(57)【要約】【課題】簡略化および小型化が図られた燃料電池システムの運転方法であって、低コストで運転することのできる、燃料電池システムの運転方法を提供すること。【解決手段】燃料電池３を備える燃料電池システム２の運転方法であって、燃料電池システム２の始動から定常運転に到達するまでの暖機運転において燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１を、定常運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ２に対して、低く設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムの始動から定常運転に到達するまでの暖機運転において前記燃料電池への燃料の供給量を、定常運転における前記燃料電池への燃料の供給量に対して、低く設定することを特徴とする、燃料電池システムの運転方法。
【請求項２】
前記燃料電池には冷却水を供給しないことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池および燃料給排部を備える燃料電池システムが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１の燃料給排部は、液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料タンクから供給される液体燃料を燃料電池に供給するとともに、燃料電池から排出される液体燃料を燃料タンクに還流するための還流管と、還流管において、燃料電池の上流側および下流側のそれぞれに設けられるポンプおよび気液分離器とを備えている。
【０００４】
この燃料電池システムの定常運転では、液体燃料を、ポンプの駆動力に基づいて、燃料タンクから還流管を介して燃料電池に供給し、そして、燃料電池において電気化学反応を生じ、起電力を発生させる。その後、使用後および未反応の液体燃料を、還流管を介して気液分離器に流入させて、この気液分離器において液体燃料とガスとを分離し、液体燃料を燃料タンクに還流させる。
【０００５】
また、このような燃料電池システムでは、定常運転において、電気化学反応の反応熱によって燃料電池が過熱されることを防止すべく、燃料電池に冷却通路を設け、そして、燃料電池システムに、冷却通路に接続される冷却管を設けて、冷却管から冷却通路に冷却水を流入させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、このような燃料電池システムでは、始動から定常運転に到達するまでの間、液体燃料の電気化学反応を効率的に生じることができる温度（例えば、４０〜８０℃）に燃料電池を加熱する必要がある。つまり、暖機運転の必要がある。そのため、燃料電池システムの具体的な構成においては、還流管における燃料電池の上流側にヒータを設けて、液体燃料を加熱し、その加熱された液体燃料によって、燃料電池を加熱している。さらに、冷却管からも加温水を冷却通路に供給することにより、燃料電池を効率的に加熱している。
【０００８】
そのため、上記した燃料電池システムには、ヒータや、冷却管および冷却通路が備えられるので、構成が複雑で大型となり、また、燃料電池システムの運転コストが上昇するという不具合がある。
【０００９】
本発明の目的は、簡略化および小型化が図られた燃料電池システムの運転方法であって、低コストで運転することのできる、燃料電池システムの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、前記燃料電池システムを始動して定常運転するまでの暖機運転における前記燃料電池への燃料の供給量を、定常運転における前記燃料電池への燃料の供給量に対して、低く設定することを特徴としている。
【００１１】
この運転方法によれば、暖機運転における燃料電池への燃料の供給量が、定常運転における燃料電池への燃料の供給量に対して、低く設定されている。そのため、暖機運転において、燃料の反応熱によって燃料電池を効率的に加熱することができる。
【００１２】
その結果、燃料電池システムにヒータを備えることなく、また、加温水を燃料電池に供給することなく、燃料電池システムを暖機運転することができる。
【００１３】
従って、燃料電池システムの簡略化および小型化を図ることができ、燃料電池システムを低コストで運転することができる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池システムの運転方法では、前記燃料電池には冷却水を供給しないことが好適である。
【００１５】
この運転方法によれば、燃料電池には冷却水を供給しないので、冷却水を燃料電池に流入させるための冷却通路や、冷却通路に接続される冷却管を燃料電池システムに設ける必要がない。そのため、燃料電池システムの簡略化および小型化を確実に図ることができ、燃料電池システムをより一層低コストで運転することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料電池システムにヒータを備えることなく、また、加温水を燃料電池に供給することなく、燃料電池システムを暖機運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の燃料電池システムの運転方法の一実施形態により運転される燃料電池システムを搭載する電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示される燃料電池システムの暖機運転処理のフローチャートを示す。
【図３】図３Ａは、暖機運転の燃料の供給量と、燃料電池内の温度との関係を示す相関図であって、燃料電池への燃料の供給量を徐々に増加させる場合を示し、図３Ｂは、暖機運転の燃料の供給量と、燃料電池内の温度との関係を示す相関図であって、燃料電池への燃料の供給量を段階的に増加させる場合を示す。
【図４】図４は、参考実施例の、燃料の供給量と燃料電池内における温度上昇との関係を示す相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の燃料電池システムの運転方法の一実施形態により運転される燃料電池システムを搭載する電動車両について、図１を参照して、説明する。
１．電動車両の全体構成
図１に示すように、電動車両１は、燃料電池を動力源とする車両である。電動車両１は、燃料電池システム２を搭載している。
【００１９】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両１の中央下側に配置されている。
【００２０】
燃料電池３に供給される燃料としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン（例えば、無水ヒドラジンや、ヒドラジン１水和物などの水加ヒドラジンなどを含む）などの液体燃料が挙げられる。
【００２１】
燃料電池３は、電解質層８と、電解質層８の一方側に配置されたアノード９と、電解質層８の他方側に配置されたカソード１０とを有する単位セル２８（燃料電池セル）が、セパレータ（図示せず）を介して複数積層されたスタック構造のセルスタック１０として形成されている。つまり、電解質層８を介してアノード９およびカソード１０が対向配置されてなる単位セル２８が複数積層されている。なお、図１では、積層される複数の単位セル２８のうち、電動車両１の前後方向途中に配置される単位セル２８だけを拡大して表わし、その他の単位セル２８については簡略化している。
【００２２】
電解質層８は、例えば、アニオン交換膜またはカチオン交換膜から形成されている。
【００２３】
アノード９は、燃料側電極としてのアノード電極１１と、アノード電極１１に燃料を供給するための燃料供給部材１２とを有している。
【００２４】
アノード電極１１は、電解質層８の一方面に形成されている。アノード電極１１の電極材料としては、例えば、触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。
【００２５】
燃料供給部材１２は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。燃料供給部材１２には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、燃料供給部材１２は、溝の形成された表面がアノード電極１１に対向接触されている。これにより、アノード電極１１の一方面と燃料供給部材１２の他方面（溝の形成された表面）との間には、アノード電極１１全体に燃料を接触させるための燃料供給路１３が形成される。
【００２６】
燃料供給路１３には、燃料をアノード９内に流入させるための燃料供給口１５が一端側（下側）に形成され、燃料をアノード９から排出するための燃料排出口１４が他端側（上側）に形成されている。
【００２７】
カソード１０は、酸素側電極としてのカソード電極１６と、カソード電極１６に空気（酸素）を供給するための空気供給部材１７とを有している。
【００２８】
カソード電極１６は、電解質層８の他方面に形成されている。
【００２９】
カソード電極１６の電極材料としては、例えば、アノード電極１１の電極材料として例示した、触媒担持多孔質担体などが挙げられる。
【００３０】
空気供給部材１７は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。空気供給部材１７には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、空気供給部材１７は、溝の形成された表面がカソード電極１６に対向接触されている。これにより、カソード電極１６の他方面と空気供給部材１７の一方面（溝の形成された表面）との間には、カソード電極１６全体に空気を接触させるための空気流路としての空気供給路１８が形成される。
【００３１】
空気供給路１８には、空気をカソード１０内に流入させるための空気供給口１９が他端側（上側）に形成され、空気をカソード１０から排出するための空気排出口２０が一端側（下側）に形成されている。
【００３２】
なお、この燃料電池３には、冷却通路が設けられず、上記した燃料供給路１３および空気供給路１８のみが設けられている。
【００３３】
また、この燃料電池３のセルスタック１０では、複数の単位セル２８のそれぞれの燃料排出口１４が、積層方向（図１における前後方向）に互いに連通し、また、複数の単位セル２８の燃料供給口１５が、積層方向に互いに連通している。また、燃料電池３のセルスタック１０では、複数の単位セル２８のそれぞれの空気供給口１９が、積層方向に互いに連通し、また、複数の単位セル２８の空気排出口２０が、積層方向に互いに連通している。
【００３４】
また、このような燃料電池３において、複数の単位セル２８をそれぞれ区分する１つのセパレータは、上記燃料供給部材１２および上記空気供給部材１７を兼ね備える。換言すると、セパレータは、その一方側面において、燃料供給部材１２として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材１７として作用する。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、電動車両１において燃料電池３の後側に配置されている。燃料給排部４は、燃料タンク２１と、燃料供給ライン２３と、燃料還流ライン２４と、排気ライン２５とを備えている。
【００３５】
燃料タンク２１は、燃料電池３よりも後方、電動車両１の後側に配置されている。燃料タンク２１には、上記した液体燃料が貯蔵されている。
【００３６】
燃料供給ライン２３は、燃料タンク２１から燃料電池３へ燃料を供給するための配管である。燃料供給ライン２３の供給方向上流端は、燃料タンク２１の下端部に接続されている。燃料供給ライン２３の供給方向下流端は、燃料電池３の燃料供給口１５に接続されている。燃料供給ライン２３には、第１ポンプ２６および流量計７１が設けられている。
【００３７】
第１ポンプ２６は、燃料供給ライン２３の途中に介在されている。第１ポンプ２６としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。第１ポンプ２６は、燃料タンク２１内の燃料を燃料電池３に供給する。第１ポンプ２６は、インバータ（図示せず）を内蔵しており、かかるインバータは、ＥＣＵ５１と電気的に接続されている。
【００３８】
流量計７１は、第１ポンプ２６から燃料電池３に供給される燃料の供給量を測定するために、燃料供給ライン２３における第１ポンプ２６の下流側に介在されている。流量計７１は、ＥＣＵ５１と電気的に接続されている。
【００３９】
燃料還流ライン２４は、燃料電池３から燃料タンク２１へ燃料を還流するための配管である。燃料還流ライン２４の還流方向上流端は、燃料電池３の燃料排出口１４に接続されている。燃料還流ライン２４の還流方向下流端は、燃料タンク２１の上端部に接続されている。燃料還流ライン２４には、温度センサ７０および気液分離器２７が設けられている。
【００４０】
温度センサ７０は、燃料還流ライン２４に介在されており、具体的には、燃料電池３内における燃料の温度を測定するために、燃料還流ライン２４における燃料の排出方向上流側端部に配置されている。温度センサ７０は、ＥＣＵ５１（後述）と電気的に接続されている。
【００４１】
気液分離器２７は、燃料還流ライン２４の途中、具体的には、温度センサ７０に対して、燃料の供給方向下流側に介在されている。気液分離器２７は、燃料とガス（気体）とを分離する。
【００４２】
排気ライン２５は、気液分離器２７で分離されたガスを電動車両１から外へ排気するための配管である。排気ライン２５の排気方向上流端は、気液分離器２７に接続されている。排気ライン２５の排気方向下流端は、大気開放されている。なお、排気ライン２５の途中には、ガスを無害化および無臭化するための図示しない浄化装置が介在されている。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気供給ライン４１と、空気排出ライン４２とを備えている。
【００４３】
空気供給ライン４１は、電動車両１の外から燃料電池３へ空気を供給するための配管である。空気供給ライン４１の供給方向上流端は、大気開放されている。空気供給ライン４１の供給方向下流端は、燃料電池３の空気供給口１９に接続されている。空気供給ライン４１には、第２ポンプ４３が設けられている。
【００４４】
第２ポンプ４３は、空気供給ライン４１の途中に介在されている。第２ポンプ４３としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。第２ポンプ４３は、ＥＣＵ５１と電気的に接続されている。
【００４５】
空気排出ライン４２は、燃料電池３から電動車両１の外へ空気を排出するための配管である。空気排出ライン４２の排出方向上流端は、燃料電池３の空気排出口２０に接続されている。空気排出ライン４２の排出方向下流端は、大気開放されている。
（４）制御部
制御部６は、ＥＣＵ５１を備えている。
【００４６】
ＥＣＵ５１は、電動車両１における電気的な制御を実行するコントロールユニット（すなわち、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ５１は、後述するが、流量計７１から送信される燃料の供給量Ｆ１の信号、および、温度センサ７０から送信される燃料電池３内の燃料の温度Ｔａの信号に基づいて、第１ポンプ２６の回転数を調整して、燃料の供給量Ｆ１を制御できるように、構成されている。具体的には、ＲＯＭには、後述する暖機運転処理プログラムが格納されている。
（５）動力部
動力部７は、電動車両１の前端部において、いわゆるエンジンルーム内に配置されている。動力部７は、モータ５２と、バッテリー５３とを備えている。
【００４７】
モータ５２は、燃料電池３に電気的に接続されている。モータ５２は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ５２としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
【００４８】
バッテリー５３は、燃料電池３とモータ５２との間の配線に電気的に接続されている。バッテリー５３としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。
（６）その他（燃料電池システムにおける冷却管およびヒータの不具備）
燃料電池３に上記した冷却通路が設けられていないため、冷却通路に接続される冷却管、および、燃料供給ライン２３における燃料電池３と燃料タンク２１の間に設けられていたヒータが、燃料電池システム２には、設けられていない。すなわち、燃料電池システム２は、冷却通路、冷却管およびヒータを備えない一方、上記した各部材を備える。
３．発電動作
次に、燃料電池システム２の定常運転における発電動作について説明する。
【００４９】
燃料電池システム２の定常運転では、燃料タンク２１内の燃料は、第１ポンプ２６が起動されることにより、燃料供給ライン２３を介して燃料電池３のアノード９に供給される。
【００５０】
燃料電池３では、燃料は、複数の単位セル２８のそれぞれの燃料供給路１３内に流入し、アノード９と接触し、その後、燃料還流ライン２４へ排出される。
【００５１】
定常運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ２は、例えば、０．１［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以上、好ましくは、０．３［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以上であり、また、例えば、０．５［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以下、好ましくは、０．４［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以下である。
【００５２】
なお、上記した燃料の供給量は、流量計７１によって計測される。
【００５３】
アノード９では、燃料が、アノード電極１１と接触しながら燃料供給路１３を通過する。
【００５４】
一方、第２ポンプ４３が駆動されることにより、空気が空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給される。カソード１０では、空気が、カソード電極１６と接触しながら空気供給路１８を通過する。
【００５５】
そして、各電極（アノード電極１１およびカソード電極１６）において電気化学反応を生じ、起電力が発生する。例えば、燃料がメタノールであり、電解質層８がアニオン交換膜である場合には、下記式（１）〜（３）の通りとなる。なお、この反応は、発熱反応である。
（１）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−（アノード電極１１での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−              （カソード電極１６での反応）
（３）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ      （燃料電池３全体での反応）
すなわち、メタノールが供給されたアノード電極１１では、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）とカソード電極１６での反応で生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ−）が発生する（上記式（１）参照）。
【００５６】
アノード電極１１で発生した電子（ｅ−）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極１６に到達する。つまり、この外部回路を通過する電子（ｅ−）が、電流となる。
【００５７】
一方、カソード電極１６では、電子（ｅ−）と、外部からの供給もしくは燃料電池３での反応で生成した水（Ｈ２Ｏ）と、空気供給路１８を流れる空気中の酸素（Ｏ２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ−）が生成する（上記式（２）参照）。
【００５８】
そして、生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）が、電解質層８を通過してアノード電極１１に到達し、上記と同様の反応（上記式（１）参照）が生じる。
【００５９】
また、例えば、燃料がヒドラジンであり、電解質層８がアニオン交換膜である場合には、下記式（４）〜（６）の通りとなる。なお、この反応は、発熱反応である。
（４）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極１１での反応）
（５）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−          （カソード電極１６での反応）
（６）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ              （燃料電池３全体での反応）
このようなアノード電極１１およびカソード電極１６での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池３全体として、上記式（３）または上記式（６）で表わされる反応が生じて、燃料電池３に起電力が発生する。
【００６０】
発生した起電力は、セルスタック１０から取り出され、図示しないインバータにより三相交流電力に変換された後、モータ５２に供給され、電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリー５３に蓄電される。
【００６１】
なお、燃料排出口１４から燃料還流ライン２４に排出された燃料は、気液分離器２７において、ガス（上記式（１）の反応において生成する窒素ガス（Ｎ２）や、副生するアンモニア（ＮＨ３）など）と分離されて、燃料タンク２１に還流される。
【００６２】
これによって、燃料電池システム２の定常運転が実施される。
【００６３】
定常運転では、アノード９に燃料が上記した供給量Ｆ２で定常的に供給されており、燃料電池３内では、上記した電気化学反応により生じる反応熱によって、燃料電池３内が、常時、例えば、５０℃以上、好ましくは、６０℃以上、また、例えば、８０℃以下、好ましくは、７０℃以下に維持されている。
【００６４】
なお、燃料電池３内の温度は、燃料電池３内の燃料の温度と実質的に同一であり、かかる温度は、温度センサ７０によって測定される。
４．  暖機運転
次に、この燃料電池システム２の暖機運転の動作について説明する。暖機運転は、燃料電池システム２の始動から定常運転に到達するまでの運転である。
【００６５】
燃料電池システム２の始動前の燃料タンク２１内の温度は、例えば、２０℃以上、好ましくは、３０℃以上であり、また、例えば、８０℃以下、好ましくは、７０℃以下である。また、燃料電池システム２の始動前の燃料電池３内の温度Ｔ０は、例えば、２０℃以上、好ましくは、３０℃以上であり、また、例えば、８０℃以下、好ましくは、７０℃以下である。燃料電池システム２の始動前の燃料電池３内の温度Ｔ０は、温度センサ７０によって測定される。
【００６６】
まず、この燃料電池システム２の暖機運転が始動すると、ＥＣＵ５１のＲＯＭに格納された暖機運転処理プログラムが実行される（図２参照）。
【００６７】
暖機運転処理プログラムは、まず、暖機運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１を、定常運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ２（低流量）に対して、低く（低流量に）設定する（Ｓ１：図２参照）。具体的には、暖機運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１は、定常運転における燃料電池３への燃料の供給流量Ｆ２に対して、例えば、８０％以下、好ましくは、５０％以下、より好ましくは、３０％以下に設定され、また、例えば、１０％を超え、好ましくは、２０％以上に設定される。より具体的には、暖機運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１は、例えば、０．８［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以下、好ましくは、０．５［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以下、より好ましくは、０．３［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以下に設定され、また、例えば、０．０１［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］を超え、好ましくは、０．０２［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］以上に設定される。
【００６８】
続いて、暖機運転処理プログラムに基づいて、第１ポンプ２６を、上記のように設定された供給量Ｆ２（低流量）となるように、始動させる（Ｓ２：図２参照）。
【００６９】
これによって、燃料が上記した供給量Ｆ１（低流量）で燃料電池３に供給される。
【００７０】
燃料電池３では、暖機運転においても、定常運転と同様に、上記した電気化学反応が生じる。また、この燃料電池３では、上記した電気化学反応は、発熱反応であることから、反応熱を生じ、これによって、燃料電池３が加熱される。
【００７１】
このとき、燃料は、定常運転における供給量Ｆ２より低い供給量Ｆ１で燃料電池３に供給されているので、反応熱によって、定常運転時に比べて急速に加熱され、それによって、燃料電池３は、定常運転時よりも急速に加熱される。
【００７２】
続いて、上記した燃料電池システム２の暖機運転の間に、温度センサ７０によって、燃料電池３内の燃料の温度Ｔａが測定され、暖機運転処理プログラムによって、燃料電池３内の燃料の温度Ｔａと、プリセットされた温度（設定温度）Ｔｂとを対比する（Ｓ３：図２参照）。燃料電池３内の燃料の温度Ｔａは、温度センサ７０によって測定される。
【００７３】
プリセットされた温度Ｔｂは、定常運転において、燃料による上記した電気化学反応を効率的に生じることができる温度として暖機運転処理プログラムに予め入力されている。プリセットされた温度Ｔｂは、燃料電池システム２の始動前の燃料電池３内の温度Ｔ０に対して、例えば、５℃以上高く、好ましくは、１０℃以上高く、より好ましくは、１５℃以上高く設定され、また、例えば、３０℃以下高く設定されている。具体的には、プリセットされた温度Ｔｂは、例えば、３０℃以上、好ましくは、４０℃以上に設定され、また、例えば、７０℃以下、好ましくは、６０℃以下に設定される。
【００７４】
そして、暖機運転処理プログラムは、燃料電池３内の燃料の温度Ｔａが、プリセット（予め設定）された温度Ｔｂより低い場合（Ｓ３／Ｎｏ：図２参照）には、暖機運転が継続される。すなわち、暖機運転処理プログラムは、燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１を、定常運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ２に対して、低い状態を継続する。
【００７５】
一方、暖機運転処理プログラムは、燃料電池３内の燃料の温度Ｔａが、プリセットされた温度Ｔｂより同じか、あるいは、高くなった場合（Ｓ３／Ｙｅｓ：図２参照）には、燃料電池システム２を定常運転させる（Ｓ４：図２参照）。すなわち、暖機運転処理プログラムは、燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１を上記した供給流量Ｆ２に上げる。
【００７６】
これによって、暖機運転処理プログラムが終了して、暖機運転が終了する（図２参照）。そして、暖機運転から定常運転に切り替わる。
【００７７】
また、この燃料電池３には、冷却通路が設けられていないことから、加温水（冷却通路に流れ、かつ、冷却水がヒータなどによって加温された温水）を燃料電池３に供給することなく、上記した電気化学反応の反応熱により加熱された燃料によって、燃料電池３が急速に加熱される。
【００７８】
なお、暖機運転においては、上記した電気化学反応を生じさせるために、第２ポンプ４３も駆動して、空気を空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給する。
【００７９】
そして、この運転方法によれば、暖機運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ１が、定常運転における燃料電池３への燃料の供給量Ｆ２に対して、低く設定されている。そのため、暖機運転において、燃料の反応熱によって燃料電池３を効率的に加熱することができる。
【００８０】
その結果、燃料電池システム２に上記したヒータを備えることなく、また、加温水を燃料電池に供給することなく、燃料電池システム２を暖機運転することができる。
【００８１】
従って、燃料電池システム２の簡略化および小型化を図ることができ、燃料電池システム２を低コストで運転することができる。
【００８２】
また、この運転方法によれば、燃料電池３には冷却水を供給しないので、冷却水を燃料電池に流入させるための冷却通路や、冷却通路に接続される冷却管を燃料電池システム２に設ける必要がない。そのため、燃料電池システム２の簡略化および小型化を確実に図ることができ、燃料電池システム２をより一層低コストで運転することができる。
【００８３】
＜変形例＞
暖機運転において、燃料の供給量Ｆ１を、燃料電池の測定温度Ｔａおよび／または暖機運転の運転時間に応じて、変動させることができ、例えば、第１ポンプ２６にインバータを搭載し、かかるインバータの制御によって、図３Ａに示すように、燃料電池３内の燃料の測定温度Ｔａの上昇に応じて、燃料の供給量Ｆ１を徐々に増加させることができ、あるいは、図３Ｂに示すように、燃料の供給量Ｆ１を段階的に増加させることもできる。
【実施例】
【００８４】
以下に、本発明を参考実施例に基づいて説明するが、本発明は参考実施例によって限定されるものではない。また、参考実施例における数値は、上記の実施形態において記載される対応する数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。
【００８５】
参考実施例１
図１に示す燃料電池システム２を用意した。なお、燃料電池３には、２つの温度センサ７０を、燃料還流ライン２４における燃料の排出方向上流側端部と、燃料供給ライン２３における燃料の供給方向下流側端部とに配置した。
【００８６】
暖機運転処理プログラムでは、燃料電池３への燃料電池セル２８当たりの燃料の供給流量を０．１［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］に設定した。この暖機運転処理プログラムに基づいて、燃料電池システム２を暖機運転し、その後、１０分経過（暖機運転時間内）後における２つの温度センサ７０において測定された温度の差、つまり、燃料電池３内における燃料の温度上昇を算出した。その結果を、図４に示す。
【００８７】
参考実施例２
燃料電池３への燃料電池セル当たりの燃料の供給流量を０．１９［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］に変更した以外は、参考実施例１と同様に処理した。その結果を、図４に示す。
【００８８】
参考実施例３
燃料電池３への燃料電池セル当たりの燃料の供給流量を０．３２５［Ｌ／ｍｉｎ／燃料電池セル］に変更した以外は、参考実施例１と同様に処理した。その結果を、図４に示す。
【００８９】
（考察）
図４から分かるように、燃料電池３に対する燃料供給量を低下させれば、燃料電池３内における燃料の温度上昇値が高くなることが分かる。
【００９０】
つまり、暖機運転において、定常運転の燃料の供給量Ｆ１に対して、燃料の供給量Ｆ２を低く設定することにより、燃料電池３内の燃料の温度（実質的には、燃料電池３の温度）が上昇すること、および、燃料の供給量Ｆ２を低下させればさせるほど、燃料電池３内の燃料の温度（実質的には、燃料電池３の温度）が十分に上昇することが実証された。
【符号の説明】
【００９１】
２    燃料電池システム
３    燃料電池
Ｆ１    暖機運転における燃料の供給流量
Ｆ２    定常運転における燃料の供給流量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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