JP2001256988A - 燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法 - Google Patents
燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アノード側およびカソード側のガスを加湿す
ることなく燃料電池を良好に運転する。 【解決手段】 燃料電池３０の出力電流Ｉから燃料電池
３０で生成される生成水量Ｑｗを計算すると共に（Ｓ１
０２）、アノード側およびカソード側の排ガスの流量Ｑ
ａ，Ｑｃや圧力Ｐａ，Ｐｃ，温度Ｔａ，Ｔｃに基づいて
排ガス中の飽和水蒸気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを計算する（Ｓ
１０６）。そして、水量制御比ｔをｔ＝Ｑｗ／（Ｑｗａ
＋Ｑｗｃ）で定義し（Ｓ１０８）、水量制御比ｔと値１
との偏差Δｔが打ち消される方向にアノード側およびカ
ソード側の排ガスの流量Ｑａ，Ｑｃや圧力Ｐａ，Ｐｃ，
温度Ｔａ，Ｔｃ，電流Ｉを調節することにより燃料電池
３０の運転を制御する（Ｓ１１２）。この制御により、
アノード側およびカソード側のガスを加湿することなく
燃料電池を良好に運転することができる。
ることなく燃料電池を良好に運転する。 【解決手段】 燃料電池３０の出力電流Ｉから燃料電池
３０で生成される生成水量Ｑｗを計算すると共に（Ｓ１
０２）、アノード側およびカソード側の排ガスの流量Ｑ
ａ，Ｑｃや圧力Ｐａ，Ｐｃ，温度Ｔａ，Ｔｃに基づいて
排ガス中の飽和水蒸気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを計算する（Ｓ
１０６）。そして、水量制御比ｔをｔ＝Ｑｗ／（Ｑｗａ
＋Ｑｗｃ）で定義し（Ｓ１０８）、水量制御比ｔと値１
との偏差Δｔが打ち消される方向にアノード側およびカ
ソード側の排ガスの流量Ｑａ，Ｑｃや圧力Ｐａ，Ｐｃ，
温度Ｔａ，Ｔｃ，電流Ｉを調節することにより燃料電池
３０の運転を制御する（Ｓ１１２）。この制御により、
アノード側およびカソード側のガスを加湿することなく
燃料電池を良好に運転することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
および燃料電池の運転方法に関し、詳しくは、固体高分
子型の燃料電池システムおよび固体高分子型の燃料電池
の運転方法に関する。
および燃料電池の運転方法に関し、詳しくは、固体高分
子型の燃料電池システムおよび固体高分子型の燃料電池
の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料電池システムとして
は、運転温度を約７０℃に制御することによりカソード
側の加湿装置を不要とするものが提案されている（特開
平１１−３１５２０）。固体高分子型の燃料電池では、
湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子電
解質膜を用いる場合が多く、固体高分子電解質膜の水分
濃度が直接的に燃料電池の性能に影響を与える。このた
め、燃料電池に供給されるアノードガスやカソードガス
を加湿装置により加湿する場合が多い。上述の燃料電池
システムでは、燃料電池を５０〜８０℃好ましくは６０
〜７０℃の温度で運転することによりカソード側の加湿
装置を不要としている。
は、運転温度を約７０℃に制御することによりカソード
側の加湿装置を不要とするものが提案されている（特開
平１１−３１５２０）。固体高分子型の燃料電池では、
湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子電
解質膜を用いる場合が多く、固体高分子電解質膜の水分
濃度が直接的に燃料電池の性能に影響を与える。このた
め、燃料電池に供給されるアノードガスやカソードガス
を加湿装置により加湿する場合が多い。上述の燃料電池
システムでは、燃料電池を５０〜８０℃好ましくは６０
〜７０℃の温度で運転することによりカソード側の加湿
装置を不要としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
燃料電池システムでは、カソード側の加湿装置は不要で
もアノード側には加湿装置が必要であるから、システム
のコンパクト化や低コスト化を十分に図ることができな
い。また、上述のシステムでは燃料電池を５０〜８０℃
好ましくは６０〜７０℃の温度で運転する必要があるか
ら、システムの始動時や過渡時などのように、その温度
範囲で運転できないときには対応できない。
燃料電池システムでは、カソード側の加湿装置は不要で
もアノード側には加湿装置が必要であるから、システム
のコンパクト化や低コスト化を十分に図ることができな
い。また、上述のシステムでは燃料電池を５０〜８０℃
好ましくは６０〜７０℃の温度で運転する必要があるか
ら、システムの始動時や過渡時などのように、その温度
範囲で運転できないときには対応できない。
【０００４】本発明の燃料電池システムおよび燃料電池
の運転方法は、カソード側のみならずアノード側の加湿
装置を不要とすることを目的の一つとする。また、本発
明の燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法は、シ
ステムの始動時や過渡時でも無加湿で燃料電池を運転す
ることを目的の一つとする。
の運転方法は、カソード側のみならずアノード側の加湿
装置を不要とすることを目的の一つとする。また、本発
明の燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法は、シ
ステムの始動時や過渡時でも無加湿で燃料電池を運転す
ることを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法は、
上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手
段を採った。
発明の燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法は、
上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手
段を採った。
【０００６】本発明の第１の燃料電池システムは、固体
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池で
生成される生成水量を検出する生成水量検出手段と、前
記燃料電池の排ガス中の飽和水蒸気量を検出する排ガス
飽和水蒸気量検出手段と、前記生成水量検出手段により
検出された生成水量の前記排ガス飽和水蒸気量検出手段
により検出された排ガス中の飽和水蒸気量に対する比と
しての水量制御比を演算する水量制御比演算手段と、該
演算された水量制御比が所定範囲内となるよう前記燃料
電池の運転を制御する運転制御手段とを備えることを要
旨とする。
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池で
生成される生成水量を検出する生成水量検出手段と、前
記燃料電池の排ガス中の飽和水蒸気量を検出する排ガス
飽和水蒸気量検出手段と、前記生成水量検出手段により
検出された生成水量の前記排ガス飽和水蒸気量検出手段
により検出された排ガス中の飽和水蒸気量に対する比と
しての水量制御比を演算する水量制御比演算手段と、該
演算された水量制御比が所定範囲内となるよう前記燃料
電池の運転を制御する運転制御手段とを備えることを要
旨とする。
【０００７】この本発明の第１の燃料電池システムで
は、水量制御比演算手段が、燃料電池で生成される生成
水量の燃料電池の排ガス中の飽和水蒸気量に対する比と
しての水量制御比を演算し、運転制御手段が、この演算
された水量制御比が所定範囲内となるよう燃料電池の運
転を制御する。こうした本発明の燃料電池システムによ
れば、水量制御比が所定範囲内となるように燃料電池を
運転することにより、カソードガスやアノードガスを加
湿することなく燃料電池を運転することができる。しか
も、水量制御比は排ガスの温度のみに依存するものでは
ないから、システムの始動時や過渡時でも対応すること
ができる。ここで、「燃料電池の排ガス」には、カソー
ド側の排ガスとアノード側の排ガスの双方が含まれる。
は、水量制御比演算手段が、燃料電池で生成される生成
水量の燃料電池の排ガス中の飽和水蒸気量に対する比と
しての水量制御比を演算し、運転制御手段が、この演算
された水量制御比が所定範囲内となるよう燃料電池の運
転を制御する。こうした本発明の燃料電池システムによ
れば、水量制御比が所定範囲内となるように燃料電池を
運転することにより、カソードガスやアノードガスを加
湿することなく燃料電池を運転することができる。しか
も、水量制御比は排ガスの温度のみに依存するものでは
ないから、システムの始動時や過渡時でも対応すること
ができる。ここで、「燃料電池の排ガス」には、カソー
ド側の排ガスとアノード側の排ガスの双方が含まれる。
【０００８】こうした本発明の第１の燃料電池システム
において、前記生成水量検出手段は、前記燃料電池の出
力電流に基づいて前記生成水量を検出する手段であるも
のとすることもできる。また、本発明の第１の燃料電池
システムにおいて、前記排ガス飽和水蒸気量検出手段
は、前記排ガスの圧力を検出する排ガス圧力検出手段
と、前記排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段
と、前記排ガスの流量を検出する排ガス流量検出手段と
を備え、該検出された排ガスの圧力と温度と流量とに基
づく演算により前記排ガス中の飽和水蒸気量を検出する
手段であるものとすることもできる。
において、前記生成水量検出手段は、前記燃料電池の出
力電流に基づいて前記生成水量を検出する手段であるも
のとすることもできる。また、本発明の第１の燃料電池
システムにおいて、前記排ガス飽和水蒸気量検出手段
は、前記排ガスの圧力を検出する排ガス圧力検出手段
と、前記排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段
と、前記排ガスの流量を検出する排ガス流量検出手段と
を備え、該検出された排ガスの圧力と温度と流量とに基
づく演算により前記排ガス中の飽和水蒸気量を検出する
手段であるものとすることもできる。
【０００９】本発明の第２の燃料電池システムは、固体
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池の
排ガスの相対湿度を検出する排ガス相対湿度検出手段
と、該検出された相対湿度を水量制御比として所定範囲
内となるよう前記燃料電池の運転を制御する運転制御手
段とを備えることを要旨とする。
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池の
排ガスの相対湿度を検出する排ガス相対湿度検出手段
と、該検出された相対湿度を水量制御比として所定範囲
内となるよう前記燃料電池の運転を制御する運転制御手
段とを備えることを要旨とする。
【００１０】この本発明の第２の燃料電池システムで
は、運転制御手段は、排ガス相対湿度検出手段により検
出された燃料電池の排ガスの相対湿度を水量制御比とし
て所定範囲内となるよう燃料電池の運転を制御する。こ
うした本発明の第２の燃料電池システムでは、排ガスの
相対湿度を水量制御比として所定範囲内となるように燃
料電池を運転することにより、カソードガスやアノード
ガスを加湿することなく燃料電池を運転することができ
る。しかも、排ガスの相対湿度は排ガスの温度のみに依
存するものではないから、システムの始動時や過渡時で
も対応することができる。ここで、「燃料電池の排ガ
ス」には、カソード側の排ガスとアノード側の排ガスの
双方が含まれる。
は、運転制御手段は、排ガス相対湿度検出手段により検
出された燃料電池の排ガスの相対湿度を水量制御比とし
て所定範囲内となるよう燃料電池の運転を制御する。こ
うした本発明の第２の燃料電池システムでは、排ガスの
相対湿度を水量制御比として所定範囲内となるように燃
料電池を運転することにより、カソードガスやアノード
ガスを加湿することなく燃料電池を運転することができ
る。しかも、排ガスの相対湿度は排ガスの温度のみに依
存するものではないから、システムの始動時や過渡時で
も対応することができる。ここで、「燃料電池の排ガ
ス」には、カソード側の排ガスとアノード側の排ガスの
双方が含まれる。
【００１１】これら本発明の第１または第２の燃料電池
システムにおいて、前記運転制御手段は前記水量制御比
が前記所定範囲として値１を含む範囲内となるよう制御
する手段であるものとしたり、前記運転制御手段は前記
水量制御比が前記所定範囲として０．７〜１．４の範囲
内となるよう制御する手段であるものとしたり、あるい
は、前記運転制御手段は前記水量制御比が値１となるよ
う制御する手段であるものとすることもできる。
システムにおいて、前記運転制御手段は前記水量制御比
が前記所定範囲として値１を含む範囲内となるよう制御
する手段であるものとしたり、前記運転制御手段は前記
水量制御比が前記所定範囲として０．７〜１．４の範囲
内となるよう制御する手段であるものとしたり、あるい
は、前記運転制御手段は前記水量制御比が値１となるよ
う制御する手段であるものとすることもできる。
【００１２】また、本発明の第１または第２の燃料電池
システムにおいて、前記燃料電池の運転状態として前記
排ガスの流量，前記排ガスの圧力，前記排ガスの温度，
前記燃料電池の出力電流の少なくとも一つの状態を変更
する状態変更手段を備え、前記運転制御手段は、前記排
ガスの流量，前記排ガスの圧力，前記排ガスの温度，前
記燃料電池の出力電流の少なくとも一つの状態を変更し
て前記水量制御比が所定範囲内となるよう前記状態変更
手段を制御する手段であるものとすることもできる。水
量制御比は、排ガスの流量，排ガスの圧力，排ガスの温
度，燃料電池の出力電流に依存するから、これらの少な
くとも一つの状態を変更することにより水量制御比を制
御することができ、カソードガスもアノードガスも加湿
することなく燃料電池を運転することができる。
システムにおいて、前記燃料電池の運転状態として前記
排ガスの流量，前記排ガスの圧力，前記排ガスの温度，
前記燃料電池の出力電流の少なくとも一つの状態を変更
する状態変更手段を備え、前記運転制御手段は、前記排
ガスの流量，前記排ガスの圧力，前記排ガスの温度，前
記燃料電池の出力電流の少なくとも一つの状態を変更し
て前記水量制御比が所定範囲内となるよう前記状態変更
手段を制御する手段であるものとすることもできる。水
量制御比は、排ガスの流量，排ガスの圧力，排ガスの温
度，燃料電池の出力電流に依存するから、これらの少な
くとも一つの状態を変更することにより水量制御比を制
御することができ、カソードガスもアノードガスも加湿
することなく燃料電池を運転することができる。
【００１３】本発明の第３の燃料電池システムは、固体
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池で
生成される生成水量を検出する生成水量検出手段と、前
記燃料電池の排ガス中の水蒸気量を検出する排ガス水蒸
気量検出手段と、前記生成水量検出手段により検出され
た生成水量と前記排ガス水蒸気量検出手段により検出さ
れた排ガス中の水蒸気量とに基づいてシステムの異常を
判定する異常判定手段とを備えることを要旨とする。
高分子型の燃料電池システムであって、前記燃料電池で
生成される生成水量を検出する生成水量検出手段と、前
記燃料電池の排ガス中の水蒸気量を検出する排ガス水蒸
気量検出手段と、前記生成水量検出手段により検出され
た生成水量と前記排ガス水蒸気量検出手段により検出さ
れた排ガス中の水蒸気量とに基づいてシステムの異常を
判定する異常判定手段とを備えることを要旨とする。
【００１４】この本発明の第３の燃料電池システムで
は、異常判定手段が、生成水量検出手段により検出され
た燃料電池で生成される生成水量と排ガス水蒸気量検出
手段により検出された燃料電池の排ガス中の水蒸気量と
に基づいてシステムの異常を判定する。この判定は、カ
ソードガスもアノードガスも加湿せずに運転する場合に
は、生成水量と排ガス中の水蒸気量はほとんど等しくな
ることに基づく。こうした本発明の第３の燃料電池シス
テムによれば、システムの異常を判定することができ
る。
は、異常判定手段が、生成水量検出手段により検出され
た燃料電池で生成される生成水量と排ガス水蒸気量検出
手段により検出された燃料電池の排ガス中の水蒸気量と
に基づいてシステムの異常を判定する。この判定は、カ
ソードガスもアノードガスも加湿せずに運転する場合に
は、生成水量と排ガス中の水蒸気量はほとんど等しくな
ることに基づく。こうした本発明の第３の燃料電池シス
テムによれば、システムの異常を判定することができ
る。
【００１５】こうした本発明の第３の燃料電池システム
において、前記異常判定手段は、前記検出された生成水
量と前記排ガス中の水蒸気量との偏差が所定範囲内にな
いときに異常と判定する手段であるものとすることもで
きる。
において、前記異常判定手段は、前記検出された生成水
量と前記排ガス中の水蒸気量との偏差が所定範囲内にな
いときに異常と判定する手段であるものとすることもで
きる。
【００１６】また、本発明の第３の燃料電池システムに
おいて、前記異常判定手段が異常と判定したとき、警報
を出力する警報出力手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、操作者はシステムの異常を迅速に認識
することができる。
おいて、前記異常判定手段が異常と判定したとき、警報
を出力する警報出力手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、操作者はシステムの異常を迅速に認識
することができる。
【００１７】本発明の第１の燃料電池の運転方法は、固
体高分子型の燃料電池の運転方法であって、前記燃料電
池で生成される生成水量の該燃料電池の排ガス中の飽和
水蒸気量に対する比としての水量制御比が所定範囲内と
なるよう該燃料電池の運転を制御することを要旨とす
る。
体高分子型の燃料電池の運転方法であって、前記燃料電
池で生成される生成水量の該燃料電池の排ガス中の飽和
水蒸気量に対する比としての水量制御比が所定範囲内と
なるよう該燃料電池の運転を制御することを要旨とす
る。
【００１８】この本発明の燃料電池の運転方法によれ
ば、カソードガスやアノードガスを加湿することなく燃
料電池を運転することができる。しかも、水量制御比は
排ガスの温度のみに依存するものではないから、システ
ムの始動時や過渡時でも対応することができる。ここ
で、「燃料電池の排ガス」には、カソード側の排ガスと
アノード側の排ガスの双方が含まれる。
ば、カソードガスやアノードガスを加湿することなく燃
料電池を運転することができる。しかも、水量制御比は
排ガスの温度のみに依存するものではないから、システ
ムの始動時や過渡時でも対応することができる。ここ
で、「燃料電池の排ガス」には、カソード側の排ガスと
アノード側の排ガスの双方が含まれる。
【００１９】本発明の第２の燃料電池の運転方法であっ
て、固体高分子型の燃料電池の運転方法であって、前記
燃料電池の排ガスの相対湿度を水量制御比として所定範
囲内となるよう該燃料電池の運転を制御することを要旨
とする。
て、固体高分子型の燃料電池の運転方法であって、前記
燃料電池の排ガスの相対湿度を水量制御比として所定範
囲内となるよう該燃料電池の運転を制御することを要旨
とする。
【００２０】この本発明の第２の燃料電池の運転方法に
よれば、カソードガスやアノードガスを加湿することな
く燃料電池を運転することができる。しかも、排ガスの
相対湿度は排ガスの温度のみに依存するものではないか
ら、システムの始動時や過渡時でも対応することができ
る。ここで、「燃料電池の排ガス」には、カソード側の
排ガスとアノード側の排ガスの双方が含まれる。
よれば、カソードガスやアノードガスを加湿することな
く燃料電池を運転することができる。しかも、排ガスの
相対湿度は排ガスの温度のみに依存するものではないか
ら、システムの始動時や過渡時でも対応することができ
る。ここで、「燃料電池の排ガス」には、カソード側の
排ガスとアノード側の排ガスの双方が含まれる。
【００２１】これら本発明の第１または第２の燃料電池
の運転方法において、前記水量制御比が０．７〜１．４
の範囲内となるよう制御するものとしたり、前記水量制
御比が値１となるよう制御するものとすることもでき
る。
の運転方法において、前記水量制御比が０．７〜１．４
の範囲内となるよう制御するものとしたり、前記水量制
御比が値１となるよう制御するものとすることもでき
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図であ
る。実施例の燃料電池システム２０は、図示するよう
に、水素供給源２２からの水素と酸素供給源２４からの
酸素とを燃料として発電する固体高分子型の燃料電池３
０と、この燃料電池３０を冷却する冷却装置４０と、燃
料電池３０からの電力により駆動する負荷５４と、シス
テム全体をコントロールする電子制御ユニット６０とを
備える。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図であ
る。実施例の燃料電池システム２０は、図示するよう
に、水素供給源２２からの水素と酸素供給源２４からの
酸素とを燃料として発電する固体高分子型の燃料電池３
０と、この燃料電池３０を冷却する冷却装置４０と、燃
料電池３０からの電力により駆動する負荷５４と、シス
テム全体をコントロールする電子制御ユニット６０とを
備える。
【００２３】水素供給源２２は、水素を含有する水素含
有ガスを燃料電池３０に供給可能な供給源であり、例え
ば、水素が充填された水素タンクやメタノールを水蒸気
改質により水素リッチガスを生成する改質器などが該当
する。酸素供給源２４は、酸素を含有する酸素含有ガス
を燃料電池３０に供給可能な供給源であり、例えば酸素
含有ガスとして空気を供給するブロアなどが該当する。
なお、実施例の燃料電池システム２０では、水素供給源
２２からの水素含有ガスや酸素供給源２４からの酸素含
有ガスを加湿する加湿装置は設けられていない。
有ガスを燃料電池３０に供給可能な供給源であり、例え
ば、水素が充填された水素タンクやメタノールを水蒸気
改質により水素リッチガスを生成する改質器などが該当
する。酸素供給源２４は、酸素を含有する酸素含有ガス
を燃料電池３０に供給可能な供給源であり、例えば酸素
含有ガスとして空気を供給するブロアなどが該当する。
なお、実施例の燃料電池システム２０では、水素供給源
２２からの水素含有ガスや酸素供給源２４からの酸素含
有ガスを加湿する加湿装置は設けられていない。
【００２４】燃料電池３０は、単電池３１を複数積層し
て構成される固体高分子型燃料電池である。図２に燃料
電池３０を構成する単電池３１の構成の概略を示す。単
電池３１は、図示するように、フッ素系樹脂などの高分
子材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電
解質膜３２と、白金または白金と他の金属からなる合金
の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され
触媒が練り込められた面で電解質膜３２を挟持してサン
ドイッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード
３３およびカソード３４と、このサンドイッチ構造を両
側から挟みつつアノード３３およびカソード３４とで水
素含有ガスや酸素含有ガスの流路３６，３７を形成する
と共に隣接する単電池３１との間の隔壁をなす２つのセ
パレータ３５とにより構成されている。なお、図示しな
いが、単電池３１には、燃料電池３０を冷却するための
冷却媒体の流路も設けられている。
て構成される固体高分子型燃料電池である。図２に燃料
電池３０を構成する単電池３１の構成の概略を示す。単
電池３１は、図示するように、フッ素系樹脂などの高分
子材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電
解質膜３２と、白金または白金と他の金属からなる合金
の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され
触媒が練り込められた面で電解質膜３２を挟持してサン
ドイッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード
３３およびカソード３４と、このサンドイッチ構造を両
側から挟みつつアノード３３およびカソード３４とで水
素含有ガスや酸素含有ガスの流路３６，３７を形成する
と共に隣接する単電池３１との間の隔壁をなす２つのセ
パレータ３５とにより構成されている。なお、図示しな
いが、単電池３１には、燃料電池３０を冷却するための
冷却媒体の流路も設けられている。
【００２５】燃料電池３０への水素供給源２２からの水
素含有ガスの供給量と酸素供給源２４からの酸素含有ガ
スの供給量は、流量制御バルブ２６，２７によって調節
できるようになっており、燃料電池３０内のガス圧は、
排ガス側に取り付けられたガス圧制御バルブ２８，２９
によって調節できるようになっている。こうして水素供
給源２２から水素含有ガスが流路３６に供給されると共
に酸素供給源２４から水素含有ガスが流路３７に供給さ
れると、アノード３３およびカソード３４において次式
（１）および式（２）に示す電極反応が行なわれ、化学
エネルギを直接電気エネルギに変換する。
素含有ガスの供給量と酸素供給源２４からの酸素含有ガ
スの供給量は、流量制御バルブ２６，２７によって調節
できるようになっており、燃料電池３０内のガス圧は、
排ガス側に取り付けられたガス圧制御バルブ２８，２９
によって調節できるようになっている。こうして水素供
給源２２から水素含有ガスが流路３６に供給されると共
に酸素供給源２４から水素含有ガスが流路３７に供給さ
れると、アノード３３およびカソード３４において次式
（１）および式（２）に示す電極反応が行なわれ、化学
エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００２６】 アノード： Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- （１） カソード： ２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ （２）
【００２７】冷却装置４０は、燃料電池３０の単電池３
１に設けられた冷却媒体（例えば、水）の流路と接続さ
れて冷却媒体を循環する循環流路４２と、冷却媒体を循
環流路４２内で循環させる循環ポンプ４４と、冷却媒体
を外気で冷却する熱交換器４６とを備え、燃料電池３０
で発生する熱を冷却媒体の介在により外気で冷却して燃
料電池３０の温度調節を行なえるようになっている。な
お、燃料電池３０の温度調節は、循環ポンプ４４により
循環させる冷却媒体の流量を調節することにより行な
う。
１に設けられた冷却媒体（例えば、水）の流路と接続さ
れて冷却媒体を循環する循環流路４２と、冷却媒体を循
環流路４２内で循環させる循環ポンプ４４と、冷却媒体
を外気で冷却する熱交換器４６とを備え、燃料電池３０
で発生する熱を冷却媒体の介在により外気で冷却して燃
料電池３０の温度調節を行なえるようになっている。な
お、燃料電池３０の温度調節は、循環ポンプ４４により
循環させる冷却媒体の流量を調節することにより行な
う。
【００２８】負荷５４は、燃料電池３０の出力端子と電
流調節回路５２を介して接続されており、燃料電池３０
により発電された電力により駆動する。なお、実施例で
は、負荷５４としては、電動機などの駆動機器が含まれ
る他、二次電池なども含まれる。電流調節回路５２は、
負荷５４に印加する電流を調節可能な回路であり、電子
制御ユニット６０からの制御信号によって電流値を変更
する。
流調節回路５２を介して接続されており、燃料電池３０
により発電された電力により駆動する。なお、実施例で
は、負荷５４としては、電動機などの駆動機器が含まれ
る他、二次電池なども含まれる。電流調節回路５２は、
負荷５４に印加する電流を調節可能な回路であり、電子
制御ユニット６０からの制御信号によって電流値を変更
する。
【００２９】電子制御ユニット６０は、ＣＰＵ６２を中
心とするマイクロプロセッサとして構成されており、Ｃ
ＰＵ６２の他に、処理プログラムを記憶したＲＯＭ６４
と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ６６と、入出力ポ
ート（図示せず）を備える。電子制御ユニット６０に
は、燃料電池３０のアノード３３側の排ガス配管に設け
られた流量計７２，圧力計７４，温度計７６からのアノ
ード側の排ガス流量Ｑａ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス温度
Ｔａや、カソード３４側の排ガス配管に設けられた流量
計８２，圧力計８４，温度計８６からのカソード側の排
ガス流量Ｑｃ，排ガス圧力Ｐｃ，排ガス温度Ｔｃ，燃料
電池３０の出力端子に取り付けられた電流計５６からの
電流Ｉなどが入力ポートを介して入力されている。ま
た、電子制御ユニット６０からは、循環ポンプ４４への
駆動信号や流量制御バルブ２６，２７のアクチュエータ
２６ａ，２７ａへの駆動信号，ガス圧制御バルブ２８，
２９のアクチュエータ２８ａ，２９ａへの駆動信号，電
流調節回路５２への制御信号，インジケータ９０への点
灯信号などが出力ポートを介して出力されている。
心とするマイクロプロセッサとして構成されており、Ｃ
ＰＵ６２の他に、処理プログラムを記憶したＲＯＭ６４
と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ６６と、入出力ポ
ート（図示せず）を備える。電子制御ユニット６０に
は、燃料電池３０のアノード３３側の排ガス配管に設け
られた流量計７２，圧力計７４，温度計７６からのアノ
ード側の排ガス流量Ｑａ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス温度
Ｔａや、カソード３４側の排ガス配管に設けられた流量
計８２，圧力計８４，温度計８６からのカソード側の排
ガス流量Ｑｃ，排ガス圧力Ｐｃ，排ガス温度Ｔｃ，燃料
電池３０の出力端子に取り付けられた電流計５６からの
電流Ｉなどが入力ポートを介して入力されている。ま
た、電子制御ユニット６０からは、循環ポンプ４４への
駆動信号や流量制御バルブ２６，２７のアクチュエータ
２６ａ，２７ａへの駆動信号，ガス圧制御バルブ２８，
２９のアクチュエータ２８ａ，２９ａへの駆動信号，電
流調節回路５２への制御信号，インジケータ９０への点
灯信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００３０】次に、こうして構成された実施例の燃料電
池システム２０の動作、特に燃料電池３０の運転動作に
ついて説明する。図３は、実施例の燃料電池システム２
０の電子制御ユニット６０により実行される燃料電池３
０の運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、燃料電池３０が始動されてから所
定時間毎（例えば、１００ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行
される。
池システム２０の動作、特に燃料電池３０の運転動作に
ついて説明する。図３は、実施例の燃料電池システム２
０の電子制御ユニット６０により実行される燃料電池３
０の運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、燃料電池３０が始動されてから所
定時間毎（例えば、１００ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行
される。
【００３１】この運転制御ルーチンが実行されると、電
子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、流量計７
２，８２からの排ガス流量Ｑａ，Ｑｃや圧力計７４，８
４からの排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，温度計７６，８６から
の排ガス温度Ｔａ，Ｔｃ，電流計５６からの電流Ｉを読
み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、
読み込んだ電流Ｉに基づいて燃料電池３０により単位時
間あたりに生成される水の量、即ち生成水量Ｑｗを次式
（３）により計算する（ステップＳ１０２）。ここで、
式（３）中の「Ｆ」はファラデー定数である。
子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、流量計７
２，８２からの排ガス流量Ｑａ，Ｑｃや圧力計７４，８
４からの排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，温度計７６，８６から
の排ガス温度Ｔａ，Ｔｃ，電流計５６からの電流Ｉを読
み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、
読み込んだ電流Ｉに基づいて燃料電池３０により単位時
間あたりに生成される水の量、即ち生成水量Ｑｗを次式
（３）により計算する（ステップＳ１０２）。ここで、
式（３）中の「Ｆ」はファラデー定数である。
【００３２】
【数１】
【００３３】次に、読み込んだ排ガス温度Ｔａ，Ｔｃを
用いて次式（４）に基づいてアノード側およびカソード
側の飽和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃを計算し（ステップＳ１
０４）、得られた飽和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃと読み込ん
だ排ガス流量Ｑａ，Ｑｃと排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃとを用
いてアノード側およびカソード側の排ガス中の飽和水蒸
気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを式（５）により計算する（ステッ
プＳ１０６）。なお、式（４）中、Ｐｗ（ａ，ｃ）は飽
和蒸気圧としてのＰｗａまたはＰｗｃを示し、Ｔ（ａ，
ｃ）は排ガス温度としてのＴａまたはＴｃを示す。ま
た、式（５）中、Ｑｗ（ａ，ｃ）は排ガス中の飽和水蒸
気量としてのＱｗａまたはＱｗｃを示し、Ｑ（ａ，ｃ）
は排ガス流量としてのＱａまたはＱｃを示す。
用いて次式（４）に基づいてアノード側およびカソード
側の飽和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃを計算し（ステップＳ１
０４）、得られた飽和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃと読み込ん
だ排ガス流量Ｑａ，Ｑｃと排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃとを用
いてアノード側およびカソード側の排ガス中の飽和水蒸
気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを式（５）により計算する（ステッ
プＳ１０６）。なお、式（４）中、Ｐｗ（ａ，ｃ）は飽
和蒸気圧としてのＰｗａまたはＰｗｃを示し、Ｔ（ａ，
ｃ）は排ガス温度としてのＴａまたはＴｃを示す。ま
た、式（５）中、Ｑｗ（ａ，ｃ）は排ガス中の飽和水蒸
気量としてのＱｗａまたはＱｗｃを示し、Ｑ（ａ，ｃ）
は排ガス流量としてのＱａまたはＱｃを示す。
【００３４】
【数２】
【００３５】続いて、ステップＳ１０２で計算した生成
水量ＱｗとステップＳ１０６で計算したアノード側およ
びカソード側の排ガス中の飽和水蒸気量Ｑｗａ，Ｑｗｃ
とにより次式（６）により水量制御比ｔを計算すると共
に（ステップＳ１０８）、水量制御比ｔと値１との偏差
Δｔを計算する（ステップＳ１１０）。そして、偏差Δ
ｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御して
（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。水量制
御比ｔと燃料電池３０の運転との関係について以下に説
明する。
水量ＱｗとステップＳ１０６で計算したアノード側およ
びカソード側の排ガス中の飽和水蒸気量Ｑｗａ，Ｑｗｃ
とにより次式（６）により水量制御比ｔを計算すると共
に（ステップＳ１０８）、水量制御比ｔと値１との偏差
Δｔを計算する（ステップＳ１１０）。そして、偏差Δ
ｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御して
（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。水量制
御比ｔと燃料電池３０の運転との関係について以下に説
明する。
【００３６】
【数３】
【００３７】図４は、燃料電池３０の電流密度を一定値
（０．５Ａ／ｃｍ2）としたときの水量制御比ｔと燃料
電池３０における発生電圧との関係の一例を示すグラフ
である。図中、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は、次表１の実験Ｎ
ｏ．である。即ち、図４のグラフは、表１の実験で得ら
れたデータをポイントし、いずれの実験にも拘わらず、
水量制御比ｔと燃料電池３０の発生電圧とに所定の関係
を見いだすことができるのを説明するものである。表１
における各実験は、電解質膜３２として厚み３０μｍの
イオン交換膜を用い、アノード３３とカソード３４とに
それぞれ０．３ｍｇ／ｃｍ2，０．５ｍｇ／ｃｍ2となる
よう触媒量を調節したものを用い、標注右欄の固定要因
を設定した上で、各操作要因について適当な範囲内で操
作し、３０分経過したときにデータを採ることによって
行なった。例えば、実験Ｎｏ．１では、水素流量を５４
ｃｃ／ｍｉｎ，運転温度８０℃，ガス圧１ｋｇ／ｃｍ2
で固定し、空気流量を１５０ｃｃ／ｍｉｎから４２０ｃ
ｃ／ｍｉｎまで順次操作した。図４のグラフに示すよう
に、実験Ｎｏ．１では、水量制御比ｔが０．４〜１．２
の範囲で５ポイントのデータが得られている。実験Ｎ
ｏ．２〜５についても同様である。
（０．５Ａ／ｃｍ2）としたときの水量制御比ｔと燃料
電池３０における発生電圧との関係の一例を示すグラフ
である。図中、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は、次表１の実験Ｎ
ｏ．である。即ち、図４のグラフは、表１の実験で得ら
れたデータをポイントし、いずれの実験にも拘わらず、
水量制御比ｔと燃料電池３０の発生電圧とに所定の関係
を見いだすことができるのを説明するものである。表１
における各実験は、電解質膜３２として厚み３０μｍの
イオン交換膜を用い、アノード３３とカソード３４とに
それぞれ０．３ｍｇ／ｃｍ2，０．５ｍｇ／ｃｍ2となる
よう触媒量を調節したものを用い、標注右欄の固定要因
を設定した上で、各操作要因について適当な範囲内で操
作し、３０分経過したときにデータを採ることによって
行なった。例えば、実験Ｎｏ．１では、水素流量を５４
ｃｃ／ｍｉｎ，運転温度８０℃，ガス圧１ｋｇ／ｃｍ2
で固定し、空気流量を１５０ｃｃ／ｍｉｎから４２０ｃ
ｃ／ｍｉｎまで順次操作した。図４のグラフに示すよう
に、実験Ｎｏ．１では、水量制御比ｔが０．４〜１．２
の範囲で５ポイントのデータが得られている。実験Ｎ
ｏ．２〜５についても同様である。
【００３８】
【表１】
【００３９】図４のグラフに示すように、燃料電池３０
の運転状態を変化させても、水量制御比ｔと発生電圧と
の間に図４のグラフに示す関係が得られる。この関係の
うち、水量制御比ｔが０．６以下の領域では、急激に燃
料電池３０の性能が低下する。これは、水量制御比ｔの
定義から考えると、電解質膜３２の乾燥に起因すると思
われる。一方、燃料電池３０の性能は、水量制御比ｔが
１．４を超えると低下する。これは、電解質膜３２の過
湿によるものと考えられる。したがって、燃料電池３０
を水量制御比ｔが０．７〜１．４の範囲内となるよう運
転すれば、良好な電池性能を確保することができる。特
に、燃料電池３０を水量制御比ｔが値１となるよう運転
すれば、燃料電池３０をより高性能な運転状態として運
転することができる。以上により、図３の運転制御ルー
チンにおけるステップＳ１１０，Ｓ１１２で水量制御比
ｔと値１との偏差Δｔが打ち消される方向に燃料電池３
０を運転制御する理由を説明した。次に実際の運転制御
について説明する。
の運転状態を変化させても、水量制御比ｔと発生電圧と
の間に図４のグラフに示す関係が得られる。この関係の
うち、水量制御比ｔが０．６以下の領域では、急激に燃
料電池３０の性能が低下する。これは、水量制御比ｔの
定義から考えると、電解質膜３２の乾燥に起因すると思
われる。一方、燃料電池３０の性能は、水量制御比ｔが
１．４を超えると低下する。これは、電解質膜３２の過
湿によるものと考えられる。したがって、燃料電池３０
を水量制御比ｔが０．７〜１．４の範囲内となるよう運
転すれば、良好な電池性能を確保することができる。特
に、燃料電池３０を水量制御比ｔが値１となるよう運転
すれば、燃料電池３０をより高性能な運転状態として運
転することができる。以上により、図３の運転制御ルー
チンにおけるステップＳ１１０，Ｓ１１２で水量制御比
ｔと値１との偏差Δｔが打ち消される方向に燃料電池３
０を運転制御する理由を説明した。次に実際の運転制御
について説明する。
【００４０】いま、アノード側とカソード側を完全に同
じ条件で運転するものと仮定すれば、即ちＱａ＝Ｑｃ，
Ｐａ＝Ｐｃ，Ｔａ＝Ｔｃと仮定すれば、Ｐｗａ＝Ｐｗｃ
となるから、この仮定の下では、水量制御比ｔは、式
（６）に式（３）と式（５）を代入することにより式
（７）で表わされる。
じ条件で運転するものと仮定すれば、即ちＱａ＝Ｑｃ，
Ｐａ＝Ｐｃ，Ｔａ＝Ｔｃと仮定すれば、Ｐｗａ＝Ｐｗｃ
となるから、この仮定の下では、水量制御比ｔは、式
（６）に式（３）と式（５）を代入することにより式
（７）で表わされる。
【００４１】
【数４】
【００４２】この関係から排ガス圧力Ｐａ，飽和蒸気圧
Ｐｗａ，排ガス流量Ｑａを固定すれば、水量制御比ｔは
電流Ｉに比例するから、図５に例示する水量制御比ｔと
電流Ｉとの関係が得られる。また、電流Ｉ，排ガス圧力
Ｐａ，飽和蒸気圧Ｐｗａを固定すれば、水量制御比ｔは
排ガス流量Ｑａに反比例するから、図６に例示する水量
制御比ｔと排ガス流量Ｑａとの関係が得られる。同様
に、電流Ｉ，飽和蒸気圧Ｐｗａ，排ガス流量Ｑａを固定
すれば、水量制御比ｔは排ガス圧力Ｐａに比例するか
ら、図７に例示する水量制御比ｔと排ガス圧力Ｐａとの
関係が得られる。電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス流量
Ｑａを固定すれば、水量制御比ｔは飽和蒸気圧Ｐｗａに
反比例する。飽和蒸気圧Ｐｗａは排ガス温度Ｔａの２次
の関数であるから、水量制御比ｔは排ガス温度Ｔａの３
乗に反比例することになり、図８に例示する水量制御比
ｔと排ガス温度Ｔａとの関係が得られる。したがって、
電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス流量Ｑａ，排ガス温度
Ｔａのいずれかを調節することにより水量制御比ｔを調
節することができる。もちろん、電流Ｉ，排ガス圧力Ｐ
ａ，排ガス流量Ｑａ，排ガス温度Ｔａの２つ以上を調節
することによっても水量制御比ｔを調節することができ
る。これらの関係はアノード側とカソード側を完全に同
じ条件で運転するものと仮定したときに成立するが、こ
の関係の傾向はアノード側およびカソード側がそれぞれ
単独でも成立する。
Ｐｗａ，排ガス流量Ｑａを固定すれば、水量制御比ｔは
電流Ｉに比例するから、図５に例示する水量制御比ｔと
電流Ｉとの関係が得られる。また、電流Ｉ，排ガス圧力
Ｐａ，飽和蒸気圧Ｐｗａを固定すれば、水量制御比ｔは
排ガス流量Ｑａに反比例するから、図６に例示する水量
制御比ｔと排ガス流量Ｑａとの関係が得られる。同様
に、電流Ｉ，飽和蒸気圧Ｐｗａ，排ガス流量Ｑａを固定
すれば、水量制御比ｔは排ガス圧力Ｐａに比例するか
ら、図７に例示する水量制御比ｔと排ガス圧力Ｐａとの
関係が得られる。電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス流量
Ｑａを固定すれば、水量制御比ｔは飽和蒸気圧Ｐｗａに
反比例する。飽和蒸気圧Ｐｗａは排ガス温度Ｔａの２次
の関数であるから、水量制御比ｔは排ガス温度Ｔａの３
乗に反比例することになり、図８に例示する水量制御比
ｔと排ガス温度Ｔａとの関係が得られる。したがって、
電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス流量Ｑａ，排ガス温度
Ｔａのいずれかを調節することにより水量制御比ｔを調
節することができる。もちろん、電流Ｉ，排ガス圧力Ｐ
ａ，排ガス流量Ｑａ，排ガス温度Ｔａの２つ以上を調節
することによっても水量制御比ｔを調節することができ
る。これらの関係はアノード側とカソード側を完全に同
じ条件で運転するものと仮定したときに成立するが、こ
の関係の傾向はアノード側およびカソード側がそれぞれ
単独でも成立する。
【００４３】したがって、図３の運転制御ルーチンのス
テップＳ１１２における燃料電池３０の運転制御は、電
流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，排ガス流量Ｑａ，Ｑｃ，
排ガス温度Ｔａ，Ｔｃの一つあるいは二つ以上を調節す
ることによって行なうことができる。実際にどの要素を
調節するかについては、燃料電池３０の運転状態や負荷
５４の駆動状態によって定めればよい。例えば、負荷５
４に印加する電流Ｉを変化させたくないときには、電流
Ｉ以外の要素により調節すればよい。燃料電池３０の始
動時における制御では、図９に例示するように、排ガス
温度Ｔａ，Ｔｃの上昇に伴って水量制御比ｔが値１とな
るように電流Ｉを調節すればよい。図９から解るよう
に、この制御により燃料電池３０はスムースに始動して
いる。
テップＳ１１２における燃料電池３０の運転制御は、電
流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，排ガス流量Ｑａ，Ｑｃ，
排ガス温度Ｔａ，Ｔｃの一つあるいは二つ以上を調節す
ることによって行なうことができる。実際にどの要素を
調節するかについては、燃料電池３０の運転状態や負荷
５４の駆動状態によって定めればよい。例えば、負荷５
４に印加する電流Ｉを変化させたくないときには、電流
Ｉ以外の要素により調節すればよい。燃料電池３０の始
動時における制御では、図９に例示するように、排ガス
温度Ｔａ，Ｔｃの上昇に伴って水量制御比ｔが値１とな
るように電流Ｉを調節すればよい。図９から解るよう
に、この制御により燃料電池３０はスムースに始動して
いる。
【００４４】なお、各要素の調節は以下のように行なう
ことができる。電流Ｉの調節は電流調節回路５２により
行なうことができ、排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃの調節はガス
圧制御バルブ２８，２９の開度の調節により行なうこと
ができる。また、排ガス流量Ｑａ，Ｑｃの調節は流量制
御バルブ２６，２７の開度の調節により行なうことがで
き、排ガス温度Ｔａ，Ｔｃの調節は循環ポンプ４４によ
る冷却媒体の流量の調節により行なうことができる。し
たがって、燃料電池３０の運転状態や負荷５４の駆動状
態に応じて電流調節回路５２や流量制御バルブ２６，２
７，ガス圧制御バルブ２８，２９，循環ポンプ４４を駆
動制御すればよい。
ことができる。電流Ｉの調節は電流調節回路５２により
行なうことができ、排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃの調節はガス
圧制御バルブ２８，２９の開度の調節により行なうこと
ができる。また、排ガス流量Ｑａ，Ｑｃの調節は流量制
御バルブ２６，２７の開度の調節により行なうことがで
き、排ガス温度Ｔａ，Ｔｃの調節は循環ポンプ４４によ
る冷却媒体の流量の調節により行なうことができる。し
たがって、燃料電池３０の運転状態や負荷５４の駆動状
態に応じて電流調節回路５２や流量制御バルブ２６，２
７，ガス圧制御バルブ２８，２９，循環ポンプ４４を駆
動制御すればよい。
【００４５】以上説明した実施例の燃料電池システム２
０によれば、水量制御比ｔに基づいて水素含有ガスや酸
素含有ガスを加湿することなく燃料電池３０を良好な状
態で運転制御することができる。即ち、水量制御比ｔを
０．７〜１．４の範囲内で制御し、好ましくは水量制御
比ｔが値１となるよう制御することにより、燃料電池３
０を高性能な状態で運転することができる。
０によれば、水量制御比ｔに基づいて水素含有ガスや酸
素含有ガスを加湿することなく燃料電池３０を良好な状
態で運転制御することができる。即ち、水量制御比ｔを
０．７〜１．４の範囲内で制御し、好ましくは水量制御
比ｔが値１となるよう制御することにより、燃料電池３
０を高性能な状態で運転することができる。
【００４６】実施例の燃料電池システム２０では、図３
の運転制御ルーチンにおいて生成水量Ｑｗを計算し、飽
和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃを計算し、排ガス中の飽和水蒸
気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを計算し、更にこれらを用いて水量
制御比ｔを計算するものとしたが、直ちに水量制御比ｔ
を計算するものとしてもよい。
の運転制御ルーチンにおいて生成水量Ｑｗを計算し、飽
和蒸気圧Ｐｗａ，Ｐｗｃを計算し、排ガス中の飽和水蒸
気量Ｑｗａ，Ｑｗｃを計算し、更にこれらを用いて水量
制御比ｔを計算するものとしたが、直ちに水量制御比ｔ
を計算するものとしてもよい。
【００４７】実施例の燃料電池システム２０では、水量
制御比ｔと値１との偏差Δｔが打ち消される方向に燃料
電池３０の運転を制御するものとしたが、水量制御比ｔ
が０．７〜１．４の範囲内になるよう燃料電池３０を運
転制御するものとしてもよい。
制御比ｔと値１との偏差Δｔが打ち消される方向に燃料
電池３０の運転を制御するものとしたが、水量制御比ｔ
が０．７〜１．４の範囲内になるよう燃料電池３０を運
転制御するものとしてもよい。
【００４８】次に、本発明の第２の実施例としての燃料
電池システム２０Ｂについて説明する。図１０は、第２
実施例の燃料電池システム２０Ｂの構成の概略を示す構
成図である。第２実施例の燃料電池システム２０Ｂは、
図示するように、アノード側およびカソード側の排ガス
を加熱する加熱器７７，８７を備える点，加熱された排
ガスの温度Ｔｈａ，Ｔｈｃを検出する温度計７８，８８
を備える点，加熱された排ガスの相対湿度ρｈａ，ρｈ
ｃを検出する湿度計７９，８９を備える点を除いて第１
実施例の燃料電池システム２０と同一の構成をしてい
る。説明の重複を省くために、第２実施例の燃料電池シ
ステム２０Ｂの構成のうち第１実施例の燃料電池システ
ム２０と同一の構成については、同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、第２実施例の燃料電池システ
ム２０Ｂが備える加熱器７７，８７は、排ガス配管に取
り付けられたリボンヒータとして構成されている。
電池システム２０Ｂについて説明する。図１０は、第２
実施例の燃料電池システム２０Ｂの構成の概略を示す構
成図である。第２実施例の燃料電池システム２０Ｂは、
図示するように、アノード側およびカソード側の排ガス
を加熱する加熱器７７，８７を備える点，加熱された排
ガスの温度Ｔｈａ，Ｔｈｃを検出する温度計７８，８８
を備える点，加熱された排ガスの相対湿度ρｈａ，ρｈ
ｃを検出する湿度計７９，８９を備える点を除いて第１
実施例の燃料電池システム２０と同一の構成をしてい
る。説明の重複を省くために、第２実施例の燃料電池シ
ステム２０Ｂの構成のうち第１実施例の燃料電池システ
ム２０と同一の構成については、同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、第２実施例の燃料電池システ
ム２０Ｂが備える加熱器７７，８７は、排ガス配管に取
り付けられたリボンヒータとして構成されている。
【００４９】こうして構成された第２実施例の燃料電池
システム２０Ｂでは、電子制御ユニット６０により図１
１に例示する運転制御ルーチンが実行される。このルー
チンが実行されると、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６
２は、まず、流量計７２，８２からの排ガス流量Ｑａ，
Ｑｃや圧力計７４，８４からの排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，
温度計７６，８６からの排ガス温度Ｔａ，Ｔｃ，温度計
７８，８８からの加熱後の排ガス温度Ｔｈａ，Ｔｈｃ，
湿度計７９，８９からの加熱後の排ガスの相対湿度ρｈ
ａ，ρｈｃ，電流計５６からの電流Ｉを読み込む処理を
実行する（ステップＳ２００）。そして、読み込んだ加
熱後の排ガスの相対湿度ρｈａ，ρｈｃを排ガス温度Ｔ
ａ，Ｔｃにおける相対湿度ρａ，ρｃに変換する処理を
行なう（ステップＳ２０２）。ここで、加熱器７１，８
１により排ガスを加熱して相対湿度ρｈａ，ρｈｃを検
出し、これらを排ガス温度Ｔａ，Ｔｃにおける相対湿度
ρａ，ρｃに変換するのは、排ガス中の水量が飽和水蒸
気量を超えて霧状になっている場合を検出するためであ
る。即ち、加熱により霧状の水を気化して相対湿度とし
て検出するためである。このため、変換された排ガス温
度Ｔａ，Ｔｃにおける相対湿度ρａ，ρｃは１００％を
超える値となる場合もある。
システム２０Ｂでは、電子制御ユニット６０により図１
１に例示する運転制御ルーチンが実行される。このルー
チンが実行されると、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６
２は、まず、流量計７２，８２からの排ガス流量Ｑａ，
Ｑｃや圧力計７４，８４からの排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，
温度計７６，８６からの排ガス温度Ｔａ，Ｔｃ，温度計
７８，８８からの加熱後の排ガス温度Ｔｈａ，Ｔｈｃ，
湿度計７９，８９からの加熱後の排ガスの相対湿度ρｈ
ａ，ρｈｃ，電流計５６からの電流Ｉを読み込む処理を
実行する（ステップＳ２００）。そして、読み込んだ加
熱後の排ガスの相対湿度ρｈａ，ρｈｃを排ガス温度Ｔ
ａ，Ｔｃにおける相対湿度ρａ，ρｃに変換する処理を
行なう（ステップＳ２０２）。ここで、加熱器７１，８
１により排ガスを加熱して相対湿度ρｈａ，ρｈｃを検
出し、これらを排ガス温度Ｔａ，Ｔｃにおける相対湿度
ρａ，ρｃに変換するのは、排ガス中の水量が飽和水蒸
気量を超えて霧状になっている場合を検出するためであ
る。即ち、加熱により霧状の水を気化して相対湿度とし
て検出するためである。このため、変換された排ガス温
度Ｔａ，Ｔｃにおける相対湿度ρａ，ρｃは１００％を
超える値となる場合もある。
【００５０】次に、変換した排ガス温度Ｔａ，Ｔｃにお
ける相対湿度ρａ，ρｃを水量制御比ｔに変換する（ス
テップＳ２０４）。いま、アノード側とカソード側が同
じ条件で運転されておりρａ＝ρｂが成立するときを考
える。水素供給源２２から供給される水素含有ガスや酸
素供給源２４から供給される酸素含有ガスを加湿装置に
より加湿しないときには、生成される水は排ガス中の水
蒸気として排出されるから、生成水量Ｑｗは排ガス中の
水蒸気量に等しくなる。相対湿度は排ガス中のその温度
における飽和水蒸気量に対する水蒸気量であり、水量制
御比ｔは排ガス中の飽和水蒸気量に対する生成水量Ｑｗ
であるから、無加湿運転の場合に生成水量Ｑｗと排ガス
中の水蒸気量とが等しいことを考慮すると、水量制御比
ｔは相対湿度に等しくなる。したがって、ステップＳ２
０４における相対湿度ρａ，ρｃの水量制御比ｔへの変
換は、相対湿度ρａ，ρｃを流量比で分配して加えれば
よい。即ち、次式（８）により計算すればよい。
ける相対湿度ρａ，ρｃを水量制御比ｔに変換する（ス
テップＳ２０４）。いま、アノード側とカソード側が同
じ条件で運転されておりρａ＝ρｂが成立するときを考
える。水素供給源２２から供給される水素含有ガスや酸
素供給源２４から供給される酸素含有ガスを加湿装置に
より加湿しないときには、生成される水は排ガス中の水
蒸気として排出されるから、生成水量Ｑｗは排ガス中の
水蒸気量に等しくなる。相対湿度は排ガス中のその温度
における飽和水蒸気量に対する水蒸気量であり、水量制
御比ｔは排ガス中の飽和水蒸気量に対する生成水量Ｑｗ
であるから、無加湿運転の場合に生成水量Ｑｗと排ガス
中の水蒸気量とが等しいことを考慮すると、水量制御比
ｔは相対湿度に等しくなる。したがって、ステップＳ２
０４における相対湿度ρａ，ρｃの水量制御比ｔへの変
換は、相対湿度ρａ，ρｃを流量比で分配して加えれば
よい。即ち、次式（８）により計算すればよい。
【００５１】
【数５】
【００５２】水量制御比ｔを計算すると、水量制御比ｔ
と値１との偏差Δｔを計算し（ステップＳ２０６）、偏
差Δｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御し
て（ステップＳ２０８）、本ルーチンを終了する。偏差
Δｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御する
理由については前述した。
と値１との偏差Δｔを計算し（ステップＳ２０６）、偏
差Δｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御し
て（ステップＳ２０８）、本ルーチンを終了する。偏差
Δｔが打ち消される方向に燃料電池３０を運転制御する
理由については前述した。
【００５３】以上説明した第２実施例の燃料電池システ
ム２０Ｂによれば、燃料電池３０の排ガスの相対湿度に
基づいて水素含有ガスや酸素含有ガスを加湿することな
く燃料電池３０を良好な状態で運転制御することができ
る。即ち、相対湿度を水量制御比ｔとして０．７〜１．
４の範囲内で制御し、好ましくは水量制御比ｔが値１
（相対湿度が１００％）となるよう制御することによ
り、燃料電池３０を高性能な状態で運転することができ
る。
ム２０Ｂによれば、燃料電池３０の排ガスの相対湿度に
基づいて水素含有ガスや酸素含有ガスを加湿することな
く燃料電池３０を良好な状態で運転制御することができ
る。即ち、相対湿度を水量制御比ｔとして０．７〜１．
４の範囲内で制御し、好ましくは水量制御比ｔが値１
（相対湿度が１００％）となるよう制御することによ
り、燃料電池３０を高性能な状態で運転することができ
る。
【００５４】前述したように、水素含有ガスや酸素含有
ガスを加湿することなく燃料電池３０を運転するときに
は、生成水量Ｑｗと排ガス中の水蒸気量Ｑｇは等しくな
る。したがって、生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇとを比較
し、その大小によりシステムの異常を判定することもで
きる。図１２に第１実施例の燃料電池システム２０や第
２実施例の燃料電池システム２０Ｂの電子制御ユニット
６０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示
す。
ガスを加湿することなく燃料電池３０を運転するときに
は、生成水量Ｑｗと排ガス中の水蒸気量Ｑｇは等しくな
る。したがって、生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇとを比較
し、その大小によりシステムの異常を判定することもで
きる。図１２に第１実施例の燃料電池システム２０や第
２実施例の燃料電池システム２０Ｂの電子制御ユニット
６０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示
す。
【００５５】この異常判定処理ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、排ガ
ス流量Ｑａ，Ｑｃや排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，排ガス温度
Ｔａ，Ｔｃ，加熱後の排ガス温度Ｔｈａ，Ｔｈｃ，加熱
後の相対湿度ρｈａ，ρｈｃ，電流Ｉを読み込み（ステ
ップＳ３００）、生成水量Ｑｗを計算すると共に（ステ
ップＳ３０２），水蒸気量Ｑｇを計算する（ステップＳ
３０４）。そして、生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇと偏差
ΔＱを計算し（ステップＳ３０６）、偏差ΔＱの絶対値
を閾値Ｑｒｅｆと比較する（ステップＳ３０８）。ここ
で、閾値Ｑｒｅｆは生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇとの偏
差に対して許容できる範囲として設定されるものであ
り、燃料電池３０の規模や種類などにより定められる。
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、排ガ
ス流量Ｑａ，Ｑｃや排ガス圧力Ｐａ，Ｐｃ，排ガス温度
Ｔａ，Ｔｃ，加熱後の排ガス温度Ｔｈａ，Ｔｈｃ，加熱
後の相対湿度ρｈａ，ρｈｃ，電流Ｉを読み込み（ステ
ップＳ３００）、生成水量Ｑｗを計算すると共に（ステ
ップＳ３０２），水蒸気量Ｑｇを計算する（ステップＳ
３０４）。そして、生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇと偏差
ΔＱを計算し（ステップＳ３０６）、偏差ΔＱの絶対値
を閾値Ｑｒｅｆと比較する（ステップＳ３０８）。ここ
で、閾値Ｑｒｅｆは生成水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇとの偏
差に対して許容できる範囲として設定されるものであ
り、燃料電池３０の規模や種類などにより定められる。
【００５６】偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅｆより大き
いときには、異常と判定してインジケータ９０を点灯し
（ステップＳ３１０）、偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅ
ｆ以下のときには、異常なしと判断して本ルーチンを終
了する。ここで、生成水量Ｑｗが水蒸気量Ｑｇより大き
くて偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅｆより大きくなった
ときには、配管などから水漏れが生じていたり、計器類
が破損している場合が多い。また、生成水量Ｑｗが水蒸
気量Ｑｇより小さくて偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅｆ
より大きくなったときには、計器類が破損している場合
が多い。実施例の異常判定処理ルーチンでは、こうした
異常を判定し、異常と判定したときにはインジケータ９
０を点灯して運転者に異常を知らせるのである。このよ
うに実施例の異常判定処理ルーチンでは、生成水量Ｑｗ
と水蒸気量Ｑｇとに基づいてシステムの異常を判定する
ことができる。しかも、異常のときにはインジケータ９
０を点灯するから、運転者はシステムの異常を迅速に知
ることができる。
いときには、異常と判定してインジケータ９０を点灯し
（ステップＳ３１０）、偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅ
ｆ以下のときには、異常なしと判断して本ルーチンを終
了する。ここで、生成水量Ｑｗが水蒸気量Ｑｇより大き
くて偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅｆより大きくなった
ときには、配管などから水漏れが生じていたり、計器類
が破損している場合が多い。また、生成水量Ｑｗが水蒸
気量Ｑｇより小さくて偏差ΔＱの絶対値が閾値Ｑｒｅｆ
より大きくなったときには、計器類が破損している場合
が多い。実施例の異常判定処理ルーチンでは、こうした
異常を判定し、異常と判定したときにはインジケータ９
０を点灯して運転者に異常を知らせるのである。このよ
うに実施例の異常判定処理ルーチンでは、生成水量Ｑｗ
と水蒸気量Ｑｇとに基づいてシステムの異常を判定する
ことができる。しかも、異常のときにはインジケータ９
０を点灯するから、運転者はシステムの異常を迅速に知
ることができる。
【００５７】実施例の異常判定処理ルーチンでは、生成
水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇの偏差ΔＱの絶対値を閾値Ｑｒ
ｅｆと比較したが、偏差ΔＱを正の値の閾値と負の値の
閾値と比較するものとしてもよい。この場合、正の値の
閾値の大きさと負の値の閾値の大きさは同じでなくても
差し支えない。
水量Ｑｗと水蒸気量Ｑｇの偏差ΔＱの絶対値を閾値Ｑｒ
ｅｆと比較したが、偏差ΔＱを正の値の閾値と負の値の
閾値と比較するものとしてもよい。この場合、正の値の
閾値の大きさと負の値の閾値の大きさは同じでなくても
差し支えない。
【００５８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である燃料電池システム２
０の構成の概略を示す構成図である。
０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】 燃料電池３０を構成する単電池３１の構成の
概略を例示する構成図である。
概略を例示する構成図である。
【図３】 実施例の燃料電池システム２０の電子制御ユ
ニット６０により実行される燃料電池３０の運転制御ル
ーチンの一例を示すフローチャートである。
ニット６０により実行される燃料電池３０の運転制御ル
ーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】 燃料電池３０の電流密度を一定値（０．５Ａ
／ｃｍ2）としたときの水量制御比ｔと燃料電池３０に
おける発生電圧との関係の一例を示すグラフである。
／ｃｍ2）としたときの水量制御比ｔと燃料電池３０に
おける発生電圧との関係の一例を示すグラフである。
【図５】 排ガス圧力Ｐａ，飽和蒸気圧Ｐｗａ，排ガス
流量Ｑａを固定したときの水量制御比ｔと電流Ｉとの関
係の一例を示すグラフである。
流量Ｑａを固定したときの水量制御比ｔと電流Ｉとの関
係の一例を示すグラフである。
【図６】 電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，飽和蒸気圧Ｐｗａ
を固定したときの水量制御比ｔと排ガス流量Ｑａとの関
係の一例を示すグラフである。
を固定したときの水量制御比ｔと排ガス流量Ｑａとの関
係の一例を示すグラフである。
【図７】 電流Ｉ，飽和蒸気圧Ｐｗａ，排ガス流量Ｑａ
を固定したときの水量制御比ｔと排ガス圧力Ｐａとの関
係の一例を示すグラフである。
を固定したときの水量制御比ｔと排ガス圧力Ｐａとの関
係の一例を示すグラフである。
【図８】 電流Ｉ，排ガス圧力Ｐａ，排ガス流量Ｑａを
固定したときの水量制御比ｔと排ガス温度Ｔａとの関係
の一例を示すグラフである。
固定したときの水量制御比ｔと排ガス温度Ｔａとの関係
の一例を示すグラフである。
【図９】 水量制御比ｔを値１に保持した状態で燃料電
池３０を始動したときの電流密度と発生電圧との関係の
一例を示す説明図である。
池３０を始動したときの電流密度と発生電圧との関係の
一例を示す説明図である。
【図１０】 第２実施例の燃料電池システム２０Ｂの構
成の概略を示す構成図である。
成の概略を示す構成図である。
【図１１】 第２実施例の燃料電池システム２０Ｂの電
子制御ユニット６０により実行される燃料電池３０の運
転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
子制御ユニット６０により実行される燃料電池３０の運
転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】 第１実施例の燃料電池システム２０や第２
実施例の燃料電池システム２０Ｂの電子制御ユニット６
０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示す
フローチャートである。
実施例の燃料電池システム２０Ｂの電子制御ユニット６
０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示す
フローチャートである。
２０，２０Ｂ 燃料電池システム、２２ 水素供給源、
２４ 酸素供給源、２６，２７ 流量制御バルブ、２６
ａ，２７ａ アクチュエータ、２８，２９ ガス圧制御
バルブ、２８ａ，２９ａ アクチュエータ、３０ 燃料
電池、３１ 単電池、３２ 電解質膜、３３ アノー
ド、３４ カソード、３５ セパレータ、３６，３７
流路、４０ 冷却装置、４２ 循環流路、４４ 循環ポ
ンプ、４６熱交換器、５２ 電流調節回路、５４ 負
荷、５６ 電流計、６０ 電子制御ユニット、６２ Ｃ
ＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ、７２，８２ 流量
計、７４，８４ 圧力計、７６，８６ 温度計、７７，
８７ 加熱器、７８，８８温度計、７９，８９ 湿度
計、９０ インジケータ。
２４ 酸素供給源、２６，２７ 流量制御バルブ、２６
ａ，２７ａ アクチュエータ、２８，２９ ガス圧制御
バルブ、２８ａ，２９ａ アクチュエータ、３０ 燃料
電池、３１ 単電池、３２ 電解質膜、３３ アノー
ド、３４ カソード、３５ セパレータ、３６，３７
流路、４０ 冷却装置、４２ 循環流路、４４ 循環ポ
ンプ、４６熱交換器、５２ 電流調節回路、５４ 負
荷、５６ 電流計、６０ 電子制御ユニット、６２ Ｃ
ＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ、７２，８２ 流量
計、７４，８４ 圧力計、７６，８６ 温度計、７７，
８７ 加熱器、７８，８８温度計、７９，８９ 湿度
計、９０ インジケータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津兼 堂秀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 松本 信一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 BA01 BA13 CC06 KK00 KK03 KK06 KK23 KK26 KK44 KK56
Claims (15)
- 【請求項１】 固体高分子型の燃料電池システムであっ
て、 前記燃料電池で生成される生成水量を検出する生成水量
検出手段と、 前記燃料電池の排ガス中の飽和水蒸気量を検出する排ガ
ス飽和水蒸気量検出手段と、 前記生成水量検出手段により検出された生成水量の前記
排ガス飽和水蒸気量検出手段により検出された排ガス中
の飽和水蒸気量に対する比としての水量制御比を演算す
る水量制御比演算手段と、 該演算された水量制御比が所定範囲内となるよう前記燃
料電池の運転を制御する運転制御手段とを備える燃料電
池システム。 - 【請求項２】 前記生成水量検出手段は、前記燃料電池
の出力電流に基づいて前記生成水量を検出する手段であ
る請求項１記載の燃料電池システム。 - 【請求項３】 前記排ガス飽和水蒸気量検出手段は、前
記排ガスの圧力を検出する排ガス圧力検出手段と、前記
排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段と、前記排
ガスの流量を検出する排ガス流量検出手段とを備え、該
検出された排ガスの圧力と温度と流量とに基づく演算に
より前記排ガス中の飽和水蒸気量を検出する手段である
請求項１または２記載の燃料電池システム。 - 【請求項４】 固体高分子型の燃料電池システムであっ
て、 前記燃料電池の排ガスの相対湿度を検出する排ガス相対
湿度検出手段と、 該検出された相対湿度を水量制御比として所定範囲内と
なるよう前記燃料電池の運転を制御する運転制御手段と
を備える燃料電池システム。 - 【請求項５】 前記運転制御手段は、前記水量制御比が
前記所定範囲として値１を含む範囲内となるよう制御す
る手段である請求項１ないし４いずれか記載の燃料電池
システム。 - 【請求項６】 前記運転制御手段は、前記水量制御比が
前記所定範囲として０．７〜１．４の範囲内となるよう
制御する手段である請求項５記載の燃料電池システム。 - 【請求項７】 前記運転制御手段は、前記水量制御比が
値１となるよう制御する手段である請求項５または６記
載の燃料電池システム。 - 【請求項８】 請求項１ないし７いずれか記載の燃料電
池システムであって、 前記燃料電池の運転状態として、前記排ガスの流量，前
記排ガスの圧力，前記排ガスの温度，前記燃料電池の出
力電流の少なくとも一つの状態を変更する状態変更手段
を備え、 前記運転制御手段は、前記排ガスの流量，前記排ガスの
圧力，前記排ガスの温度，前記燃料電池の出力電流の少
なくとも一つの状態の変更して前記水量制御比が所定範
囲内となるよう前記状態変更手段を制御する手段である
燃料電池システム。 - 【請求項９】 固体高分子型の燃料電池システムであっ
て、 前記燃料電池で生成される生成水量を検出する生成水量
検出手段と、 前記燃料電池の排ガス中の水蒸気量を検出する排ガス水
蒸気量検出手段と、 前記生成水量検出手段により検出された生成水量と前記
排ガス水蒸気量検出手段により検出された排ガス中の水
蒸気量とに基づいてシステムの異常を判定する異常判定
手段とを備える燃料電池システム。 - 【請求項１０】 前記異常判定手段は、前記検出された
生成水量と前記排ガス中の水蒸気量との偏差が所定範囲
内にないときに異常と判定する手段である請求項９記載
の燃料電池システム。 - 【請求項１１】 前記異常判定手段が異常と判定したと
き、警報を出力する警報出力手段を備える請求項９また
は１０記載の燃料電池システム。 - 【請求項１２】 固体高分子型の燃料電池の運転方法で
あって、 前記燃料電池で生成される生成水量の該燃料電池の排ガ
ス中の飽和水蒸気量に対する比としての水量制御比が所
定範囲内となるよう該燃料電池の運転を制御する燃料電
池の運転方法。 - 【請求項１３】 固体高分子型の燃料電池の運転方法で
あって、 前記燃料電池の排ガスの相対湿度を水量制御比として所
定範囲内となるよう該燃料電池の運転を制御する燃料電
池の運転方法。 - 【請求項１４】 前記水量制御比が０．７〜１．４の範
囲内となるよう制御する請求項１２または１３記載の燃
料電池の運転方法。 - 【請求項１５】 前記水量制御比が値１となるよう制御
する請求項１４記載の燃料電池の運転方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000063852A JP2001256988A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法 |
| EP01105662A EP1132986A3 (en) | 2000-03-08 | 2001-03-07 | Fuel cell system and method for operating fuel cell |
| US09/800,887 US20010028970A1 (en) | 2000-03-08 | 2001-03-08 | Fuel cell system and method for operating fuel cell |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2001256988A true JP2001256988A (ja) | 2001-09-21 |
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