(57)【要約】      （修正有）【課題】長時間に亘って発電性能を向上させることが可能な、燃料電池システムを提供する。【解決手段】電解質層１並びに電解質層１の一方の側へ配設される電極層２及び他方の側へ配設される電極層３を備える電解質・電極構造体４と、電解質・電極構造体４の一方の側へ配設される集電体５及び他方の側へ配設される集電体６と、電解質・電極構造体４へと供給される流体が流通可能な流路７、８と、を備える単セル９を有するモジュールを具備し、モジュールの動作停止時に、圧力が低下した流路７、８へ、液体が供給される、燃料電池システム。【選択図】図２
2007294366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層並びに該電解質層の一方の側へ配設される電極層及び他方の側へ配設される電極層を備える電解質・電極構造体と、該電解質・電極構造体の一方の側へ配設される集電体及び他方の側へ配設される集電体と、前記電解質・電極構造体へと供給される流体が流通可能な流路と、を備える単セルを有するモジュールを具備し、
前記モジュールの動作停止時に、圧力が低下した前記流路へ、液体が供給されることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記液体に、過酸化水素分解性能を有するイオンが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
過酸化水素分解性能を有する前記イオンが、Ｃｅイオンであることを特徴とする、請求項２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、燃料電池システムに関し、特に、長時間に亘って発電性能を向上させることが可能な、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下、「電解質膜」ということがある。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極層（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）」という。）における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）」ということがある。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源の最適な動力源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣの単セルは、電解質膜と、少なくとも触媒層を備えるカソード及びアノードと、を具備し、その理論起電力は１．２３Ｖである。ＰＥＦＣでは、アノードに水素含有ガスが、カソードに酸素含有ガスが、それぞれ供給される。アノードへと供給された水素は、アノードの触媒層（以下、「アノード触媒層」という。）に含まれる触媒（例えば、Ｐｔ等。以下において同じ。）上でプロトンと電子へ分離し、水素から生じたプロトンは、アノード触媒層及び電解質膜を通ってカソードの触媒層（以下、「カソード触媒層」という。）へと達する。一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層へと達し、かかる過程を経ることにより、電気エネルギーを取り出すことが可能になる。そして、カソード触媒層へと達したプロトン及び電子と、カソード触媒層へと供給される酸素とが触媒上で反応することにより、水が生成される。
【０００４】
すなわち、電気エネルギーを取り出すためには、上記アノード触媒層、電解質膜、及び、カソード触媒層を、プロトンが伝導可能であることが必要とされる。かかる観点から、ＰＥＦＣのアノード触媒層、電解質膜、及び、カソード触媒層には、プロトンの通り道となり得るイオン交換基を具備する電解質樹脂が備えられる。そして、アノード触媒層及びカソード触媒層には、当該電解質樹脂（以下、「アイオノマー」ということがある。）に加え、さらに、電気化学反応の触媒として機能する金属粒子（例えば、Ｐｔ等）が備えられている。
【０００５】
他方、ＰＥＦＣの作動時に触媒層で過酸化水素が副生され、この過酸化水素から生じるラジカル等が、ＭＥＡに備えられるアイオノマー等の劣化の一因になることが明らかになりつつある。かかる劣化はＰＥＦＣの耐久性を低下させるほか、発電性能低下の一因となるため、ＭＥＡ内の過酸化水素を低減することで上記劣化を抑制し、耐久性及び発電性能を向上させることが望まれている。
【０００６】
ＰＥＦＣの発電性能向上等を主な目的とした技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば、特許文献１には、アノード拡散電極およびカソード拡散電極で狭持された高分子電解質膜を更に一対のセパレータで狭持してなる単セルを含む燃料電池本体部を備え、燃料電池本体部による電力供給が停止されたときに、アノード側に形成され燃料が給排される燃料流路およびカソード側に形成され酸化ガスが給排される酸化ガス流路の少なくとも一方に希硫酸を供給する燃料電池システムに関する技術が開示されている。かかる技術によれば、燃料への加湿によって湿潤されたアノード側および電池反応に伴なう水が存在するカソード側の少なくとも一方に、燃料流路又は酸化ガス流路を利用して希硫酸を供給することにより凍結が効果的に防止される。その結果、起動中の発電停止のおそれを回避できると共に燃料電池の発電効率が向上し、しかも一旦停止した後の再始動をも良好に行なうことができる、としている。
【特許文献１】特開２００４−２３５００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている技術により、燃料流路及び酸化ガス流路の少なくとも一方に希硫酸を供給しても、希硫酸が供給される流路内の圧力が高い場合には、流路の入口近傍にしか希硫酸が供給されず、凍結防止効果や発電性能向上効果等が得られ難くなるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、長時間に亘って発電性能を向上させることが可能な、燃料電池システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項１に記載の本発明は、電解質層並びに当該電解質層の一方の側へ配設される電極層及び他方の側へ配設される電極層を備える電解質・電極構造体と、当該電解質・電極構造体の一方の側へ配設される集電体及び他方の側へ配設される集電体と、電解質・電極構造体へと供給される流体が流通可能な流路と、を備える単セルを有するモジュールを具備し、モジュールの動作停止時に、圧力が低下した流路へ、液体が供給されることを特徴とする、燃料電池システムにより、上記課題を解決する。
【００１０】
ここに、「電解質層」の具体例としては、プロトン交換基（プロトン伝導体として機能するイオン交換基）を有する高分子を備える固体高分子膜を挙げることができる。固体高分子膜を構成する高分子の具体例としては、パーフルオロスルホン酸系のポリマーや炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。
さらに、「電極層」とは、電気化学反応の触媒として機能する金属粒子とプロトン伝導性を有するアイオノマーとを備える層を意味する。金属粒子の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される１種または２種以上の金属とＰｔとを有するＰｔ合金等を挙げることができる。アイオノマーの具体例としては、固体高分子膜を構成可能な上記高分子等を挙げることができる。
加えて、「集電体」の具体例としては、金属又は炭素等により構成される部材（例えば、セパレータ等）を挙げることができる。
さらに、「電解質・電極構造体へと供給される流体」として、ＰＥＦＣの場合には、水素含有ガス及び酸素含有ガス（例えば、空気）が挙げられ、ダイレクトメタノール型燃料電池（以下、「ＤＭＦＣ」という。）の場合には、メタノール水溶液及び酸素含有ガス（例えば、空気）が挙げられる。以下、電解質・電極構造体へと供給される流体を、「反応流体」と記述することがある。
さらにまた、本発明において、集電体及び流路は、本発明の燃料電池システムを長時間に亘って動作可能な形態で備えられていれば、その形態は特に限定されず、例えば、集電体に流路が備えられる形態とすることも可能である。また、本発明において、「流路」とは、単セル内に備えられる流路（例えば、集電体に備えられる流路）と、単セル外に備えられる流路とを含む概念である。
加えて、「モジュールの動作停止時」とは、単セルを備えるモジュールを作動させるための反応流体が流路に供給されていない状態を意味する。また、「圧力が低下した流路」とは、例えば、アノードへ供給された反応流体が電解質層を透過してアノード側へと達し、及び／又は、カソードへ供給された反応流体が電解質層を透過してカソード側へと達して両者が反応することにより、シール部材等により気密性を保たれた単セルにおける流路の圧力が低下した状態（例えば、大気圧以下の圧力へ低下した状態）を意味する。
さらに、モジュールの動作停止時に流路へ供給される「液体」の具体例としては、後述する、過酸化水素分解性能を有するイオンを含有する液体や、凍結抑制機能を有する液体を挙げることができる。過酸化水素分解性能を有するイオンを含有する液体の具体例としては、当該イオンを含有する水溶液等を挙げることができる。一方、凍結抑制機能を有する液体の具体例としては、エチレングリコールを含有する液体のほか、エタノール、メタノール、フッ素系不凍液等を挙げることができる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、液体に、過酸化水素分解性能を有するイオンが含まれることを特徴とする。
【００１２】
ここに、「過酸化水素分解性能を有するイオン」の具体例としては、遷移金属イオン、希土類金属イオン等を挙げることができ、具体的には、Ｃ４＋、Ｓｉ４＋、Ｓｃ３＋、Ｔｉ４＋、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｃｕ２＋、Ｓｅ２＋、Ｒｂ＋、Ｙ３＋、Ｚｒ４＋、Ｎｂ５＋、Ｒｈ２＋、Ｐｄ＋、Ａｇ＋、Ｓｎ２＋、Ｌａ３＋、Ｃｅ４＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋、Ｈｆ４＋、Ｔａ５＋、Ｏｓ４＋、Ｉｒ２＋、Ｐｔ２＋、Ａｕ＋等が例示される。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、過酸化水素分解性能を有するイオンが、Ｃｅイオンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧力が低下した流路へ液体が供給されるので、流路の入口近傍のみならず、流路全体及びＭＥＡへ液体を均一に供給することができる。そのため、例えば、上記液体が過酸化水素分解性能を有するイオン（以下、「分解イオン」という。）を含む液体である場合には、当該液体に含まれる分解イオンがＭＥＡへ均一に供給されるので、ＭＥＡの耐久性を向上させることが可能になり、発電性能を向上させ得る燃料電池システムを提供できる。また、上記液体が凍結抑制機能を有する液体（以下、「凍結抑制剤」ということがある。）である場合には、流路及びＭＥＡへ凍結抑制剤を均一に供給できる。これにより、流路及びＭＥＡに残留する液体（例えば、水）の凍結が防止され、低温始動性を向上させることが可能になる結果、発電性能を向上させ得る燃料電池システムを提供できる。加えて、本発明によれば、モジュールの動作停止時毎に圧力が低下した流路へ液体を供給することもできるので、長時間に亘って発電性能を向上させることが可能な、燃料電池システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ＰＥＦＣの作動時には、水素及び酸素から水が生成されるほか、過酸化水素が副生される。この過酸化水素から生成されるＯＨラジカルやＯＯＨラジカル等によって、ＭＥＡ中のアイオノマー等が劣化し、ＰＥＦＣの発電性能及び耐久性が低下する。そのため、ＰＥＦＣの発電性能及び耐久性を向上させるには、副生される過酸化水素を分解することが有効であり、過酸化水素分解性能を有する物質（以下、「分解物質」ということがある。）として、希土類金属イオン等が知られている。これまでに、過酸化水素を分解すること等を目的として、分解物質を備える形態のＰＥＦＣが提案されてきているが、ＰＥＦＣの作動中に分解物質が溶出するため、過酸化水素分解効果を長時間に亘って持続し難い。そこで、分解物質をＭＥＡへ供給し得る形態の燃料電池システムを提案した。ところが、本発明者は、分解物質が供給される箇所（流路やＭＥＡ等）の圧力が高いと、分解物質が均一に供給され難く、発電性能や耐久性を向上させ難いことを知見した。分解物質をＭＥＡへ均一に供給するには、圧力が低下した流路及びＭＥＡに分解物質を供給することが有効である。
【００１６】
本発明は、かかる観点からなされたものであり、その要旨は、圧力が低下した流路へ液体（分解物質を含む液体や凍結抑制剤等）を供給することで、長時間に亘って発電性能を向上させることが可能な、燃料電池システムを提供することにある。
【００１７】
以下に図面を参照しつつ、本発明の燃料電池システムについてさらに具体的に説明する。なお、特に断らない限り、ＰＥＦＣを備える燃料電池システムに本発明を適用した場合について説明するが、本発明は、電解質層として固体高分子膜を備える燃料電池であれば、他の形態の燃料電池（例えば、ＤＭＦＣ）を備える燃料電池システムにも適用可能である。
【００１８】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システムを示す概略図である。図１において、矢印は、酸素含有ガス（以下、「空気」という。）又は水素含有ガス（以下、「水素」という。）の流れ方向を示している。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システム１００は、燃料電池モジュール１０と、燃料電池モジュール１０に備えられる単セル（図２参照）へ液体を供給可能な液体供給手段２０と、を備えている。燃料電池モジュール１０（以下、「ＦＣモジュール１０」という。）には、主に空気が流通する第１吸気ライン４１及び第１排気ライン４２と、水素が流通する水素供給ライン４３及び水素回収ライン４４と、が接続されている。一方、液体供給手段２０には、単セルへ供給される液体が流通すべき液体供給ライン４５及び単セルから回収される液体が流通すべき液体回収ライン４６と、単セルへ液体を供給する際に用いられる第２吸気ライン４７及び第２排気ライン４８と、が接続されている。そして、液体供給ライン４５が第１吸気ライン４１に接続され、液体回収ライン４６が第１排気ライン４２に接続されることにより、液体供給手段２０から単セルへの液体供給、及び、単セルから液体供給手段２０への液体回収が可能なように構成されている。さらに、第１吸気ライン４１、第１排気ライン４２、水素供給ライン４３、水素回収ライン４４、液体供給ライン４５、液体回収ライン４６、第２吸気ライン４７、及び、第２排気ライン４８には、これらの中を流通する気体又は液体の流量を調整可能な、バルブ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、及び、３８が、それぞれ設けられている。
【００２０】
ＦＣモジュール１０の作動時には、第１吸気ライン４１を介して空気が、水素供給ライン４３を介して水素が、それぞれＦＣモジュール１０へと供給される。そして、ＦＣモジュール１０を経た空気が第１排気ライン４２を介してＦＣモジュール１０の外へと排出され、ＦＣモジュール１０を経た水素が水素回収ライン４４を介して回収される。この場合、バルブ３１、３２、３３、及び３４は開いており、バルブ３５、３６、３７、及び３８は閉じている。一方、液体供給手段２０には、ＦＣモジュール１０の停止時にＦＣモジュール１０内の単セルへ供給されるべき液体が備えられている。ＦＣモジュール１０の停止後にＦＣモジュール１０内が減圧環境になると、必要に応じて（例えば、単セル内に備えられる分解物質量が減少した場合等）、液体供給手段２０からＦＣモジュール１０の単セルへと液体が供給される。液体供給手段２０から単セルへと液体が供給される際には、後述するように、バルブ３１、３２、３３、及び３４が閉じられ、その後、バルブ３５、３６、３７、及び３８が開かれる。このようにして、バルブ３５、３６、３７、及び３８が開かれると、液体供給ライン４５及び第１吸気ライン４１を介して、ＦＣモジュール１０に備えられる単セルへと液体が供給され、例えば、単セル内の流路及びＭＥＡが液体によって満たされた後、液体が、第１排気ライン４２及び液体回収ライン４６を介して、液体供給手段２０へと回収される。単セルから液体供給手段２０への液体の回収が終了すると、バルブ３５、３６、３７、及び３８が閉じられ、その後、ＦＣモジュール１０の運転が再開される際には、バルブ３１、３２、３３、及び３４が開かれる。
【００２１】
図２は、ＦＣモジュール１０に備えられる単セルの形態例を示す断面図であり、単セルの一部のみを示している。図２に示すように、単セル９は、電解質膜１と、電解質膜１の一方の側に配設されるアノード触媒層２ａ及び他方の側に配設されるカソード触媒層３ａと、アノード触媒層２ａ側に配設されるアノード拡散層２ｂと、カソード触媒層３ａ側に配設されるカソード拡散層３ｂと、アノード拡散層２ｂ側に配設されるセパレータ５と、カソード拡散層３ｂ側に配設されるセパレータ６と、を備えている。アノード２は、アノード触媒層２ａ及びアノード拡散層２ｂを、カソード３は、カソード触媒層３ａ及びカソード拡散層３ｂを、それぞれ備え、ＭＥＡ４は、アノード触媒層２ａ、電解質膜１、及び、カソード触媒層３ａを備えている。電解質膜１には、パーフルオロスルホン酸系のポリマー等のアイオノマーが備えられ、アノード触媒層２ａ及びカソード触媒層３ａには、上記アイオノマーと、炭素等に担持された白金等の触媒と、が備えられる。さらに、セパレータ５には、流路７、７、…が備えられ、セパレータ８には、流路８、８、…が備えられる。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の燃料電池システム１００について説明する。
【００２２】
ＦＣモジュール１０の作動時には、水素供給ライン４３及び流路７、７、…を介して、アノード２へ水素が供給される。アノード２のアノード触媒層２ａに達した水素は、アノード触媒層２ａに備えられる触媒上でプロトン及び電子となり、このようにして生じたプロトンは、アノード触媒層２ａ、電解質膜１、及びカソード触媒層３ａに備えられるアイオノマーを伝ってカソード触媒層３ａに備えられる触媒上へと達する。一方、電子は、外部回路を経てカソード触媒層３ａの触媒上へと達する。他方、ＦＣモジュール１０の作動時には、第１吸気ライン４１及び流路８、８、…を介して、カソード３へ空気が供給される。そして、空気に含まれる酸素がカソード３に備えられるカソード触媒層３ａの触媒上へ達すると、アノード触媒層２ａから移動してきたプロトン及び電子と反応することにより、水が生成される。このように、ＦＣモジュール１０の作動時には水が生成される一方で、当該水の生成反応の副反応により、過酸化水素が生成され、この過酸化水素からＯＨラジカルやＯＯＨラジカル等が生成される。このＯＨラジカルやＯＯＨラジカル等は、アイオノマーを劣化させるほか、アノード拡散層、カソード拡散層、及びセパレータ等をも劣化させ得る。したがって、単セルを構成する各部材の劣化を抑制するには、ＯＨラジカルやＯＯＨラジカルの発生源となる過酸化水素を分解することが有効である。かかる観点から、燃料電池システム１００では、停止したＦＣモジュール１０における流路８、８、…の圧力が低下した後、液体供給手段２０から単セル９へ、例えば、分解物質を含有する液体（Ｃｅイオンを含有する水溶液等）を供給する。以下、単セル９へＣｅイオン（例えば、Ｃｅ４＋）が供給される形態について説明する。
【００２３】
上述のように、ＦＣモジュール１０の作動時には、アノード２に水素が、カソード３に空気が、それぞれ供給され、水素と酸素とが反応することにより、水が生成される。ここで、水素及び空気をＦＣモジュール１０へ供給した後に、バルブ３１、３２、３３、及び３４を閉めて閉鎖空間を形成すると、単セル９内に残留している水素及び酸素が電解質膜１を透過（クロスオーバー）して反応し、水が生成される。このようにして水が生成されると、単セル９内の残留気体量が低減するため、単セル９、並びに、第１吸気ライン４１、第１排気ライン４２、水素供給ライン４３、及び、水素回収ライン４４が減圧環境になる。このようにして減圧環境が形成された後に、バルブ３５、３６、３７、及び３８を開けて、液体供給手段２０から液体を供給すると、液体供給ライン４５、第１吸気ライン４１、及び、流路８、８、…を介して、液体がカソード拡散層３ｂへと達し、さらに、単セル９におけるＭＥＡ４の圧力が低下しているため、液体が、カソード触媒層３ａ、電解質膜１、及び、アノード触媒層２ａ（以下、これらをまとめて「ＭＥＡ４」と表記する。）へ均一に供給される。このようにして、液体がＭＥＡ４へ供給されると、ＭＥＡ４内のアイオノマーに備えられるプロトン交換基のプロトンと、液体に備えられるＣｅイオンとがイオン交換され、ＭＥＡ４内にＣｅイオンが取り込まれる。
【００２４】
なお、従来技術のように、減圧環境ではない単セルへ液体を供給すると、ＦＣモジュール停止後のカソード拡散層やアノード拡散層の細孔中に気体が残存しているため、供給された液体がカソード拡散層やアノード拡散層を通過し難い。そのため、液体をＭＥＡへ均一に供給することが難しく、液体が不均一に供給されやすい。このようにして液体が不均一に供給されると、液体が供給された部位のみで上記イオン交換がなされるため、当該部位におけるイオン交換が進み過ぎ、プロトン伝導性能が低下して発電性能が低下するという問題がある。本発明によれば、減圧環境のＭＥＡへ液体を供給するため、かかる問題を解決することができる。
【００２５】
単セル９への液体の供給が終了し、当該液体を液体供給手段２０へ回収した後に、再びＦＣモジュール１０を作動させると、単セル９において過酸化水素が副生される。ところが、燃料電池システム１００によれば、ＦＣモジュール１０の停止時に、過酸化水素分解性能を有するＣｅイオンがＭＥＡ４に供給されているため、副生された過酸化水素を分解できる。このように、過酸化水素が分解されれば、アイオノマー等を劣化させて発電性能及び耐久性を低下させるＯＨラジカルやＯＯＨラジカル等の発生を防止することが可能になるので、本発明によれば、発電性能及び耐久性を向上させ得る、燃料電池システム１００を提供できる。
【００２６】
なお、ＦＣモジュール１０の運転を継続すると、時間の経過とともにＣｅイオンが溶出して過酸化水素分解性能が低下し、ＦＣモジュール１０の発電性能が低下する虞がある。ところが、本発明によれば、停止後に減圧環境になったＦＣモジュール１０へ液体を供給することができるので、例えば、ＦＣモジュール１０の運転停止毎に液体を供給することも可能になる。したがって、本発明によれば、Ｃｅイオンを繰り返し添加することができるので、長期間に亘って発電性能及び耐久性を向上させることが可能な、燃料電池システム１００とすることができる。
【００２７】
図３は、燃料電池システム１００に備えられる液体供給手段２０の形態例を示す概略図であり、矢印は、液体供給手段２０内を流通する液体の移動方向を示している。図３において、図１に示す部位と同じ構成を採るものには、図１にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図１〜図３を参照しつつ、本発明の燃料電池システム１００について説明する。
【００２８】
図３に示すように、液体供給手段２０は、回収された液体が流入すべき戻り液タンク２１と、液体供給手段２０における液体流路としての送液ライン２２と、戻り液タンク２１へ回収された液体のイオン濃度を検出可能なイオン検出手段２３と、送液ポンプ２４と、イオン濃度検知機能を備える電気透析セル２５と、高濃度Ｃｅイオン溶液を備える高濃度溶液タンク２６と、Ｃｅイオン濃度が調整された調整液を溜めるべき調整液タンク２７と、を備え、戻り液タンク２１の入口（＝液体回収ライン４６の出口。以下において同じ。）にイオン除去手段２８が備えられている。戻り液タンク２１は、液体回収ライン４６及び第２排気ライン４８と接続されるとともに、調整液タンク２７は、液体供給ライン４５及び第２吸気ライン４７と接続され、液体供給手段２０には、さらに、戻り液タンク２１へ液体（例えば、脱イオン水等）を補給する際等に使用される補給口（不図示）が備えられている。
【００２９】
このような形態の液体供給手段２０によれば、イオン検出手段２３によって検出されたイオン濃度に基いて電気浸透条件を調整することにより、電気透析セル２５を介して高濃度溶液タンク２６から加えられる高濃度溶液の量を調整できる。それゆえ、調整液タンク２７に溜められる調整液のＣｅイオン濃度を容易に制御することができる。そして、液体（調整液）を単セル９へ供給する際には、液体供給ライン４５を介して、調整液タンク２７に溜められた調整液が単セル９へ供給され、ＦＣモジュール１０の運転を再開する前に、液体回収ライン４６を介して、液体が回収される。
【００３０】
図３に示すように、液体供給手段２０には、戻り液タンク２１の入口にイオン除去手段２８が備えられる。そのため、液体供給手段２０によれば、液体回収ライン４６を介して回収される液体に微量に混入する、アイオノマー等を劣化させるイオン（例えば、Ｆｅイオン、Ｃｒイオン、Ｎｉイオン、Ａｌイオン等。以下、「不純物イオン」という。）を除去できる。このようにして不純物イオンが除去されれば、不純物イオンによるＦＣモジュール１０の発電性能及び耐久性の低下を防止できるので、発電性能及び耐久性をより一層向上させることができる。
【００３１】
ここで、例えば、燃料電池システム１００が自動車に備えられる場合、送液ポンプ２４及び電気透析セル２５の動力は、ＦＣモジュール１０、及び／又は、自動車に備えられる二次電池等から得ることができる。この場合、ＦＣモジュール１０の作動中に送液ポンプ２４及び電気透析セル２５の動力を得て、ＦＣモジュール１０の作動中に、上記調整液を調整することが好ましい。
【００３２】
また、図３では、戻り液タンク２１、送液ライン２２、イオン検出手段２３、送液ポンプ２４、電気透析セル２５、高濃度溶液タンク２６、及び、イオン除去手段２８が備えられる形態の液体供給手段２０を例示したが、本発明の燃料電池システムにかかる液体供給手段は、これらのものが備えられない形態であっても良い。ただし、環境負荷を低減する等の観点から、液体の流通経路を循環系のラインとすることが好ましく、循環系のラインとする場合には、戻り液タンク、送液ライン、イオン検出手段、送液ポンプ、及び高濃度溶液タンクが備えられることが好ましい。また、発電性能及び耐久性をより一層向上させる等の観点から、イオン除去手段が備えられる形態とすることが好ましい。なお、液体供給手段２０に備えられるイオン除去手段２８の具体例としては、陽イオン交換樹脂を備えるイオン交換機等を挙げることができる。
【００３３】
加えて、図３では、循環系のラインに組み込まれて液体（調整液）が調整される形態の液体供給手段２０を例示したが、本発明の燃料電池システムにかかる液体供給手段は、当該形態に限定されない。液体供給手段が採り得る他の形態例としては、液体供給手段が作動される前に予め調整された調整液を備える容器が、液体供給手段に備えられる形態等を挙げることができる。かかる形態の場合には、例えば、容器内の調整液がなくなった後に、当該容器を、Ｃｅイオン濃度が調整された調整液を備える他の容器と交換する等の手段により、長期間に亘って発電性能及び耐久性を向上させ得る燃料電池システムとすることができる。なお、取り扱い性を向上させる等の観点から、図３に示す形態にかかる液体供給手段２０の場合、高濃度溶液タンク２６はカートリッジ式とし、取り替え可能な形態とすることが好ましい。
【００３４】
さらに、図３では、電気透析セル２５が備えられる形態の液体供給手段２０を例示したが、本発明の燃料電池システムにかかる液体供給手段は、電気透析セル２５が備えられない形態であっても良い。この場合には、高濃度溶液タンク２６から送液ライン２２へ定期的に高濃度溶液が供給される形態等とすることにより、調整液を調整できる。ただし、単セル９へと供給される液体のＣｅイオン濃度の制御を容易にする等の観点からは、電気透析セル２５が備えられる形態の液体供給手段２０とすることが好ましい。
【００３５】
加えて、上記説明では、戻り液タンク２１に補給される液体として、脱イオン水を例示したが、本発明はかかる形態に限定されない。ただし、不純物イオンを含まない液体を補給することで、発電性能及び耐久性を向上させやすい燃料電池システム１００とする等の観点からは、補給される液体を脱イオン水とすることが好ましい。
【００３６】
Ｃｅイオンが単セルへ供給される上記形態において、単セルへと供給されるＣｅイオン量は、特に限定されない。ただし、過酸化水素分解性能を発現させる等の観点からは、液体が供給される単セルのＭＥＡに備えられるプロトン交換基のプロトンの０．１％以上がＣｅイオンによってイオン交換される量とすることが好ましい。また、Ｃｅイオンによって過度にイオン交換されることによるプロトン伝導性能の低下を抑制する等の観点からは、単セルのＭＥＡに備えられるプロトン交換基のプロトンがイオン交換される割合は９５％以下とすることが好ましい。より好ましい液体の量は、０．３％以上１０％以下のプロトンがＣｅイオンによってイオン交換される量である。なお、Ｃｅイオン以外の分解イオンが単セルへ供給される場合も、同様の観点から、当該分解イオンの量は、単セルのＭＥＡに備えられるプロトン交換基のプロトンの０．１％以上９５％以下がイオン交換される量とすることが好ましい。
【００３７】
本発明の燃料電池システム１００において、液体を供給すべきか否かを判断する際の指標としては、ＦＣモジュール１０の濃度過電圧の値を例示することができる。例えば、交流インピーダンス計測によりＦＣモジュール１０の濃度過電圧を測定し、濃度過電圧の値が閾値を越えた場合に、単セル内でアイオノマーの劣化等が問題となる量の過酸化水素が発生、または、単セル内のＣｅイオン量が低下したと認識し、Ｃｅイオンを供給すべき時期と判断することができる。このようにしてＣｅイオンを供給すべき時期と判断されたら、当該時期後、最初にＦＣモジュール１０が停止し、減圧環境が形成された時等に、液体供給手段から単セルへ液体を供給すれば良い。このほか、予め、ＦＣモジュール１０の作動環境・作動時間に応じた発電性能を調査することにより、Ｃｅイオンを供給すべき時期を把握し、当該時期が到来する毎に、液体供給手段から単セルへ液体を供給することも可能である。
【００３８】
図４は、燃料電池システム１００の動作手順を概略的に示すフローチャートである。以下、図１〜図４を参照しつつ、燃料電池システム１００の動作手順について説明する。
本発明の燃料電池システム１００では、ＦＣモジュール１０の停止後に、単セル９へ液体を供給するか否かが判断される（ステップＳ１）。ステップＳ１で肯定判断された場合には、バルブ３１、３２、３３、及び３４が閉じられ、閉鎖空間が形成される（ステップＳ２）。このようにして閉鎖空間が形成されると、当該閉鎖空間内に残留する水素と酸素とが電解質膜１を透過して反応することにより、単セル９の圧力が低下するので、その後、減圧環境が形成されたか否かが判断される（ステップＳ３）。ここで、減圧環境か否かを判断する方法としては、単セル９内の流体圧力を測定可能な圧力計の測定値が大気圧以下へ低減したか否かにより判断する方法のほか、予め設定した圧力以下となったか否か、あるいは、予め設定した時間が経過したか否かによって判断する方法等を例示できる。ステップＳ３で肯定判断された場合には、閉鎖空間が減圧され、液体を均一に供給可能な環境が形成されたと判断できるので、液体供給手段２０から単セル９へ液体を供給すべく、バルブ３７及びバルブ３５が開かれ（ステップＳ４）、さらに、バルブ３８及びバルブ３６が開かれて（ステップＳ５）、液体の供給が開始される。その後、時間が経過すると、単セル９のＭＥＡ４が液体で満たされるので、液体の供給を終了すべきか否かが判断される（ステップＳ６）。ステップＳ６で肯定判断された場合には、ＭＥＡ４が液体で満たされているので、バルブ３７及びバルブ３５が閉じられた後、バルブ３６及びバルブ３８が閉じられる（ステップＳ７）。その後、ＭＥＡ４が液体で満たされた状態のまま一定時間放置することにより、ＭＥＡ４のアイオノマーに備えられるプロトン交換基のプロトンがＣｅイオンによってイオン交換され、ＣｅイオンがＭＥＡ４のアイオノマーへ取り込まれる（ステップＳ８）。ＣｅイオンがＭＥＡ４に取り込まれたら、液体を液体供給手段２０へ回収するため、バルブ３８、３６、及び３１が開かれ、液体供給手段２０の戻り液タンク２１へ液体が回収される（ステップＳ９）。その後、液体の回収が終了したか否かが判断され（ステップＳ１０）、ステップＳ１０で肯定判断された場合には、バルブ３１、３６、及び３８が閉じられ（ステップＳ１１）、液体供給手段２０による液体供給・回収プロセスが終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ１で否定判断された場合には、液体供給手段２０から単セル９へ液体が供給されないので、液体供給手段２０による液体供給・回収プロセスは行われない。また、ステップＳ３で否定判断された場合には、減圧環境の形成が終了していないため、減圧環境が形成されるまで、そのまま維持される。さらに、ステップＳ６で否定判断された場合には、未だＭＥＡ４が液体によって満たされておらず、液体の供給を継続する必要があるため、バルブ３５、３６、３７、及び３８を開いた状態が維持される。加えて、ステップＳ１０で否定判断された場合には、未回収の液体が単セル９に残存している状態と考えられるので、液体の回収工程を継続すべく、バルブ３１、３６、及び３８を開けた状態が維持される。
【００４０】
図５は、燃料電池システム１００に備えられる液体供給手段２０の動作手順を概略的に示すフローチャートである。以下、図１〜図５を参照しつつ、液体供給手段２０の動作手順について説明する。
液体供給手段２０を作動させるには、まず、液体供給手段２０から単セル９へ最初に供給される液体を用意する必要がある。ここで、発電性能を低下させる不純物イオンがＦＣモジュール１０へ供給され難い形態とする等の観点から、上記液体は脱イオン水であることが好ましい。そこで、液体供給手段２０の戻り液タンク２１には、当該液体供給手段２０の作動前に、脱イオン水が供給される（ステップＳ２１）。そして、例えば、ＦＣモジュール１０の運転時に、送液ポンプ２４が作動され（ステップＳ２２）、電気透析セル２５が作動される（ステップＳ２３）。このようにして送液ポンプ２４及び電気透析セル２５が作動されると、送液ライン２２内を流れる脱イオン水へ、電気透析セル２５を介して、高濃度溶液タンク２６内の高濃度Ｃｅイオン溶液が供給されることにより、調整液が調整され、当該調整液が調整液タンク２７に溜められる（ステップＳ２３）。そして、調整液が溜められた後、上記ステップＳ４及びステップＳ５によりバルブ３５、３６、３７、３８が開けられると、液体の供給が開始される（ステップＳ２４）。その後、上記ステップＳ６において肯定判断されると、単セル９への液体の供給が停止され（ステップＳ２５）、単セル９へ供給する調整液を調整する必要がなくなる。そのため、電気透析セル２５が停止され（ステップＳ２６）、さらに、送液ポンプ２４が停止される（ステップＳ２７）。このようにして電気透析セル２５及び送液ポンプ２４が停止された後、上記ステップＳ８におけるイオン交換が終了すると、単セル９を満たしていた液体が戻り液タンク２１へと回収され（ステップＳ２８）、当該液体の回収が終了すると（ステップＳ２９）、液体供給手段２０による液体供給・回収プロセスが終了する。
【００４１】
２．第２実施形態
図６は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムを示す概略図であり、矢印は、空気又は水素の流れ方向を示している。図６において、図１に示す部位と同じ構成を採るものには、図１にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図２及び図６を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムについて説明する。
【００４２】
図６に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システム２００は、ＦＣモジュール１０と、当該ＦＣモジュール１０に備えられる単セル９へ液体を供給可能な液体供給手段２０と、を備えている。ＦＣモジュール１０には、主に空気が流通する第１吸気ライン４１及び第１排気ライン４２と、水素が流通する水素供給ライン４３及び水素回収ライン４４と、が接続されている。一方、液体供給手段２０には、単セル９へ供給される液体が流通すべき液体供給ライン４５及び単セル９から回収される液体が流通すべき液体回収ライン４６と、単セル９へ液体を供給する際に用いられる第２吸気ライン４７及び第２排気ライン４８と、が接続されている。そして、液体供給ライン４５が第１吸気ライン４１に接続され、液体回収ライン４６が第１排気ライン４２に接続されることにより、液体供給手段２０から単セル９への液体供給、及び、単セル９から液体供給手段２０への液体回収が可能なように構成されている。さらに、第１吸気ライン４１、第１排気ライン４２、水素供給ライン４３、水素回収ライン４４、液体供給ライン４５、液体回収ライン４６、第２吸気ライン４７、及び、第２排気ライン４８には、これらの中を流通する気体又は液体の流量を調整可能な、バルブ３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、及び、３８が、それぞれ設けられている。上記構成に加えて、燃料電池システム２００の第１排気ライン４２には、さらに、減圧ライン５２及びバルブ５１を介して、減圧ポンプ５０が接続されている。燃料電池システム２００に備えられる減圧ポンプ５０の具体例としては、真空ポンプ等を挙げることができる。
【００４３】
このように、燃料電池システム２００には、減圧ポンプ５０が備えられている。そのため、ＦＣモジュール１０の停止後に、閉鎖空間内に残留する水素及び酸素が反応することで形成される減圧環境の圧力を、減圧ポンプ５０を用いてより一層確実に低下させることができる。したがって、第２実施形態にかかる燃料電池システム２００によれば、流路８、８、…、及びＭＥＡ４等の圧力を確実に低下させることができるので、液体を単セル９
へ均一に供給することが可能になり、発電性能を向上させることができる。
【００４４】
図７は、燃料電池システム２００の動作手順を概略的に示すフローチャートである。以下、図２、図３、図６、及び図７を参照しつつ、単セル９へＣｅイオンを含む液体が供給される場合における、燃料電池システム２００の動作手順について説明する。
【００４５】
本発明の燃料電池システム２００では、ＦＣモジュール１０の停止後に、単セル９へ液体を供給するか否かが判断される（ステップＳ３１）。ステップＳ３１で肯定判断された場合には、バルブ３１、３２、３３、及び３４が閉じられ、閉鎖空間が形成される（ステップＳ３２）。このようにして閉鎖空間が形成されると、当該閉鎖空間内に残留する水素と酸素とが電解質膜１を透過して反応することにより、単セル９の圧力が低下する。ここで、燃料電池システム２００では、閉鎖空間内の圧力をより一層確実に低減すべく、ステップＳ３２後に、減圧ポンプ５０が作動され（ステップＳ３３）、引き続き、バルブ５１が開けられることにより、減圧ポンプ５０を用いて上記閉鎖空間の圧力がさらに低減される（ステップＳ３４）。そして、減圧が完了したか否かが判断される（ステップＳ３５）。ここで、減圧が完了したか否かを判断する方法としては、単セル９内の圧力を測定可能な圧力計の測定値が０．１［ＭＰａ（ａｂｓ）］以下の圧力へ低下したか否かにより判断する方法のほか、減圧ポンプ５０の作動を開始してから予め設定した時間が経過したか否か、あるいは、予め設定された圧力以下になったか否かによって判断する方法等が例示される。ステップＳ３５で肯定判断された場合には、閉鎖空間が十分に減圧され、液体を均一に供給可能な環境が形成されたと判断できる。そのため、バルブ５１が閉じられた後（ステップＳ３６）、減圧ポンプ５０の動作が停止される（ステップＳ３７）。その後、液体供給手段２０から単セル９へ液体を供給すべく、バルブ３７及びバルブ３５が開かれ（ステップＳ３８）、さらに、バルブ３８及びバルブ３６が開かれて（ステップＳ３９）、液体の供給が開始される。液体の供給が開始されて時間が経過すると、単セル９のＭＥＡ４が液体で満たされるので、液体の供給を終了すべきか否かが判断される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０で肯定判断された場合には、ＭＥＡ４が液体で満たされているので、バルブ３７及びバルブ３５が閉じられた後、バルブ３６及びバルブ３８が閉じられる（ステップＳ４１）。その後、ＭＥＡ４が液体で満たされた状態のまま一定時間放置することにより、ＭＥＡ４のアイオノマーに備えられるプロトン交換基のプロトンがＣｅイオンによってイオン交換され、ＣｅイオンがＭＥＡ４のアイオノマーへ取り込まれる（ステップＳ４２）。ＣｅイオンがＭＥＡ４に取り込まれたら、液体を液体供給手段２０へ回収するため、バルブ３８、３６、及び３１が開かれ、液体供給手段２０の戻り液タンク２１へ液体が回収される（ステップＳ４３）。その後、液体の回収が終了したか否かが判断され（ステップＳ４４）、ステップＳ４４で肯定判断された場合には、バルブ３１、３６、及び３８が閉じられ（ステップＳ４５）、液体供給手段２０による液体供給・回収プロセスが終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ３１で否定判断された場合には、液体供給手段２０から単セル９へ液体が供給されないので、液体供給手段２０による液体供給・回収プロセスは行われない。また、ステップＳ３５で否定判断された場合には、閉鎖空間の圧力が十分に低下していないので、十分な減圧がなされるまで、そのまま維持される。さらに、ステップＳ４０で否定判断された場合には、未だＭＥＡ４が液体によって満たされておらず、液体の供給を継続する必要があるため、バルブ３５、３６、３７、及び３８を開いた状態が維持される。加えて、ステップＳ４４で否定判断された場合には、未回収の液体が単セル９に残存している状態と考えられるので、液体の回収工程を継続すべく、バルブ３１、３６、及び３８を開けた状態が維持される。
【００４７】
上記説明では、Ｃｅイオンを含む液体が単セルへ供給される形態を例示したが、本発明において、単セルへ分解イオンを含有する液体が供給される場合、当該液体に備えられる分解イオンは、Ｃｅイオンに限定されない。分解イオンとしては、Ｃ４＋、Ｓｉ４＋、Ｓｃ３＋、Ｔｉ４＋、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｃｕ２＋、Ｓｅ２＋、Ｒｂ＋、Ｙ３＋、Ｚｒ４＋、Ｎｂ５＋、Ｒｈ２＋、Ｐｄ＋、Ａｇ＋、Ｓｎ２＋、Ｌａ３＋、Ｃｅ４＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｐｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋、Ｈｆ４＋、Ｔａ５＋、Ｏｓ４＋、Ｉｒ２＋、Ｐｔ２＋、Ａｕ＋等を例示できる。
【００４８】
また、これまで、分解イオンを含有する液体が単セルへ供給される形態を中心に説明したが、本発明の燃料電池システムでは、凍結抑制機能を有する液体を、単セルへ供給しても良い。凍結抑制機能を有する液体としては、エチレングリコールを含む液体のほか、エタノール、メタノール、フッ素系不凍液等を例示できる。本発明によれば、ＦＣモジュールの停止後に圧力が低下した単セルへ液体が供給される。そのため、圧力が低下した単セルへ空気を供給することにより掃気して水を排出する従来技術とは異なり、低温始動性を向上させるために停止後のＦＣモジュール内に残存する水を排出する必要はない。ここで、ＰＥＦＣの単セルに備えられるアノード、電解質膜、及びカソードは、通気性を有する物質により構成され、多数の細孔等により通気性が確保されている。ＦＣモジュール停止後の単セル内の水は、この細孔にも残存すると考えられるところ、従来技術では細孔に残存する水を単セル外へ排出することは困難であり、低温始動性向上効果が得られ難かった。ところが、本発明によれば、圧力が低下した単セルを掃気せず、当該単セルへ凍結抑制剤を供給できるので、上記細孔にも凍結抑制剤を拡散させることができる。したがって、圧力が低下した単セルへ凍結抑制剤が供給される形態とすれば、低温始動性を向上させ得る燃料電池システムを提供することが可能になる。
【００４９】
なお、本発明において、減圧後に液体を供給する際、ＭＥＡが液体で満たされた時点等において、液体供給ライン及び第１吸気ラインを介して、単セル内の流路及びＭＥＡへ圧力を加えても良い。このようにすれば、ＭＥＡ内へ液体をより一層拡散させやすくなるため、発電性能及び耐久性、又は、低温始動性をより一層向上させることが可能になる。また、上記説明では、液体供給ラインが第１吸気ラインへ接続されるとともに、液体回収ラインが第１排気ラインへ接続される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されず、例えば、液体供給ラインが水素供給ラインへ接続されるとともに、液体回収ラインが水素回収ラインへ接続される形態とすることも可能である。
【００５０】
上記説明では、アノード及びカソードに拡散層が備えられる形態の燃料電池を例示したが、本発明を適用可能な燃料電池は、当該形態に限定されず、アノード及び／又はカソードに拡散層が備えられない形態とすることも可能である。また、上記説明では、セパレータに流路が備えられる形態の単セルを例示したが、流路が備えられない形態のセパレータが備えられていても良い。この場合には、例えば、発泡金属や焼結金属等により構成される拡散層に水素や空気等を供給することができ、アノード及び／又はカソードに拡散層が備えられない場合には、アノード触媒層及び／又はカソード触媒層に水素や空気等が供給される形態とすることも可能である。
【００５１】
さらに、本発明の説明において、セパレータが備えられる形態の単セルを例示したが、本発明の燃料電池システムに備えられる単セルは、当該形態に限定されない。例えば、円筒状の電解質膜と、当該電解質膜の内周面側に配設される円筒状のアノード触媒層と、電解質膜の外周面側に配設される円筒状のカソード触媒層と、を備える円筒状のＭＥＡと、当該円筒状のＭＥＡの外周面側及び内周面側にそれぞれ配設される集電体と、を有する、円筒状の単セルが備えられていても良い。かかる形態の単セルが備えられていても、当該単セルの圧力が低下した後に、分解イオンを含有する液体や、凍結抑制剤が供給されれば、セパレータを有する上記形態の場合に得られる効果と同様の効果を奏することが可能になる。
【００５２】
なお、これまで、ＰＥＦＣに適用される本発明について説明したが、本発明を適用可能な燃料電池はＰＥＦＣに限定されない。本発明は、ＦＣモジュールの停止後に形成された閉鎖空間内で、固体高分子膜を通過した物質が反応することにより、当該閉鎖空間の圧力を低減させることが可能な燃料電池に適用することができる。当該燃料電池としては、上記ＰＥＦＣのほかに、ＤＭＦＣが例示される。したがって、本発明は、ＤＭＦＣにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システムを示す概略図である。
【図２】単セルの一部形態例を概略的に示す断面図である。
【図３】液体供給手段の形態例を示す概略図である。
【図４】燃料電池システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図５】液体供給手段の動作手順を概略的に示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムを示す概略図である。
【図７】燃料電池システムの動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１  電解質膜（電解質層）
２  アノード（電極層）
２ａ  アノード触媒層
２ｂ  アノード拡散層
３  カソード（電極層）
３ａ  カソード触媒層
３ｂ  カソード拡散層
４  ＭＥＡ（電解質・電極構造体）
５、６  セパレータ（集電体）
７、８  流路
９  単セル
１０  燃料電池モジュール
２０  液体供給手段
２１  戻り液タンク
２２  調整液タンク
２３  イオン検出手段
２４  送液ポンプ
２５  電気透析セル
２６  高濃度溶液タンク
２７  送液ライン
２８  イオン除去手段
３１、３２、３３、３４  バルブ
３５、３６、３７、３８  バルブ
４１  第１の吸気ライン
４２  第１の排気ライン
４３  水素供給ライン
４４  水素回収ライン
４５  液体供給ライン
４６  液体回収ライン
４７  第２の吸気ライン
４８  第２の排気ライン
５０  減圧ポンプ
５１  バルブ
５２  減圧ライン
１００、２００  燃料電池システム
【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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【図７】
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