(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく燃料電池の出力低下を効率よく回復することが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することにある。【解決手段】燃料電池装置は、アノード４７およびカソード５２を有したセルを備え、化学反応により発電する起電部３２と、燃料を収容した燃料タンク２２と、アノードを通して燃料を流す燃料流路３６と、カソードを通して空気を流す空気流路３８と、燃料タンクから供給された燃料を燃料流路を通してアノードに供給する燃料供給部と、空気流路を通してカソードに空気を供給する空気供給部と、カソードの下流側で空気流路に設けられ空気流路を開閉する排気バルブ５４と、電池制御部５０と、を有している。電池制御部は、排気バルブを閉塞した状態で、空気供給部によりカソードに空気を供給して空気流路内の内圧を上昇させた後、空気供給部を駆動した状態で前記排気バルブを開放し、カソードを含む空気流路中の水分を外部に排出する出力回復運転モードを実行する。【選択図】      図１
2009032457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子膜を挟んで対向配置されたアノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容した燃料タンクと、
前記アノードを通して燃料を流す燃料流路と、前記カソードを通して空気を流す空気流路と、
前記燃料タンクから供給された燃料を前記燃料流路を通して前記アノードに供給する燃料供給部と、
前記空気流路を通して前記カソードに空気を供給する空気供給部と、
前記カソードの下流側で前記空気流路に設けられ空気流路を開閉する排気バルブと、
前記排気バルブを閉塞した状態で、前記空気供給部により前記カソードに空気を供給して前記空気流路内の内圧を上昇させた後、前記空気供給部を駆動した状態で前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出する出力回復運転モードを実行する電池制御部と、
を備えた燃料電池装置。
【請求項２】
前記起電部の出力電圧を検出する電圧検出器を備え、前記電池制御部は、前記電圧検出器により検出された電圧値が所定の値よりも低下した際に前記出力回復運転モードを実行する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記起電部は、高分子膜を挟んで対向配置されたアノードおよびカソードを有した単セルを複数積層して構成されたセルスタックを備え、
前記電圧検出器は各セルの出力電圧を検出し、
前記電池制御部は、いずれか１つの単セルにおいて、前記電圧検出器により検出された電圧値が所定の値よりも低下した際に前記出力回復運転モードを実行する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記電池制御部は、予め設定された間隔で定期的に前記出力回復運転モードを実行する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記空気供給部と前記排気バルブとの間における前記空気流路の内圧を検出する圧力検出器を備え、
前記電池制御部は、前記出力回復運転モードにおいて、前記圧力検出器により検出された前記空気流路内の内圧が所定の値より上昇した際に、前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記電池制御部は、前記出力回復運転モードにおいて、前記排気バルブを閉塞した状態で、前記空気供給部を予め設定された所定時間だけ駆動した後、前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられているとともに、前記カソードと排気バルブとの間で前記空気流路に接続され、前記アノードから排出された気液２相流を気液分離する気液分離器を備えている請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
高分子膜を挟んで対向配置されたアノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記アノードを通して燃料を流す燃料流路と、前記カソードを通して空気を流す空気流路と、前記燃料タンクから供給された燃料を前記燃料流路を通して前記アノードに供給する燃料供給部と、前記空気流路を通して前記カソードに空気を供給する空気供給部と、前記カソードの下流側で前記空気流路に設けられ空気流路を開閉する排気バルブと、を備えた燃料電池装置の駆動方法であって、
前記起電部の出力電圧が所定出力よりも低下した際、前記排気バルブを閉塞した状態で、前記空気供給部により前記カソードに空気を供給して前記空気流路内の内圧を上昇させ、
前記空気流路の内圧が所定の値より上昇した際、前記空気供給部を駆動した状態で前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出して前記起電部の出力を回復する燃料電池装置の駆動方法。
【請求項９】
予め設定された間隔で定期的に前記出力回復運転を実行する請求項８に記載の燃料電池装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等の電源として使用される燃料電池装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと称する）、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池（以下、ＤＭＦＣと称する）は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。
【０００３】
通常、燃料電池は、水素イオン（プロトン）透過性を有した電解質板あるいは固体高分子電解質膜等の電解質層を２つの電極間に挟んだ構成の単セルと、反応ガスの流路としての溝を形成したセパレータとを交互に積層したセルスタックを有している（例えば、特許文献１）。単セルは、高分子電解質膜の両面に、アノード（燃料極）とカソード（空気極）とを一体化した膜・電極接合体（以下、ＭＥＡと称する）を備えている。セルスタックの流路を通して、アノードには濃度数％〜数十％のメタノール水溶液が、カソードには空気が供給される。
【０００４】
アノードでは燃料の酸化反応が起こり、メタノールが水と反応して酸化され、二酸化炭素、プロトン、電子を生成する。プロトンは高分子電解質膜を透過しカソードに移動する。カソードでは、空気中の酸素ガスが水素イオン、電子と結合して還元され水を生成する。その過程で外部回路に電子が流れて電流を取り出す。
【０００５】
上記のように構成された燃料電池において、発電出力を低下させる要因の１つとして、カソードフラッディング（洪水）現象が挙げられる。すなわち、カソード側の燃料である酸素は、カソードを構成しているカソードガス拡散層で平均化され、化学反応を起こす触媒粒子表面にまで輸送される。輸送された酸素は触媒粒子表面上で水素イオン、電子と化学反応し、水にまで還元される。反応により生成した水は正常な状況であればカソード触媒層からカソードガス拡散層を経由して、セルの外部に放出される。
【０００６】
このカソードガス拡散層が本来の緻密な多孔体構造を常に保持すれば、水の排出が正しく行われる。しかし、セルスタックはその構造を維持するため、構成部材に大きな荷重が掛けられ、それはカソードガス拡散層も例外ではない。この荷重は、カソードガス拡散層に悪影響を与える。すなわち、カソードガス拡散層は、長期的に亘って押しつぶされることで、多孔体構造を保てなくなり、カソードガス拡散層からの排水が妨げられる場合がある。これは「フラッディング」と呼ばれ、不可逆的な現象である。
【０００７】
このフラッデイングが発生することにより、カソードガス拡散層に残留している水が原因で酸素が触媒粒子表面にまで到達しづらくなり、正規の反応を阻害してしまう。この反応の阻害は発電性能の低下や触媒粒子にダメージを与えることが懸念される。従って、このようなカソードにおける水詰まりを解消することが必要となる。
【０００８】
例えば、窒素供給タンク等を備えた大型の燃料電池システムにおいては、カソード電極触媒層の漏れ過剰による出力低下が生じた場合、運転を一時停止し、窒素ガスによりカソード電極をパージした後、運転を再開するシステムが提案されている（例えば、特許文献２）
【特許文献１】特開２００５−２９３９８１号公報
【特許文献２】特開平７−３０７１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
燃料電池は高出力を得るために低電圧域で使用することが多い。そのため、カードガス拡散層の回復処理を行うことは、燃料電池の性能を回復する上で有効な手段であると考えられる。しかしながら、ノートＰＣやモバイル機器等の携帯型あるいは小型電子機器の電源として用いる小型の燃料電池では、窒素供給タンク等を設けた場合、構成が複雑化するとともに装置全体が大型化する。そのため、上記構成の適用は困難であり、有効な手段とはいえない。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、装置を大型化することなく燃料電池の出力低下を効率よく回復することが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る燃料電池装置は、高分子膜を挟んで対向配置されたアノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記アノードを通して燃料を流す燃料流路と、前記カソードを通して空気を流す空気流路と、前記燃料タンクから供給された燃料を前記燃料流路を通して前記アノードに供給する燃料供給部と、前記空気流路を通して前記カソードに空気を供給する空気供給部と、前記カソードの下流側で前記空気流路に設けられ空気流路を開閉する排気バルブと、前記排気バルブを閉塞した状態で、前記空気供給部により前記カソードに空気を供給して前記空気流路内の内圧を上昇させた後、前記空気供給部を駆動した状態で前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出する出力回復運転モードを実行する電池制御部と、を備えている。
【００１２】
この発明の他の態様に係る燃料電池装置の駆動方法は、高分子膜を挟んで対向配置されたアノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記アノードを通して燃料を流す燃料流路と、前記カソードを通して空気を流す空気流路と、前記燃料タンクから供給された燃料を前記燃料流路を通して前記アノードに供給する燃料供給部と、前記空気流路を通して前記カソードに空気を供給する空気供給部と、前記カソードの下流側で前記空気流路に設けられ空気流路を開閉する排気バルブと、を備えた燃料電池装置の駆動方法であって、  
前記起電部の出力電圧が所定出力よりも低下した際、前記排気バルブを閉塞した状態で、前記空気供給部により前記カソードに空気を供給して前記空気流路内の内圧を上昇させ、前記空気流路の内圧が所定の値より上昇した際、前記空気供給部を駆動した状態で前記排気バルブを開放し、前記カソードを含む前記空気流路中の水分を外部に排出して前記起電部の出力を回復する。
【発明の効果】
【００１３】
以上構成によれば、燃料電池装置に搭載されている機器を利用してカソード側の水詰まりを解消させることができ、装置を大型化することなく燃料電池の出力低下を効率よく回復することが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置について詳細に説明する。  
図１は燃料電池装置の構成を概略的に示している。図１に示すように、燃料電池装置１０は、メタノールを液体燃料としたＤＭＦＣとして構成されている。燃料電池装置１０は、起電部を構成したセルスタック３２、燃料タンク２２、およびセルスタックに燃料および空気を供給する循環系３４、燃料電池装置全体の動作を制御する電池制御部５０を備えている。
【００１５】
燃料タンク２２は密閉構造を有し、燃料電池装置１０に対して脱着自在な燃料カートリッジとして形成されている。燃料タンク２２には、液体燃料として高濃度のメタノールが収容されている。燃料を消費した際、燃料タンク２２を容易に交換可能となっている。燃料タンク２２は、燃料を供給する燃料供給口２２ａおよび燃料タンク内に空気を取込む空気取込み口２２ｂを有している。燃料供給口２２ａおよび空気取込み口２２ｂは、例えば、燃料タンク２２の側面に形成されている。燃料電池装置の動作時、燃料タンク２２は、燃料供給口２２ａから吐出した燃料の体積分だけ、空気取込み口２２ｂから空気をタンク内に取込む。
【００１６】
循環系３４は、燃料タンク２２の燃料供給口２２ａから供給された燃料をセルスタック３２を通して循環させる燃料流路（液体流路系）３６、およびセルスタック３２を通して空気を含む気体を循環させる空気流路（気体流路系）３８、燃料流路内および空気流路内に設けられた複数の補機を有している。燃料流路３６および空気流路３８は、それぞれ配管等によって形成されている。
【００１７】
図２はセルスタック３２の積層構造を示し、図３は各セルの発電反応を模式的に示している。図２および図３に示すように、セルスタック３２は、複数、例えば、４つの単セル１４０と、５枚の矩形板状のセパレータ１４２とを交互に積層して構成された積層体、および積層体を支持した枠体１４５を有している。各単セル１４０は、それぞれ触媒層とカーボンペーパとで構成されたほぼ矩形シート状のカソード５２およびアノード４７、これらカソード、アノード間に挟持されたほぼ矩形状の高分子電解質膜１４４とを一体化した膜・電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。アノード４７には燃料拡散層４７ａが形成され、カソード５２には多孔質のガス拡散層５２ａが設けられている。高分子電解質膜１４４は、アノード４７およびカソード５２よりも大きな面積に形成されている。
【００１８】
３つのセパレータ１４２は、隣合う２つの単セル１４０間に積層され、他の２つのセパレータは、積層方向両端にそれぞれ積層されている。セパレータ１４２および枠体１４５には、各単セル１４０のアノード４７に燃料を供給する燃料流路１４６、および各単セルのカソード５２に空気を供給する空気流路１４７が形成されている。
【００１９】
図３に示すように、供給された燃料（メタノール水溶液）および空気は、アノード４７とカソード５２との間に設けられた高分子電解質膜１４４で化学反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。電気化学反応に伴い、反応生成物として、アノード４７側に二酸化炭素、カソード５２側に水が生成される。セルスタック３２で発生した電力は、電池制御部５０を介して図示しない外部機器に供給される。
【００２０】
図１に示すように、空気流路３８の上流端３８ａおよび下流端３８ｂは、それぞれ大気に連通している。空気流路３８に設けられる補機は、セルスタック３２の上流側で空気流路３８の上流端近傍に設けられた吸気フィルタ４６、セルスタック３２と吸気フィルタとの間で空気流路に接続された吸気ポンプ４８、およびセルスタック３２の下流側で空気流路３８の下流端近傍に設けられた排気バルブ５４を含んでいる。吸気ポンプ４８はカソード５２に空気を供給する空気供給部を構成している。排気バルブ５４は、例えば電磁弁により形成され、電池制御部５０により開閉が制御されている。
【００２１】
燃料流路３６に設けられた補機は、燃料タンク２２の燃料供給口２２ａに配管接続された燃料ポンプ４０、燃料ポンプ４０の出力部に配管を介して接続された燃料混合部４２、燃料混合部４２の出力部に接続された図示しない送液ポンプを備えている。送液ポンプの出力部は燃料流路３６を介してセルスタック３２のアノード４７に接続される。燃料ポンプ４０および送液ポンプは燃料供給部を構成している。
【００２２】
セルスタック３２のアノード４７の出力部は燃料流路３６および気液分離器４４を介して燃料混合部４２の入力部に接続されている。気液分離器４４は、セルスタック３２と排気バルブ５４との間で、空気流路３８に接続されている。セルスタック３２のアノード４７から排出される排出流体、つまり化学反応に用いられなかった未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素は、気液分離器４４へ送られ、ここで、液体と気体とに分離される。分離されたメタノール水溶液は燃料流路３６を通して燃料混合部４２に戻され、二酸化炭素は空気流路３８および排気バルブ５４を通して外部に排出される。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池装置１０は、セルスタック３２のカソード５２と排気バルブ５４との間における空気流路３８の内圧を監視する圧力検出器５５、およびセルスタック３２における各単セル１４０の出力電圧を検出する電圧検出器５６を備えている。これら圧力検出器５５および電圧検出器５６は、その検出値を電池制御部５０に出力する。また、電池制御部５０には、表示部６４が接続されている。表示部６４は、例えば、液晶表示パネル、ＬＥＤ等により構成されている。
【００２４】
上記のように構成された燃料電池装置１０を電源として用いる場合、まず、メタノールを収容した燃料タンク２２を装着し、燃料電池装置１０の循環系３４に接続する。この状態で、燃料電池装置１０の発電を開始する。この場合、電池制御部５０の制御の下、燃料ポンプ４０および吸気ポンプ４８を作動させる。燃料ポンプ４０により、燃料流路３６を通して燃料タンク２２から燃料混合部４２に高濃度のメタノールが供給され、燃料混合部で水を混合されて所定濃度に希釈される。燃料混合部４２内で希釈されたメタノール水溶液は、送液ポンプにより燃料流路３６を通してセルスタック３２のアノード４７に供給される。
【００２５】
一方、吸気ポンプ４８により、空気流路３８の上流端３８ａから空気流路内に大気、つまり、空気が吸い込まれる。この空気は吸気フィルタ４６を通り、ここで、空気中の不純物が除去される。吸気フィルタ４６を通過した後、空気は、空気流路３８を通りセルスタック３２のカソード５２へ供給される。
【００２６】
セルスタック３２に供給されたメタノール水溶液および空気は、アノード４７とカソード５２との間に設けられた高分子電解質膜１４４で電気化学反応し、これにより、アノード４７とカソード５２との間に電力が発生する。セルスタック３２で発生した電力は、電池制御部５０を介して外部機器に供給される。
【００２７】
電気化学反応に伴い、セルスタック３２には反応生成物として、アノード４７側に二酸化炭素、カソード５２側に水が生成される。アノード４７側に生じた二酸化炭素および化学反応に供されなかったメタノール水溶液は、燃料流路３６を通って気液分離器４４に送られ、ここで、二酸化炭素とメタノール水溶液とに分離される。メタノール水溶液は、気液分離器４４から燃料流路３６を通して燃料混合部４２へ送られ、再度、発電に用いられる。分離された二酸化炭素および飛沫したメタノールは、空気とともに空気流路３８および排気バルブ５４を通り、空気流路３８の下流端３８ｂから外部へ排気される。
【００２８】
セルスタック３２のカソード５２側に生じた水蒸気は、空気流路３８を通って排気バルブ５４へ送られて、更に、空気流路３８の下流端から外部に排気される。
【００２９】
燃料電池装置１０の動作中、燃料タンク２２から燃料が供給され、燃料タンク内の燃料が減少する。これに伴ない、燃料の体積分だけ、空気取込み口２２ｂから燃料タンク２２内に空気が取込まれ、燃料の体積減少分が空気に置換される。この際、空気は燃料電池装置１０の循環系３４から取込まれる。
【００３０】
一方、燃料電池装置１０の動作中、電池制御部５０は、電圧検出器５６により起電部３２における各単セル１４０の出力電圧を監視している。通常の稼動状態において、各単セルの出力電圧は例えば０．４Ｖとなっている。例えば、燃料電池装置の長時間の使用により、セルスタック３２を構成する単セル１４０のカソード５２で生成された水が、カソードのガス拡散層内あるいはセルスタックの空気流路１４７で詰まり、単セル１４０に空気が行き渡らなくなると、燃料、空気の供給バランスが崩れて単セルの出力電圧が低下する。そこで、電池制御部５０は、各単セル１４０の出力電圧を監視し、いずれか１つの単セル１４０の出力電圧値が所定の閾値、例えば、０．３Ｖ、よりも低下した場合、出力回復運転モードを実行する。
【００３１】
図４に示すフローチャートを参照して、出力回復運転モードについて説明する。  
電池制御部５０は、各単セル１４０の出力電圧値を監視し、所定の閾値と比較する（ＳＴ）。いずれか１つの単セル１４０の出力電圧値が閾値を下回った場合、起電部３２からの出力を停止するとともに、送液ポンプを停止し、アノード４７側への燃料の供給を停止する（ＳＴ２）。また、電池制御部５０は、表示部６４に、出力電圧の低下、あるいは、出力回復運転の実行を示す情報を表示する（ＳＴ３）。
【００３２】
続いて、電池制御部５０は、吸気ポンプ４８によりカソード５２に空気を供給した状態で排気バルブ５４を閉じ、空気流路３８内の内圧を上昇させる（ＳＴ４）。電池制御部５０は、圧力検出器５５からの検出データに基づいて、空気流路３８の内圧が所定値よりも高く、例えば、外気圧よりも８〜１０ＫＰａ程度高くなったか否か判断する（ＳＴ５）。そして、空気流路３８の内圧が所定値よりも高くなった際、電池制御部５０は、吸気ポンプ４８を駆動したままの状態で、排気バルブ５４を一気に開放する（ＳＴ６）。
【００３３】
排気バルブ５４の開放により、空気流路３８内と外気との差圧を利用して、カソード５２のガス拡散層あるいは空気流路に詰まった水分をセルスタック３２から空気流路３８および排気バルブ５４を通して外部に排出する。その後、電池制御部５０は、燃料供給を開始し、発電動作を再開する（ＳＴ７）。このように、詰まった水分を圧力差により一気に外部へ排除することにより、各単セルにおける燃料、空気の供給バランスが正常となり、起電部３２の発電能力が回復する。
【００３４】
以上のように構成された燃料電池装置１０によれば、長期間の発電動作によりカソード５２側に水分の詰まりが生じ起電部の発電能力が低下した場合にでも、出力回復運転モードを実行することにより、発電能力を回復することができる。これにより、発電性能を改善し、長時間に亘り安定した発電が可能な燃料電池装置が得られる。また、燃料電池装置に搭載されている機器を利用してカソード側の水詰まりを解消させることができ、装置を大型化することなく燃料電池の出力低下を効率よく回復することが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することができる。
【００３５】
次に、この発明の第２の実施形態に係る燃料電池装置について説明する。  
図５は第２の実施形態に係る燃料電池装置の循環系の構成を概略的に示し、図６は、出力回復運転モードを示すフローチャートである。第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３６】
図５に示すように、第２の実施形態によれば、気液分離器４４は、セルスタック３２のアノード４７の出力部と燃料混合部４２との間に接続され、その気体側の排出部は、空気流路３８に接続されることなく、装置外部に開放している。また、圧力検出器５５および電圧検出器５６は省略されている。代わって、電池制御部５０は、予め設定された間隔で、定期的に出力運転回復モードを実行するとともに、出力回復運転モード時において、予め定められた所定時間だけ排気バルブ５４の閉塞し、空気流路内の内圧を所定の値まで上げるように設定されている。  
第２の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一である。  
図６に示すフローチャートを参照して、出力回復運転モードについて説明する。  
電池制御部５０は、定期的に、例えば、１時間に１回等、出力回復運転モード実行する。すなわち、電池制御部５０は、予め決められた所定の運転時間が経過したか否かを判断し（ＳＴ１）、経過している場合、起電部３２からの出力を停止するとともに、送液ポンプを停止し、アノード４７側への燃料の供給を停止する（ＳＴ２）。また、電池制御部５０は、表示部６４に、出力電圧の低下、あるいは、出力回復運転の実行を示す情報を表示する（ＳＴ３）。
【００３７】
続いて、電池制御部５０は、吸気ポンプ４８によりカソード５２に空気を供給した状態で排気バルブ５４を閉じ、空気流路３８内の内圧を上昇させる（ＳＴ４）。電池制御部５０は、排気バルブ５４の閉塞時間が予め設定された所定時間、例えば、３０秒〜１分程度だけ経過したか否かを判断し（ＳＴ５）、所定時間経過した後、吸気ポンプ４８を駆動したままの状態で、排気バルブ５４を一気に開放する（ＳＴ６）。なお、排気バルブ５４の閉塞時間は、予め試験運転等により、空気流路３８の内圧が所定の値まで上昇する時間として求められ、電池制御部５０に格納されている。
【００３８】
排気バルブ５４の開放により、空気流路３８と外気との差圧を利用して、カソード５２のガス拡散層あるいは空気流路に詰まった水分をセルスタック３２から外部に排出する。その後、電池制御部５０は、燃料供給を開始し、発電動作を再開する（ＳＴ７）。このように、詰まった水分を圧力差により一気に外部へ排除することにより、起電部３２の発電能力が回復する。
【００３９】
以上のように構成された燃料電池装置１０によれば、長期間の発電動作によりカソード５２側に水分の詰まりが生じ起電部の発電能力が低下した場合にでも、出力回復運転モードを実行することにより、発電能力を回復することができる。これにより、発電性能を改善し、長時間に亘り安定した発電が可能な燃料電池装置が得られる。また、燃料電池装置に搭載されている機器を利用してカソード側の水詰まりを解消させることができ、装置を大型化することなく燃料電池の出力低下を効率よく回復することが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することができる。更に、第２の実施形態によれば、圧力検出器、電圧検出器を省略することができ、装置の一層の小型化を図ることが可能となる。
【００４０】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４１】
出力回復運転モードにおいて、アノード側への燃料供給を停止することなく、供給を継続する構成としてもよい。セルスタックにおいて、単セルの積層数は、前述した実施形態に限らず、必要に応じて増減可能である。回復処理における、送気ポンプの空気供給量および動作時間等は、上述した実施形態に限らず、種々選択可能である。この発明に係る燃料電池装置は、上述したパーソナルコンピュータに限らず、モバイル機器、携帯端末等の他の電子機器にも適用可能である。燃料電池の形式としは、ＤＭＦＣに限らず、ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte   Fuel Cell）等の他の形式としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図２】図２は、前記燃料電池装置のセルスタックを示す断面図。
【図３】図３は、前記セルスタックの単セルを概略的に示す図。
【図４】図４は、前記燃料電池装置における出力回復運転モードの動作を示すフローチャート。
【図５】図５は、この発明の第２の実施形態に係る燃料電池装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図６】図６は、前記第２の実施形態に係る燃料電池装置における出力回復運転モードの動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１０…燃料電池装置、２２…燃料タンク、３２…セルスタック、３６…燃料流路、
３８…空気流路、４７…カソード、５２…アノード、５０…電池制御部、
５４…排気バルブ、５５…圧力検出器、５６…電圧検出器
【図１】
2009032457.tif 000003
【図２】
2009032457.tif 000004
【図３】
2009032457.tif 000005
【図４】
2009032457.tif 000006
【図５】
2009032457.tif 000007
【図６】
2009032457.tif 000008