(57)【要約】【課題】長期間にわたって連続運転しても、発電運転が不能となる時期を精度よく把握できる固体高分子形燃料電池の寿命予測方法を提供する。【解決手段】スタック１１０の酸化極側から排出された使用済みの酸化ガス２ａをサンプリングライン１４１に規定の運転時間Ｔごとにサンプリングして、その水素ガス濃度Ｈ１を水素ガス濃度検出装置１４３で計測し、この水素ガス濃度Ｈ１に基づいて、水素ガスのクロスリーク量Ｑを運転時間Ｔごとに算出し、クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ以上となったら、運転時間Ｔごとのクロスリーク量Ｑから下記の式を満足する定数Ｃを算出し、算出された定数Ｃによる下記の式に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを演算制御装置１４５で求める。Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）※ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質を燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルを複数積層したスタックの当該セルの当該燃料極側に燃料ガスを供給すると共に当該セルの当該酸化極側に酸化ガスを供給して発電運転を行う固体高分子形燃料電池の寿命予測方法であって、
前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガス中の水素ガス濃度Ｈ１を規定の運転時間Ｔごとに計測し、
前記水素ガス濃度Ｈ１に基づいて、前記水素ガスのクロスリーク量Ｑを前記運転時間Ｔごとに算出し、
前記クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ以上となったら、前記運転時間Ｔごとの前記クロスリーク量Ｑから下記の式を満足する定数Ｃを算出し、
算出された前記定数Ｃによる下記の式に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを求める
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池の寿命予測方法。
Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）
ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。
【請求項２】
請求項１に記載の固体高分子形燃料電池の寿命予測方法において、
前記水素ガス濃度Ｈ１及び予め求められる前記スタックの内部の前記燃料ガス中の平均水素ガス濃度Ｈ０から、水素ガス濃度差ΔＨを算出して、
下記の式に基づいて、前記クロスリーク量Ｑを算出する
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池の寿命予測方法。
Ｑ＝（Ｄ／ｔ）×ΔＨ
ただし、Ｄは固体高分子電解質の拡散係数、ｔは固体高分子電解質の厚さである。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の固体高分子形燃料電池の寿命予測方法において、
前記スタックの前記酸化極側から排出される使用済みの前記酸化ガスの流量が基準値Ｆｓであるときに、前記水素ガス濃度Ｈ１を計測する
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池の寿命予測方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の固体高分子形燃料電池の寿命予測方法において、
前記基準値Ｑｓが、前記最大許容クロスリーク量Ｑｍの４〜１０％に対応する大きさである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池の寿命予測方法。
【請求項５】
固体高分子電解質を燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルを複数積層したスタックと、
前記スタックの前記セルの前記燃料極側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記スタックの前記セルの前記酸化極側に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と
を備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガスをサンプリングする排酸化ガスサンプリング手段と、
前記排酸化ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記酸化ガス中の水素ガス濃度Ｈ１を計測する水素ガス濃度計測手段と、
前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガスを規定の運転時間Ｔごとにサンプリングするように前記排酸化ガスサンプリング手段を制御すると共に、前記水素ガス濃度計測手段で計測された前記水素ガス濃度Ｈ１に基づいて、前記水素ガスのクロスリーク量Ｑを前記運転時間Ｔごとに算出し、前記クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ以上となったら、前記運転時間Ｔごとの前記クロスリーク量Ｑから下記の式を満足する定数Ｃを算出し、算出された前記定数Ｃによる下記の式に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを求める演算制御手段と
を備えていることを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）
ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。
【請求項６】
請求項５に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記演算制御手段が、前記水素ガス濃度Ｈ１及び予め求められる前記スタックの内部の前記燃料ガス中の平均水素ガス濃度Ｈ０から、水素ガス濃度差ΔＨを算出して、下記の式に基づいて、前記クロスリーク量Ｑを算出するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
Ｑ＝（Ｄ／ｔ）×ΔＨ
ただし、Ｄは固体高分子電解質の拡散係数、ｔは固体高分子電解質の厚さである。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記スタックの前記酸化極側から排出される使用済みの前記酸化ガスの流量を求める排酸化ガス流量計測手段を備え、
前記演算制御手段が、前記排酸化ガス流量計測手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流量が基準値Ｆｓであるときに、前記水素ガス濃度Ｈ１を計測するように前記排酸化ガスサンプリング手段を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記排酸化ガス流量計測手段が、前記スタックから外部負荷への電流量を計測する電流量計測手段である
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記演算制御手段で算出された結果に基づく情報を表示する表示手段を備えている
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子形燃料電池の寿命予測方法及びそれを使用する固体高分子形燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質を、ガス透過性及び導電性を有する燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルと、導電性を有すると共に水素ガスを含有する燃料ガス及び酸素ガスを含有する酸化ガスを流通させるガス流路をそれぞれ形成されたセパレータとを交互に複数積層したスタックを備え、当該スタックの上記セパレータの上記燃料ガス流路を介して上記セルの上記燃料極に燃料ガスが供給されると共に、当該スタックの上記セパレータの上記酸化ガス流路を介して上記セルの上記酸化極に酸化ガスが供給されることにより、当該燃料ガス中の水素ガスと当該酸化ガス中の酸素ガスとを当該セルで電気化学的に反応させて、水を生成すると共に電力を発生することができるようになっている。
【０００３】
このような固体高分子形燃料電池においては、発電運転を行っていくと、前記セルの前記固体高分子電解質に徐々に亀裂等を生じて、比較的高い圧力の燃料極側の燃料ガスが、比較的低い圧力の酸化極側に徐々に漏れ出すことにより（クロスリーク）、発電性能が徐々に低下してしまい、そのまま放置すると、発電運転が不能となってしまう。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１では、スタックの電圧低下を生じた際のクロスリーク量を計測することにより、セルの劣化状況を把握することを提案している。また、下記特許文献２では、開回路電圧（ＯＣＶ）及び定格電圧に基づいてセルの劣化状況を把握して、当該セルの劣化状況に対応して、燃料ガスや酸化ガスの供給量を減少させることにより、劣化の進行を遅延させて寿命の延長を図るようにすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５１４８２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載されている発明では、現在のセルの劣化状況を把握することしかできないため、発電運転が不能となる時期を把握することができず、適切な時期に保守点検等を行うことが難しくなってしまう。また、前記特許文献２に記載されている発明では、開回路電圧（ＯＣＶ）及び定格電圧に基づいてセルの劣化状況を把握することから、数か月以上の長期間にわたって連続して運転すると、ＯＣＶを計測することができず、劣化状況を把握する間隔が非常に長くなってしまうため、発電運転が不能となる時期の把握を精度よく行うことができず、適切な時期に保守点検等を行うことが難しくなってしまう。
【０００７】
このようなことから、本発明は、長期間にわたって連続運転していても、発電運転が不能となる時期の把握を精度よく行うことができる固体高分子形燃料電池の寿命予測方法及びそれを使用する固体高分子形燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法は、固体高分子電解質を燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルを複数積層したスタックの当該セルの当該燃料極側に燃料ガスを供給すると共に当該セルの当該酸化極側に酸化ガスを供給して発電運転を行う固体高分子形燃料電池の寿命予測方法であって、前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガス中の水素ガス濃度Ｈ１を規定の運転時間Ｔごとに計測し、前記水素ガス濃度Ｈ１に基づいて、前記水素ガスのクロスリーク量Ｑを前記運転時間Ｔごとに算出し、前記クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ以上となったら、前記運転時間Ｔごとの前記クロスリーク量Ｑから下記の式を満足する定数Ｃを算出し、算出された前記定数Ｃによる下記の式に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを求めることを特徴とする。
【０００９】
Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）
ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。
【００１０】
第二番目の発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法は、第一番目の発明において、前記水素ガス濃度Ｈ１及び予め求められる前記スタックの内部の前記燃料ガス中の平均水素ガス濃度Ｈ０から、水素ガス濃度差ΔＨを算出して、下記の式に基づいて、前記クロスリーク量Ｑを算出することを特徴とする。
【００１１】
Ｑ＝（Ｄ／ｔ）×ΔＨ
ただし、Ｄは固体高分子電解質の拡散係数、ｔは固体高分子電解質の厚さである。
【００１２】
第三番目の発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法は、第一番目又は第二番目の発明において、前記スタックの前記酸化極側から排出される使用済みの前記酸化ガスの流量が基準値Ｆｓであるときに、前記水素ガス濃度Ｈ１を計測することを特徴とする。
【００１３】
第四番目の発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記基準値Ｑｓが、前記最大許容クロスリーク量Ｑｍの４〜１０％に対応する大きさであることを特徴とする。
【００１４】
また、前述した課題を解決するための、第五番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、固体高分子電解質を燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルを複数積層したスタックと、前記スタックの前記セルの前記燃料極側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記スタックの前記セルの前記酸化極側に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段とを備えている固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガスをサンプリングする排酸化ガスサンプリング手段と、前記排酸化ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記酸化ガス中の水素ガス濃度Ｈ１を計測する水素ガス濃度計測手段と、前記スタックの前記酸化極側から排出された使用済みの前記酸化ガスを規定の運転時間Ｔごとにサンプリングするように前記排酸化ガスサンプリング手段を制御すると共に、前記水素ガス濃度計測手段で計測された前記水素ガス濃度Ｈ１に基づいて、前記水素ガスのクロスリーク量Ｑを前記運転時間Ｔごとに算出し、前記クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ以上となったら、前記運転時間Ｔごとの前記クロスリーク量Ｑから下記の式を満足する定数Ｃを算出し、算出された前記定数Ｃによる下記の式に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを求める演算制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）
ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。
【００１６】
第六番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第五番目の発明において、前記演算制御手段が、前記水素ガス濃度Ｈ１及び予め求められる前記スタックの内部の前記燃料ガス中の平均水素ガス濃度Ｈ０から、水素ガス濃度差ΔＨを算出して、下記の式に基づいて、前記クロスリーク量Ｑを算出するものであることを特徴とする。
【００１７】
Ｑ＝（Ｄ／ｔ）×ΔＨ
ただし、Ｄは固体高分子電解質の拡散係数、ｔは固体高分子電解質の厚さである。
【００１８】
第七番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第五番目又は第六番目の発明において、前記スタックの前記酸化極側から排出される使用済みの前記酸化ガスの流量を求める排酸化ガス流量計測手段を備え、前記演算制御手段が、前記排酸化ガス流量計測手段からの情報に基づいて、前記酸化ガスの流量が基準値Ｆｓであるときに、前記水素ガス濃度Ｈ１を計測するように前記排酸化ガスサンプリング手段を制御するものであることを特徴とする。
【００１９】
第八番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第七番目の発明において、前記排酸化ガス流量計測手段が、前記スタックから外部負荷への電流量を計測する電流量計測手段であることを特徴とする。
【００２０】
第九番目の発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムは、第五番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記演算制御手段で算出された結果に基づく情報を表示する表示手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スタックから排出された使用済みの酸化ガス中の水素ガス濃度Ｈ１に基づいてクロスリーク量Ｑを規定の運転時間Ｔごとに算出してセルの劣化状況を把握すると共に、当該クロスリーク量Ｑの運転時間Ｔごとの変化量から余寿命を予測することができるので、連続運転中であっても、セルの劣化状況を把握することができると共に、余寿命を精度よく予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの主な実施形態の全体概略構成図である。
【図２Ａ】図１の固体高分子形燃料電池発電システムの演算制御装置による固体高分子形燃料電池の寿命予測方法の説明図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く説明図である。
【図２Ｃ】図２Ｃに続く説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法及びそれを使用する固体高分子形燃料電池発電システムの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００２４】
［主な実施形態］
本発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法及びそれを使用する固体高分子形燃料電池発電システムの主な実施形態を図１及び図２Ａ〜２Ｃに基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質を、ガス透過性及び導電性を有する燃料極及び酸化極で挟んで構成されるセルと、導電性を有すると共に燃料ガス１及び酸化ガス２をそれぞれ流通させる各ガス流路を形成されたセパレータとを交互に複数積層した固体高分子形燃料電池のスタック１１０の燃料ガス受入口には、水素ガスを含有する燃料ガス１を供給する燃料ガス供給手段である燃料ガス供給源１２０が燃料ガス送給ライン１２１を介して接続されている。前記スタック１１０の酸化ガス受入口には、酸素ガスを含有する酸化ガス２を供給する酸化ガス供給手段である酸化ガス供給源１３０が酸化ガス送給ライン１３１を介して接続されている。
【００２６】
前記スタック１１０の燃料ガス排出口には、当該スタック１１０の内部で発電反応に供された使用済みの燃料ガス１ａを当該スタック１１０の外部へ排出する燃料ガス排出ライン１２２が接続されている。前記スタック１１０の酸化ガス排出口には、当該スタック１１０の内部で発電反応に供された使用済みの酸化ガス２ａを当該スタック１１０の外部へ排出する酸化ガス排出ライン１３２が接続されている。
【００２７】
前記酸化ガス排出ライン１３２の途中には、当該ライン１３２中を流通する使用済みの前記酸化ガス２ａの一部をサンプリングするサンプリングライン１４１の一端側が接続されている。前記サンプリングライン１４１の他端側は、前記酸化ガス２ａ中の水素ガスの濃度を計測する水素ガス濃度計測手段であるガスクロマトグラフ等の水素ガス濃度検出装置１４３のガス受入口に接続されている。前記サンプリングライン１４１の途中には、バルブ１４２が設けられている。
【００２８】
前記スタック１１０は、各種の電気機器からなる外部負荷Ｌに給電できるように電気的に接続されている。前記スタック１１０と前記外部負荷Ｌとの電気的な接続ラインには、当該スタック１１０から当該外部負荷Ｌへの電流量を計測する電流量計測手段である電流計１４４が設けられている。
【００２９】
前記水素ガス濃度検出装置１４３及び前記電流計１４４は、図示しないタイマを内蔵する演算制御手段である演算制御装置１４５の入力部に電気的に接続されている。前記演算制御装置１４５の出力部は、前記バルブ１４２に電気的に接続されると共に、表示手段である表示装置１４６に電気的に接続されており、当該演算制御装置１４５は、前記電流計１４４及び前記タイマからの情報に基づいて、前記バルブ１４２の開閉作動を制御し、前記水素ガス濃度検出装置１４３からの情報に基づいて、各種演算処理を行って、その結果に基づいて、前記表示装置１４６に各種情報を表示することができるようになっている（詳細は後述する）。
【００３０】
なお、本実施形態においては、前記サンプリングライン１４１、前記バルブ１４２等により排酸化ガスサンプリング手段を構成している。
【００３１】
このような本実施形態に係る固体高分子形燃料電池発電システム１００の作動を次に説明する。
【００３２】
前記燃料ガス供給源１２０から前記燃料ガス送給ライン１２１を介して前記スタック１１０の内部に燃料ガス１を送給すると共に、前記酸化ガス供給源１３０から前記酸化ガス送給ライン１３１を介して前記スタック１１０の内部に酸化ガス２を送給すると、前記燃料ガス１が当該スタック１１０の前記セルの前記燃料極側へ供給されると共に、前記酸化ガス２が当該スタック１１０の前記セルの前記酸化極側へ供給され、当該燃料ガス１中の水素ガス及び当該酸化ガス２中の酸素ガスが当該セルにおいて電気化学的に反応することにより、水が発生すると共に、電力が発生して当該スタック１１０から前記外部負荷Ｌに供給される。
【００３３】
前記スタック１１０の内部で上述の発電反応に供されなかった使用済みの燃料ガス１ａ及び酸化ガス２ａは、生成した水と共に前記排出ライン１２２，１３２を介して当該スタック１１０の外部へ排出される。
【００３４】
このとき、前記演算制御装置１４５は、前記電流計１４４からの情報に基づいて、前記スタック１１０から前記外部負荷Ｌへの電流の有無、すなわち、前記スタック１１０の運転の有無を検知し、前記タイマからの情報に基づいて、当該スタック１１０の運転時間を累計して記録する。
【００３５】
このような発電運転を行って、前記スタック１１０が予め定められた規定の運転時間Ｔに達すると、前記演算制御装置１４５は、前記電流計１４４からの情報に基づいて、当該スタック１１０から前記外部負荷Ｌへの電流量が基準値Ａｓ（例えば、定格電流値）になっているとき（通常、一日に数回はある）、言い換えれば、当該スタック１１０から排出される使用済みの前記酸化ガス２ａの流量が基準値Ｆｓになっているときに、当該スタック１１０の内部から排出されて前記酸化ガス排出ライン１３２を流通する使用済みの前記酸化ガス２ａの一部を前記サンプリングライン１４１に分取してサンプリングするように前記バルブ１４２を開閉制御する。
【００３６】
そして、前記スタック１１０から排出される使用済みの前記酸化ガス２ａの流量が基準値Ｆｓになっているときにサンプリングライン１４１にサンプリングされた当該酸化ガス２ａ中の水素ガス濃度Ｈ１を前記水素ガス濃度検出装置１４２が計測すると、前記演算制御装置１４５は、当該水素ガス濃度検出装置１４３からの情報である上記水素ガス濃度Ｈ１及び予め算出されている前記スタック１１０の内部での前記燃料ガス１中の平均水素ガス濃度Ｈ０から、水素ガス濃度差ΔＨを算出し、下記の式（１）に基づいて、クロスリーク量Ｑを算出して、当該サンプリング時の前記運転時間Ｔと共に記録する。
【００３７】
Ｑ＝（Ｄ／ｔ）×ΔＨ      ・・・（１）
ただし、Ｄは固体高分子電解質の拡散係数、ｔは固体高分子電解質の厚さである。
【００３８】
このように規定の運転時間Ｔごとに前記クロスリーク量Ｑを算出して記録していき、当該クロスリーク量Ｑが基準値Ｑｓ（例えば、最大許容クロスリーク量Ｑｍに対して４〜１０％程度）に達すると（図２Ａ参照）、前記演算制御装置１４５は、今までに記録した前記クロスリーク量Ｑ及び前記運転時間Ｔから、下記の式（２）を満足する定数Ｃを最小二乗法等により算出して決定する。
【００３９】
Ｑ＝Ｑ０・ｅｘｐ（ＣＴ）      ・・・（２）
ただし、Ｑ０は予め求められる初期クロスリーク量である。
【００４０】
続いて、前記演算制御装置１４５は、決定された前記定数Ｃによる前記式（２）に基づいて、予め設定されている最大許容クロスリーク量Ｑｍとなる最大可能運転時間Ｔｍを求め（図２Ｂ参照）、その結果に基づいて、残余の可能運転時間Ｔｅ（＝Ｔｍ−Ｔ）を算出して、前記表示装置１４６に表示させる。
【００４１】
そして、前記演算制御装置１４５は、上述した運転時間Ｔごとのクロスリーク量Ｑの算出を引き続き行うことにより（図２Ｃ参照）、前記定数Ｃを新たに算出し直して、前記式（２）を逐次更新し、より正確な残余の可能運転時間Ｔｅを算出する。
【００４２】
つまり、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、前記クロスリーク量Ｑと前記運転時間Ｔとの間に上記式（１），（２）で表される関係があることを新たに知見して、本発明を完成するに至ったのである。
【００４３】
このような知見に基づいてなされた本実施形態においては、前記スタック１１０から排出された使用済みの前記酸化ガス２ａ中の水素ガス濃度Ｈ１に基づいて前記クロスリーク量Ｑを規定の前記運転時間Ｔごとに算出して前記セルの劣化状況を把握すると共に、当該クロスリーク量Ｑの前記運転時間Ｔごとの変化量から余寿命を予測できるようにしたので、連続運転中であっても、前記セルの劣化状況を把握することができると共に、余寿命を精度よく予測することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、長期間（例えば、数か月間）にわたって連続運転していても、発電運転が不能となる時期の把握を精度よく行うことができるので、適切な時期に保守点検等を行うことが容易にできる。
【００４５】
なお、前記基準値Ｑｓは、前記最大許容クロスリーク量Ｑｍに対して４〜１０％であると好ましく、特に、８〜１０％であるとさらに好ましい。なぜなら、前記基準値Ｑｓが、前記最大許容クロスリーク量Ｑｍに対して４％未満であると、前記定数Ｃの算出精度が低くなりやすく、前記最大許容クロスリーク量Ｑｍに対して１０％を超えると、予測された残余の可能運転時間Ｔｅが短くなり、保守点検等を行う時期までのゆとりがなくなってしまうからである。
【００４６】
また、前記燃料ガス１としては、灯油やガソリン等の液体炭化水素原料や天然ガスやプロパンガス等の気体炭化水素原料等のような炭化水素原料を改質反応処理することにより、水素ガスを含有させた改質ガスや、水素ガスそのもの等を挙げることができる。また、前記酸化ガス２としては、空気や、酸素ガスそのもの等を挙げることができる。
【００４７】
ここで、前記燃料ガス１として水素ガスそのものを利用する場合や、前記酸化ガス２として酸素ガスそのものを利用する場合には、前記スタック１１０から排出される使用済みの前記ガス１ａ，２ａを再利用できるように、前記ガス供給源１２０，１３０から供給された新たな前記ガス１，２と共に前記スタック１１０に改めて供給する循環ブロア等のような循環利用手段を備えると好ましい。
【００４８】
［他の実施形態］
また、前述した実施形態においては、前記電流計１４４で前記スタック１１０から前記外部負荷Ｌへの電流量を計測することにより、前記スタック１１０から排出される使用済みの前記酸化ガス２ａの流量が基準値Ｆｓになっているか否かを知見する排酸化ガス流量計測手段を構成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記酸化ガス排出ライン１３２に流量計を設けることにより、前記スタック１１０から排出される使用済みの前記酸化ガス２ａの流量が基準値Ｆｓになっているか否かを知見する排酸化ガス流量計測手段を構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る固体高分子形燃料電池の寿命予測方法及びそれを使用する固体高分子形燃料電池発電システムは、連続運転中であっても、セルの劣化状況を把握することができると共に、余寿命を精度よく予測することができるので、各種産業において極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１，１ａ  燃料ガス
２，２ａ  酸化ガス
１００  固体高分子形燃料電池発電システム
１１０  スタック
１２０  燃料ガス供給源
１２１  燃料ガス送給ライン
１２２  燃料ガス排出ライン
１３０  酸化ガス供給源
１３１  酸化ガス送給ライン
１３２  酸化ガス排出ライン
１４１  サンプリングライン
１４２  バルブ
１４３  水素ガス濃度検出装置
１４４  電流計
１４５  演算制御装置
１４６  表示装置
Ｌ  外部負荷
【図１】
2012174397.tif 000003
【図２Ａ】
2012174397.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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