(57)【要約】【課題】出力を向上させるとともに、部品点数を低減することのできる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム２は、電解質膜１５、電解質膜１５の一方側に配置され、液体燃料が供給されるアノード電極１６、および、電解質膜１５の他方側に配置され、空気が供給されるカソード電極１７を備える燃料電池３と、燃料電池３に対して供給された液体燃料が反応して生成される水を含む排出液を、燃料電池３に還流するための第１還流ライン２４と、第１還流ライン２４に介在され、排出液を液体と気体とに分離するための気液分離器を兼ねる調整タンク２５と、カソード電極１７に対して空気を供給するための空気供給ライン３３と、調整タンク２５において分離された気体を空気供給ライン３３に供給するための水蒸気供給ライン６２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質膜、前記固体電解質膜の一方側に配置され、液体燃料が供給される燃料側電極、および、前記固体電解質膜の他方側に配置され、空気が供給される酸素側電極を備える燃料電池と、
前記燃料電池に対して供給された液体燃料が反応して生成される水を含む排出液を、前記燃料電池に還流するための還流経路と、
前記還流経路に介在され、前記排出液を液体と気体とに分離するための気液分離器と、
前記酸素側電極に対して空気を供給するための空気供給経路と、
前記気液分離器において分離された気体を前記空気供給経路に供給するための気体供給経路と
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質層、電解質層の一方側に配置されたアノード、および、電解質層の他方側に配置されたカソードを有する燃料電池と、アノードに液体燃料を供給する燃料給排部と、カソードに空気を供給する空気給排部とを備える燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池システムにおける燃料給排部は、アノードから排出される液体燃料を再びアノードに還流する還流管、還流管に介在される気液分離器、および、気液分離器で分離された窒素や水蒸気を排出するためのガス排出管を備える。また、空気給排部は、空気供給経路を備える。
【０００４】
特許文献１に記載の燃料電池システムの燃料給排部では、還流管、気液分離器およびアノードを循環するクローズドラインが形成されており、かかるクローズドラインを液体燃料が循環する。また、気液分離器で分離された窒素や水蒸気は、ガス排出管を介して外部へ排出される。一方、空気給排部では、通常、酸素および水蒸気を含む空気を、空気供給経路からカソードに供給することにより、燃料電池が発電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３４９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来より、燃料電池では、液体燃料がアノードと電解質層とカソードとに順次浸透するクロスリーク（あるいはクロスオーバー）を生じており、このクロスリークに起因して、液体燃料に含まれる水がカソードに存在する。そのため、空気給排部からカソードへ、比較的少量の水蒸気を含む空気をそのまま供給しても、カソードにおいて水蒸気の量は十分に確保されている。
【０００７】
しかるに、燃料電池の発電効率や耐久性を高めるためには、燃料電池は、本来、設計上、クロスリークを低減するべきである。このような燃料電池では、カソードへの供給に必要な水蒸気の量を比較的多く設定する必要がある。そのため、例えば、空気給排部において空気供給経路に介在させるように加湿器を設け、かかる加湿器によって加湿した空気を空気供給経路からカソードに供給することが試案される。
【０００８】
しかし、空気給排部に加湿器を設けると、加湿器を運転するための電気エネルギーが必要となり、そのため、燃料電池で発電した電力を加湿器に供給する必要がある。その結果、燃料電池システム全体として、出力が低下するという不具合がある。
【０００９】
また、燃料電池システムに、別途、加湿器を設けるので、部品点数が増加するという不具合がある。
【００１０】
本発明の目的は、出力を向上させるとともに、部品点数を低減することのできる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、固体電解質膜、前記固体電解質膜の一方側に配置され、液体燃料が供給される燃料側電極、および、前記固体電解質膜の他方側に配置され、空気が供給される酸素側電極を備える燃料電池と、前記燃料電池に対して供給された液体燃料が反応して生成される水を含む排出液を、前記燃料電池に還流するための還流経路と、前記還流経路に介在され、前記排出液を液体と気体とに分離するための気液分離器と、前記酸素側電極に対して空気を供給するための空気供給経路と、前記気液分離器において分離された気体を前記空気供給経路に供給するための気体供給経路とを備えることを特徴としている。
【００１２】
この燃料電池システムでは、気液分離器において分離された気体に含まれる水蒸気を気体供給経路から空気供給経路に供給することができる。そのため、空気供給経路から燃料電池に必要量の水蒸気を酸素とともに供給することができる。その結果、燃料電池システムの出力を向上させることができる。
【００１３】
また、空気供給経路に、別途、加湿器によって空気を加湿することなく、気液分離器において分離された気体に含まれる水蒸気を気体供給経路から空気供給経路に供給することができる。そのため、部品点数の増加を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料電池システムは、出力を向上させることができ、また、部品点数の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の燃料電池システムの一実施形態が搭載された電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す電動車両の変形例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．電動車両の全体構成
図１に示すように、電動車両１は、モータ４２を動力源とし、燃料電池３およびバッテリ４４を電源としてモータ４２を駆動させる電動車両である。電動車両１は、燃料電池システム２を搭載している。
【００１７】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、燃料成分を含む液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。
【００１８】
燃料成分としては、例えば、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ヒドラジンなどのヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
【００１９】
液体燃料としては、燃料成分をそのまま用いてもよいが、燃料成分を、例えば、水などで希釈して用いることができる。
【００２０】
燃料電池３は、燃料電池セル１１を備えている。なお、燃料電池３は、複数の燃料電池セル１１が積層されたスタック構造として構成される場合があるが、図１においては、図解し易いように１つの燃料電池セル１１のみを示している。
【００２１】
燃料電池セル１１は、膜電極接合体１２と、燃料供給部材１３、空気供給部材１４とを備えている。
【００２２】
膜電極接合体１２は、固体電解質膜の一例としての電解質膜１５と、燃料側電極の一例としてのアノード電極１６と、酸素側電極の一例としてのカソード電極１７とを備えている。
【００２３】
電解質膜１５は、アニオン交換形の高分子電解質膜から形成されている。
【００２４】
アノード電極１６は、電解質膜１５の厚み方向一方側の表面に、薄層として配置されている。アノード電極１６は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極１６は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００２５】
カソード電極１７は、電解質膜１５に対してアノード電極１６の反対側、すなわち、電解質膜１５の厚み方向他方側の表面に、薄層として配置されている。カソード電極１７は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、カソード電極１７は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００２６】
燃料供給部材１３は、膜電極接合体１２の厚み方向一方側に配置されている。燃料供給部材１３は、気体不透過性の導電性材料から形成されている。燃料供給部材１３には、燃料流路１８が形成されている。
【００２７】
燃料流路１８は、燃料供給部材１３の厚み方向他方面に形成されている。燃料流路１８は、燃料供給部材１３の厚み方向他方面から厚み方向一方へ凹む凹溝であり、幅方向（上下方向および厚み方向に対して直交する方向）に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。燃料流路１８は、アノード電極１６に向かい合っている。
【００２８】
空気供給部材１４は、膜電極接合体１２の厚み方向他方側に配置されている。空気供給部材１４は、気体不透過性の導電性材料から形成されている。空気供給部材１４には、空気流路１９が形成されている。
【００２９】
空気流路１９は、空気供給部材１４の厚み方向一方面に形成されている。空気流路１９は、空気供給部材１４の厚み方向一方面から厚み方向他方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。空気流路１９は、カソード電極１７に向かい合っている。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、燃料タンク２１、燃料供給ライン２２、第１ポンプ２３、第１弁２０、還流経路の一例としての第１還流ライン２４、気液分離装置の一例としての調整タンク２５、第２ポンプ２６、排出ライン２８および第２弁６０を備えている。
【００３０】
燃料タンク２１は、上記した液体燃料を貯蔵する。燃料タンク２１内における液体燃料の燃料成分濃度は、燃料成分の種類によっても異なるが、燃料成分がヒドラジンである場合には、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、６０質量％以下、好ましくは、４０質量％以下である。
【００３１】
燃料供給ライン２２は、燃料タンク２１から調整タンク２５（後述）に液体燃料を供給するための配管である。燃料供給ライン２２の供給方向上流端は、燃料タンク２１に接続されている。
【００３２】
第１ポンプ２３は、燃料タンク２１内の液体燃料を燃料流路１８に輸送するためのポンプである。第１ポンプ２３は、燃料供給ライン２２の途中に介在されている。第１ポンプ２３としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。
【００３３】
第１弁２０は、燃料供給ライン２２の途中に介在されており、具体的には、第１ポンプ２３の供給方向下流側に配置されている。第１弁２０としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００３４】
第１還流ライン２４は、液体燃料を燃料電池３に還流するための還流管である。詳しくは、第１還流ライン２４は、燃料電池３の燃料流路１８に対して供給された液体燃料が反応して生成される水を含む排出液を、燃料電池３の燃料流路１８に還流するための還流管である。第１還流ライン２４の還流方向上流端（一端部）は、燃料流路１８の下流端（出口あるいは上端部）に接続されている。第１還流ライン２４の還流方向下流端（他端部）は、燃料流路１８の上流端（入口あるいは下端部）に接続されている。第１還流ライン２４および燃料流路１８は、液体燃料が循環する循環（クロード）ラインを形成している。
【００３５】
調整タンク２５は、燃料タンク２１から供給される液体燃料が排出液（後述）により希釈された状態で、一時的に貯蔵するためのタンクである。調整タンク２５は、第１還流ライン２４の途中に介在されている。調整タンク２５の下端部には、燃料供給ライン２２の供給方向下流端が接続されている。また、調整タンク２５は、燃料電池３の燃料流路１８から排出された排出液を、液体燃料と、気体（後述する水蒸気を含む気体）とに分離するための気液分離器を兼ねている。
【００３６】
調整タンク２５内における液体燃料の燃料成分濃度は、燃料タンク２１内における液体燃料の燃料成分濃度よりも低い。より具体的には、調整タンク２５内における液体燃料の燃料成分濃度は、電動車両１の走行状態に応じて調整されるが、電動車両１が一定の速度で走行している場合には、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、２０質量％以下、好ましくは、１５質量％以下である。
【００３７】
第２ポンプ２６は、調整タンク２５内の液体燃料を燃料流路１８に輸送（供給）するためのポンプである。第２ポンプ２６は、第１還流ライン２４の途中に介在されており、詳しくは、第１還流ライン２４における調整タンク２５より還流（供給）方向下流側に配置されている。第２ポンプ２６としては、上記した第１ポンプ２３と同様の送液ポンプが挙げられる。
【００３８】
排気ライン２８は、調整タンク２５で分離された気体（における後述する残部）を排気するための配管である。排気ライン２８の排気方向上流端は、調整タンク２５の上端部に接続されている。排気ライン２８の排気方向下流端は、大気開放されている。なお、排気ライン２８の途中には、気体を無害化および無臭化するための図示しない浄化装置が介在されている。
【００３９】
第２弁６０は、排気ライン２８の途中に介在されている。第２弁６０としては、上記した第１弁２０と同様の開閉弁が挙げられる。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気供給経路の一例としての空気供給ライン３３と、エアポンプ３５と、第３弁３６と、空気排出ライン３４と、第４弁３７と、水蒸気供給装置６１とを備えている。
【００４０】
空気供給ライン３３は、空気流路１９内に空気を供給するための配管である。空気供給ライン３３の供給方向上流端は、大気開放されている。空気供給ライン３３の供給方向下流端は、空気流路１９の上流端（入口あるいは上端部）に接続されている。
【００４１】
エアポンプ３５は、大気中の空気を空気流路１９に輸送するための送気ポンプである。エアポンプ３５は、空気供給ライン３３の途中に介在されている。エアポンプ３５としては、例えば、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプ、エアコンプレッサなどの圧縮式ポンプが挙げられる。好ましくは、往復式ポンプが挙げられ、より好ましくは、ダイヤフラムポンプが挙げられる。
【００４２】
また、エアポンプ３５は、例えば、２つの吸込口７１、および、１つの吐出口７２を備えている。２つの吸込口７１における一方の吸込口７１、および、１つの吐出口７２には、空気供給ライン３３が接続されている。これにより、エアポンプ３５は、空気供給ライン３３に介在されている。一方、他方の吸込口７１には、後述する水蒸気供給ライン６２が接続されている。
【００４３】
第３弁３６は、空気供給ライン３３の途中に介在されている。詳しくは、第３弁３６は、空気供給ライン３３において、エアポンプ３５の供給方向下流側に配置されている。第３弁３６としては、上記した第１弁２０と同様の開閉弁が挙げられる。
【００４４】
空気排出ライン３４は、空気流路１９から空気を排出するための配管である。空気排出ライン３４の排出方向上流端は、空気流路１９の下流端（出口あるいは下端部）に接続されている。空気排出ライン３４の排出方向下流端は、大気開放されている。
【００４５】
第４弁３７は、空気排出ライン３４の途中に介在されている。第４弁３７としては、上記した第１弁２０と同様の開閉弁が挙げられる。
【００４６】
水蒸気供給装置６１は、気体供給経路の一例としての水蒸気供給ライン６２、および、第５弁６３を備えている。
【００４７】
水蒸気供給ライン６２は、調整タンク２５において分離された気体（水蒸気を含む気体）を空気供給ライン３３に供給するための配管である。水蒸気供給ライン６２の供給方向上流端は、調整タンク２５の上端部に接続されている。水蒸気供給ライン６２の供給方向下流端は、エアポンプ３５の他方の吸込口７１に接続されている。
【００４８】
第５弁６３は、水蒸気供給ライン６２の途中に介在されている。第５弁６３としては、上記した第１弁２０と同様の開閉弁が挙げられる。
（４）制御部
制御部６は、ＥＣＵ４１を備えている。
【００４９】
ＥＣＵ４１は、電動車両１における電気的な制御を実行するコントロールユニット（すなわち、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ４１は、各弁（第１弁２０、第２弁６０、第３弁３６、第４弁３７および第５弁６３のそれぞれ）と、各ポンプ（第１ポンプ２３、第２ポンプ２６およびエアポンプ３５のそれぞれ）とに電気的に接続されており、それらを制御する。
（５）動力部
動力部７は、電動車両１の前端部において、いわゆるエンジンルーム内に配置されている。動力部７は、モータ４２と、インバータ４３と、バッテリ４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５とを備えている。
【００５０】
モータ４２は、燃料電池３に電気的に接続されている。モータ４２は、燃料電池３またはバッテリ４４から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ４２としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
【００５１】
インバータ４３は、配線により、燃料電池３とモータ４２との間に電気的に接続されている。インバータ４３は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する。インバータ４３としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。
【００５２】
バッテリ４４は、燃料電池３とモータ４２との間の配線に電気的に接続されている。バッテリ４４としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。バッテリ４４は、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ４２に電力を供給可能である。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、配線により、燃料電池３とインバータ４３との間に電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、ＥＣＵ４１にも電気的に接続されており、ＥＣＵ４１の制御により、燃料電池３の出力電圧を昇圧または降圧し、燃料電池３の電力およびバッテリ４４の入出力電力を調整する。
２．発電動作
次いで、燃料電池システム２における発電について説明する。
【００５４】
燃料電池システム２が作動しているときには、ＥＣＵ４１の制御により、すべての弁（第１弁２０、第２弁６０、第３弁３６、第４弁３７および第５弁６３）が開放され、すべてのポンプ（第１ポンプ２３、第２ポンプ２６およびエアポンプ３５）が駆動されている。
【００５５】
燃料タンク２１内の液体燃料は、ＥＣＵ４１の制御によって第１ポンプ２３の送液量が調整されることにより、調整タンク２５内の液体燃料の燃料成分濃度を調整するように、燃料供給ライン２２を介して、逐次、調整タンク２５に供給される。
【００５６】
調整タンク２５内の液体燃料は、ＥＣＵ４１の制御によって第２ポンプ２６の送液量が調整されることにより、第１還流ライン２４を介して燃料電池３の燃料流路１８に供給される。
【００５７】
燃料流路１８に供給された液体燃料は、アノード電極１６と接触しながら燃料流路１８内を下側から上側へ流れて、第１還流ライン２４（第１還流ライン２４における燃料電池３より還流（排出）方向下流側部分）を介して調整タンク２５に排出される。
【００５８】
続いて、調整タンク２５に排出された液体燃料は、燃料流路１８において一部が反応して消費され、燃料成分濃度が薄くなるため、燃料タンク２１から液体燃料が逐次供給されて、燃料成分濃度が調整された後、液体燃料は燃料流路１８に還流（供給）される。
【００５９】
一方、空気は、電動車両１の外部から、ＥＣＵ４１の制御により、エアポンプ３５の送風量が調整されながら、空気供給ライン３３を介して、燃料電池３の空気流路１９に供給される。
【００６０】
空気流路１９に供給された空気は、カソード電極１７と接触しながら空気流路１９内を上側から下側へ流れて空気排出ライン３４へ排出される。
【００６１】
このとき、燃料電池３では、燃料成分がヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極１６での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極１７での反応）
（３）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池３全体での反応）
なお、燃料成分がメタノールである場合には、下記反応式（４）〜（６）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（４）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノード電極１６での反応）
（５）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極１７での反応）
（６）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池３全体での反応）
これらの反応により、アノード電極１６において燃料成分（Ｎ２Ｈ４またはＣＨ３ＯＨ）が消費され、カソード電極１７において酸素（Ｏ２）および水（Ｈ２Ｏ）が消費されるとともに、アノード電極１６において、水（Ｈ２Ｏ）および気体（Ｎ２またはＣＯ２）が生成され、起電力（ｅ−）が発生される。発生した起電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５によって変圧され、インバータ４３により三相交流電力に変換された後、モータ４２に供給されて、電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリ４４に蓄電される。
３．水蒸気供給ラインによる水蒸気の空気供給ラインへの供給
燃料電池３から第１還流ライン２４を介して調整タンク２５に排出された排出液は、上記の電気化学反応において残存した燃料成分と、上記の電気化学反応により生成される水およびそれに溶解（溶存）する気体成分（Ｎ２やＣＯ２など）とを含んでいる。かかる排出液は、調整タンク２５において、液体燃料を主成分として含む液体と、気体（具体的には、上記電気化学反応により生じる気体（Ｎ２またはＣＯ２、および、Ｈ２Ｏ（水蒸気））とに分離される。
【００６２】
調整タンク２５内における排出液を含む液体燃料の温度は、比較的高く、具体的には、例えば、４０℃以上、好ましくは、６０℃以上、また、例えば、９０℃以下、好ましくは、８０℃以下である。
【００６３】
調整タンク２５では、液体燃料が上記した温度であるので、上記した気体は上記した温度に対応する飽和水蒸気量に相当する水蒸気を含み、具体的には、気体は、水蒸気を、例えば、５０ｇ／ｍ３以上、好ましくは、２００ｇ／ｍ３以上、また、例えば、７００ｇ／ｍ３以下、好ましくは、５００ｇ／ｍ３以下含んでいる。
【００６４】
気体（具体的には、水蒸気を含む気体）の一部は、ＥＣＵ４１の制御に基づき、エアポンプ３５の駆動によって、水蒸気供給ライン６２から空気供給ライン３３に供給される。続いて、気体の一部は、空気供給ライン３３から空気流路１９に供給される。つまり、水蒸気を含む混合気体が、燃料電池３の空気流路１９において供給される。
【００６５】
空気供給ライン３３に供給される気体の量は、燃料電池３の性能（クロスリークの度合）および液体燃料の種類などによって適宜設定され、具体的には、調整タンク２５において分離された気体全量に対して、例えば、１０容量％以上、好ましくは、３０容量％以上であり、また、例えば、９０容量％以下、好ましくは、７０容量％以下である。空気供給ライン３３に供給される気体の量は、ＥＣＵ４１の制御に基づいて、第３弁３６の開度を調整することにより、調整される。
【００６６】
他方、気体の残部は、排気ライン２８を介して、大気に開放される。
４．作用効果
図１に示すように、この燃料電池システム２では、調整タンク２５において分離された気体に含まれる水蒸気（Ｈ２Ｏ）を水蒸気供給ライン６２から空気供給ライン３３に供給することができる。そのため、空気供給ライン３３から燃料電池３に必要量の水蒸気を酸素とともに供給することができる。その結果、燃料電池システム２の出力を向上させることができる。
【００６７】
また、空気供給ライン３３に、別途、加湿器（図示せず）によって空気を加湿することなく、調整タンク２５において分離された気体に含まれる水蒸気を水蒸気供給ライン６２から空気供給ライン３３に供給することができる。そのため、部品点数の増加を防止することができる。
５．変形例
図２を参照して、本発明の一実施形態の変形例を説明する。この変形例において、上記した一実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
上記した一実施形態では、調整タンク２５が気液分離器を兼ねている。
【００６９】
対して、この変形例では、図２に示すように、燃料給排部４は、調整タンク２５に加え、気液分離器７５を備えている。なお、第１還流ライン２４および排気ライン２８は、調整タンク２５ではなく、気液分離器７５に接続されている。
【００７０】
また、上記した一実施形態では、図１に示すように、空気給排部５は、１つのエアポンプ３５を備えている。
【００７１】
対して、この変形例では、図２に示すように、空気給排部５は、２つのエアポンプ、すなわち、第１エアポンプ３５および第２エアポンプ７６を備えている。
【００７２】
気液分離器７５は、第１還流ライン２４に介在されている。具体的には、気液分離器７５は、第１還流ライン２４において、調整タンク２５の還流方向下流側に配置されている。
【００７３】
燃料給排部４では、燃料流路１８から排出される液体燃料は、第１還流ライン２４を介して気液分離器７５に排出液として排出される。
【００７４】
続いて、気液分離器７５によって、水蒸気を含む気体が分離された液体燃料は、第１還流ライン２４を介して、調整タンク２５に排出される。
【００７５】
一方、気液分離器７５によって分離された気体は、水蒸気供給ライン６２を介して、空気供給ライン３３に供給される。
【００７６】
また、第１エアポンプ３５および第２エアポンプ７６は、それぞれ、１つの吸込口７１を備えている。第２エアポンプ７６の吸込口７１および吐出口７２には、水蒸気供給ライン６２が接続されている。これにより、第２エアポンプ７６は、水蒸気供給ライン６２に介在されている。水蒸気供給ライン６２の供給方向下流端は、空気供給ライン３３の途中に接続されている。
【００７７】
空気給排部５では、水蒸気を含む気体の一部が、気液分離器７５から水蒸気供給ライン６２を介して空気供給ライン３３に供給されるとともに、大気から空気供給ライン３３の供給方向上流端を介して供給された空気と混合され、その後、空気流路１９に供給される。
【００７８】
この変形例によっても、上記した一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
また、上記した一実施形態では、調整タンク２５において分離された、水蒸気を含む気体の一部を空気供給ライン３３に供給しているが、例えば、水蒸気を含む気体の全部を空気供給ライン３３に供給することもできる。
【符号の説明】
【００８０】
２  燃料電池システム
３  燃料電池
１５電解質膜
１６アノード電極
１７カソード電極
２４第１還流ライン
２５調整タンク
３３空気供給ライン
６２水蒸気供給ライン
７５気液分離器
【図１】
2016072111.tif 000003
【図２】
2016072111.tif 000004