【手続補正書】
【提出日】平成19年2月23日(2007.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜が燃料極と酸化剤極とで挟まれ、前記燃料極の外面にその燃料ガス流路を有する面が接するようにアノード導電性セパレータが配置され、かつ前記酸化剤極の外面にその酸化剤ガス流路を有する面が接するようにカソード導電性セパレータが配置されてなる単電池と、該単電池が複数積層された単電池積層体と、該単電池積層体の少なくとも前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを加湿して供給するガス供給機構と、前記単電池積層体に形成された冷却媒体用流路と、該冷却媒体用流路に放熱部で冷却された冷却用媒体を循環させて前記単電池積層体を冷却する冷却機構とを備えた固体高分子電解質型燃料電池システムにおいて、
前記単電池積層体の出力電圧の電圧低下率に応じて、前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路に循環させる前記冷却用媒体の流量を変化させることにより、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくとも何れかの相対湿度を変化させる、固体高分子電解質型燃料電池システム。
【請求項２】
前記出力電圧の電圧低下率が２０〜５０ｍＶ／３０秒となった場合に、前記相対湿度を変化させる、請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池システム。
【請求項３】
前記冷却機構は前記冷却用媒体が前記放熱部をバイパスするバイパス用流路を有し、
前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路において前記バイパス用流路を経て前記放熱部をバイパスするように前記冷却用媒体を循環させることにより前記相対湿度を変化させる、請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池システム。
【請求項４】
前記ガス供給機構は大気を導入する大気導入部を有し、
前記単電池積層体の前記酸化剤ガス流路に、前記大気導入部より導入した大気を供給することにより前記相対湿度を変化させる、請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池システム。
【請求項５】
前記ガス供給機構が、前記大気導入部より導入した前記大気を前記酸化剤ガス流路に断続的に供給する、請求項４記載の固体高分子電解質型燃料電池システム。
【請求項６】
固体高分子電解質膜が燃料極と酸化剤極とで挟まれ、前記燃料極の外面にその燃料ガス流路を有する面が接するようにアノード導電性セパレータが配置され、かつ前記酸化剤極の外面にその酸化剤ガス流路を有する面が接するようにカソード導電性セパレータが配置されてなる単電池と、該単電池が複数積層された単電池積層体と、該単電池積層体の少なくとも前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを加湿して供給するガス供給機構と、前記単電池積層体に形成された冷却媒体用流路と、該冷却媒体用流路に放熱部で冷却された冷却用媒体を循環させて前記単電池積層体を冷却する冷却機構とを備えた固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法において、
前記単電池積層体の出力電圧の電圧低下率に応じて、前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路に循環させる前記冷却用媒体の流量を変化させることにより、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくとも何れかの相対湿度を変化させる、固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法。
【請求項７】
前記出力電圧の電圧低下率が２０〜５０ｍＶ／３０秒となった場合に、前記相対湿度を変化させる、請求項６記載の固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法。
【請求項８】
前記冷却機構は前記冷却用媒体が前記放熱部をバイパスするバイパス用流路を有し、
前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路において前記バイパス用流路を経て前記放熱部をバイパスするように前記冷却用媒体を循環させることにより前記相対湿度を変化させる、請求項６記載の固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法。
【請求項９】
前記ガス供給機構は大気を導入する大気導入部を有し、
前記単電池積層体の前記酸化剤ガス流路に、前記大気導入部より導入した大気を供給することにより前記相対湿度を変化させる、請求項６記載の固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法。
【請求項１０】
前記ガス供給機構が、前記大気導入部より導入した前記大気を前記酸化剤ガス流路に断続的に供給する、請求項９記載の固体高分子電解質型燃料電池システムの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池システム及びその運転方法は、固体高分子電解質膜が燃料極と酸化剤極とで挟まれ、前記燃料極の外面にその燃料ガス流路を有する面が接するようにアノード導電性セパレータが配置され、かつ前記酸化剤極の外面にその酸化剤ガス流路を有する面が接するようにカソード導電性セパレータが配置されてなる単電池と、該単電池が複数積層された単電池積層体と、該単電池積層体の少なくとも前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを加湿して供給するガス供給機構と、前記単電池積層体に形成された冷却媒体用流路と、該冷却媒体用流路に放熱部で冷却された冷却用媒体を循環させて前記単電池積層体を冷却する冷却機構とを備えた固体高分子電解質型燃料電池システム及びその運転方法において、前記単電池積層体の出力電圧の電圧低下率に応じて、前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路に循環させる前記冷却用媒体の流量を変化させることにより、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくとも何れかの相対湿度を変化させる（請求項１，６）。かかる構成とすると、単電池積層体の出力電圧の電圧低下率に応じて単電池積層体の冷却媒体用流路に循環させる冷却用媒体の流量を変化させることにより燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路の少なくとも何れかの相対湿度を変化させるので、例えば、単電池積層体の出力電圧が低下してきた場合には前記相対湿度を低下させることにより単電池内の固体高分子電解質膜における過剰な水分を除去することが可能になる。つまり、固体高分子電解質膜におけるフラッディング現象を抑制することができるので、単電池積層体の出力電圧の安定性を長期に渡り確保することが可能になる。
具体的には、単電池積層体の冷却媒体用流路に供給する冷却用媒体の流量を変化させることによって、動作中の単電池積層体の温度を変化させることができる。そして、例えば冷却用媒体の流量を低下させた場合には、単電池積層体の温度が上昇するので、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路の内部の相対湿度を低下させることが可能になる。これにより、単電池内の固体高分子電解質膜においては過剰な水分が除去されるので、フラッディング現象を効果的に抑制することが可能になる。つまり、単電池積層体の出力電圧の安定性を確保することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この場合、前記出力電圧の電圧低下率が２０〜５０ｍＶ／３０秒となった場合に、前記相対湿度を変化させてもよい（請求項２，７）。かかる構成とすると、単電池積層体の燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路の少なくとも何れかの相対湿度を好適に変化させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
又、前記冷却機構は前記冷却用媒体が前記放熱部をバイパスするバイパス用流路を有し、前記単電池積層体の前記冷却媒体用流路において前記バイパス用流路を経て前記放熱部をバイパスするように前記冷却用媒体を循環させることにより前記相対湿度を変化させてもよい（請求項３，８）。かかる構成とすると、例えば冷却水等の冷却用媒体が給湯器において放熱するタイプの固体高分子電解質型燃料電池システムにおいては、単電池積層体から排出された冷却用媒体が給湯器をバイパスするバイパス用流路を流れ、即ち給湯器において放熱せずに単電池積層体に戻ることにより単電池積層体の温度を迅速に上昇させることができる。そして、これによって、単電池内の固体高分子電解質膜においては過剰な水分が迅速に除去されるようになるので、フラッディング現象を迅速に解消することが可能になる。つまり、単電池積層体の出力電圧の安定性を迅速に確保することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
又、前記ガス供給機構は大気を導入する大気導入部を有し、前記単電池積層体の前記酸化剤ガス流路に、前記大気導入部より導入した大気を供給することにより前記相対湿度を変化させてもよい（請求項４，９）。かかる構成とすると、単電池積層体のカソード電極側に加湿した空気を供給する固体高分子電解質型燃料電池システムにおいて、加湿した空気に大気を混合した加湿状態が制御された空気を単電池積層体に供給するので、酸化剤ガス流路（ひいては、燃料ガス流路）の相対湿度を低下させることが可能になる。これにより、単電池内の固体高分子電解質膜においては過剰な水分が除去されるので、フラッディング現象を効果的に抑制することが可能になる。これにより、単電池積層体の出力電圧の安定性を確保することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この場合、前記ガス供給機構が、前記大気導入部より導入した前記大気を前記酸化剤ガス流路に断続的に供給してもよい（請求項５，１０）。かかる構成とすると、単電池積層体のカソード電極側に供給する空気の加湿状態を精密に制御することができるので、単電池積層体の出力電圧の安定性を精密に制御することが可能になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】