(57)【要約】【課題】  大型の消泡装置を用いることなく、発電性能の低下が抑制された燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システムは、カソードに供給されたカソード溶液内のメディエータを、アノードに供給された燃料ガスで還元することにより発電する燃料電池と、前記カソードから排出された前記カソード溶液内の前記メディエータを、空気の気泡で酸化して前記カソードに供給する再生装置と、前記再生装置から前記カソードに供給される前記カソード溶液から、前記カソード溶液内に残った前記気泡を分離する気液分離装置と、前記再生装置で前記メディエータの酸化に用いられた前記空気を、前記気液分離装置内の前記カソード溶液中で前記気泡より大きな気泡となるように前記気液分離装置に供給する供給装置とを有し、前記気液分離装置は、前記大きな気泡により前記カソード溶液から前記気泡を分離する。【選択図】図１
2018106913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードに供給されたカソード溶液内のメディエータを、アノードに供給された燃料ガスで還元することにより発電する燃料電池と、
前記カソードから排出された前記カソード溶液内の前記メディエータを、空気の気泡で酸化して前記カソードに供給する再生装置と、
前記再生装置から前記カソードに供給される前記カソード溶液から、前記カソード溶液内に残った前記気泡を分離する気液分離装置と、
前記再生装置で前記メディエータの酸化に用いられた前記空気を、前記気液分離装置内の前記カソード溶液中で前記気泡より大きな気泡となるように前記気液分離装置に供給する供給装置とを有し、
前記気液分離装置は、前記大きな気泡により前記カソード溶液から前記気泡を分離する、
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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１及び２に開示されているようなレドックスフロー型の燃料電池システムが知られている。レドックス（RedOx: Reduction / Oxidation）とは、還元及び酸化のことである。
【０００３】
この燃料電池システムは、カソードと再生装置との間で、ポリオキソメタレート（ＰＯＭ:polyoxometalate）などのメディエータ（酸化還元物質）を含むカソード溶液を循環させることにより、カソードにおける酸化還元反応を実現する。メディエータは、カソードにおいて還元された後、再生装置で酸化されることにより再生されて、カソードに再供給される。
【０００４】
再生装置は、気泡化した空気をカソード溶液と混合することによりメディエータを酸化する。メディエータの酸化反応の速度を増加させるため、空気は、メディエータとの接触面積が大きくなるように微細な気泡として再生装置に導入される。微細な気泡は、エネルギが安定して消失しにくいため、メディエータの酸化後のカソード溶液内に残ることがある。
【０００５】
カソード溶液内に残った気泡が燃料電池セルのカソード極に到達した場合、気泡によりカソード極とメディエータの接触面積が減少するため、メディエータの還元反応の効率が低下する。これに対し、例えば特許文献３には、気泡を消失させるための正に帯電した消泡部材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１２−５２６３４４号公報
【特許文献２】特表２０１０−５４１１２７号公報
【特許文献３】特開２０１６−４８６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、燃料電池の負荷が高い場合、再生装置には、通常時より多くの気泡が導入される。上記の消泡部材は、燃料電池の電力により動作するため、この場合、気泡を十分に消失させることができないおそれがある。また、気液分離装置により気泡を除去する場合でも、やはり多くの気泡を十分に消失させることができないおそれがある。
【０００８】
これに対し、外部から取り込んだ空気を大きな気泡として気液分離装置に導入すれば、大きな気泡は、エネルギ的に安定しているため、微細な気泡を取り込み消失させることができる。
【０００９】
しかし、外部から取り込んだ空気には約２１（％）の酸素が含まれているため、その気泡が気液分離装置から燃料電池セルのカソード極に到達した場合、カソード極とメディエータの接触面積が減少するだけでなく、メディエータの酸化反応を促進することにより還元反応を大きく阻害するおそれがある。したがって、外部から取り込んだ空気を微細泡の消失に用いた場合、燃料電池の発電性能が大幅に低下するおそれがある。
【００１０】
また、大型の消泡装置を用いて微細泡を消失させることも考えられるが、燃料電池システムが大規模化するという問題が生ずる。
【００１１】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、大型の消泡装置を用いることなく、発電性能の低下が抑制された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】
【００１２】
本明細書に記載の燃料電池システムは、カソードに供給されたカソード溶液内のメディエータを、アノードに供給された燃料ガスで還元することにより発電する燃料電池と、前記カソードから排出された前記カソード溶液内の前記メディエータを、空気の気泡で酸化して前記カソードに供給する再生装置と、前記再生装置から前記カソードに供給される前記カソード溶液から、前記カソード溶液内に残った前記気泡を分離する気液分離装置と、前記再生装置で前記メディエータの酸化に用いられた前記空気を、前記気液分離装置内の前記カソード溶液中で前記気泡より大きな気泡となるように前記気液分離装置に供給する供給装置とを有し、前記気液分離装置は、前記大きな気泡により前記カソード溶液から前記気泡を分離する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大型の消泡装置を用いることなく、発電性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例の燃料電池システムを示す構成図である。
【図２】気泡の径に対する気泡のエネルギの変化を示す図である。
【図３】気液分離装置の一例を示す構成図である。
【図４】第２実施例の燃料電池システムを示す構成図である。
【図５】制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
図１は、第１実施例の燃料電池システムを示す構成図である。燃料電池システムは、レドックスフロー型であり、例えば自動車などの車両に搭載され、車両を駆動するモータに電力ＰＷを供給する。
【００１６】
燃料電池システムは、水素タンク１１と、燃料ガス調圧弁１２と、燃料電池１３と、パージ弁１４と、水素循環ポンプＰｈと、ノズル装置２０，２３と、再生装置２１と、気液分離装置２２と、溶液循環ポンプＰｏと、エアコンプレッサＣとを有する。
【００１７】
燃料電池１３には、燃料ガスの一例である水素ガスを供給するための燃料ガス供給路Ｒ１０と、発電に使用した水素ガスを排出するための燃料ガス排出路Ｒ１１とが接続されている。燃料ガス供給路Ｒ１０には、水素タンク１１及び燃料ガス調圧弁１２が、この順に接続されている。
【００１８】
水素タンク１１は、水素ガス（Ｈ２）を供給する装置であり、内部に水素ガスを高圧の状態で貯留している。水素ガスは、水素タンク１１から燃料ガス調圧弁１２を経由して燃料電池１３のアノードに導入される。水素ガスは、燃料ガス調圧弁１２を通過することで圧力が調整される。
【００１９】
燃料電池１３から排出された水素ガス（つまりオフガス）は、燃料ガス排出路Ｒ１１に導かれる。燃料ガス排出路Ｒ１１の途中には、パージ弁１４が設けられている。パージ弁１４は、通常、閉塞されているが、燃料ガス排出路Ｒ１１から水素ガスをパージするときに開放される。
【００２０】
燃料ガス排出路Ｒ１１からは、再循環経路Ｒ１２が分岐している。分岐した再循環経路Ｒ１２は、燃料ガス供給路Ｒ１０に接続されている。再循環経路Ｒ１２には水素循環ポンプＰｈが設けられており、水素循環ポンプＰｈは、燃料ガス排出路Ｒ１１に排出された水素ガスを、再循環経路Ｒ１２を経由して燃料ガス供給路Ｒ１０に導く。再循環経路Ｒ１２から燃料ガス供給路Ｒ１０に導かれた水素ガスは、燃料電池１３に再供給される。
【００２１】
燃料電池１３のアノードには水素ガスが供給され、燃料電池１３のカソードには、メディエータであるＰＯＭ（ポリオキソメタレート）を含むカソード溶液が供給される。燃料電池１３は、複数の燃料電池セルの積層体（スタック）として構成され、各燃料電池セルは、アノード電極１３ａとカソード電極１３ｃ、及びアノード電極１３ａとカソード電極１３ｃとに挟まれた電解質膜１３ｂを備える。
【００２２】
電解質膜１３ｂは、例えば、固体高分子材料としてのフッ素系スルホン酸ポリマにより形成された高分子電解質膜であり、湿潤状態において良好なプロトン電導性を有する。アノード電極１３ａ及びカソード電極１３ｃは、例えば多孔質構造を有し、圧力損失が抑制され、かつ、反応面積が大きい構造であることが望ましい。アノード電極１３ａには白金触媒が備えられており、アノード電極１３ａに供給された水素ガスは、白金触媒によりプロトン（水素イオン）に変化する。
【００２３】
一方、カソード電極１３ｃと再生装置２１の間には、ＰＯＭを含むカソード溶液が循環している。ＰＯＭは、バナジウム、モリブデン、及びタングステンなどを含む化合物である。ＰＯＭの化学式は、例えばＸＭ１１２−ｍＭ２ｍＯ４０ｎ―で表される。ここで、Ｘは例えばＰ，Ｓｉ，Ｓ，Ｇｅであり、Ｍ１は例えばＭｏ，Ｗであり、Ｍ２は例えばＶである。また、ｍは１〜１２である。
【００２４】
カソード溶液内のＰＯＭは、カソード電極１３ｃにおいて、アノード電極１３ａから移動してきたプロトンと結合することにより還元されてＰＯＭ−Ｈ（還元体）に変化する。つまり、カソード電極１３ｃでは、ＰＯＭ＋ｅ−＋Ｈ＋→ＰＯＭ−Ｈの反応が生ずる。なお、ｅ−は電子を表す。
【００２５】
このように、燃料電池１３は、カソードに供給されたカソード溶液内のＰＯＭを、アノードに供給された燃料ガスで還元されることにより発電する。発電により得られた電力ＰＷは、例えば車両を駆動するモータなどに供給される。
【００２６】
燃料電池１３と再生装置２１の間には、発電に使用されたカソード溶液を排出するための溶液排出路Ｒ２１が接続されている。溶液排出路Ｒ２１には、燃料電池１３と再生装置２１の間でカソード溶液を循環させるための溶液循環ポンプＰｏが接続されている。
【００２７】
再生装置２１は、エアコンプレッサＣから圧送された空気（酸素）の気泡Ｂｃで、燃料電池１３のカソードから排出されたカソード溶液内のＰＯＭを酸化する。再生装置２１は、溶液送出路Ｒ２２を介して気液分離装置２２に接続されており、溶液送出路Ｒ２２の一端は、再生装置２１内のカソード溶液２１ｂ中に浸っている。再生装置２１は、ＰＯＭの酸化後のカソード溶液を溶液送出路Ｒ２２により気液分離装置２２に送出する。
【００２８】
気液分離装置２２は、再生装置２１から燃料電池１３のカソードに供給されるカソード溶液から、カソード溶液内に残った気泡Ｂｃを分離する。気液分離装置２２は、カソード溶液を燃料電池１３のカソードに供給するための溶液供給路Ｒ２０と、カソード溶液から分離された気泡Ｂｃの空気を外部に排出するための酸化剤ガス排出路Ｒ３２とが接続されている。気液分離装置２２は、カソード溶液から分離した気泡Ｂｃの空気を酸化剤ガス排出路Ｒ３２から外部に排出し、カソード溶液を溶液供給路Ｒ２０から燃料電池１３のカソードに供給する。
【００２９】
溶液循環ポンプＰｏは、カソード溶液を燃料電池１３のカソードに再供給する。より具体的には、溶液循環ポンプＰｏは、燃料電池１３と再生装置２１及び気液分離装置２２の間にカソード溶液の循環流を発生させることにより、燃料電池１３から排出されたカソード溶液を再生装置２１に圧送するとともに、再生装置２１から気液分離装置２２を介して排出されたカソード溶液を燃料電池１３に圧送する。
【００３０】
エアコンプレッサＣは、酸化剤ガス供給路Ｒ３０を介し再生装置２１に空気を供給する。エアコンプレッサＣは、例えば車両の外部から、酸素（Ｏ２）を含む空気を取り込んで再生装置２１に圧送する。
【００３１】
酸化剤ガス供給路Ｒ３０の先端には、ノズル装置２０が設けられている。ノズル装置２０は、エアコンプレッサＣからの空気を気泡化して再生装置２１に導入する。ノズル装置２０は、空気とＰＯＭの接触面積が大きくなるように空気を微細な気泡Ｂｃとして再生装置２１に噴出する。
【００３２】
再生装置２１は、燃料電池１３のカソードから排出されたカソード溶液内のＰＯＭ−Ｈを、空気に含まれる酸素で酸化することでＰＯＭ（酸化体）を再生する。再生装置２１内で行われる酸化反応は、Ｏ２＋４ＰＯＭ−Ｈ→２Ｈ２Ｏ＋４ＰＯＭで表される。
【００３３】
ＰＯＭの還元反応は、再生装置２１内に設けられた例えば円柱状の反応室内で行われる。再生装置２１の反応室には、エアコンプレッサＣから空気が導入され、燃料電池１３のカソードからカソード溶液が導入される。
【００３４】
再生装置２１は、反応室の底面Ｌａにおいてノズル装置２０及び溶液排出路Ｒ２１と接続されている。反応室内では、空気の気泡Ｂｃとカソード溶液が混合することにより還元反応が行われる。気泡Ｂｃは、反応室内に貯まったカソード溶液２１ｂ内を上昇して、その表面Ｓａから抜けて気体溜まり２１ａに到達する。気体溜まり２１ａは、貯まったカソード溶液の表面Ｓａから反応室の上面Ｕａの間の空間であって、ＰＯＭの還元反応に用いられた空気が貯留されている。
【００３５】
再生装置２１は、反応室内のカソード溶液２１ｂの表面Ｓａ下まで延びた溶液送出路Ｒ２２によりカソード溶液２１ｂを気液分離装置２２に送出する。微細な気泡Ｂｃは、エネルギが安定して消失しにくいため、ＰＯＭの酸化後のカソード溶液内に残ることがある。
【００３６】
Ｕ（ｒ）＝−（４πａ／３）・ｒ３＋４πｂｒ２                     ・・・式（１）
【００３７】
図２は、気泡の径に対する気泡のエネルギの変化を示す図である。気泡の径をｒとし、気泡のエネルギをＵ（ｒ）とすると、気泡のエネルギＵ（ｒ）は、上記の式（１）により表される。式（１）において、ａ，ｂは定数である。図２から理解されるように、気泡の径ｒが小さいほど、そのエネルギＵ（ｒ）は低く、安定であるため、気泡の形状が崩されにくい。
【００３８】
このため、再生装置２１は、図１に示されるように、ＰＯＭの酸化後のカソード溶液を気液分離装置２２に送出する。気液分離装置２２は、再生装置２１から送出されたカソード溶液から、カソード溶液に残った気泡Ｂｃを分離して酸化剤ガス排出路Ｒ３２から排出する。
【００３９】
気液分離装置２２は、再生装置２１内の気体溜まり２１ａに溜まった使用済みの空気を利用してカソード溶液から気泡Ｂｃを除去する。このため、再生装置２１は、分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１を介して、使用済みの空気を気液分離装置２２に供給する。
【００４０】
分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１は、気体溜まり２１ａの周囲の側面に接続されている。気体溜まり２１ａの空気は、溶液循環ポンプＰｏにより生ずる循環流によって分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１から気液分離装置２２に供給される。分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１の先端には、ノズル装置２３が設けられている。ノズル装置２３は、再生装置２１に接続されたノズル装置２０が生成した微細な気泡Ｂｃより大きな気泡を生成する。
【００４１】
このように、ノズル装置２３及び分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１は、供給装置の一例として、再生装置２１でＰＯＭの酸化に用いられた空気を、気液分離装置２２内のカソード溶液中で気泡Ｂｃより大きな気泡となるように気液分離装置２２に供給する。
【００４２】
図３は、気液分離装置２２の一例を示す構成図である。気液分離装置２２は、隔壁２２ａ〜２２ｃにより一部が隔てられた貯留槽を有する。気液分離装置２２は、ノズル装置２３及び分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１から供給された大きな気泡Ｂｐによりカソード溶液２２ｆから気泡Ｂｃを分離する。
【００４３】
図２を参照すると、径の小さい気泡Ｂｃだけでなく、径の大きな気泡Ｂｐも、エネルギが低く安定である。このため、ノズル装置２３の気泡Ｂｐがノズル装置２０の気泡Ｂｃより安定となるように各気泡Ｂｃ，Ｂｐの径を設定することにより、小さい気泡Ｂｃは、大きな気泡Ｂｐに接触したときに大きい気泡Ｂｐに取り込まれて消失する。
【００４４】
一例として、ノズル装置２０の気泡Ｂｃの径は５００（μｍ）以下であり、ノズル装置２３の気泡Ｂｐは１（ｍｍ）〜２０（ｍｍ）とする。気泡Ｂｐの径を１（ｍｍ）未満とした場合、気泡Ｂｐが安定化せず、また、気泡Ｂｐの径を２０（ｍｍ）より大きくした場合、大きすぎるために気液分離装置２２内に発生可能な数が少なくなり、気泡Ｂｃと接触する確立が低下するおそれがある。
【００４５】
溶液送出路Ｒ２２、ノズル装置２３、及び溶液供給路Ｒ２０は、気液分離装置２２の貯留槽の底面Ｌｂに接続されている。また、酸化剤ガス排出路Ｒ３２は、気液分離装置２２の貯留槽の上面Ｕｂに接続されている。カソード溶液は、溶液送出路Ｒ２２から貯留槽の一端側に導入されて、他端側の溶液供給路Ｒ２０から排出される。
【００４６】
ノズル装置２３は、隔壁２２ａ〜２２ｃで隔てられた３つの領域に気泡Ｂｐを噴出する。気泡Ｂｐは、点線で示されるように、貯留槽に貯まったカソード溶液２２ｆ内を上昇して、その表面Ｓｂを抜けて気体溜まり２２ｄ，２２ｅに到達する。気体溜まり２２ｄ，２２ｅは、貯まったカソード溶液２２ｆの表面Ｓｂから反応室の上面Ｕｂの間の空間であって、気泡Ｂｐの空気とカソード溶液２２ｆから分離された空気が貯留されている。気体溜まり２２ｄ，２２ｅの空気は酸化剤ガス排出路Ｒ３２から外部に排出される。
【００４７】
溶液送出路Ｒ２２から貯留槽に導入されたカソード溶液２２ｆ内に残った微細な気泡Ｂｃは、点線で示されるように、ノズル装置２０から噴出した大きな気泡Ｂｐに取り込まれる。このため、気泡Ｂｃは、大きな気泡Ｂｐとともに酸化剤ガス排出路Ｒ３２から外部に排出される。これにより、気泡Ｂｃがカソード溶液２２ｆから分離される。
【００４８】
燃料電池１３の負荷が高い場合、エアコンプレッサＣの出力が増加することにより再生装置２１内に導入される微細な気泡Ｂｃが増加するため、カソード溶液２２ｆ内に残る微細な気泡Ｂｃも増加する。しかし、再生装置２１内の気体溜まり２１ａの空気量も増加するため、気液分離装置２２に導入される大きな気泡Ｂｐも増加することにより、気泡Ｂｃを十分に除去することが可能である。
【００４９】
また、この場合、大きな気泡Ｂｐが、気体溜まり２２ｄ，２２ｅに到達せずに、燃料電池１３のカソードに到達することも考えられる。しかし、気泡Ｂｐは、再生装置２１内で酸化に使用された気体溜まり２１ａの空気から生成されることから、酸化に使用されていない空気より酸素濃度が低いため、仮に燃料電池１３のカソードに到達しても、ＰＯＭの還元反応の阻害を最低限に抑制することができる。
【００５０】
このとき、気泡Ｂｐは、気液分離装置２２から燃料電池１３のカソードに到達する途中で、カソード溶液内に残った微細な気泡Ｂｃを取り込むことにより、その気泡Ｂｃの酸素濃度を低下させることができる。このため、仮に、溶液供給路Ｒ２０内のカソード溶液に高い酸素濃度の微細な気泡Ｂｃが残っている場合でも、その気泡Ｂｃが、低い酸素濃度の気泡Ｂｐに取り込まれることで、酸素濃度を低下させ、気泡ＢｃによるＰＯＭの還元反応の阻害を最低限に抑制することができる。
【００５１】
このように、分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１及びノズル装置２３は、ＰＯＭの酸化に使用済みの気体溜まり２１ａの空気から大きな気泡Ｂｐを生成して気液分離装置２２に供給する。気液分離装置２２において、大きな気泡Ｂｐは、カソード溶液２２ｆ内に残った微細な気泡Ｂｃを取り込んで酸化剤ガス排出路Ｒ３２から外部に排出される。また、大きな気泡Ｂｐの酸素濃度は低いため、燃料電池１３のカソードに到達してもＰＯＭの還元反応の阻害が抑制される。さらに、上記の構成は、再生装置２１及び気液分離装置２２の大型化を伴うことなく実現することが可能である。
【００５２】
したがって、実施例の燃料電池システムによると、大型の消泡装置を用いることなく、発電性能の低下を抑制することができる。
【００５３】
（第２実施例）
第１実施例では、分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１及びノズル装置２３は、常に再生装置２１から気液分離装置２２に気体溜まり２１ａの空気を供給するが、これによる圧損が低減されるように、燃料電池１３の負荷が高いときだけ供給を行ってもよい。
【００５４】
図４は、第２実施例の燃料電池システムを示す構成図である。図４において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。燃料電池システムは、制御装置３と、水素タンク１１と、燃料ガス調圧弁１２と、燃料電池１３と、パージ弁１４と、水素循環ポンプＰｈと、ノズル装置２０，２３と、再生装置２１と、気液分離装置２２と、三方弁２４と、溶液循環ポンプＰｏと、エアコンプレッサＣと、電流センサＭとを有する。
【００５５】
燃料電池１３と再生装置２１の間には、発電に使用されたカソード溶液を排出するための溶液排出路Ｒ２１が接続されている。再生装置２１と気液分離装置２２の間には、反応室内のカソード溶液２１ｂを送出する溶液送出路Ｒ２２が接続されている。
【００５６】
また、再生装置２１には、反応室内の気体溜まり２１ａの使用済みの空気を外部に排出する酸化剤ガス排出路Ｒ３１ａが接続されている。酸化剤ガス排出路Ｒ３１ａの途中には三方弁２４が接続されており、酸化剤ガス排出路Ｒ３１ａは三方弁２４により分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１ｂに接続されている。分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１ｂの先端にはノズル装置２３が設けられており、ノズル装置２３から気液分離装置２２に大きな気泡Ｂｐが供給される。
【００５７】
三方弁２４の開閉は制御装置３からの制御信号により制御される。三方弁２４の方向は、再生装置２１から外部に空気を排出する方向Ｄａと、再生装置２１から気液分離装置２２に空気を供給する方向Ｄｂとの間で切り替えられる。なお、ノズル装置２３、三方弁２４、及び分離用酸化剤ガス供給路Ｒ３１ｂは、再生装置２１でＰＯＭの酸化に用いられた空気を、気液分離装置２２内のカソード溶液中で微細な気泡Ｂｃより大きな気泡Ｂｐとなるように気液分離装置２２に供給する供給装置の一例である。
【００５８】
また、気液分離装置２２には、カソード溶液を燃料電池１３のカソードに供給するための溶液供給路Ｒ２０と、カソード溶液から分離された気泡Ｂｃと気泡Ｂｐの空気を外部に排出するための酸化剤ガス排出路Ｒ３２ａとが接続されている。酸化剤ガス排出路Ｒ３２ａは、酸化剤ガス排出路Ｒ３１ａの三方弁２４の下流側に接続されている。このため、気液分離装置２２は、酸化剤ガス排出路Ｒ３２ａ，Ｒ３１ａを介して空気を排出する。
【００５９】
電流センサＭは、燃料電池１３から出力されるセル電流を測定する。制御装置３は、電流センサＭからセル電流の電流値を取得する。
【００６０】
制御装置３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）回路を備えており、電流センサＭから取得した電流値に基づいて制御信号により三方弁２４を制御する。制御装置３としては、例えば電子制御ユニット（ECU: Electronic Control Unit）が挙げられる。
【００６１】
例えば、制御装置３は、電流値が閾値ＴＨ以上となった場合、三方弁２４の方向を方向Ｄａから方向Ｄｂに切り替え、電流値が閾値ＴＨを下回った場合、三方弁２４の方向を方向Ｄｂから方向Ｄａに切り戻す。なお、制御装置３は、電流値に限らず、電流値と時間の積に基づいて三方弁２４を制御してもよい。また、閾値ＴＨは、一例として燃料電池１３の最大出力の８０（％）を基準として設定される。
【００６２】
図５は、制御装置３の動作例を示すフローチャートである。なお、本動作の開始時において、三方弁２４のカソード溶液の流れる方向は方向Ｄａに設定されている。
【００６３】
制御装置３は、電流センサＭから燃料電池１３の電流値を取得する（ステップＳｔ１）。次に、制御装置３は、電流値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ２）
【００６４】
制御装置３は、電流値が閾値ＴＨ未満である場合（ステップＳｔ２のＮｏ）、再びステップＳｔ１の処理を実行する。この場合、制御装置３は、燃料電池１３の負荷が低いため、三方弁２４の方向の切り替えを行わない。
【００６５】
また、制御装置３は、電流値が閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳｔ２のＹｅｓ）、三方弁２４のカソード溶液の流れる方向を方向Ｄａから方向Ｄｂに切り替える（ステップＳｔ３）。この場合、制御装置３は、燃料電池１３の負荷が高いため、三方弁２４の制御を行うことにより、再生装置２１内の気体溜まり２１ａの空気を気液分離装置２２に供給して、カソード溶液内の気泡Ｂｃを除去する。
【００６６】
次に、制御装置３は、電流センサＭから燃料電池１３の電流値を取得する（ステップＳｔ４）。次に、制御装置３は、電流値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ５）。
【００６７】
制御装置３は電流値が閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳｔ５のＮｏ）、再びステップＳｔ４の処理を実行する。この場合、制御装置３は、燃料電池１３の負荷が高いため、三方弁２４の切り替えた方向を維持する。
【００６８】
また、制御装置３は、電流値が閾値ＴＨ未満である場合（ステップＳｔ５のＹｅｓ）、三方弁２４のカソード溶液の流れる方向を方向Ｄｂから方向Ｄａに切り戻す（ステップＳｔ６）。この場合、制御装置３は、燃料電池１３の負荷が低いため、三方弁２４の方向を元に戻すことにより、再生装置２１から気液分離装置２２への気泡Ｂｐの供給を停止する。
【００６９】
本例の燃料電池システムによると、燃料電池１３の負荷が高いときだけ、再生装置２１から気液分離装置２２への気泡Ｂｐが供給されるため、気泡Ｂｐの供給による圧損の増加が抑制される。
【００７０】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１３                                     燃料電池
２１                                     再生装置
２２                                     気液分離装置
２０，２３                               ノズル装置
２４                                     三方弁
Ｂｃ，Ｂｐ                               気泡
Ｃ                                       エアコンプレッサ
【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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