(57)【要約】【課題】触媒電極の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させる燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法を提供することを課題とする。【解決手段】燃料電池システム１であって、カソード触媒電極１３を含む膜・電極接合体１４と、膜・電極接合体１４のカソード触媒電極１３に接合されたガス拡散層１５と、を有する燃料電池セル１０と、燃料電池セル１０の発電に伴いカソード触媒電極１３で生成され、ガス拡散層１５へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段７と、燃料電池セル１０の温度を検出する温度検出手段８と、ガス拡散層１５を流れるガスの流速を変化させることによりガス拡散層１５に付着する生成水を排水する排水手段６と、水量検出手段７によって検出された生成水の水量と温度検出手段８によって検出された燃料電池セルの温度とに応じて排水手段６を制御する制御手段９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード触媒電極を含む膜・電極接合体と、該膜・電極接合体の該カソード触媒電極に接合されたガス拡散層と、を有する燃料電池セルと、
前記燃料電池セルの発電に伴い前記カソード触媒電極で生成され、前記ガス拡散層へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段と、
前記燃料電池セルの温度を検出する温度検出手段と、
前記ガス拡散層を流れるガスの流速を変化させることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する排水手段と、
前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量と前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度とに応じて前記排水手段を制御する制御手段と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記水量検出手段は、前記燃料電池セルの出力電流の積算値に基づいて前記生成水の水量を検出する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記排水手段は、前記ガス拡散層を流れるガスの経路上にある弁の開度を増して該ガス拡散層を流れるガスの流速を早めることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する、
請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量が所定の水量に達し、且つ、前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度が氷点以下の場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水する、
請求項１から３の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量を前記ガス拡散層の面積で除算することにより、該ガス拡散層内の該生成水の厚さを算出し、
発電時に許容される生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係を示す所定のマップを参照し、算出した前記生成水の厚さと前記温度検出手段によって取得した該燃料電池セルの温度との関係が、該所定のマップが示す許容範囲を逸脱した場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水する、
請求項１から３の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
カソード触媒電極を含む膜・電極接合体と、該膜・電極接合体の該カソード触媒電極に接合されたガス拡散層と、を有する燃料電池セルと、
前記燃料電池セルの発電に伴い前記カソード触媒電極で生成され、前記ガス拡散層へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段と、
前記燃料電池セルの温度を検出する温度検出手段と、
前記ガス拡散層を流れるガスの流速を変化させることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する排水手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量と前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度とに応じて前記排水手段を制御する、燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
前記水量検出手段は、前記燃料電池セルの出力電流の積算値に基づいて前記生成水の水量を検出する、
請求項６に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
前記排水手段は、前記ガス拡散層を流れるガスの経路上にある弁の開度を増して該ガス拡散層を流れるガスの流速を早めることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する、
請求項６又は７に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項９】
前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量が所定の水量に達し、且つ、前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度が氷点以下の場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水する、
請求項６から８の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量を前記ガス拡散層の面積で除算することにより、該ガス拡散層内の該生成水の厚さを算出し、
発電時に許容される生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係を示す所定のマップを参照し、算出した前記生成水の厚さと前記温度検出手段によって取得した該燃料電池セルの温度との関係が、該所定のマップが示す許容範囲を逸脱した場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水する、
請求項６から８の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。
【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、及び燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素とを電気化学反応させて発電を行う。燃料電池自動車は、車両に搭載した燃料電池から供給される電力で走行用モータを駆動させて走行する。
【０００３】
燃料電池の内部にある触媒電極には、水素と酸素とを電気化学反応させた際に生成される生成水が付着する。触媒電極の表面に多量の生成水が付着すると、フラッディング現象が生じてしまう。そこで、燃料電池の触媒電極に付着する生成水を排水させる技術が開発されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３４２４７３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１５９７号公報
【特許文献３】特開平７−２３５３２４号公報
【特許文献４】特開２００２−３１３３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池の温度が氷点以下の場合、触媒電極の表面に付着した生成水が凍結してしまい、生成水を排水させることが困難になる。
【０００５】
本発明は、上記した問題に鑑み、触媒電極の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させる燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、燃料電池システムであって、生成水の水量と燃料電池セルの温度とに応じて生成水を排水させるようにした。これによれば、触媒電極の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させることが可能となる。
【０００７】
詳細には、燃料電池システムであって、カソード触媒電極を含む膜・電極接合体と、該膜・電極接合体の該カソード触媒電極に接合されたガス拡散層と、を有する燃料電池セルと、前記燃料電池セルの発電に伴い前記カソード触媒電極で生成され、前記ガス拡散層へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段と、前記燃料電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記ガス拡散層を流れるガスの流速を変化させることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する排水手段と、前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量と前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度とに応じて前記排水手段を制御する制御手段と、を備える。
【０００８】
上記の燃料電池システムは、水素と酸素とを電気化学反応させて発電するための燃料電池セルを備えている。この燃料電池セルのカソード触媒電極には、酸素を拡散させるためのガス拡散層が接合されている。また、カソード触媒電極は、燃料電池セルの電気化学反応に伴い生成水を生成して排出する。よって、カソード触媒電極に接合されているガス拡散層には、電気化学反応の際にカソード触媒電極で生成される生成水が付着することになる。ここで、多量の生成水がガス拡散層に付着すると、カソード触媒電極の表面が生成水で覆われてしまうため、水素と酸素との電気化学反応が妨げられる。
【０００９】
そこで、ガス拡散層に付着する生成水の水量を検出するため、本発明に係る燃料電池システムは、カソード触媒電極からガス拡散層へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段を備える。ガス拡散層に排出される生成水の水量を検出することにより、ガス拡散層に付着した生成水の水量に応じた排水制御を行うことができる。
【００１０】
ここで、燃料電池の温度が低いと、ガス拡散層に付着する生成水の温度が氷点以下になる場合がある。ガス拡散層に付着する生成水が氷点以下になると、ガス拡散層に付着した生成水が凍結する。生成水がガス拡散層に付着した状態で凍結してしまうと排水制御を行っても生成水が排水されないため、フラッディング現象を解消することが困難になる。そこで、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池セルの温度を検出する温度検出手段を備える。燃料電池セルの温度を検出することにより、ガス拡散層に付着する生成水の凍結の有無を判断することが可能なためである。燃料電池セルの温度を検出することにより、ガス拡散層に付着した生成水が凍結する前に排水制御を行うことができる。
【００１１】
なお、本発明に係る燃料電池システムは、ガス拡散層に付着する生成水を排水させる際、ガス拡散層を流れるガスの流速を変化させる排水手段を制御する。排水手段を制御してガス拡散層を流れるガスの流速を変化させることにより、ガス拡散層に付着する生成水をガスの風圧で移動させて排水する。
【００１２】
以上により、触媒電極の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させることが可能になる。
【００１３】
ここで、前記水量検出手段は、前記燃料電池セルの出力電流の積算値に基づいて前記生成水の水量を検出するようにしてもよい。
【００１４】
水素と酸素との電気化学反応によって生成される生成水の水量と発生する電荷量との関係は、化学式：４Ｈ+＋４ｅ-＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ  によって一定の関係を有している。また、カソード触媒電極で生成された生成水の大半はカソード触媒電極に接合されたガス拡散層に流出し、アノード触媒電極側に逆拡散する生成水の量は少量である。よって、ガス拡散層に付着する生成水の水量は、燃料電池セルの出力電流の積算値に基づいて算出することが可能になる。
【００１５】
ここで、前記排水手段は、前記ガス拡散層を流れるガスの経路上にある弁の開度を増して該ガス拡散層を流れるガスの流速を早めることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水するようにしてもよい。
【００１６】
ガス拡散層に付着する生成水を移動させて排水するためには、該生成水に何らかの駆動力を与えてやる必要がある。液体に駆動力を与えて流動させるためには、流動方向に対して上流側に位置する液体の圧力の方が流動方向に対して下流側に位置する液体の圧力よりも高くなるように、液体に圧力差を設ければよい。そこで、本発明に係る燃料電池システムは、ガス拡散層を流れるガスの圧力差を大きくすることで該ガスの流速を増加させ、該ガスの流路内にある生成水に駆動力を与える。即ち、ガス拡散層に供給されているガスの経路上にある弁の開度を増す。これにより、ガス拡散層に付着する生成水に圧力差が生じて駆動力が加わり、ガス拡散層から移動して排水されることになる。
【００１７】
ここで、前記制御手段は、前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量が所定の水量に達し、且つ、前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度が氷点以下の場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水するようにしてもよい。
【００１８】
燃料電池のフラッディング現象は、カソード触媒電極に接合されているガス拡散層に付着する生成水が所定の水量に達すると発生する。生成水が所定の水量に達した状態で凍結してしまうと、排水手段を制御してもガス拡散層から生成水を排水させることができなくなるため、フラッディング現象の解消が困難になる。そこで、本発明に係る燃料電池システムは、ガス拡散層に付着する生成水の水量が所定の水量に達し、且つ、燃料電池セルの温度が氷点以下の場合に前記排水手段を制御する。これによれば、フラッディング現象が生じる恐れのある水量の生成水がガス拡散層に付着した状態で燃料電池セルの温度が氷点以下になると直ちに生成水が排水されるので、フラッディング現象が生じる恐れのある水量の生成水がガス拡散層に付着したままの状態で、生成水が凍結してしまうのを抑制することが可能になる。
【００１９】
ここで、前記制御手段は、前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量を前記ガス拡散層の面積で除算することにより、該ガス拡散層内の該生成水の厚さを算出し、発電時に許容される生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係を示す所定のマップを参照し、算出した前記生成水の厚さと前記温度検出手段によって取得した該燃料電池セルの温度との関係が、該所定のマップが示す許容範囲を逸脱した場合に、前記排水手段を制御して前記ガス拡散層に付着する該生成水を排水するようにしてもよい。
【００２０】
カソード触媒電極の表面に付着する生成水が凍結する際の燃料電池セルの温度は、付着した生成水の厚さとの間で依存性がある。即ち、燃料電池セルの温度が氷点の近辺であればある程度の量の生成水が付着していても凍結しない。一方、燃料電池セルの温度が極めて低いと僅かな量の生成水が付着しただけでも凍結してしまう。膜・電極接合体の内部やその近傍に存在する生成水が、過冷却状態でも液体として存在できる厚さには限界があるからである。そこで、本発明に係る燃料電池システムは、所定のマップを予め作成しておき、ガス拡散層に付着する生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係が該所定のマップが示す許容範囲を逸脱した場合に生成水を排水させる。この所定のマップは、発電時に許容される、生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係を示しており、例えば、ガス拡散層に付着する生成水が凍結する際の生成水の厚さと燃料電池セルの温度との関係を示している。本発明に係る燃料電池システムによれば、生成水の厚さと燃料電池の温度との関係に基づいて生成水を排水させているため、排水制御の回数を抑制することが可能になる。
【００２１】
また、本発明は、制御方法の側面からも捉えることができる。例えば、上記の課題を解決するため、燃料電池システムの制御方法であって、カソード触媒電極を含む膜・電極接合体と、該膜・電極接合体の該カソード触媒電極に接合されたガス拡散層と、を有する燃料電池セルと、前記燃料電池セルの発電に伴い前記カソード触媒電極で生成され、前記ガス拡散層へ排出される生成水の水量を検出する水量検出手段と、前記燃料電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記ガス拡散層を流れるガスの流速を変化させることにより該ガス拡散層に付着する前記生成水を排水する排水手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、前記水量検出手段によって検出された前記生成水の水量と前記温度検出手段によって検出された前記燃料電池セルの温度とに応じて前記排水手段を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
触媒電極の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を例示的に説明する。以下に示す実施形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
＜構成＞
図１は、本実施形態に係る燃料電池システム１の構成図である。燃料電池システム１は、燃料電池２と、該燃料電池２に酸化剤ガスである酸素を含む空気を送気する空気圧縮機３と、を備えている。また、燃料電池２の酸化剤ガスの排出経路４には、該排出経路４の圧力を計測するカソード圧力センサ５と、該排出経路４内を流れる流体（空気）の流量を調整するカソード背圧調整弁６（本発明でいう、「排水手段」に相当。）と、が設けられている。また、燃料電池２には、該燃料電池２の発電電流を計測する電流センサ７（本発明でいう、「水量検出手段」の一部に相当。）と、該燃料電池２の温度を計測する燃料電池温度センサ８（本発明でいう、「温度検出手段」に相当。）と、が接続されている。また、燃料電池システム１には、電流センサ７と燃料電池温度センサ８との入力に応じてカソード背圧調整弁６の開度を調整する制御装置９（本発明でいう、「制御手段」に相当。）が設けられている。
【００２５】
燃料電池２は、燃料電池自動車等の移動媒体に適する高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）であり、内部に複数の燃料電池セル１０が備えている。図２は、燃料電池セル１０の断面図である。図２において示すように、燃料電池セル１０は、高分子電解質膜１１をアノード触媒電極１２とカソード触媒電極１３とで挟持するように接合した膜・電極接合体１４（ＭＥＡ）と、該膜・電極接合体１４の一方の面に接合されたカソード触媒電極側ガス拡散層１５（本発明でいう「ガス拡散層」に相当。）と他方の面に接合されたアノード触媒電極側ガス拡散層１６とによって構成されている。カソード触媒電極側ガス拡散層１５とアノード触媒電極側ガス拡散層１６とは、内部に多数の気孔を有する通気性の素材により構成されている。また、カソード触媒電極側ガス拡散層１５の表面やその内部には、空気圧縮機３から送気される酸素（空気）が流れる。膜・電極接合体１４は、水素と酸素とを電気化学反応させて発電する。なお、カソード触媒電極側ガス拡散層１５側に流れる空気は、空気圧縮機３から送気される空気の他、ブロワーから送気される空気や、酸素ボンベから送気される酸素であってもよい。
【００２６】
電流センサ７は、燃料電池２の発電電流に関する信号を制御装置９に伝送する。制御装置９は、電流センサ７から伝送される信号に基づいてカソード触媒電極側ガス拡散層１５に排出される生成水の水量を検出する。詳細には、燃料電池２の発電電流Ｉを時間積分して定数ｋで乗算する。これによって算出される値がカソード触媒電極１３で生成される生成水の水量Ｖとなる。すなわち、カソード触媒電極１３で生成される生成水の水量Ｖは、数式「Ｖ＝ｋ×Ｉ×Ｔ」である。なお、Ｔは、燃料電池２が発電を開始してから生成水量を計測するまでの積算時間、又は、最後に排水制御を行って生成水を排水してから生成水量を計測するまでの積算時間である。また、定数ｋは、燃料電池２の特性に応じた定数であり、例えば、燃料電池２が生成する生成水の水量を出力電流の積分値（即ち、発電電流×積算時間。）で除算した値である。
【００２７】
ここで、カソード触媒電極１３で生成された生成水は、その一部がアノード触媒電極１２側にも流出する。しかしながら、その流出量はごく微量であるため、カソード触媒電極１３で生成された生成水の水量はカソード触媒電極側ガス拡散層１５に排出された生成水の水量と近似しており、略同一の水量とみなすことができる。
【００２８】
制御装置９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やＲＯＭ・ＲＡＭや入出力インターフェース等で構成され、カソード触媒電極側ガス拡散層１５に排出される生成水の水量と燃料電池セル１０の温度とに基づいてカソード背圧調整弁６を制御する。詳細には、燃料電池セル１０の温度が氷点（即ち、０℃。）以下の場合であって、更に、生成水の水量が所定の水量（例えば、フラッディング現象が生じる生成水の水量。）である場合に、カソード背圧調整弁６の開度を増加させてカソード触媒電極側ガス拡散層１５を流れる酸素（空気）
の流量を増加させ、生成された生成水を吹き飛ばして排水させる。生成水の排水が完了した後は、再びカソード背圧調整弁６の開度を減少させて、燃料電池２内のカソード触媒電極１３側を流れる酸素（空気）の圧力を調整する。
【００２９】
＜処理フロー＞
次に、本実施形態に係る燃料電池システム１の生成水の排水制御について説明する。図３は、燃料電池システム１の排水制御の処理フロー図である。また、図４は、燃料電池システム１の各プロセス値の変化を示すグラフである。
【００３０】
制御装置９は、燃料電池２で発電が開始されると、カソード触媒電極１３から排出されてカソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着する生成水の水量を取得する（Ｓ１０１）。
【００３１】
次に、カソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水の水量が所定の水量を超え、且つ、燃料電池温度センサ８によって取得される燃料電池セル１０の温度が氷点を超えているか否かを判断する（Ｓ１０２）。生成水の水量が所定の水量よりも少ない場合または燃料電池セル１０の温度が氷点よりも高い場合、カソード背圧調整弁６の開度を調整して燃料電池セル１０のカソード触媒電極１３側の圧力（カソード圧力）が燃料電池２の発電に適する圧力になるように蓄圧制御する（Ｓ１０４）。そして、生成水の水量を再び取得する（Ｓ１０１）。蓄圧制御時における一連のプロセス値の変化を、図４のグラフの時間Ｔ０〜Ｔ２で示す。
【００３２】
なお、図４のグラフにおいて、燃料電池電流とは電流センサ７が検出する電流値であり、生成水推定水量とはカソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水の水量であり、弁開度とはカソード背圧調整弁６の弁開度であり、カソード圧力とは燃料電池セル１０のカソード触媒電極１３側の圧力であり、水滴駆動力とはカソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水に加わる力である。
【００３３】
一方、Ｓ１０２において、生成水の水量が所定の水量以上で且つ燃料電池セル１０の温度が氷点以下の場合、カソード背圧調整弁６の開度を増加させてカソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水を吹き飛ばし、再び弁開度を減少させてカソード圧力を発電に適する圧力になるように排水制御する（Ｓ１０３）。そして、生成水の水量を再び取得する（Ｓ１０１）。排水制御時における一連のプロセス値の変化を、図４のグラフの時間Ｔ２〜Ｔ３で示す。なお、制御装置９は、排水制御を行ったのち、積算時間Ｔをリセットして生成水の水量が再びゼロになるようにする。
【００３４】
以上の一連の制御を、燃料電池システム１の停止まで継続する（図４における、Ｔ３、Ｔ４、・・・。）。これにより、カソード触媒電極１３の表面に付着した生成水が凍結する前に生成水を排水させることが可能になる。
【００３５】
なお、本実施形態において、カソード背圧調整弁６は、燃料電池２内に生成される生成水を均一に排出させるため、燃料電池２の排出経路４上に設けられていた。しかしながら、本発明はこれに限られない。即ち、カソード背圧調整弁６は空気圧縮機３と燃料電池２とのあいだの経路に設けてもよい。また、本実施形態において、燃料電池温度センサ８は、燃料電池２の温度を直接検出していたが、燃料電池２から排出される冷却水の温度を検出するようにしてもよい。また、カソード触媒電極１３から排出される生成水の水量を燃料電池２の発電電流で検出するようにしていたが、本発明はこれに限られるものでなく、例えば、燃料電池２の重量の上昇量で検出するようにしてもよい。
【００３６】
＜変形例＞
なお、上記した実施形態においては、燃料電池セル１０の温度が氷点以下で且つカソー
ド触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水の水量が所定の水量以上の場合に排水制御を行うようにしていたが、本発明はこのような構成に限られるものではない。
【００３７】
図５は、カソード触媒電極側ガス拡散層１５に生成水が付着した燃料電池セル１０の断面図を示す。カソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着する生成水はカソード触媒電極１３から徐々に排出されるため、図５において示すように、カソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着する生成水の厚さｔは燃料電池２の発電量に比例した厚さになる。ここで、付着する生成水の厚さが薄い場合、燃料電池セル１０の温度が氷点よりもはるかに低い場合であっても該生成水は凍結しない。膜・電極接合体１４内やその近傍に存在する生成水は過冷却状態（即ち、氷点以下。）であっても、液体として存在できるからである。一方、付着する生成水の厚さが厚い場合、燃料電池セル１０の温度が氷点付近であっても該生成水は凍結する。図６において、カソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着する生成水が凍結する場合の、燃料電池セル１０の温度と生成水の厚さｔとの関係（本発明でいう、所定のマップに相当。）を示す。
【００３８】
そこで、燃料電池セル１０の温度と生成水の厚さｔとのこのような関係に着目し、上記した実施形態に係る燃料電池システム１を、図６において示す所定のマップに基づいて排水制御を行うように変形してもよい。すなわち、制御装置９は、上述した処理フローのＳ１０２において図６に示す所定のマップを参照し、排水制御（Ｓ１０３）に移行するか、蓄圧制御（Ｓ１０４）に移行するかを判断するようにしてもよい。詳細には、制御装置９はＳ１０２において、生成水の水量をカソード触媒電極側ガス拡散層１５の面積で除算し、該カソード触媒電極側ガス拡散層１５に付着している生成水の厚さｔを算出する。そして、該生成水の厚さｔと燃料電池セル１０の温度とを比較し、所定のマップと比較する。例えば、燃料電池セル１０の温度が−１５℃で生成水の厚さｔが６０μｍであれば、蓄圧制御（Ｓ１０４）に移行する。一方、燃料電池セル１０の温度が−１５℃で生成水の厚さｔが８０μｍに達したら、排水制御（Ｓ１０３）に移行する。
【００３９】
本変形例によれば、燃料電池セル１０の温度と生成水の水量とに応じて適切に排水制御がなされる。すなわち、燃料電池セル１０の温度が低くなれば排水制御を頻繁に実行し、燃料電池セル１０の温度が氷点に近くなれば排水制御の回数を減らすことができるので、空気圧縮機３の負荷を低減して自己消費する電力を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】燃料電池システムの構成図である。
【図２】燃料電池セルの断面図である。
【図３】燃料電池システムの排水制御の処理フロー図である。
【図４】燃料電池システムの各プロセス値の変化を示すグラフである。
【図５】燃料電池セルに生成水が付着した場合の断面図である。
【図６】燃料電池セルの温度と生成水の厚さとの関係を示すマップである。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・・・・・・・・・・燃料電池システム
２・・・・・・・・・・・・燃料電池
３・・・・・・・・・・・・空気圧縮機
４・・・・・・・・・・・・排出経路
５・・・・・・・・・・・・カソード圧力センサ
６・・・・・・・・・・・・カソード背圧調整弁
７・・・・・・・・・・・・電流センサ
８・・・・・・・・・・・・燃料電池温度センサ
９・・・・・・・・・・・・制御装置
１０・・・・・・・・・・・燃料電池セル
１１・・・・・・・・・・・高分子電解質膜
１２・・・・・・・・・・・アノード触媒電極
１３・・・・・・・・・・・カソード触媒電極
１４・・・・・・・・・・・膜・電極接合体
１５・・・・・・・・・・・カソード触媒電極側ガス拡散層
１６・・・・・・・・・・・アノード触媒電極側ガス拡散層
【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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【図６】
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