(57)【要約】【課題】この発明は燃料電池システムに関し、燃料電池の水素不足の際に、発電性能の低下を抑制することのできる燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は燃料電池を備えた燃料電池システムである。燃料電池は、アノードに水素を含むアノードガスの供給を受け、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて発電を行う燃料電池セルを１つ以上積層している。燃料電池が水素不足か否かを検知する水素不足検知手段を備える。水素不足検知手段により水素不足を検知したときに、カソードガスの圧力を減少させる減圧手段を備える。【選択図】図３
2008140662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードに水素を含むアノードガスの供給を受け、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて発電を行う燃料電池セルを１つ以上積層した燃料電池と、
燃料電池が水素不足か否かを検知する水素不足検知手段と、
前記水素不足検知手段により水素不足を検知したときに、カソードガスの圧力を減少させる減圧手段と、
を備えること特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
アノードの酸素圧を取得するアノード酸素圧取得手段を備え、
前記減圧手段は、前記水素不足検知手段により水素不足を検知したときに、アノード酸素圧取得手段で取得された酸素圧よりもカソードの酸素圧を低くすることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池システムであって、
前記水素不足検知手段は、アノードガスの圧力の増加を検知するアノードガス圧増加検知手段を含む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】
この発明は、燃料電池システムに関し、特に、発電性能の低下を抑制する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜を挟む形でアノードとカソードを備える。カソードに空気など酸素を含むカソードガスが供給され、アノードに水素を含むカソードガスが供給されて、発電反応が行われる。燃料電池には、燃料電池システムの要求に応じて、適切な量のアノードガスとカソードガスが供給される。このような燃料電池システムにおいて、例えば凍結の際にアノードガス供給の経路が閉塞し、アノードガスの供給が妨げられる場合がある。このとき、燃料電池は水素が不足した状態となる。燃料電池で水素が不足すると、十分な発電反応が行われず、良好な発電性能が得られない場合がある。
【０００３】
従来、特開２００５−９３１１１号公報に開示されるように、燃料電池の水素不足時に、水素不足を解消する技術が開示されている。上記従来の公報では、燃料電池の水素不足を検知したときに、空気の供給量を低下させて、発電に用いる水素量を低下させることで、水素不足を解消している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９３１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水素不足下での燃料電池の運転時、アノードの触媒付近で水の電気分解反応が行われる。水の電気分解反応に応じて、酸素が生成される。アノードの触媒付近に酸素が所在すると、酸素が触媒に吸着する。酸素が吸着した触媒は水素と接触しにくい。さらに、水素の供給が再開されて水素不足が解消される場合も、酸素が吸着した触媒は水素と接触しにくい。触媒が水素と接触しにくいと、触媒付近で発電反応が生じにくい。よって、アノードの触媒付近に酸素が所在すると、燃料電池の発電性能が低下するおそれがあった。
【０００６】
上記従来の技術では、水素不足を解消するために、空気の供給量を低下させる技術が開示されている。空気の供給量を低下させると、カソードの一部で酸素圧が減少し、アノードからカソードに酸素が移行してアノードでの酸素量が低下する。しかしながら、空気の供給量の低下では、例えばカソードガスの入口付近において、発電反応に用いられる酸素量に比べて所在する酸素量が多いため、カソードの酸素圧が低下しにくい。このため、アノードの一部では、酸素量が低下せず、触媒付近に酸素が多く所在していた。したがって、上記従来の技術では、酸素が触媒に吸着し、燃料電池の発電性能が低下してしまうおそれがあった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料電池の水素不足の際に、発電性能の低下を抑制することのできる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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため燃料電池システムであって、アノードに水素を含むアノードガスの供給を受け、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて発電を行う燃料電池セルを１つ以上積層した燃料電池と、燃料電池が水素不足か否かを検知する水素不足検知手段と、前記水素不足検知手段により水素不足を検知したときに、カソードガスの圧力を減少させる減圧手段と、を備えること特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明記載の燃料電池システムであって、アノードの酸素圧を取得するアノード酸素圧取得手段を備え、前記減圧手段は、前記水素不足検知手段により水素不足を検知したときに、アノード酸素圧取得手段で取得された酸素圧よりもカソードの酸素圧を低くすることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明記載の燃料電池システムであって、前記水素不足検知手段は、アノードガスの圧力の増加を検知するアノードガス圧増加検知手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、燃料電池の水素不足を検知すると、カソードガスの圧力を減少させる。カソードガスの圧力を減少させると、カソード入口付近での酸素圧が十分に減少する。このとき、カソード入口に電解質膜を挟んで接するアノード付近での酸素圧が減少し、酸素量が減少する。さらに、カソードガスの圧力の減少によりカソード全体にわたり酸素圧が減少し、アノード全体にわたり酸素量が減少する。このため、本発明によれば、アノード全体にわたって酸素が触媒に吸着しにくくなり、発電反応が十分に行われやすい。
【００１２】
第２の発明によれば、燃料電池の水素不足を検知すると、アノードの酸素圧よりカソードの酸素圧を減少させる。アノードの酸素圧よりカソードの酸素圧を低くすると、アノードからカソードに移行する酸素量が多くなる。このため、アノードの酸素量が効果的に少なくなる。よって、本発明の構成によれば、アノードの触媒への酸素の吸着を効果的に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、アノードガスの圧力の増加を検知すると、水の電気分解反応により酸素が生成していると考え、燃料電池が水素不足であると判断する。アノードにおいて、酸素が生成する分、ガス圧が上昇する。本発明によれば、アノードガスの圧力の上昇を検知することで、酸素の生成を精密に検知することができる。よって、本実施の構成によれば、アノードの酸素圧の上昇を即座に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
[実施の形態１の構成]
図１は、実施形態１の燃料電池システムの構成を説明するための図である。図１に示すとおり、燃料電池システムは燃料電池スタック１０を備える。燃料電池スタック１０は、複数枚の燃料電池セルを積層して構成されている。燃料電池セルは、プロトンを伝導させる電解質膜を備え、電解質膜を挟む形でアノードとカソードを備える。燃料電池セルは、アノードとカソードを挟む形で、導電性を有するセパレータを備える。燃料電池スタック１０は電圧計４０を備える。電圧計４０は燃料電池スタック１０の各燃料電池セルの電圧をそれぞれ測定する。そして、電圧計４０は各燃料電池セルの電圧の値をＥＣＵ（エレクトロニック コントロール ユニット：  以下ＥＣＵと称す。）４２に送信する。燃料電池スタック１０は電流計４１を備える。電流計４１は燃料電池スタック１０の電流を測定する。電流計４１はＥＣＵ４２に接続され、電流計４１で測定した電流の値をＥＣＵ４２に送信する。燃料電池スタック１０はカソード管路系１２とアノード管路系１４を備える。
【００１５】
カソード管路系１２について説明する。カソード管路系１２は、カソードガス源と燃料電池スタック１０のカソードガス入口を結ぶガス管路１６を備える。ガス管路１６はコンプレッサ１８を備える。コンプレッサ１８はカソードガス源から燃料電池スタック１０のカソードガス入口へガスを送る役割を持つ。燃料電池スタック１０のカソードガス出口は管路２０を介してエア背圧調整弁２２に接続される。エア背圧調整弁２２はガス管路２０のガスの圧力を調節する役割を持つ。エア背圧調整弁２２はＥＣＵ４２と接続され、ＥＣＵ４２からの信号に従い、カソード及びガス管路２０のガス圧力を調節できる。エア背圧調整弁２２は管路２４を介して希釈器２６と接続される。希釈器２６は、希釈器２６内のガスを希釈する役割を持つ。希釈器２６は管路２８を介して燃料電池システム外部と接続される。
【００１６】
アノード管路系１４について説明する。アノード管路系１４は、アノードガス源とアノードガス流量計１９を結ぶ管路１７を備える。アノードガス流量計１９は管路２１を介して遮断弁２３と接続される。遮断弁２３は、遮断弁２３を流通するガスの流れを遮断する役割を持つ。遮断弁２３は管路２５を介して可変調圧弁２７を備える。可変調圧弁２７は、管路３０を介し、燃料電池スタック１０のアノード入口に接続される。可変調圧弁２７は、管路３０及び燃料電池スタック１０内のガス圧力が所定の圧力となるように、ガス圧を調節する機能を有する。管路３０は循環装置３２を備える。燃料電池スタック１０はアノード出口に管路３４を備える。管路３４は分岐し、分岐した一方は循環装置３２に接続される。循環装置３２は管路３４のガスを燃料電池スタック１０のアノード入口に流入させる機能を有する。管路３４の分岐した他方は、弁３６に接続される。弁３６は、管路３４の窒素や水などの不純物の濃度に応じて開閉する機能を有する。弁３６は管路３８を介して希釈器２６と接続される。
【００１７】
次に燃料電池の動作を説明する。燃料電池の動作の際には、アノードガス源から水素を含むアノードガスが、カソードガス源から酸素を含む空気のカソードガスが、燃料電池スタック１０にそれぞれ供給される。燃料電池スタック１０の燃料電池セルに水素と酸素とが供給されると、アノード付近では次式（１）、およびカソード付近では次式（２）に示す発電反応が生じる。式（１）（２）の発電反応に伴い、燃料電池セルは発電を行い、カソード付近で水が生成される。
【００１８】
２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ-            ・・・（１）
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ     ・・・（２）
【００１９】
燃料電池スタック１０へのアノードガスの供給は、所望の発電量が行われるように、負荷要求に応じた適切な量で行われる。燃料電池スタック１０へ供給されたアノードガスは、燃料電池スタック１０からアノードオフガスとして排出される。アノードオフガスは発電反応に用いられなかった水素を含んでいる。アノードオフガスは、管路３４を通って循環装置３２に流入し得る。アノードオフガスは循環装置３２により循環され、燃料電池スタック１０に供給される。また、カソードの水は、電解質膜を通過し、アノードに所在し得る。
【００２０】
[燃料電池の水素不足時の水分解反応]
次に、燃料電池の水素不足時の水分解反応について説明する。図２は燃料電池セルを拡大した図である。図２は、燃料電池スタック１０を構成する複数の燃料電池セルのうち、ひとつの燃料電池セル４３を示す。燃料電池セル４３は電解質膜４４を備える。燃料電池セル４３は、電解質膜４４を挟む形でアノード４６とカソード４８を備える。アノード４６とカソード４８は、電解質膜４４に接する形で触媒層４７、４９を備える。触媒層４７、４９は担持カーボン５０を備える。担持カーボン５０は触媒５２を担持している。ここで、触媒５２は白金である。担持カーボン５０と触媒５２は、触媒層４７、４９に均一に所在している。アノード４６とカソード４８は、触媒層４７、４９と接する形で（電解質膜４４と反対側に）それぞれ拡散層５４、５６を備える。
【００２１】
燃料電池に所定量のアノードガスが供給されると、アノード４６では上式（１）の化学反応が起こる。しかしながら、例えば、燃料電池スタック１０内の低温により、アノードガス通路に所在する水が凍結する場合がある。このとき、凍結した水によりアノードガス通路が閉塞し、アノードガスの供給が妨げられる場合がある。このとき、燃料電池セル４３では、発電の際に必要な水素が不足する状態となる（以下、水素不足を称す）。燃料電池セル４３が水素不足になると、アノード４６付近で上式（１）の化学反応が行われない場合がある。ここで、上述のとおり、燃料電池スタック１０は複数の燃料電池セルを積層して構成されている。燃料電池スタック１０のうち、水素不足の燃料電池セル４３以外のセルでは、水素が供給され、発電が行われている場合がある。このとき、水素不足の燃料電池セル４３にも強制的に電流が流れる。よって、水素不足の燃料電池セル４３のアノード４６では、触媒５２付近の水を用いて、次式（３）の水の電気分解反応が行われる。この水の電気分解反応により、酸素と水素イオンと電子とが生成される。この水の電気分解反応により、アノード４６に酸素が所在する。
【００２２】
２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-        ・・・（３）
【００２３】
アノード４６で式（３）の反応がおこると、燃料電池セル４３の起電力は０になる。燃料電池セル４３には強制的に電流が生じ、燃料電池スタック１０全体では燃料電池セル４３は抵抗となる。よって、燃料電池セル４３は電位が負となる逆電位となっている。
【００２４】
[実施の形態１の作用]
本実施の形態１の燃料電池システムにおいて、エア背圧調整弁２２の開度を減圧するように調整すると、燃料電池スタック１０内のカソードガスが減圧し、水素不足の燃料電池セル４３のカソード４８でカソードガスが減圧する。ここで、カソードガスは所定の割合で酸素を含んでいるため、カソードガスの圧力が低いとカソード４８の酸素圧は低くなる。また、ガスの圧力及び酸素圧はカソード４８全体にわたりほぼ均一である。
【００２５】
アノード４６に所在する酸素は、電解質膜４４を通過し、カソード４８に移行し得る。カソード４８の酸素圧が高いと、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量は少ない。カソード４８の酸素圧が低いと、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量は多い。アノード４６からカソード４８に移行する酸素量が多くなると、アノード４６に所在する酸素量は少なくなる。
【００２６】
アノード４６とカソード４８の距離が長いと、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量は小さい。カソード４８のある部分において酸素圧が小さいと、その部分と遠い距離にあるアノード４６の酸素はカソード４８に移行にしにくい。また、アノード４６とカソード４８の距離が短いと、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量は大きい。カソード４８のある部分において酸素圧が低いと、その部分と近い距離にあるアノード４６の酸素はカソード４８に移行しやすい。
【００２７】
カソードガスの圧力を低くすると、カソードガスの流れやすい部分での酸素圧が低くなる。カソードガスの流れやすい部分は、水素が供給されやすく、カソードガスの流量を減少させたとしてもカソードガスの圧力が低下しにくい部分である。このとき、カソードガスの流れやすい部分と電解質を挟む形で接するアノード部分付近での酸素量が低くなる。
【００２８】
カソードガスの圧力を低くすると、カソード４８の酸素圧はカソード４８全体にわたりほぼ均一に低くなる。カソード４８の酸素圧が全体にわたり均一に低くなると、アノード４６全体にわたり酸素量が少なくなる。
【００２９】
カソード４８とアノード４６の酸素圧差が大きいと、アノード４６とカソード４８間を移行する酸素量は多い。カソード４８とカソード４６の酸素圧差が小さいと、アノード４６とカソード４８間を移行する酸素量は少ない。カソード４８の酸素圧をアノード４６の酸素圧より十分低くすると、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量は十分多くなる。アノード４６からカソード４８に移行する酸素量が多くなると、アノード４６に所在する酸素量は少なくなる。
【００３０】
[実施の形態１の効果]
上述のとおり、カソードガスを減圧すると、アノード４６の酸素量が少なくなる。そして、カソード４８の酸素圧をアノード４６の酸素圧より低くすると、アノード４６の酸素量は少なくなる。アノード４６で酸素量が少ないと、触媒５２に酸素が吸着しにくい。よって、触媒５２は水素との接触を抑制されにくくなり、触媒５２付近で十分な発電反応が行われやすい。
【００３１】
上述のとおり、カソードガスを減圧すると、カソードガスの流れやすい部分と電解質を挟む形で接するアノード部分付近での酸素量が低くなる。このアノード部分は、カソードガスの流量を減少させたとしても、酸素量が低下しにくい。よって、本発明によれば、カソードガスの流量の減少では酸素量が低下しにくいアノード部分での酸素量を低下させ、このアノード部分付近において十分な発電反応が行われやすい。
【００３２】
上述のとおり、カソードガスを減圧すると、アノード４６全体にわたり酸素量が少なくなる。酸素量がアノード４６全体で少なくなると、酸素に吸着される触媒５２はアノード４６全体にわたり少なくなる。触媒５２に吸着した酸素は、触媒５２と離れにくい。酸素に吸着された触媒５２は、水素不足が解消された場合にも、水素と接触しにくい。よって、カソードガスを減圧することで、アノード４６全体で十分な発電反応が行われる。
【００３３】
アノード４６には、水素不足時に生じる酸素とともに、アノードガスに含まれる水素が所在する。所定の量以上の酸素と水素が所在すると、水素が触媒５２上で酸化しやすい状態となる。上述のとおり、カソードガスを減圧すると、アノード４６に所在する酸素量が減少する。アノード４６で酸素が減少すると、水素が酸化しにくい状態となる。したがって、本実施形態のシステムによれば、水素の酸化による過度な破損を抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、カソードガスの流れやすい部分付近での酸素圧が低くなっている。カソードガスの流れやすい部分は、流損の少ない部分である。より具体的には、カソードガス入口付近である。
【００３５】
[実施の形態１の具体的処理]
図３は実施の形態１のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。図３に示すルーチンでは、まず、各燃料電池セルの電圧を取得する（ステップ１００）。上述のとおり、電圧計４０は燃料電池スタック１０の各燃料電池セルの電圧を測定する。本ステップ１００において、ＥＣＵ４２は電圧計で測定された各燃料電池セルの電圧を取得する。
【００３６】
次に、電圧計４０で取得した電圧が負となるセルが存在するか否かを判断する（ステップ１０２）。ここで、水素不足の燃料電池セルは燃料電池スタック１０では抵抗となり、水素不足の燃料電池セルの電圧が負となる。本ステップ１０２では、電圧が負となるセルが存在するか否かによって、燃料電池が水素不足であるか否かを推定する。電圧が負となるセルが存在しない場合、水素不足の燃料電池セルが存在しないと判断し、本ルーチンを終了する。電圧が負となるセルが存在する場合、水素不足の燃料電池セルが存在すると判断され、エア背圧調整弁２２の開度を調節して、カソードガスの圧力を下げる（ステップ１０４）。上述のとおり、カソードガスの圧力を減少させると、アノード４６の酸素量が減少する。
【００３７】
アノード４６の酸素量が減少すると、触媒５２に酸素が吸着しにくくなり、水素は触媒５２と接触しやすくなる。よって、本実施の形態によれば、触媒５２付近において発電反応の低下が抑制される。
【００３８】
なお、実施の形態１において、ステップ１０２では、水素不足の燃料電池の検知は、電圧が負である燃料電池セルが存在するか否かによって行っているが、これに限られるものではない。電圧が０以下である燃料電池セルが存在するか否かによって、水素不足の燃料電池セルの検知を行ってもよい。
【００３９】
なお、実施の形態１において、ステップ１０２では、燃料電池の水素不足の検知は、電圧が負である燃料電池セルが存在するか否かによって行っているが、これに限られるものではない。例えば、所定の水素量の供給下において、アノード４６の水素量もしくは水素圧が低下した際に水素不足と判断してもよい。
【００４０】
なお、実施の形態１において、ステップ１０４では、カソードガスの圧力を下げている。具体的には、エア背圧調整弁２２を開放し、カソードガスの圧力を大気圧へ下げてもよい。このとき、アノード４６からカソード４８へ移行する酸素量は非常に多くなり、アノード４６の酸素量を十分に小さくできる。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態２の燃料電池システムについて説明する。実施の形態２の燃料電池システムは、図１の燃料電池システムと同様である。図４は実施の形態２のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。図４において図３と同じ部分には、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
【００４２】
図４に示すルーチンでは、ステップ１０２での電圧が負となるセルが存在するか否かの判断に続き、電圧が負となるセルが存在するとき、燃料電池スタック１０の起電流を取得する（ステップ１０６）。本ステップ１０６では、ＥＣＵ４２は、電流計４１で測定された電流を取得する。
【００４３】
続いて、アノード４６で生成される酸素量ＱＯ２を算出する（ステップ１０８）。上述のとおり、水素不足の燃料電池セル４３のアノード４６で式（３）の水の電気分解反応がおこり、酸素が生成される。水素不足の燃料電池セル４３には強制的に電流が流れている。この電流は、式（３）の水の電気分解反応から生成される電荷によるものである。そこで、ステップ１０６で取得された電流値から電荷を算出し、電荷と式（３）との関係から、アノード４６で生成される酸素量ＱＯ２が算出される。そして、アノード４６の酸素圧を算出する（ステップ１１０）。水素不足の燃料電池セル４３のセル容積と、ステップ１０８で算出された酸素量ＱＯ２より、アノード４６の酸素圧が算出される。
【００４４】
続いて、カソードガスの圧力を制御する（ステップ１１２）。上述のとおり、カソードガスには所定の割合で酸素が含まれており、カソード４８の酸素圧をアノード４６の酸素圧より低くすると、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量Ｑは多くなる。カソード４８の酸素圧をアノード４６の酸素圧より低くいと、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量Ｑは少なくなる。そこで、カソードガスの圧力を調整してカソード４８の酸素圧を調節すると、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量Ｑを調節することができる。よって、アノード４６に所在する酸素量を調節できる。本ステップ１１２では、アノード４６からカソード４８に移行する酸素量Ｑは、アノード４６の酸素圧からカソード４６の酸素圧を引いた圧力に所定の係数を掛けて算出する。アノード４６からカソード４８に移行する酸素量Ｑがアノード４６で生成される酸素量ＱＯ２と等しくなるように、カソードガスの圧力を制御する。
【００４５】
以上のルーチンより、アノード４６で生成する酸素量ＱＯ２が過不足なくカソード４８に移行される。よって、本実施の形態よれば、アノード４６の酸素量を低く保つことができる。
【００４６】
なお、本実施の形態において、ステップ１０８では、アノード４６で生成される酸素量ＱＯ２を算出している。具体的には、酸素量ＱＯ２は、アノード４６で生成される酸素のモル数である。
【００４７】
なお、本実施の形態において、ステップ１１０では、水素不足の燃料電池セル４３のセル容積を用いてアノード４６の酸素圧を算出している。水素不足の燃料電池セル４３のセル容積の代わりに、アノード４６の容積、アノードガスの流路の容積、もしくはこれらの和の容積を用いてもよいし、燃料電池セル４３でアノードガスが所在する容積を用いて、アノード４６の酸素圧を算出してもよい。ここで、容積とは立体の体積である。
【００４８】
なお、本実施の形態において、ステップ１１０では、アノード４６の酸素圧の算出は、水素不足の燃料電池セル４３のセル容積とアノード４６で生成される酸素量ＱＯ２を用いて行っているが、これに限られるものではない。水素不足の燃料電池セル４３のセル容積と酸素量ＱＯ２と燃料電池セル４３の温度を用いて、アノード４６の酸素圧を算出してもよい。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態３の燃料電池システムについて説明する。実施の形態３の燃料電池システムは、圧力センサ４４を新たに備える点を除いて、図１の燃料電池システムと同様である。実施の形態３において実施の形態１と同じ部分は、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。実施の形態３のシステムでは、燃料電池スタック１０のアノードガス出口に備えられた管路３４に圧力センサ４４を備える。圧力センサ４４は燃料電池スタック１０のアノードガスの圧力を測定する。圧力センサ４４は、ＥＣＵ４２に接続され、測定した圧力をＥＣＵ４２に送信する。
【００５０】
図５は実施の形態３のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。図５において図３と同じ部分には、同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。図３に示すルーチンにおいて、まず、アノードガスの圧力を取得する（ステップ１１４）。上述のとおり、圧力センサ４４はアノードガスの圧力を測定する。本ステップにおいて、ＥＣＵ４２は、圧力センサ４４で測定された圧力を取得する。
【００５１】
続いて、アノードガスの圧力の上昇を検知する（ステップ１１６）。上述のとおり、燃料電池が水素不足の際に、アノード４６で酸素が生成される。アノード４６で酸素が生成されると、アノード４６に所在するガスのモル数が増加する。アノード４６のモル数が増加した分、アノードガスの圧力が上昇する。そこで、アノードガスの圧力が上昇すると、水素不足による水の電気分解反応が生じていると判断する。本ステップでは、まず、アノードガスの圧力の微分値を算出する。アノードガスの圧力の微分値が所定の値以上であると、アノード４６で水の電気分解反応が生じていると判断し、カソードガス圧を下げる。アノードガスの圧力の微分値が所定の値未満であると、水の電気分解反応は生じていないと判断し、本ルーチンを終了する。
【００５２】
本実施の形態によれば、アノードガスの圧力の上昇を検知することで、酸素の生成を精密に検知することができる。さらに、酸素の生成を検知した際にカソードガスの圧力を下げることで、アノード４６の酸素圧の上昇を即座に抑制できる。
【００５３】
なお、本実施の形態において、ステップ１１６では、アノードガスの圧力の微分値が所定の値以上であると、水の電気分解反応が生じていると判断している。ここで、所定の値とは、可変調圧弁２７固有の値である。
【００５４】
なお、本実施の形態において、ステップ１１６では、アノードガスの圧力が急激に上昇すると、より水の電気分解反応が生じていると判断しているがこれに限られるものではない。例えば、アノードガスが、所定の圧力以上となったときに、水の電気分解反応が生じていると判断してもよい。ここで、所定の圧力は、アノードガスが供給される際の目標圧に一定圧を加えた圧力である。
【００５５】
なお、本実施の形態において、ステップ１１６、１０４では、アノードガスの圧力が急激に上昇すると、カソードガスの圧力を下げているが、これに限られるものではない。アノードガスの圧力の急激な上昇を検知してさらに一定時間にわたりカソードの圧力を下げてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、実施形態１の燃料電池システムの構成を説明するための図である。
【図２】図２は燃料電池セルを拡大した図である。
【図３】図３は実施の形態１のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。
【図４】図４は実施の形態２のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。
【図５】図５は実施の形態３のＥＣＵでの具体的処理をあらわすフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０    燃料電池スタック
１２    カソード管路系
１４    アノード管路系
２２    エア背圧調整弁
２７    可変調圧弁
４０    電圧計
４１    電流計
４３    燃料電池セル
４６    アノード
４８    カソード
５０    担持カーボン
５２    触媒
【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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