(57)【要約】【課題】燃料電池システムの構成の複雑化を抑制しながら、車両の走行状態に応じて燃料電池の発電を促進させることができる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】  燃料成分を含む液体燃料が貯留される燃料タンク１０と、液体燃料が供給されることにより発電する燃料電池３と、燃料電池３からの排出液を貯留する貯留槽９Ｂとを備える燃料電池システム２において、貯留槽９Ｂからの排出液と燃料タンク１０からの液体燃料とを混合することにより液体燃料の濃度を調整する調整槽９Ａを設け、電動車両１の走行状態に応じて、適宜、燃料タンク１０から調整槽９Ａに液体燃料を供給し、燃料電池３の発電を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料成分を含む液体燃料が貯留される燃料タンクと、
液体燃料が供給されることにより発電し、発電するときの電気化学反応によって生成する水と燃料成分とを含む排出液を排出する燃料電池と、
前記排出液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽からの排出液と前記燃料タンクからの液体燃料とを混合することにより液体燃料の濃度を調整する調整槽と、
前記調整槽から前記燃料電池へ液体燃料を供給する供給経路と、
前記燃料電池から前記貯留槽へ前記排出液を還流する還流経路と
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記貯留槽と前記調整槽とを一体的に備える濃度調整タンクを、さらに備え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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池システムとして、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどの液体燃料を使用する固体高分子形の燃料電池を備える燃料電池システムが知られている。
【０００３】
例えば、燃料電池と、燃料成分と水とを含有する希釈燃料を貯留する第１燃料タンクと、燃料成分を希釈燃料よりも高濃度に含有する高濃度燃料を貯留する第２燃料タンクとを備え、車両が一定の速度で走行しているときには、第１燃料タンクから燃料電池へ希釈燃料を供給し、車両が加速するときなど、燃料電池の発電を促進させるときには、第２燃料タンクから燃料電池へ高濃度燃料を供給する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、上記特許文献１に記載の燃料電池システムでは、希釈燃料を貯留する第１燃料タンクと、高濃度燃料を貯留する第２燃料タンクとを個別に備えており、車両の走行状態に応じて、希釈燃料および高濃度燃料の２種類の燃料を使い分けている。
【０００６】
そのため、燃料電池システムの構成が複雑になるという不具合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、燃料電池システムの構成の複雑化を抑制しながら、車両の走行状態に応じて燃料電池の発電を促進させることができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料成分を含む液体燃料が貯留される燃料タンクと、液体燃料が供給されることにより発電し、発電するときの電気化学反応によって生成する水と燃料成分とを含む排出液を排出する燃料電池と、前記排出液を貯留する貯留槽と、前記貯留槽からの排出液と前記燃料タンクからの液体燃料とを混合することにより液体燃料の濃度を調整する調整槽と、前記調整槽から前記燃料電池へ液体燃料を供給する供給経路と、前記燃料電池から前記貯留槽へ前記排出液を還流する還流経路とを備えることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、車両の走行状態に応じて、適宜、燃料タンクから調整槽に液体燃料を供給し、燃料電池に供給される液体燃料の濃度を上昇させることができる。
【００１０】
これにより、車両の走行状態に応じて燃料電池の発電を促進させることができる。
【００１１】
また、濃度の異なる複数の液体燃料を個別に貯留する必要がなく、燃料電池システムの構成が複雑化することを抑制できる。
【００１２】
その結果、燃料電池システムの構成の複雑化を抑制しながら、車両の走行状態に応じて燃料電池の発電を促進させることができる。
【００１３】
また、本発明の燃料電池システムでは、前記貯留槽と前記調整槽とを一体的に備える濃度調整タンクを、さらに備えることが好適である。
【００１４】
このような構成によれば、貯留槽と調整槽との間の配管構成などを省くことができ、燃料電池システムの構成の複雑化をより抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの構成の複雑化を抑制しながら、車両の走行状態に応じて燃料電池の発電を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システムを搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池および濃度調整タンクを説明する説明図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池セルの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．電動車両の全体構成
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池を搭載した電動車両の概略構成図である。
【００１８】
図１に示すように、電動車両１は、モータ２８を動力源とし、燃料電池３およびバッテリ３０を電源としてモータ２８を駆動させる電動車両である。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、液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、カチオン交換型燃料電池またはアニオン交換型燃料電池として構成されている。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。
（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１０と、濃度調整タンク９と、第１燃料供給ライン１１と、供給経路の一例としての第２燃料供給ライン１２と、還流経路の一例としての還流ライン１３と、排気ライン１５とを備えている。
【００２０】
燃料タンク１０は、燃料成分を含む液体燃料を貯蔵する。
【００２１】
燃料成分としては、例えば、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ヒドラジンなどのヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
【００２２】
液体燃料としては、燃料成分をそのまま用いてもよいが、燃料成分を、例えば、水などで希釈して用いることができる。
【００２３】
液体燃料の燃料成分濃度は、燃料成分の種類によっても異なるが、燃料成分がヒドラジンである場合には、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、６０質量％以下、好ましくは、４０質量％以下である。
【００２４】
濃度調整タンク９は、後で詳述するが、燃料電池３の下側に配置されている。濃度調整タンク９は、燃料電池３に供給される液体燃料の濃度を調整する。
【００２５】
第１燃料供給ライン１１は、燃料タンク１０から濃度調整タンク９へ液体燃料を供給するための配管である。第１燃料供給ライン１１の供給方向上流端は、燃料タンク１０の下端部に接続されている。第１燃料供給ライン１１の供給方向下流端は、濃度調整タンク９の調整槽９Ａに接続されている。第１燃料供給ライン１１は、ポンプ１６とバルブ２０とを備えている。
【００２６】
ポンプ１６は、第１燃料供給ライン１１の途中に介在されている。ポンプ１６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。ポンプ１６は、燃料タンク１０内の液体燃料を濃度調整タンク９に輸送する。ポンプ１６は、ＥＣＵ２７（後述）に電気的に接続されている。
【００２７】
バルブ２０は、第１燃料供給ライン１１の途中において、濃度調整タンク９とポンプ１６との間に介在されている。バルブ２０としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。バルブ２０は、ＥＣＵ２７（後述）に電気的に接続されている。
【００２８】
第２燃料供給ライン１２は、濃度調整タンク９から燃料電池３へ液体燃料を供給するための配管である。第２燃料供給ライン１２の供給方向上流端は、濃度調整タンク９の調整槽９Ａ（後述）に接続されている。第２燃料供給ライン１２の供給方向下流端は、燃料電池３の燃料供給部８１（後述）に接続されている。第２燃料供給ライン１２は、ポンプ１７を備えている。
【００２９】
ポンプ１７は、第２燃料供給ライン１２の途中に介在されている。ポンプ１７としては、例えば、第１燃料供給ライン１１のポンプ１６と同様に、公知の送液ポンプが挙げられる。ポンプ１６は、調整槽９Ａ（後述）内の液体燃料を燃料電池３に輸送する。ポンプ１７は、ＥＣＵ２７（後述）に電気的に接続されている。
【００３０】
還流ライン１３は、燃料電池３から濃度調整タンク９の貯留槽９Ｂへ液体燃料を還流するための配管である。還流ライン１３の還流方向上流端は、燃料電池３の燃料排出部８２（後述）に接続されている。還流ライン１３の還流方向下流端は、濃度調整タンク９の貯留槽９Ｂ（後述）に接続されている。還流ライン１３は、気液分離器１４を備えている。
【００３１】
気液分離器１４は、還流ライン１３の途中に介在されている。気液分離器１４は、燃料電池３の燃料排出部８２（後述）から排出された排出液と、ガス（気体）とを分離する。
【００３２】
排気ライン１５は、気液分離器１４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１５の排気方向上流端は、気液分離器１４に接続されている。排気ライン１５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１５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２２と、空気排出ライン２３とを備えている。
【００３３】
空気供給ライン２２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２２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２２の供給方向下流端は、燃料電池３の空気供給部８３（後述）に接続されている。空気供給ライン２２は、ポンプ２４を備えている。
【００３４】
ポンプ２４は、空気供給ライン２２の途中に介在されている。ポンプ２４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。ポンプ２４は、ＥＣＵ２７（後述）に電気的に接続されている。
【００３５】
空気排出ライン２３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２３の排出方向上流端は、燃料電池３の空気排出部８４（後述）に接続されている。空気排出ライン２３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、ＥＣＵ２７を備えている。
【００３６】
ＥＣＵ２７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。
（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２８と、インバータ２９と、バッテリ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１とを備えている。
【００３７】
モータ２８は、燃料電池３に電気的に接続されている。モータ２８は、燃料電池３またはバッテリ３０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２８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。
【００３８】
インバータ２９は、配線により、燃料電池３とモータ２８とに電気的に接続されている。インバータ２９は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する。インバータ２９としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。
【００３９】
バッテリ３０は、燃料電池３とモータ２８との間の配線に電気的に接続されている。バッテリ３０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。バッテリ３０は、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ２８に電力を供給可能である。
【００４０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、配線により、燃料電池３とインバータ２９とに電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、燃料電池３の出力電圧を昇圧または降圧し、燃料電池３の電力およびバッテリ３０の入出力電力を調整する。
２．燃料電池および濃度調整タンクの詳細
（１）燃料電池
燃料電池３は、図１および図２に示すように、セルスタック４１と、１対のエンドプレート４２とを備えている。
【００４１】
セルスタック４１は、複数の膜電極接合体４３と、複数のセパレータ４４とが交互に積層されることにより構成されている。以下の説明において、複数の膜電極接合体４３と複数のセパレータ４４との積層方向を、積層方向と記載する。
【００４２】
各膜電極接合体４３は、図３に示すように、略矩形平板形状に形成されており、電解質膜４５と、アノード電極４６と、カソード電極４７とを備えている。
【００４３】
電解質膜４５は、アニオン交換形またはカチオン交換形の高分子電解質膜から形成されている。
【００４４】
アノード電極４６は、電解質膜４５の積層方向一方側の表面に、薄層として積層されている。アノード電極４６は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極４６は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００４５】
カソード電極４７は、電解質膜４５の積層方向他方側の表面に、薄層として積層されている。カソード電極４７は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、カソード電極４７は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００４６】
各セパレータ４４は、ガス不透過性の導電性材料から略平板形状に形成されている。各セパレータ４４には、燃料流路４８と、空気流路４９（図１中の要部拡大図参照。）とが形成されている。
【００４７】
燃料流路４８は、セパレータ４４の積層方向他方面の中央に配置されている。燃料流路４８は、セパレータ４４の積層方向他方面から積層方向一方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。
【００４８】
空気流路４９は、セパレータ４４の積層方向一方面の中央に配置されている。空気流路４９は、セパレータ４４の積層方向一方面から積層方向他方へ凹む凹溝であり、上下方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００４９】
また、各セパレータ４４には、図３に示すように、燃料供給路５０、燃料排出路５１、空気供給路５２および空気排出路５３が形成されている。
【００５０】
燃料供給路５０は、燃料流路４８に燃料を供給するための開口部であって、セパレータ４４の幅方向一端部の下端部に配置されている。燃料供給路５０は、セパレータ４４を積層方向に貫通し、積層方向から見て略矩形状に形成されている。燃料供給路５０は、燃料流路４８に連通している。
【００５１】
燃料排出路５１は、燃料流路４８から燃料を排出するための開口部であって、セパレータ４４の幅方向他端部の上端部に配置されている。燃料排出路５１は、セパレータ４４を積層方向に貫通し、積層方向から見て略矩形状に形成されている。燃料排出路５１は、燃料流路４８に連通している。
【００５２】
空気供給路５２は、空気流路４９に空気を供給するための開口部であって、セパレータ４４の幅方向一端部の上端部に配置されている。空気供給路５２は、セパレータ４４を積層方向に貫通し、積層方向から見て略矩形状に形成されている。空気供給路５２は、空気流路４９に連通している。
【００５３】
空気排出路５３は、空気流路４９から空気を排出するための開口部であって、セパレータ４４の幅方向他端部の下端部に配置されている。空気排出路５３は、セパレータ４４を積層方向に貫通し、積層方向から見て略矩形状に形成されている。空気排出路５３は、空気流路４９に連通している。
【００５４】
そして、各セパレータ４４は、図１および図３に示すように、各膜電極接合体４３を挟むように、各膜電極接合体４３の積層方向両側に対向配置されている。膜電極接合体４３の積層方向一方側に配置されたセパレータ４４において、燃料流路４８は、アノード電極４６に向かい合っている。膜電極接合体４３の積層方向他方側に配置されたセパレータ４４において、空気流路４９は、カソード電極４７に向かい合っている。なお、膜電極接合体４３とセパレータ４４との間には、図示しないガス拡散層が介在されている。
【００５５】
各エンドプレート４２は、図１および図２に示すように、セルスタック４１を挟むように、燃料電池３の積層方向両端部に配置されている。各エンドプレート４２は、絶縁性の樹脂などから略平板形状に形成されている。積層方向他方側のエンドプレート４２は、燃料供給部８１、燃料排出部８２、空気供給部８３および空気排出部８４を備えている。
【００５６】
燃料供給部８１は、エンドプレート４２の幅方向一端部の下端部に配置されている。燃料供給部８１は、エンドプレート４２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。燃料供給部８１は、その積層方向一端部においてエンドプレート４２を積層方向に貫通し、各セパレータ４４の燃料供給路５０に連通されている。
【００５７】
燃料排出部８２は、エンドプレート４２の幅方向他端部の上端部に配置されている。燃料排出部８２は、エンドプレート４２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。燃料排出部８２は、その積層方向一端部においてエンドプレート４２を積層方向に貫通し、各セパレータ４４の燃料排出路５１に連通されている。
【００５８】
空気供給部８３は、エンドプレート４２の幅方向一端部の上端部に配置されている。空気供給部８３は、その積層方向一端部においてエンドプレート４２を積層方向に貫通し、各セパレータ４４の空気供給路５２に連通されている。
【００５９】
空気排出部８４は、エンドプレート４２の幅方向他端部の下端部に配置されている。空気排出部８４は、その積層方向一端部においてエンドプレート４２を積層方向に貫通し、各セパレータ４４の空気排出路５３に連通されている。
（２）濃度調整タンク
濃度調整タンク９は、図２に示すように、燃料電池３の底面に固定されている。濃度調整タンク９は、略ボックス形状を有している。濃度調整タンク９は、中蓋７１と、仕切壁７２とを備えている。
【００６０】
中蓋７１は、濃度調整タンク９の上端部において、濃度調整タンク９の上壁の下方に間隔を隔てて配置されている。中蓋７１は、濃度調整タンク９内を上下に仕切るように、積層方向および幅方向に延びる略平板形状に形成され、濃度調整タンク９の内側壁に連結されている。中蓋７１は、調整槽側貫通穴７３と、貯留槽側貫通穴７４とを有している。
【００６１】
調整槽側貫通穴７３は、中蓋７１の積層方向他端部に配置されている。調整槽側貫通穴７３は、中蓋７１を上下方向に貫通している。
【００６２】
貯留槽側貫通穴７４は、積層方向において中蓋７１の中央に配置されている。調整槽側貫通穴７３は、中蓋７１を上下方向に貫通している。
【００６３】
仕切壁７２は、濃度調整タンク９の積層方向他端部に配置されている。仕切壁７２は、上下方向および幅方向に延びる略平板形状に形成されている。仕切壁７２の上端部は、調整槽側貫通穴７３と貯留槽側貫通穴７４との間において、中蓋７１の下面に連結されている。仕切壁７２の下端部は、濃度調整タンク９の底壁に連結されている。濃度調整タンク９のうち、仕切壁７２よりも積層方向他方の部分が調整槽９Ａであり、仕切壁７２よりも積層方向一方の部分が貯留槽９Ｂである。調整槽９Ａおよび貯留槽９Ｂには、それぞれ、図示しない濃度センサが設けられている。
【００６４】
調整槽９Ａの容積は、貯留槽９Ｂの容積よりも小さく、例えば、２００ｃｍ３以上、好ましくは、５００ｃｍ３以上であり、例えば、５０００ｃｍ３以下、好ましくは、１０００ｃｍ３以下である。また、調整槽９Ａの容積は、貯留槽９Ｂの容積に対して、例えば、１／３以下、好ましくは、１／１０以下であり、例えば、１／５０以上である。
【００６５】
貯留槽９Ｂの容積は、第２燃料供給ライン１２、燃料電池３、還流ライン１３および貯留槽９Ｂを循環する液体燃料の総量以上に設定される。
【００６６】
また、仕切壁７２は、連通口７５と、逆止弁７６とを備えている。
【００６７】
連通口７５は、仕切壁７２の下端部に配置されている。連通口７５は、仕切壁７２を積層方向に貫通している。
【００６８】
逆止弁７６は、仕切壁７２の積層方向他方面に支持されている。逆止弁７６は、調整槽９Ａ内の液体燃料の水位Ｌ１が貯留槽９Ｂ内の排出液の水位Ｌ２よりも高いときには、連通口７５を閉鎖して、調整槽９Ａから貯留槽９Ｂへの液体燃料の流入を規制する。また、逆止弁７６は、調整槽９Ａ内の液体燃料の水位Ｌ１が貯留槽９Ｂ内の排出液の水位Ｌ２よりも低いときには、連通口７５を開放して、貯留槽９Ｂから調整槽９Ａへの排出液の流入を許容する。
３．発電動作
次いで、電動車両１における発電について説明する。
【００６９】
電動車両１が起動されると、図１に示すように、ＥＣＵ２７の制御により、バルブ２０が開放され、第１燃料供給ライン１１のポンプ１６、および、第２燃料供給ライン１２のポンプ１７が駆動される。
【００７０】
すると、電動車両１の外部から空気供給ライン２２を介して燃料電池３の空気供給部８３に供給される。
【００７１】
空気供給部８３に供給された空気は、空気供給路５２内を積層方向一方側へ流れるとともに、カソード電極４７の積層方向他方面と接触しながら空気流路４９内を上側から下側へ流れて、空気排出路５３を介して空気排出部８４から空気排出ライン２３へ排出される。
【００７２】
また、燃料タンク１０内の液体燃料は、第１燃料供給ライン１１を介して濃度調整タンク９の調整槽９Ａに供給される。調整槽９Ａに供給された液体燃料は、第２燃料供給ライン１２を介して燃料電池３の燃料供給部８１に供給される。
【００７３】
なお、燃料タンク１０から調整槽９Ａに液体燃料が供給されて、調整槽９Ａの水位Ｌ１が貯留槽９Ｂの水位Ｌ２よりも高いときには、逆止弁７６（図２参照）が閉じて、連通口７５（図２参照）が閉鎖されている。
【００７４】
燃料供給部８１に供給された液体燃料は、図１および図３に示すように、燃料供給路５０内を積層方向一方側へ流れるとともに、アノード電極４６と接触しながら燃料流路４８内を下側から上側へ流れて、燃料排出路５１を介して燃料排出部８２から還流ライン１３へ排出される。
【００７５】
すると、燃料電池３では、燃料成分がヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極４６での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極４７での反応）
（３）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池３全体での反応）
なお、燃料成分がメタノールである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノード電極４６での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極４７での反応）
（３）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池３全体での反応）
これらの反応により、燃料成分（Ｎ２Ｈ４またはＣＨ３ＯＨ）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）およびガス（Ｎ２またはＣＯ２）が生成され、起電力（ｅ−）が発生される。発生した起電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１によって変圧され、インバータ２９により三相交流電力に変換された後、モータ２８に供給されて、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３０に蓄電される。
【００７６】
また、燃料電池３から還流ライン１３に排出された排出液は、未反応の燃料成分と、上記電気化学反応により生じる水とを含んでいる。
【００７７】
そして、排出液は、気液分離器１４において、ガス成分（上記電気化学反応により生じるガス（Ｎ２またはＣＯ２）や、副生するガス（ＮＨ３）など）と分離されて、濃度調整タンク９の貯留槽９Ｂに供給される。
【００７８】
貯留槽９Ｂ内の排出液の燃料成分濃度は、燃料成分がヒドラジンである場合には、例えば、１質量％以上であり、例えば、５質量％以下である。
【００７９】
そして、貯留槽９Ｂ内の排出液は、逆止弁７６が開いたときに、連通口７５を介して調整槽９Ａに供給され、調整槽９Ａ内の液体燃料に混合される。逆止弁７６は、調整槽９Ａから燃料電池３に液体燃料が供給されて、調整槽９Ａの水位Ｌ１が貯留槽９Ｂの水位Ｌ２よりも低くなると、開く。
【００８０】
これにより、燃料タンク１０から調整槽９Ａに供給された液体燃料は、調整槽９Ａから、第２燃料供給ライン１２、燃料電池３、還流ライン１３および貯留槽９Ｂを順次介して調整槽９Ａに戻るように、循環する。
【００８１】
そして、電動車両１が一定の速度で走行しているときには、循環している液体燃料の総量がほぼ一定となるように、燃料タンク１０から調整槽９Ａへ、逐次、液体燃料が供給される。
【００８２】
また、調整槽９Ａ内において、液体燃料中の燃料成分濃度は、貯留槽９Ｂ内の排出液の燃料成分濃度以上であり、例えば、５質量％以上、例えば、１０質量％以下に調整される。
【００８３】
次いで、電動車両１を加速するときには、アクセルペダルが所定の操作量以上踏み込まれたときに、アクセル開度に応じた量の液体燃料が、燃料タンク１０から調整槽９Ａに供給される。
【００８４】
これにより、調整槽９Ａ内の液体燃料の燃料成分濃度は、電動車両１が一定の速度で走行しているときの調整槽９Ａ内の液体燃料の燃料成分濃度よりも高く、例えば、１０質量％以上、例えば、４０質量％以下に調整される。
【００８５】
ここで、調整槽９Ａの容積は、第２燃料供給ライン１２のポンプ１７が吸い込み可能な下限値とほぼ同じであり、貯留槽９Ｂの容積よりも小さいので、燃料タンク１０から調整槽９Ａに液体燃料が供給されたときに、より少ない供給量で、調整槽９Ａ内の液体燃料の燃料成分濃度を、より大きく上昇させることができる。
【００８６】
これにより、アクセルペダルが踏み込まれてから、調整槽９Ａ内の液体燃料の燃料成分濃度をアクセル開度に応じた濃度まで上昇させる時間を短縮することができ、電動車両１を加速するときに、応答性よく燃料電池３の発電を促進することができる。
４．作用効果
この燃料電池システム２によれば、図１に示すように、電動車両１の走行状態に応じて、適宜、燃料タンク１０から調整槽９Ａに液体燃料を供給し、燃料電池３に供給される液体燃料の濃度を上昇させることができる。
【００８７】
これにより、電動車両１の走行状態に応じて燃料電池３の発電を促進させることができる。
【００８８】
また、濃度の異なる複数の液体燃料を個別に貯留する必要がなく、燃料電池システム２の構成が複雑化することを抑制できる。
【００８９】
その結果、燃料電池システム２の構成の複雑化を抑制しながら、電動車両１の走行状態に応じて燃料電池３の発電を促進させることができる。
【００９０】
また、この燃料電池システム２によれば、図２に示すように、濃度調整タンク９は、貯留槽９Ｂと調整槽９Ａとを一体的に備えている。
【００９１】
そのため、貯留槽９Ｂと調整槽９Ａとの間の配管構成などを省くことができ、燃料電池システム２の構成の複雑化をより抑制できる。
５．変形例
上記した実施形態では、濃度調整タンク９に貯留槽９Ｂと調整槽９Ａとを一体的に設けているが、貯留槽９Ｂと調整槽９Ａとは、分離して設けることもできる。
【符号の説明】
【００９２】
２      燃料電池システム
３      燃料電池
９      濃度調整タンク
９Ａ    調整槽
９Ｂ    貯留槽
１０    燃料タンク
１２    第２燃料供給ライン
１３    還流ライン
【図１】
2015176645.tif 000003
【図２】
2015176645.tif 000004
【図３】
2015176645.tif 000005