(57)【要約】【課題】電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる循環方式の燃料電池及びその運転方法を提供する。【解決手段】例えば、スタックの平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したときにのみ、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタックの発電電圧が低下したと判定し、水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２が低下して目標水素ガス利用率η１ａ及び目標酸素ガス利用率η２ａとなるように水素ガス排出流量調整弁及び酸素ガス排出流量調整弁によって水素ガス及び酸素ガスの排出量を増加させ、発電電圧回復後には水素ガス排出流量調整弁及び酸素ガス排出流量調整弁によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を減少させることにより、水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２を初期値に復帰させる。【選択図】図２
2007193951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより、燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより、酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した燃料ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定する構成とたことを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
請求項６〜１１の何れか１項に記載の燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１３】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインには前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第１電極触媒被毒物質除去手段を備えたこと、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインには前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第２電極触媒被毒物質除去手段を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１４】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加手段を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１５】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備え、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１６】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備え、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１７】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備え、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１８】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加して、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備え、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させる構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１９】
請求項１５又は１７に記載の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２０】
請求項１９に記載の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２１】
請求項１６又は１８に記載の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２２】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインには前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第１電極触媒被毒物質除去手段を備えたこと、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインには前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第２電極触媒被毒物質除去手段を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する第１酸化剤ガス添加手段を備えたこと、
又は、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する第２酸化剤ガス添加手段を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２４】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより、燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより、酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２５】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２６】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した燃料ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２７】
請求項２４，２５又は２６に記載の燃料電池の運転方法において、
前記ガス利用率制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の燃料電池の運転方法において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項２９】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３０】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３１】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３２】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３３】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３４】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３５】
請求項２９〜３４の何れか１項に記載の燃料電池の運転方法において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３６】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
前記燃料ガス循環ラインに備えた第１電極触媒被毒物質除去手段によって、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去すること、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインに備えた第２電極触媒被毒物質除去手段によって、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３７】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
酸化剤ガス添加手段により、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３８】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備えており、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項３９】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備えており、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４０】
燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備えており、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４１】
複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加して、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備えており、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるように運転することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４２】
請求項３８又は４０に記載の燃料電池の運転方法において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の燃料電池の運転方法において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４４】
請求項３９又は４１に記載の燃料電池の運転方法において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４５】
請求項２４〜３５の何れか１項に記載の燃料電池の運転方法において、
前記燃料ガス循環ラインに備えた第１電極触媒被毒物質除去手段によって、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去すること、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインに備えた第２電極触媒被毒物質除去手段によって、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項４６】
請求項２４〜３５の何れか１項に記載の燃料電池の運転方法において、
第１酸化剤ガス添加手段により、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減すること、
又は、第２酸化剤ガス添加手段により、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減することを特徴とする燃料電池の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池及びその運転方法に関し、具体的には燃料電池本体の出口側から出た未使用の燃料ガス及び酸化剤ガスを前記燃料電池本体の入口側に戻す循環方式の燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型の燃料電池は、固体高分子電解質膜を一対の電極膜で挟んで構成されたセルを複数積層して燃料電池本体としてのスタックを構成し、このスタックに純水素などの燃料ガスと純酸素などの酸化剤ガスとを供給することにより、これらの供給ガスを前記スタックの各セルで電気化学的に反応させて発電するものである。
【０００３】
かかる固体高分子型燃料電池において、特に水中航行体用などの固体高分子型燃料電池では燃料ガスの利用率や酸化剤ガスの利用率を高めることで発電効率の高効率化を図っている。そして、この燃料ガス利用率や酸化剤ガス利用率の高めるための手段としては、スタックの出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを（即ちスタックで発電のために消費されずにスタックから排出された未使用の燃料ガスと酸化剤ガスとを）、スタックの入口側に戻して再びスタックに流通させる循環方式を採用することが一般的である。
【０００４】
なお、循環方式の固体高分子型燃料電池の例としては例えば図１９に示すものが特許文献１に開示されている。図１９の固体高分子型燃料電池では、酸素供給ライン１からスタック２に供給した酸素がスタック５０で発電のために消費され、スタック５０から排出された未使用の酸素は酸素循環ライン３を介して圧縮機４により、スタック５０に戻して再びスタック５０に流通させる構成となっている。また、このときの酸素利用率は弁５によって調整される。
【特許文献１】特許第３６０７７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固体高分子型燃料電池に循環方式を採用した場合、当該燃料電池のスタックでは運転時間の経過にともない、燃料ガスや酸化剤ガスに含まれる微量成分が徐々に濃縮されて、その濃度が増大する可能性がある。そして、この濃縮された微量成分が、前記スタックの各セルの電極に設けられている触媒を被毒することによって、前記スタックの発電性能が低下（即ち発電電圧が低下）するおそれがある。なお、このような電極に悪影響を与える微量成分（電極触媒被毒物質）としてはＣＯが主であり、その他にはＮＯなどもある。
【０００６】
この問題の解決策としては、燃料ガスや酸化剤ガスの排出量（循環させずに排出する量）を多くすることによって、微量成分が濃縮するのを防止することも考えられるが、この場合には燃料ガスや酸化剤ガスの利用率が低下するため、燃料電池の効率が低下してしまう。
【０００７】
従って本発明は上記の事情に鑑み、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる循環方式の燃料電池及びその運転方法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】
【０００８】
上記課題を解決する第１発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより、燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより、酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【０００９】
また、第２発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１０】
また、第３発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した燃料ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１１】
また、第４発明の燃料電池は、第１，第２又は第３発明の燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定する構成とたことを特徴とする。
【００１２】
また、第５発明の燃料電池は、第４発明の燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００１３】
また、第６発明の燃料電池は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１４】
また、第７発明の燃料電池は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１５】
また、第８発明の燃料電池は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１６】
また、第９発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１７】
また、第１０発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１８】
また、第１１発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備え、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる構成としたことを特徴とする。
【００１９】
また、第１２発明の燃料電池は、第６〜第１１発明の何れかの燃料電池において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００２０】
また、第１３発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインには前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第１電極触媒被毒物質除去手段を備えたこと、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインには前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第２電極触媒被毒物質除去手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、第１４発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、第１５発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備え、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させる構成としたことを特徴とする。
【００２３】
また、第１６発明の燃料電池は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備え、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させる構成としたことを特徴とする。
【００２４】
また、第１７発明の燃料電池は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備え、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させる構成としたことを特徴とする。
【００２５】
また、第１８発明の燃料電池は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池において、
前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加して、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備え、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させる構成としたことを特徴とする。
【００２６】
また、第１９発明の燃料電池は、第１５又は第１７発明の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００２７】
また、第２０発明の燃料電池は、第１９発明の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００２８】
また、第２１発明の燃料電池は、第１６又は第１８発明の燃料電池において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００２９】
また、第２２発明の燃料電池は、第１〜第１２発明の何れかの燃料電池において、
前記燃料ガス循環ラインには前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第１電極触媒被毒物質除去手段を備えたこと、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインには前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する第２電極触媒被毒物質除去手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、第２３発明の燃料電池は、第１〜第１２発明の何れかの燃料電池において、
前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する第１酸化剤ガス添加手段を備えたこと、
又は、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する第２酸化剤ガス添加手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、第２４発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより、燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより、酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３２】
また、第２５発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて、燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて、酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して、前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸素ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３３】
また、第２６発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するため判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した燃料ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３４】
また、第２７発明の燃料電池の運転方法は、第２４，第２５又は第２６発明の燃料電池の運転方法において、
前記ガス利用率制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定することを特徴とする。
【００３５】
また、第２８発明の燃料電池の運転方法は、第２７発明の燃料電池の運転方法において、前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする。
【００３６】
また、第２９発明の燃料電池の運転方法は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３７】
また、第３０発明の燃料電池の運転方法は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３８】
また、第３１発明の燃料電池の運転方法は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記最下流の燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００３９】
また、第３２発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率と目標酸化剤ガス利用率とを決定し、
燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、且つ、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、
その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を、前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させ、且つ、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を、前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００４０】
また、第３３発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記燃料ガス利用率が前記酸化剤ガス利用率以上であると判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料ガス利用率と前記酸化剤ガス利用率とを比較して前記酸化剤ガス利用率が前記燃料ガス利用率よりも大きいと判定した場合には、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００４１】
また、第３４発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の上流に設けた発電電圧モニタ用セルと、燃料ガス排出量調整手段と、酸化剤ガス排出量調整手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、燃料ガス供給量計測手段と、酸化剤ガス供給量計測手段と、燃料ガス排出量計測手段と、酸化剤ガス排出量計測手段と、ガス利用率制御手段とを備えており、
このガス利用率制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記発電電圧モニタ用セルの発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記燃料ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への燃料ガスの供給量と、前記燃料ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの燃料ガスの排出量とに基づいて燃料ガス利用率を算出し、且つ、前記酸化剤ガス供給量計測手段で計測する前記燃料電池本体への酸化剤ガスの供給量と、前記酸化剤ガス排出量計測手段で計測する前記燃料電池本体からの酸化剤ガスの排出量とに基づいて酸化剤ガス利用率を算出し、
先に、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標燃料ガス利用率を決定し、燃料ガス利用率が低下して前記目標燃料ガス利用率となるように前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記燃料ガス排出量調整手段を制御して前記燃料ガスの排出量を減少させることにより燃料ガス利用率を前記算出した初期の燃料ガス利用率に復帰させる一方、
前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復していないと判定したときには、前記燃料電池本体の発電電圧と前記参照発電電圧との電圧差に基づいて、目標酸化剤ガス利用率を決定し、酸化剤ガス利用率が低下して前記目標酸化剤ガス利用率となるように前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を増加させ、その後、前記燃料電池本体の発電電圧が前記参照発電電圧近くまで回復したと判定したときには、前記酸化剤ガス排出量調整手段を制御して前記酸化剤ガスの排出量を減少させることにより酸化剤ガス利用率を前記算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させるように運転することを特徴とする。
【００４２】
また、第３５発明の燃料電池の運転方法は、第２９〜第３４発明の何れかの燃料電池の運転方法において、
前記ガス利用率制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする。
【００４３】
また、第３６発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
前記燃料ガス循環ラインに備えた第１電極触媒被毒物質除去手段によって、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去すること、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインに備えた第２電極触媒被毒物質除去手段によって、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去することを特徴とする。
【００４４】
また、第３７発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
酸化剤ガス添加手段により、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減することを特徴とする。
【００４５】
また、第３８発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備えており、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるように運転することを特徴とする。
【００４６】
また、第３９発明の燃料電池の運転方法は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料ガス循環ラインの燃料ガスバイパスラインに設けた第１電極触媒被毒物質除去手段と、前記燃料ガス循環ラインと前記燃料ガスバイパスラインの切り替えを行う第１流通方向切替手段とを備え、又は、前記酸化剤ガス循環ラインの酸化剤ガスバイパスラインに設けた第２電極触媒被毒物質除去手段と、前記酸化剤ガス循環ラインと前記酸化剤ガスバイパスラインの切り替えを行う第２流通方向切替手段とを備え、
更に、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、被毒物質除去開始制御手段とを備えており、
この被毒物質除去開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を前記燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第１電極触媒被毒物質除去手段による、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、
又は、前記第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、前記第２電極触媒被毒物質除去手段による、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるように運転することを特徴とする。
【００４７】
また、第４０発明の燃料電池の運転方法は、燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備えており、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
又は、前記発電電圧計測手段で計測する前記燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の発電電圧として設定した参照発電電圧との電圧差を算出し、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるように運転することを特徴とする。
【００４８】
また、第４１発明の燃料電池の運転方法は、複数の燃料電池本体を直列に接続し、最下流の燃料電池本体の出口側から流出する燃料ガスと酸化剤ガスとを、燃料ガス循環ラインと酸化剤ガス循環ラインとを介して、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる循環方式の燃料電池の運転方法であって、
燃料電池には、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加して、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減する酸化剤ガス添加ラインを備え、
更に、前記酸化剤ガス添加ラインに設けた添加開始手段と、第１発電電圧計測手段と、第２発電電圧計測手段と、酸化剤ガス添加開始制御手段とを備えており、
この酸化剤ガス添加開始制御手段では、
前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、前記第２発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体よりも上流の燃料電池本体の発電電圧である参照発電電圧との電圧差を求め、この電圧差と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧差とを比較して、前記電圧差が前記基準電圧差よりも大きいと判定したとき、
又は、前記第１発電電圧計測手段で計測する前記最下流の燃料電池本体の発電電圧と、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定するための判定値として設定した基準電圧とを比較して、前記発電電圧が前記基準電圧よりも低下したと判定したとき、
前記添加開始手段を制御して、前記酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるように運転することを特徴とする。
【００４９】
また、第４２発明の燃料電池の運転方法は、第３８又は第４０発明の燃料電池の運転方法において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した前記燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定することを特徴とする。
【００５０】
また、第４３発明の燃料電池の運転方法は、第４２発明の燃料電池の運転方法において、前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定することを特徴とする。
【００５１】
また、第４４発明の燃料電池の運転方法は、第３９又は第４１発明の燃料電池の運転方法において、
前記被毒物質除去開始制御手段又は前記酸化剤ガス添加開始制御手段では、前記基準電圧を、前記参照発電電圧に基づいて決定する構成としたことを特徴とする。
【００５２】
また、第４５発明の燃料電池の運転方法は、第２４〜第３５発明の何れかの燃料電池の運転方法において、
前記燃料ガス循環ラインに備えた第１電極触媒被毒物質除去手段によって、前記燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去すること、
又は、前記酸化剤ガス循環ラインに備えた第２電極触媒被毒物質除去手段によって、前記酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去することを特徴とする。
【００５３】
また、第４６発明の燃料電池の運転方法は、第２４〜第３５発明の何れかの燃料電池の運転方法において、
第１酸化剤ガス添加手段により、前記燃料電池本体の入口側に戻して再び前記燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減すること、
又は、第２酸化剤ガス添加手段により、前記最下流の燃料電池本体の入口側に戻して再び前記最下流の燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５４】
第１発明の燃料電池又は第２４発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。
【００５５】
第２発明の燃料電池又は第２５発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを比較して、何れか高い方のガス利用率の制御を優先的に行うため、ガス利用率が高くて電極触媒被毒物質が濃縮されている可能性の高い方に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。
【００５６】
第３発明の燃料電池又は第２６発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率の制御を優先的に行うため、一般に酸化剤ガス側に比べて電極触媒被毒物質（ＣＯなど）が濃縮されている可能性の高い燃料ガス側に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。
【００５７】
第４発明の燃料電池又は第２７発明の燃料電池の運転方法によれば、参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定することにより、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮した参照発電電圧に基づいてガス利用率制御を行うことができるため、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。
【００５８】
第５発明の燃料電池又は第２８発明の燃料電池の運転方法によれば、基準電圧を参照発電電圧に基づいて決定するため、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定することができる。
【００５９】
第６発明の燃料電池又は第２９発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いるため、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の燃料電池本体の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６０】
第７発明の燃料電池又は第３０発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを比較して、何れか高い方のガス利用率の制御を優先的に行うため、ガス利用率が高くて電極触媒被毒物質が濃縮されている可能性の高い方に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いるため、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の燃料電池本体の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６１】
第８発明の燃料電池又は第３１発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率の制御を優先的に行うため、一般に酸化剤ガス側に比べて電極触媒被毒物質（ＣＯなど）が濃縮されている可能性の高い燃料ガス側に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いるため、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の燃料電池本体の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６２】
第９発明の燃料電池又は第３２発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段及び酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率及び酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いるため、カスケード方式の燃料電池でなくても、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６３】
第１０発明の燃料電池又は第３３発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを比較して、何れか高い方のガス利用率の制御を優先的に行うため、ガス利用率が高くて電極触媒被毒物質が濃縮されている可能性の高い方に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いるため、カスケード方式の燃料電池でなくても、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６４】
第１１発明の燃料電池又は第３４発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を増加させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して燃料電池本体の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には燃料ガス排出量調整手段又は酸化剤ガス排出量調整手段によって燃料ガス又は酸化剤ガスの排出量を減少させて燃料ガス利用率又は酸化剤ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に燃料ガスや酸化剤ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。また、燃料ガス利用率の制御を優先的に行うため、一般に酸化剤ガス側に比べて電極触媒被毒物質（ＣＯなど）が濃縮されている可能性の高い燃料ガス側に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができる。このため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いるため、カスケード方式の燃料電池でなくても、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、第２発電電圧計測手段で計測する上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流の燃料電池本体の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の発電電圧モニタ用セルの発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【００６５】
第１２発明の燃料電池又は第３５発明の燃料電池の運転方法によれば、基準電圧を参照発電電圧に基づいて決定するため、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を判定することができる。
【００６６】
第１３発明の燃料電池又は第３６発明の燃料電池の運転方法によれば、燃料ガス循環ラインに備えた第１電極触媒被毒物質除去手段によって燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去する、又は、酸化剤ガス循環ラインに備えた第２電極触媒被毒物質除去手段によって酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去するため、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率が高くても、電極触媒被毒物質が濃縮されるのを防止することができ、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を防止することができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、燃料ガスや酸化剤ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる。
【００６７】
第１４発明の燃料電池又は第３７発明の燃料電池の運転方法によれば、酸化剤ガス添加手段により、燃料電池本体の入口側に戻して再び燃料電池本体に流通させる燃料ガスに酸化剤ガスを添加することにより、同燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減するため、燃料ガスの利用率が高くても、電極触媒被毒物質が濃縮されるのを防止することができ、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を防止することができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、燃料ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる。
【００６８】
第１５発明の燃料電池又は第３８発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、第１電極触媒被毒物質除去手段による、燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、又は、第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、第２電極触媒被毒物質除去手段による、酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるため、第１電極触媒被毒物質除去手段又は第２電極触媒被毒物質除去手段を必要なときにのみ使用して使用頻度を低減することができる。このため、例えば第１電極触媒被毒物質除去手段又は第２電極触媒被毒物質除去手段のメンテナンスの頻度を低減することなどが可能となる。
【００６９】
第１６発明の燃料電池又は第３９発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、第１流通方向切替手段を制御して燃料ガスの流通方向を燃料ガスバイパスライン側に切り替えることにより、第１電極触媒被毒物質除去手段による、燃料ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させ、又は、第２流通方向切替手段を制御して酸化剤ガスの流通方向を前記酸化剤ガスバイパスライン側に切り替えることにより、第２電極触媒被毒物質除去手段による、酸化剤ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるため、第１電極触媒被毒物質除去手段又は第２電極触媒被毒物質除去手段を必要なときにのみ使用して使用頻度を低減することができる。このため、例えば第１電極触媒被毒物質除去手段又は第２電極触媒被毒物質除去手段のメンテナンスの頻度を低減することなどが可能となる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に発電電圧の低下を判定することができる。
【００７０】
第１７発明の燃料電池又は第４０発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、添加開始手段を制御して、酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるため、酸化剤ガスを効率的に利用することができるなどの効果が得られる。
【００７１】
第１８発明の燃料電池又は第４１発明の燃料電池の運転方法によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によって燃料電池本体の発電電圧が低下したときにのみ、添加開始手段を制御して、酸化剤ガス添加ラインによる酸化剤ガスの添加を開始させるため、酸化剤ガスを効率的に利用することができる。そして更には、第２発電電圧計測手段で計測する上流の燃料電池本体の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に発電電圧の低下を判定することができる。
【００７２】
第１９発明の燃料電池又は第４２発明の燃料電池の運転方法によれば、参照発電電圧を、燃料電池本体の運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の燃料電池本体の発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測した燃料電池本体の運転時間とに基づいて決定するため、この参照発電電圧を用いる場合には、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に発電電圧の低下を判定することができる。
【００７３】
第２０発明の燃料電池又は第４３発明の燃料電池の運転方法によれば、基準電圧を参照発電電圧に基づいて決定するため、この基準電圧を用いる場合にも、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に発電電圧の低下を判定することができる。
【００７４】
第２１発明の燃料電池又は第４４発明の燃料電池の運転方法によれば、基準電圧を参照発電電圧に基づいて決定するため、この基準電圧を用いる場合にも、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切に発電電圧の低下を判定することができる。
【００７５】
第２２発明の燃料電池又は第４５発明の燃料電池の運転方法によれば、上記第１〜第１３発明、第２４〜第３６発明と同様の効果が得られ、しかも、第１電極触媒被毒物質除去手段又は第２電極触媒被毒物質除去手段の機能低下や故障などにより電極触媒被毒物質が濃縮して発電電圧が低下したときにガス利用率制御が行われることになるため、電極触媒被毒物質除去手段のみを設ける場合に比べて、より確実に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、ガス利用率制御のみを行う場合に比べて、より高いレベルにガス利用率を維持することができる。
【００７６】
第２３発明の燃料電池又は第４６発明の燃料電池の運転方法によれば、上記第１〜第１２発明、第１４発明、第２４〜第３５発明、第３７発明と同様の効果が得られ、しかも、酸化剤ガス添加手段の機能低下や故障などにより電極触媒被毒物質が濃縮して発電電圧が低下したときにガス利用率制御が行われることになるため、酸化剤ガス添加手段のみを設ける場合に比べて、より確実に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、ガス利用率制御のみを行う場合に比べて、より高いレベルにガス利用率を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００７８】
＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る燃料電池の構成図、図２は前記燃料電池に備えたガス利用率制御装置の処理内容を示すフローチャート、図３は前記ガス利用率制御装置の他の処理内容を示すフローチャート、図４は前記ガス利用率制御装置の更に他の処理内容を示すフローチャートである。また、図５はガス利用率制御を行わない場合の発電電圧の変化などの概要を示す説明図、図６はガス利用率制御を行った場合の発電電圧の変化などの概要を示す説明図である。
【００７９】
図１に示す本実施の形態１の固体高分子型燃料電池は例えば水中航行体などに搭載されるものであり、燃料電池本体としての複数（図示例では２体）のスタック１１，１２を直列に接続したカスケード方式のものである。そして、最下流（図示例ではスタックが２体であるため、ここでは以下、単に下流という）のスタック１２は、燃料ガスとしての純水素ガス（高純度の水素ガス：以下、単に水素ガスという）と、酸化剤ガスとしての純酸素ガス（高純度の酸素ガス：以下、単に酸素ガスという）とをスタック１２の出口側から入口側へ戻して再びスタック１２に流通するようにした循環方式のものとなっている。
【００８０】
スタック１１，１２は何れも、固体高分子電解質膜を一対の電極膜で挟んで構成されたセルを複数積層してなるものであり、これらのスタック１１，１２（各セル）に水素ガスと酸素ガスとをそれぞれ供給して、これらの供給ガスをスタック１１，１２の各セルで電気化学的に反応させることにより、発電するものである。このとき、スタック１１，１２の各セルでは例えば０．７Ｖの発電電圧が得られる。
【００８１】
詳述すると、図１に示すように、上流のスタック１１には図示しない水素ガスボンベなどの水素ガス供給装置と酸素ガスボンベなどの酸素ガス供給装置とからそれぞれ、水素ガス供給ライン１３と酸素ガス供給ライン１４とを介して、水素ガスと酸素ガスとが供給される。上流のスタック１１の出口側と下流のスタック１２の入口側は、酸素ガス側の接続ライン１５と水素ガス側の接続ライン１６とによってそれぞれ接続されている。従って、上流のスタック１１から流出した未使用の燃料ガスと酸素ガス（即ちスタック１１で発電のために消費されなかった水素ガスと酸素ガス）が、各接続ライン１５，１６（即ち下流のスタック１２に対しての水素ガス供給ライン及び酸素ガス供給ライン）を介して、下流のスタック１２へ供給される。
【００８２】
下流のスタック１２の出口側には、水素ガス排出ライン１７と酸素ガス排出ライン１８とがそれぞれ接続されている。従って、下流のスタック１２から流出した未使用の燃料ガスと酸素ガス（即ちスタック１２で発電のために消費されなかった水素ガスと酸素ガス）は、それぞれ水素ガス排出ライン１７と酸素ガス排出ライン１８とを介して排出される。
【００８３】
また、下流のスタック１２の酸素ガスライン側には、酸素ガス排出ライン１７と接続ライン１５（即ちスタック１２に対する酸素ガス供給ライン）とを繋ぐ酸素ガス循環ライン１９が設けられ、下流のスタック１２の水素ガスライン側には、水素ガス排出ライン１８と接続ライン１６（即ちスタック１２に対する水素ガス供給ライン）とを繋ぐ水素ガス循環ライン２０が設けられている。酸素ガス循環ライン１９には酸素ガス循環用のブロア２１が設けられ、水素ガス循環ライン２０には水素ガス循環用のブロア２２が設けられている。従って、下流のスタック１２の出口側から流出した酸素ガスは、ブロア２１により、酸素ガス循環ライン１９を介して下流のスタック１２の入口側に戻され、上流のスタック１１から流出した酸素ガスと合流した後、再び下流のスタック１２に流通される。同様に、下流のスタック１２の出口側から流出した水素ガスは、ブロア２２により、水素ガス循環ライン２０を介して下流のスタック１２の入口側に戻され、上流のスタック１１から流出した燃料ガスと合流した後、再び下流のスタック１２に流通される。
【００８４】
そして、酸素ガス排出ライン１７には、酸素ガス循環ライン１９との接続部よりも下流において、酸素ガスの排出量を調整するために酸化剤ガス排出量調整手段としての酸素ガス排出流量調整弁２３が設けられ、水素ガス排出ライン１８には、水素ガス循環ライン２０との接続部よりも下流において、水素ガスの排出量を調整するために燃料ガス排出量調整手段としての水素ガス排出流量調整弁２４が設けられている。従って、酸素ガス排出流量調整弁２３の開度を調整によって酸素ガスの排出量（即ち循環量）を調整することにより、酸素ガスの利用率を調整することができ、水素ガス排出流量調整弁２４の開度を調整によって水素ガスの排出量（即ち循環量）を調整することにより、水素ガスの利用率を調整することができる。
【００８５】
また、本燃料電池では、発電電圧計測手段としての発電電圧計２５と、燃料ガス供給量計測手段としての水素ガス供給流量計２７と、酸化剤ガス供給量計測手段としての酸素ガス供給流量計２６と、燃料ガス排出量計測手段としての水素ガス排出流量計２９と、酸化剤ガス排出量計測手段としての酸素ガス排出流量計２８と、ガス利用率制御手段としてのガス利用率制御装置３０も備えている。
【００８６】
発電電圧計２５は、下流のスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。酸素ガス供給流量計２６は、接続ライン１５と酸素ガス循環ライン１９との接続部よりも上流において、下流のスタック１２への酸化剤ガスの供給量を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。水素ガス供給流量計２７は、接続ライン１６と水素ガス循環ライン２０との接続部よりも上流において、下流のスタック１２への水素ガスの供給量を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。酸素ガス排出流量計２８は、酸素ガス排出ライン１７と酸素ガス循環ライン１９との接続部よりも下流において、酸素ガスの排出量を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。水素ガス排出流量計２９は、水素ガス排出ライン１８と水素ガス循環ライン２０との接続部よりも下流において、水素ガスの排出量を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。
【００８７】
そして、ガス利用率制御装置３０では、発電電圧計２５から入力するスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）と、酸素ガス供給流量計２６から入力する酸化剤ガス供給量と、水素ガス供給流量計２７から入力する水素ガス供給量と、酸素ガス排出流量計２８から入力する酸素ガス排出量と、水素ガス排出流量計２９から入力する水素ガス排出量とに基づき、水素ガス排出流量調整弁２９と酸素ガス排出流量調整弁２８の開度制御とを行うことにより、水素ガス利用率と酸素ガス利用率の制御を行う。即ち、ガス利用率制御装置３０では、図２、図３又は図４のフローチャートに示すような処理を行う。
【００８８】
図２のフローチャートには水素ガス利用率と酸素ガス利用率の制御を同時に行う場合の処理手順を示しており、図３のフローチャートには水素ガス利用率の制御と酸素ガス利用率の制御の優先順位を判定する場合の処理手順を示しており、図４のフローチャートには水素ガス利用率の制御を酸素ガス利用率の制御よりも優先する場合の処理手順を示している。
【００８９】
まず、図２のフローチャートについて説明する。ステップＳ１では平均セル電圧Ｖ１の測定と、参照発電電圧としての参照セル電圧Ｖ２及び基準電圧としての基準セル電圧Ｖ３の決定とを行う。即ち、発電電圧計２５から下流のスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）を入力し、これらのセル電圧の平均値を算出することにより、平均セル電圧Ｖ１を求める。
【００９０】
また、基準セル電圧差ΔＶ１を決定する。基準セル電圧差ΔＶ１は、予め一定値に設定しておくことも考えられるが、通常の発電電圧（セル電圧）の低下を考慮して決定することが望ましい。つまり、下流のスタック１２では電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合にも、通常、その他の要因によって運転時間の経過とともに発電電圧（セル電圧）が徐々に低下していくのが一般的である。例えば、電極触媒被毒物質の濃縮以外の要因による電極触媒の劣化などによって発電電圧が低下する場合などがある。このような電極触媒被毒物質の濃縮以外の要因によって発電電圧（セル電圧）が徐々に低下していくことは、上流のスタック１１においても同様である。そして、下流のスタック１２では、循環方式が採用されているため、水素ガスや酸素ガスに微量に含まれている電極触媒被毒物質が濃縮されてその濃度が増大する可能性があり、電極触媒被毒物質の濃度が増大すると発電電圧（セル電圧）が、前述のような通常の低下よりも更に大きく低下することになる。
【００９１】
そこで、予め実験などによって電極触媒被毒物質の濃縮による影響（発電電圧の低下）がない場合のスタックの運転時間と発電電圧（セル電圧）の関係を表すデータを求めておく。そして、ガス利用率制御装置３０では、このスタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧との関係を表すデータに基づいて、スタック１２の運転時間に応じた発電電圧（セル電圧）を参照セル電圧Ｖ２として決定する。即ち、この参照セル電圧Ｖ２は、電極触媒被毒物質による影響（発電電圧の低下）がない場合のスタック１２の発電電圧（セル電圧）である。なお、スタック１２の運転時間は、運転時間計測手段によって計測する。運転時間計測手段としてはスタック１２の運転時間を計測することができるものあればどのようなものでもよいが、例えば発電電圧計２５によってスタック１２の発電電圧が計測されるときの時間（即ちスタック１２が発電しているときの時間）をガス利用率制御装置３０で計ることや、燃料電池の起動停止スイッチをＯＮ（起動）にしてからＯＦＦ（停止）にするまでの時間をガス利用率制御装置３０で計ることなどでもよい。
【００９２】
そして、ステップＳ１では、前記データから求めた参照セル電圧Ｖ２に基づいて、基準セル電圧Ｖ３を決定する。この基準セル電圧Ｖ３は電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧（セル電圧）の低下を判定するためのものであり、勿論、参照セル電圧Ｖ２よりも低い電圧とする。例えば、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧（セル電圧）の低下を考慮して予め設定した一定の電圧を、参照セル電圧Ｖ２から差し引くことや、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧（セル電圧）の低下を考慮して予め設定した一定の比率（１未満の比率）を、参照セル電圧Ｖ２に乗じることなどによって、基準セル電圧Ｖ３を決定（算出）する。
【００９３】
続いて、ステップＳ２では平均セル電圧Ｖ１と基準セル電圧Ｖ３とを比較し、その結果、平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定した場合には次のステップＳ３へ進み、それ以外の場合にはステップＳ１に戻る。
【００９４】
ステップＳ３では、水素ガス供給量Ｈ１及び酸素ガス供給量Ｏ１の測定と、水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２の測定とを行う。即ち、水素ガス供給流量計２７と酸素ガス供給流量計２６とから、それぞれが計測した水素ガス供給量Ｈ１と酸素ガス供給量Ｏ１とを入力し、水素ガス排出流量計２９と酸素ガス排出流量計２８から、それぞれが計測した水素ガス排出量Ｈ２と酸素ガス排出量Ｏ２とを入力する。なお、水素ガス排出量Ｈ２と酸素ガス排出量Ｏ２は、水素ガス排出流量調整弁２９や酸素ガス排出流量調整弁２８の弁開度と流量の関係を表すデータを予め求めておき、このデータと前記弁開度の計測値とから求めるようにしてもよい。同様に、接続ライン１５，１６に水素ガス供給流量調整弁や酸素ガス供給流量調整弁が設置されているような場合には、この水素ガス供給流量調整弁や酸素ガス供給流量調整弁の弁開度と流量の関係を表すデータを予め求めておき、このデータと前記弁開度の計測値とから求めるようにしてもよい。
【００９５】
ステップＳ４では、水素ガス供給量Ｈ１と水素ガス排出量Ｈ２とに基づいて水素ガス利用率１（Ｈ２／Ｈ１）を算出し、且つ、酸素ガス供給量Ｏ１と酸素ガス排出量Ｏ２とに基づいて酸素ガス利用率２（Ｏ２／Ｏ１）を算出する。
【００９６】
ステップＳ５では、目標水素ガス利用率１ａと目標酸素ガス利用率η２ａとを決定する。目標水素ガス利用率η１ａ及び目標酸素ガス利用率η２ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差を算出し、この電圧差に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。同様に、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差と、目標酸素ガス利用率η２ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。この目標酸素ガス利用率η２ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために酸素ガスの排出量を増加（即ち酸素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの酸素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【００９７】
そして、ステップＳ６では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス供給流量計２６及び酸素ガス排出流量計２８の計測値に基づき、酸素ガス利用率が低下して目標酸素ガス利用率η２ａとなるように酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出し、且つ、酸素ガス排出量を増加（即ち酸素ガスの循環量を減少させて酸素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の酸素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【００９８】
その後、ステップＳ７では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ８ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する。この場合、例えば、参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは、参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が参照セル電圧Ｖ２に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定することができる。
【００９９】
ステップＳ８で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ９で水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１へ戻る。即ち、ステップＳ９では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ４で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させ、且つ、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ４で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる。
【０１００】
一方、ステップＳ８で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ１０で処理回数（ガス利用率制御を行った回数）を算出し、ステップＳ１１で前記処理回数が３回に達したと判定されるまでステップＳ４〜ステップＳ８の処理を繰り返す。ステップＳ１０では例えばＮ＝０を初期値とし、ステップＳ８の判定結果がＮｏとなるたびにＮ＝Ｎ＋１の演算を繰り返す（なお、ステップＳ８の判定結果がＹｅｓのときにはＮ＝０にリセットする）ことによって、処理回数を算出する。なお、この処理回数の判定は３回に限定するものではなく、１回又は４回以上であってもよい。
【０１０１】
ステップＳ１１で処理回数が所定回数（図示例では３回）になったと判定したときには、ステップＳ１２で水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ４で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させ、且つ、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ４で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させた後、ステップＳ１３で不純物（電極触媒被毒物質）以外の発電電圧低下要因の調査を作業員に指示する（例えばブザーやランプなどによってアラームを発する）。
【０１０２】
次に、図３のフローチャートについて説明する。図３のステップＳ２１〜ステップＳ２４までの処理内容につては、図２のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理内容と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０３】
ステップＳ２５では水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２とを比較する。ステップＳ２５において水素ガス利用率η１が酸素ガス利用率η２以上であると判定した場合には、次にステップＳ２６を実施する。即ち、このときには水素ガス利用率の制御を優先する。一方、ステップＳ２５において酸素ガス利用率η２が水素ガス利用率η１よりも大きいと判定した場合には、次にステップＳ３２を実施する。即ち、このときには酸素ガス利用率の制御を優先する。水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２の何れか大きいほうの制御を優先するのは、ガス利用率の大きいほうが、電極触媒被毒物質の濃縮度が高くなっていて電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下に大きく影響している可能性があると考えられるからである。また、水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２とが等しい場合に水素ガス利用率η１を優先するのは、水素極側のほうが酸素極側に比べて電極触媒被毒物質が濃縮し易いと考えられるためである。つまり、電極触媒被毒物質としてはＣＯが主なものであるため、酸素極側ではＣＯが酸素ガスにより燃焼してＣＯ2に変化し易いのに対し、水素極側ではこのようなことがないために比較的多くのＣＯが水素ガス中に含まれていて濃縮し易いと考えられるためである。
【０１０４】
ステップＳ２６では、目標水素ガス利用率１ａを決定する。目標水素ガス利用率η１ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差を算出し、この電圧差に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１０５】
そして、ステップＳ２７では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１０６】
その後、ステップＳ２８では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ２９ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する。この場合、例えば、参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が参照セル電圧Ｖ２に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定することができる。
【０１０７】
ステップＳ２９で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ３０で水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ２１へ戻る。即ち、ステップＳ３０では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ２３で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させる。
【０１０８】
一方、ステップＳ２９で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ３１においてステップＳ３０と同様に水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ３２を実施する。
【０１０９】
ステップＳ３２では、目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。目標酸素ガス利用率η２ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差を算出し、この電圧差に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差と、目標酸素ガス利用率η２ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。この目標酸素ガス利用率η２ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために酸素ガスの排出量を増加（即ち酸素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの酸素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１１０】
そして、ステップＳ３３では、酸素ガス供給流量計２６及び酸素ガス排出流量計２８の計測値に基づき、酸素ガス利用率が低下して目標酸素ガス利用率η２ａとなるように酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を増加させる。即ち、酸素ガス排出量を増加（即ち酸素ガスの循環量を減少させて酸素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の酸素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１１１】
その後、ステップＳ３４では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ３５ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する。この場合にも、例えば、参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が参照セル電圧Ｖ２に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定することができる。
【０１１２】
ステップＳ３５で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ３６で酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ２１へ戻る。即ち、ステップＳ３６では、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ２４で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる。
【０１１３】
一方、ステップＳ３５で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ３７においてステップＳ３６と同様に酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ３８を実施する。
【０１１４】
ステップＳ３８では、目標水素ガス利用率１ａを決定する。目標水素ガス利用率η１ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差を算出し、この電圧差に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照セル電圧Ｖ２との電圧差と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。前述のとおり、この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１１５】
そして、ステップＳ３９では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１１６】
その後、ステップＳ４０では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ４１ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する。この場合にも、例えば、参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照セル電圧Ｖ２と平均セル電圧Ｖ１との電圧差が参照セル電圧Ｖ２に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定することができる。
【０１１７】
ステップＳ４１で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ４２で水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ２１へ戻る。即ち、ステップＳ４２では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ２３で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させる。
【０１１８】
一方、ステップＳ４１で平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ４３においてステップＳ４２と同様に水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ４４で不純物（電極触媒被毒物質）以外の発電電圧低下要因の調査を作業員に指示する（例えばブザーやランプなどのアラームを発する）。
【０１１９】
次に、図４のフローチャートについて説明する。図４では図３のステップＳ２５に相当する優先順位の判定処理がなく、水素ガス利用率の制御、酸素ガス利用率の制御の順に処理する。ここで水素ガス利用率の制御を優先するのは、前述のように酸素極側ではＣＯが酸素ガスにより燃焼してＣＯ2に変化し易いのに対し、水素極側ではこのようなことがないために比較的多くのＣＯが水素ガス中に含まれていて濃縮し易いと考えられるためである。図４の他の処理内容については図３の処理内容と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。図４のステップＳ５１〜ステップＳ５４は図３のステップＳ２１〜ステップＳ２４と同様であり、図４のステップＳ５５〜ステップＳ７３は図３のステップＳ２６〜ステップＳ４４と同様である
【０１２０】
以上のように、本実施の形態例１の燃料電池によれば、ガス利用率制御装置３０において図２のフローチャートに示す処理を行う場合には、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、水素ガス排出流量調整弁２４及び酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス及び酸素ガスの排出量を増加させて水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減してスタック１２の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には水素ガス排出流量調整弁２４及び酸素ガス排出流量調整弁２３によって燃料ガス及び酸化剤ガスの排出量を減少させて水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に水素ガスや酸素ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、水素ガスや酸素ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。更には、電極触媒被毒物質の濃度を計測する濃度計を設けて、この濃度計の計測値が基準値を超えたときにガス利用率制御を開始することも考えられるが、そのためには水素ガスや酸素ガスの一部をサンプリングするための設備を要し、また、濃度計には計測結果が得られるまでの時間遅れが大きいという問題もある。これに対して上記のような発電電圧測定による方法の場合には、サンプリング設備の追加を要せず、時間遅れも非常に小さいため、ガス利用率の制御に好適である。
【０１２１】
なお、ここで図５及び図６に基づいてガス利用率制御を行わない場合と行う場合の平均セル電圧Ｖ１などの変化の相違を説明すると、図５に示すようにガス利用率制御を行わない場合には、水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２が一定で水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２が一定であるため、水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２が非常に少ない（水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２が非常高い）ときには電極触媒被毒物質が充分に排出されずにその濃度が徐々に増加し、その結果、スタック１２の電極触媒の被毒により、スタック１２の発電電圧（平均セル電圧Ｖ１）が徐々に低下してしまうおそれがある。
【０１２２】
これに対し、図６に示すようにガス利用率制御装置３０でガス利用率制御を行った場合には、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタック１２の発電電圧（平均セル電圧Ｖ１）が低下しても、この平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下した時点でガス利用率制御が開始されて、水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２を目標水素ガス利用率η１ａ及び目標酸素ガス利用率η２ａまで低下させるように水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２が増加されるため、電極触媒被毒物質が排出される。その結果、平均セル電圧Ｖ１が徐々に回復する。そして、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復すると、水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２を減少させて水素ガス利用率η１及び酸素ガス利用率η２を初期値に復帰させる。以後、このようなことが繰り返されて、平均セル電圧Ｖ１が低下し過ぎるのを防止することができる。なお、図６では平均セル電圧Ｖ１及び基準セル電圧Ｖ３を一定値として図示しているが、先にも述べたように通常は電極触媒被毒物質の濃縮以外の要因で参照セル電圧Ｖ２は徐々に低下し、且つ、この参照セル電圧Ｖ２に基づいて設定される基準セル電圧Ｖ３も徐々に低下することになるため、これに応じて平均セル電圧Ｖ１も、参照セル電圧Ｖ２と基準セル電圧Ｖ３との間で低下と回復とを繰り返しながら、全体的には徐々に低下していくことになる。
【０１２３】
また、本実施の形態例１の燃料電池によれば、ガス利用率制御装置３０において図３又は図４のフローチャートに示す処理を行う場合には、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、水素ガス排出流量調整弁２４又は酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス又は酸素ガスの排出量を増加させて水素ガス利用率又は酸素ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減してスタック１２の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には水素ガス排出流量調整弁２４又は酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス又は酸素ガスの排出量を減少させて水素ガス利用率又は酸素ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に水素ガスや酸素ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、水素ガスや酸素ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。
【０１２４】
そして更には、図３のフローチャートに示す処理を行う場合には、水素ガス利用率と酸素ガス利用率とを比較して、何れか高い方のガス利用率の制御を優先的に行うことから、ガス利用率が高くて電極触媒被毒物質が濃縮されている可能性の高い方に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができるため、燃料ガス利用率と酸化剤ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。また、図４のフローチャートに示す処理を行う場合にも、水素ガス利用率の制御を優先的に行うことから、一般に酸素ガス側に比べて電極触媒被毒物質（ＣＯなど）が濃縮されている可能性の高い水素ガス側に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができるため、水素ガス利用率と酸素ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。
【０１２５】
また、参照セル電圧Ｖ２を、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧との関係を表すデータと、運転時間計測手段によって計測したスタック１２の運転時間とに基づいて決定することにより、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮した参照セル電圧Ｖ２に基づいてガス利用率制御を行うことができるため、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。
【０１２６】
また、基準セル電圧Ｖ３を参照セル電圧Ｖ２に基づいて決定するため、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常のスタック１２の発電電圧の低下を考慮して、より適切に電極触媒被毒物質の濃縮によるスタック１２の発電電圧の低下を判定することができる。
【０１２７】
なお、上記のような基準セル電圧Ｖ３に基づいてスタック１２の発電電圧（セル電圧）の低下を判定するという手法の場合には、カスケード方式の燃料電池に限らず、１体のスタックのみを有する燃料電池にも適用することもできる。
【０１２８】
また、スタック１２の各セル電圧には或る程度のバラツキが有る可能性もあることなどを考慮すると、上記のように平均セル電圧Ｖ１を用いて発電電圧低下の判定処理などを行うことが望ましいが、必ずしもこれに限定するものではなく、スタック１２の何れかのセル電圧を用いて発電電圧低下の判定処理などを行うようにしてもよい。
【０１２９】
＜実施の形態例２＞
図７は本発明の実施の形態例２に係る燃料電池の構成図、図８は前記燃料電池に備えたガス利用率制御装置の処理内容を示すフローチャート、図９は前記ガス利用率制御装置の他の処理内容を示すフローチャート、図１０は前記ガス利用率制御装置の更に他の処理内容を示すフローチャートである。また、図１１は平均セル電圧と参照平均セル電圧との電圧差を示す説明図である。なお、図７において図１と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０１３０】
図７に示すように、本実施の形態例２の固体高分子型燃料電池では、第１発電電圧計測手段として発電電圧計２５を備え、更に第２発電電圧計測手段として発電電圧計３１を備えている。発電電圧計２５は前述のとおり、下流のスタック２５の各セルの発電電圧（セル電圧）を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。一方、発電電圧計３１は上流のスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。
【０１３１】
そして、ガス利用率制御装置３０では、発電電圧計２５から入力するスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）と、発電電圧計３１から入力するスタック１１の各セルの発電電圧（セル電圧）と、酸素ガス供給流量計２６から入力する酸化剤ガス供給量と、水素ガス供給流量計２７から入力する水素ガス供給量と、酸素ガス排出流量計２８から入力する酸素ガス排出量と、水素ガス排出流量計２９から入力する水素ガス排出量とに基づき、水素ガス排出流量調整弁２９と酸素ガス排出流量調整弁２８の開度制御とを行うことにより、水素ガス利用率と酸素ガス利用率の制御を行う。即ち、ガス利用率制御装置３０では図８、図９又は図１０のフローチャートに示すような処理を行う。
【０１３２】
図８のフローチャートには水素ガス利用率と酸素ガス利用率の制御を同時に行う場合の処理手順を示しており、図９のフローチャートには水素ガス利用率の制御と酸素ガス利用率の制御の優先順位を判定する場合の処理手順を示しており、図１０のフローチャートには水素ガス利用率の制御を酸素ガス利用率の制御よりも優先する場合の処理手順を示している。
【０１３３】
まず、図８のフローチャートについて説明する。ステップＳ８１では平均セル電圧Ｖ１の測定と、参照発電電圧としての参照平均セル電圧Ｖ４の測定と、基準電圧差としての基準セル電圧差ΔＶ１の決定とを行う。即ち、発電電圧計２５から下流のスタック１２の各セルの発電電圧（セル電圧）を入力して、これらのセル電圧の平均値を算出することにより、平均セル電圧Ｖ１を求める。同様に、発電電圧計３１から上流のスタック１１の各セルの発電電圧（セル電圧）を入力して、これらのセル電圧の平均値を算出することにより、参照平均セル電圧Ｖ４を求める。
【０１３４】
先にも述べたとおり、上流のスタック１１は循環方式ではないため、電極触媒被毒物質の濃縮による影響はないが、通常、その他の要因によって運転時間の経過とともに発電電圧（セル電圧）が徐々に低下していくのが一般的である。このような電極触媒被毒物質の濃縮以外の要因によって運転時間の経過とともに発電電圧（セル電圧）が徐々に低下していくことは下流のスタック１１においても同様である。従って、下流のスタック１２において、その循環方式に起因する電極触媒被毒物質の濃縮の影響（発電電圧の低下）がないとすれば、上流のスタック１１の参照平均セル電圧Ｖ４と、下流のスタック１２の平均セル電圧Ｖ１には差がない（或いは僅かな差しかない）。しかし、下流のスタック１２に電極触媒被毒物質の濃縮の影響があると、下流のスタック１２では発電電圧（セル電圧）が通常の低下よりも更に大きく低下することになるため、図１１に示すように、この下流のスタック１２の平均セル電圧Ｖ１と、電極触媒被毒物質の濃縮による影響（発電電圧の低下）がない上流のスタック１１の参照平均セル電圧Ｖ４との間には、大きな平均セル電圧差ΔＶ２が生じるようになる。
【０１３５】
そこで、電極触媒被毒物質の濃縮による影響（発電電圧の低下）によって平均セル電圧差ΔＶ２が大きくなったか否かを判定するための基準電圧差として、基準セル電圧差ΔＶ１を設定する。この基準セル電圧差ΔＶ１は適宜の値に設定することができるが、例えば電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合にも多少の平均セル電圧差ΔＶ２が生じる可能性もあることを考慮して、誤動作を生じない値とすることもできる。この場合、例えば実験などによって電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合の平均セル電圧差ΔＶ２を確認し、このときの平均セル電圧差ΔＶ２よりも一定電圧だけ大きな値を基準セル電圧差ΔＶ１として予め設定しておくこともできる。
【０１３６】
続いて、ステップＳ８２では、参照平均セル電圧Ｖ４から平均セル電圧Ｖ１を差し引くことによって（Ｖ４−Ｖ１）、平均セル電圧差ΔＶ２を算出する。
【０１３７】
そして、ステップＳ８３では平均セル電圧差ΔＶ２と基準セル電圧差ΔＶ１とを比較し、その結果、平均セル電圧差ΔＶ２が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定した場合には次のステップＳ８４へ進み、それ以外の場合にはステップＳ８１に戻る。
【０１３８】
ステップＳ８４では、水素ガス供給量Ｈ１及び酸素ガス供給量Ｏ１の測定と、水素ガス排出量Ｈ２及び酸素ガス排出量Ｏ２の測定とを行う。即ち、水素ガス供給流量計２７と酸素ガス供給流量計２６とから、それぞれが計測した水素ガス供給量Ｈ１と酸素ガス供給量Ｏ１とを入力し、水素ガス排出流量計２９と酸素ガス排出流量計２８から、それぞれが計測した水素ガス排出量Ｈ２と酸素ガス排出量Ｏ２とを入力する。なお、水素ガス排出量Ｈ２と酸素ガス排出量Ｏ２は、水素ガス排出流量調整弁２９や酸素ガス排出流量調整弁２８の弁開度と流量の関係を表すデータを予め求めておき、このデータと前記弁開度の計測値とから求めるようにしてもよい。同様に、接続ライン１５，１６に水素ガス供給流量調整弁や酸素ガス供給流量調整弁が設置されているような場合には、この水素ガス供給流量調整弁や酸素ガス供給流量調整弁の弁開度と流量の関係を表すデータを予め求めておき、このデータと前記弁開度の計測値とから求めるようにしてもよい。
【０１３９】
ステップＳ８５では、水素ガス供給量Ｈ１と水素ガス排出量Ｈ２とに基づいて水素ガス利用率１（Ｈ２／Ｈ１）を算出し、且つ、酸素ガス供給量Ｏ１と酸素ガス排出量Ｏ２とに基づいて酸素ガス利用率２（Ｏ２／Ｏ１）を算出する。
【０１４０】
ステップＳ８６では、目標水素ガス利用率１ａと目標酸素ガス利用率η２ａとを決定する。目標水素ガス利用率η１ａ及び目標酸素ガス利用率η２ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４とのとの電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）を算出し、この電圧差に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。同様に、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）と、目標酸素ガス利用率η２ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）とから目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。この目標酸素ガス利用率η２ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために酸素ガスの排出量を増加（即ち酸素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの酸素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１４１】
そして、ステップＳ８７では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の
計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させ、且つ、酸素ガス供給流量計２６及び酸素ガス排出流量計２８の計測値に基づき、酸素ガス利用率が低下して目標酸素ガス利用率η２ａとなるように酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出し、且つ、酸素ガス排出量を増加（即ち酸素ガスの循環量を減少させて酸素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の酸素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１４２】
その後、ステップＳ８８では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ８９ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する。この場合、例えば、参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が所定電圧（例えば例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が参照平均セル電圧Ｖ４に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定することができる。
【０１４３】
ステップＳ８９で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ９０で水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ８１へ戻る。即ち、ステップＳ９０では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ８５で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させ、且つ、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ８５で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる。
【０１４４】
一方、ステップＳ８９で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ９１で処理回数（ガス利用率制御を行った回数）を算出し、ステップＳ９２で前記処理回数が３回に達したと判定されるまでステップＳ８５〜ステップＳ８９の処理を繰り返す。ステップＳ９１では例えばＮ＝０を初期値とし、ステップＳ８９の判定結果がＮｏとなるたびにＮ＝Ｎ＋１の演算を繰り返す（なお、ステップＳ８９の判定結果がＹｅｓのときにはＮ＝０にリセットする）ことによって、処理回数を算出する。なお、この処理回数の判定は３回に限定するものではなく、１回又は４回以上であってもよい。
【０１４５】
ステップＳ９２で処理回数が所定回数（図示例では３回）になったと判定したときには、ステップＳ９３で水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ８５で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させ、且つ、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ８５で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させた後、ステップＳ９４で不純物（電極触媒被毒物質）以外の発電電圧低下要因の調査を作業員に指示する（例えばブザーやランプなどによってアラームを発する）。
【０１４６】
次に、図９のフローチャートについて説明する。図９のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５までの処理内容につては、図８のステップＳ８１〜ステップＳ８５までの処理内容と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１４７】
ステップＳ１０６では水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２とを比較する。ステップＳ１０６において水素ガス利用率η１が酸素ガス利用率η２以上であると判定した場合には、次にステップＳ１０７を実施する。即ち、このときには水素ガス利用率の制御を優先する。一方、ステップＳ１０６において酸素ガス利用率η２が水素ガス利用率η１よりも大きいと判定した場合には、次にステップＳ１１３を実施する。即ち、このときには酸素ガス利用率の制御を優先する。水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２の何れか大きいほうの制御を優先するのは、ガス利用率の大きいほうが、電極触媒被毒物質の濃縮度が高くて、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下に大きく影響している可能性があると考えられるからである。また、水素ガス利用率η１と酸素ガス利用率η２とが等しい場合に水素ガス利用率η１を優先するのは、水素極側のほうが酸素極側に比べて電極触媒被毒物質が濃縮し易いと考えられるためである。つまり、電極触媒被毒物質としてはＣＯが主なものであるため、酸素極側ではＣＯが酸素ガスにより燃焼してＣＯ2に変化し易いのに対し、水素極側ではこのようなことがないために比較的多くのＣＯが水素ガス中に含まれていて濃縮し易いと考えられるためである。
【０１４８】
ステップＳ１０７では、目標水素ガス利用率１ａを決定する。目標水素ガス利用率η１ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）を算出し、この電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１４９】
そして、ステップＳ１０８では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１５０】
その後、ステップＳ１０９では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ１１０ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する。この場合、例えば、参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が参照セル電圧Ｖ２に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定することができる。
【０１５１】
ステップＳ１１０で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ１１１で水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１０１へ戻る。即ち、ステップＳ１１１では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ１０５で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させる。
【０１５２】
一方、ステップＳ１１０で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ１１２においてステップＳ１１１と同様に水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１１３を実施する。
【０１５３】
ステップＳ１１３では、目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。目標酸素ガス利用率η２ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）を算出し、この電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）と、目標酸素ガス利用率η２ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）とから目標酸素ガス利用率η２ａを決定する。この目標酸素ガス利用率η２ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために酸素ガスの排出量を増加（即ち酸素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの酸素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１５４】
そして、ステップＳ１１４では、酸素ガス供給流量計２６及び酸素ガス排出流量計２８の計測値に基づき、酸素ガス利用率が低下して目標酸素ガス利用率η２ａとなるように酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を増加させる。即ち、酸素ガス排出量を増加（即ち酸素ガスの循環量を減少させて酸素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の酸素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１５５】
その後、ステップＳ１１５では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ３５ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する。この場合にも、例えば、参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が参照平均セル電圧Ｖ４に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定することができる。
【０１５６】
ステップＳ１１６で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ１１７で酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１０１へ戻る。即ち、ステップＳ１１７では、酸素ガス排出流量調整弁２８を制御して酸素ガスの排出量を減少させることにより酸素ガス利用率を、ステップＳ１０５で算出した初期の酸化剤ガス利用率に復帰させる。
【０１５７】
一方、ステップＳ１１６で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ１１８においてステップＳ１１７と同様に酸素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１１９を実施する。
【０１５８】
ステップＳ１１９では、目標水素ガス利用率１ａを決定する。目標水素ガス利用率η１ａは、平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）を算出し、この電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）に基づいて決定する。即ち、予め実験などによって平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）と、目標水素ガス利用率η１ａとの関係を表すデータを求めておき、このデータと前記電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）とから目標水素ガス利用率η１ａを決定する。前述のとおり、この目標水素ガス利用率η１ａはスタック１２の発電電圧を回復させるために水素ガスの排出量を増加（即ち水素ガス利用率を低下）させる際の目標値であり、前記電圧差が大きいほど、より多くの水素ガスを排出する必要があるため、より小さな値となる。
【０１５９】
そして、ステップＳ１２０では、水素ガス供給流量計２７及び水素ガス排出流量計２９の計測値に基づき、水素ガス利用率が低下して目標水素ガス利用率η１ａとなるように水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を増加させる。即ち、水素ガス排出量を増加（即ち水素ガスの循環量を減少させて水素ガス利用率を低下）させることにより、スタック１２の水素極側に濃縮（蓄積）されている電極触媒被毒物質を排出する。このことにより、電極触媒被毒物質の濃縮によって低下していたスタック１２の発電電圧（セル電圧）の回復を図る。
【０１６０】
その後、ステップＳ１２１では平均セル電圧Ｖ１を測定し、ステップＳ１２２ではこの平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する。この場合にも、例えば、参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が所定電圧（例えば０．０１〜０．１Ｖ：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は０．０１Ｖとしておき、運転時間が経つにつれ０．１Ｖへと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したとき、或いは参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧Ｖ１との電圧差（平均セル電圧差ΔＶ２）が参照平均セル電圧Ｖ４に対して所定の比率（例えば１．５〜１５．０％：運転時間が長いと参照電圧幅も大きくなることが予想されるため、初期は１．５％としておき、運転時間が経つにつれ１５．０％へと基準を緩めていってもよい）以下になったと判定したときに平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定することができる。
【０１６１】
ステップＳ１２２で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したと判定した場合には、ステップＳ１２３で水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１０１へ戻る。即ち、ステップＳ１２３では、水素ガス排出流量調整弁２９を制御して水素ガスの排出量を減少させることにより水素ガス利用率を、ステップＳ１０５で算出した初期の水素ガス利用率に復帰させる。
【０１６２】
一方、ステップＳ１２２で平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復していないと判定した場合には、ステップＳ１２４においてステップＳ１２３と同様に水素ガス利用率を初期値に復帰させた後、ステップＳ１２５で不純物（電極触媒被毒物質）以外の発電電圧低下要因の調査を作業員に指示する（例えばブザーやランプなどによってアラームを発する）。
【０１６３】
次に、図１０のフローチャートについて説明する。図１０では図９のステップＳ１０６に相当する優先順位の判定処理がなく、水素ガス利用率の制御、酸素ガス利用率の制御の順に処理する。ここで水素ガス利用率の制御を優先するのは、前述のように酸素極側ではＣＯが酸素ガスにより燃焼してＣＯ2に変化し易いのに対し、水素極側ではこのようなことがないために比較的多くのＣＯが水素ガス中に含まれていて濃縮し易いと考えられるためである。図１０の他の処理内容については図９の処理内容と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。図１０のステップＳ１３１〜ステップＳ１３５は図９のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５と同様であり、図１０のステップＳ１３６〜ステップＳ１５４は図９のステップＳ１０７〜ステップＳ１２５と同様である
【０１６４】
以上のように、本実施の形態例２の燃料電池によれば、ガス利用率制御装置３０において図８のフローチャートに示す処理を行う場合には、電極触媒被毒物質の濃縮によって下流のスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、水素ガス排出流量調整弁２４及び酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス及び酸素ガスの排出量を増加させて水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して下流のスタック１２の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には水素ガス排出流量調整弁２４及び酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス及び酸素ガスの排出量を減少させて水素ガス利用率及び酸素ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に水素ガスや酸素ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、水素ガスや酸素ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。そして更には、発電電圧計３１で計測する上流のスタック１１の発電電圧を参照発電電圧（参照平均セル電圧Ｖ４）として用いるため、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、発電電圧計３１で計測する上流のスタック１１の発電電圧を参照発電電圧（参照平均セル電圧Ｖ４）として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流のスタック１２の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流のスタック１１の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【０１６５】
また、本実施の形態例２の燃料電池によれば、ガス利用率制御装置３０において図９又は図１０のフローチャートに示す処理を行う場合には、電極触媒被毒物質の濃縮によって下流のスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、水素ガス排出流量調整弁２４又は酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス又は酸素ガスの排出量を増加させて水素ガス利用率又は酸素ガス利用率を低下させることにより、電極触媒被毒物質の濃度を低減して下流のスタック１２の発電電圧を回復させる処理を行い、発電電圧回復後には水素ガス排出流量調整弁２４又は酸素ガス排出流量調整弁２３によって水素ガス又は酸素ガスの排出量を減少させて水素ガス利用率又は酸素ガス利用率を初期値に復帰させることができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、常に水素ガスや酸素ガスの利用率を低く設定することによって電極触媒被毒物質の濃縮を防止する場合に比べて、水素ガスや酸素ガスの利用率（燃料電池の効率）の平均値を高レベルに維持することができる。
【０１６６】
しかも、図９のフローチャートに示す処理を行う場合には、水素ガス利用率と酸素ガス利用率とを比較して、何れか高い方のガス利用率の制御を優先的に行うため、ガス利用率が高くて電極触媒被毒物質が濃縮されている可能性の高い方に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができるため、水素ガス利用率と酸素ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。また、図１０のフローチャートに示す処理を行う場合には、水素ガス利用率の制御を優先的に行うため、一般に酸化剤ガス側に比べて電極触媒被毒物質（ＣＯなど）が濃縮されている可能性の高い水素ガス側に対し、優先的にガス利用率の制御を行うことができるため、水素ガス利用率と酸素ガス利用率とを同時に低下させる場合に比べて、不要なガス利用率の低下を避けることができるため、ガス利用率をより高レベルに維持することができる。
【０１６７】
そして更には、発電電圧計３１で計測する上流のスタック１１の発電電圧を参照発電電圧（参照平均セル電圧Ｖ４）として用いるため、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、発電電圧計３１で計測する上流のスタック１１の発電電圧を参照発電電圧（参照平均セル電圧Ｖ４）として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流のスタック１２の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流のスタック１１の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【０１６８】
なお、上流のスタック１１の発電電圧（セル電圧）を参照して下流のスタック１２の発電電圧（セル電圧）の低下を判定する場合、上記のように基準セル電圧差ΔＶ１と平均セル電圧差ΔＶ２とを比較する手法に限定するものではなく、上記実施の形態例１と同様の手法（図２〜図４参照）を用いることもできる。即ち、図２〜図４のステップＳ２，Ｓ２２，Ｓ５２において、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧（セル電圧）の関係を表すデータから参照セル電圧Ｖ２を決定する代わりに、参照平均セル電圧Ｖ４を計測し、この参照平均セル電圧Ｖ４に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する。これ以外の処理については図２〜図４の各ステップの処理と同様に行う。但し、参照セル電圧Ｖ２を決定する代わりに参照平均セル電圧Ｖ４を計測するため、図２〜図４のステップＳ８，Ｓ２９，Ｓ３５，Ｓ４１，Ｓ５８，Ｓ６４，Ｓ７０においては、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する代わりに、平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定することになる。なお、参照平均セル電圧Ｖ４に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する場合の具体例については、参照セル電圧Ｖ２に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する場合と同様である。また、平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する場合の具体例についても、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する場合と同様である。
【０１６９】
また、逆に、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧（セル電圧）の関係を表すデータから参照セル電圧Ｖ２を決定する場合には、上記実施の形態例１のように平均セル電圧Ｖ１と基準セル電圧Ｖ３を比較する手法に限定するものではなく、上記実施の形態例２と同様の手法（図８〜図１０参照）を用いることもできる。即ち、図８〜図１０のステップＳ８１，Ｓ１０１，Ｓ１３１において、参照平均セル電圧Ｖ４を計測する代わりに、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧（セル電圧）の関係を表すデータから参照セル電圧Ｖ２を決定し、且つ、基準セル電圧差ΔＶ１を設定する。また、図８〜図１０のステップＳ８２，Ｓ１０２，Ｓ１３２においては、参照平均セル電圧Ｖ４から平均セル電圧Ｖ１を差し引く代わりに、参照セル電圧Ｖ２から平均セル電圧Ｖ１を差し引いて平均セル電圧差ΔＶ２を算出する。これ以外の処理については図８〜図１０の各ステップの処理と同様に行う。但し、参照平均セル電圧Ｖ４を計測する代わりに参照セル電圧Ｖ２を決定するため、図８〜図１０のステップＳ８９，Ｓ１１０，Ｓ１１６，Ｓ１２２，Ｓ１３９，Ｓ１４５，Ｓ１５１においては、平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する代わりに、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定することになる。なお、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する場合の具体例については、平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復したか否かを判定する場合と同様である。
【０１７０】
また、スタック１１，１２の各セル電圧には或る程度のバラツキが有る可能性もあることなどを考慮すると、上記のように平均セル電圧Ｖ１や参照平均セル電圧Ｖ４を用いて発電電圧低下の判定処理などを行うことが望ましいが、必ずしもこれに限定するものではなく、スタック１１，１２の何れかのセル電圧を用いて発電電圧低下の判定処理などを行うようにしてもよい。
【０１７１】
＜実施の形態例３＞
図１２は本発明の実施の形態例３に係る燃料電池の構成図である。図１２において図１，図７と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０１７２】
図１２に示すように、本実施の形態例３の固体高分子型燃料電池は、図７のスタック１１に代えて、発電電圧モニタ用のセル３２を備えた構成となっている。即ち、図７の固体高分子型燃料電池ではスタック１１，１２を直列に接続したカスケード方式の構成であるため、上流のスタック１２の発電電圧（セル電圧）を参照することができたが、カスケード方式ではない燃料電池では上流のスタックの発電電圧（セル電圧）を参照することができない。そこで、図１２では参照用の発電電圧（セル電圧）を得るためにスタック１２の上流に発電電圧モニタ用のセル３２を設けている。勿論、この発電電圧モニタ用セル３２も、スタック１２のセルと同様に固体高分子電解質膜を一対の電極膜で挟んで構成されたものであり、これに水素ガスと酸素ガスとを供給することにより、これらの供給ガスをセル３２で電気化学的に反応させて発電するものである。
【０１７３】
発電電圧計３１は発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を計測し、この計測信号をガス利用率制御装置３０へ送出する。ガス利用率制御装置３０では、上記実施の形態例２の場合と同様の処理（図８〜図１０参照）を行う。但し、本実施の形態例３のガス利用率制御装置３０では、図８〜図１０のステップＳ８１，Ｓ８８，Ｓ１０１，Ｓ１０９，Ｓ１１５，Ｓ１２１，Ｓ１３１，Ｓ１３８，Ｓ１４４，Ｓ１５０などにおいて参照平均セル電圧Ｖ４を計測する代わりに、参照発電電圧としてモニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を計測し、図８〜図１０のステップＳ８２，Ｓ１０２，Ｓ１３２などにおいて平均セル電圧差ΔＶ２を算出する代わりに、モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）から平均セル電圧Ｖ１を差し引くことによってセル電圧差を算出する。そして、これらのモニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）とセル電圧差を、参照平均セル電圧Ｖ４と平均セル電圧差ΔＶ２の代わりに用いて、上記実施の形態２のガス利用率制御装置３０と同様の処理を行う（図８〜図９参照：ここでの詳細な説明は省略する）。例えば、図８〜図１０のステップＳ８３，Ｓ１０２，Ｓ１３２では基準セル電圧差ΔＶ１と平均セル電圧差ΔＶ２とを比較する代わりに、基準セル電圧差ΔＶ１と前記セル電圧差とを比較することになり、図８〜図１０のステップＳ８９，Ｓ１１０，Ｓ１１６，Ｓ１２２，Ｓ１３９，Ｓ１４５，Ｓ１５１では平均セル電圧Ｖ１が参照平均セル電圧Ｖ４近くまで回復した否かを判定する代わりに、平均セル電圧Ｖ１が発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）近くまで回復したか否かを判定することになる。
【０１７４】
本実施の形態３の燃料電池においても、上記実施の形態例２と同様の作用効果を得ることができる。そして更には、発電電圧計３１で計測する上流の発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を参照発電電圧として用いるため、カスケード方式の燃料電池でなくても、スタックの運転時間と電極触媒被毒物質の濃縮による影響がない場合のスタックの発電電圧との関係を表すデータなどを予め準備する必要がなく、電極触媒被毒物質の濃縮以外の影響による通常の発電電圧の低下を考慮して、より適切なガス利用率の制御を行うことができる。また、発電電圧計３１で計測する上流の発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧を参照発電電圧として用いる場合には、ガス組成の変化などの運転条件の変化によって下流のスタック１２の発電電圧に変化がある場合にも、かかる発電電圧の変化が上流の発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧においても生じることになるため、この運転条件の変化による発電電圧の変化を電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下であると誤判定するおそれもない。
【０１７５】
なお、上記のように上流の発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を参照して下流のスタック１２の発電電圧（セル電圧）の低下を判定する場合にも、基準セル電圧差ΔＶ１と前記セル電圧差とを比較する手法に限定するものではなく、上記実施の形態例１と同様の手法（図２〜図４参照）を用いることもできる。即ち、図２〜図４のステップＳ２，Ｓ２２，Ｓ５２において、スタックの運転時間と発電電圧（セル電圧）の関係を表すデータから参照セル電圧Ｖ２を決定する代わりに、発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を計測し、この発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する。これ以外の処理については図２〜図４の各ステップの処理と同様に行う。但し、参照セル電圧Ｖ２を決定する代わりに発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）を計測するため、図２〜図４のステップＳ８，Ｓ２９，Ｓ３５，Ｓ４１，Ｓ５８，Ｓ６４，Ｓ７０においては、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する代わりに、平均セル電圧Ｖ１が発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）近くまで回復したか否かを判定することになる。なお、発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する場合の具体例については、参照セル電圧Ｖ２に基づいて基準セル電圧Ｖ３を決定する場合と同様である。また、平均セル電圧Ｖ１が発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧（セル電圧）近くまで回復したか否かを判定する場合の具体例についても、平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したか否かを判定する場合と同様である。
【０１７６】
＜実施の形態例４＞
図１３は本発明の実施の形態例４に係る燃料電池の構成図である。図１３において図１と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０１７７】
図１３に示すように、本実施の形態例４の固体高分子型燃料電池では、水素ガス循環ラインライン２０に電極触媒被毒物質除去手段としての電極触媒被毒物質除去装置３４が設けられている。なお、図示例では電極触媒被毒物質除去装置３４をブロア２２の下流側に設けているが、ブロア２２の上流側に電極触媒被毒物質除去装置３４を設けてもよい。
【０１７８】
電極触媒被毒物質除去装置３４は、水素ガス循環ライン２０を介してスタック１２の出口側から入口側へと戻される水素ガスから、当該水素ガス中に含まれている電極触媒被毒物質（ＣＯ）を除去する。従って、スタック１２には、電極触媒被毒物質除去装置３４で電極触媒被毒物質（ＣＯ）が除去された後の水素ガスが再び流通させることになる。なお、電極触媒被毒物質除去装置３４としては、電極触媒被毒物質を除去することができるものであればよく、例えば被毒物質酸化除去装置、被毒物質吸着除去装置、被毒物質吸収除去装置、被毒物質メタン化除去装置などがある。
【０１７９】
被毒物質酸化除去装置は部分選択式のＣＯ酸化触媒を用いたものであり、この部分選択式のＣＯ酸化触媒で水素ガス中に含まれる電極触媒被毒物質のＣＯを部分的に酸化（ＣＯ2に転化）して水素ガス中のＣＯ濃度を数ｐｐｍ以下に低減、即ち、スタック１２の電極触媒に影響を与えないレベルに低減するものである。被毒物質吸着除去装置は吸着剤を用いたものであり、この吸着剤で水素ガス中に含まれるＣＯを吸着して水素ガス中のＣＯ濃度を低減するものである。被毒物質吸収除去装置は吸収液を用いたものであり、この吸収液に水素ガスを通過させることによって水素ガス中に含まれるＣＯを吸収液で吸収し、水素ガス中のＣＯ濃度を低減するものである。被毒物質メタン化除去装置は、水素ガス中に含まれるＣＯをメタン化（３Ｈ2＋ＣＯ→ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ）して水素ガス中のＣＯ濃度を低減するものである。
【０１８０】
以上のように、本実施の形態例４の燃料電池によれば、水素ガス循環ライン２０に備えた電極触媒被毒物質除去装置３４によって水素ガスに含まれる電極触媒被毒物質を除去するため、水素ガスの利用率が高くても、電極触媒被毒物質が濃縮されるのを防止することができ、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を防止することができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、水素ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる。
【０１８１】
なお、上記では電極触媒被毒物質除去装置３４を水素ガス循環ライン２０側にのみ設けているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば電極触媒被毒物質除去装置３４として被毒物質吸着除去装置などを用いる場合には、酸素ガス添加ライン１９側にも電極触媒被毒物質除去装置３４を設けるようにしてもよい。
【０１８２】
＜実施の形態５＞
図１４は本発明の実施の形態例５に係る燃料電池の構成図である。図１４において図１と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０１８３】
図１４に示すように、本実施の形態例５の固体高分子型燃料電池では、水素ガス側の接続ライン１６と水素ガス循環ライン２０との接続部よりも下流側において、酸化剤ガス添加手段としての酸素ガス添加ライン３５が水素ガス側の接続ライン１６に接続されている。
【０１８４】
従って、図示しない酸素ガスボンベなどの酸素ガス供給装置から送られてくる酸素ガスが、酸素ガス添加ライン３５を介して接続ライン１６に導入されることにより、水素ガス循環ライン２０を介してスタック１２の出口側から入口側に戻さて再びスタック１２に流通される水素ガスと、スタック１１から流出してスタック１２へ供給される水素ガスとの混合ガスに添加される。その結果、水素ガス中に含まれる電極触媒被毒物質のＣＯが、添加された酸素ガスによって酸化（ＣＯ2に転化）されるため、水素ガス中のＣＯ濃度が低減される。
【０１８５】
以上のように、本実施の形態例５の燃料電池によれば、酸素ガス添加ライン３５により、スタック１２の入口側に戻して再びスタック１２に流通させる水素ガスに酸素ガスを添加することにより、同水素ガスに含まれる電極触媒被毒物質を酸化させて低減するため、水素ガスの利用率が高くても、電極触媒被毒物質が濃縮されるのを防止することができ、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下を防止することができる。このため、電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、しかも、水素ガスの利用率（燃料電池の効率）を高レベルに維持することができる。
【０１８６】
＜実施の形態６＞
図１５は本発明の実施の形態例６に係る燃料電池の構成図である。図１５において図１，図１３と同様の部分には同一の符号を付している。
【０１８７】
図１５に示すように、本実施の形態例６の固体高分子型燃料電池は、上記実施の形態例１の燃料電池の構成（図１参照）と、上記実施の形態例４の燃料電池の構成（図１３参照）とを組み合わせたものである。即ち、水素ガス循環ライン２０に設けた電極触媒被毒物質除去装置３４では水素ガス中に含まれる電極触媒被毒物質（ＣＯ）の除去し、且つ、ガス利用率制御装置３０では水素ガス利用率の制御及び酸素ガス利用率の制御を行う（図２〜図４参照）。なお、これらの詳細については上記実施の形態例１，４と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１８８】
また、図示及び詳細な説明は省略するが、上記実施の形態例２又は３の燃料電池の構成（図７，図１２参照）と、上記実施の形態例４の燃料電池の構成（図１３参照）とを組み合わせて、電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質（ＣＯ）の除去と、ガス利用率制御装置３０による水素ガス利用率の制御及び酸素ガス利用率の制御（図８〜図１０参照）とを行うようにしてもよい。
【０１８９】
以上のように、本実施の形態例６の燃料電池によれば、上記実施の形態例１〜４と同様の効果が得られ、しかも、電極触媒被毒物質除去装置３４の機能低下や故障などにより電極触媒被毒物質が濃縮してスタック１２の発電電圧が低下したときにガス利用率制御が行われることになるため、電極触媒被毒物質除去装置３４のみを設ける場合に比べて、より確実に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、ガス利用率制御のみを行う場合に比べて、より高いレベルにガス利用率を維持することができる。
【０１９０】
なお、本実施の形態例６においても、必ずしも電極触媒被毒物質除去装置３４を水素ガス循環ライン２０側にのみ設け場合に限定するものではなく、例えば電極触媒被毒物質除去装置３４として被毒物質吸着除去装置などを用いる場合には、酸素ガス添加ライン１９側にも電極触媒被毒物質除去装置３４を設けるようにしてもよい。
【０１９１】
＜実施の形態７＞
図１６は本発明の実施の形態例７に係る燃料電池の構成図である。図１６において図１，図１４と同様の部分には同一の符号を付している。
【０１９２】
図１６に示すように、本実施の形態例７の固体高分子型燃料電池は、上記実施の形態例１の燃料電池の構成（図１参照）と、上記実施の形態例５の燃料電池の構成（図１４参照）とを組み合わせたものである。即ち、水素ガス側の接続ライン１６に接続した酸素ガス添加ライン３５では酸素ガスを添加することにより水素ガス中に含まれる電極触媒被毒物質（ＣＯ）を酸化し、且つ、ガス利用率制御装置３０では水素ガス利用率の制御及び酸素ガス利用率の制御を行う（図２〜図４参照）。なお、これらの詳細については上記実施の形態例１，４と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１９３】
また、図示及び詳細な説明は省略するが、上記実施の形態例２又は３の燃料電池の構成（図７，図１２参照）と、上記実施の形態例５の燃料電池の構成（図１３参照）とを組み合わせて、酸素ガス添加ライン３５からの酸素ガスの添加による電極触媒被毒物質（ＣＯ）の酸化と、ガス利用率制御装置３０による水素ガス利用率の制御及び酸素ガス利用率の制御（図８〜図１０参照）とを行うようにしてもよい。
【０１９４】
以上のように、本実施の形態例７の燃料電池によれば、上記実施の形態例１〜３，５と同様の効果が得られ、しかも、酸素ガス添加ライン３５を介して酸素ガスを添加する機能低下や故障などにより電極触媒被毒物質が濃縮して発電電圧が低下したときにガス利用率制御が行われることになるため、酸素ガス添加ライン３５のみを設ける場合に比べて、より確実に電極触媒被毒物質の濃縮による発電電圧の低下の問題を解決することができ、且つ、ガス利用率制御のみを行う場合に比べて、より高いレベルにガス利用率を維持することができる。
【０１９５】
＜実施の形態例８＞
図１７は本発明の実施の形態例８に係る燃料電池の構成図である。図１７において図１と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０１９６】
図１７に示すように、本実施の形態例８の固体高分子型燃料電池は、上記実施の形態例１の燃料電池（図１参照）において、水素ガス循環ライン２０に燃料ガスバイパスラインとしての水素ガスバイパスライン３６と、流通方向切替手段としての流通方向切替弁３７と、電極触媒被毒物質除去手段としての電極触媒被毒物質除去装置３４とを設けた構成となっている。なお、これらの水素ガスバイパスライン３６、流通方向切替弁３７及び電極触媒被毒物質除去装置３４は、図示例ではブロア２２の下流側に設けているが、ブロア２２の上流側に設けてもよい。
【０１９７】
水素ガスバイパスライン３６は水素ガス循環ライン２０から分岐した後、この分岐部よりも下流において再び水素ガス循環ライン２０に接続されている（接続ライン１６に接続してもよい）。電極触媒被毒物質除去装置３４は水素ガスバイパスライン３６に設けている。なお、この電極触媒被毒物質除去装置３４の具体例については、上記実施の形態４の電極触媒被毒物質除去装置３４（図１３参照）と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。流通方向切替弁２２は三方弁であって前記分岐部に設けられており、スタック１２の出口側から入口側へ戻す水素ガスの流通方向を、水素ガス循環ライン２０側から水素ガスバイパスライン３６側、又は、水素ガスバイパスライン３６側から水素ガス循環ライン２０側に切り替えるものである。
【０１９８】
なお、流通方向切替手段としては流通方向切替弁３７（三方弁）に限らず、例えば水素ガス循環ライン２０側と水素ガスバイパスライン３６側とにそれぞれ弁を設置し、これらの弁の開閉によって水素ガスの流通方向を切り替えるものであってもよい。水素ガスの流通方向が水素ガスバイパスライン３６側へ切り替えられたとき、水素ガスは、当該水素ガス中に含まれている電極触媒被毒物質（ＣＯ）が電極触媒被毒物質除去装置３４で除去された後、スタック１２の入口側に戻されて再びスタック１２に流通されることになる。
【０１９９】
そして、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって水素ガスの流通方向を水素ガスバイパスライン３６側に切り替えるタイミングは、ガス利用率制御装置３０によって制御される。即ち、本実施の形態例８のガス利用率制御装置３０は、上記実施の形態例１（図１参照）のガス利用率制御装置３０と同様にガス利用率制御手段として機能（図２〜図４参照）するだけでなく、被毒物質除去開始制御手段としても機能する。ガス利用率制御装置３０のガス利用率制御機能については上記実施の形態例１のガス利用率制御装置３０（図２〜図４参照）と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略し、ここではガス利用率制御装置３０の被毒物質除去開始制御手段としての機能について詳述する。
【０２００】
ガス利用率制御装置３０では、図２，図３又は図４のステップＳ２，Ｓ２２又はＳ５２において平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したとき、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段を制御することによって、水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替える。その後、ガス利用率制御装置３０では、図２，図３又は図４のステップＳ８，Ｓ２９，Ｓ３５，Ｓ４１，Ｓ５８，Ｓ６４又はＳ７０において平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定したとき、流通方向切替弁２７などの流通方向切替手段を制御することによって、水素ガスの流通方向をバイパスライン３６側から水素ガス循環ライン２０側に切り替えて初期の状態に戻す。
【０２０１】
なお、上記の場合にはガス利用率制御と、電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去とが同時に行われることになるが、これに限定するものではなく、両者の作動タイミングをずらすようにしてもよい。例えば、基準セル電圧Ｖ３よりも高い（勿論、参照セル電圧Ｖ２よりは低い）基準セル電圧を設定し、平均セル電圧Ｖ１が、この基準セル電圧よりも低下したと判定したときに流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えるようにしてもよい。このときには電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去が先に開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧計（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したときに電極触媒被毒物質除去のバックアップとして、ガス利用率の制御が開始されることになる。
【０２０２】
或いは、基準セル電圧Ｖ３よりも低い基準セル電圧を設定し、平均セル電圧Ｖ１が、この基準セル電圧よりも低下したと判定したときに流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えるようにしてもよい。このときには平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定した時点で先にガス利用率の制御が開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が前記基準セル電圧よりも低下したと判定したときに流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えられ、ガス利用率制御のバックアップとして、電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去が開始されることになる。
【０２０３】
なお、基準セル電圧ではなく、基準セル電圧差を用いて平均セル電圧Ｖ１の低下を判定してもよいことは、上記実施の形態例１の場合と同様である。
【０２０４】
また、図示は省略するが、上記実施の形態例２又は３の燃料電池（図７，図１２参照）において図１７と同様に水素ガス循環ライン２０に燃料ガスバイパスラインとしての水素ガスバイパスライン３６と、流通方向切替手段としての流通方向切替弁３７と、電極触媒被毒物質除去手段としての電極触媒被毒物質除去装置３４とを設けた構成としてもよい。
【０２０５】
この場合、ガス利用率制御装置３０は、上記実施の形態例２又は３のガス利用率制御装置３０（図７，図１２参照）と同様にガス利用率制御手段として機能し（図８〜図１０参照）、且つ、被毒物質除去開始制御手段としても機能する。
【０２０６】
即ち、ガス利用率制御装置３０では、図８，図９又は図１０のステップＳ８３，Ｓ１０３又はＳ１３３において平均セル電圧差ΔＶ２（発電電圧モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１と発電電圧モニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定したとき、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって、水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替える。その後、ガス利用率制御装置３０では、図８，図９又は図１０のステップＳ８９，Ｓ１１０，Ｓ１１６，Ｓ１２２，Ｓ１３９，Ｓ１４５又はＳ１５１において平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２（発電電圧モニタ用セル３２を設ける場合には発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧）近くまで回復したと判定したとき、流通方向切替弁２７などの流通方向切替手段によって、水素ガスの流通方向をバイパスライン３６側から水素ガス循環ライン２０側に切り替えて初期の状態に戻す。
【０２０７】
なお、上記の場合にはガス利用率制御と、電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去とが同時に行われることになるが、これに限定するものではなく、両者の作動タイミングをずらすようにしてもよい。例えば、基準セル電圧差ΔＶ１よりも小さい（勿論、通常の平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４（モニタ用セル３２を設ける場合にはモニタ用セル３２のセル電圧）との電圧差よりは大きい）基準セル電圧差を設定し、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定したときに、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって、水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えるようにしてもよい。このときには、電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去が先に開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧計（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したとき、電極触媒被毒物質除去のバックアップとしてガス利用率の制御が開始されることになる。
【０２０８】
或いは、基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きい基準セル電圧差を設定し、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が、この基準セル電圧差よりも低下したと判定したときに、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって、水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えるようにしてもよい。このときには、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定した時点で先にガス利用率の制御が開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧（セル電圧）が低下して平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が前記基準セル電圧差よりも大きくなったと判定したときに、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段によって、水素ガスの流通方向を水素ガス循環ライン２０側からバイパスライン３６側に切り替えられ、ガス利用率制御のバックアップとして電極触媒被毒物質除去装置３４による電極触媒被毒物質の除去が開始されることになる。
【０２０９】
なお、基準セル電圧差ではなく、基準セル電圧を用いて平均セル電圧Ｖ１の低下を判定してもよいことは、上記実施の形態例２の場合と同様である。
【０２１０】
以上のように、本実施の形態例８の燃料電池によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、流通方向切替弁３７などの流通方向切替手段を制御して水素ガスの流通方向を水素ガスバイパスライン３６側に切り替えることにより、電極触媒被毒物質除去装置３４による、水素ガスに含まれる電極触媒被毒物質の除去を開始させるため、電極触媒被毒物質除去装置３４を必要なときにのみ使用して使用頻度を低減することができる。このため、例えば電極触媒被毒物質除去装置３４のメンテナンスの頻度を低減することなどが可能となる。
【０２１１】
なお、本実施の形態例８においても、必ずしも電極触媒被毒物質除去装置３４を水素ガス循環ライン２０側にのみ設け場合に限定するものではなく、例えば電極触媒被毒物質除去装置３４として被毒物質吸着除去装置などを用いる場合には、酸素ガス添加ライン１９側にも電極触媒被毒物質除去装置３４を設けるようにしてもよい。この場合、図示は省略するが、水素ガス循環ライン２０側と同様に構成する。即ち、酸素ガス循環ライン１９側にも酸素ガスバイパスラインと、酸素ガスの流通方向を酸化剤ガス循環ライン１９側から酸素ガスバイパスライン側へ切り替える又は酸素ガスバイパスライン側から酸素ガス循環ライン１９側へ切り替えるための流通方向切替手段（流通方向切替弁など）とを設け、前記酸素ガスバイパスラインに電極触媒被毒物質除去装置３４を設ける。
【０２１２】
＜実施の形態例９＞
図１８は本発明の実施の形態例９に係る燃料電池の構成図である。図１８において図１と同様の部分には同一の符号を付しており、重複する詳細な説明は省略する。
【０２１３】
図１８に示すように、本実施の形態例８の固体高分子型燃料電池は、上記実施の形態例１の燃料電池（図１参照）において、水素ガス側の接続ライン１６に酸化剤ガス添加手段としての酸素ガス添加ライン３５と、添加開始手段としての添加開始弁３８とを設けた構成となっている。酸素ガス添加ライン３５は、水素ガス側の接続ライン１６と水素ガス循環ライン２０との接続部よりも下流側において、水素ガス側の接続ライン１６に接続されている。添加開始弁３８は酸素ガス添加ライン３５に設けられている。
【０２１４】
従って、添加開始弁３８が開くと、図示しない酸素ガスボンベなどの酸素ガス供給装置から送られてくる酸素ガスが、酸素ガス添加ライン３５を介して接続ライン１６に導入されることにより、水素ガス循環ライン２０を介してスタック１２の出口側から入口側に戻される水素ガスと、スタック１１から流出してスタック１２へ供給される水素ガスとの混合ガスに添加される。その結果、水素ガス中に含まれる電極触媒被毒物質のＣＯが、添加した酸素ガスによって酸化される（ＣＯ2に転化）されるため、水素ガス中のＣＯ濃度が低減される。
【０２１５】
そして、添加開始弁３８を開いて酸素ガスを添加するタイミングは、ガス利用率制御装置３０によって制御される。即ち、本実施の形態例９におけるガス利用率制御装置３０は、上記実施の形態例１（図１参照）のガス利用率制御装置３０と同様にガス利用率制御手段として機能（図２〜図４参照）するだけでなく、酸化剤ガス添加開始制御手段としても機能する。ガス利用率制御装置３０のガス利用率制御機能については上記実施の形態例１のガス利用率制御装置３０（図２〜図４参照）と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略し、ここではガス利用率制御装置３０の酸化剤ガス添加開始制御手段としての機能について詳述する。
【０２１６】
ガス利用率制御装置３０では、図２，図３又は図４のステップＳ２，Ｓ２２又はＳ５２において平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したとき、添加開始弁３８を開けることにより、酸素ガス添加ライン３５を介して酸素ガスを水素ガス中に添加する。その後、ガス利用率制御装置３０では、図２，図３又は図４のステップＳ８，Ｓ２９，Ｓ３５，Ｓ４１，Ｓ５８，Ｓ６４又はＳ７０において平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２近くまで回復したと判定したとき、添加開始弁３８を閉じて酸素ガスの添加を停止する。
【０２１７】
なお、上記の場合にはガス利用率の制御と、酸素ガスの添加とが同時に行われることになるが、これに限定するものではなく、両者の作動タイミングをずらすようにしてもよい。例えば、基準セル電圧Ｖ３よりも高い（勿論、参照セル電圧Ｖ２よりは低い）基準セル電圧を設定し、平均セル電圧Ｖ１が、この基準セル電圧よりも低下したと判定したときに添加開始弁３８を開けて酸素ガスを添加するようにしてもよい。このときには、酸素ガスの添加が先に開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧計（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したときに酸素ガス添加のバックアップとして、ガス利用率の制御が開始されることになる。
【０２１８】
或いは、基準セル電圧Ｖ３よりも低い基準セル電圧を設定し、平均セル電圧Ｖ１が、この基準セル電圧よりも低下したと判定したときに添加開始弁３８を開けて酸素ガスを添加するようにしてもよい。このときには、平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定した時点で先にガス利用率の制御が開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が前記基準セル電圧よりも低下したと判定したときに添加開始弁３８が開けられ、ガス利用率制御のバックアップとして酸素ガスの添加が開始されることになる。
【０２１９】
なお、基準セル電圧ではなく、基準セル電圧差を用いて平均セル電圧Ｖ１の低下を判定してもよいことは、上記実施の形態例１の場合と同様である。
【０２２０】
また、図示は省略するが、上記実施の形態例２又は３の燃料電池（図７，図１２参照）において図１８と同様に水素ガス側の接続ライン１６に酸化剤ガス添加手段としての酸素ガス添加ライン３５と、添加開始手段としての添加開始弁３８とを設けた構成としてもよい。
【０２２１】
この場合、ガス利用率制御装置３０は上記実施の形態例２又は３のガス利用率制御装置３０（図７，図１２参照）と同様にガス利用率制御手段として機能し（図８〜図１０参照）、且つ、酸化剤ガス添加開始制御手段としても機能する。
【０２２２】
即ち、ガス利用率制御装置３０では、図８，図９又は図１０のステップＳ８３，Ｓ１０３又はＳ１３３において平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定したとき、添加開始弁３８を開けることにより、酸素ガス添加ライン３５を介して酸素ガスを水素ガス中に添加する。その後、ガス利用率制御装置３０では、図８，図９又は図１０のステップＳ８９，Ｓ１１０，Ｓ１１６，Ｓ１２２，Ｓ１３９，Ｓ１４５又はＳ１５１において平均セル電圧Ｖ１が参照セル電圧Ｖ２（発電電圧モニタ用セル３２を設ける場合には発電電圧モニタ用セル３２の発電電圧）近くまで回復したと判定したとき、添加開始弁３８を閉じて酸素ガスの添加を停止する。
【０２２３】
なお、上記の場合にはガス利用率の制御と、酸素ガスの添加とが同時に行われることになるが、これに限定するものではなく、両者の作動タイミングをずらすようにしてもよい。例えば、基準セル電圧差ΔＶ１よりも小さい（勿論、通常の平均セル電圧Ｖ１と参照平均セル電圧Ｖ４（モニタ用セル３２を設ける場合にはモニタ用セル３２のセル電圧）との電圧差よりは大きい）基準セル電圧差を設定し、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定したときに添加開始弁３８を開けて酸素ガスを添加するようにしてもよい。このときには、酸素ガスの添加が先に開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧計（セル電圧）が低下して平均セル電圧Ｖ１が基準セル電圧Ｖ３よりも低下したと判定したとき、酸素ガス添加のバックアップとしてガス利用率の制御が開始されることになる。
【０２２４】
或いは、基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きい基準セル電圧差を設定し、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が、この基準セル電圧差よりも低下したと判定したときに添加開始弁３８を開けて酸素ガスを添加するようにしてもよい。このときには、平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が基準セル電圧差ΔＶ１よりも大きくなったと判定した時点で先にガス利用率の制御が開始されてスタック１２の発電電圧（セル電圧）を回復させることになり、それでも更にスタック１２の発電電圧（セル電圧）が低下して平均セル電圧差ΔＶ２（モニタ用セル３２を設ける場合には平均セル電圧Ｖ１とモニタ用セル３２のセル電圧との電圧差）が前記基準セル電圧差よりも大きくなったと判定したとき、添加開始弁３８が開けられ、ガス利用率制御のバックアップとして酸素ガスの添加が開始されることになる。
【０２２５】
なお、基準セル電圧差ではなく、基準セル電圧を用いて平均セル電圧Ｖ１の低下を判定してもよいことは、上記実施の形態例２の場合と同様である。
【０２２６】
以上のように、本実施の形態例９によれば、電極触媒被毒物質の濃縮によってスタック１２の発電電圧が低下したときにのみ、添加開始弁３８を制御して、酸素ガス添加ライン３５による酸素ガスの添加を開始させるため、酸素ガスを効率的に利用することができるなどの効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
本発明は燃料電池及びその運転方法に関するものであり、水中航行体に搭載される循環方式の燃料電池などに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明の実施の形態例１に係る燃料電池の構成図である。
【図２】前記燃料電池に備えたガス利用率制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】前記ガス利用率制御装置の他の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】前記ガス利用率制御装置の更に他の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】ガス利用率制御を行わない場合の発電電圧の変化などの概要を示す説明図である。
【図６】ガス利用率制御を行った場合の発電電圧の変化などの概要を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態例２に係る燃料電池の構成図である。
【図８】前記燃料電池に備えたガス利用率制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】前記ガス利用率制御装置の他の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】前記ガス利用率制御装置の更に他の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】平均セル電圧と参照平均セル電圧との電圧差を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態例３に係る燃料電池の構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態例４に係る燃料電池の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態例５に係る燃料電池の構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態例６に係る燃料電池の構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態例７に係る燃料電池の構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態例８に係る燃料電池の構成図である。
【図１８】本発明の実施の形態例９に係る燃料電池の構成図である。
【図１９】従来の循環方式の燃料電池の構成図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１１，１２  スタック
１３  酸素ガス供給ライン
１４  水素ガス供給ライン
１５，１６  接続ライン
１７  酸素ガス排出ライン
１８  水素ガス排出ライン
１９  酸素ガス循環ライン
２０  水素ガス循環ライン
２１，２２  ブロア
２３  酸素ガス排出流量調整弁
２４  水素ガス排出流量調整弁
２５  発電電圧計
２６  酸素ガス供給流量計
２７  水素ガス供給流量計
２８  酸素ガス排出流量計
２９  水素ガス排出流量計
３０  ガス利用率制御装置
３１  発電電圧計
３２  モニタ用セル
３４  電極触媒被毒物質除去装置
３５  酸素ガス添加ライン
３６  バイパスライン
３７  流通方向切替弁
３８  添加開始弁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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