特許第6021629号(P6021629)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6021629
(24)【登録日】2016年10月14日
(45)【発行日】2016年11月9日
(54)【発明の名称】循環液量算出装置
(51)【国際特許分類】
   H01M 8/04 20160101AFI20161027BHJP
   H01M 8/04186 20160101ALI20161027BHJP
   H01M 8/10 20160101ALN20161027BHJP
【FI】
   H01M8/04 Z
   H01M8/04 L
   !H01M8/10
【請求項の数】2
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2012-276933(P2012-276933)
(22)【出願日】2012年12月19日
(65)【公開番号】特開2014-120434(P2014-120434A)
(43)【公開日】2014年6月30日
【審査請求日】2015年12月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129643
【弁理士】
【氏名又は名称】皆川 祐一
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 秀信
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 良平
【審査官】 大内 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−176848(JP,A)
【文献】 特開昭62−10871(JP,A)
【文献】 特開2005−293894(JP,A)
【文献】 特公昭49−36741(JP,B1)
【文献】 特開2012−248493(JP,A)
【文献】 特開2008−140778(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 8/04−8/0668,8/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
膜/電極接合体を備える燃料電池と、前記燃料電池に供給される液体燃料および電解液を含む液体が循環する燃料循環路とを含む燃料電池システムに適用される循環液量算出装置であって、
前記燃料電池システムの発電開始時点で前記燃料循環路に存在する電解液の液量を取得する電解液量取得手段と、
前記燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記電解液量取得手段によって取得された液量および前記濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、前記燃料電池システムの発電中に前記燃料循環路を循環する液体の液量を算出する循環液量算出手段とを含む、循環液量算出装置。
【請求項2】
前記燃料電池システムは、液体を貯留する循環液体タンクと、前記循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を検出する液量検出手段とをさらに含み、
前記燃料循環路は、前記燃料電池と前記循環液体タンクとの間で液体を循環させ、
前記電解液量取得手段は、前記燃料電池システムの発電開始時に前記濃度検出手段によって検出される濃度および前記液量検出手段によって検出される液量に基づいて、前記電解液の液量を算出する、請求項1に記載の循環液量算出装置。
【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適用される循環液量算出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池システムとして、ヒドラジンなどの液体燃料を燃料電池に供給するものが知られている。
【0003】
燃料電池は、たとえば、固体高分子膜の両側にアノード(燃料極)およびカソード(酸素極)を貼り合わせて一体化した膜/電極接合体を備えている。アノードには、燃料循環路が接続されている。すなわち、燃料循環路の一端がアノードの燃料供給口に接続され、その他端がアノードの燃料排出口に接続されている。アノードには、燃料循環路から液体燃料および電解液を含む液体が供給され、アノードを通過した液体は、燃料循環路に排出される。一方、カソードには、空気が供給される。
【0004】
液体燃料がヒドラジンである場合、アノードでは、窒素ガス(N)、水(HO)および電子(e)が生成される。電子は、外部回路を介して、カソードに移動する。窒素ガスおよび水は、未反応の液体燃料とともに、燃料循環路に排出される。一方、カソードでは、アニオン(OH)が生成される。アニオンは、固体高分子膜を透過して、アノードに移動する。その結果、アノードとカソードとの間に、発電反応による起電力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2011−216341号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような燃料電池システムでは、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量の把握が必要である。
【0007】
たとえば、液体のクロスリーク(液体がアノードからカソードに移動する現象)の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを抑制するために、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の濃度を調整しなければならない。その濃度調整のためには、循環液量の把握が必要である。また、循環液量が増え過ぎると、燃料電池システムの発電停止時に、燃料電池から液体をパージすることができず、燃料電池の劣化や副反応による燃料電池(スタック)の内圧の上昇などが発生する。これを防止するためにも、循環液量の把握が必要である。
【0008】
液体を貯留する循環液体タンクが燃料循環路に介装された構成では、たとえば、循環液体タンク内にレベルゲージを設け、このレベルゲージで検出される液面の位置から循環液量を求めることが考えられる。しかしながら、発電中は、燃料循環路を循環する液体にアノードで生成されるガスが混在しているため、レベルゲージによる液面の位置の高精度な検出が困難であり、循環液量を正確に求めることができない。
【0009】
本発明の目的は、燃料電池システムの発電中の循環液量(燃料循環路を循環する液体の液量)を精度よく算出できる、循環液量算出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記の目的を達成するため、本発明に係る循環液量算出装置は、膜/電極接合体を備える燃料電池と、前記燃料電池に供給される液体燃料および電解液を含む液体が循環する燃料循環路とを含む燃料電池システムに適用される循環液量算出装置であって、前記燃料電池システムの発電開始時点で前記燃料循環路に存在する電解液の液量を取得する電解液量取得手段と、前記燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記電解液量取得手段によって取得された液量および前記濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、前記燃料電池システムの発電中に前記燃料循環路を循環する液体の液量を算出する循環液量算出手段とを含む。
【0011】
この構成によれば、電解液量取得手段により、燃料電池システムの発電開始時点で燃料循環路に存在する電解液の液量が取得される。また、濃度検出手段により、燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度が検出される。そして、電解液量取得手段によって取得された液量および濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、燃料電池システムの発電中に燃料循環路を循環する液体の液量が算出される。
【0012】
発電中の電解液の液量は、発電開始時の電解液の液量と同じである。発電中の電解液の濃度は、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量によって変化する。したがって、発電中の循環液量は、電解液量取得手段によって取得された液量および濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、電解液の液量を燃料電池システムの発電中に検出される電解液の濃度で除し、その除算値を燃料循環路を循環する液体の密度で除することにより、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。
【0013】
発電中の循環液量を精度よく算出できるので、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができる。その結果、液体のクロスリーク(クロスオーバ)の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。
【0014】
また、発電中の循環液量を精度よく算出できるので、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池からの液体のパージ不良(燃料循環路から燃料電池への液溢れ)の発生を防止することができる。
【0015】
燃料電池システムは、液体を貯留する循環液体タンクと、循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を検出するための液量検出手段とをさらに含む構成であってもよい。この場合、燃料循環路は、燃料電池と循環液体タンクとの間で液体を循環させ、電解液量取得手段は、燃料電池システムの発電開始時に濃度検出手段によって検出される濃度および液量検出手段によって検出される液量に基づいて、電解液の液量を算出してもよい。
【0016】
発電開始時に、前回の発電終了から適当な時間が経過していれば、液体中にガスが混在していないので、液量検出手段により、循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を精度よく検出することができる。したがって、発電開始時の電解液の液量は、発電開始時に濃度検出手段によって検出される濃度および液量検出手段によって検出される液量に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、発電開始時に液量検出手段によって検出される液量に燃料循環路を循環する液体の密度および電解液の濃度を乗じることにより、発電開始時の電解液の液量を精度よく算出することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。そのため、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができ、液体のクロスリーク(クロスオーバ)の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。また、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池からの液体のパージ不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1図1は、本発明の一実施形態に係る循環液量算出装置が適用される燃料電池システムの構成図である。
図2図2は、燃料電池システムの電気的構成の要部を示すブロック図である。
図3図3は、電解液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
図4図4は、循環液量算出処理の流れ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】
【0019】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0020】
<システム構成>
【0021】
図1は、本発明の一実施形態に係る循環液量算出装置が適用される燃料電池システムの構成図である。
【0022】
燃料電池システム1は、液体燃料を用いる燃料電池システム(FCシステム)であり、たとえば、自動車に搭載される。燃料電池システム1は、燃料電池2、燃料循環機構3、給排気機構4および冷却機構5を備えている。
【0023】
<燃料電池>
【0024】
燃料電池2は、所定数(たとえば、100〜200)のセルが一方向に積層された、いわゆるセルスタックを有している。各セルは、膜/電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)、膜/電極接合体の両側に配置されたセパレータ、および膜/電極接合体と各セパレータとの間に介在されたガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)を備えている。
【0025】
膜/電極接合体は、固体高分子膜11の両側にアノード(燃料極)12およびカソード(酸素極)13を貼り合わせて一体化したものである。固体高分子膜11は、たとえば、アニオン(OH)を透過させる性質を有する。
【0026】
セパレータの両面には、たとえば、葛折り状に屈曲した凹溝(図示せず)が形成されている。アノード12に対向する凹溝は、燃料流路として形成されている。燃料流路の一端および他端は、それぞれ燃料入口14および燃料出口15に接続されている。膜/電極接合体のカソード13に対向する凹溝は、エア流路として形成されている。エア流路の一端および他端は、それぞれエア入口16およびエア出口17に接続されている。また、各セル間では、一方のセルのセパレータに形成された凹溝と他方のセルのセパレータに形成された凹溝とが重なり合い、それらの凹溝が冷却水流路を形成している。冷却水流路の一端および他端は、それぞれ冷却水入口18および冷却水出口19に接続されている。
【0027】
<燃料循環機構>
【0028】
燃料循環機構3には、液体燃料タンク21、循環液体タンク23および気液分離器24が含まれる。
【0029】
液体燃料タンク21には、液体燃料として、たとえば、常温のヒドラジン(N)が貯留されている。液体燃料タンク21には、燃料補給管25の一端が接続されている。燃料補給管25の他端は、循環液体タンク23に接続されている。燃料補給管25の途中部には、燃料供給ポンプ26が介装されている。
【0030】
循環液体タンク23には、電解液に混合された液体燃料、たとえば、水酸化カリウム水溶液に混合されたヒドラジンが貯留されている。循環液体タンク23には、燃料供給管29の一端が接続されている。燃料供給管29の他端は、燃料電池2の燃料入口14に接続されている。燃料供給管29の途中部には、燃料循環ポンプ30が介装されている。
【0031】
燃料電池2の燃料出口15には、燃料排出管31の一端が接続されている。燃料排出管31の他端は、気液分離器24に接続されている。
【0032】
気液分離器24の底部には、燃料帰還管32の一端が接続されている。燃料帰還管32の他端は、循環液体タンク23に接続されている。また、気液分離器24の上部には、パージ管33の一端が接続されている。パージ管33の途中部には、パージ電磁弁34が介装されている。
【0033】
<給排気機構>
【0034】
給排気機構4には、エアコンプレッサ41、気液分離器42および排ガス処理器43が含まれる。
【0035】
エアコンプレッサ41の吸込口には、吸気管44の一端が接続されている。
【0036】
エアコンプレッサ41の吐出口には、エア供給管45の一端が接続されている。エア供給管45の他端は、燃料電池2のエア入口16に接続されている。
【0037】
燃料電池2のエア出口17には、エア排出管46の一端が接続されている。エア排出管46の他端は、気液分離器42に接続されている。
【0038】
気液分離器42の底部には、還流管47の一端が接続されている。還流管47の他端は、気液分離器24に接続されている。還流管47の途中部には、還流電磁弁48が介装されている。気液分離器42の上部には、パージ管49の一端が接続されている。パージ管49の途中部には、エア背圧調整弁50が介装されている。
【0039】
<冷却機構>
【0040】
冷却機構5は、燃料電池2の冷却水入口18から冷却水流路に冷却水を供給する。冷却水は、冷却水流路を流通した後、冷却水出口19から排出されて、冷却機構5に戻される。冷却水が冷却水流路を流通することにより、燃料電池2が冷却される。
【0041】
<発電動作>
【0042】
燃料電池2による発電のために、燃料循環ポンプ30が駆動される。燃料循環ポンプ30が駆動されると、循環液体タンク23に貯留されている液体燃料を含む液体が燃料供給管29に吸い出される。そして、燃料供給管29を液体が流通し、その液体が燃料電池2の燃料入口14から燃料電池2の燃料流路に供給される。
【0043】
また、燃料電池2による発電のために、エアコンプレッサ41が駆動される。エアコンプレッサ41が駆動されると、エア(大気)が吸気管44に取り込まれる。吸気管44に取り込まれたエアは、エアコンプレッサ41で圧縮されて、エアコンプレッサ41からエア供給管45に送り出される。そして、エア供給管45を流通するエアが燃料電池2のエア入口16から燃料電池2のエア流路に供給される。
【0044】
燃料電池2の燃料流路を液体燃料を含む液体が流通し、エア流路をエアが流通すると、燃料電池2において、発電反応(電気化学反応)が生じ、その電気化学反応による起電力が発生する。
【0045】
具体的には、アノード12において、反応式(1)で示される反応が生じ、窒素ガス(N)、水(HO)および電子(e)が生成される。電子は、外部回路(図示せず)を介して、カソード13に移動する。窒素ガスおよび水は、未反応の液体燃料とともに、燃料流路から燃料出口15を通して燃料排出管31に流出する。一方、カソード13では、反応式(2)で示される反応が生じ、アニオン(OH)が生成される。アニオンは、固体高分子膜11を透過して、アノード12に移動する。
【0046】
+4OH→N+4HO+4e ・・・(1)
【0047】
+2HO+4e→4OH ・・・(2)
【0048】
この結果、アノード12とカソード13との間に、発電反応(電気化学反応)による起電力が発生する。
【0049】
燃料電池2の燃料流路を流通した液体は、燃料出口15から燃料排出管31に排出される。燃料排出管31に排出される液体には、ヒドラジン、窒素ガスおよび水が含まれる。燃料排出管31に排出される液体は、燃料排出管31を通して、気液分離器24に流入する。気液分離器24では、燃料排出管31から流入する液体からその液体に含まれる気体が分離される。
【0050】
脱気された液体は、気液分離器24内の下部(底部)に集まり、気液分離器24から燃料帰還管32を通して循環液体タンク23に戻る。
【0051】
こうして、液体燃料を含む液体は、循環液体タンク23、燃料供給管29、燃料電池2の燃料流路、燃料排出管31、気液分離器24および燃料帰還管32を含む燃料循環路を循環する。
【0052】
気液分離器24内で液体から分離された気体は、気液分離器24からパージ管33に流出し、パージ管33を排ガス処理器43に向けて流通する。そして、パージ管33を流通する気体は、排ガス処理器43を経由して、大気に放出される。気体が排ガス処理器43を経由することにより、気体から有害物質などが除去される。
【0053】
燃料電池2のエア流路を流通したエアは、エア出口17からエア排出管46に排出される。
【0054】
燃料電池2内では、水および液体燃料が膜/電極接合体のアノード12から固体高分子膜11を透過してカソード13に移動する、いわゆるクロスリークが発生する。そのため、エア排出管46に流出するエアには、そのクロスリークした液体燃料(ヒドラジン)および水の蒸気が含まれる。
【0055】
エア排出管46に流出した気体は、エア排出管46を流通して、気液分離器42に流入する。気液分離器42では、エア排出管46から流入する気体とそのエアに含まれる液体燃料などの液体とが分離される。
【0056】
液体が除去された気体は、気液分離器42からパージ管49に流出し、パージ管49を排ガス処理器43に向けて流通する。そして、パージ管49を流通する気体は、排ガス処理器43を経由して、大気に放出される。気体が排ガス処理器43を経由することにより、気体から有害物質などが除去される。
【0057】
一方、脱気された液体は、気液分離器42内の下部(底部)に集まる。還流電磁弁48が閉じられている間、その液体は、気液分離器42内の下部に溜められる。気液分離器42内に溜められた液体は、還流制御が実行されることにより、気液分離器42から循環液体タンク23に液体を還流される。具体的には、還流制御では、エア背圧調整弁50の開度が小さくされて、気液分離器42内の圧力が通常よりも高められた状態で、還流電磁弁48が開かれる。気液分離器42内の液体は、気液分離器42内の圧力により、還流管47を通して、気液分離器24に送られる。気液分離器24に流入した液体は、気液分離器24内の下部(底部)に集まり、燃料帰還管32を流通して、燃料帰還管32から循環液体タンク23に戻る。
【0058】
<燃料補給動作>
【0059】
燃料電池システム1の稼働中に、循環液体タンク23に液体燃料を補給する必要が生じると、燃料供給ポンプ26が駆動される。燃料供給ポンプ26が駆動されると、液体燃料タンク21から燃料補給管25に液体燃料(ヒドラジン)が汲み出される。そして、その液体燃料が燃料補給管25を通して循環液体タンク23に供給される。
【0060】
<電気的構成>
【0061】
図2は、燃料電池システムの電気的構成の要部を示すブロック図である。
【0062】
燃料電池システム1は、CPUおよびメモリを含む構成のFC−ECU(電子制御ユニット)61を備えている。
【0063】
FC−ECU61には、燃料電池システム1設けられた各種センサが接続されている。各種センサには、液面センサ62および電解液濃度センサ63が含まれる。液面センサ62は、循環液体タンク23内に設けられ、循環液体タンク23内に貯留された液体の液面の位置を検出する。電解液濃度センサ63は、燃料供給管29の途中部に分岐して接続された濃度検出用分岐管64に介装されており、濃度検出用分岐管64内の液体中の電解液の濃度を検出する。
【0064】
FC−ECU61は、各種センサから入力される信号に基づいて、燃料供給ポンプ26、燃料循環ポンプ30およびコンプレッサ41の駆動を制御し、パージ電磁弁34、還流電磁弁48およびエア背圧調整弁50の開閉を制御する。
【0065】
<電解液量算出処理>
【0066】
図3は、電解液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【0067】
燃料電池システム1の起動時(発電開始時)には、FC−ECU61により、電解液量算出処理が実行される。
【0068】
電解液量算出処理では、まず、燃料電池システム1が起動された時刻、つまり現在の時刻が取得される(ステップS1)。
【0069】
次に、燃料電池システム1における発電が前回停止された時刻からの経過時間、つまり燃料電池システム1が停止していた時間であるシステム停止時間が予め定められた第1閾値よりも大きいか否かが判定される(ステップS2)。
【0070】
燃料電池システム1が停止される際には、燃料循環ポンプ30およびコンプレッサ41の駆動が停止された後、燃料電池2内から液体をパージするために、パージ電磁弁34が開かれる。システム停止時間が第1閾値よりも大きい場合には(ステップS2のYES)、燃料電池2内からの液体のパージが完了していると判断される。そして、液面センサ62によって検出される液面の位置に基づいて、循環液体タンク23に貯留されている液体の液量(タンク液量)が求められる(ステップS3)。たとえば、循環液体タンク23内の液体の液面の位置とタンク液量との対応関係がFC−ECU61のメモリに記憶されており、その対応関係が参照されて、液面センサ62によって検出される液面の位置に対応するタンク液量がメモリから読み出される。燃料電池2内からの液体のパージが完了しているので、タンク液量は、燃料循環路に存在する液体の液量にほぼ等しい。
【0071】
また、電解液濃度センサ63によって検出される電解液の濃度が取得される(ステップS4)。
【0072】
そして、タンク液量および電解液の濃度に基づいて、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される(ステップS5)。すなわち、タンク液量に燃料循環路に存在する液体の密度および電解液の濃度が乗じられることにより、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される。
【0073】
一方、システム停止時間が第1閾値以下である場合には(ステップS2のNO)、ステップS3〜S5の処理がスキップされて、前回の電解液量算出処理で算出された電解液の液量が現在の電解液の液量とみなされる。
【0074】
<循環液量算出処理>
【0075】
図4は、循環液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【0076】
燃料電池システム1の発電中、FC−ECU61により、循環液量算出処理が繰り返し実行される。
【0077】
循環液量算出処理では、気液分離器42から循環液体タンク23に液体を還流させるための還流制御が最後に実行されてからの経過時間が予め定められた第2閾値に達したか否かが判定される(ステップS11)。
【0078】
還流制御実行後の経過時間が第2閾値に達すると(ステップS11のYES)、電解液濃度センサ63によって検出される電解液の濃度が取得される(ステップS12)。
【0079】
そして、電解液量算出処理で算出された電解液の液量および電解液濃度センサ63から取得された電解液の濃度に基づいて、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量が算出される(ステップS13)。具体的には、電解液量算出処理で算出された電解液の液量が電解液濃度センサ63から取得された電解液の濃度で除され、その除算値が燃料循環路を循環する液体の密度でさらに除されることにより、循環液量が算出される。
【0080】
その後は、燃料補給制御が必要に応じて実行された後、この循環液量算出処理がリターンされる。また、還流制御実行後の経過時間が第2閾値に達するまでの期間は(ステップS11のNO)、ステップS12,S13がスキップされて、循環液量が算出されずに、燃料補給制御が必要に応じて実行された後、この循環液量算出処理がリターンされる。
【0081】
燃料補給制御は、液体燃料タンク21から循環液体タンク23に液体燃料を補給するための燃料補給動作のための制御である。燃料補給制御では、たとえば、循環液量に基づいて、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の目標濃度が設定される。また、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の実際の濃度が検出される。そして、その実際の濃度が目標濃度よりも低い場合に、実際の濃度が目標濃度と一致させるのに必要な液体燃料の液量が算出されて、その算出された液量の液体燃料が液体燃料タンク21から循環液体タンク23に供給される。
【0082】
<作用効果>
【0083】
以上のように、発電開始時に電解液量算出処理が実行され、前回の発電終了からの経過時間が第1閾値よりも大きい場合には、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される。前回の発電終了から第1閾値よりも長い時間が経過していれば、循環液体タンク23内の液体にガスが混在せず、燃料電池2から燃料が十分にパージされているので、液面センサ62により、循環液体タンク23内に貯留されている液体の液面の位置を精度よく検出することができる。したがって、液面センサ62によって検出される液面の位置に基づいて、循環液体タンク23に貯留されている液体の液量(タンク液量)を精度よく求めることができる。そして、その液量に燃料循環路に存在する液体の密度および電解液の濃度を乗じることにより、発電開始時に燃料循環路に存在する電解液の液量を精度よく算出することができる。
【0084】
発電中の電解液の液量は、発電開始時の電解液の液量と同じである。発電中の電解液の濃度は、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量によって変化する。したがって、発電中の循環液量は、電解液量算出処理で算出された電解液の液量および電解液濃度センサ63によって検出される電解液の濃度に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、電解液量算出処理で算出された電解液の液量を燃料電池システム1の発電中に電解液濃度センサ63によって検出される電解液の濃度で除し、その除算値を燃料循環路を循環する液体の密度で除することにより、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。
【0085】
発電中の循環液量を精度よく算出できるので、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができる。その結果、液体のクロスリーク(クロスオーバ)の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。
【0086】
また、発電中の循環液量を精度よく算出できるので、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池2からの液体のパージ不良(燃料循環路から燃料電池2への液溢れ)の発生を防止することができる。
【0087】
<変形例>
【0088】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【0089】
たとえば、前述の実施形態では、電解液量算出処理により、発電開始時に燃料循環路に存在する電解液の液量が算出されて、その算出された液量が循環液量算出処理で使用されるとした。しかしながら、それ以外の手法で取得された電解液の液量が循環液量算出処理で使用されてもよい。たとえば、燃料電池システム1の初期セッティングで燃料循環路に供給された電解液の液量がFC−ECU61のメモリに書き込まれて、そのメモリに記憶されている液量が循環液量算出処理で使用されてもよい。循環液体タンク23に電解液が補給された場合、メモリに記憶されている電解液の液量は、補給前の液量に補給された電解液の液量を加えた値に更新される。
【0090】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0091】
1 燃料電池システム
2 燃料電池
23 循環液体タンク(燃料循環路)
24 気液分離器(燃料循環路)
29 燃料供給管(燃料循環路)
31 燃料排出管(燃料循環路)
32 燃料帰還管(燃料循環路)
61 FC−ECU(循環液量算出装置、電解液量取得手段、濃度検出手段、循環液量算出手段、液量検出手段)
62 液面センサ(液量検出手段)
63 電解液濃度センサ(濃度検出手段)
図1
図2
図3
図4