特許 7290278 燃料電池システム

(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】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20230606BHJP

   H01M 8/1011 20160101ALI20230606BHJP

   H01M 8/0444 20160101ALI20230606BHJP

   H01M 8/04791 20160101ALI20230606BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20230606BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 J

H01M8/1011

H01M8/04 Z

H01M8/0444

H01M8/04791

H01M8/10 101

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019189183

(22)【出願日】2019-10-16

(65)【公開番号】P2021064550

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-07-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(73)【特許権者】

【識別番号】504160781

【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辻口 拓也

(72)【発明者】

【氏名】高里 明洋

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 利幸

(72)【発明者】

【氏名】中井 基生

(72)【発明者】

【氏名】久保 厚

(72)【発明者】

【氏名】武田 恭英

(72)【発明者】

【氏名】上田 裕介

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２９３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５３０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２３９３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ギ酸またはアルコールを含む液体を燃料とする直接液体型の燃料電池を有する燃料電池システムであって、
前記燃料の水溶液である燃料水溶液を収容する燃料タンクと、
前記燃料電池に設けられて、前記燃料水溶液が流入する燃料流入口と、
前記燃料電池に設けられて、使用された前記燃料水溶液を排出燃料液として排出する燃料流出口と、
前記燃料タンクと前記燃料電池の前記燃料流入口に接続された燃料供給配管と、
前記燃料供給配管に設けられて、前記燃料水溶液を前記燃料電池に送り出す燃料供給ポンプと、
前記燃料電池の前記燃料流出口に接続されて、前記燃料流出口から排出される前記排出燃料液が流れる排出燃料回収配管と、
前記排出燃料回収配管に設けられて、前記排出燃料液に含まれる水分の一部を前記排出燃料液から除去する水分除去装置と、を備え、
前記水分除去装置により前記排出燃料液から前記水分の一部が除去された脱水排出燃料液が再生燃料液として前記燃料タンクに戻されている、
燃料電池システム。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記水分除去装置に設けられて、前記排出燃料液に対して除去する前記水分の割合を調整する水分除去率調節機構と、
前記排出燃料回収配管に設けられて、前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度を検出する濃度検出センサと、
前記濃度検出センサによって検出された前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度に基づいて、前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度を所定範囲内の濃度となるように、前記水分除去率調節機構を制御する制御装置と、を備える、
燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、燃料極と、電解質膜と、空気極とを有し、
前記燃料極は、燃料極触媒を有し、
前記排出燃料回収配管には、さらに、前記排出燃料液に含まれている、前記燃料極触媒を被毒させる触媒毒の少なくとも一部を、前記排出燃料液から除去する触媒毒除去装置が設けられている、
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、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池には様々な種類があり、その中には、液体の燃料を改質せずに燃料極に直接投入する直接液体型燃料電池がある。直接液体型燃料電池は、燃料を酸化する燃料極と、空気などの酸化剤ガスを還元する空気極と、空気極と燃料極との間にイオン伝導を行う電解質膜とを備えている。ここで、燃料極はアノードで、空気極はカソードである。燃料極および空気極の両方の電極では、電極の酸化還元反応の速度を促進させる電極触媒を含む触媒層が設けられている。

【0003】

直接液体型燃料電池に関する技術が各種提案されている。例えば、特許文献１には、燃料にメタノールを用いる直接メタノール型燃料電池と、燃料にギ酸を用いる直接ギ酸型燃料電池とが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－１９２５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載の直接液体型燃料電池は、燃料極に供給した燃料のうち、一部は、酸化されないうちに燃料極から排出され、廃燃料とされる。従って、特許文献１に記載の直接液体型燃料電池は、燃料極に供給した燃料全てを、電気を発生されるために使用できない。このため、燃料をより効率よく利用できる燃料電池システムが求められていた。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、より効率よく燃料を利用しう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】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明はギ酸またはアルコールを含む液体を燃料とする直接液体型の燃料電池を有する燃料電池システムであって、前記燃料の水溶液である燃料水溶液を収容する燃料タンクと、前記燃料電池に設けられて、前記燃料水溶液が流入する燃料流入口と、前記燃料電池に設けられて、使用された前記燃料水溶液を排出燃料液として排出する燃料流出口と、前記燃料タンクと前記燃料電池の前記燃料流入口に接続された燃料供給配管と、前記燃料供給配管に設けられて、前記燃料水溶液を前記燃料電池に送り出す燃料供給ポンプと、前記燃料電池の前記燃料流出口に接続されて、前記燃料流出口から排出される前記排出燃料液が流れる排出燃料回収配管と、前記排出燃料回収配管に設けられて、前記排出燃料液に含まれる水分の一部を前記排出燃料液から除去する水分除去装置と、を備え、前記水分除去装置により前記排出燃料液から前記水分の一部が除去された脱水排出燃料液が再生燃料液として前記燃料タンクに戻されている、燃料電池システムである。

【0008】

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る燃料電池システムであって、前記水分除去装置に設けられて、前記排出燃料液に対して除去する前記水分の割合を調整する水分除去率調節機構と、前記排出燃料回収配管に設けられて、前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度を検出する濃度検出センサと、前記濃度検出センサによって検出された前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度に基づいて、前記脱水排出燃料液の前記燃料の濃度を所定範囲内の濃度となるように、前記水分除去率調節機構を制御する制御装置と、を備える、燃料電池システムである。

【0009】

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る燃料電池システムであって、前記燃料電池は、燃料極と、電解質膜と、空気極とを有し、前記燃料極は、燃料極触媒を有し、前記排出燃料回収配管には、さらに、前記排出燃料液に含まれている、前記燃料極触媒を被毒させる触媒毒の少なくとも一部を、前記排出燃料液から除去する触媒毒除去装置が設けられている、燃料電池システムである。

【発明の効果】

【0010】

第１の発明によれば、燃料電池システムは、燃料電池から排出される排出燃料液から水分の一部を除去した脱水排出燃料液を、再生燃料液として燃料タンクに戻して、発電に用いる。従って、燃料電池システムは、排出燃料液を単に廃棄することなく、排出燃料液から再生した再生燃料液を発電に用いることができる。このため、燃料電池システムは、より効率よく燃料を利用しうる。

【0011】

第２の発明によれば、制御装置が水分除去率調節機構を制御して、脱水排出燃料液の燃料の濃度が所定範囲内の濃度となるように、排出燃料液に対して除去する水分の割合が調整される。これにより、脱水排出燃料液は、燃料の濃度が所定範囲内の濃度となるように調整されたうえで、再生燃料液として燃料タンクに戻される。従って、再生燃料液は、燃料の濃度が所定範囲内に保たれたうえで、発電に用いられるため、燃料電池がより安定して発電を行うことが出来る。

【0012】

第３の発明によれば、燃料電池システムは、触媒毒除去装置により、燃料極触媒を被毒させる触媒毒の少なくとも一部が、排出燃料液から除去される。これにより、燃料タンクに戻されて発電に用いられる再生燃料液は、触媒毒の少なくとも一部が除去されており、再生燃料液が燃料極に送られて発電に用いられるときに、再生燃料液によって燃料極触媒が被毒されることが抑止されている。従って、燃料電池がより安定して発電を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】燃料電池システムの全体構成を説明する図である。

【図2】燃料電池の構成を説明する分解斜視図である。

【図3】制御装置による処理手順を説明するメインフローチャートである。

【図4】図３の「水分除去ポンプ制御」の詳細を説明するフローチャートである。

【図5】図３の「再生燃料ポンプ制御」の詳細を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の実施の形態の燃料電池システム１について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態にて説明する燃料電池システム１の燃料電池７は、ギ酸、またはメタノール等のアルコールの水溶液を燃料とする直接液体型燃料電池であり、以下ではギ酸を燃料とする直接ギ酸型燃料電池を例として説明する。ここで、直接液体型燃料電池とは、液体の燃料を、改質せずに燃料極に直接投入する燃料電池を意味する。そして、直接ギ酸型燃料電池は、燃料としてギ酸を用い、ギ酸を改質せずに燃料極１０（図２参照）に直接投入する燃料電池である。なお、図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている場合、各軸は互いに直交しており、Ｚ軸方向は鉛直上方に向かう方向、Ｙ軸方向は燃料電池７の積層方向、Ｘ軸方向は燃料電池７の水平幅方向を示している。

【0015】

●［燃料電池システム１の全体構成（図１）］
図１は、燃料電池７を含む燃料電池システム１の全体構成を示す図であり、図２は燃料電池７の構成を説明する分解斜視図である。燃料電池システム１は、図１に示すように、燃料タンク５０、燃料供給ポンプ５２、燃料電池７、排液タンク６０、触媒毒除去装置７１、水分除去装置８０、再生タンク７５、制御装置９０等を有している。以下に詳細を説明するが、燃料の水溶液である燃料水溶液（ギ酸水溶液）は、燃料水溶液を蓄えている燃料タンク５０から燃料電池７に供給される。燃料電池７で発電に使用された燃料水溶液は、排出燃料液として燃料電池７から排出される。燃料電池システム１は、排出燃料液から再生した再生燃料液を燃料タンク５０に戻して発電に用いる。また、再生燃料液は再生タンク７５に蓄えられる。

【0016】

燃料タンク５０は、燃料となる所定濃度のギ酸を含むギ酸水溶液（燃料水溶液）を収容している。燃料水溶液中のギ酸の濃度は、例えば１０～４０［％］程度である。また燃料タンク５０には燃料供給配管５１の一方端が接続され、燃料供給配管５１の他方端は燃料電池７の燃料流入口７Ａに接続されている。後述する様に、燃料電池７は、燃料水溶液が流入する燃料流入口７Ａと、燃料電池７で使用された燃料水溶液を排出燃料液として排出する燃料流出口７Ｂと、を有している。

【0017】

燃料供給ポンプ５２は電動ポンプであり、燃料供給配管５１に設けられており、燃料タンク５０内の燃料水溶液を燃料電池７の燃料流入口７Ａに向けて圧送する。これにより、燃料電池７は、燃料水溶液が燃料流入口７Ａから供給され、燃料電池７内で使用された燃料水溶液は、燃料電池７の燃料流出口７Ｂから排出燃料液として排出される。

【0018】

排出燃料回収配管７０は、一方端が燃料電池７の燃料流出口７Ｂに接続されており、他方端が再生タンク７５接続されている。排出燃料回収配管７０には、燃料流出口７Ｂから排出される排出燃料液が流れる。排出燃料回収配管７０には、燃料流出口７Ｂ側から順に、触媒毒除去装置７１と、濃度検出センサ７２と、水分除去装置８０とが、設けられている。

【0019】

触媒毒除去装置７１は、排出燃料回収配管７０に設けられており、排出燃料液に含まれている触媒毒の一部を排出燃料液から除去する。触媒毒とは、燃料極触媒層１１（後述）の有する燃料極触媒（後述）を被毒させる物質である。触媒毒除去装置７１は、触媒毒除去装置７１に流入した排出燃料液を、触媒毒の少なくとも一部が除去された排出燃料液と、除去した触媒毒を含む触媒毒水溶液とに分けることができる。触媒毒除去装置７１は、触媒毒の少なくとも一部が除去された排出燃料液を排出燃料回収配管７０に流す。また、触媒毒除去装置７１は、触媒毒水溶液を触媒毒排出配管７３に排出する。触媒毒排出配管７３は、一方端が触媒毒除去装置７１に接続されており、他方端が排液タンク６０に接続されている。触媒毒除去装置７１から排出された触媒毒水溶液は、触媒毒排出配管７３を経由して排液タンク６０に溜められる。

【0020】

触媒毒としては、例えば一酸化炭素（ＣＯ）が挙げられる。そして、一酸化炭素（ＣＯ）分子は、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）分子よりも小さい分子であるため、触媒毒除去装置７１には、例えば、後述する水分除去装置８０と同様の構成を備える逆浸透膜装置を用いることができる。触媒毒除去装置７１は、排出燃料液を、一酸化炭素（ＣＯ）分子を含むがギ酸を含まない触媒毒水溶液と、触媒毒水溶液が除かれた排出燃料液とに分けることができる。触媒毒水溶液は、ギ酸を含まない水溶液となり、触媒毒水溶液が除かれた排出燃料液はギ酸の濃度が高まる。なお、一酸化炭素（ＣＯ）の他の触媒毒として、炭素系有機物、重金属等の触媒毒も挙げられ、特に重金属はキレート剤で除去が可能になる。これらの触媒毒となる炭素系有機物や重金属を除去するための装置を、触媒毒除去装置７１に適宜設けてもよい。例えば、重金属に結合するキレート剤を担持させた充填剤を充填したカラムを触媒毒除去装置７１に設けて、キレート剤にて重金属を排出燃料液から除去してもよい。また、触媒毒となる炭素系有機物を除去できるフィルタを、触媒毒除去装置７１に設けて、触媒毒となる炭素系有機物を排出燃料液から除去してもよい。

【0021】

濃度検出センサ７２は、排出燃料回収配管７０に設けられており、排出燃料回収配管７０を流れる排出燃料液のギ酸濃度（燃料の濃度）を検出する。また、濃度検出センサ７２は、制御装置９０に接続されており、制御装置９０は、濃度検出センサ７２を用いて排出燃料液のギ酸濃度を検出することができる。

【0022】

濃度検出センサ７２には、例えば、ガラス電極を用いてｐＨを計測する水素イオン濃度計や、排出燃料液のインピーダンスを計測する装置を用いることができる。排出燃料液のギ酸の濃度が高いほど排出燃料液のｐＨは低くなると考えることができる。そこで、濃度検出センサ７２として水素イオン濃度計を用いた場合は、排出燃料液のｐＨの値からギ酸の濃度を算出することができる。また、排出燃料液のギ酸の濃度が高くなるほど排出燃料液の電気伝導性が上がり、排出燃料液のインピーダンスは低くなると考えることができる。そこで、濃度検出センサ７２としてインピーダンスを計測する装置を用いた場合は、排出燃料液のインピーダンスの値からギ酸の濃度を算出することができる。

【0023】

水分除去装置８０は、排出燃料回収配管７０から水分除去装置８０に流入した排出燃料液を、排出燃料液から水分の一部が除去された脱水排出液と、排出燃料液から除去した水とに分けることができる多孔質のフィルタ（不図示）を備えている。水分除去装置８０は、水分排出配管７４に接続されており、排出燃料液から除去した水を水分排出配管７４に流すことが出来る。水分除去装置８０として、例えば、多孔質のフィルタとして逆浸透膜を備える逆浸透膜装置を用いる。ここで、水分除去装置８０に用いる逆浸透膜装置として、内部の圧力を調整することで除去する水分量を調整可能な逆浸透膜装置を用いることができる。

【0024】

また、水分除去装置８０は、水分除去装置８０内を流れる排出燃料液に圧力を加える水分除去ポンプ８１（水分除去率調整装置）が設けられている。水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力が高い程、排出燃料液に対して除去される水分の割合が高くなり、脱水排出液のギ酸の濃度が濃くなる。水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力が低い程、排出燃料液に対して除去される水分の割合が低くなり、脱水排出液のギ酸の濃度が薄くなる。従って、水分除去ポンプ８１が加える圧力を調整することで、排出燃料液から水分の一部が除去された脱水排出液のギ酸の濃度を調整できる。

【0025】

水分除去ポンプ８１は、水分除去装置８０に取り付けられており、制御装置９０に接続されている。水分除去ポンプ８１は、例えば、水分除去装置８０内を流れる排出燃料液に、外部からの空気を加えることで、水分除去装置８０内を流れる排出燃料液に圧力を加えるものとしてもよい。また、水分除去ポンプ８１は、例えば、水分除去装置８０内を流れる排出燃料液を圧送することで、水分除去装置８０内を流れる排出燃料液に圧力を加えるものとしてもよい。制御装置９０は、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力を制御できる。上述した様に、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力により脱水排出液のギ酸の濃度が変わるため、制御装置９０は、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力を制御することで、水分除去装置８０から排出燃料回収配管７０に排出される脱水排出液のギ酸の濃度を調整することができる。水分除去ポンプ８１は、水分除去装置８０に設けられて、排出燃料液に対して除去する水分の割合を調整する水分除去率調節機構として機能する。

【0026】

水分排出配管７４は、一方端が水分除去装置８０に接続されており、他方端が排液タンク６０に接続されている。水分除去装置８０で除去された水（Ｈ₂Ｏ）は、水分除去装置８０から水分排出配管７４に排出され、水分排出配管７４を経由して排液タンク６０に溜められる。

【0027】

再生タンク７５は、上述したように排出燃料回収配管７０に接続されており、水分除去装置８０が排出した脱水排出燃料液を再生燃料液として蓄える。また、再生タンク７５は、内部に濃度検出センサ７６および水位センサ７７を備えており、再生燃料供給配管７８の一端が接続されている。再生燃料供給配管７８の他端は燃料タンク５０に接続されている。再生タンク７５内の脱水排出燃料は、再生燃料供給配管７８から燃料タンク５０に送り出される。

【0028】

濃度検出センサ７６は、再生タンク７５内に設けられており、再生タンク７５内の排出燃料液（再生燃料液）のギ酸の濃度を検出する。また、濃度検出センサ７６は、制御装置９０に接続されており、濃度検出センサ７６が検出した濃度を制御装置９０に出力できる。濃度検出センサ７６には、上述した濃度検出センサ７２と同様に、例えば、ガラス電極を用いた水素イオン濃度計や、排出燃料液のインピーダンスを計測する装置を用いることができる。

【0029】

水位センサ７７は、再生タンク７５内に設けられており、再生タンク７５内の脱水排出燃料液（再生燃料液）の液面の高さを検出する。水位センサ７７は、制御装置９０に接続されており、制御装置９０は水位センサ７７を用いて再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液面の高さを検出できる。制御装置９０は水位センサ７７を用いて再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液面の高さを検出し、検出した液面の高さから再生タンク７５内の脱水排出燃料液の量（燃料量）を算出することができる。

【0030】

再生燃料供給配管７８は、一方端が再生タンク７５に接続されており、他方端が燃料タンク５０に接続されている。再生燃料供給配管７８には、再生燃料ポンプ７９が設けられている。再生燃料ポンプ７９は制御装置９０から制御される電動ポンプであり、再生燃料供給配管７８に設けられており、再生タンク７５内の脱水排出燃料液を燃料タンク５０に向けて圧送する。これにより、再生タンク７５内の脱水排出燃料液は、再生燃料供給配管７８を経由して、再生燃料液として燃料タンク５０に戻される。

【0031】

排液タンク６０は、触媒毒除去装置７１に接続された触媒毒排出配管７３と、水分除去装置８０に接続された水分排出配管７４と、一端が燃料電池７の排出孔２３Ｂに接続された回収配管６２と、に接続されている。排出孔２３Ｂは、空気極２０内を流れた空気（酸素）と、空気極２０にて発生した水と、を回収配管６２に排出する。従って、排液タンク６０には、触媒毒排出配管７３から流入する触媒毒水溶液と、水分排出配管７４から流入する水と、回収配管６２から流入する空気極２０にて発生した水と、が蓄えられている。なお、排液タンク６０には、空気極２０内を流れた空気（酸素）が流入する。排液タンク６０の上部には、内部と外部を連通する排気口（不図示）が設けられており、排液タンク６０の内部の圧力（気圧）が高まると、排液タンク６０内の気体が排気口（不図示）から排液タンク６０外へ流出する。

【0032】

制御装置９０は、ＣＰＵ等が搭載された電子回路を有しており、上述した様に、燃料供給ポンプ５２、濃度検出センサ７２、水分除去ポンプ８１、濃度検出センサ７６、水位センサ７７、再生燃料ポンプ７９に接続されている。これにより制御装置９０は、ギ酸水溶液を燃料タンク５０から燃料電池７に送り出すことに関する制御や、排出燃料を脱水排出燃料にし、再生燃料液として燃料タンク５０に戻すことに関する制御を行う。制御装置９０は、これらの制御を行うために種々の情報を記憶している。

【0033】

燃料電池７は、燃料タンク５０からの燃料が流入される燃料流入口７Ａと、使用された燃料を排出する燃料流出口７Ｂとを有し、流入された燃料を用いて発電する。なお、燃料電池７の構造の詳細について、以下に説明する。

【0034】

●［燃料電池７の構造（図２）］
燃料電池７は、図２に示すように、空気極２０と燃料極１０にて電解質膜３０を挟んだ構成を有している。空気極２０は、空気極触媒層２１、空気極拡散層２２、空気極集電体２３が積層されて構成されている。燃料極１０は、燃料極触媒層１１、燃料極拡散層１２、燃料極集電体１３が積層されて構成されている。

【0035】

空気極集電体２３は、厚みが約１～１０［ｍｍ］程度の導電性を有する板状の金属等である。空気極集電体２３には、図１に示すように、電気負荷（例えば、電動モータ）の一方端（図１参照）が接続される。空気極集電体２３には、空気（酸素）を空気極拡散層２２に拡散させるとともに、空気極２０にて発生する水を排出するために、圧送された空気を外部から供給する供給口２３Ａと、供給口２３Ａに接続された空気流通溝２３Ｃと、空気流通溝２３Ｃに接続された排出孔２３Ｂとが、設けられている。

【0036】

空気極集電体２３において、供給口２３Ａは上方に設けられており、排出孔２３Ｂは下方に設けられている。空気流通溝２３Ｃは、空気極集電体２３の空気極拡散層２２に接触する側の面に、幅が狭い流路として形成されている。空気極２０にて発生する水（後述）は、空気流通溝２３Ｃに流入する。圧送された空気（酸素）は供給口２３Ａから空気流通溝２３Ｃに流入して、空気流通溝２３Ｃを流れると、空気極２０にて発生する水とともに、排出孔２３Ｂから回収配管６２（図１参照）に排出される。なお、空気流通溝２３Ｃは、燃料流通溝１３Ｂと同形状に形成しても良い。

【0037】

空気極拡散層２２は、厚みが約０．０５～０．５［ｍｍ］程度の層状に形成されている。空気極拡散層２２は、水および空気を透過できるとともに、電子伝導性を有する多孔質材であり、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスを用いることができる。空気極拡散層２２は、空気極集電体２３の供給口２３Ａから流入した空気（酸素）を、拡散させながら空気極触媒層２１に導く。外気の空気に含まれる酸素は、空気極拡散層２２に浸透して空気極触媒層２１の電極触媒粒子に到達する。

【0038】

空気極触媒層２１は、厚みが約０．０５～０．５［ｍｍ］程度の層状に形成されている。空気極触媒層２１は、空気極の電極触媒粒子（不図示）と、電極触媒粒子を担持する電極触媒担持体（不図示）とを備えている。空気極２０の電極触媒粒子は、空気中の酸素を還元する反応の反応速度を促進させる触媒の粒子であり、例えば白金（Ｐｔ）粒子を用いることができる。電極触媒担持体は、電極触媒粒子を担持できるとともに、導電性を備えるものであればよく、例えばカーボン粉末を用いることができる。燃料としてギ酸を用いた場合、空気極触媒層２１の電極触媒粒子によって、（式１）に示す酸化還元反応が進行する。なお、生成された水（Ｈ₂Ｏ）は、上述したが、空気極触媒層２１から空気流通溝２３Ｃに流入して、空気極集電体２３の排出孔２３Ｂから回収配管６２（図１参照）に排出され、回収配管６２を経由して排液タンク６０（図１参照）に導かれる。
２Ｈ⁺ ＋ １／２Ｏ₂ ＋ ２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ （式１）

【0039】

燃料極集電体１３は、厚みが約１～１０［ｍｍ］程度の導電性を有する板状の金属等である。燃料極集電体１３は、燃料極拡散層１２に接触する燃料流通面１３Ａを有しており、燃料流通面１３Ａには、燃料極拡散層１２の側が開口された燃料流通溝１３Ｂが形成されている。燃料流通溝１３Ｂは、淀みなく燃料が流れるように、幅が狭い流路とされている。また、電子ｅ^-を回収するために、燃料流通溝１３Ｂの周囲には、燃料極拡散層１２に接触するランド部１３Ｅが形成されている。燃料極集電体１３には、図１に示すように、電気負荷（例えば、電動モータ）の他方端が接続される。

【0040】

また燃料流通溝１３Ｂは、燃料極集電体１３の一方縁部（または他方縁部）から、対向する他方縁部（または一方縁部）へと略水平方向に延びる複数の流通溝部１３Ｃを有している。また複数の流通溝部１３Ｃのそれぞれは、燃料極集電体１３の一方縁部または他方縁部の近傍に形成されて略鉛直方向に延びる折り返し溝部１３Ｄにて接続されている。また燃料流通溝１３Ｂは、燃料極集電体１３の下方に形成された燃料流入口７Ａと、燃料極集電体１３の上方に形成された燃料流出口７Ｂと、に接続されている。

【0041】

従って、燃料流入口７Ａに流入された燃料は、流通溝部１３Ｃにて一方縁部の側から他方縁部の側へと導かれ、折り返し溝部１３Ｄにて方向転換されて、次の流通溝部１３Ｃにて他方縁部の側から一方縁部の側へと導かれ、次の折り返し溝部１３Ｄにて方向転換されることを繰り返しながら、つづら折り状とされた燃料流通溝１３Ｂ内を流れ、燃料極拡散層１２中に拡散される。

【0042】

燃料極拡散層１２は、厚みが約０．０５～０．５［ｍｍ］程度の層状に形成されている。燃料極拡散層１２は、ギ酸水溶液が内部に浸透できるとともに、電子伝導性を有する多孔質材であり、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスを用いることができる。燃料極拡散層１２は、燃料極集電体１３の燃料流通面１３Ａに形成された燃料流通溝１３Ｂに流される燃料を、拡散させながら燃料極触媒層１１に導く。

【0043】

燃料極触媒層１１は、厚みが約０．０５～０．５［ｍｍ］程度の層状に形成されている。燃料極触媒層１１は、電極触媒粒子（不図示）と、電極触媒粒子を担持する電極触媒担持体（不図示）とを備えている。燃料極１０の電極触媒粒子は、燃料であるギ酸の酸化反応の速度を促進させる触媒の粒子であり、例えばパラジウム（Ｐｄ）粒子を用いることができる。電極触媒担持体は、電極触媒粒子を担持できるとともに、導電性を備えるものであればよく、例えばカーボン粉末を用いることができる。燃料としてギ酸を用いた場合、燃料極触媒層１１の電極触媒粒子によって、（式２）に示す酸化反応が進行する。
ＨＣＯＯＨ → ＣＯ₂ ＋ ２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- （式２）

【0044】

電解質膜３０は、厚みが約０．０１～０．３［ｍｍ］程度の薄膜状に形成されている。電解質膜３０は、燃料極１０の燃料極触媒層１１と空気極２０の空気極触媒層２１との間に挟まれており、電子伝導性を持たず、水およびプロトン（Ｈ⁺）を透過できるプロトン交換膜である。電解質膜３０には、例えば、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（登録商標）等のパーフルオロエチレンスルフォン酸系膜を用いることができる。以上で説明した、燃料極触媒層１１と、燃料極拡散層１２と、電解質膜３０と、空気極触媒層２１と、空気極拡散層２２とが接合されて一体化されたものを、本明細書では、膜／電極接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と記載する場合もある。

【0045】

●［燃料電池の作動について（図１～図２）］
ギ酸水溶液（燃料水溶液）は、燃料タンク５０内から燃料供給配管５１に送りだされて、燃料極集電体１３の燃料流入口７Ａから、燃料流通溝１３Ｂに流入する。ギ酸水溶液は、燃料流通溝１３Ｂを流れるにつれ、燃料極拡散層１２に浸透して、燃料極触媒層１１の電極触媒粒子の表面に到達する。そして、燃料極触媒層１１の電極触媒粒子の表面上で、上記の（式２）に示すギ酸の酸化反応が進行する。

【0046】

（式２）に示す、ギ酸の酸化反応で生成された二酸化炭素（ＣＯ₂）は、集まって泡となり燃料極１０から排出され、プロトンＨ⁺は電解質膜３０を透過して空気極触媒層２１の電極触媒粒子に到達する。また、ギ酸から生成された電子ｅ^-は、燃料極拡散層１２、燃料極触媒層１１、燃料極集電体１３を流れ、さらに、燃料極集電体１３から外部回路（電気負荷）に流れる。なお、燃料極触媒層１１の電極触媒粒子の表面上において、ギ酸の酸化反応で生成された二酸化炭素（ＣＯ₂）は、集まって泡となり、燃料極拡散層１２、燃料流通溝１３Ｂを流れて、燃料流出口７Ｂから排出燃料回収配管７０に排出され、触媒毒除去装置７１および触媒毒排出配管７３を経由して排液タンク６０に溜められる。

【0047】

電子ｅ^-は、外部回路（電気負荷）から空気極集電体２３へ流れ、さらに、空気極集電体２３、空気極拡散層２２、空気極触媒層２１を流れて空気極触媒層２１に到達する。空気極触媒層２１の電極触媒粒子表面には、外部回路（電気負荷）からのｅ^-と、電解質膜３０を透過したプロトンＨ⁺と、空気極拡散層２２を透過した外気の酸素とが到達し、上記の（式１）に示す酸化還元反応が進行する。（式１）に示すように、空気極触媒層２１の電極触媒粒子表面では水（Ｈ₂Ｏ）が生成されるが、空気極触媒層２１の電極触媒粒子表面で生成される水（Ｈ₂Ｏ）は、図１および図２に示す様に、空気極触媒層２１から空気流通溝２３Ｃに流入して、空気極集電体２３の排出孔２３Ｂから回収配管６２に排出され、さらに回収配管６２を経由して排液タンク６０に貯められる。

【0048】

以上の様に、燃料電池７は燃料タンク５０内のギ酸水溶液を用いて発電する。そして、発電に用いられたギ酸水溶液は、燃料電池７の燃料流出口７Ｂから排出燃料回収配管７０に排出燃料液として排出される。そして、排出燃料液は、排出燃料回収配管７０を経由し、触媒毒除去装置７１にて触媒毒を含む触媒毒水溶液が除かれる。さらに、排出燃料液は、水分除去装置８０にて水分を除去されて、脱水排出燃料液が生成される。脱水排出燃料液は、再生燃料液として再生タンク７５に溜められる。再生タンク７５に溜められた再生燃料液は、再生燃料供給配管７８に設けられた再生燃料ポンプ７９により圧送され、再生燃料供給配管７８を経由して燃料タンク５０に戻される。燃料電池７が再生燃料液を用いて良好に発電できるために、再生燃料液のギ酸濃度（燃料の濃度）が適切に調整されている必要がある。このため、燃料電池システム１は、以下の様に制御されている。

【0049】

●［燃料電池システムの制御について（図３）］
次に、図３に示すメインフローチャートを用いて、制御装置９０が行う処理手順の例について説明する。図３に示すメインフローチャートは、例えば所定時間間隔（例えば、１００［ｍｓ］間隔））で起動され、起動されると制御装置９０は、ステップＳ０１０へと処理を進める。

【0050】

ステップＳ０１０にて制御装置９０は、燃料供給ポンプ５２が所定流量の燃料溶液を圧送するよう、燃料供給ポンプ５２に制御信号を出力してステップＳ０２０へと処理を進める。これにより、燃料供給ポンプ５２により燃料タンク５０内の燃料水溶液が所定流量、燃料電池７の燃料流入口７Ａに向けて圧送される。そして、燃料電池７は上述した発電を行い、燃料電池７の燃料流出口７Ｂから排出燃料回収配管７０に排出燃料液が排出され始める。

【0051】

ステップＳ０２０にて制御装置９０は、「水分除去ポンプ制御（図４参照）」の処理を実行してステップＳ０３０へと処理を進める。なお、「水分除去ポンプ制御（図４参照）」の処理とは、詳細は後述するが、排出燃料液から水分を除去した脱水排出燃料液を再生燃料液として再生タンク７５に溜める制御である。ここで、制御装置９０は、濃度検出センサ７６によって検出された脱水排出燃料液のギ酸（燃料）の濃度に基づいて、脱水排出燃料液のギ酸（燃料）の濃度を所定範囲内の濃度となるように、水分除去ポンプ８１（水分除去率調節機構）を制御する。

【0052】

ステップＳ０３０にて制御装置９０は、「再生燃料ポンプ制御（図５参照）」の処理を実行して図３に示す処理を終了する。なお、「再生燃料ポンプ制御（図５参照）」の処理とは、詳細は後述するが、再生タンク７５から燃料タンク５０へ再生燃料液（脱水排出燃料液）を移動させる処理である。ここで、制御装置９０は、再生タンク７５内の脱水排出燃料液（再生燃料液）のギ酸（燃料）の濃度が再生燃料液として適切であり、かつ、再生タンク７５内の脱水排出燃料液（再生燃料液）が所定の基準量よりも多い場合に、再生タンク７５から燃料タンク５０へ再生燃料液（脱水排出燃料液）を移動させる。

【0053】

●［水分除去ポンプ制御について（図４）］
次に、図４に示すフローチャートを用いて、図３のメインフローチャートにおけるステップＳ０２０の「水分除去ポンプ制御」の詳細について説明する。制御装置９０は、図３のステップＳ０２０にて水分除去ポンプ制御を実行すると、図４に示すステップＳ１１０に処理を進める。

【0054】

ステップＳ１１０にて制御装置９０は、濃度検出センサ７２を用いて触媒毒除去装置７１から吐出された排出燃料液のギ酸濃度（燃料の濃度）を検出してステップＳ１１５へと処理を進める。なお、ステップＳ１１０にてギ酸の濃度を検出する排出燃料液は、水分除去装置８０によって水分が除去される前の排出燃料液である。

【0055】

ステップＳ１１５にて制御装置９０は、ステップＳ１１０で検出した排出燃料液のギ酸濃度と、目標濃度に基づいて、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える目標圧力Ｐｓを、一旦、ベース圧力ＰＢとして算出してステップＳ１２０へと処理を進める。なお、目標濃度とは、脱水排出燃料液のギ酸濃度の好適な濃度としてあらかじめ設定された濃度の値であり、あらかじめ制御装置９０に記憶されている。燃料タンク５０内のギ酸濃度が２０～３０［％］の場合、目標濃度は例えば２５［％］に設定される。

【0056】

また、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力を目標とする目標圧力Ｐｓに変えるために、制御装置９０は、水分除去ポンプ８１に目標圧力Ｐｓに応じた制御信号を出力する。水分除去ポンプ８１は、制御装置９０からの制御信号に基づき、排出燃料液に加える圧力を目標とする目標圧力Ｐｓに近づけてゆく。従って、制御装置９０が、目標圧力Ｐｓに応じた制御信号を水分除去ポンプ８１に出力すれば、排出燃料液に加える圧力を目標圧力Ｐｓにすることができる。以降の説明では、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力の値を目標圧力Ｐｓと呼ぶ。

【0057】

水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力が高い程、排出燃料液に対して除去される水分の割合が大きくなり、脱水排出燃料液のギ酸濃度が濃くなる。そして、ステップＳ１１５において、制御装置９０は、ステップＳ１１０で検出した排出燃料液のギ酸濃度と、あらかじめ記憶している目標濃度に基づいて、脱水排出燃料液のギ酸濃度を目標濃度となるように水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力の値を算出し、得られる値をベース圧力ＰＢとして記憶する。

【0058】

ステップＳ１２０にて制御装置９０は、再生タンク７５内に溜められた脱水排出燃料液のギ酸濃度を、濃度検出センサ７６を用いて検出してステップＳ１２５へと処理を進める。

【0059】

ステップＳ１２５にて制御装置９０は、ステップＳ１２０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が上限濃度よりも大きいか否かを判定し、大きい（上限濃度＜脱水排出燃料液のギ酸濃度）場合（ＹＥＳ）はステップＳ１３５Ｃに処理を進め、大きくない（脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）場合（ＮＯ）はステップＳ１３０に処理を進める。

【0060】

なお、再生燃料液を用いて良好に発電を行うために、再生燃料液として用いられる再生タンク７５内の脱水排出燃料液は、ギ酸濃度が適切な範囲内の濃度（例えば２０～３０［％］）となっていることが好ましい。本明細書では、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が適切だと判断できる、ギ酸濃度の上限値を上限濃度（例えば３０［％］）とし、ギ酸濃度の下限値を下限濃度（例えば２０［％］）とする。脱水排出燃料液のギ酸濃度が、上限濃度よりも濃い場合も、下限濃度より薄い場合も、脱水排出燃料液は、再生燃料液として好ましくない。また、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度の特に好ましい濃度を目標濃度（例えば２５［％］）とする。制御装置９０は、上限濃度の値、下限濃度の値および目標濃度の値をあらかじめ記憶している。

【0061】

ステップＳ１３０に処理を進めた場合、制御装置９０は、ステップＳ１２０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が下限濃度よりも小さいか否かを判定し、小さい（脱水排出燃料液の酸濃度＜下限濃度）場合（ＹＥＳ）はステップＳ１３５Ａに処理を進め、小さくない（下限濃度≦脱水排出燃料液のギ酸濃度）場合（ＮＯ）はステップＳ１３５Ｂに処理を進める。

【0062】

ステップＳ１３５Ａに処理を進めた場合、制御装置９０は、制御装置９０が水分除去ポンプ８１に出力する目標圧力Ｐｓの値を、ベース圧力ＰＢに、所定の値ΔＰを加えた値（すなわち、Ｐｓ＝ＰＢ＋ΔＰ）に設定してステップＳ１４０へと処理を進める。なお、ステップＳ１３５Ａは、ステップＳ１３０において、ステップＳ１２０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が、下限濃度よりも小さいと判定した場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）に実行されるステップである。従って、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度は薄すぎると考えることができる。そこで、脱水排出燃料液のギ酸濃度を上げるよう（すなわち、排出燃料液に対して除去される水分の割合を上げるよう）、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力を上げるために、目標圧力Ｐｓの値を、ベース圧力ＰＢより大きい値（目標圧力Ｐｓ＝ＰＢ＋ΔＰ）に設定する。これにより、ギ酸濃度がより濃くされた脱水排出燃料液が水分除去装置８０から水分排出配管７４を経由して排液タンク６０に溜められるため、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度（下限濃度よりも薄い濃度）をより濃くすることができる。

【0063】

ステップＳ１３５Ｂに処理を進めた場合、制御装置９０は、制御装置９０が水分除去ポンプ８１に出力する目標圧力Ｐｓの値を、ベース圧力ＰＢ（すなわち、目標圧力Ｐｓ＝ＰＢ）に設定してステップＳ１４０へと処理を進める。なお、ステップＳ１３５Ｂは、再生タンク７５内の排出燃料液のギ酸濃度が、ステップＳ１３０において上限濃度よりも大きくないと判定した場合（Ｓ１２５：ＮＯ、脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）、であるとともに、ステップＳ１３０において下限濃度よりも小さくないと判定した場合（Ｓ１３０：ＮＯ、下限濃度≦脱水排出燃料液のギ酸濃度）に実行されるステップである。従って、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度の値は、上限濃度よりも小さく、かつ、下限濃度よりは大きい（下限濃度≦脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）。このため、再生タンク７５内の脱水排出燃料液は、濃すぎることも薄すぎることもないため、好適な再生燃料液となっていると考えることができる。そして、ステップＳ１３５Ｂでは、脱水排出燃料液のギ酸濃度を変える必要がないため、目標圧力Ｐｓの値をステップＳ１１５で設定したベース圧力ＰＢから変える必要もないと判断し、目標圧力Ｐｓの値をベース圧力ＰＢに設定している。

【0064】

ステップＳ１３５Ｃに処理を進めた場合、制御装置９０は、制御装置９０が水分除去ポンプ８１に出力する目標圧力Ｐｓの値を、ベース圧力ＰＢから、所定の値ΔＰを引いた値（すなわち、目標圧力Ｐｓ＝ＰＢ－ΔＰ）に設定してステップＳ１４０へと処理を進める。なお、ステップＳ１３５Ｃは、ステップＳ１２５において、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が、上限濃度よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ、上限濃度＜再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度）に実行されるステップである。従って、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度の値は、上限濃度よりも大きいため、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が濃すぎると考えることができる。そこで、脱水排出燃料液のギ酸濃度を下げるよう（すなわち、排出燃料液に対して除去される水分の割合を下げるよう）、水分除去ポンプ８１が排出燃料液に加える圧力を下げるために、目標圧力Ｐｓの値を、ベース圧力ＰＢより小さい値（目標圧力Ｐｓ＝ＰＢ－ΔＰ）に設定する。これにより、ギ酸濃度がより薄められた脱水排出燃料液が水分除去装置８０から水分排出配管７４を経由して排液タンク６０に溜められるため、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度（上限濃度よりも濃い濃度）をより薄くすることができる。

【0065】

ステップＳ１４０にて制御装置９０は、ステップＳ１３５Ａ～ステップＳ１３５Ｃで設定した目標圧力Ｐｓで水分除去ポンプ８１が排出燃料液に圧力を加えるよう、目標圧力Ｐｓに応じた制御信号を水分除去ポンプ８１に出力して、水分除去ポンプ制御処理を終了する。以上で説明した、水分除去ポンプ制御処理により、制御装置９０が水分除去ポンプ８１に出力する目標圧力Ｐｓの値を調整することで、再生燃料液として再生タンク７５内に溜められている脱水排出燃料液のギ酸濃度が、所定の範囲の濃度に収まる（下限濃度≦再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）ように、調整される。

【0066】

●［再生燃料ポンプ制御について（図５）］
次に、図５に示すフローチャートを用いて、図３のメインフローチャートにおけるステップＳ０３０の「再生燃料ポンプ制御」の詳細について説明する。制御装置９０は、図３のステップＳ０３０にて再生燃料ポンプ制御を実行すると、図５に示すステップＳ２１０に処理を進める。

【0067】

ステップＳ２１０にて制御装置９０は、再生タンク７５内に溜められた脱水排出燃料液のギ酸濃度を、濃度検出センサ７６を用いて検出して、ステップＳ２１５へと処理を進める。

【0068】

ステップＳ２１５にて制御装置９０は、ステップＳ２１０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が上限濃度よりも大きいか否かを判定し、大きい（上限濃度＜脱水排出燃料液のギ酸濃度）場合（ＹＥＳ）は再生燃料ポンプ制御を終了し、大きくない（再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）場合（ＮＯ）はステップＳ２２０に処理を進める。

【0069】

なお、再生燃料液として用いられる再生タンク７５内の脱水排出燃料液は、ギ酸濃度が上限濃度よりも小さく、下限濃度よりも大きい場合（下限濃度≦脱水排出燃料液のギ酸濃度≦上限濃度）に、再生燃料液として使用するために好適なギ酸濃度となっていると考えることができる。換言すれば、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が、上限濃度よりも濃い場合も、下限濃度より薄い場合も、脱水排出燃料液を再生燃料液として使用するために脱水排出燃料液のギ酸濃度が好適ではないと考えることができる。そこで、再生タンク７５内の脱水排出燃料液は、ギ酸濃度が上限濃度よりも大きい場合（上限濃度＜脱水排出燃料液のギ酸濃度、Ｓ２１５：ＹＥＳ）には、脱水排出燃料液は、ギ酸濃度が濃すぎるので再生燃料液としては好適ではないため、再生タンク７５から燃料タンク５０に送り出されることなく、再生燃料ポンプ制御を終了する。

【0070】

ステップＳ２２０に処理を進めた場合、制御装置９０は、ステップＳ２１０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が下限濃度よりも小さいか否かを判定し、小さい（脱水排出燃料液のギ酸濃度＜下限濃度）場合（ＹＥＳ）は再生燃料ポンプ制御を終了し、小さくない（下限濃度≦脱水排出燃料液のギ酸濃度）場合（ＮＯ）はステップＳ２２５に処理を進める。なお、再生タンク７５内の脱水排出燃料液のギ酸濃度が下限濃度よりも小さい場合（脱水排出燃料液のギ酸濃度＜下限濃度、Ｓ２２０：ＹＥＳ）には、脱水排出燃料液は、ギ酸濃度が薄すぎるので再生燃料液としては好適ではないため、再生タンク７５から燃料タンク５０に送り出されることなく、再生燃料ポンプ制御を終了する。

【0071】

ステップＳ２２５に処理を進めた場合、制御装置９０は、再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液量を検出してステップＳ２３０に処理を進める。なお、制御装置９０は、水位センサ７７を用いて再生タンク７５内の脱水排出燃料液（再生燃料液）の液面の高さを検出し、さらに、液面の高さから再生タンク７５内の脱水排出燃料液の量を検出する。

【0072】

ステップＳ２３０にて制御装置９０は、ステップＳ２１０で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液量が、所定の基準量よりも少ないか否かを判定し、少ない（再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液量＜基準量）場合（ＹＥＳ）は再生燃料ポンプ制御を終了し、小さくない（基準量≦脱水排出燃料液の液量）場合（ＮＯ）はステップＳ２３５に処理を進める。なお、再生タンク７５内の脱水排出燃料液の液量が、所定の基準量よりも少ない場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）は、再生タンク７５内の脱水排出燃料液を再生燃料液として燃料タンク５０に移動させるためには、再生タンク７５内の脱水排出燃料液の量が少なすぎると考えて、再生タンク７５内の脱水排出燃料液を燃料タンク５０に送ることなく、再生燃料ポンプ制御を終了する。

【0073】

ステップＳ２３５に処理を進めた場合、制御装置９０は、ステップＳ２２５で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液の量に応じた、再生タンク７５から燃料タンク５０に移動させる脱水排出燃料液の移動量を見積もる。例えば、上述の基準量と、ステップＳ２２５で検出した再生タンク７５内の脱水排出燃料液の量との差分量に基づいて移動量を見積もることができる。

【0074】

ステップＳ２４０にて制御装置９０は、再生燃料ポンプ７９に制御信号を出力してステップＳ２３５で算出した移動量だけ、再生タンク７５内の脱水排出燃料液を再生燃料液として、再生タンク７５から燃料タンク５０へ移動させ、再生燃料ポンプ制御を終了する。

【0075】

●［本願の効果］
燃料電池システム１は、燃料電池７から排出される排出燃料液から水分の一部を除去した脱水排出燃料液を、再生燃料液として燃料タンク５０に戻して、発電に用いる。従って、燃料電池システム１は、排出燃料液を単に廃棄することなく、排出燃料液から再生した再生燃料液を発電に用いることができる。このため、燃料電池システム１は、より効率よくギ酸（燃料）を利用しうる。

【0076】

また、制御装置９０が水分除去ポンプ８１（水分除去率調節機構）を制御して、脱水排出燃料液のギ酸（燃料）の濃度が所定範囲内の濃度となるように、排出燃料液に対して除去する水分の割合が調整される。これにより、脱水排出燃料液は、ギ酸（燃料）の濃度が所定範囲内の濃度となるように調整されたうえで、再生燃料液として燃料タンク５０に戻される。従って、再生燃料液は、ギ酸（燃料）の濃度が所定範囲内に保たれたうえで、発電に用いられるため、燃料電池７がより安定して発電を行うことが出来る。

【0077】

また、燃料電池システム１は、触媒毒除去装置７１により、燃料極触媒を被毒させる触媒毒の少なくとも一部が、排出燃料液から除去される。これにより、燃料タンク５０に戻されて発電に用いられる再生燃料液は、触媒毒の少なくとも一部が除去されており、再生燃料液が燃料極１０に送られて発電に用いられるときに、再生燃料液によって燃料極触媒層１１の燃料極触媒が被毒されることが抑止されている。従って、燃料電池７がより安定して発電を行うことが出来る。

【0078】

●［他の実施の形態］
本発明の、燃料電池システム１は、本実施の形態で説明した構成、構造、形状、外観等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、触媒毒除去装置７１、濃度検出センサ７２、濃度検出センサ７６、水位センサ７７、等を省略してもよい。再生タンク７５を省略して、排出燃料回収配管７０と再生燃料供給配管７８とを連結させてもよい。

【0079】

燃料電池システム１は、触媒毒除去装置７１および水分除去装置８０との２つを備えているが、燃料電池システム１は、触媒毒除去装置７１および水分除去装置８０に替えて、水分および触媒毒水溶液を排出燃料液から除去できる装置を水分除去装置８０の位置に設けて、触媒毒除去装置７１を省略してもよい。水分および触媒毒水溶液を排出燃料液から除去できる装置として、例えば、逆浸透膜装置を用いることができる。

【0080】

水分除去装置８０の備える多孔質のフィルタとして、逆浸透膜を用いることができるが、多孔質のフィルタとして、パーフルオロエチレンスルフォン酸系膜を用いてもよい。パーフルオロエチレンスルフォン酸系膜は、電解質膜３０に用いることができるが、一般的に水は通すがギ酸は通しにくい。

【0081】

触媒毒除去装置７１として、例えば、逆浸透膜装置を用いることができるが、他には、一酸化炭素等を吸蔵させるイオン交換膜等を用いてもよい。また、排出燃料液中の一酸化炭素および溶存酸素から二酸化炭素が生成する化学反応を促進させる触媒を担持させたカラムを触媒毒除去装置７１として用いてもよく、適宜触媒毒排出配管７３を省略できる。

【0082】

空気（酸素）を外部から空気極集電体２３の供給口２３Ａに圧送するが、圧送する空気（酸素）の流量コントローラーを設けてもよい。さらに、濃度検出センサ７２が検出した排出燃料回収配管７０を流れる排出燃料液のギ酸濃度（燃料の濃度）から、燃料電池７の発電負荷状況を見積ってもよい。さらに、見積もった発電負荷状況に応じて、流量コントローラーを用いた供給口２３Ａに圧送する空気（酸素）の流量の調整、あるいは燃料供給ポンプ５２を用いた燃料タンク５０内の燃料水溶液を燃料電池７の燃料流入口７Ａに圧送する燃料水溶液の流量の調整、の少なくとも一つを行ってもよい。

【符号の説明】

【0083】

１ 燃料電池システム
７ 燃料電池
７Ａ 燃料流入口
７Ｂ 燃料流出口
１０ 燃料極
１１ 燃料極触媒層
１２ 燃料極拡散層
１３ 燃料極集電体
１３Ａ 燃料流通面
１３Ｂ 燃料流通溝
１３Ｃ 流通溝部
１３Ｄ 折り返し溝部
１３Ｅ ランド部
２０ 空気極
２１ 空気極触媒層
２２ 空気極拡散層
２３ 空気極集電体
２３Ａ 供給口
２３Ｂ 排出孔
３０ 電解質膜
５０ 燃料タンク
５１ 燃料供給配管
５２ 燃料供給ポンプ
６０ 排液タンク
６２ 回収配管
７０ 排出燃料回収配管
７１ 触媒毒除去装置
７２ 濃度検出センサ
７３ 触媒毒排出配管
７４ 水分排出配管
７５ 再生タンク
７６ 濃度検出センサ
７７ 水位センサ
７８ 再生燃料供給配管
７９ 再生燃料ポンプ
８０ 水分除去装置
８１ 水分除去ポンプ
９０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】