(57)【要約】【課題】燃料電池の性能低下および損傷を抑制することが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が、燃料電池３と燃料電池３に対して空気を供給する空気供給ライン４１と燃料電池３に対して液体燃料および添加剤を供給する燃料供給ライン３０、液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を燃料電池３から排出する燃料排出ライン３１と排出液から水分を分離するための燃料側水分離装置４５と燃料側水分離装置４５により分離された水分を空気供給ライン４１に供給するための水供給ライン４６と添加剤を捕集するフィルター５７と空気および水分を含む排出ガスを燃料電池３から排出する空気排出ライン４２と水分を排出ガスから分離するための空気側気液分離器５６と分離された水分をフィルター５７に接触させ添加剤を水分とともに燃料供給ライン３０に戻す戻しライン６２とを備える。【選択図】図１
2017199592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備える燃料電池と、
前記燃料電池に対して空気を供給する空気供給経路と、
前記燃料電池に対して液体燃料および添加剤を供給する燃料供給経路と、
液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を、前記燃料電池から排出する燃料排出経路と、
前記燃料排出経路に介在され、水分を前記排出液から分離するための燃料側水分離手段と、
前記燃料側水分離手段により分離された水分を前記空気供給経路に供給し、空気を加湿するための水供給経路と、
前記水供給経路に介在され、前記燃料側水分離手段により分離された水分に含まれる添加剤を捕集する捕集手段と、
空気および水分を含む排出ガスを、前記燃料電池から排出する空気排出経路と、
前記空気排出経路に介在され、水分を前記排出ガスから分離するための空気側水分離手段と、
前記空気側水分離手段により分離された水分を前記捕集手段に接触させ、前記捕集手段に捕集された添加剤を水分とともに前記燃料供給経路に戻す戻し経路と
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
電解質層と、前記電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備える燃料電池と、
前記燃料電池に対して空気を供給する空気供給経路と、
前記燃料電池に対して液体燃料および添加剤を供給する燃料供給経路と、
液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を、前記燃料電池から排出する燃料排出経路と、
前記燃料排出経路に介在され、水分を前記排出液から分離するための燃料側水分離手段と、
前記燃料側水分離手段により分離された水分を前記空気供給経路に供給し、空気を加湿するための水供給経路と、
前記水供給経路に介在され、前記燃料側水分離手段により分離された水分に含まれる添加剤を捕集する捕集手段と、
前記水供給経路の流れ方向における前記捕集手段の前後の差圧を測定するための差圧検査手段と、
前記差圧検査手段により測定される差圧に基づいて、前記捕集手段の劣化を検知する劣化検知手段と
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、液体燃料を消費して発電する燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体燃料を消費する燃料電池システムとして、例えば、直接メタノール形燃料電池、直接ジメチルエーテル形燃料電池、ヒドラジン形燃料電池などを備えた燃料電池システムが知られている。
【０００３】
液体燃料を消費する燃料電池システムは、通常、電解質膜、燃料側電極および酸素側電極が圧着されて得られる膜・電極接合体（ＭＥＡ）を有する単位セルが複数積層されることによって形成されている燃料電池と、燃料電池に液体燃料を供給するための燃料供給手段と、燃料電池に空気を供給するための空気供給手段とを備えている。
【０００４】
このようなシステムでは、燃料電池のアノードに液体燃料が供給されるとともに、燃料電池のカソードに空気が供給されることによって、電気化学反応が生じ、起電力が発生する。例えば、直接メタノール形燃料電池では、下記式（１）および（２）の通りとなる。
【０００５】
（１）ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノードでの反応）
（２）Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−                  （カソードでの反応）
上記式（１）で示されるように、アノードでは液体燃料が消費され、水が生成する。そのため、燃料電池の使用に伴って、アノードを循環する液体燃料が希釈および液量増加され、発電効率の低下を惹起するという不具合がある。
【０００６】
一方、上記式（２）で示されるように、カソードでの反応には、水が消費される。
【０００７】
そこで、アノードで生成した水を分離し、カソードに供給することが提案されており、具体的には、燃料電池システムにおいて、燃料電池から液体燃料を排出する燃料排出ラインに水分離装置を設け、排出液中の水分を水分離装置で分離し、液体燃料の希釈および液量増加を抑制するとともに、その水分を空気供給ラインに供給して、空気を加湿する方法が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−０２８８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、燃料電池システムでは、発電効率の向上を図るため、液体燃料中に添加剤（アルカリ金属の水酸化物など）を添加する場合がある。このような添加物は、通常、燃料電池において消費されずに、液体燃料中に残留して、燃料電池から排出液とともに排出される。
【００１０】
しかし、上記した燃料電池システムでは、排出液中の水分を水分離装置で分離するときに、水分とともに添加物が排出液から分離される場合があり、このような場合には、添加剤は、水分とともに水供給ラインを通過し、空気供給ラインに供給される場合がある。そして、添加物が空気供給ラインに供給されると、添加物が酸素側電極を劣化させ、燃料電池の損傷を惹起する場合がある。
【００１１】
そこで、添加物が空気供給ラインに供給される前に、フィルターなどによって添加物を捕集することも検討されるが、このような場合、捕集される分、液体燃料中の添加物が徐々に減少するため、燃料電池の発電効率の低下を惹起し、また、フィルターの目詰りなどによる故障を惹起する場合がある。
【００１２】
また、添加物が水分とともに排出液から分離される原因は、水分離装置の劣化である場合があり、このような場合において、水分離装置を継続使用すると、燃料電池の性能低下や損傷を惹起する場合がある。
【００１３】
本発明の目的は、燃料電池の性能低下および損傷を抑制することが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】
【００１４】
本発明［１］は、電解質層と、前記電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備える燃料電池と、前記燃料電池に対して空気を供給する空気供給経路と、前記燃料電池に対して液体燃料および添加剤を供給する燃料供給経路と、液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を、前記燃料電池から排出する燃料排出経路と、前記燃料排出経路に介在され、水分を前記排出液から分離するための燃料側水分離手段と、前記燃料側水分離手段により分離された水分を前記空気供給経路に供給し、空気を加湿するための水供給経路と、前記水供給経路に介在され、前記燃料側水分離手段により分離された水分に含まれる添加剤を捕集する捕集手段と、空気および水分を含む排出ガスを、前記燃料電池から排出する空気排出経路と、前記空気排出経路に介在され、水分を前記排出ガスから分離するための空気側水分離手段と、前記空気側水分離手段により分離された水分を前記捕集手段に接触させ、前記捕集手段に捕集された添加剤を水分とともに前記燃料供給経路に戻す戻し経路とを備える、燃料電池システムを含んでいる。
【００１５】
本発明［１］の燃料電池システムによれば、添加物が水分とともに排出液から分離される場合にも、添加物が、空気供給経路に供給される前に、水供給経路に介在される捕集手段により捕集される。
【００１６】
そして、本発明［１］の燃料電池システムでは、捕集手段により捕集された添加剤は、戻し経路を介して燃料供給経路に戻される。
【００１７】
そのため、本発明［１］の燃料電池システムによれば、液体燃料中の添加剤の減少を抑制しながら、添加剤が燃料電池の酸素側電極に供給されることを抑制でき、その結果、燃料電池の性能低下および損傷を抑制することができる。
【００１８】
本発明［２］は、電解質層と、前記電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備える燃料電池と、前記燃料電池に対して空気を供給する空気供給経路と、前記燃料電池に対して液体燃料および添加剤を供給する燃料供給経路と、液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を、前記燃料電池から排出する燃料排出経路と、前記燃料排出経路に介在され、水分を前記排出液から分離するための燃料側水分離手段と、前記燃料側水分離手段により分離された水分を前記空気供給経路に供給し、空気を加湿するための水供給経路と、前記水供給経路に介在され、前記燃料側水分離手段により分離された水分に含まれる添加剤を捕集する捕集手段と、前記水供給経路の流れ方向における前記捕集手段の前後の差圧を測定するための差圧検査手段と、前記差圧検査手段により測定される差圧に基づいて、前記捕集手段の劣化を検知する劣化検知手段とを備える、燃料電池システムを含んでいる。
【００１９】
本発明［２］の燃料電池システムでは、捕集手段の前後の差圧が測定され、その差圧に基づいて、捕集手段の劣化が検知される。
【００２０】
そのため、本発明［２］の燃料電池システムによれば、捕集手段を適切なタイミングでメンテナンスでき、燃料電池の性能低下および損傷を抑制することができる。また、捕集手段の劣化の原因が、水分離手段の劣化である場合には、捕集手段の劣化を検知することにより、水分離手段を適切なタイミングでメンテナンスすることができ、燃料電池の性能低下および損傷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池の性能低下および損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池システムに搭載される水分離装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、図２に示す膜ユニットの径方向に沿う概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
１．燃料電池システムの全体構成
図１において、電動車両１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。
【００２４】
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、燃料側水分回収部２１と、空気側水分回収部５５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
【００２５】
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両１の中央下側に配置されている。
【００２６】
燃料電池３に供給され、また、燃料電池３から排出される液体燃料としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン（例えば、無水ヒドラジンや、ヒドラジン１水和物などの水加ヒドラジンなどを含む）などが挙げられる。
【００２７】
なお、以下において、燃料電池３に供給される液体燃料を供給液、一方、燃料電池３から排出される液体燃料（燃料電池３から排出された未消費の液体燃料と、液体燃料の反応生成物（窒素ガスなど）および反応生成水とを含む）を排出液として、それぞれ区別する。
【００２８】
また、液体燃料は、添加剤を含有している。
【００２９】
添加剤としては、例えば、アルカリ金属水酸化物（すなわち、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウム）、アルカリ土類金属水酸化物（すなわち、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化ラジウム）などの電解質などが挙げられる。
【００３０】
これら添加物は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３１】
添加剤として、好ましくは、アルカリ金属水酸化物が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウムが挙げられる。
【００３２】
添加剤の添加量は、特に制限されないが、液体燃料中において、例えば、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、好ましくは、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、例えば、５ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは、３ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは、２ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【００３３】
燃料電池３は、電解質層８と、電解質層８の一方側に配置されたアノード９と、電解質層８の他方側に配置されたカソード１０とを有する単位セル２８（燃料電池セル）が、セパレータ（図示せず）を介して複数積層されたスタック構造に形成されている。つまり、電解質層８を介してアノード９およびカソード１０が対向配置されてなる単位セル２８が複数積層されている。なお、図１では、積層される複数の単位セル２８のうち、電動車両１の前後方向途中に配置される単位セル２８だけを拡大して表わし、その他の単位セル２８については簡略化して記載している。
【００３４】
電解質層８は、例えば、アニオン成分が移動可能な層であり、アニオン交換膜またはカチオン交換膜を用いて形成されている。
【００３５】
アノード９は、燃料側電極としてのアノード電極１１と、アノード電極１１に液体燃料（供給液）を供給するための燃料供給部材１２とを有している。
【００３６】
アノード電極１１は、電解質層８の一方面に形成されている。アノード電極１１の電極材料としては、例えば、触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。
【００３７】
燃料供給部材１２は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。燃料供給部材１２には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、燃料供給部材１２は、溝の形成された表面がアノード電極１１に対向接触されている。これにより、アノード電極１１の一方面と燃料供給部材１２の他方面（溝の形成された表面）との間には、アノード電極１１全体に液体燃料（供給液）を接触させるための燃料供給路１３が形成される。
【００３８】
燃料供給路１３には、液体燃料（供給液）をアノード９内に流入させるための燃料供給口１５が一端側（下側）に形成され、液体燃料（排出液）をアノード９から排出するための燃料排出口１４が他端側（上側）に形成されている。
【００３９】
カソード１０は、酸素側電極としてのカソード電極１６と、カソード電極１６に空気（酸素）を供給するための空気供給部材１７とを有している。
【００４０】
カソード電極１６は、電解質層８の他方面に形成されている。
【００４１】
カソード電極１６の電極材料としては、例えば、アノード電極１１の電極材料として例示した、触媒担持多孔質担体などが挙げられる。
【００４２】
空気供給部材１７は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。空気供給部材１７には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、空気供給部材１７は、溝の形成された表面がカソード電極１６に対向接触されている。これにより、カソード電極１６の他方面と空気供給部材１７の一方面（溝の形成された表面）との間には、カソード電極１６全体に空気を接触させるための空気流路としての空気供給路１８が形成される。
【００４３】
空気供給路１８には、空気をカソード１０内に流入させるための空気供給口１９が他端側（上側）に形成され、空気をカソード１０から排出するための空気排出口２０が一端側（下側）に形成されている。
【００４４】
また、このような燃料電池３において、複数の単位セル２８をそれぞれ区分する１つのセパレータは、上記燃料供給部材１２および上記空気供給部材１７を兼ね備える。換言すると、セパレータは、その一方側面において、燃料供給部材１２として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材１７として作用する。
【００４５】
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、液体燃料を貯蔵するための燃料タンク２２と、燃料タンク２２から燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）へ供給液（液体燃料および添加剤）を供給する燃料供給経路としての燃料供給ライン３０と、燃料供給ライン３０に介在される濃度調整タンク６５と、燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）から排出液を排出する燃料排出経路としての燃料排出ライン３１と、燃料排出ライン３１から燃料供給ライン３０へ排出液を輸送する還流ライン３２とを備えている。
【００４６】
なお、燃料供給ライン３０と燃料排出ライン３１との間には、燃料電池３が介在されており、また、燃料排出ライン３１と還流ライン３２との間には、燃料側気液分離器２３（後述）が介在されている。
【００４７】
燃料タンク２２は、燃料電池３よりも後方、電動車両１の後側に配置されている。燃料タンク２２には、液体燃料として、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどが貯蔵されている。また、液体燃料には、上記した添加剤が添加されている。
【００４８】
燃料供給ライン３０は、その上流側端部が、燃料タンク２２に接続されるとともに、下流側端部が、燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）に接続されている。
【００４９】
濃度調整タンク６５は、上記した液体燃料に耐性のある材質から形成され、燃料供給ライン３０に介在されている。
【００５０】
また、濃度調整タンク６５には、還流ライン３２（後述）の下流側端部が接続されており、詳しくは後述するが、還流ライン３２を介して、排出液が供給される。これにより、濃度調整タンク６５において、燃料タンク２２から輸送された液体燃料（１次供給液）と、燃料電池３から排出された排出液とが、適宜の割合で混合され、燃料電池３に供給される液体燃料（２次供給液）の濃度が、調整される。
【００５１】
また、燃料供給ライン３０の流れ方向途中において、濃度調整タンク６５の上流側には、第１供給ポンプ３３および燃料供給弁３４が設けられている。
【００５２】
第１供給ポンプ３３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用いられる。第１供給ポンプ３３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第１供給ポンプ３３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第１供給ポンプ３３の駆動および停止を制御する。
【００５３】
また、燃料供給弁３４は、燃料供給ライン３０を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、燃料供給弁３４は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、燃料供給弁３４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、燃料供給弁３４の開閉を制御する。
【００５４】
このような第１供給ポンプ３３の駆動、および、燃料供給弁３４の開閉により、燃料タンク２２から、液体燃料（１次（高濃度）供給液）が、濃度調整タンク６５へ供給される。
【００５５】
また、燃料供給ライン３０の流れ方向途中において、濃度調整タンク６５の下流側には、第２供給ポンプ３５が設けられている。
【００５６】
第２供給ポンプ３５としては、上記した公知の送液ポンプが用いられる。第２供給ポンプ３５は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第２供給ポンプ３５に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第２供給ポンプ３５の駆動および停止を制御する。
【００５７】
このような第２供給ポンプ３５の駆動により、液体燃料（２次（低濃度）供給液）が、濃度調整タンク６５から燃料電池３に供給される。
【００５８】
燃料排出ライン３１は、その上流側端部が、燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）に接続されるとともに、下流側端部が、燃料側気液分離器２３に接続されている。
【００５９】
このような燃料排出ライン３１により、排出液が燃料電池３から排出され、燃料側気液分離器２３に輸送される。
【００６０】
燃料側気液分離器２３は、例えば、中空の容器からなり、その下部には、燃料側気液分離器２３の内外を流通させる底部流通口２４が２つ形成されている。
【００６１】
また、燃料側気液分離器２３の上部には、燃料側気液分離器２３の内外を流通させる上部流通口２５が１つ形成されている。
【００６２】
燃料側気液分離器２３は、燃料電池３よりも電動車両１の前後方向後方、かつ、電動車両１の上下方向上方において、２つの底部流通口２４が、それぞれ、燃料排出ライン３１および還流ライン３２（後述）に接続されている。
【００６３】
上部流通口２５には、燃料側気液分離器２３で分離されたガス（気体）を排出するためのガス排出管２６が接続されている。ガス排出管２６は、上部流通口２５に接続されている。また、ガス排出管２６の途中には、ガス排出弁２７が設けられている。
【００６４】
ガス排出弁２７は、ガス排出管２６を開放して燃料側気液分離器２３内の圧力を開放するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。ガス排出弁２７は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号がガス排出弁２７に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、ガス排出弁２７の開閉を制御する。
【００６５】
還流ライン３２は、その上流側端部が、燃料側気液分離器２３に接続されるとともに、下流側端部が、濃度調整タンク６５の上壁に接続されている。
【００６６】
これにより、燃料排出ライン３１内を輸送される排出液が、燃料側気液分離器２３および還流ライン３２を介して、濃度調整タンク６５に輸送される。そして、濃度調整タンク６５内において、燃料タンク２２から輸送された液体燃料（１次供給液）と混合され、濃度調整された後、供給液（２次供給液）として、燃料電池３に戻ることにより、アノード９を循環するクローズドライン（閉流路）が形成される。
【００６７】
（３）空気給排部
空気給排部５は、燃料電池３（カソード１０）に対して空気を供給する空気供給経路としての空気供給ライン４１と、カソード１０から排出される空気（および空気に含まれる水分）を外部に排出するための空気排出経路としての空気排出ライン４２とを備えている。
【００６８】
空気供給ライン４１は、その一端側（上流側）が大気中に開放され、他端側（下流側）が空気供給口１９に接続されている。空気供給ライン４１の途中には、空気供給ポンプ４３が介在されており、また、その下流側には、空気供給弁４４が設けられている。
【００６９】
また、空気供給ポンプ４３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されており、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、空気供給ポンプ４３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、空気供給ポンプ４３の駆動および停止を制御する。
【００７０】
空気供給弁４４は、空気供給ライン４１を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。
【００７１】
また、空気供給弁４４は、それぞれ、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されており、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、空気供給弁４４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、空気供給弁４４の開閉を制御する。
【００７２】
空気排出ライン４２は、その一端側（上流側）が空気排出口２０に接続され、他端側（下流側）がドレンとされる。
【００７３】
また、空気排出ライン４２には、詳しくは後述するが、空気側気液分離器５６（後述）が介在されている。
【００７４】
（４）燃料側水分回収部
燃料側水分回収部２１は、燃料電池３において液体燃料の電気化学反応（後述）によって生じる水を回収し、再利用するために設備されている。
【００７５】
具体的には、燃料側水分回収部２１は、燃料側水分離手段としての燃料側水分離装置４５と、水供給経路としての水供給ライン４６とを備えている。
【００７６】
燃料側水分離装置４５は、燃料電池３から排出される排出液から、排出液に含まれる水分を分離するための装置であって、燃料電池３の液体燃料出口（燃料排出口１４）の近傍において、燃料排出ライン３１に介在されている。
【００７７】
このような燃料側水分離装置４５は、図２に示されるように、膜ユニット５３と、減圧手段としての減圧装置４８とを備えている。
【００７８】
膜ユニット５３は、図３に示されるように、ハニカムセラミック担体６０と、ハニカムセラミック担体６０に担持される水分離膜４７とを備えている。
【００７９】
ハニカムセラミック担体６０は、例えば、アルミナなどのセラミックからなる略円筒部材であって、その径方向内側には、略六角形の貫通孔（パス）５４が、複数形成されている。
【００８０】
各貫通孔（パス）５４は、ハニカムセラミック担体６０の軸線方向を貫通する流体通路として形成されており、その周壁面は、水分離膜４７により被覆されている。
【００８１】
水分離膜４７は、排出液中に含まれる液体燃料の反応生成物や、未消費の液体燃料などを遮断する一方、反応生成水（水分）を透過させる膜であって、特に制限されないが、例えば、孔径が１ｎｍ以下の炭素膜などが挙げられる。水分離膜４７の孔径は、例えば、１ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以下であり、通常、０．３ｎｍ以上である。
【００８２】
そして、このような膜ユニット５３は、その長手方向が排出液の流れ方向に沿うように燃料排出ライン３１に介在されている（図２参照）。これにより、膜ユニット５３の貫通孔５４（水分離膜４７により被覆された貫通孔５４）内に、排出液が通過可能とされ、水分離膜４７の厚み方向一方側（貫通孔５４の内側）に、排出液が接触可能とされている。また、水分離膜４７の厚み方向他方側（貫通孔５４の外側）には、ハニカムセラミック担体６０が接触される。
【００８３】
減圧装置４８は、膜ユニット５３の径方向外側を減圧するために設備されている。
【００８４】
具体的には、図２に示されるように、減圧装置４８は、例えば、水分離膜４７を収容する収容部５１と、減圧ポンプ５２とを備えており、減圧ポンプ５２の駆動によって、収容部５１内、すなわち、水分離膜４７（膜ユニット５３）の周囲を減圧可能としている。減圧ポンプ５２としては、公知のポンプが用いられる。
【００８５】
そして、詳しくは後述するが、このような減圧装置４８によって膜ユニット５３の径方向外側を減圧することにより、排出液に含有される水分を水蒸気化して、膜ユニット５３の径方向内側から外側に（水分離膜４７の厚み方向一方側から他方側に）水蒸気を透過させ、膜ユニット５３内を通過する排出液から水分を分離することができる（浸透気化法）。また、このような減圧装置４８により分離された水分は、水供給ライン４６に輸送される。
【００８６】
水供給ライン４６は、図１に示されるように、燃料側水分離装置４５により分離された水分を空気供給ライン４１に供給し、空気供給ライン４１中の空気を加湿するために設けられている。水供給ライン４６は、その上流側端部が、燃料側水分離装置４５（収容部５１）に接続されるとともに、下流側端部が、空気供給ライン４１の流れ方向途中部分、具体的には、空気供給ポンプ４３および空気供給弁４４よりも下流側に接続されている。
【００８７】
また、水供給ライン４６の流れ方向途中には、水供給ポンプ４９が介在されており、また、その下流側には、水供給弁５０が設けられている。
【００８８】
水供給ポンプ４９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用いられる。水供給ポンプ４９は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、水供給ポンプ４９に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、水供給ポンプ４９の駆動および停止を制御する。なお、燃料側水分離装置４５が減圧装置４８を備える場合には、水供給ポンプ４９と減圧装置４８とは兼用されていてもよい。
【００８９】
また、水供給弁５０は、水供給ライン４６を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、水供給弁５０は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、水供給弁５０に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、水供給弁５０の開閉を制御する。
【００９０】
このような水供給ライン４６により、燃料側水分離装置４５から、水が空気供給ライン４１の流れ方向途中部分へ供給される。
【００９１】
また、水供給ライン４６の流れ方向途中、詳しくは、水供給ポンプ４９および水供給弁５０の下流側には、捕集手段としてのフィルター５７が介在されている。
【００９２】
フィルター５７は、燃料側水分離装置４５によって分離された水分に、添加剤（液体燃料に添加される添加剤）が含まれる場合、その添加剤を捕集するために備えられている。
【００９３】
フィルター５７は、添加剤を捕集できれば、特に制限されず、公知のフィルターが用いられる。
【００９４】
さらに、水供給ライン４６には、その流れ方向におけるフィルター５７の前後の差圧を測定するための差圧検査手段としての差圧検査装置５８が備えられている。
【００９５】
差圧検査装置５８は、フィルター５７よりも流れ方向上流側に配置される第１圧力計５９ａと、フィルターよりも流れ方向下流側に配置される第２圧力計５９ｂとを備えている。
【００９６】
第１圧力計５９ａおよび第２圧力計５９ｂは、水供給ライン４６中の流体圧力を測定するための圧力計であって、公知の圧力計が用いられる。
【００９７】
第１圧力計５９ａおよび第２圧力計５９ｂは、図示しないが、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、第１圧力計５９ａによる指示値と、第２圧力計５９ｂによる指示値とが、コントロールユニット２９（後述）に入力可能とされており、その差（すなわち、差圧（圧力損失））を、コントロールユニット２９（後述）にて算出可能とされている。
【００９８】
（５）空気側水分回収部
空気側水分回収部５５は、燃料電池３から排出された空気中の水分を分離および回収し、再利用するために設備されている。
【００９９】
具体的には、空気側水分回収部５５は、空気側水分離手段としての空気側気液分離器５６と、空気側気液分離器５６により分離された水分を、燃料供給ライン３０に戻すための戻し経路としての戻しライン６２とを備えている。
【０１００】
空気側気液分離器５６は、例えば、中空の容器からなり、空気排出ライン４２の流れ方向途中に介在するように、配置されている。また、空気側気液分離器５６の底面には、戻しライン６２の上流側端部が接続されている。
【０１０１】
戻しライン６２は、その上流側端部が、空気側気液分離器５６に接続されるとともに、下流側端部が、濃度調整タンク６５の上側面に接続されている。
【０１０２】
また、戻しライン６２は、フィルター５７を通過するように、配設されている。すなわち、フィルター５７は、水供給ライン４６に介在されるとともに、戻しライン６２にも介在されている。
【０１０３】
これにより、戻しライン６２は、戻しライン６２中を流れる水分をフィルター５７に接触可能とし、水分によりフィルター５７に捕集された添加剤を回収可能としている。すなわち、戻しライン６２は、添加剤を水分とともに燃料供給ライン３０に戻すことができるように、配設されている。
【０１０４】
なお、詳述しないが、必要により、戻しライン６２の一部と水供給ライン４６の一部とが、共用されていてもよい。
【０１０５】
また、戻しライン６２の流れ方向途中において、フィルター５７の上流側には、戻しポンプ６３および戻し弁６４が設けられている。
【０１０６】
戻しポンプ６３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用いられる。戻しポンプ６３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、戻しポンプ６３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、戻しポンプ６３の駆動および停止を制御する。
【０１０７】
また、戻し弁６４は、戻しライン６２を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、戻し弁６４は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、戻し弁６４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、戻し弁６４の開閉を制御する。
【０１０８】
（６）制御部
制御部６は、コントロールユニット２９を備えている。
【０１０９】
コントロールユニット２９は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：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。
【０１１０】
制御部６では、詳しくは後述するが、例えば、第１供給ポンプ３３、第２供給ポンプ３５、水供給ポンプ４９、空気供給ポンプ４３などの駆動および停止や、燃料供給弁３４やガス排出弁２７、空気供給弁４４、水供給弁５０などの開閉などを、適宜制御する。
【０１１１】
また、コントロールユニット２９は、差圧検査装置５８の第１圧力計５９ａおよび第２圧力計５９ｂに電気的に接続されており（図１の破線参照）、第１圧力計５９ａによる指示値と、第２圧力計５９ｂによる指示値とが、コントロールユニット２９に入力可能とされている。
【０１１２】
そして、コントロールユニット２９のＲＯＭには、劣化検知手段としての劣化検知プログラムＰが格納されている。
【０１１３】
劣化検知プログラムＰは、差圧検査装置５８により測定される差圧、具体的には、第１圧力計５９ａによる指示値と、第２圧力計５９ｂによる指示値との差に基づいて、フィルター５７の劣化（目詰り）を検知可能としている。また、コントロールユニット２９は、劣化検知プログラムＰによるフィルター５７の劣化の検知に基づいて、戻しポンプ６３の駆動および停止や、戻し弁６４の開閉などを、適宜制御可能としている。
【０１１４】
（７）動力部
動力部７は、燃料電池３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ためのモータ３７と、モータ３７に電気的に接続されるインバータ３８と、モータ３７による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６とを備えている。
【０１１５】
モータ３７は、燃料電池３よりも前方、電動車両１の前側に配置されている。モータ３７としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の三相電動機が挙げられる。
【０１１６】
インバータ３８は、モータ３７と燃料電池３との間に配置されている。インバータ３８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装置であって、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が挙げられる。また、インバータ３８は、配線により、燃料電池３およびモータ３７にそれぞれ電気的に接続されている。
【０１１７】
動力用バッテリ４０としては、例えば、定格電圧が１００Ｖ程度のニッケル水素電池や、リチウムイオン電池など、公知の二次電池が挙げられる。また、動力用バッテリ４０は、インバータ３８と燃料電池３との間の配線に接続され、これにより、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３７に電力を供給可能とされている。
【０１１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、動力用バッテリ４０と燃料電池３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、燃料電池３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力および動力用バッテリ４０の入出力電力を調整する機能を有している。
【０１１９】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、コントロールユニット２９と電気的に接続されており（図１の破線参照）、これにより、コントロールユニット２９から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力（出力電圧）を制御する。
【０１２０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、配線により、燃料電池３および動力用バッテリ４０にそれぞれ電気的に接続されているとともに、配線の分岐により、インバータ３８に電気的に接続されている。
【０１２１】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６からモータ３７への電力は、インバータ３８において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ３７に供給される。
【０１２２】
２．燃料電池システムによる発電
上記した燃料電池システム２では、コントロールユニット２９の制御により、燃料供給弁３４が開かれ、第１供給ポンプ３３および第２供給ポンプ３５が駆動されることにより、液体燃料が、燃料供給ライン３０を介してアノード９に供給される。一方、空気供給弁４４が開かれ、空気供給ポンプ４３が駆動されることにより、空気が空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給される。なお、燃料供給弁３４は、液体燃料が所定量供給された後に閉じられる。
【０１２３】
アノード９では、液体燃料が、アノード電極１１と接触しながら燃料供給路１３を通過する。一方、カソード１０では、空気が、カソード電極１６と接触しながら空気供給路１８を通過する。
【０１２４】
そして、各電極（アノード電極１１およびカソード電極１６）において電気化学反応が生じ、起電力が発生する。例えば、液体燃料がメタノールである場合には、下記式（１）〜（３）の通りとなる。
（１）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−（アノード電極１１での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−              （カソード電極１６での反応）
（３）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ      （燃料電池３全体での反応）
すなわち、メタノールが供給されたアノード電極１１では、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）とカソード電極１６での反応で生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ−）が発生する（上記式（１）参照）。
【０１２５】
アノード電極１１で発生した電子（ｅ−）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極１６に到達する。つまり、この外部回路を通過する電子（ｅ−）が、電流となる。
【０１２６】
一方、カソード電極１６では、電子（ｅ−）と、外部からの供給もしくは燃料電池３での反応で生成した水（Ｈ２Ｏ）と、空気供給路１８を流れる空気中の酸素（Ｏ２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ−）が生成する（上記式（２）参照）。
【０１２７】
そして、生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）が、電解質層８を通過してアノード電極１１に到達し、上記と同様の反応（上記式（１）参照）が生じる。
【０１２８】
また、例えば、液体燃料がヒドラジンである場合には、下記式（４）〜（６）の通りとなる。
（４）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極１１での反応）
（５）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−          （カソード電極１６での反応）
（６）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ              （燃料電池３全体での反応）
このようなアノード電極１１およびカソード電極１６での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池３全体として、上記式（３）または上記式（６）で表わされる反応が生じて、燃料電池３に起電力が発生する。
【０１２９】
そして、発生した起電力が、配線を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に送電され、動力部７では、インバータ３８およびモータ３７、および／または、動力用バッテリ４０に送電される。そして、モータ３７では、インバータ３８により三相交流電力に変換された電気エネルギーが電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。一方、動力用バッテリ４０では、その電力が充電される。
【０１３０】
また、燃料給排部４では、第２供給ポンプ３５および第１供給ポンプ３３の駆動力により、アノード９から排出される使用後および未消費の液体燃料（排出液）が、燃料排出ライン３１を通過して上流側の底部流通口２４から燃料側気液分離器２３に流入する。燃料側気液分離器２３では、水位が上部流通口２５よりも下方位置に保持される液体燃料の液溜まり３９が、燃料側気液分離器２３の中空部分に生じるとともに、液溜まり３９に含まれるガス（気体）が液溜まり３９の上方空間へ分離される。その一方で、液溜まり３９の一部が、下流側の底部流通口２４から還流ライン３２に流出する。
【０１３１】
還流ライン３２に流出する液体燃料は、燃料供給ライン３０の流れ方向途中部分において、燃料タンク２２から供給される液体燃料と混合された後、再び燃料供給口１５から燃料供給路１３に流入する。
【０１３２】
このようにして、液体燃料が、クローズドライン（還流ライン３２、燃料供給ライン３０、燃料排出ライン３１、燃料側気液分離器２３および燃料供給路１３）を循環する。なお、燃料側気液分離器２３で分離された気体は、ガス排出弁２７が開かれることにより、ガス排出管２６を介して外部へ排出される。
【０１３３】
３．  燃料側における水の回収
上記した燃料電池システム２においては、上記式（１）および上記式（４）で示されるように、アノード９（アノード電極１１）では液体燃料が消費され、水が生成する。そのため、燃料電池システム２の使用に伴って、アノード９を循環する液体燃料が、希釈および液量増加され、発電効率の低下を惹起するという不具合がある。
【０１３４】
一方、上記式（２）および上記式（５）で示されるように、カソード１０（カソード電極１６）での反応には、水が消費される。
【０１３５】
そこで、この燃料電池システム２では、燃料電池３から排出される排出液に含有される水分を回収し、その水分を、空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給する。
【０１３６】
具体的には、この燃料電池システム２では、燃料電池３から燃料排出ライン３１に排出された排出液は、燃料側気液分離器２３に供給される前に、燃料側水分離装置４５に供給される。
【０１３７】
燃料側水分離装置４５では、図２に示されるように、排出液が、膜ユニット５３の貫通孔５４に供給されるとともに、その膜ユニット５３の外側（収容部５１内）が、減圧装置４８により減圧される。
【０１３８】
このとき、図３に示されるように、各貫通孔５４の内面には、水分離膜４７が配置されている。また、厚み方向他方側（貫通孔５４外側）面には、ハニカムセラミック担体６０が接触されている。
【０１３９】
そのため、排出液が貫通孔５４内を通過すると、水分離膜４７の厚み方向一方側（貫通孔５４内側）面には、排出液が接触される。また、膜ユニット５３の径方向外側（収容部５１内）が減圧装置４８により減圧されると、水分離膜４７の厚み方向他方側が減圧される。
【０１４０】
減圧時における収容部５１内の圧力は、例えば、１０Ｔｏｒｒ以上、好ましくは、３０Ｔｏｒｒ以上であり、例えば、１００Ｔｏｒｒ以下、好ましくは、５０Ｔｏｒｒ以下である。
【０１４１】
そして、上記のように膜ユニット５３の外側（収容部５１）が減圧装置４８により減圧されることによって、排出液に含有される水分が水蒸気化され、その水蒸気が、膜ユニット５３の径方向内側から外側に透過される（図３矢印参照）。
【０１４２】
より具体的には、減圧装置４８により膜ユニット５３の外側（収容部５１）が減圧されると、膜ユニット５３の径方向内側における貫通孔５４ａでは、その貫通孔５４ａ内を流通する排出液から、水が水蒸気として分離され、水分離膜４７およびハニカムセラミック担体６０、さらに、隣接する貫通孔５４ｂの水分離膜４７を順次通過して、より径方向外側に隣接する貫通孔５４ｂ内に移動する。
【０１４３】
また、貫通孔５４ｂでは、その貫通孔５４ｂ内を流通する排出液から、水が水蒸気として分離され、貫通孔５４ａから導入する水蒸気とともに、水分離膜４７およびハニカムセラミック担体６０、さらに、隣接する貫通孔５４ｃの水分離膜４７を順次通過して、より径方向外側に隣接する貫通孔５４ｃ内に移動する。
【０１４４】
さらに、貫通孔５４ｃでは、その貫通孔５４ｃ内を流通する排出液から、水が水蒸気として分離され、貫通孔５４ｂから導入する水蒸気とともに、水分離膜４７およびハニカムセラミック担体６０、さらに、隣接する貫通孔５４ｄの水分離膜４７を順次通過して、より径方向外側に隣接する貫通孔５４ｄ内に移動する。
【０１４５】
そして、膜ユニット５３の最も径方向外側における貫通孔５４ｄでは、その内側を流通する排出液から、水が水蒸気として分離され、貫通孔５４ｃから導入する水蒸気とともに、水分離膜４７およびハニカムセラミック担体６０を順次通過して、膜ユニット５３の外側に移動する。
【０１４６】
これにより、膜ユニット５３の内側から外側に水分が移動し、排出液から水分が水蒸気として分離される（浸透気化法）。
【０１４７】
このようにして水分が分離された排出液（すなわち、高濃度の液体燃料）は、図１に示すように、燃料排出ライン３１を介して燃料側気液分離器２３に供給され、上記したように、還流ライン３２および燃料供給ライン３０を介して、再び燃料電池３に供給される。
【０１４８】
一方、分離された水分は、水供給ポンプ４９の駆動により水供給ライン４６を通過し、空気供給ライン４１に供給される。そして、空気供給ライン４１内を通過する空気と混合され、空気が加湿される。
【０１４９】
加湿された空気供給ライン４１内の空気は、上記したように、空気供給ポンプ４３の駆動によって、空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給される。このとき、水分はカソード１０を透過し、電解質層８を湿潤させる。
【０１５０】
また、上記の燃料電池システム２では、空気供給ライン４１に水が供給されるため、燃料電池３から排出される空気にも、水が含まれる。換言すれば、燃料電池３から、空気および水を含む排出ガスが、排出される。
【０１５１】
さらに、燃料電池システム２では、液体燃料がクロスリーク現象により電解質層８を通過して、燃料供給路１３から空気供給路１８に漏出する場合があり、その結果、漏出された液体燃料が、燃料電池３から排出される排出ガスに含まれる場合がある。
【０１５２】
このような排出ガスは、燃料電池３から排出されると、空気側気液分離器５６に供給され、排出ガスから水分（液体成分）のみが分離される。分離された水分は、空気側気液分離器５６内に貯留される。一方、水分が分離された空気は、空気側気液分離器５６から排出され、空気排出ライン４２を介して、外部に排出される。
【０１５３】
４．添加剤の捕集
燃料電池システム２では、燃料側水分離装置４５の性能によっては、排出液に含まれる添加物が、水分とともに排出液から分離される場合がある。すなわち、燃料側水分離装置４５により、添加剤を含む水分が、排出液から分離される場合がある。このような場合、添加剤は、水分とともに水供給ライン４６を通過し、空気供給ライン４１に供給される。
【０１５４】
このような場合、添加物が空気供給ライン４１に供給されると、添加物がカソード電極１６を劣化させ、燃料電池３の損傷を惹起する場合がある。
【０１５５】
一方、上記の燃料電池システム２では、水供給ライン４６に介在されるフィルター５７により、添加物が捕集される。
【０１５６】
具体的には、この燃料電池システム２において、排出液から分離された水が、水供給ライン４６を通過するときには、その途中部分でフィルター５７を通過し、水中に含まれる添加剤が、フィルター５７に捕集される。
【０１５７】
これにより、不純物が除去された水が、空気供給ライン４１に供給される。
【０１５８】
そのため、この燃料電池システム２では、添加物がカソード電極１６に供給されることを抑制することができ、燃料電池３の損傷を抑制することができる。
【０１５９】
５．メンテナンス
上記のようにフィルター５７によって添加物を捕集する場合、液体燃料中の添加物が徐々に減少するため、燃料電池３の性能低下を惹起し、また、フィルター５７の目詰りによる故障を惹起する場合がある。
【０１６０】
これに対して、上記の燃料電池システム２では、適切なタイミングで、フィルター５７をメンテナンス（洗浄）することができる。
【０１６１】
より具体的には、上記の燃料電池システム２では、フィルター５７の前後の差圧が、差圧検査装置５８によって断続的または連続的に検知される。
【０１６２】
このとき、測定されるフィルター５７の前後の差圧は、フィルター５７が目詰りを生じるに従って、大きくなる。
【０１６３】
そこで、劣化検知プログラムＰは、例えば、フィルター５７の前後の差圧が、予め設定された所定値を超過したとき、フィルター５７が目詰まりを生じたと判断する。
【０１６４】
そして、フィルター５７が目詰まりを生じている場合には、燃料電池３の運転を一旦停止させた後、コントロールユニット２９の制御により、戻しポンプ６３を駆動させ、また、戻し弁６４を開くことにより、空気側気液分離器５６に貯留された水分を、戻しライン６２に供給する。
【０１６５】
戻しライン６２に供給された水分は、戻しライン６２を通過する途中でフィルター５７に接触し、フィルター５７に捕集されている添加剤を溶解または分散させる。そして、添加剤が溶解または分散された水分は、戻しライン６２を介して濃度調整タンク６５に輸送され、燃料供給ライン３０に戻される。
【０１６６】
その結果、上記の燃料電池システム２では、水分とともに液体燃料（排出液）から分離された添加剤が、再度、液体燃料（供給液）に添加されるため、燃料電池３の性能低下を抑制することができる。
【０１６７】
また、上記の燃料電池システム２では、添加剤によりフィルター５７が目詰まりする場合にも、適切なタイミングでフィルター５７をメンテナンス（洗浄）することができるため、燃料電池３の損傷を抑制することができる。
【０１６８】
また、燃料電池システム２において、添加物が水分とともに排出液から分離される原因は、燃料側水分離装置４５の劣化である場合がある。すなわち、燃料電池システム２では、燃料側水分離装置４５が経時的に劣化する場合があり、このような場合には、燃料側水分離装置４５の水分離性能（選択性）が低下して、添加剤が水分とともに排出液から分離される場合がある。このような場合には、燃料側水分離装置４５のメンテナンス（修繕または交換）が要求される。
【０１６９】
これに対して、上記の燃料電池システム２では、フィルター５７の前後の差圧が、予め設定された所定値を超過したとき、フィルター５７が目詰まりを生じたと判断するため、例えば、フィルター５７の目詰まりの頻度などが、予め設定された所定頻度を超過する場合などに、燃料側水分離装置４５が劣化していると判断することができる。
【０１７０】
このような場合、上記の燃料電池システム２では、例えば、警告灯などを表示させることができ、その警告灯に従って、燃料側水分離装置４５を、適切なタイミングでメンテナンス（修繕または交換）することができる。
【０１７１】
６．作用効果
上記の燃料電池システム２によれば、添加物が水分とともに排出液から分離される場合にも、添加物が、空気供給ライン４１に供給される前に、水供給ライン４６に介在されるフィルター５７により捕集される。
【０１７２】
そして、上記の燃料電池システム２では、フィルター５７により捕集された添加剤は、戻しライン６２を介して燃料供給ライン３０に戻される。
【０１７３】
そのため、上記の燃料電池システム２によれば、液体燃料中の添加剤の減少を抑制しながら、添加剤が燃料電池３のカソード電極１６に供給されることを抑制でき、その結果、燃料電池３の性能低下および損傷を抑制することができる。
【０１７４】
また、上記の燃料電池システム２では、フィルター５７のメンテナンス（洗浄）において、排出ガスに含まれる水分が利用されるため、外部から洗浄水を供給する必要がなく、省スペース化および省コスト化を図ることができる。
【０１７５】
さらに、上記の燃料電池システムでは、フィルター５７の前後の差圧が測定され、その差圧に基づいて、フィルター５７の劣化が検知される。
【０１７６】
そのため、上記の燃料電池システム２によれば、フィルター５７を適切なタイミングでメンテナンス（洗浄）でき、燃料電池３の性能低下および損傷を抑制することができる。
【０１７７】
また、フィルター５７の劣化の原因が、燃料側水分離装置４５の劣化である場合には、フィルター５７の劣化を検知することにより、燃料側水分離装置４５を適切なタイミングでメンテナンス（修理、交換）することができ、燃料電池３の性能低下および損傷を抑制することができる。
【０１７８】
７．変形例
上記した実施形態では、差圧検査装置５８および劣化検知プログラムＰによりフィルターの目詰りを検知し、その検知に応じて、戻しライン６２を開き、フィルター５７をメンテナンス（洗浄）しているが、例えば、差圧検査装置５８および劣化検知プログラムＰを省略することもできる。このような場合には、予め設定された所定の間隔で、戻しライン６２を開き、フィルター５７をメンテナンス（洗浄）することができ、燃料電池３の性能低下および損傷を抑制することができる。
【０１７９】
また、上記した実施形態では、差圧検査装置５８および劣化検知プログラムＰによりフィルターの目詰りを検知し、その検知に応じて、戻しライン６２を開き、フィルター５７をメンテナンス（洗浄）しているが、例えば、戻しライン６２を省略することができる。このような場合には、例えば、差圧検査装置５８および劣化検知プログラムＰによりフィルターの目詰りが検知された場合、フィルター５７を洗浄せず、交換することができ、これにより、燃料電池３の性能低下および損傷を抑制することができる。
【０１８０】
さらに、上記した実施形態では、水供給ライン４６と戻しライン６２とが、別のラインとして配設されているが、例えば、水供給ライン４６の一部または全部が戻しライン６２として共用されていてもよく、また、戻しライン６２の一部または全部が水供給ライン４６として共用されていてもよい。また、このような場合、三方弁などによって、水供給ライン４６と戻しライン６２とが切り替え可能とされていてもよい。
【０１８１】
また、上記した実施形態では、燃料側水分離装置４５として、水分離膜４７および減圧装置４８を設けたが、例えば、減圧装置４８により減圧することなく、常圧下で水分離膜４７によって排出液から水を分離することもでき、また、例えば、公知の逆浸透膜などを燃料側水分離装置４５として用い、排出液から水を分離することもできる。
【０１８２】
また、上記した実施形態では、水分離膜４７を略六角形状の貫通孔５４を有するハニカムセラミック担体６０に担持させることにより膜ユニット５３を形成したが、貫通孔５４の形状は、上記に限定されず、例えば、三角形、四角形、八角形などの多角形状であってもよく、また、円形状、楕円形状であってもよい。
【０１８３】
また、ハニカムセラミック担体６０を用いることなく、水分離膜４７からなる中空糸を複数束ねることにより、膜ユニット５３を形成することもでき、さらには、水分離膜４７からなるチューブを膜ユニット５３としてそのまま用いてもよい。
【符号の説明】
【０１８４】
１      電動車両
２      燃料電池システム
３      燃料電池
８      電解質層
１１    アノード電極
１６    カソード電極
３０    燃料供給ライン
３１    燃料排出ライン
４１    空気供給ライン
４２    空気排出ライン
４５    水分離装置
４６    水供給ライン
５６    空気側気液分離器
５７    フィルター
６２    戻しライン
【図１】
2017199592.tif 000003
【図２】
2017199592.tif 000004
【図３】
2017199592.tif 000005