(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極との間で挟持する電解質膜・電極構造体を備えるとともに、アノード流路を介して前記アノード電極に供給される燃料ガスと、カソード流路を介して前記カソード電極に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により、発電する燃料電池と、
前記燃料ガスを前記アノード流路に供給する燃料ガス供給装置と、
前記酸化剤ガスを前記カソード流路に供給する酸化剤ガス供給装置と、
を備える燃料電池システムの停止制御方法であって、
前記燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、前記アノード流路の燃料ガス圧力を検出する工程と、
検出された前記燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、エアポンプにより前記カソード流路に前記酸化剤ガスを供給しながら前記燃料電池の発電を継続する工程と、
前記燃料電池の発電が継続されることにより、検出された前記燃料ガス圧力が、前記設定燃料ガス圧力以下になったと判断された際、前記カソード流路を封止した状態で前記燃料電池システムに発電停止処理を施す工程と、
を有し、
前記燃料電池の発電を継続する工程では、前記発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、前記燃料電池の発電を継続することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の停止制御方法であって、前記燃料電池の発電を継続する際、前記酸化剤ガス供給装置を構成するエアポンプの回転数を、前記発電停止処理時の電流値に対応する回転数よりも高く設定することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の停止制御方法であって、前記酸化剤ガス供給装置は、前記エアポンプから吐出される前記酸化剤ガスを、前記燃料電池をバイパスして排出させるバイパス流路を備え、
前記エアポンプの回転数が高く設定される際、該エアポンプから吐出される前記酸化剤ガスの一部を、前記バイパス流路に流通させることを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の停止制御方法であって、前記エアポンプの回転数を低下させる際、前記エアポンプの回生を禁止することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の停止制御方法であって、前記酸化剤ガス供給装置は、前記燃料電池の酸化剤ガス入口及び酸化剤ガス出口に連通する入口封止弁及び出口封止弁を備え、
前記燃料電池の発電が継続される際、前記入口封止弁及び前記出口封止弁を閉弁させることを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、及び前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置を備える燃料電池システムの停止制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セル（単位セル）が構成されている。通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
この種の燃料電池では、発電（運転）が停止されると、前記燃料電池への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止されるものの、アノード電極に前記燃料ガスが残存する一方、カソード電極に前記酸化剤ガスが残存している。このため、燃料電池の停止中に、特にカソード側が高電位に保持されてしまい、電極触媒層が劣化して燃料電池の性能低下が惹起されるという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に水素（燃料ガス）を供給する水素供給装置と、前記燃料電池に空気（酸化剤ガス）を供給する空気供給装置とを備えている。空気供給装置は、燃料電池の空気入口に連通する空気入口管と、前記燃料電池の空気出口に連通する空気出口管とを備えている。空気入口管には、空気入口遮断弁が設けられるとともに、空気出口管には、空気出口遮断弁が設けられている。
【０００５】
そして、燃料電池システムが停止される際には、空気入口遮断弁及び空気出口遮断弁がともに閉弁される。従って、燃料電池は、外気と遮断されるため、前記燃料電池内への空気の流入が規制される。その際、燃料電池の内部は、酸素を含んだ空気が残存しており、この残存空気中の酸素と水素流路内に残存している水素とが反応し、前記酸素が消費されてＯ2リーンの状態が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０９４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１では、燃料電池システムの停止指令がなされると、空気入口遮断弁及び空気出口遮断弁がともに閉弁されることにより、燃料電池のカソード流路が封止されている。しかしながら、停止指令前に、燃料電池システムが高負荷運転を行っている場合等には、封止によりカソード流路側の圧力が急激に低下する。従って、カソード流路の空気圧力とアノード流路の水素圧力との極間差圧が増大し、しかも発電による水素消費がないため、前記極間差圧の過大状態が継続してしまう。このため、特に電解質膜が破損する等の問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、燃料電池を良好に保護することが可能な燃料電池システムの停止制御方法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】
本発明に係る停止制御方法が適用される燃料電池システムは、燃料電池、燃料ガスをアノード流路に供給する燃料ガス供給装置と、酸化剤ガスをカソード流路に供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えている。燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極との間で挟持する電解質膜・電極構造体を備えている。そして、アノード流路を介してアノード電極に供給される燃料ガスと、カソード流路を介してカソード電極に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により、発電する。
【００１０】
この停止制御方法は、燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、アノード流路の燃料ガス圧力を検出する工程を有している。検出された前記燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、エアポンプにより前記カソード流路に前記酸化剤ガスを供給しながら前記燃料電池の発電を継続する。前記燃料電池の発電が継続されることにより、検出された燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力以下になったと判断された際、前記カソード流路を封止した状態で燃料電池システムに発電停止処理を施している。前記燃料電池の発電を継続する工程では、前記発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、前記燃料電池の発電を継続する。
【００１１】
また、この停止制御方法では、燃料電池の発電を継続する際、酸化剤ガス供給装置を構成するエアポンプの回転数を、発電停止処理時の電流値に対応する回転数よりも高く設定することが好ましい。
【００１２】
さらに、酸化剤ガス供給装置は、エアポンプから吐出される酸化剤ガスを、燃料電池をバイパスして排出させるバイパス流路を備えることが好ましい。この場合、エアポンプの回転数が高く設定される際、該エアポンプから吐出される酸化剤ガスの一部を、バイパス流路に流通させることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この停止制御方法では、エアポンプの回転数を低下させる際、前記エアポンプの回生を禁止することが好ましい。
【００１４】
また、酸化剤ガス供給装置は、燃料電池の酸化剤ガス入口及び酸化剤ガス出口に連通する入口封止弁及び出口封止弁を備えることが好ましい。この場合、燃料電池の発電が継続される際、入口封止弁及び出口封止弁を閉弁させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、燃料ガス圧力が、発電停止処理を施す基準である設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、前記発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、燃料電池の発電が継続される。このため、アノード流路に残存する燃料ガスは、酸化剤ガスとともに発電により消費され、アノード流路側の燃料ガス圧力及びカソード流路側の酸化剤ガス圧力が低下する。従って、カソード流路が封止される際に、カソード流路側の酸化剤ガス圧力とアノード流路側の燃料ガス圧力との極間差圧を減少させることが可能になる。
【００１６】
これにより、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、例えば、電解質膜の損傷を抑制して燃料電池を良好に保護することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る停止制御方法が適用される燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記停止制御方法を説明するフローチャートである。
【図３】前記停止制御方法を説明するタイムチャートである。
【図４】前記停止制御方法において、エアポンプの回転数を増加させる際の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る停止制御方法が適用される燃料電池システム１０は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される。
【００１９】
燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２を備える。燃料電池スタック１２には、燃料ガスである、例えば、水素ガスを供給する燃料ガス供給装置１４と、酸化剤ガスである、例えば、空気を供給する酸化剤ガス供給装置１６と、冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８が設けられる。燃料電池システム１０は、さらにエネルギ貯蔵装置であるバッテリ２０と、システム制御装置である制御部２２とを備える。
【００２０】
燃料電池スタック１２は、複数の発電セル２４が水平方向又は鉛直方向に積層される。発電セル２４は、電解質膜・電極構造体２６を第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０で挟持する。第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。
【００２１】
電解質膜・電極構造体２６は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜３２と、前記固体高分子電解質膜３２を挟持するアノード電極３４及びカソード電極３６とを備える。固体高分子電解質膜３２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
【００２２】
第１セパレータ２８は、電解質膜・電極構造体２６との間に、アノード電極３４に水素ガスを供給するための水素ガス流路（燃料ガス流路）３８を設ける。第２セパレータ３０は、電解質膜・電極構造体２６との間に、カソード電極３６に空気を供給するための空気流路４０を設ける。互いに隣接する第１セパレータ２８と第２セパレータ３０との間には、冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路４２が設けられる。
【００２３】
燃料電池スタック１２には、水素ガス入口４４ａ、水素ガス出口４４ｂ、空気入口４６ａ、空気出口４６ｂ、冷却媒体入口４８ａ及び冷却媒体出口４８ｂが設けられる。水素ガス入口４４ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路３８の供給側に連通する。水素ガス出口４４ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路３８の排出側に連通する。水素ガス流路３８、水素ガス入口４４ａ及び水素ガス出口４４ｂにより、アノード流路が構成される。
【００２４】
空気入口４６ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、空気流路４０の供給側に連通する。空気出口４６ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、空気流路４０の排出側に連通する。空気流路４０、空気入口４６ａ及び空気出口４６ｂにより、カソード流路が構成される。
【００２５】
冷却媒体入口４８ａは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の供給側に連通する。冷却媒体出口４８ｂは、各発電セル２４の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の排出側に連通する。
【００２６】
燃料ガス供給装置１４は、高圧水素を貯留する水素タンク５０を備え、この水素タンク５０は、水素ガス供給路（燃料ガス供給路）５２を介して燃料電池スタック１２の水素ガス入口４４ａに連通する。水素ガス供給路５２は、燃料電池スタック１２に水素ガスを供給する。
【００２７】
水素ガス供給路５２には、インジェクタ５４及びエゼクタ５６が直列に設けられるとともに、前記インジェクタ５４及び前記エゼクタ５６を跨いでバイパス供給路５８が接続される。バイパス供給路５８には、ＢＰ（バイパス）インジェクタ６０が設けられる。ＢＰインジェクタ６０は、燃料電池スタック１２の始動時や高負荷発電が要求された際等に、高濃度な水素を供給するために使用されるサブインジェクタである一方、インジェクタ５４は、通常の発電時に主として使用されるメインインジェクタである。
【００２８】
燃料電池スタック１２の水素ガス出口４４ｂには、水素ガス排出路（オフガス配管）６２が連通する。水素ガス排出路６２は、アノード電極３４で少なくとも一部が使用された水素ガスである水素排ガスを、燃料電池スタック１２から導出する。水素ガス排出路６２には、気液分離器６４が接続されるとともに、前記気液分離器６４の下流から分岐する水素循環流路６６を介してエゼクタ５６が接続される。水素循環流路６６には、水素ポンプ６８が設けられる。水素ポンプ６８は、特に始動時に、水素ガス排出路６２に排出された水素排ガスを、水素循環流路６６を通って水素ガス供給路５２に循環させる。
【００２９】
水素ガス排出路６２の下流には、パージ流路７０の一端が連通するとともに、前記パージ流路７０の途上には、パージ弁７２が設けられる。気液分離器６４の底部には、主に液体成分を含む流体を排出する排水流路７４の一端が接続される。排水流路７４の途上には、ドレイン弁７６が配設される。燃料ガス供給装置１４は、アノード流路の水素ガス圧力を検出するために、例えば、水素ガス供給路５２に水素ガス入口４４ａの近傍に位置して圧力センサ７７を備え、前記圧力センサ７７の検出信号が制御部２２に送られる。
【００３０】
酸化剤ガス供給装置１６は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ７８を備え、前記エアポンプ７８が空気供給路（酸化剤ガス供給路）８０に配設される。空気供給路８０は、燃料電池スタック１２に空気を供給する。
【００３１】
空気供給路８０は、エアポンプ７８の下流側に位置して供給側開閉弁（入口封止弁）８２ａ及び加湿器８４を配設するとともに、燃料電池スタック１２の空気入口４６ａに連通する。空気供給路８０には、加湿器８４を跨いでバイパス供給路８６が接続される。バイパス供給路８６には、開閉弁８８が設けられる。
【００３２】
燃料電池スタック１２の空気出口４６ｂには、空気排出路（酸化剤ガス排出路）９０が連通する。空気排出路９０には、供給空気と排出空気との間で水分及び熱を交換する加湿器８４、排出側開閉弁（出口封止弁）８２ｂ及び背圧弁９２が配設される。空気排出路９０は、カソード電極３６で少なくとも一部が使用された空気である排出空気を、燃料電池スタック１２から排出する。空気排出路９０の下流には、パージ流路７０の他端及び排水流路７４の他端が接続され、希釈部を構成する。
【００３３】
空気供給路８０と空気排出路９０とには、供給側開閉弁８２ａの上流側と排出側開閉弁８２ｂの下流側及び背圧弁９２の下流側とに位置して、バイパス流路９４の両端が連通する。バイパス流路９４には、前記バイパス流路９４を流通する空気の流量を調整するＢＰ流量調整弁９６が配設される。空気供給路８０と空気排出路９０とには、供給側開閉弁８２ａの下流側及び排出側開閉弁８２ｂの上流側に位置して、空気循環流路９８が連通する。空気循環流路９８には、循環ポンプ１００が配置される。循環ポンプ１００は、空気排出路９０に排出された排出空気を、空気循環流路９８を通って空気供給路８０に循環させる。
【００３４】
冷却媒体供給装置１８は、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに接続される冷却媒体供給路１０２を備え、前記冷却媒体供給路１０２の途上には、水ポンプ１０４が配置される。冷却媒体供給路１０２は、ラジエータ１０６に接続されるとともに、前記ラジエータ１０６には、冷却媒体出口４８ｂに連通する冷却媒体排出路１０８が接続される。
【００３５】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００３６】
燃料ガス供給装置１４では、水素タンク５０から水素ガス供給路５２に水素ガスが供給される。この水素ガスは、インジェクタ５４及びエゼクタ５６を通って燃料電池スタック１２の水素ガス入口４４ａに供給される。水素ガスは、水素ガス入口４４ａから水素ガス流路３８に導入され、前記水素ガス流路３８に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のアノード電極３４に供給される。
【００３７】
酸化剤ガス供給装置１６では、エアポンプ７８の回転作用下に、空気供給路８０に空気が送られる。この空気は、加湿器８４を通って加湿された後、燃料電池スタック１２の空気入口４６ａに供給される。空気は、空気入口４６ａから空気流路４０に導入され、前記空気流路４０に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のカソード電極３６に供給される。
【００３８】
従って、各電解質膜・電極構造体２６では、アノード電極３４に供給される水素ガスと、カソード電極３６に供給される空気中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００３９】
また、冷却媒体供給装置１８では、水ポンプ１０４の作用下に、冷却媒体供給路１０２から燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。冷却媒体は、冷却媒体流路４２に沿って流動し、発電セル２４を冷却した後、冷却媒体出口４８ｂから冷却媒体排出路１０８に排出される。
【００４０】
次いで、アノード電極３４に供給されて一部が消費された水素ガスは、水素ガス出口４４ｂから水素ガス排出路６２に排出される。水素ガスは、水素ガス排出路６２から水素循環流路６６に導入され、エゼクタ５６の吸引作用下に水素ガス供給路５２に循環される。水素ガス排出路６２に排出された水素ガスは、必要に応じて、パージ弁７２の開放作用下に外部に排出（パージ）される。
【００４１】
同様に、カソード電極３６に供給されて一部が消費された空気は、空気出口４６ｂから空気排出路９０に排出される。空気は、加湿器８４を通って空気供給路８０から供給される新たな空気を加湿するとともに、背圧弁９２の設定圧力に調整された後、希釈部に排出される。なお、空気排出路９０に排出された空気は、必要に応じて、循環ポンプ１００の作用下に空気循環流路９８を通って空気供給路８０に循環する。
【００４２】
次いで、本実施形態に係る燃料電池システム１０の停止制御方法について、図２に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００４３】
例えば、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされて、燃料電池システム１０の運転停止要求がなされると（ステップＳ１中、ＹＥＳ）、ステップＳ２に進んで、圧力センサ７７を介して、アノード流路の水素ガス圧力（燃料ガス圧力）（アノード圧力）が検出される。次に、ステップＳ３では、制御部２２により、検出された水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力（設定燃料ガス圧力）と比較される。設定水素ガス圧力は、通常の発電停止処理を施すことが可能な基準圧力である。水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回った状態で、発電停止処理に移行すると、カソード流路側が封止された際、水素ガス圧力と前記カソード流路の空気圧力との極間差圧が増大して不具合が発生するおそれがある。
【００４４】
そこで、検出された水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回ると判断された際（ステップＳ３中、ＹＥＳ）、ステップＳ４に進んで、燃料電池スタック１２からの出力電流（電力）がバッテリ２０に充電可能であるか否かが判断される。バッテリ２０に充電可能であるか否かは、前記バッテリ２０の充電状態、例えば、充電率（ＳＯＣ）や故障情報等に基づいて判断される。
【００４５】
バッテリ２０に充電可能であると判断されると（ステップＳ４中、ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、水素消費発電処理及びバッテリ充電処理が遂行される。図３に示すように、水素消費発電処理では、発電停止処理（Ｏ2リーン）の電流値よりも高い電流値で、燃料電池スタック１２の発電を継続している。
【００４６】
水素消費発電処理は、燃料電池スタック１２のアノード流路に残存する水素ガスと、エアポンプ７８の回転作用下に前記燃料電池スタック１２のカソード流路に供給される空気とにより、上記の通常発電と同様に行われる。なお、エアポンプ７８の回転数は、通常発電時の回転数よりも低く且つ発電停止処理時の回転数よりも高く設定され、発電電流は、通常発電時の発電電流よりも低くなる。燃料電池スタック１２から出力される電流は、バッテリ２０に充電されることにより、水素消費が促進される。
【００４７】
ここで、エアポンプ７８の回転数が低下される際、前記エアポンプ７８の回生を禁止している。通常発電時は、エアポンプ７８の回転数が低下される際、モータと同様に回生電力を発生させてバッテリ２０に充電することにより、電力効率を向上させている。これに対して、本願の停止制御では、水素ガス圧力を低下させるための発電を継続させるため、できるだけバッテリ２０のＳＯＣが上昇しないように、エアポンプ７８の回生を禁止している。
【００４８】
水素消費発電処理により、燃料電池スタック１２のアノード流路に残存する水素ガスが消費され、水素ガス圧力が低下する。そして、ステップＳ３に戻って、検出された水素ガス圧力が、設定燃料ガス圧力以下であると判断された際（ステップＳ３中、ＮＯ）、ステップＳ６に進んで、発電停止処理が行われる。
【００４９】
発電停止処理は、図１に示すように、供給側開閉弁８２ａ及び排出側開閉弁８２ｂがともに閉弁され、燃料電池スタック１２のカソード流路が封止される。そして、エアポンプ７８の回転数が、水素消費発電時の回転数よりも低く設定され、発電電流は、前記水素消費発電時の発電電流よりも低くなる。アノード流路からパージされる水素量が減少するため、エアポンプ７８の回転数を低下させ、水素を希釈する空気量を減少させている。このため、燃料電池スタック１２では、封止されたカソード流路に残存する空気中の酸素と、封止されたアノード流路に残存する水素ガスとが、電気化学反応により消費される。従って、カソード流路では、酸素が希薄な窒素リッチ、すなわち、Ｏ2リーンに移行する。
【００５０】
一方、ステップＳ４において、燃料電池スタック１２からの出力電流がバッテリ２０に充電可能でないと判断されると（ステップＳ４中、ＮＯ）、ステップＳ７に進んで、水素消費発電処理及びエアポンプ回転数増加処理が遂行される。エアポンプ回転数増加処理は、エアポンプ７８の回転数を増加させることにより、補機負荷を上げて燃料電池スタック１２からの出力電流を消費させる処理である。
【００５１】
エアポンプ７８の回転数を増加させると、燃料電池スタック１２のカソード流路に供給される空気量が増加する。そこで、図４に示すように、ＢＰ流量調整弁９６を制御して、空気供給路８０からバイパス流路９４に流入する空気量が調整される。これにより、エアポンプ７８の回転数の増加により増量された空気は、燃料電池スタック１２をバイパスしてバイパス流路９４に流入することができる。
【００５２】
この場合、本実施形態では、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされた際、アノード流路の水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回ると、発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、燃料電池スタック１２の発電が継続される。このため、水素消費発電処理において、アノード流路に残存する水素ガスは、空気中の酸素とともに発電により消費され、アノード流路側の水素ガス圧力及びカソード流路側の空気圧力が低下する。
【００５３】
従って、図３に示すように、発電停止処理に移行してカソード流路が封止される際に、前記カソード流路側の空気圧力とアノード流路側の水素圧力との極間差圧を減少させることが可能になる。これにより、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、例えば、固体高分子電解質膜３２の損傷を抑制して燃料電池スタック１２を良好に保護することが可能になるという効果が得られる。
【００５４】
さらに、水素消費発電処理時に出力される電流は、可能であれば、バッテリ２０に充電されて発電の負荷を上げることができ、水素消費量を増加させることが可能になる。一方、水素消費発電処理時に出力される電流は、エアポンプ７８の回転数を増加させるために用いることができ、補機負荷を上げて水素消費量を増加させることが可能になる。このため、水素消費発電処理が迅速且つ効率的に遂行される。
【００５５】
さらにまた、エアポンプ７８の回転数が増加される際には、ＢＰ流量調整弁９６を制御して、空気供給路８０からバイパス流路９４に流入する空気量が調整される。従って、燃料電池スタック１２のカソード流路には、必要以上の空気が供給されることがなく、電解質膜・電極構造体２６を構成する固体高分子電解質膜３２が乾燥することを良好に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…燃料電池システム              １２…燃料電池スタック
１４…燃料ガス供給装置              １６…酸化剤ガス供給装置
１８…冷却媒体供給装置              ２０…バッテリ
２２…制御部                        ２４…発電セル
２６…電解質膜・電極構造体          ２８、３０…セパレータ
３２…固体高分子電解質膜            ３４…アノード電極
３６…カソード電極                  ３８…水素ガス流路
４０…空気流路                      ５０…水素タンク
５２…水素ガス供給路                ７８…エアポンプ
８０…空気供給路                    ８２ａ…供給側開閉弁
８２ｂ…排出側開閉弁                ８４…加湿器
９０…空気排出路                    ９２…背圧弁
９４…バイパス流路                  ９６…ＢＰ流量調整弁
９８…空気循環流路                  １００…循環ポンプ
【図１】
0006335947.tif 000002
【図２】
0006335947.tif 000003
【図３】
0006335947.tif 000004
【図４】
0006335947.tif 000005