(57)【要約】【課題】燃料電池における触媒層の劣化を抑制する技術を提供する。【解決手段】燃料電池システム１０００は、燃料電池１００と、二次電池２００と、制御部５００とを備える。燃料電池１００は、電解質膜１１と、電解質膜１１の膜内部に挿入され、二次電池２００と接続可能な内部電極１８と、電解質膜１１の両面に配置された触媒電極層１４とを備える。制御部５００は、燃料電池１００の発電停止中に、二次電池２００によって、内部電極１８が、触媒電極層１４よりも高い電圧となるように電圧を印加させて、燃料電池１００の発電中に電解質膜１１中に移動した触媒６０を触媒電極層１４側へと移動させる触媒回復処理を実行する。【選択図】図６
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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、
燃料電池と、
外部電源と、
前記燃料電池システムの出力を制御する制御部と、
を備え、
前記燃料電池は、
電解質膜と、
前記電解質膜の膜内部に挿入され、前記外部電源と接続された内部電極と、
前記電解質膜の両面に配置された触媒電極層と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池の発電停止中に、前記外部電源によって、前記内部電極が、前記触媒電極層よりも高い電圧となるように電圧を印加する触媒回復処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記触媒回復処理において前記電圧を繰り返し増減させる、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記燃料電池の運転中に前記燃料電池システムに接続された外部負荷からの出力要求が所定の回数変動したときに、または、前記出力要求が、所定の要求量より大きかったときに、前記出力要求に応じて前記燃料電池に出力させた後に、前記触媒回復処理を実行する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記内部電極は、
厚み方向にプロトン伝導が可能な複数の気孔を有する部材であり、
前記電解質膜を厚み方向に沿って見たときに、前記触媒電極層と重なるように挿入されている、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記触媒電極層は、アノードとカソードとを含み、
前記内部電極は、アノードよりカソードに近い側に挿入されている、燃料電池システム。
【請求項６】
触媒電極層によって挟持された電解質膜を備える燃料電池の制御方法であって、
前記燃料電池の発電停止中に、外部電源によって、前記電解質膜中に挿入された内部電極が、前記触媒電極層よりも高い電圧となるように電圧を印加する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電極層によって挟持された電解質膜を備え、各電極層に反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて、その電気化学反応により発電する。電極層には通常、燃料電池反応を促進するための触媒が担持された触媒層が設けられている（特許文献１等）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１４０３６号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７４６７号公報
【０００４】
ところで、触媒層の触媒は、燃料電池を長期間使用した場合や、燃料電池の出力を著しく変動させた場合などに電解質膜中へと溶出してしまうことが知られている。触媒の溶出は、燃料電池の性能低下など燃料電池の劣化の原因となる。しかし、これまで、触媒の溶出による触媒層の劣化を抑制することに関して十分な工夫がなされていないのが実情であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、燃料電池における触媒層の劣化を抑制する技術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】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池システムであって、燃料電池と、外部電源と、前記燃料電池システムの出力を制御する制御部とを備え、前記燃料電池は、電解質膜と、前記電解質膜の膜内部に挿入され、前記外部電源と接続された内部電極と、前記電解質膜の両面に配置された触媒電極層とを備え、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止中に、前記外部電源によって、前記内部電極が、前記触媒電極層よりも高い電圧となるように電圧を印加する触媒回復処理を実行する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、燃料電池の発電中に触媒電極層から電解質膜中に溶出してしまった触媒を、燃料電池の停止中に触媒電極層に向かって移動させることができる。従って、燃料電池における触媒層の劣化を抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記触媒回復処理において前記電圧を繰り返し増減させる、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、電圧を増減させることによって電解質膜中に析出した触媒の触媒電極層への溶出を促進することができる。従って、燃料電池における触媒層の劣化を抑制することができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または適用例２記載の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記燃料電池の運転中に前記燃料電池システムに接続された外部負荷からの出力要求が所定の回数変動したときに、または、前記出力要求が、所定の要求量より大きかったときに、前記出力要求に応じて前記燃料電池に出力させた後に、前記触媒回復処理を実行する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、燃料電池において電解質膜中への触媒溶出量が増大するような発電を行った後に、触媒回復処理が実行される。従って、燃料電池における触媒層の劣化を抑制することができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、前記内部電極は、厚み方向にプロトン伝導が可能な複数の気孔を有する部材であり、前記電解質膜を厚み方向に沿って見たときに、前記触媒電極層と重なるように挿入されている、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、触媒回復処理において電圧を印加するための内部電極を燃料電池発電中に溶出する触媒のトラップ層として機能させることができる。従って、燃料電池における触媒層の劣化をより抑制することができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の燃料電池システムであって、前記触媒電極層は、アノードとカソードとを含み、前記内部電極は、アノードよりカソードに近い側に挿入されている、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、電解質膜中に析出した触媒を、触媒回復処理によってカソード側の触媒層へとより多く移動させることができる。従って、カソード側の触媒電極層の劣化を抑制することができる。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例として燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。なお、図１は、燃料電池システム１０００の通常の運転状態における電気的な接続態様の例を示しており、電気が導通しない状態の配線については便宜上破線で図示してある。
【００１４】
この燃料電池システム１０００は、燃料電池１００と、二次電池２００と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００と、ＤＣ／ＡＣインバータ４００と、制御部５００とを備えている。制御部５００は、外部負荷２０００の要求に応じて燃料電池システム１０００を制御する。制御部５００は、例えばマイクロコンピュータによって構成できる。燃料電池１００は、複数の発電体である発電モジュール１１０が積層されたスタック構造を有している。各発電モジュール１１０は直列に接続されている。
【００１５】
図２は、燃料電池１００のうちの任意の発電モジュール１１０の構成を示す概略断面図である。発電モジュール１１０は、発電体である膜電極接合体１０と、膜電極接合体１０を挟持する２つのセパレータ２０，３０とを備えている。膜電極接合体１０は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である電解質膜１１を備え、電解質膜１１は、アノード１２及びカソード１３によって挟持されている。また、電解質膜１１の内部には、内部電極１８が挿入されている。内部電極１８は、２枚の電解質膜を両面から貼り合わせることによって電解質膜１１に介装される。なお、内部電極１８は、アノード１２よりカソード１３に近い側に配置されている。
【００１６】
図３は、電解質膜１１を厚み方向に沿って見たときの内部電極１８を透過して示す概略図でり、電解質膜１１は破線で示してある。内部電極１８は、導電性のワイヤ１８ｗが格子状に配列された電解質膜１１と同程度のサイズを有するメッシュ状部材によって構成されている。発電の際には、内部電極１８のワイヤ１８ｗによって形成される気孔１８ｈをプロトンが通過する。内部電極１８は、電解質膜１１から突出するように設けられた端子部１８ｔを有しており、電解質膜１１の外部から電気を導通させることが可能である。この内部電極１８の機能については後述する。
【００１７】
アノード１２及びカソード１３（図２）の電解質膜１１と接する外面には、発電反応を促進するための触媒層１４が設けられている。また、アノード１２及びカソード１３の電解質膜１１と接しない外面には、供給された反応ガスを全面に行き渡らせるためのガス拡散層１５が設けられている。なお、触媒層１４の触媒としては、例えば、白金（Ｐｔ）を用いることができる。また、ガス拡散層１５としては、例えば、カーボンペーパを用いることができる。
【００１８】
２つのセパレータ２０，３０は、導電性を有するガス不透過の板状部材（例えば金属板）によって構成することができる。アノードセパレータ２０は、膜電極接合体１０のアノード１２側に配置され、カソードセパレータ３０は、膜電極接合体１０のカソード１３側に配置される。２つのセパレータ２０，３０のそれぞれには、電極１２，１３と接する面側に、反応ガスを誘導するためのガス流路２１，３１が設けられている。ガス流路２１，３１は、発電に供される発電領域全体に渡って併走する複数の流路溝として設けられている。
【００１９】
ガス流路２１，３１を介して反応ガスが各電極１２，１３に供給されると、電解質膜１１の膜中の水分を介してプロトンがアノード１２側からカソード１３側へと伝導し、電気化学反応によって膜電極接合体１０が発電する。発電された電気はセパレータ２０，３０によって集電される。なお、２つのセパレータ２０，３０は、他の構成であっても良く、例えば、冷媒のための流路を有する多層構造のセパレータであっても良い。
【００２０】
燃料電池１００（図１）は、各発電モジュール１１０の発電電力を積層方向の端部に設けられたアノードターミナル１２０及びカソードターミナル１３０を介して出力する。アノードターミナル１２０はアノード直流配線ＤＣＬａと接続され、カソードターミナル１３０はカソード直流配線ＤＣＬｃと接続されている。燃料電池１００は、さらに、２つの直流配線ＤＣＬｓ，ＤＣＬｉと接続されている。具体的には、セパレータ直流配線ＤＣＬｓは、各発電モジュール１１０のカソードセパレータ３０と接続され、内部電極直流配線ＤＣＬｉは、各発電モジュール１１０の内部電極１８の端子部１８ｔと接続されている。
【００２１】
２つの直流配線ＤＣＬｃ，ＤＣＬｉは、そのいずれか一方が、第１の切替スイッチＣＳ１を介して選択的に直流電源ラインＤＣＬ１と接続される。同様に、２つの直流配線ＤＣＬａ，ＤＣＬｓは、そのいずれか一方が、第２の切替スイッチＣＳ２を介して選択的に直流電源ラインＤＣＬ２と接続される。図では、第１と第２の切替スイッチＣＳ１，ＣＳ２により、各直流配線ＤＣＬａ，ＤＣＬｃがそれぞれ各直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２と電気的に接続されている。
【００２２】
直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２は、ＤＣ／ＡＣインバータ４００と接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ４００は外部負荷２０００に接続されている。二次電池２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００を介して直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３００とＤＣ／ＡＣインバータ４００との間には、開閉スイッチＳＳが設けられている。なお、図では、開閉スイッチＳＳが閉じられ、外部負荷２０００と、燃料電池１００及び二次電池２００とが電気的に接続されている。
【００２３】
二次電池２００は、充・放電可能な補助電源であり、例えばチウムイオン電池によって構成できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３００は、制御部５００の指示によって直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２の電圧レベルを可変に調整して、二次電池２００の充・放電を制御する。ＤＣ／ＡＣインバータ４００は、直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２から出力される直流電力を交流電力へと変換して外部負荷２０００へ供給する。その際の交流電力の周波数は、制御部５００の指示によって制御される。
【００２４】
ところで、制御部５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００やＤＣ／ＡＣインバータ４００の制御に加えて、さらに、第１と第２の切替スイッチＣＳ１，ＣＳ２の切替動作及び開閉スイッチＳＳの開閉動作を制御する。これによって、制御部５００は、燃料電池システム１０００において、２種類の電気的接続態様の切替を実現するが、他の電気的接続態様については後述する。
【００２５】
図１の通常運転時の電気的接続態様では、制御部５００は、出力要求に応じて燃料電池１００の発電電力を外部負荷２０００へと供給させ、燃料電池１００の出力が要求出力に満たない場合には、その不足分を二次電池２００に補償させる。また、制御部５００は、外部負荷２０００によって回生電力（交流電力）が発生する場合には、回生電力をＤＣ／ＡＣインバータ４００によって直流電力に変換させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００を介して二次電池２００に充電させる。
【００２６】
ところで、燃料電池では一般に、起動・停止を繰り返したり、出力電圧を短時間で著しく変化させた場合などに、触媒層１４（図２）の触媒が電解質膜中に溶出してしまうことが知られている。ここで、「出力電圧を短時間で著しく変化させた場合」とは、例えば、各発電モジュール１１０ごとの電圧を約１秒で約１．０Ｖから０Ｖへと変化させた場合である。この発電中の触媒の溶出は特にカソード側において著しいことが知られている。触媒が溶出してしまうと、燃料電池の発電能力が低下してしまい、燃料電池の劣化の原因となる。そこで、制御部５００は、燃料電池システム１０００において以下のような制御を行うことによって、触媒の溶出による燃料電池の劣化を抑制する。
【００２７】
図４は、制御部５００による燃料電池システム１０００の制御手順を示すフローチャートである。制御部５００は、図１に示す電気的接続態様において、外部負荷２０００の要求に応じて上述したように燃料電池１００及び二次電池２００に電力を出力させる（ステップＳ１０）。なお、この際に、制御部５００は、外部負荷２０００からの出力要求が変動した回数（出力要求変動回数）を計測する。
【００２８】
外部負荷２０００からの出力要求が途絶えたときに、制御部５００は、燃料電池１００による発電を停止する（ステップＳ２０）。このとき、燃料電池１００が発電を継続している間の出力要求変動回数が所定の回数（例えば、１０以上の回数）より多かった場合には、制御部５００は、以下に説明する触媒回復処理を実行する（ステップＳ３０）。まず、制御部５００は、第１と第２の切替スイッチＣＳ１，ＣＳ２及び開閉スイッチＳＳを制御して、燃料電池システム１０００の電気的接続態様を通常運転時の接続態様から触媒回復処理のための接続態様へと切替える（ステップＳ４０）。
【００２９】
図５は、触媒回復処理実行時における燃料電池システム１０００の電気的接続態様を示すブロック図である。図５は、電気的な接続が変更されている点以外は、図１とほぼ同じである。なお、図１と同様に、電気が導通しない状態の配線は破線で示してある。この電気的接続態様では、開閉スイッチＳＳが開かれて外部負荷２０００と燃料電池システム１０００との電気的な接続が遮断される。また、２つの切替スイッチＣＳ１，ＣＳ２により二次電池２００が２つの直流配線ＤＣＬｉ，ＤＣＬｓを介して内部電極１８及びカソードセパレータ３０と接続される。
【００３０】
この状態で、制御部５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３００を制御して、所定の時間（例えば数秒単位）だけ、内部電極１８の電圧がカソードセパレータ３０よりも高くなるように電圧を断続的に印加する（図４のステップＳ５０）。電圧を印加する回数や時間は、制御部５００が計測した負荷変動回数に応じて調整されるものとしても良い。また、印加電圧としては例えば約１Ｖ程度であるとしても良く、通常運転時に燃料電池１００が出力した電力に応じて調整されるものとしても良い。ステップＳ６０の後、制御部５００は、燃料電池システム１０００の電気的接続態様を再び、通常運転時の接続態様（図１）へと切り替えて、触媒回復処理を終了し、燃料電池システム１０００の運転を終了する（ステップＳ６０）。
【００３１】
図６（Ａ），（Ｂ）は、触媒回復処理の効果を説明するための説明図である。図６（Ａ），（Ｂ）は、任意の発電モジュール１１０における電解質膜１１の内部を模式的に示している。具体的に、図６（Ａ）は、燃料電池１００の発電中における電解質膜１１の内部とアノード側及びカソード側の触媒層１４との状態を示しており、図６（Ｂ）は、同領域の触媒回復処理実行中の状態を示している。
【００３２】
上述したように、燃料電池１００の発電によって、特にカソード側の触媒層１４のカーボン粒子５０に担持された白金６０（触媒６０）は、電解質膜１１中へと溶出し、アノードよりカソードに近い領域において析出する場合がある（図６（Ａ））。なお、本実施例の燃料電池１００では、電解質膜１１に介装された内部電極１８が、溶出した白金６０をトラップするトラップ層として機能し、内部電極１８のワイヤ１８ｗの外表面に多くの白金６０が析出する。
【００３３】
ここで、燃料電池１００の発電中には、カソード側の電位が高くなるように電位差が生じ、その電圧が外部負荷の出力要求に応じて変化する。この電圧変化によって白金６０の溶出が促進される。一方、触媒回復処理実行中には、図６（Ｂ）に示すように、各触媒層１４と内部電極１８との間に、内部電極１８の電位が高く、各触媒層１４の電位が低くなるように電圧が断続的に印加される。即ち、触媒回復処理では、カソード側の触媒層１４に、発電中とは正負が逆の電位変化を生じさせる。従って、触媒回復処理では、内部電極１８の近傍に析出していた白金６０を各触媒層１４に向かって溶出させることができる。なお、本実施例では、内部電極１８はアノードよりカソードに近い位置に配置されているため、より多くの白金６０をカソードの触媒層１４へと移動させることができる。
【００３４】
このように、本実施例の構成によれば、燃料電池の発電中に電解質膜中へと触媒が溶出してしまった場合でも、燃料電池の発電停止中に触媒回復処理を実行し、電解質膜内部に溶出してしまった触媒を電極側へと再び溶出・析出させることができる。従って、燃料電池における触媒層の劣化を抑制することができる。
【００３５】
B．第２実施例：
図７は本発明の第２実施例としての燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図７は、第２の切替スイッチＣＳ２に換えて第２の開閉スイッチＳＳ２と、開閉スイッチ群ＳＳＧが設けられている点以外は、ほぼ図１と同じである。なお、この燃料電池システム１０００Ｂにおいて制御部５００が実行する制御工程は、以下に説明する点以外は第１実施例で説明した工程と同様である（図５）。
【００３６】
第２の開閉スイッチＳＳ２は、アノード直流配線ＤＣＬａと直流電源ラインＤＣＬ２との間に設けられている。開閉スイッチ群ＳＳＧは、各発電モジュール１１０のカソードセパレータ３０と直流電源ラインＤＣＬ２と接続するｎ個の開閉スイッチＳＳ1〜ＳＳnによって構成されるスイッチ群である（ｎは発電モジュール１１０の個数）。なお、第２の開閉スイッチＳＳ２及び開閉スイッチ群ＳＳＧの各開閉スイッチＳＳ1〜ＳＳnは、制御部５００によって制御されている。
【００３７】
この燃料電池システム１０００Ｂは、図に示す電気的接続態様によって外部負荷２０００の出力要求に応じた電力を供給する通常運転を行う。具体的には、この電気的接続態様では、第１の切替スイッチＣＳ１及び第２の開閉スイッチＳＳ２によってカソード直流配線ＤＣＬｃ及びアノード直流配線ＤＣＬａのそれぞれが各直流電源ラインＤＣＬ１，ＤＣＬ２と接続される。また、開閉スイッチ群ＳＳＧの各開閉スイッチＳＳ1〜ＳＳnが全て開かれた状態となる。
【００３８】
図８は、触媒回復処理実行時における燃料電池システム１０００Ｂの電気的な接続態様を示すブロック図である。図８は、電気的な接続が変更されている点以外は、図７とほぼ同じである。触媒回復処理実行時には、第１の切替スイッチＣＳ１によって内部電極直流配線ＤＣＬｉと直流電源ラインＤＣＬ１とが電気的に接続される。また、第１の開閉スイッチＳＳが開かれ、燃料電池１００及び二次電池２００と外部負荷２０００との電気的な接続は遮断され、第２の開閉スイッチＳＳ２が開かれて、アノード直流配線ＤＣＬａと直流電源ラインＤＣＬ２との電気的な接続も遮断される。
【００３９】
さらに、この電気的接続態様では開閉スイッチ群ＳＳＧの開閉スイッチＳＳ1を閉じて二次電池２００によってカソードセパレータ３０と内部電極１８との間に、内部電極１８の電圧が高くなるように、例えば約１Ｖの電圧を所定の単位時間（例えば１秒以下の単位時間）だけ印加する。次に当該開閉スイッチＳＳ1を開くとともに、開閉スイッチＳＳ2を閉じて、カソードセパレータ３０と内部電極１８との間に、同様に電圧を印加する。制御部５００は、続けて、各発電モジュール１１０ごとに同様に電圧を印加していき、それぞれの発電モジュール１１０に所定の回数だけ電圧が印加されるように、このような電圧印加処理をローテーションで実行していく。なお、この各発電モジュール１１０に印加される電圧の電圧値や、印加回数、印加時間は、制御部５００が計測した負荷変動回数や、燃料電池１００が出力した電力量に応じて調整されるものとしても良い。
【００４０】
図９（Ａ），（Ｂ）は、触媒回復処理の効果を説明するための説明図である。図９（Ａ）は図６（Ａ）とほぼ同じであり、図９（Ｂ）は、電解質膜１１の内部における電圧の印加状態が異なる点以外は図６（Ｂ）とほぼ同じである。第１実施例の燃料電池システム１０００における触媒回復処理では、内部電極１８とアノード側及びカソード側の各触媒層１４との間に電圧が印加されていた。一方、第２実施例の燃料電池システム１０００Ｂの触媒回復処理では、内部電極１８とカソード側の触媒層１４との間にのみ電圧が印加される。これにより、電解質膜１１の内部に溶出・析出した白金６０をカソード側の触媒層１４に向かって移動させることができる。このように、第２実施例の燃料電池システム１０００Ｂによれば、カソード側の触媒層１４の劣化を抑制することが可能である。
【００４１】
C．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４２】
C1．変形例１：
上記実施例において、触媒回復処理は、燃料電池１００の発電を停止した後に実行されていた。しかし、触媒回復処理は他のタイミングで実行されるものとしても良い。例えば、燃料電池１００の発電を開始する前に常に実行されるものとしても良いし、燃料電池１００の発電能力の低下が検出された場合に、その回復手段の１つとして実行されるものとしても良い。また、例えば燃料電池システム１０００が車両等の移動体に搭載されている場合には、当該移動体の停止中に定期的に実行されるものとしても良い。
【００４３】
C2．変形例２：
上記実施例において、触媒回復処理において内部電極１８とカソード側の触媒層１４との間に断続的に電圧を印加していたが、電圧を継続的に印加するものとしても良い。ただし、触媒回復処理では、電圧を断続的に印加する方が好ましく、電圧を継続的に印加する場合であっても、印加電圧の電圧値を逐次変動させる方が好ましい。この理由は、このように印加電圧を繰り返し増減させることにより、内部電極１８の近傍の触媒をより再溶出させることができるためである。
【００４４】
C3．変形例３：
上記実施例において、触媒回復処理に燃料電池１００の補助電源として機能する二次電池２００の電力を用いていたが、別個の外部電源が用いられるものとしても良い。この場合には、切替スイッチＣＳ１，ＣＳ２や開閉スイッチＳＳを省略することが可能である。
【００４５】
C4．変形例４：
上記実施例において、燃料電池１００の各発電モジュール１１０に内部電極１８が設けられていたが、一部の発電モジュール１１０にのみ内部電極１８が設けられるものとしても良い。例えば、実験等によって比較的触媒の溶出量が多く検出される発電モジュール１１０に内部電極１８が設けられるものとしても良い。
【００４６】
C5．変形例５：
上記実施例において、内部電極１８は、電解質膜１１とほぼ同サイズのメッシュ状部材によって構成されていたが、他の形状を有する部材によって構成されても良い。ただし、内部電極１８をメッシュ状部材により構成すれば、内部電極１８を挿入することによる電解質膜１１におけるプロトンの伝導度の低下を抑制することができる。また、メッシュ状の内部電極１８であれば電解質膜中に溶出したより多くの触媒をトラップすることが可能である。なお、内部電極１８は、溶出した触媒の酸化・還元を促進するような還元性化合物を備えているものとしても良い。
【００４７】
C6．変形例６：
上記実施例において内部電極１８は、電解質膜１１のアノードよりカソードに近い側に介装されていたが、電解質膜１１の他の位置に介装されるものとしても良い。ただし、よりカソード側に近い位置に配置することによってカソード側の触媒層１４の劣化を抑制することができる。また、内部電極１８は、電解質膜１１の厚み方向に沿って見たときに触媒層１４と重なる領域に配置されていたが、触媒層１４と重ならない領域に配置されていても良い。ただし、触媒層１４と重なる領域に配置されることにより、より多くの溶出触媒を内部電極１８によりトラップでき、触媒回復処理の効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施例における燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。
【図２】燃料電池の構成を示す概略断面図。
【図３】内部電極の構成を示す概略図。
【図４】制御部による燃料電池システムの制御手順を示すフローチャート。
【図５】第１実施例の触媒回復処理実行時における燃料電池システムの電気的接続態様を示すブロック図。
【図６】第１実施例の触媒回復処理における触媒の移動を模式的に示す説明図。
【図７】第２実施例における燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。
【図８】第１実施例の触媒回復処理実行時における燃料電池システムの電気的接続態様を示すブロック図。
【図９】第２実施例の触媒回復処理における触媒の移動を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…膜電極接合体
１１…電解質膜
１２…アノード
１３…カソード
１４…触媒層
１５…ガス拡散層
１８…内部電極
１８ｈ…気孔
１８ｔ…端子部
１８ｗ…ワイヤ
２０，３０…セパレータ
２１，３１…ガス流路
５０…カーボン粒子
６０…白金
１００…燃料電池
１１０…発電モジュール
１２０，１３０…ターミナル
２００…二次電池
３００…ＤＣ／ＤＣコンバータ
４００…ＤＣ／ＡＣインバータ
５００…制御部
１０００，１０００Ｂ…燃料電池システム
２０００…外部負荷
ＣＳ１，ＣＳ２…切替スイッチ
ＣＳ２…第２の開閉スイッチ
ＤＣＬａ…アノード直流配線
ＤＣＬｃ…カソード直流配線
ＤＣＬｉ…内部電極直流配線
ＤＣＬｓ…セパレータ直流配線
ＤＣＬ１…直流電源ライン
ＤＣＬ２…直流電源ライン
ＳＳ，ＳＳ２…開閉スイッチ
ＳＳＧ（ＳＳ１〜ＳＳｎ）…開閉スイッチ群
【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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