(57)【要約】【課題】パラジウムを白金で被覆した触媒を有する燃料電池において触媒の劣化を防止する。【解決手段】燃料電池システムであって、パラジウムを白金で被覆した触媒を担持した触媒層を有する燃料電池と；前記触媒に含まれるパラジウムが前記触媒から溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する判断部と；前記溶出速度が前記許容レベルを超えると前記判断部が判断した場合、前記燃料電池に接続されたすべての負荷から前記燃料電池を電気的に切り離す開放制御部と；を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
パラジウムを白金で被覆した触媒を担持した触媒層を有する燃料電池と、
前記触媒に含まれるパラジウムが前記触媒から溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する判断部と、
前記溶出速度が前記許容レベルを超えると前記判断部が判断した場合、前記燃料電池に接続されたすべての負荷から前記燃料電池を電気的に切り離す開放制御部と
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記判断部は、前記触媒における白金の被覆率が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断する、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記判断部は、前記触媒に含まれるパラジウムの水素吸着量が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断する、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、更に、
前記燃料電池を冷却する冷却水を前記燃料電池内に循環させる冷媒循環部を備え、
前記判断部は、前記冷却水の温度が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断する、燃料電池システム。
【請求項５】
前記判断部は、前記燃料電池の電圧が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、更に、電力を動力に変換する電動機を備え、
前記燃料電池によって生成される電力を前記電動機が動力に変換している状態で、前記電動機に対する動力の要求が途切れた場合、前記判断部は、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断する、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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池を運転する。燃料電池は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応を促進する触媒を担持した触媒層を有する。特許文献１には、白金を触媒として担持した触媒層を有する燃料電池を運転する燃料電池システムについて記載されている。特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池の電圧を上昇させる際、触媒における白金の溶出を抑制しながら触媒表面に白金の酸化皮膜を形成可能な電圧で燃料電池を一旦保持することによって、触媒表面に酸化皮膜を形成する。これによって、燃料電池の電圧上昇に伴う白金の溶出を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０６７４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１における燃料電池システムでは、パラジウムを白金で被覆した触媒を担持した触媒層について考慮されていないという課題があった。このような触媒層を有する燃料電池に特許文献１の燃料電池システムを適用した場合、パラジウムは白金と比べて低い電圧で溶出が促進されることから、触媒における白金の溶出を抑制しながら触媒表面に白金の酸化皮膜を形成可能な電圧で燃料電池を一旦保持している間に、パラジウムの溶出が促進され、その結果、触媒の劣化が進行する。そのほか、従来の燃料電池システムにおいては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、パラジウムを白金で被覆した触媒を担持した触媒層を有する燃料電池と；前記触媒に含まれるパラジウムが前記触媒から溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する判断部と；前記溶出速度が前記許容レベルを超えると前記判断部が判断した場合、前記燃料電池に接続されたすべての負荷から前記燃料電池を電気的に切り離す開放制御部と；を備える。この形態によれば、触媒に含まれるパラジウムが触媒から溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合、燃料電池からすべての負荷を切り離すことによって、燃料電池の電圧を開放電圧へと上昇させるため、触媒におけるパラジウムの酸化皮膜の形成を促進できる。これによって、パラジウムの溶出を抑制できる。その結果、触媒の劣化を防止できる。
【０００７】
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記判断部は、前記触媒における白金の被覆率が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、触媒における白金の被覆率に基づいて触媒の劣化を防止できる。
【０００８】
（３）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記判断部は、前記触媒に含まれるパラジウムの水素吸着量が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、触媒におけるパラジウムの水素吸着量に基づいて触媒の劣化を防止できる。
【０００９】
（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、更に、前記燃料電池を冷却する冷却水を前記燃料電池内に循環させる冷媒循環部を備え、前記判断部は、前記冷却水の温度が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、冷却水の温度に基づいて触媒の劣化を防止できる。
【００１０】
（５）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記判断部は、前記燃料電池の電圧が設定値以上である場合に、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の電圧に基づいて触媒の劣化を防止できる。
【００１１】
（６）上記形態の燃料電池システムにおいて、更に、電力を動力に変換する電動機を備え、前記燃料電池によって生成される電力を前記電動機が動力に変換している状態で、前記電動機に対する動力の要求が途切れた場合、前記判断部は、前記溶出速度が前記許容レベルを超えると判断してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、電動機の動作状態に基づいて触媒の劣化を防止できる。
【００１２】
本発明の形態は、燃料電池システムや燃料電池の運転方法に限るものではなく、例えば、燃料電池を備える車両、燃料電池を運転するプログラムなどの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池の単セルの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】触媒の詳細構成を示す説明図である。
【図４】パラジウムおよび白金に関する電圧と反応速度との関係を示す説明図である。
【図５】主制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図６】燃料電池の運転状態の一例を示す説明図である。
【図７】第２実施形態における主制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態における燃料電池の運転状態の一例を示す説明図である。
【図９】第３実施形態における主制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態における主制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】第５実施形態における主制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
図１は、燃料電池車１０の構成を示す説明図である。燃料電池車１０は、燃料電池１４を備え、燃料電池１４から出力される電力を利用して走行する自動車である。燃料電池車１０は、燃料電池１４を運転する燃料電池システムである。燃料電池車１０は、燃料電池１４の他、アノード供給部２４と、カソード供給部２６と、主制御部３０と、冷媒循環部３６と、スイッチ４０，４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、バッテリ５４と、インバータ６０と、モータ７０と、駆動系７２と、車輪８０と、アクセルペダル９０とを備える。
【００１５】
燃料電池車１０のアノード供給部２４は、燃料ガスを燃料電池１４のアノード拡散層２１０に供給する。本実施形態では、アノード供給部２４は、水素を圧縮して貯蔵するタンクから水素を供給する装置である。燃料電池車１０のカソード供給部２６は、酸化ガスを燃料電池１４のカソード拡散層２５０に供給する。本実施形態では、カソード供給部２６は、ポンプで大気中から取り込んだ空気を供給する装置である。
【００１６】
燃料電池車１０の冷媒循環部３６は、燃料電池１４を冷却する冷媒を燃料電池１４に供給する。本実施形態では、冷媒循環部３６は、冷媒として水を用いる。他の実施形態では、エチレングリコール等の不凍液、空気などを用いても良い。
【００１７】
燃料電池車１０のスイッチ４０は、燃料電池１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０およびスイッチ４２との各間の電路を開閉する。燃料電池車１０のスイッチ４２は、インバータ６０と、スイッチ４０およびＤＣ／ＤＣコンバータ５０との各間の電路を開閉する。燃料電池車１０のＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、燃料電池１４と、バッテリ５４と、インバータ６０との各間の直流電圧を調整する。燃料電池車１０のバッテリ５４は、充放電可能な二次電池であり、燃料電池１４およびモータ７０によって発電される電力によって充電される。燃料電池車１０のインバータ６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０によって昇圧される直流電力を三相交流電力に変換し、その三相交流電力をモータ７０に供給する。
【００１８】
燃料電池車１０のモータ７０は、インバータ６０から出力される三相交流電力を回転動力に変換する電動機である。燃料電池車１０の駆動系７２は、モータ７０で発生する動力を車輪８０に伝達する。燃料電池車１０の車輪８０は、駆動系７２から伝達される動力によって回転する。
【００１９】
燃料電池車１０のアクセルペダル９０は、燃料電池車１０を加速させる要求を、燃料電池車１０の運転手から受け付ける。主制御部３０は、アクセルペダル９０で受け付けられた要求に応じて、インバータ６０を制御することによって、モータ７０で発生する動力を増加させる。
【００２０】
燃料電池車１０の燃料電池１４は、反応ガスの供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。本実施形態では、燃料電池１４に供給される反応ガスは、水素を含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを含む。燃料電池１４は、燃料ガスから直接的に電気エネルギを取り出す基本構造である単セル２００を有する。本実施形態では、燃料電池１４は、複数の単セル２００を積層したスタック構造を有する。
【００２１】
図２は、燃料電池１４の単セル２００の構造を模式的に示す断面図である。燃料電池１４の単セル２００は、アノード拡散層２１０と、アノード触媒層２２０と、電解質膜２３０と、カソード触媒層２４０と、カソード拡散層２５０とを備える。電解質膜２３０は、アノード触媒層２２０とカソード触媒層２４０との間に挟持されている。アノード触媒層２２０およびカソード触媒層２４０は、アノード拡散層２１０とカソード拡散層２５０との間に挟持されている。
【００２２】
単セル２００の電解質膜２３０は、プロトン伝導性を有するプロトン伝導体から成る。例えば、電解質膜４１０は、アイオノマ樹脂であるパーフルオロスルホン酸イオン交換膜であっても良い。
【００２３】
単セル２００のアノード拡散層２１０は、アノード触媒層２２０に接して積層され、アノード触媒層２２０に燃料ガスを拡散させる。単セル２００のカソード拡散層２５０は、カソード触媒層２４０に接して積層され、カソード触媒層２４０に燃料ガスを拡散させる。単セル２００のアノード拡散層２１０およびカソード拡散層２５０は、ガス透過性および導電性を有する材料から成り、例えば、カーボン製の多孔体であるカーボンクロスやカーボンペーパであっても良い。
【００２４】
単セル２００のアノード触媒層２２０およびカソード触媒層２４０は、電解質膜２３０を介して行われる反応ガスの電気化学反応を促進させる。単セル２００のアノード触媒層２２０およびカソード触媒層２４０は、触媒２２４を担持した担体２２２を備える。本実施形態では、担体２２２は、カーボン粒子である。他の実施形態では、担体２２２は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物等であってもよい。
【００２５】
図３は、触媒２２４の詳細構成を示す説明図である。本実施形態では、触媒２２４は、触媒２２４の中心部分（コア）を構成する粒子２２４ａと、触媒２２４の外縁部分（シェル）を構成する粒子２２４ｂとを備える。図３では、粒子２２４ａにハッチングが施されている。触媒２２４は、粒子２２４ａに粒子２２４ｂを被覆したコアシェル触媒である。本実施形態では、粒子２２４ａは、パラジウム（Ｐｄ）から主になる粒子であり、粒子２２４ｂは、白金（Ｐｔ）から主になる粒子である。
【００２６】
図４は、パラジウムおよび白金に関する電圧と反応速度との関係を示す説明図である。図４は、横軸に単セル２００の電圧をとり、縦軸に反応速度をとることによって、パラジウムおよび白金に関する電圧と反応速度との関係を示す。曲線ｄｃは、単セル２００の電圧に応じて、触媒２２４においてパラジウムの酸化皮膜が形成される反応速度を示す。曲線ｔｃは、単セル２００の電圧に応じて、触媒２２４において白金の酸化皮膜が形成される反応速度を示す。曲線ｄｍは、単セル２００の電圧に応じて、触媒２２４からパラジウムが溶出する反応速度を示す。曲線ｔｍは、単セル２００の電圧に応じて、触媒２２４から白金が溶出する反応速度を示す。
【００２７】
単セル２００を電圧Ｖ１に維持した場合、触媒２２４において、曲線ｔｍに示すように白金の溶出は抑制された状態で、曲線ｄｃおよび曲線ｔｃに示すようにパラジウムおよび白金にそれぞれ酸化皮膜が形成される。しかしながら、電圧Ｖ１では、曲線ｄｍに示すように、触媒２２４においてパラジウムの溶出が起こる。そのため、単セル２００を電圧Ｖ１に維持した場合、パラジウムの溶出による触媒２２４の劣化が進行する。
【００２８】
単セル２００を開放電圧である電圧Ｖ２に維持した場合、パラジウムおよび白金ともに、触媒２２４において酸化皮膜が形成される反応速度は、触媒２２４から溶出する反応速度より極めて速い。そのため、単セル２００を電圧Ｖ２にした場合、触媒２２４においてパラジウムおよび白金ともに酸化皮膜が直ちに形成される。その結果、パラジウムおよび白金ともに触媒２２４からの溶出が抑制される。触媒２２４においてパラジウムおよび白金に酸化皮膜が形成された場合、パラジウムおよび白金の溶出速度は、曲線ｄｍ，ｔｍに示す値より小さくなる。
【００２９】
図１の説明に戻り、燃料電池車１０は、更に、燃料電池１４の状態を検知するセンサとして、電圧センサ２２ａと、電流センサ２２ｂと、水温センサ２２ｃとを備える。燃料電池１４の電圧センサ２２ａは、単セル２００におけるアノード拡散層２１０とカソード拡散層２５０との間の電圧を検知する。燃料電池１４の電流センサ２２ｂは、単セル２００におけるアノード拡散層２１０とカソード拡散層２５０との間を流れる電流を検知する。燃料電池１４の水温センサ２２ｃは、燃料電池１４から冷媒循環部３６に回収される冷却水の温度を検知する。
【００３０】
燃料電池車１０の主制御部３０は、燃料電池車１０の各部を制御する。燃料電池車１０の主制御部３０は、測定部１１０と、判断部１２０と、開放制御部１３０とを備える。本実施形態では、主制御部３０における各部の機能は、コンピュータプログラムに基づいてＣＰＵ（Central Processing Unit）が動作することによってソフトウェア的に実現される。他の実施形態では、主制御部３０の機能の少なくとも一部は、主制御部３０が備える回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。
【００３１】
主制御部３０の測定部１１０は、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する蓋然性を示す指標を測定する。本実施形態では、測定部１１０は、電圧センサ２２ａから出力される信号に基づいて、触媒２２４からパラジウムが溶出する蓋然性を示す指標として、触媒２２４における白金の被覆率を測定する。触媒２２４における白金の被覆率は、パラジウムを白金で被覆した触媒２２４の表面のうち白金によって被覆されている表面の割合を示す。
【００３２】
主制御部３０の判断部１２０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、触媒２２４における白金の被覆率が設定値（例えば、９５％）以上である場合に、判断部１２０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。
【００３３】
主制御部３０の開放制御部１３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断部１２０が判断した場合、燃料電池１４に接続されたすべての負荷から燃料電池１４を電気的に切り離す。これによって、開放制御部１３０は、燃料電池１４の電圧を開放電圧へと上昇させる。本実施形態では、開放制御部１３０は、スイッチ４０を制御することによって、スイッチ４０を通じて燃料電池１４に接続された電路を遮断する。
【００３４】
図５は、主制御部３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。本実施形態では、アノード供給部２４およびカソード供給部２６から燃料電池１４に対する反応ガスの供給を停止するとともに燃料電池１４による発電を停止した場合、主制御部３０は、図５の制御処理を定期的に実行する。
【００３５】
図５の制御処理を開始した後、主制御部３０は、測定部１１０として動作することによって、測定処理（ステップＳ１００）を行う。測定処理（ステップＳ１００）において、主制御部３０は、電圧センサ２２ａから出力される信号に基づいて、触媒２２４における白金の被覆率を測定する。
【００３６】
測定処理（ステップＳ１００）を行った後、主制御部３０は、判断部１２０として動作することによって、判断処理（ステップＳ１１０）を行う。判断処理（ステップＳ１１０）において、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、触媒２２４における白金の被覆率が設定値以上である場合、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。本実施形態では、設定値は、９５％である。
【００３７】
触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合（ステップＳ１１０：「ＹＥＳ」）、主制御部３０は、開放制御部１３０として動作することによって、開放制御処理（ステップＳ１２０）を行う。開放制御処理（ステップＳ１２０）において、主制御部３０は、燃料電池１４に接続されたすべての負荷から燃料電池１４を電気的に切り離す。これによって、開放制御部１３０は、燃料電池１４の電圧を開放電圧へと上昇させる。その結果、図４を用いて前述したように、触媒２２４においてパラジウムおよび白金ともに酸化皮膜が直ちに形成されるため、パラジウムおよび白金ともに触媒２２４からの溶出が抑制される。
【００３８】
開放制御処理（ステップＳ１２０）を行った後、もしくは、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えない場合（ステップＳ１１０：「ＮＯ」）、主制御部３０は、図５の制御処理を終了する。
【００３９】
図６は、燃料電池１４の運転状態の一例を示す説明図である。図６には、横軸に時間をとり、縦軸に燃料電池１４の電圧をとることによって、燃料電池１４の運転状態が示されている。
【００４０】
タイミングｔ０からタイミングｔ１までの期間Ｔ０１では、主制御部３０は、モータ７０の駆動およびバッテリ５４の充填などの負荷に応じた電力を燃料電池１４で発電する通常運転で、燃料電池１４を運転している。燃料電池１４の電圧は、負荷に応じて変動する。
【００４１】
タイミングｔ１は、アクセルペダル９０に加速要求が入力されているアクセルオン状態から、加速要求が入力されていないアクセルオフ状態になったタイミングである。タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間Ｔ１２では、主制御部３０は、モータ７０に対する電力の要求に備え、燃料電池１４において一定の電圧Ｖｄで発電を継続するアイドル運転で、燃料電池１４を運転する。タイミングｔ２は、タイミングｔ１から所定時間が経過したタイミングである。
【００４２】
タイミングｔ２になった場合、主制御部３０は、燃料電池１４の運転状態をアイドル運転から間欠運転へと移行する。間欠運転は、燃料電池１４による発電を停止する停止状態と、アイドル運転とを交互に繰り返す運転である。タイミングｔ２で、燃料電池１４に対する反応ガスの供給が停止した場合、燃料電池１４の電圧は、タイミングｔ２を起点に低下し続け、タイミングｔ３で電圧Ｖｉにまで低下する（期間Ｔ２３）。
【００４３】
タイミングｔ２で燃料電池１４による発電を停止した後、主制御部３０は、前述した図５の制御処理を実行する（期間Ｔ２３，Ｔ３４）。タイミングｔ４において、主制御部３０が開放制御処理（ステップＳ１２０）を行うことによって、燃料電池１４に接続されたすべての負荷から燃料電池１４が電気的に切り離された場合、燃料電池１４の電圧は、開放電圧である電圧Ｖｏにまで急上昇する。タイミングｔ４からタイミングｔ５までの所定時間、燃料電池１４の電圧は、電圧Ｖｏに維持される（期間Ｔ４５）。その結果、図４を用いて前述したように、触媒２２４においてパラジウムおよび白金ともに酸化皮膜が直ちに形成されるため、パラジウムおよび白金ともに触媒２２４からの溶出が抑制される。
【００４４】
タイミングｔ５において、主制御部３０は、燃料電池１４の運転状態を停止状態からアイドル運転に移行する（期間Ｔ５６）。タイミングｔ６において、アクセルオン状態になった場合、主制御部３０は、燃料電池１４の運転状態を通常運転に移行する（期間Ｔ６７）。
【００４５】
以上説明した実施形態によれば、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合、燃料電池１４からすべての負荷を切り離すことによって、燃料電池１４の電圧を開放電圧Ｖｏへと上昇させるため、触媒２２４におけるパラジウムの酸化皮膜の形成を促進できる。これによって、パラジウムの溶出を抑制できる。その結果、触媒２２４の劣化を防止できる。
【００４６】
また、触媒２２４における白金の被覆率が設定値以上である場合に、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。そのため、触媒２２４における白金の被覆率に基づいて触媒２２４の劣化を防止できる。
【００４７】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態における燃料電池車１０は、触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量に基づいて開放制御処理を行う点を除き、第１実施形態と同様である。触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量は、触媒２２４に含まれるパラジウムに吸着している水素の量である。
【００４８】
図７は、第２実施形態における主制御部３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。本実施形態では、アノード供給部２４およびカソード供給部２６から燃料電池１４に対する反応ガスの供給を停止するとともに燃料電池１４による発電を停止した場合、主制御部３０は、図７の制御処理を定期的に実行する。
【００４９】
図７の制御処理を開始した後、主制御部３０は、測定部１１０として動作することによって、測定処理（ステップＳ２００）を行う。測定処理（ステップＳ２００）において、主制御部３０は、電流センサ２２ｂから出力される信号に基づいて、触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量を測定する。
【００５０】
測定処理（ステップＳ２００）を行った後、主制御部３０は、判断部１２０として動作することによって、判断処理（ステップＳ２１０）を行う。判断処理（ステップＳ２１０）において、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量が設定値以上である場合、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。本実施形態では、設定値は、２０％である。
【００５１】
触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合（ステップＳ２１０：「ＹＥＳ」）、主制御部３０は、開放制御部１３０として動作することによって、開放制御処理（ステップＳ２２０）を行う。第２実施形態の開放制御処理（ステップＳ２２０）は、第１実施形態の開放制御処理（ステップＳ１２０）と同様である。
【００５２】
開放制御処理（ステップＳ２２０）を行った後、もしくは、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えない場合（ステップＳ２１０：「ＮＯ」）、主制御部３０は、図７の制御処理を終了する。
【００５３】
図８は、第２実施形態における燃料電池１４の運転状態の一例を示す説明図である。図８には、図６と同様に、燃料電池１４の運転状態が示されている。
【００５４】
タイミングｓ０からタイミングｓ１までの期間Ｓ０１では、主制御部３０は、燃料電池１４を通常運転で運転している。タイミングｓ１は、アクセルオン状態からアクセルオフ状態になったタイミングである。タイミングｓ１からタイミングｓ２までの期間Ｓ１２では、主制御部３０は、燃料電池１４をアイドル運転で運転する。タイミングｓ２は、タイミングｓ１から所定時間が経過したタイミングである。
【００５５】
タイミングｓ２になった場合、主制御部３０は、燃料電池１４の運転状態をアイドル運転から間欠運転へと移行する。タイミングｓ２で、燃料電池１４に対する反応ガスの供給が停止した場合、燃料電池１４の電圧は、タイミングｓ２を起点に低下し続け、タイミングｓ３で電圧Ｖａにまで低下する（期間Ｓ２３）。
【００５６】
タイミングｓ２で燃料電池１４による発電を停止した後、主制御部３０は、前述した図７の制御処理を実行する（期間Ｓ３４，Ｓ４５）。タイミングｓ４において、触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量を判断するために、ある一定の抵抗に接続、もしくは短絡させ、単セル２００の電流を測定する。その際、燃料電池１４の電圧は、電圧Ｖｂにまで低下する。図８の運転状態の例では、触媒２２４に含まれるパラジウムの水素吸着量は設定値未満であるため、主制御部３０は、開放制御処理（ステップＳ２２０）を行わない。タイミングｓ５において、アクセルオン状態になった場合、主制御部３０は、燃料電池１４の運転状態を通常運転に移行する（期間Ｔ５６）。
【００５７】
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、触媒２２４の劣化を防止できる。
【００５８】
また、触媒２２４におけるパラジウムの水素吸着量が設定値以上である場合に、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断できる。そのため、触媒２２４におけるパラジウムの水素吸着量に基づいて触媒２２４の劣化を防止できる。
【００５９】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態における燃料電池車１０は、燃料電池１４を冷却する冷却水の温度に基づいて開放制御処理を行う点を除き、第１実施形態と同様である。
【００６０】
図９は、第３実施形態における主制御部３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。本実施形態では、アノード供給部２４およびカソード供給部２６から燃料電池１４に対する反応ガスの供給を停止するとともに燃料電池１４による発電を停止した場合、主制御部３０は、図９の制御処理を定期的に実行する。
【００６１】
図９の制御処理を開始した後、主制御部３０は、測定部１１０として動作することによって、測定処理（ステップＳ３００）を行う。測定処理（ステップＳ３００）において、主制御部３０は、水温センサ２２ｃから出力される信号に基づいて、冷却水の温度を測定する。
【００６２】
測定処理（ステップＳ３００）を行った後、主制御部３０は、判断部１２０として動作することによって、判断処理（ステップＳ３１０）を行う。判断処理（ステップＳ３１０）において、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、冷却水の温度が設定値以上である場合、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。本実施形態では、設定値は、８０℃である。
【００６３】
触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合（ステップＳ３１０：「ＹＥＳ」）、主制御部３０は、開放制御部１３０として動作することによって、開放制御処理（ステップＳ３２０）を行う。第３実施形態の開放制御処理（ステップＳ３２０）は、第１実施形態の開放制御処理（ステップＳ１２０）と同様である。
【００６４】
開放制御処理（ステップＳ３２０）を行った後、もしくは、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えない場合（ステップＳ３１０：「ＮＯ」）、主制御部３０は、制御処理を終了する。
【００６５】
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、触媒２２４の劣化を防止できる。
【００６６】
また、冷却水の温度が設定値以上である場合に、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断できる。そのため、冷却水の温度に基づいて触媒２２４の劣化を防止できる。
【００６７】
Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態における燃料電池車１０は、燃料電池１４の電圧に基づいて開放制御処理を行う点を除き、第１実施形態と同様である。
【００６８】
図１０は、第４実施形態における主制御部３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。本実施形態では、アノード供給部２４およびカソード供給部２６から燃料電池１４に対する反応ガスの供給を停止するとともに燃料電池１４による発電を停止した場合、主制御部３０は、図１０の制御処理を定期的に実行する。
【００６９】
図１０の制御処理を開始した後、主制御部３０は、測定部１１０として動作することによって、測定処理（ステップＳ４００）を行う。測定処理（ステップＳ４００）において、主制御部３０は、電圧センサ２２ａから出力される信号に基づいて、燃料電池１４の電圧を測定する。
【００７０】
測定処理（ステップＳ４００）を行った後、主制御部３０は、判断部１２０として動作することによって、判断処理（ステップＳ４１０）を行う。判断処理（ステップＳ４１０）において、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、燃料電池１４の電圧が設定値以上である場合、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。本実施形態では、設定値は、０．８Ｖである。
【００７１】
触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合（ステップＳ４１０：「ＹＥＳ」）、主制御部３０は、開放制御部１３０として動作することによって、開放制御処理（ステップＳ４２０）を行う。第４実施形態の開放制御処理（ステップＳ４２０）は、第１実施形態の開放制御処理（ステップＳ１２０）と同様である。
【００７２】
開放制御処理（ステップＳ４２０）を行った後、もしくは、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えない場合（ステップＳ４１０：「ＮＯ」）、主制御部３０は、図１０の制御処理を終了する。
【００７３】
以上説明した第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、触媒２２４の劣化を防止できる。
【００７４】
また、燃料電池１４の電圧が設定値以上である場合に、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断できる。そのため、燃料電池１４の電圧に基づいて触媒２２４の劣化を防止できる。
【００７５】
Ｅ．第５実施形態：
第５実施形態における燃料電池車１０は、モータ７０の動作状態に基づいて開放制御処理を行う点を除き、第１実施形態と同様である。
【００７６】
図１１は、第５実施形態における主制御部３０が実行する制御処理を示すフローチャートである。本実施形態では、主制御部３０は、図１１の制御処理を定期的に実行する。
【００７７】
図１１の制御処理を開始した後、主制御部３０は、判断部１２０として動作することによって、判断処理（ステップＳ５１０）を行う。判断処理（ステップＳ５１０）において、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えるか否かを判断する。本実施形態では、燃料電池１４によって生成される電力をモータ７０が動力に変換している状態（通常運転）で、モータ７０に対する動力の要求が途切れた場合（アクセルオフ状態）、主制御部３０は、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断する。
【００７８】
触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超える場合（ステップＳ５１０：「ＹＥＳ」）、主制御部３０は、開放制御部１３０として動作することによって、開放制御処理（ステップＳ５２０）を行う。第５実施形態の開放制御処理（ステップＳ５２０）は、第１実施形態の開放制御処理（ステップＳ１２０）と同様である。
【００７９】
開放制御処理（ステップＳ５２０）を行った後、もしくは、触媒２２４からパラジウムが溶出する溶出速度が許容レベルを超えない場合（ステップＳ５１０：「ＮＯ」）、主制御部３０は、図１１の制御処理を終了する。
【００８０】
以上説明した実施形態によれば、第１実施形態と同様に、触媒２２４の劣化を防止できる。
【００８１】
また、通常運転時にアクセルオフ状態になった場合に、触媒２２４に含まれるパラジウムが触媒２２４から溶出する溶出速度が許容レベルを超えると判断できる。そのため、モータ７０の動作状態に基づいて触媒２２４の劣化を防止できる。
【００８２】
Ｆ．その他の実施形態：
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００８３】
本実施形態では、燃料電池システムとして、燃料電池１４を備えた燃料電池車１０を例示したが、例えば、航空機、列車、船舶等、その他種々の移動体に搭載されてもよい。また、定置型の燃料電池システムであってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…燃料電池車
１４…燃料電池
２２ａ…電圧センサ
２２ｂ…電流センサ
２２ｃ…水温センサ
２４…アノード供給部
２６…カソード供給部
３０…主制御部
３６…冷媒循環部
４０…スイッチ
４２…スイッチ
５０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…バッテリ
６０…インバータ
７０…モータ
７２…駆動系
８０…車輪
９０…アクセル
１１０…測定部
１２０…判断部
１３０…開放制御部
２００…単セル
２１０…アノード拡散層
２２０…アノード触媒層
２２２…担体
２２４…触媒
２２４ａ…中心部分となる金属
２２４ｂ…外縁部分となる金属
２３０…電解質膜
２４０…カソード触媒層
２５０…カソード拡散層
４１０…電解質膜
【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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