(57)【要約】【課題】  セルの発電性能低下を短期回復できる限界までセルの加湿処理を行わなくても済む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（１００）は、固体高分子型の燃料電池（３０）と、燃料電池のセル抵抗を検出する抵抗センサ（３２）と、燃料電池からのアノードオフガスの露点を検出する露点センサ（４０）と、セル抵抗と露点との関係に応じて燃料電池の乾燥回避処理を行う乾燥回避手段（５０）とを備える。この構成によれば、セル抵抗と露点との関係に基づいてセルの発電性能低下を短期に回復できる限界を求めることができる。【選択図】        図１
2008177003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型の燃料電池と、
前記燃料電池のセル抵抗を検出する抵抗センサと、
前記燃料電池からのアノードオフガスの露点を検出する露点センサと、
前記セル抵抗と前記露点との関係に応じて前記燃料電池の乾燥回避処理を行う乾燥回避手段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】
前記露点の変化量を前記セル抵抗の変化量で除してマイナス１を乗じた値を露点変化／抵抗変化比と定義した場合、
前記乾燥回避手段は、前記露点変化／抵抗変化比が所定のセル抵抗を境界にしてより小さい値に切り替わった場合に、前記燃料電池の乾燥回避処理を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記乾燥回避手段は、前記露点変化／抵抗変化比が所定のセル抵抗を境界にしてより小さい値に切り替わりかつ前記セル抵抗が所定の値を超えた場合に、前記燃料電池の乾燥回避処理を行うことを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記露点の変化量を前記セル抵抗の変化量で除してマイナス１を乗じた値を露点変化／抵抗変化比と定義した場合、
前記乾燥回避手段は、前記露点変化／抵抗変化比が露点変化／抵抗変化比の理論値よりも小さい所定の値になった場合に、前記燃料電池の乾燥回避処理を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記乾燥回避手段は、前記露点変化／抵抗変化比が前記燃料電池の理論値よりも小さい所定の値になりかつ前記セル抵抗が所定の範囲の値になった場合に、前記燃料電池の乾燥回避処理を行うことを特徴とする請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記乾燥回避手段は、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの相対湿度を上昇させる手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素および酸素を燃料として電気エネルギを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れており、また高いエネルギ効率を実現できることから、今後のエネルギ供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
例えば、固体高分子型燃料電池は、プロトン伝導性を有する固体高分子型電解質からなる電解質層の両側に、それぞれアノードおよびカソードが設けられた膜−電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が、セパレータによって挟持された構造を有している。
【０００４】
この燃料電池においては、アノードに供給された燃料ガスに含まれる水素が触媒を介してプロトンと電子とに解離される。このプロトンは、電解質層を介してカソード側へと移動する。水素の解離によって生じた電子は、外部回路に取り出されて直流の電気エネルギとして利用される。カソードには、酸素を含有する酸化剤ガスが供給される。カソードにおいては、触媒を介してプロトン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００５】
固体高分子電解質の含水量が低下すると、固体高分子電解質のイオン伝導性が低下する。したがって、発電継続のためには、固体高分子電解質の含水率を所定の水準に維持する必要がある。そこで、燃料電池の内部抵抗、オフガスの相対湿度等に応じて酸化剤ガスの背圧を制御して電解質膜の含水率を所定の水準に維持する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池の発電効率を向上させるためには、セルの発電性能を短期に回復できる限り、電解質膜の加湿処理を行わないことが好ましい。しかしながら、特許文献１の技術では、セルの発電性能を短期に回復できる限界がわからない。
【０００８】
本発明は、セルの発電性能を短期回復できる限界までセルの加湿処理を行わなくても済む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】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムは、固体高分子型の燃料電池と、燃料電池のセル抵抗を検出する抵抗センサと、燃料電池からのアノードオフガスの露点を検出する露点センサと、セル抵抗と露点との関係に応じて燃料電池の乾燥回避処理を行う乾燥回避手段とを備えることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池システムにおいては、セル抵抗と露点との関係に基づいて燃料電池の発電性能低下を短期に回復できる限界を求めることができる。したがって、燃料電池の発電性能を短期回復できる限界まで燃料電池の乾燥回避を行わなくても済む。その結果、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１０】
露点の変化量をセル抵抗の変化量で除してマイナス１を乗じた値を露点変化／抵抗変化比と定義した場合、乾燥回避手段は、露点変化／抵抗変化比が所定のセル抵抗を境界にしてより小さい値に切り替わった場合に、燃料電池の乾燥回避処理を行ってもよい。この場合、燃料電池における非発電領域の拡大を抑制することができる。
【００１１】
乾燥回避手段は、露点変化／抵抗変化比が所定のセル抵抗を境界にしてより小さい値に切り替わりかつセル抵抗が所定の値を超えた場合に、燃料電池の乾燥回避処理を行ってもよい。この場合、露点変化／抵抗変化比の一時的な低下が無視される。すなわち、燃料電池の状態の検出精度が向上する。
【００１２】
露点の変化量をセル抵抗の変化量で除してマイナス１を乗じた値を露点変化／抵抗変化比と定義した場合、乾燥回避手段は、露点変化／抵抗変化比が露点変化／抵抗変化比の理論値よりも小さい所定の値になった場合に、燃料電池の乾燥回避処理を行ってもよい。この場合、燃料電池の乾燥を抑制することができる。
【００１３】
乾燥回避手段は、露点変化／抵抗変化比が前記燃料電池の理論値よりも小さい所定の値になりかつセル抵抗が所定の範囲の値になった場合に、燃料電池の乾燥回避処理を行ってもよい。この場合、露点変化／抵抗変化比の一時的な低下が無視される。すなわち、燃料電池の状態の検出精度が向上する。
【００１４】
乾燥回避手段は、燃料電池に供給される酸化剤ガスの相対湿度を上昇させる手段であってもよい。この場合、燃料電池の含水率を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、セルの発電性能を短期回復できる限界までセルの加湿処理を行わなくても済む。それにより、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１および図２を参照しつつ、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システム１００について説明する。図１は、燃料電池システム１００の全体構成を示す模式図である。図２は、後述するセル３３の模式的断面図である。図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料ガス供給手段１０、酸化剤ガス供給手段２０、燃料電池３０、温度センサ３１、抵抗センサ３２、露点センサ４０、圧力調整弁５０および制御部６０を備える。
【００１８】
燃料ガス供給手段１０は、水素を含有する燃料ガスを燃料電池３０に供給するための装置である。燃料ガス供給手段１０は、制御部６０の指示に従って燃料ガスを燃料電池３０に供給する。酸化剤ガス供給手段２０は、酸素を含有する酸化剤ガスを燃料電池３０に供給するための装置である。酸化剤ガス供給手段２０は、制御部６０の指示に従って酸化剤ガスを燃料電池３０に供給する。
【００１９】
温度センサ３１は、燃料電池３０のセル温度を検出し、その検出結果を制御部６０に与える。抵抗センサ３２は、燃料電池３０のセル抵抗を検出し、その検出結果を制御部６０に与える。露点センサ４０は、燃料電池３０において発電反応に供された後の燃料ガスであるアノードオフガスの露点を検出し、その検出結果を制御部６０に与える。圧力調整弁５０は、制御部６０の指示に従って、燃料電池３０内における酸化剤ガスの背圧を調整する。
【００２０】
制御部６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部６０は、温度センサ３１、抵抗センサ３２および露点センサ４０から与えられる検出結果に基づいて、燃料電池システム１００を制御する。
【００２１】
次に、燃料電池３０の詳細について説明する。燃料電池３０は、複数のセル３３が積層されたスタック構造を有する。本実施の形態においては、セル３３は、固体高分子型燃料電池構造を有する。図２に示すように、セル３３は、プロトン伝導性を有する固体高分子からなる電解質膜３３１の一方の面にアノード触媒層３３２、ガス拡散層３３３およびセパレータ３３４が順に積層され、他方の面にカソード触媒層３３５、ガス拡散層３３６、セパレータ３３７が順に積層された構造を有する。
【００２２】
電解質膜３３１は、例えば、パーフルオロスルフォン酸型ポリマーからなる。アノード触媒層３３２は、水素のプロトン化を促進する触媒層である。カソード触媒層３３５は、プロトンと酸素との反応を促進する触媒層である。アノード触媒層３３２およびカソード触媒層３３５は、例えば、白金担持カーボンからなる。ガス拡散層３３３は水素を含有する燃料ガスを透過する層である。ガス拡散層３３６は、酸素を含有する酸化剤ガスを透過する層である。ガス拡散層３３３，３３６は、例えば、カーボンペーパからなる。セパレータ３３４には、燃料ガス流路が設けられている。セパレータ３３７には、酸化剤ガス流路が設けられている。
【００２３】
セパレータ３３４の燃料ガス流路には、燃料ガス供給手段１０から燃料ガスが供給される。この燃料ガスは、ガス拡散層３３３を透過してアノード触媒層３３２に到達する。燃料ガスに含まれる水素は、アノード触媒層３３２の触媒を介してプロトンと電子とに解離する。プロトンは、電解質膜３３１を伝導してカソード触媒層３３５に到達する。
【００２４】
一方、セパレータ３３７の酸化剤ガス流路には、図１の酸化剤ガス供給手段２０から酸化剤ガスが供給される。この酸化剤ガスは、ガス拡散層３３６を透過してカソード触媒層３３５に到達する。カソード触媒層３３５においては、触媒を介してプロトンと酸素とが反応する。それにより、発電が行われるとともに、水が生成される。この生成水の一部は、電解質膜３３１に保持される。生成水の残りは、酸化剤ガス流路および燃料ガス流路から排出される。
【００２５】
燃料電池３０の運転温度が比較的低い場合には、電解質膜３３１の含水率は所定の水準に維持されている。しかしながら、燃料電池３０の運転温度が比較的高くなると、燃料電池３０内が乾燥しやすくなる。それにより、電解質膜３３１の含水率が所定の水準を下回ることがある。この場合、電解質膜３３１の含水率が低下した範囲において発電性能が低下する。以下、図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照しつつ、電解質膜３３１の含水率が低下する様子を示す。
【００２６】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、セル３３の模式的な平面図である。セル３３に供給される反応ガスに含まれる水分とセル３３において生成される水分とによって電解質膜３３１の含水率が所定の水準に維持されている場合、図３（ａ）に示すように、セル３３の略全面において良好な発電が行われる。図３（ａ）の状態を、以下、状態Ａと称する。
【００２７】
しかしながら、セル３３の高温運転等によって電解質膜３３１から水分が持ち去られると、電解質膜３３１の一部の領域の含水率が低下する。この場合、セル３３における有効発電面積が縮小する。それに伴い、セル３３の発電性能が低下する。例えば、酸化剤ガスが供給される入口付近において含水率が低下しやすい。図３（ｂ）の状態を、以下、状態Ｂと称する。また、図３（ｃ）に示すように、さらに乾燥が進行すると発電が行われないまたはほとんど発電が行われない非発電領域が出現する。図３（ｃ）の状態を、以下、状態Ｃと称する。
【００２８】
続いて、図４を参照しつつ、状態Ａ〜状態Ｃにおけるセル電圧およびセル抵抗について説明する。図４の縦軸はセル電圧およびセル抵抗を示し、図４の横軸は時間を示す。図４に示すように、状態Ａにおいてはセル電圧およびセル抵抗は略一定値を維持する。しかしながら、電解質膜３３１の一部の領域が乾燥してセル３３の状態が状態Ｂに移行すると、セル抵抗が増加する。電解質膜３３１の含水率が低下するからである。この場合、セル電圧が低下する。状態Ｂにおいては、電解質膜３３１の乾燥を回避する処理が行われれば、電解質膜３３１の状態は比較的短期に状態Ａに戻る。
【００２９】
電解質膜３３１の乾燥がさらに進行してセル３３の状態が状態Ｃに移行すると、非発電領域が急激に拡大する。それに伴い、セル抵抗が急激に増加するとともにセル電圧が急激に低下する。この場合、非発電領域では生成水が減少するので、電解質膜３３１の含水率が所定の水準まで回復するには比較的長時間を要する。
【００３０】
本実施例においては、アノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を用いてセル３３の状態を検出する。電解質膜３３１の含水率とアノードオフガスの露点との間に相関関係があるからである。図５は、状態Ａ〜状態Ｃにおけるアノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を示す図である。図５（ａ）の縦軸はアノードオフガスの露点Ｄｐを示し、図５（ａ）の横軸はセル抵抗Ｒを示す。図５（ｂ）の縦軸はアノードオフガスの露点の単位変化量ΔＤｐをセル抵抗の単位変化量ΔＲで除してマイナス１を乗じた値（以下、露点変化／抵抗変化比と称する）を示す。すなわち、図５（ｂ）の縦軸は、図５（ａ）における露点Ｄｐとセル抵抗Ｒとの相関関係直線の傾きの絶対値を示している。図５（ｂ）の横軸は時間を示す。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、状態Ａにおいては、燃料電池３０の発電が長時間継続されても露点変化／抵抗変化比は略一定値を維持する。また、セル抵抗は、ある一定値よりも小さい値を維持する。セル３３に供給される反応ガスに含まれる水分とセル３３において生成される水分とによって、電解質膜３３１の含水率が所定の水準に維持されるからである。
【００３２】
一方、状態Ｂにおける露点変化／抵抗変化比は、状態Ａにおける露点変化／抵抗変化比に比較して小さくなっている。状態Ｂにおいては、有効発電面積縮小に伴ってセル抵抗が増加するからである。また、状態Ｂにおいて有効発電面積が大幅に増加してセル抵抗がさらに増加すると、セル３３の状態が状態Ｃに移行する。この場合、露点変化／抵抗変化比は、状態Ｂにおける露点変化／抵抗変化比に比較してさらに小さい値に切り替わる。
【００３３】
以上のことから、図５（ｂ）の関係を導き出すことができる。まず、露点変化／抵抗変化比が所定値（図５（ｂ）では値ｂ）よりも大きければ、電解質膜３３１は状態Ａを維持している。すなわち、セル３３は、略全面において良好な発電を維持している。この値ｂよりも大きい値のことを、「露点変化／抵抗変化比の理論値」と称する。
【００３４】
また、露点変化／抵抗変化比が所定範囲（図５（ｂ）では値ａ〜値ｂ）にありかつセル抵抗が所定範囲（図５（ｂ）では値ｃ〜値ｅ）にある場合、電解質膜３３１は状態Ｂを維持している。さらに、露点変化／抵抗変化比が所定値（図５（ｂ）では値ａ）よりも小さければ、電解質膜３３１の状態は状態Ｃとなっている。このように、アノードオフガスの露点とセル抵抗との関係が検出されれば、電解質膜３３１が状態Ａ〜状態Ｃのどの状態にあるのかを検出することができる。なお、図５（ｂ）における値ａ〜値ｅは、燃料電池３０の各種設計事項、燃料電池３０の運転条件等によって決定される値である。
【００３５】
本実施の形態においては、制御部６０は、電解質膜３３１の状態が状態Ｃになることを検出した場合に、燃料電池３０における酸化剤ガスの背圧が増加するように圧力調整弁５０を制御する。それにより、セル３３の状態を状態Ｂに維持することができる。この場合、燃料電池３０の発電性能を短期回復できる限界まで電解質膜３３１の加湿処理を行わなくても済む。その結果、燃料電池３０の発電効率低下を抑制することができる。
【００３６】
図６は、圧力調整弁５０による酸化剤ガスの背圧増加に至るまでの制御を示すフローチャートの一例である。図６に示すように、まず、制御部６０は、温度センサ３１からセル温度を取得し、セル温度が規定温度を超えているか否かを判断する。以下、規定温度として８０℃を例にして説明する（ステップＳ１）。ステップＳ１においてセル温度が８０℃を超えていると判定された場合、制御部６０は、露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。この場合、制御部６０は、電解質膜３３１の状態が状態Ｂから状態Ｃに移行したか否かを判定することができる。なお、ステップＳ２において、制御部６０は、所定値として図５（ｂ）における値ａを用いることができる。
【００３７】
ステップＳ２において露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいと判定された場合、制御部６０は、セル抵抗Ｒが所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。この場合、露点変化／抵抗変化比の一時的な低下が無視される。すなわち、電解質膜３３１の状態の検出精度が向上する。それにより、不要な制御が抑制される。なお、ステップＳ３において、制御部６０は、所定値として図５（ｂ）における値ｄを用いることができる。
【００３８】
ステップＳ３においてセル抵抗Ｒが所定値よりも大きいと判定された場合、制御部６０は、燃料電池３０における酸化剤ガスの背圧が増加するように圧力調整弁５０を制御する（ステップＳ４）。それにより、電解質膜３３１の非発電領域拡大を抑制することができる。その後、制御部６０は、フローチャートの実行を終了する。
【００３９】
ステップＳ１においてセル温度が８０℃を超えていると判定されなかった場合、ステップＳ２において露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいと判定されなかった場合、および、ステップＳ３においてセル抵抗Ｒが所定値よりも大きいと判定されなかった場合、制御部６０は、フローチャートの実行を終了する。したがって、不要な制御を抑制することができる。
【００４０】
なお、ステップＳ２において露点変化／抵抗変化比が値ａよりも小さくなったか否かが判定されているが、露点変化／抵抗変化比がある所定の値からより小さい値に切り替わったか否かが判定されてもよい。セル３３の状態が状態Ｂから状態Ｃに切り替わったか否かを判定することができるからである。また、ステップＳ２において、値ａよりも大きい値を用いてもよい。この場合、電解質膜３３１に非発電領域が出現する前に電解質膜３３１の含水率を増加させることができる。
【００４１】
（他の制御例）
なお、制御部６０は、電解質膜３３１の状態が状態Ｂに移行した場合に、燃料電池３０における酸化剤ガスの背圧が増加するように圧力調整弁５０を制御してもよい。この場合、燃料電池３０における非発電領域出現をあらかじめ防止することができる。図７に、その場合のフローチャートを示す。
【００４２】
図７に示すように、まず制御部６０は、温度センサ３１からセル温度を取得し、セル温度が８０℃を超えているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１においてセル温度が８０℃を超えていると判定された場合、制御部６０は、露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。この場合、制御部６０は、電解質膜３３１の状態が状態Ｂになっているか否かを判定することができる。なお、ステップＳ１２において、制御部６０は、所定値として図５（ｂ）における値ｂ〜値ａの範囲の値を用いることができる。
【００４３】
ステップＳ１２において露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいと判定された場合、制御部６０は、セル抵抗Ｒが所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。この場合、露点変化／抵抗変化比の一時的な低下が無視される。すなわち、電解質膜３３１の状態の検出精度が向上する。なお、ステップＳ１３において、制御部６０は、所定の範囲として図５（ｂ）における値ｃ〜値ｅの範囲を用いることができる。
【００４４】
ステップＳ１３においてセル抵抗Ｒが所定の範囲にあると判定された場合、制御部６０は、燃料電池３０における酸化剤ガスの背圧が増加するように圧力調整弁５０を制御する（ステップＳ１４）。それにより、電解質膜３３１の乾燥を抑制することができる。その後、制御部６０は、フローチャートの実行を終了する。
【００４５】
ステップＳ１１においてセル温度が８０℃を超えていると判定されなかった場合、ステップＳ１２において露点変化／抵抗変化比が所定値よりも小さいと判定されなかった場合、および、ステップＳ１３においてセル抵抗Ｒが所定の範囲にあると判定されなかった場合、制御部６０は、フローチャートの実行を終了する。したがって、不要な制御を抑制することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においては酸化剤ガスの背圧増加によって電解質膜３３１の含水率低下を抑制しているが、他の手段によって電解質膜３３１の含水率低下を抑制してもよい。例えば、燃料電池３０に供給される反応ガスにスプレー等によって水分を供給してもよく、反応ガスに水分を供給するとともに反応ガス流量を増加させてもよい。ただし、セル３３の状態を状態Ｃから状態Ｂに戻す場合には、電解質膜３３１の含水率回復にかかる時間は短いことが好ましい。セル３３の状態が状態Ｃになると、非発電領域が急激に拡大しやすいからである。したがって、この場合には酸化剤ガスの背圧増加処理を用いることが好ましい。酸化剤ガスの背圧増加処理を用いれば、酸化剤ガスの相対湿度上昇にかかる時間が短くなるからである。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、圧力調整弁５０および制御部６０が乾燥回避手段に相当する。
【実施例】
【００４８】
以下、上記実施の形態に係る燃料電池システム１００を用いて、アノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を測定した。具体的には、燃料電池３０に供給される反応ガスの露点を変化させて露点変化／抵抗変化比を測定した。燃料電池３０には、電解質膜３３１として膜厚２０μｍのフッ素系の電解質を用い、を用い、アノード触媒層３３２およびカソード触媒層３３５として白金担持カーボンを用い、ガス拡散層３３３，３３６としてカーボンペーパを用いた。運転条件は、８０℃で高温時を模擬してカソードの加湿を無加湿とした。また、電流密度を１．６Ａ／ｃｍ２、セルの運転圧力を両極背圧４０ｋＰａＧ（ゲージ）とした。実施例１については２時間の連続運転とし、実施例２，３については１時間の連続運転とした。
【００４９】
（実施例１）
実施例１においては、反応ガスの露点を８０℃から４５℃に低下させて、露点変化／抵抗変化比を測定した。
【００５０】
（実施例２）
実施例２においては、反応ガスの露点を８０℃から３５℃に低下させて、露点変化／抵抗変化比を測定した。すなわち、実施例２においては、実施例１に比較して反応ガスへの加湿量を少なくした。
【００５１】
（実施例３）
実施例３においては、反応ガスの露点を８０℃から２５℃に低下させて、露点変化／抵抗変化比を測定した。すなわち、実施例３においては、実施例１，２に比較して反応ガスへの加湿量を少なくした。
【００５２】
（分析１）
露点変化／抵抗変化比の測定結果を図８に示す。図８の縦軸はアノードオフガスの露点を示し、図８の横軸はセル抵抗を示す。図８に示すように、実施例１においては、燃料電池３０の発電が長時間継続されても露点変化／抵抗変化比は略一定値を維持した。また、セル抵抗は、ある一定値よりも小さい値を維持した。すなわち、電解質膜３３１の含水率が所定の水準を維持すれば、露点変化／抵抗変化比は、理論値を維持することが立証された。
【００５３】
実施例２および実施例３においては、セル抵抗が所定値に到達するまで露点変化／抵抗変化比は略一定値を維持した。この場合の露点変化／抵抗変化比は、実施例１の露点変化／抵抗変化比に比較して小さくなった。また、セル抵抗が所定値を超えた後は、露点変化／抵抗変化比はさらに小さい値になった。したがって、電解質膜３３１の乾燥に伴い、露点変化／抵抗変化比が切り替わることが立証された。以上のことから、アノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を検出することによって、電解質膜３３１の状態を検出することができることが立証された。
【００５４】
（実施例４）
実施例４においては、一度フラッディングさせた後に反応ガスの露点を低下させた。
【００５５】
（実施例５）
実施例５においては、フラッディングさせずに反応ガスの露点を低下させた。
【００５６】
（分析２）
測定結果を図９に示す。図９の縦軸はアノードオフガスの露点を示し、図９の横軸はセル抵抗を示す。図９に示すように、同一のアノードオフガス露点に対して、実施例４においては実施例５に比較してセル抵抗が増加した。すなわち、フラッディングの履歴を有する燃料電池３０においてはセル抵抗が増加した。しかしながら、実施例４に係る露点変化／抵抗変化比は、実施例５に係る露点変化／抵抗変化比と略同一となった。したがって、フラッディング等の履歴にかかわらず、アノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を検出することによって電解質膜３３１の状態を検出することができることが立証された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】セルの模式的断面図である。
【図３】電解質膜の含水率低下を説明するための図である。
【図４】状態Ａ〜状態Ｃにおけるセル電圧およびセル抵抗について説明するための図である。
【図５】状態Ａ〜状態Ｃにおけるアノードオフガスの露点とセル抵抗との関係を示す図である。
【図６】フローチャートの一例を示す図である。
【図７】フローチャートの他の例を示す図である。
【図８】露点変化／抵抗変化比の測定結果を示す図である。
【図９】露点変化／抵抗変化比の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  燃料ガス供給手段
２０  酸化剤ガス供給手段
３０  燃料電池
３１  温度センサ
３２  抵抗センサ
４０  露点センサ
５０  圧力調整弁
６０  制御部
１００  燃料電池システム
【図１】
2008177003.tif 000003
【図２】
2008177003.tif 000004
【図３】
2008177003.tif 000005
【図４】
2008177003.tif 000006
【図５】
2008177003.tif 000007
【図６】
2008177003.tif 000008
【図７】
2008177003.tif 000009
【図８】
2008177003.tif 000010
【図９】
2008177003.tif 000011