(57)【要約】【課題】燃料電池の運転時に、電極周辺部の電位の変動を抑制して電解質膜等の劣化を有効に阻止することができ、燃料電池を良好な状態で運転制御することを可能にする。【解決手段】燃料電池１０の運転方法は、電解質膜・電極構造体２４に設けられた電位センサ６０により、発電中の電位を検出する工程と、電位と前記燃料電池１０の運転条件との関係が予め設定されたマップに基づいて、検出された電位が所定の範囲内に収束するように、前記燃料電池１０の運転条件を設定する工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の運転方法であって、
前記電解質膜・電極構造体の電極周辺部に設けられた電位センサにより、発電中の電位を検出する工程と、
電位と前記燃料電池の運転条件との関係が予め設定されたマップに基づいて、検出された電位が所定の範囲内に収束するように、前記燃料電池の運転条件を設定する工程と、
を有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、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）と多孔質カーボン（ガス拡散層）からなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを構成している。通常、燃料電池では、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池では、燃料ガスがアノード側からカソード側に固体高分子電解質膜を透過する一方、酸化剤ガスが前記カソード側から前記アノード側に前記固体高分子電解質膜を透過する場合がある。
【０００４】
このため、アノード側及びカソード側では、水素と酸素とが反応して過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が発生し易い（Ｈ２＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ２）。この過酸化水素は、電極中のカーボン担体や白金（Ｐｔ）上で分解し、例えば、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が発生する。これにより、固体高分子電解質膜及び電極触媒を劣化させるという問題がある。
【０００５】
その際、電解質膜・電極構造体では、低電位で過酸化水素の発生が促進される一方、高電位でヒドロキシラジカル等の活性物質の発生が促進されることが確認されている。そこで、この種の不具合を解決させるため、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。
【０００６】
この燃料電池システムでは、電解質を挟んで一方側に配置される燃料極と、前記電解質を挟んで他方側に配置される酸化剤ガス極とを備え、その停止状態又は保管状態において、前記燃料極の電位及び前記酸化剤ガス極の電位の少なくともいずれかが、前記燃料極又は前記酸化剤ガス極の劣化が抑制される電位に制御されることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、燃料電池の発電時において、特に電極周辺部の電位が、発電条件によって大きく変化している。このため、発電時に変動する電位により、電極周辺部における過酸化水素及び活性物質の生成量が変化してしまう。しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池の停止状態又は保管状態において、電位を制御するものであり、発電時に電極周辺部の電位の変動に対応することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、燃料電池の運転時に、電極周辺部の電位の変動を抑制して電解質膜等の劣化を有効に阻止することができ、燃料電池を良好な状態で運転制御することが可能な燃料電池の運転方法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】
【００１０】
本発明は、アノード電極とカソード電極との間に電解質膜を挟持する電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池の運転方法に関するものである。
【００１１】
この運転方法は、電解質膜・電極構造体の電極周辺部に設けられた電位センサにより、発電中の電位を検出する工程と、電位と燃料電池の運転条件との関係が予め設定されたマップに基づいて、検出された電位が所定の範囲内に収束するように、前記燃料電池の運転条件を設定する工程とを有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電位センサは、最も劣化が惹起し易い電解質膜・電極構造体の電極周辺部に設けられている。そして、燃料電池の発電時における電極周辺部の電位の変化を検出し、検出された電位が所定の範囲内に収束するように、予め設定されたマップに基づいて前記燃料電池の運転条件が設定されている。このため、電極周辺部に過酸化水素や活性物質が発生することを可及的に阻止することができ、電解質膜等の劣化を有効に阻止するとともに、燃料電池を良好な状態で運転制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の運転方法が実施される燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の要部断面説明図である。
【図４】前記電解質膜・電極構造体に組み込まれる電位センサの説明図である。
【図５】電位と過酸化水素及び活性物質の発生量との関係説明図である。
【図６】燃料電池の運転条件を示すマップである。
【図７】高負荷発電条件から低負荷発電条件に変更される際の制御説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る運転方法が実施される燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の要部断面説明図である。
【図９】高負荷発電条件から低負荷発電条件に変更される際の制御説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の運転方法が実施される燃料電池システム１２は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される車載用燃料電池システムを構成する。
【００１５】
燃料電池システム１２は、複数の燃料電池１０が積層される燃料電池スタック１４と、前記燃料電池スタック１４に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１６と、前記燃料電池スタック１４に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１８と、前記燃料電池スタック１４に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給装置２０と、前記燃料電池システム１２全体の制御を行う制御部（ＥＣＵ）２２とを備える。
【００１６】
図２に示すように、燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体２４を第１セパレータ２６及び第２セパレータ２８で挟持する。第１セパレータ２６及び第２セパレータ２８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、電解質膜・電極構造体２４は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜３０と、前記固体高分子電解質膜３０を挟持するアノード電極３２及びカソード電極３４とを備える。固体高分子電解質膜３０は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
【００１８】
カソード電極３４の外周端部は、全周に亘ってアノード電極３２の外周端部よりも外側に突出するとともに、前記アノード電極３２は、固体高分子電解質膜３０の一方の面に配置される。アノード電極３２は、全周に亘って固体高分子電解質膜３０の外周を額縁状に露呈させる。カソード電極３４は、固体高分子電解質膜３０の他方の面に配置され、前記固体高分子電解質膜３０の外周端部は、全周に亘って前記カソード電極３４の外周端部よりも外方に突出する。
【００１９】
アノード電極３２は、固体高分子電解質膜３０の一方の面に接合される電極触媒層と、前記電極触媒層に積層されるガス拡散層とを有し、前記電極触媒層は、前記ガス拡散層の全面に設けられる。カソード電極３４は、固体高分子電解質膜３０の他方の面に接合される電極触媒層と、前記電極触媒層に積層されるガス拡散層とを有し、前記電極触媒層は、前記ガス拡散層の全面に設ける。
【００２０】
電極触媒層は、カーボンブラックに白金粒子を担持した触媒粒子を形成し、イオン導伝性バインダーとして高分子電解質を使用し、この高分子電解質の溶液中に前記触媒粒子を均一に混合して作製された触媒ペーストを、固体高分子電解質膜３０の両面に印刷、塗布又は転写することによって構成される。
【００２１】
電解質膜・電極構造体２４は、必要に応じて、固体高分子電解質膜３０の外周を周回する樹脂製枠部材を備えてもよい。樹脂製枠部材は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）等で構成すればよい。
【００２２】
図２に示すように、燃料電池１０の矢印Ｃ方向（図２中、鉛直方向）の上端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔４０ａとが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。
【００２３】
燃料電池１０の矢印Ｃ方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔４０ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。
【００２４】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向の一端縁部には、冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔４２ａが設けられるとともに、前記燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔４２ｂが設けられる。
【００２５】
第１セパレータ２６の電解質膜・電極構造体２４に向かう面２６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとに連通する酸化剤ガス流路４６が設けられる。第２セパレータ２８の電解質膜・電極構造体２４に向かう面２８ａには、燃料ガス入口連通孔４０ａと燃料ガス出口連通孔４０ｂとに連通する燃料ガス流路４８が形成される。酸化剤ガス流路４６及び燃料ガス流路４８は、鉛直方向に向かって酸化剤ガス及び燃料ガスを流通させる。
【００２６】
第１セパレータ２６の面２６ａとは反対の面２６ｂと、第２セパレータ２８の面２８ａとは反対の面２８ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとに連通する冷却媒体流路５０が形成される。冷却媒体流路５０は、水平方向に向かって冷却媒体を流通させる。
【００２７】
第１セパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、この第１セパレータ２６の外周端部を周回して、第１シール部材５２が一体化されるとともに、第２セパレータ２８の面２８ａ、２８ｂには、この第２セパレータ２８の外周端部を周回して、第２シール部材５４が一体化される。
【００２８】
第１シール部材５２及び第２シール部材５４は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００２９】
第２セパレータ２８には、燃料ガス入口連通孔４０ａを燃料ガス流路４８に連通する供給孔部５６と、前記燃料ガス流路４８を燃料ガス出口連通孔４０ｂに連通する排出孔部５８とが形成される。
【００３０】
電解質膜・電極構造体２４には、前記電解質膜・電極構造体２４の電極周辺部に位置して複数の電位センサ（電圧検出器）６０が設けられる。図３及び図４に示すように、電解質膜・電極構造体２４は、カソード電極３４に比べて寸法の小さなアノード電極３２を備えており、このアノード電極３２の触媒端部近傍には、固体高分子電解質膜３０の劣化が他の部位に比べて発生し易い膜劣化発生部６２が存在する。
【００３１】
電位センサ６０は、膜劣化発生部６２の範囲内において、固体高分子電解質膜３０のアノード電極３２側の面に、例えば、前記アノード電極３２の電極端部から外方に数ｍｍ（１ｍｍ〜５ｍｍ）程度離間した位置に設けられ、且つ、該アノード電極３２を周回して複数組だけ設けられる。固体高分子電解質膜３０のカソード電極３４側の面には、電位センサ６０が、必要に応じて前記カソード電極３４の電極端部から外方に数ｍｍ（１ｍｍ〜５ｍｍ）程度離間した位置に設けられ、且つ、該カソード電極３４を周回して複数組だけ設けられる。電位センサ６０は、アノード電極３２側の参照電極を基準として計測する。なお、電位センサ６０の設置部位及び個数は、必要に応じて種々変更可能である。
【００３２】
図１に示すように、酸化剤ガス供給装置１６は、大気からの空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ（ポンプ）７０を備え、前記エアコンプレッサ７０が空気供給流路７２に配設される。空気供給流路７２には、加湿器７４と、バルブ７６を介して前記加湿器７４をバイパスするバイパス流路７８とが設けられ、燃料電池スタック１４の酸化剤ガス入口連通孔３８ａに連通する。酸化剤ガス出口連通孔３８ｂには、空気排出流路８０が連通する。空気排出流路８０は、背圧制御弁８２を介装して希釈器８４に接続される。
【００３３】
燃料ガス供給装置１８は、高圧水素を貯留する高圧水素タンク８６を備え、この高圧水素タンク８６は、水素供給流路８８を介して燃料電池スタック１４の燃料ガス入口連通孔４０ａに連通する。水素供給流路８８には、バルブ９０及びエゼクタ９２が設けられる。
【００３４】
燃料電池スタック１４の燃料ガス出口連通孔４０ｂには、オフガス流路９４が連通する。このオフガス流路９４は、気液分離器９６に接続されるとともに、前記気液分離器９６には、液体成分を排出するドレン流路９８と、気体成分を排出する気体流路１００とが設けられる。気体流路１００は、循環路１０２を介してエゼクタ９２に接続される一方、パージ弁１０４の開放作用下に、希釈器８４に連通する。ドレン流路９８は、バルブ１０６を介して希釈器８４に連通する。
【００３５】
冷却媒体供給装置２０は、燃料電池スタック１４の冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとに連通し、冷却媒体を循環供給する冷却媒体循環路１０８を備える。冷却媒体循環路１０８には、冷却媒体入口連通孔４２ａ側に近接して冷却ポンプ１１０が配置されるとともに、冷却媒体出口連通孔４２ｂに近接してラジエータ１１２が配置される。
【００３６】
空気供給流路７２、空気排出流路８０、水素供給流路８８及びオフガス流路９４には、それぞれ圧力計１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及び１１４ｄが配置される。空気供給流路７２及び水素供給流路８８には、湿度計１１６ａ、１１６ｂが配置される。空気排出流路８０、気体流路１００及び冷却媒体循環路１０８には、温度計１１８ａ、１１８ｂ及び１１８ｃが配置される。
【００３７】
このように構成される燃料電池システム１２の動作について、以下に説明する。
【００３８】
図１に示すように、酸化剤ガス供給装置１６を構成するエアコンプレッサ７０を介して空気供給流路７２に酸化剤ガス（空気）が送られる。この酸化剤ガスは、加湿器７４を通って加湿された後、又は、バイパス流路７８を通って前記加湿器７４をバイパスした後、燃料電池スタック１４の酸化剤ガス入口連通孔３８ａに供給される。
【００３９】
一方、燃料ガス供給装置１８では、バルブ９０の開放作用下に、高圧水素タンク８６から水素供給流路８８に燃料ガス（水素ガス）が供給される。この燃料ガスは、エゼクタ９２を通った後、燃料電池スタック１４の燃料ガス入口連通孔４０ａに供給される。
【００４０】
また、冷却媒体供給装置２０では、冷却ポンプ１１０の作用下に、冷却媒体循環路１０８から燃料電池スタック１４の冷却媒体入口連通孔４２ａに純水やエチレングリコールオイル等の冷却媒体が供給される。
【００４１】
図２に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３８ａから第１セパレータ２６の酸化剤ガス流路４６に導入され、矢印Ｃ方向に移動して電解質膜・電極構造体２４のカソード電極３４に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔４０ａから供給孔部５６を通って第２セパレータ２８の燃料ガス流路４８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２４のアノード電極３２に供給される。
【００４２】
従って、各電解質膜・電極構造体２４では、カソード電極３４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００４３】
次いで、カソード電極３４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極３２に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部５８を通り燃料ガス出口連通孔４０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４４】
また、冷却媒体入口連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ２６と第２セパレータ２８との間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２４を冷却した後、冷却媒体出口連通孔４２ｂから排出される。
【００４５】
図１に示すように、酸化剤ガス出口連通孔３８ｂに排出された酸化剤ガスは、空気排出流路８０を流通して希釈器８４に導入される。一方、燃料ガス出口連通孔４０ｂに排出されたオフガス（一部が消費された燃料ガス）は、オフガス流路９４から気液分離器９６に導入される。オフガスは、水分が除去された後、気体流路１００から循環路１０２を介してエゼクタ９２に吸引される。
【００４６】
また、冷却媒体出口連通孔４２ｂに排出された冷却媒体は、冷却媒体循環路１０８を通ってラジエータ１１２により冷却される。さらに、冷却媒体は、冷却ポンプ１１０の作用下に、燃料電池スタック１４に循環供給される。
【００４７】
次いで、本発明の第１の実施形態に係る運転方法について、以下に説明する。
【００４８】
先ず、電解質膜・電極構造体２４に装着された電位センサ６０により実測した電位と、過酸化水素の発生量及び活性物質の発生量との関係を、常時、モニターして、図５に示す安定発電範囲を取得した。
【００４９】
その際、種々の発電条件が取得され、図６に示すように、この得られた燃料電池１０の条件Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対する運転条件（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ）は、電位域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に対応したマップとして制御部２２のメモリに記憶される。
【００５０】
ここで、運転条件としては、燃料電池スタック１４に供給される酸化剤ガスの流量、露点及び圧力、前記燃料電池スタック１４から排出される酸化剤ガスの露点及び圧力、前記燃料電池スタック１４に供給される燃料ガスの流量、露点及び圧力、前記燃料電池スタック１４から排出されるオフガス（燃料ガス）の露点及び圧力、前記燃料電池スタック１４に供給される冷却媒体の温度、並びに該燃料電池スタック１４から排出される冷却媒体の温度等が含まれる。
【００５１】
そこで、燃料電池システム１２が発電運転している際、制御部２２では、各電位センサ６０による検出電位を把握している。電位センサ６０は、複数個を配置しており、その中、検出された最も高い（又は最も低い）検出電位が採用される。発電条件によって、最も高電位（又は最も低電位）となる電解質膜・電極構造体２４の場所が異なるからである。
【００５２】
その際、図７に示すように、高負荷発電条件から低負荷発電条件に変更されると、アノード側の燃料ガス量の低下と酸素の増加とによってアノード側が高電位となり易い。
【００５３】
ここで、図５に示すように、低電位域では、過酸化水素の生成が増加している。従って、図７に示すように、高負荷発電条件から低負荷発電条件に移行する際に、供給される燃料ガス流量及び酸化剤ガス流量が減少すると、高電位域となって過酸化水素の分解による活性物質が発生し易くなる。
【００５４】
そこで、第１の実施形態では、電位センサ６０により電位が上昇したことが検出されると、制御部２２では、予め記憶されているマップ（図６参照）に基づいて、燃料ガス流量を増量させる制御が行われる。具体的には、電位が上昇しないことが予め実証されている電位と燃料ガス量とのマップに基づいて、燃料ガス流量を増量させる制御（修復制御）が行われる。これにより、電位が急激に高電位になることがなく（図７中、修正制御有参照）、活性物質の発生を良好に抑制することができるという効果が得られる。
【００５５】
なお、第１の実施形態では、燃料ガス量を制御したが、これに限定されるものではない。例えば、燃料ガス圧力を下げたり、燃料ガス温度を上げたり、燃料ガス湿度を下げたりしても良い。
【００５６】
また、図５に示す下限値を下回らないように、例えば、燃料ガス又は酸化剤ガスの湿度を上げる制御を行うことができる。一方、最低電位と最高電位とが、図５に示す安定発電範囲に入るように、運転条件を予め記憶されているマップ（図６参照）に基づいて制御することができる。
【００５７】
ところで、燃料電池システム１２では、同一発電条件で発電を続していても、外乱等の影響で結露水が発生する場合がある。この結露水は、電位変化の要因となり、過酸化水素濃度が変化したり、活性物質が発生したりする要因となり易い。
【００５８】
このため、制御部２２は、一定発電運転時に、電位の上昇を検出すると、予め記憶されているマップ（図６参照）に基づいて、所望の運転制御を実施する。具体的には、電位上昇を抑制するために、燃料ガス流量の増加、酸化剤ガス流量の増加、カソード側湿度の低下等の制御の他、図示しないが、冷却媒体温度の上昇制御を組み合わせた制御（修復制御）が行われる。従って、過酸化水素濃度の低下を伴う電位上昇によって活性物質が発生することを、有効に抑制することができる。
【００５９】
この場合、燃料電池システム１２では、電解質膜・電極構造体２４の触媒端部近傍（電極周辺部）に複数の電位センサ６０が設けられている。アノード電極３２の中央部の電位挙動は、前記アノード電極３２の触媒端部近傍（電極周辺部）の電位挙動と異なるからである。すなわち、アノード電極３２の触媒端部近傍は、運転状態により電位変動が顕著に現れる部位である。このため、触媒端部近傍に電位センサ６０を配置することにより、アノード電極３２の内部に配置した電位センサでは検出できない不安定状態を確実に検出することができる。また、劣化し易い触媒端部近傍の電位を直接検出することにより、前記触媒端部近傍の劣化を確実に抑制することが可能になる。
【００６０】
そして、燃料電池１０の発電時における電極周辺部の電位の変化を検出し、検出された電位が所定の範囲内に収束するように、予め設定されたマップに基づいて、前記燃料電池１０の運転条件が設定されている。従って、電極周辺部に過酸化水素や活性物質が発生することを可及的に阻止することができ、固体高分子電解質膜３０等の劣化を有効に阻止するとともに、燃料電池１０を良好な状態で運転制御することが可能になるという効果が得られる。
【００６１】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１２０を構成する電解質膜・電極構造体１２２の要部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０を構成する電解質膜・電極構造体２４と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
電解質膜・電極構造体１２２は、固体高分子電解質膜３０をアノード電極３２ａ及びカソード電極３４ａで挟持する。アノード電極３２ａの外周端部は、カソード電極３４ａの外周端部よりも外方に突出する。すなわち、アノード電極３２ａ及びカソード電極３４ａの寸法は、第１の実施形態のアノード電極３２及びカソード電極３４の寸法とは逆に設定される。
【００６３】
固体高分子電解質膜３０上には、電位センサ６０が、カソード電極３４ａ側の面及び必要に応じてアノード電極３２ａ側の面に、それぞれの電極周辺部に位置して所定の数ずつ設置される。なお、電位センサ６０の配置位置及び個数は、例えば、第１の実施形態と同様である。
【００６４】
このように構成される第２の実施形態では、図９に示す制御が行われる。すなわち、燃料電池１２０では、高負荷発電条件から低負荷発電条件に変更されると、アノード側の燃料ガス量の低下と酸素の増加とによってカソード側が低電位となり易い。
【００６５】
そこで、第２の実施形態では、電位センサ６０により電位が下降したことが検出されると、制御部２２では、予め記憶されているマップ（図６参照）に基づいて、燃料ガス流量を増量させる制御が行われる。
【００６６】
これにより、第２の実施形態では、電位が急激に低電位になることがなく、過酸化水素の発生を良好に抑制することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１２０…燃料電池                  １２…燃料電池システム
１４…燃料電池スタック                  １６…酸化剤ガス供給装置
１８…燃料ガス供給装置                  ２０…冷却媒体供給装置
２２…制御部                            ２４、１２２…電解質膜・電極構造体
２６、２８…セパレータ                  ３０…固体高分子電解質膜
３２…アノード電極                      ３４…カソード電極
４６…酸化剤ガス流路                    ４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路                      ６０…電位センサ
【図１】
2013125638.tif 000003
【図２】
2013125638.tif 000004
【図３】
2013125638.tif 000005
【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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