空気供給路
６      空気排出路
７      イオン濃度検出器（イオン濃度検出手段）
８      イオン濃度検出器（イオン濃度検出手段）
１０    電解質膜
１１    アノード
１２    カソード
１５    凝縮装置（凝縮手段）
１６    凝縮装置（凝縮手段）
２０    コントローラ
【図１】
2006049146.tif 000003
【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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