(57)【要約】【課題】液体燃料を用いる燃料電池システムにおいて、稼働停止時における発電セルの異常な発熱や副反応などに起因する劣化を防止し、燃料電池を長時間にわたり安定に稼働させる。【解決手段】運転制御回路１３０は、燃料カートリッジ１２０から燃料Ｆの供給を受けて発電を行う発電セル１１０の運転停止を検出すると、燃料バルブ１２２を閉じて発電セル１１０への燃料Ｆの供給を停止するとともに、出力端子１１５に負荷回路１４０を接続し、発電セル１１０内に残存する燃料Ｆによって発生する電力を負荷回路１４０で消費し、発電セル１１０における残存燃料が所定量以下になった時点で負荷回路１４０を発電セル１１０から切り離す。発電セル１１０における残存燃料に起因する発熱、副反応等に起因する劣化が防止され、燃料電池を長時間にわたり安定に稼働させることができる。【選択図】図１
2007242341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料として液体燃料を用いる発電セルと、
スイッチを介して前記発電セルに接続される負荷回路と、
前記発電セルの稼働状態を検出する検出手段と、
前記発電セルの前記稼働状態と、前記発電セルに接続される外部機器の動作状態に基づいて前記スイッチの開閉を制御する運転制御手段と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記外部機器の前記動作状態として、当該外部機器の動作停止、または前記発電セルからの当該外部機器の切り離し、を検出した場合に、前記スイッチを介して前記負荷回路を前記発電セルに接続する動作を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記発電セルの前記稼働状態として、当該発電セルの温度および燃料濃度の少なくとも一方を検出し、前記温度および前記燃料濃度の少なくとも一方が、既定の条件を満足した場合に、前記スイッチを介して前記発電セルから前記負荷回路を切り離す動作を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、
前記発電セルは、固体電解質を挟んで対向する空気極および燃料極を含み、
前記液体燃料は、アルコール系燃料であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
燃料として液体燃料を用いる発電セルを含む燃料電池システムの制御方法であって、
前記発電セルに接続される外部機器の当該発電セルからの切り離し、または当該外部機器の動作停止を契機として前記発電セルに負荷回路を接続する第１ステップと、
前記発電セルの稼働状態が既定の条件を満足した場合に、当該発電セルから前記負荷回路を切り離す第２ステップと、
を含むことを特徴とする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、燃料電池システムの制御方法に関し、たとえばメタノール等のアルコール系の液体燃料を用いる比較的小型の燃料電池システム等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯情報機器は、半導体技術や通信技術の進歩に伴い、小型化、軽量化、高速化、高機能化などが一段と進んでいる。また情報機器の発展に伴い、その電源となる電池も小型化・軽量化・高容量化などが着実に進んできた。現在の携帯電話装置や携帯型コンピュータシステム（たとえば、ノート型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ）など携帯情報機器における最も一般的な駆動電源はリチウムイオン電池である。
【０００３】
リチウムイオン電池は実用化当初から高い駆動電圧と電池容量を持ち、携帯電話装置の進歩に呼応して性能改善が図られてきた。しかし、リチウムイオン電池の性能改善にも限界があり、今後も高機能化が進む携帯情報機器の駆動電源としての要求をリチウムイオン電池は満足できなくなりつつある。
【０００４】
このような状況の下、リチウムイオン電池に変わる新たなエネルギーデバイスの開発が期待されている。そのひとつとして燃料電池を挙げることができる。燃料電池は、負極に燃料を供給することで電子とプロトンを生成し、そのプロトンを、正極に供給された酸素と反応させることで発電する発電デバイスである。
【０００５】
この発電デバイスの最大の特徴は燃料及び酸素を補給することで長時間連続発電が可能であり、二次電池における充電の代わりに燃料を補給することで二次電池と同様に所望の機器の電源に応用できる。また、理論エネルギー密度は、活物質換算でメタノール燃料はリチウムイオン電池の約１０倍高く、小型軽量化に甚だしく寄与可能である。このことから、燃料電池は分散電源や電気自動車用の大型の発電機としてだけでなく、携帯型の情報機器や携帯電話に適用するための超小型の発電ユニットとして盛んに研究開発が行われている。
【０００６】
特に小型燃料電池の分野においては、燃料としてメタノールを用いた、いわゆるダイレクトメタノール型が盛んに研究開発されている。この場合、たとえば、特許文献１に記載されているように、燃料電池の１構造単位、すなわち単位セルは、燃料極、高分子固体電解質、空気極、およびこれらを挟むように設置された集電体などから構成される発電部と、これに燃料を供給する燃料カートリッジから構成することが考えられる。
【０００７】
燃料極および空気極は、主に白金系の超微粒子を炭素系担持体表面に固定して成る電極触媒から構成される。高分子固体電解質は、常温で固体でありながら、電解質溶液のごとくプロトン（Ｈ＋）を透過・輸送することが可能な材料であり、パーフルオロスルホン酸ポリマーであるデュポン社製のＮａｆｉｏｎなどが主に用いられている。単位セルは、これらの材料を層状に積層して成り、薄いシート状の態様を成している。燃料極側には、燃料の貯液部を有し、一定量の燃料が接するように構成されている。
【０００８】
このような燃料電池にあっては、この燃料電池を電源とする機器が非動作時であったり、燃料電池システムが負荷から切り離されている場合、燃料室から燃料極に余剰の燃料が供給され、燃料電池セルの温度が異常に上昇したり、本来の燃料電池反応、すなわち、メタノールの分解によって二酸化炭素と水を生じせしめる反応以外のいわゆる副反応が著しく進むようになり、これらの結果として燃料電池セルを劣化させる可能性がある。
【０００９】
なお、特許文献２には、改質器で生成された改質ガスを燃料とする燃料電池において、動作停止時に、改質器から燃料電池に改質ガスが到達するまでの遅れ時間を考慮して、一定の時間だけ燃料電池に対する空気供給を継続することで、動作停止時に燃料電池内に改質ガスが残存することなく消費されるようにして、改質ガスの残存に起因する燃料電池の劣化を防止しようとする技術が開示されている。
【００１０】
しかし、この特許文献２の場合には、燃料電池内に残存した改質ガスの燃焼によって発生する電力（エネルギー）の処理は考慮されておらず、このエネルギーによる温度上昇に記載する燃料電池の劣化が懸念される。
【００１１】
また、特許文献３には、水素含有燃料を用いる燃料電池発電装置において、発電装置が停止した後に発電装置から電流を引き出すことにより、発電装置内に残存する水素含有燃料を消費させる技術が開示されている。
【００１２】
しかし、この特許文献３では、停止時に単に発電装置から電流を引き出すのみであり、発電装置における停止時の状態に応じたきめ細かな負荷制御を行うものではない。
【特許文献１】特開２００４−７１４４９号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９１５７号公報
【特許文献３】特表２００２−５０５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、液体燃料を用いる燃料電池システムにおいて、稼働停止時における発電セルの異常な発熱や副反応などに起因する劣化を防止し、燃料電池を長時間にわたり安定に稼働させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点は、燃料として液体燃料を用いる発電セルと、
スイッチを介して前記発電セルに接続される負荷回路と、
前記発電セルの稼働状態を検出する検出手段と、
前記発電セルの前記稼働状態と、前記発電セルに接続される外部機器の動作状態に基づいて前記スイッチの開閉を制御する運転制御手段と、
を含む燃料電池システムを提供する。
【００１５】
本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記外部機器の前記動作状態として、当該外部機器の動作停止、または前記発電セルからの当該外部機器の切り離し、を検出した場合に、前記スイッチを介して前記負荷回路を前記発電セルに接続する動作を行う燃料電池システムを提供する。
【００１６】
本発明の第３の観点は、第１の観点に記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記発電セルの前記稼働状態として、当該発電セルの温度および燃料濃度の少なくとも一方を検出し、前記温度および前記燃料濃度の少なくとも一方が、既定の条件を満足した場合に、前記スイッチを介して前記発電セルから前記負荷回路を切り離す動作を行う燃料電池システムを提供する。
【００１７】
本発明の第４の観点は、第１の観点に記載の燃料電池システムにおいて、
前記発電セルは、固体電解質を挟んで対向する空気極および燃料極を含み、
前記液体燃料は、アルコール系燃料である燃料電池システムを提供する。
【００１８】
本発明の第５の観点は、第１の観点に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷回路は、定電圧放電負荷、定電流放電負荷、定抵抗負荷、または定電力放電負荷のうちの一つ以上を用いる燃料電池システムを提供する。
【００１９】
本発明の第６の観点は、第１の観点に記載の燃料電池システムにおいて、
前記スイッチは、無接点型の半導体式リレーからなる燃料電池システムを提供する。
本発明の第７の観点は、燃料として液体燃料を用いる発電セルを含む燃料電池システムの制御方法であって、
前記発電セルに接続される外部機器の当該発電セルからの切り離し、または当該外部機器の動作停止を契機として前記発電セルに負荷回路を接続する第１ステップと、
前記発電セルの稼働状態が既定の条件を満足した場合に、当該発電セルから前記負荷回路を切り離す第２ステップと、
を含む燃料電池システムの制御方法を提供する。
【００２０】
本発明の第８の観点は、第７の観点に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記第２ステップでは、前記発電セルの前記稼働状態として当該発電セルの温度および燃料濃度の少なくとも一方を検出し、前記温度および前記燃料濃度の少なくとも一方が、既定の条件を満足した場合に、前記発電セルから前記負荷回路を切り離す燃料電池システムの制御方法を提供する。
【００２１】
本発明の第９の観点は、第７の観点に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記発電セルは、固体電解質を挟んで対向する空気極および燃料極を含み、
前記液体燃料として、アルコール系燃料を用いる燃料電池システムの制御方法を提供する。
【００２２】
上記した本発明によれば、発電セルの燃料室にメタノール等の液体燃料が残存する状態を避けるため、発電セルに繋がる外部負荷が低下、あるいは無負荷状態になったとき、自動的に負荷回路が接続され、燃料室内の燃料が消費されるまで発電を続けるように制御されるので、不要な燃料を効率よく処理することができるようになるため、異常な発熱や副反応の進行による発電セルの劣化を防止することが可能となる。この結果、燃料電池を長時間にわたり安定に稼働させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液体燃料を用いる燃料電池システムにおいて、稼働停止時における発電セルの異常な発熱や副反応などに起因する劣化を防止し、燃料電池を長時間にわたり安定に稼働させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である燃料電池システムの構成の一例を示す概念図であり、図２は、本実施の形態の燃料電池システムにおける発電セルの構成の一例を示す略断面図である。
【００２５】
また、図３は、本実施の形態の燃料電池システムの作用の一例を示すフローチャートである。
図１に示されるように、本実施の形態の燃料電池システム１００は、一つまたは複数の発電セル１１０、燃料カートリッジ１２０、運転制御回路１３０、および負荷回路１４０を含んでいる。
【００２６】
燃料カートリッジ１２０は、燃料供給路１２１、燃料バルブ１２２を介して発電セル１１０に、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどのアルコールからなる燃料Ｆを供給する。
【００２７】
個々の発電セル１１０は、燃料Ｆを用いて後述のような原理で発電し、発電した電力は、出力端子１１５を介して外部装置２００に供給される。
外部装置２００は、たとえば、携帯情報端末、携帯電話、携帯型のパーソナルコンピュータ、その他の電子装置である。
【００２８】
図２に例示されるように、本実施の形態の発電セル１１０は、一例として、電解質層１１１を燃料極１１２および空気極１１３にて挟んだ構成となっている。
燃料極１１２は燃料を酸化してプロトンと電子を取り出すものであり、電解質層１１１の側から燃料極触媒層１１２ａ、燃料極集電体層１１２ｂの順に積層して配置されている。
【００２９】
燃料極触媒層１１２ａは白金または白金とルテニウムなどの遷移金属からなる合金の微粒子と炭素粉末と、電解質層１１１を形成する高分子をカーボンペーパーなどの多孔質導電膜に塗布・充填したものである。
【００３０】
燃料極集電体層１１２ｂはステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属メッシュから成り、燃料極触媒層１１２ａで生成された電子を効率的に取り出すものである。
この燃料極集電体層１１２ｂは出力端子１１５を介して、電力を消費する外部の負荷に接続される。なお、複数の発電セル１１０を直列に接続する場合には、燃料極集電体層１１２ｂは、隣接する発電セル１１０の空気極集電体層１１３ｂに接続され、発電セル１１０の配列端の燃料極集電体層１１２ｂが出力端子１１５に接続される。
【００３１】
空気極１１３は酸素を還元して発生したイオンと、燃料極１１２で生成された電子及びプロトンから水を生成するものであり、電解質層１１１の側から空気極触媒層１１３ａ、空気極集電体層１１３ｂの順に積層して配置されている。
【００３２】
空気極触媒層１１３ａは、燃料極触媒層１１２ａと同様に、白金（Ｐｔ）または白金とルテニウム（Ｒｕ）などの遷移金属からなる合金の微粒子と炭素粉末と、電解質層１１１を形成する高分子をカーボンペーパーなどの多孔質導電膜に塗布・充填したものである。
【００３３】
空気極集電体層１１３ｂはステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属メッシュからなり、空気極触媒層１１３ａに電子を効率的に供給するものである。
この空気極集電体層１１３ｂは出力端子１１５を介して、電力を消費する外部の負荷に接続される。なお、複数の発電セル１１０を直列に接続する場合には、空気極集電体層１１３ｂは、隣接する発電セル１１０の燃料極集電体層１１２ｂに接続され、発電セル１１０の配列端の空気極集電体層１１３ｂが出力端子１１５に接続される。
【００３４】
電解質層１１１は燃料極１１２において生成したプロトンを空気極１１３に輸送するための経路であり、電子伝導性を持たないイオン導電体で形成されている。例えば、ポリパーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、具体的にはデュポン社製のＮａｆｉｏｎ膜などである。
【００３５】
電解質層１１１と対向しない燃料極１１２の主面には燃料室１１４が形成されている。
燃料室１１４に貯留された燃料は、当該燃料室１１４から、流動、拡散などの自然現象による移動により図示しない燃料導入路を通して燃料極１１２へ供給されるようになっている。
【００３６】
また、電解質層１１１と対向しない空気極１１３の主面は外気を自然拡散により導入できるよう図示しない空隙を備えた形状にて開放されている。
本実施の形態の場合、発電セル１１０の燃料極集電体層１１２ｂおよび空気極集電体層１１３ｂから電力を取り出す出力端子１１５には、負荷接続スイッチ１４１を介して負荷回路１４０が接続されている。そして、負荷接続スイッチ１４１の開閉によって、出力端子１１５に対する負荷回路１４０の接続の有無が制御される。
【００３７】
発電セル１１０には、セル状態検出部１５０が設けられており、発電セル１１０の運転状態に関する情報が、セル状態情報１５１として運転制御回路１３０に入力される。
本実施の形態の場合、セル状態検出部１５０は、温度センサ１５０ａおよび燃料濃度センサ１５０ｂを含む。
【００３８】
温度センサ１５０ａは、発電セル１１０の温度（セル温度Ｔ）を計測してセル状態情報１５１として運転制御回路１３０に出力する。
燃料濃度センサ１５０ｂは、たとえばメタノール等のアルコール系燃料からなる燃料Ｆのメタノール濃度Ｃを測定し、セル状態情報１５１として運転制御回路１３０に出力する。
【００３９】
また、運転制御回路１３０には、セル状態情報１５１の他に、外部から制御入力１３３が入力される。
この制御入力１３３は、たとえば、燃料電池システム１００の出力端子１１５から動作電力の供給を受ける外部装置２００を、当該出力端子１１５から切り離したために、燃料電池システム１００の稼働を停止させることを示す情報であり、外部装置２００自体から出力される動作停止信号を用いてもよいし、外部装置２００のユーザが操作する手動スイッチの入力でもよい。
【００４０】
あるいは、燃料電池システム１００を、外部装置２００に対する充電装置として機能させる場合には、充電完了を示す出力端子１１５の電圧変化を検出して制御入力１３３として用いてもよい。
【００４１】
運転制御回路１３０は、負荷接続制御信号１３１によって負荷接続スイッチ１４１の開閉を制御することで、出力端子１１５（発電セル１１０）に対する負荷回路１４０の接続、切り離し、を制御する。
【００４２】
運転制御回路１３０は、バルブ制御信号１３２によって燃料バルブ１２２の開閉を制御する。
すなわち、本実施の形態の運転制御回路１３０においては、外部からの制御入力１３３を基に、燃料バルブ１２２の開閉を行って燃料Ｆの供給制御を行うとともに、負荷回路１４０を自動的に接続し、同時に発電セル１１０の状態を、セル状態検出部１５０を介してモニタして発電量を制御する。
【００４３】
さらに詳しく説明すると、まず、燃料電池システム１００に対する、外部からの発電停止要求信号等の制御入力１３３によって、運転制御回路１３０は燃料バルブ１２２を閉じる信号（バルブ制御信号１３２）を発生し、燃料カートリッジ１２０から発電セル１１０への燃料Ｆの供給を停止する。
【００４４】
次に、負荷回路１４０と発電セル１１０の間に介在する負荷接続スイッチ１４１に対して、運転制御回路１３０から回路閉の信号（負荷接続制御信号１３１）が出て、発電セル１１０から出力端子１１５に出力される電力は主に負荷回路１４０で消費されるようになる。
【００４５】
負荷回路１４０としては、定電圧放電回路または定電流放電回路、あるいは定電力放電回路を用いることができる。
運転制御回路１３０は、時間とともに変化する発電セル１１０の状態、例えばセル温度Ｔや燃料の温度、燃料室内の燃料残存量、燃料濃度Ｃ、排気ガスの組成などをしかるべくセンサ（セル状態検出部１５０）からのセル状態情報１５１の入力によって把握し、逐次判断し、その結果を、必要に応じて負荷回路１４０へフィードバックし、最適な負荷量を与える。
【００４６】
所定の時間が経過し、発電セル１１０の燃料室１１４内の残存燃料が少なくなり、これに伴って発電セル１１０の温度が下がり、出力端子１１５におけるセル出力が所定の電力値を下回った後、負荷回路１４０と発電セル１１０を結合する負荷接続スイッチ１４１を開（オフ）にする。
【００４７】
図３は、上述の本実施の形態の燃料電池システム１００の作用の一例を示すフローチャートである。
運転制御回路１３０は、出力端子１１５からの外部装置２００の切り離しによる稼働停止を、制御入力１３３等を介して検出すると（ステップ２０１）、まず、燃料バルブ１２２を閉じて燃料カートリッジ１２０から燃料室１１４への燃料Ｆの供給を停止し（ステップ２０２）、さらに、負荷接続スイッチ１４１を閉じて、負荷回路１４０を出力端子１１５に接続する（ステップ２０３）。
【００４８】
そして、運転制御回路１３０は、セル状態検出部１５０を介してセル温度Ｔがセル温度閾値Ｔ１を下回り（ステップ２０４）、かつ燃料室１１４内のメタノール濃度Ｃが濃度閾値Ｃ１を下回ったら（ステップ２０５）、すなわち、燃料室１１４における残存燃料が消費されて発電セル１１０が悪影響を受ける懸念がないと判定されたら、負荷接続スイッチ１４１を開（オフ）にして、負荷回路１４０を発電セル１１０から切り離す（ステップ２０６）。
【００４９】
なお、ステップ２０５では、簡単のため、燃料室１１４における燃料Ｆの状態として、メタノール濃度Ｃを監視する場合を例示しているが、上述のように、燃料Ｆの温度、燃料室１１４内の燃料残存量、排気ガスの組成などを検出して、上述の負荷回路１４０を発電セル１１０から切り離すタイミングの判定に用いてもよい。
【００５０】
また、ステップ２０４、ステップ２０５においては、セル温度Ｔや燃料Ｆの温度、燃料室１１４内の燃料残存量、燃料濃度Ｃ、排気ガスの組成などの情報を、セル状態情報１５１の入力によって把握し、逐次判断し、その結果を、必要に応じて負荷回路１４０へフィードバックし、最適な負荷量を与えるようにしてもよい。
【００５１】
なお、このセル状態情報１５１に基づく運転制御回路１３０による負荷回路１４０のフィードバック制御としては、運転制御回路１３０から図示しないフィードバック制御線を用いて負荷回路１４０における負荷の大きさ自体を制御してもよいし、あるいは、単位時間内における負荷接続スイッチ１４１の開閉の時間比率を制御する方法でもよい。
【００５２】
また、ステップ２０６において負荷回路１４０を発電セル１１０から切り離す理由は以下の通りである。
すなわち、複数の発電セル１１０を直列に接続して使用する場合、個々の発電セル１１０の発電能力が完全に一致しているとは限らない。この状態で無理な発電を続けると、その中で最も発電能力の低い発電セル１１０において電極の電位が逆転（転極）し、その発電セル１１０の構成材料（特に電極触媒）の劣化が促進される可能性がある。
【００５３】
このため、燃料電池システム１００の稼働停止時において、負荷回路１４０を接続した状態で、燃料室１１４における残燃料が少なくなり、一定電力以下となったとき、負荷回路１４０を発電セル１１０から切り離して電力の取り出しを停止することが望ましい。
【００５４】
以上の動作によって、発電セル１１０内の不要な燃料を効率よく処理することができるようになるため、異常な発熱や副反応の進行による発電セル１１０の劣化を防止することが可能となる。
【００５５】
また、後述の実施例１に例示した小型の構成部品を用いることで、携帯電話や携帯情報機器等の小型の電子装置の電源として好適な小型化を実現できる。
［実施例１］
上述の燃料電池システム１００の各部を構成する素材の一例をより具体的に例示すると以下の通りである。
【００５６】
すなわち、本実施の形態の発電セル１１０において、
燃料極１１２：白金−ルテニウム合金担持触媒（ＴＥＣ６１Ｅ５４，田中貴金属製）
空気極１１３：白金担持触媒（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ，田中貴金属製）、
電解質層１１１：Ｎａｆｉｏｎ  ＮＦ１１７  （Ｄｕｐｏｎｔ社製）、部分フッ素化固体電解質、
として、総面積５０ｃｍ２の発電セル１１０を構成した。また、本実施の形態の場合、燃料室１１４の容量は、たとえば０．５ｍｌである。
【００５７】
燃料バルブ１２２としては、トグル動作型マイクロバルブ（流路径０．５ｍｍ）を使用した。
負荷回路１４０としては、最大５Ｗの定電力放電負荷回路を採用した。
【００５８】
運転制御回路１３０には、マイクロチップ社製のプログラマブルコントローラを使用し、負荷接続スイッチ１４１には無接点型のＳＳＲ（ソリッドステートリレー（松下電工製））を使用した。
【００５９】
セル状態検出部１５０の温度センサ１５０ａには、超小型サーミスタを使用し、また、燃料濃度センサ１５０ｂ（メタノール濃度センサ）には赤外光検出形の超小型センサを使用した。
【００６０】
このような構成の本実施の形態の燃料電池システム１００において、上述の図３のフローチャートに示すアルゴリズムで発電終了時の処理を行った。
その結果、１Ｗの放電を３０分間行うことで、燃料室１１４内のメタノール燃料をほぼ消費することができ、発電セル１１０の最大温度は５０℃以下に維持可能であった。
【００６１】
［実施例２］
実施例１と同様の構成の燃料電池システム１００において、負荷回路１４０として定抵抗負荷（１Ω）を用いて、同様のアルゴリズムで駆動したところ、同様に、５５℃以下で、３０分以内での燃料処理が可能であった。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態の燃料電池システム１００では、燃料電池を構成する発電セル１１０における燃料室１１４内のメタノール等の残存燃料を、一定の負荷（負荷回路１４０への接続）を通じて自動的に消費できるため、発電セル１１０の異常な温度上昇や副反応を招くことがなく、発電セル１１０の高信頼化に効果が高い。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６３】
（付記１）
燃料として液体燃料を用いる発電セルと、
スイッチを介して前記発電セルに接続される負荷回路と、
前記発電セルの稼働状態を検出する検出手段と、
前記発電セルの前記稼働状態と、前記発電セルに接続される外部機器の動作状態に基づいて前記スイッチの開閉を制御する運転制御手段と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。
（付記２）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記外部機器の前記動作状態として、当該外部機器の動作停止、または前記発電セルからの当該外部機器の切り離し、を検出した場合に、前記スイッチを介して前記負荷回路を前記発電セルに接続する動作を行うことを特徴とする燃料電池システム。
（付記３）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御手段は、前記発電セルの前記稼働状態として、当該発電セルの温度および燃料濃度の少なくとも一方を検出し、前記温度および前記燃料濃度の少なくとも一方が、既定の条件を満足した場合に、前記スイッチを介して前記発電セルから前記負荷回路を切り離す動作を行うことを特徴とする燃料電池システム。
（付記４）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記発電セルは、固体電解質を挟んで対向する空気極および燃料極を含み、
前記液体燃料は、アルコール系燃料であることを特徴とする燃料電池システム。
（付記５）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷回路は、定電圧放電負荷、定電流放電負荷、定抵抗負荷、または定電力放電負荷のうちの一つ以上を用いることを特徴とする燃料電池システム。
（付記６）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記スイッチは、無接点型の半導体式リレーからなることを特徴とする燃料電池システム。
（付記７）
燃料として液体燃料を用いる発電セルを含む燃料電池システムの制御方法であって、
前記発電セルに接続される外部機器の当該発電セルからの切り離し、または当該外部機器の動作停止を契機として前記発電セルに負荷回路を接続する第１ステップと、
前記発電セルの稼働状態が既定の条件を満足した場合に、当該発電セルから前記負荷回路を切り離す第２ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
（付記８）
付記７記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記第２ステップでは、前記発電セルの前記稼働状態として当該発電セルの温度および燃料濃度の少なくとも一方を検出し、前記温度および前記燃料濃度の少なくとも一方が、既定の条件を満足した場合に、前記発電セルから前記負荷回路を切り離すことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
（付記９）
付記７記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記発電セルは、固体電解質を挟んで対向する空気極および燃料極を含み、
前記液体燃料として、アルコール系燃料を用いることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
（付記１０）
付記１記載の燃料電池システムにおいて、
前記発電セルは、複数設置されており、それぞれが直列に接続されていることを特徴とする燃料電池システム。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態である燃料電池システムの構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である燃料電池システムにおける発電セルの構成の一例を示す略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である燃料電池システムの作用の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１００  燃料電池システム
１１０  発電セル
１１１  電解質層
１１２  燃料極
１１２ａ  燃料極触媒層
１１２ｂ  燃料極集電体層
１１３  空気極
１１３ａ  空気極触媒層
１１３ｂ  空気極集電体層
１１４  燃料室
１１５  出力端子
１２０  燃料カートリッジ
１２１  燃料供給路
１２２  燃料バルブ
１３０  運転制御回路
１３１  負荷接続制御信号
１３２  バルブ制御信号
１３３  制御入力
１４０  負荷回路
１４１  負荷接続スイッチ
１５０  セル状態検出部
１５０ａ  温度センサ
１５０ｂ  燃料濃度センサ
１５１  セル状態情報
２００  外部装置
Ｃ  燃料濃度
Ｃ１  濃度閾値
Ｔ  セル温度
Ｔ１  セル温度閾値
【図３】
2007242341.tif 000003
【図１】
2007242341.tif 000004
【図２】
2007242341.tif 000005