特許 7351481 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】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04858 20160101AFI20230920BHJP

   H01M 8/1009 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/1011 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/04492 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/043 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20230920BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20230920BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04858

H01M8/1009

H01M8/1011

H01M8/04492

H01M8/043

H01M8/04746

H01M8/04225

H01M8/10 101

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019198714

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2021072216

(43)【公開日】2021-05-06

【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】久保 厚

(72)【発明者】

【氏名】中井 基生

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 利幸

(72)【発明者】

【氏名】高里 明洋

(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】国際公開第２００７／０５２５００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１７３０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２３５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９２５２５（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の水溶液を燃料とする直接液体型の燃料電池と、
制御装置と、
前記燃料電池に前記燃料を供給する燃料供給装置と、
を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、
前記燃料が供給される燃料極と、大気中の酸素が供給される空気極と、前記燃料極と前記空気極の間に挟まれた電解質膜と、を有しており、
前記制御装置は、
前記電解質膜の含水状態を推定する含水状態推定部と、
前記含水状態推定部によって推定した前記電解質膜の含水状態に基づいて、前記燃料電池の発電電力の供給を開始できるか否かを判定する電力供給開始判定部と、
を有し、
前記空気極に大気中の前記酸素を供給し、前記燃料供給装置を用いて前記燃料極に前記燃料の供給を開始した後、前記含水状態推定部と前記電力供給開始判定部を介して前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定した場合に、前記燃料電池の発電電力の供給を開始するように制御し、
前記燃料極に前記燃料の供給を開始してから前記燃料電池による発電電力の供給を開始するまでの期間である準備期間では、前記燃料電池による発電電力の供給の開始以降に前記燃料極に供給する第１燃料流量よりも多い第２燃料流量を前記燃料極に供給するように前記燃料供給装置を制御する、
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、
前記燃料電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出装置を備え、
前記制御装置は、
前記含水状態推定部にて、前記電解質膜の含水状態を、前記内部抵抗検出装置を用いて検出した前記燃料電池の内部抵抗に基づいて推定し、
前記電力供給開始判定部にて、検出した前記燃料電池の内部抵抗が所定抵抗値以下となった場合に、前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定する、
燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料極に前記燃料の供給を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段を有し、
前記制御装置は、
前記含水状態推定部にて、前記電解質膜の含水状態を、前記時間計測手段を用いて計測した前記経過時間に基づいて推定し、
前記電力供給開始判定部にて、計測した前記経過時間が所定時間以上となった場合に、前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定する、
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、大気中の酸素などの酸化剤ガスを還元する空気極と、燃料極と空気極との間にプロトン（Ｈ⁺）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。燃料極の触媒層では、燃料が酸化されてプロトン（Ｈ⁺）が生成する。さらにプロトン（Ｈ⁺）は、電解質膜内を透過して、燃料極の触媒層から空気極の触媒層に移動する。空気極の触媒層では、プロトン（Ｈ⁺）が大気中の酸素と反応して水が生成される。

【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】

プロトン（Ｈ⁺）は、通常、水分子（Ｈ₂Ｏ）にプロトン（Ｈ⁺）が結合したオキソニウムイオン（Ｈ₃Ｏ⁺）として存在している。そして、プロトン（Ｈ⁺）の周囲に水分子が無ければ、プロトン（Ｈ⁺）は容易には移動できない。このため、プロトン（Ｈ⁺）が、電解質膜内を容易に透過できるためには、電解質膜が水を十分含んだ含水状態になっている必要がある。

【0006】

電解質膜が含水状態になる前に、直接液体型燃料電池による発電電力の供給を開始すると、プロトン（Ｈ⁺）の移動は、電解質膜の水を含んでいる部分では容易だが、電解質膜の水を含んでいない部分では容易ではない。プロトン（Ｈ⁺）は、電解質膜の水を含んでいない部分を経由して燃料極の触媒層から空気極の触媒層に移動し難いため、空気極の触媒層のうちプロトン（Ｈ⁺）が到達できる部分は限られる。そして、空気極の触媒層のうちプロトン（Ｈ⁺）が到達できない部分では、プロトン（Ｈ⁺）と酸素とが反応できないこと等により、直接液体型燃料電池の発電は安定し難い。

【0007】

特許文献１に記載の直接液体型燃料電池は、電解質膜が水を十分含んでいるか否かに関わらず、燃料電池による発電電力の供給を開始するため、燃料電池による発電電力を必ずしも安定して供給できないという問題があった。

【0008】

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、燃料電池による発電電力をより安定して供給でき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】

【0009】

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の水溶液を燃料とする直接液体型の燃料電池と、制御装置と、前記燃料電池に前記燃料を供給する燃料供給装置と、を有する燃料電池システムであって、前記燃料電池は、前記燃料が供給される燃料極と、大気中の酸素が供給される空気極と、前記燃料極と前記空気極の間に挟まれた電解質膜と、を有しており、前記制御装置は、前記電解質膜の含水状態を推定する含水状態推定部と、前記含水状態推定部によって推定した前記電解質膜の含水状態に基づいて、前記燃料電池の発電電力の供給を開始できるか否かを判定する電力供給開始判定部と、を有し、前記空気極に大気中の前記酸素を供給し、前記燃料供給装置を用いて前記燃料極に前記燃料の供給を開始した後、前記含水状態推定部と前記電力供給開始判定部を介して前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定した場合に、前記燃料電池の発電電力の供給を開始するように制御する、燃料電池システムである。

【0010】

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、前記燃料電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出装置を備え、前記制御装置は、前記含水状態推定部にて、前記電解質膜の含水状態を、前記内部抵抗検出装置を用いて検出した前記燃料電池の内部抵抗に基づいて推定し、前記電力供給開始判定部にて、検出した前記燃料電池の内部抵抗が所定抵抗値以下となった場合に、前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定する、燃料電池システムである。

【0011】

次に、本発明の第３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、前記燃料極に前記燃料の供給を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段を有し、前記制御装置は、前記含水状態推定部にて、前記電解質膜の含水状態を、前記時間計測手段を用いて計測した前記経過時間に基づいて推定し、前記電力供給開始判定部にて、計測した前記経過時間が所定時間以上となった場合に、前記燃料電池による発電電力の供給を開始できると判定する、燃料電池システムである。

【0012】

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明から第３の発明のいずれか１つに係る燃料電池システムであって、前記制御装置は、前記燃料極に前記燃料の供給を開始してから前記燃料電池による発電電力の供給を開始するまでの期間である準備期間では、前記燃料電池による発電電力の供給の開始以降に前記燃料極に供給する第１燃料流量よりも多い第２燃料流量を前記燃料極に供給するように前記燃料供給装置を制御する、燃料電池システムである。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明によれば、燃料電池システムは、燃料極に燃料の供給を開始した後、電解質膜が水を含んだ含水状態になったと推定された場合に、燃料電池による発電電力の供給を開始する。燃料電池による発電電力の供給は、電解質膜が十分水を含んだ含水状態になったと推定された場合に行われるため、燃料電池システムは、燃料電池による発電電力をより安定して供給できる。

【0014】

第２の発明によれば、燃料電池システムは、燃料極に燃料の供給を開始した後、内部抵抗検出装置を用いて検出した燃料電池の内部抵抗が、所定抵抗値以下となった場合に、燃料電池による発電電力の供給を開始する。ここで、燃料電池の内部抵抗が所定抵抗値以下の場合は、電解質膜が水を含んだ含水状態なったと推定できる。燃料電池システムは、電解質膜が水を含んだ含水状態になったと推定できる状態になってから、燃料電池による発電電力の供給を開始する。そして、燃料電池システムは、電解質膜が含水状態になったか否かの推定をするために、燃料電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出装置を用いるため、電解質膜が含水状態になったか否かの推定をより正確に判断し得る。

【0015】

第３の発明によれば、燃料電池システムは、燃料極に燃料の供給を開始した後、時間計測手段を用いて計測した、燃料の供給を開始してからの経過時間が所定時間以上となった場合に、燃料電池による発電電力の供給を開始する。ここで、燃料の供給を開始してからの経過時間が所定時間以上となった場合は、電解質膜が水を含んだ含水状態なったと推定できる。従って、燃料電池システムは、電解質膜が水を含んだ含水状態になったと推定できる状態になってから、燃料電池による発電電力の供給を開始する。そして、燃料電池システムは、電解質膜が含水状態になったか否かの推定を、時間計測手段が計測する経過時間だけで判断できるため、電解質膜が十分水を含んでいるか否かの判断をより簡易に行うことが出来る。

【0016】

第４の発明によれば、制御装置は、燃料の供給を開始してから発電電力の供給を開始するまでの期間である準備期間では、発電電力の供給の開始以降に燃料極に供給する第１燃料流量よりも多い第２燃料流量を燃料極に供給する。これにより、燃料極に供給する燃料流量は、準備期間ではより多くなるため、準備期間においてより速やかに電解質膜に水を含ませ得る。その結果、準備期間に必要な時間を短縮し得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施の形態に係る、燃料電池システムの全体構成を説明する図である。

【図2】第１の実施の形態に係る、燃料電池の構成を説明する分解斜視図である。

【図3】第１の実施の形態における、制御装置による処理手順の例を説明するフローチャートである。

【図4】内部抵抗の時間変化を説明するグラフである。

【図5】第２の実施の形態における、制御装置による処理手順の例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】

【0018】

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、燃料としてギ酸水溶液を用い、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。

【0019】

●［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（燃料供給装置に相当）、燃料電池７、排液タンク６０、内部抵抗検出装置７１、スイッチＳＷ１、制御装置８０等を有している。以下に詳細を説明するが、本実施の形態の燃料電池システム１では、制御装置８０は、内部抵抗検出装置７１が検出する燃料電池７の内部抵抗を用いて、燃料電池７による発電電力の供給を開始するタイミングを決める制御を行うことができる。

【0020】

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。

【0021】

燃料供給ポンプ５２（燃料供給装置に相当）は電動ポンプであり、燃料供給配管５１に設けられており、制御装置８０に接続されている。燃料供給ポンプ５２は、制御装置８０から出力された制御信号に基づいて、燃料タンク５０内の燃料を燃料電池７の燃料流入口７Ａに向けて圧送する。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する燃料流出口７Ｂと、を有している。燃料流出口７Ｂには、燃料排出配管６１の一方端が接続されている。

【0022】

排液タンク６０は、燃料排出配管６１の他方端が接続されており、燃料排出配管６１を介して燃料電池７の燃料流出口７Ｂに接続されている。また排液タンク６０には、回収配管６２の一方端が接続され、回収配管６２の他方端の側は、空気極２０の排出孔２３Ｂに接続されている。排出孔２３Ｂは、後述する様に、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。これにより、排液タンク６０には、燃料排出配管６１から流入する燃料電池７内で使用された後の燃料と、回収配管６２から流入する空気極２０にて発生した水（後述）が蓄えられている。また、排液タンク６０には、空気極２０内を流れた空気（酸素）が回収配管６２から流入する。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。

【0023】

内部抵抗検出装置７１は、電気抵抗を計測できる抵抗計であり、一端側が空気極２０の空気極集電体２３に接続されており、他端側がスイッチＳＷ１に接続されている。後述するように、スイッチＳＷ１が内部抵抗検出装置７１側に切り替わると、スイッチＳＷ１により、燃料極１０の燃料極集電体１３および内部抵抗検出装置７１を接続する。これにより、内部抵抗検出装置７１は、一端側が空気極２０の空気極集電体２３に導通し、他端側は燃料極１０の燃料極集電体１３に導通する。そして、内部抵抗検出装置７１は、空気極集電体２３と燃料極集電体１３との間の電気抵抗（すなわち、燃料電池７の内部抵抗）を計測することができる。

【0024】

内部抵抗検出装置７１は、抵抗計であり、例えば、内部に電気抵抗を有しており、内部の電気抵抗に電気を流し、電気抵抗を流れる電流または電圧の大きさを計測することにより、電気抵抗を、例えばｍΩの精度で計測できる。後述する様に、電解質膜３０内に、１価の電荷を有するプロトン（Ｈ⁺）が移動することに対応して、内部抵抗検出装置７１の有する電気抵抗に電気が流れて、燃料極集電体１３と空気極集電体２３との間の電気抵抗を計測できる。

【0025】

スイッチＳＷ１は、一端側の端子が燃料極１０の燃料極集電体１３に接続されており、他端側の２つの端子それぞれが外部回路（電気負荷）、内部抵抗検出装置７１それぞれに接続されており、さらに、制御装置８０に接続されている。スイッチＳＷ１は、制御装置８０から出力される制御信号に応じて、燃料極集電体１３および外部回路（電気負荷）を接続させた状態と、燃料極集電体１３および内部抵抗検出装置７１とを接続させた状態とに、切り替えることができる。

【0026】

制御装置８０は、時間を計測できる時間計測手段（タイマ）８１、ＣＰＵ等が搭載された電子回路を有している。制御装置８０は、ＣＰＵ８８、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３、時間計測手段（タイマ）８１、ＥＥＰＲＯＭ８４等を備えた公知のものである。ＣＰＵ８８は、ＲＯＭ８３に記憶された各種プログラム等に基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ８２は、ＣＰＵ８８での演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、ＥＥＰＲＯＭ８４は、例えば、燃料電池の運転の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。またＣＰＵ８８は、含水状態推定部８８Ａ、電力供給開始判定部８８Ｂを有しているが、これらについては後述する。上述した様に、制御装置８０は、燃料供給ポンプ５２、内部抵抗検出装置７１、スイッチＳＷ１に接続されており、これらの制御を行う。また、制御装置８０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。なお、燃料電池７の構造の詳細について、以下に説明する。

【0027】

●［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。

【0028】

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）の一方端が接続される。空気極集電体２３には、周囲の空気（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。ここで、供給口２３Ａには、制御装置８０に接続されたエアポンプ（図示省略）により空気（酸素）が圧送される。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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、大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、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に導かれる。
２Ｈ⁺ ＋ １／２Ｏ₂ ＋ ２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ （式１）

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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）

【0037】

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。

【0038】

●［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、燃料供給ポンプ５２により燃料タンク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。

【0039】

（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から燃料排出配管６１を経由して排液タンク６０に溜められる。

【0040】

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、回収配管６２を経由して排液タンク６０に貯められる。

【0041】

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発電するが、電解質膜３０では、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との間でプロトン（Ｈ⁺）伝導を行う。プロトン（Ｈ⁺）の周囲に水分子が無ければ、プロトン（Ｈ⁺）は容易には移動できない。このため、電解質膜３０がプロトン（Ｈ⁺）を良好に伝達できるためには、電解質膜３０が水を十分含んだ含水状態になっている必要があるため、燃料電池システム１は、以下の様に制御されている。

【0042】

●［第１の実施の形態の燃料電池システム１の制御について（図３、図４）］
次に、図３に示すフローチャートを用いて、発電電力の供給を開始する前に制御装置８０が開始する、準備期間処理の実行処理手順の例等について説明する。以下、準備期間とは、空気極２０への空気（酸素）の供給を開始してから発電電力の供給を開始するまでを意味する。なお、制御装置８０が準備期間処理の実行を開始するときまでには、スイッチＳＷ１は、燃料極集電体１３および内部抵抗検出装置７１を接続した状態に設定される。制御装置８０は起動されるとステップＳ１１０に処理を進める。

【0043】

ステップＳ１１０にて制御装置８０は、エアポンプ（図示省略）に空気極２０の供給口２３Ａへの空気（酸素）の圧送を開始するよう制御信号を出力し、空気極２０への空気（酸素）の供給を開始して、ステップＳ１２０へと処理を進める。なお、エアポンプ（図示省略）により圧送された空気（酸素）は、供給口２３Ａから空気流通溝２３Ｃへと流れて、空気極拡散層２２に浸透し、空気極拡散層２２に拡散されて空気極触媒層２１に導かれる。この様に、制御装置８０は、準備期間において、下記のステップＳ１２０にてギ酸水溶液（燃料）を燃料極１０（燃料流入口７Ａ）に圧送する前に、ステップＳ１１０にて空気極２０（空気流通溝２３Ｃおよび空気極拡散層２２）に空気（酸素）を流す。

【0044】

ステップＳ１２０にて制御装置８０は、燃料供給ポンプ５２が準備期間流量Ｑｐでギ酸水溶液（燃料）を圧送し続けるよう、燃料供給ポンプ５２に制御信号を出力してステップＳ１３０へと処理を進める。ここで、準備期間流量Ｑｐとは、後述するステップＳ１６０での発電期間流量Ｑｓ（例えば、約３ｍｌ／分）よりも燃料流量が多く、例えば、約１００ｍｌ／分の燃料流量である。燃料タンク５０内のギ酸水溶液（燃料）は、準備期間流量Ｑｐで、燃料電池７の燃料流入口７Ａに圧送され続ける。そして、ギ酸水溶液は、燃料極拡散層１２、燃料極集電体１３、電解質膜３０（図２参照）へと浸透する。ここで、準備期間流量Ｑｐ（第２燃料流量に相当）を後述する発電期間流量Ｑｓ（第１燃料流量に相当）よりも多くしていることで、より短時間で電解質膜３０にギ酸水溶液に含まれる水が浸透してゆき、電解質膜３０は水を吸収し、電解質膜３０に含まれる水分が増加していく。

【0045】

ところで、プロトン（Ｈ⁺）が電解質膜３０を透過することで、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との間でプロトン（Ｈ⁺）の伝導を行う。プロトン（Ｈ⁺）の周囲に水分子があれば、プロトン（Ｈ⁺）は移動しやすくなり、プロトン（Ｈ⁺）の周囲に水分子が無ければ、プロトン（Ｈ⁺）は容易には移動できない。このため、電解質膜３０に含まれる水分が増加するにつれ、プロトン（Ｈ⁺）が電解質膜３０内を移動しやすくなる。ここで、電解質膜３０内に、１価の電荷を有するプロトン（Ｈ⁺）が移動することに対応して、内部抵抗検出装置７１の有する電気抵抗に電気が流れる。

【0046】

図４には、内部抵抗Ｒｂの時間変化を模式的に示した。図４において、Ｔ０は、ステップＳ１２０が実行される時を表す。Ｒ０は、ステップＳ１２０が実行される前の、電解質膜３０が乾いている状態における燃料電池７の内部抵抗Ｒｂの値を表す。図４に示すように、ステップＳ１２０にて、ギ酸水溶液が燃料電池７に供給されることにより、電解質膜３０にギ酸水溶液に含まれる水が浸透してゆき、電解質膜３０に含まれる水分が増加するにつれ、電解質膜３０内をプロトン（Ｈ⁺）が移動しやすくなり、その結果、燃料電池７の内部抵抗Ｒｂは、Ｒｓの値となるまで低下してゆく。そして、内部抵抗Ｒｂが、所定抵抗値Ｒｗとなったときに、電解質膜３０が水を十分含んだ含水状態になっていると推定することができる。所定抵抗値Ｒｗの値は、例えば、Ｒ０とＲｓの中間の値（Ｒｗ＝（Ｒ０＋Ｒｓ）／２）である。なお、図４において、内部抵抗Ｒｂが、所定抵抗値Ｒｗとなった時を時間Ｔｗとする。

【0047】

ステップＳ１３０にて制御装置８０は、内部抵抗検出装置７１を用いて燃料電池７の内部抵抗Ｒｂを検出してステップＳ１４０へと処理を進める。

【0048】

ステップＳ１４０にて制御装置８０は、ステップＳ１３０で検出した燃料電池７の内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下か否かを判定し、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下（内部抵抗Ｒｂ≦所定抵抗値Ｒｗ）の場合（ＹＥＳ）はステップＳ１５０に処理を進め、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下ではない（所定抵抗値Ｒｗ＜内部抵抗Ｒｂ）場合（ＮＯ）はステップＳ１３０に戻って処理を進める。

【0049】

なお、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下ではない（所定抵抗値Ｒｗ＜内部抵抗Ｒｂ）場合（ＮＯ）は、電解質膜３０に水が十分含まれておらず、電解質膜３０がさらに多くの水を含む必要あると推定できる。そこで、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下ではない（所定抵抗値Ｒｗ＜内部抵抗Ｒｂ）場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）は、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下（内部抵抗Ｒｂ≦所定抵抗値Ｒｗ）の場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）になるまで、再びステップＳ１３０～ステップＳ１４０の処理を繰り返す。

【0050】

これに対して、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗ以下（内部抵抗Ｒｂ≦所定抵抗値Ｒｗ）の場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）は、電解質膜３０に水が十分含まれていると推定することができ、ステップＳ１５０に処理を進める。燃料電池システム１は、電解質膜３０が含水状態になったか否かの推定をするために、燃料電池７の内部抵抗Ｒｂを検出する内部抵抗検出装置７１を用いるため、電解質膜３０が含水状態になったか否かの推定をより正確に判断し得る。

【0051】

ステップＳ１３０の処理を実行しているＣＰＵ８８は、電解質膜３０の含水状態を推定する含水状態推定部８８Ａ（図１参照）に相当している。そして制御装置８０（ＣＰＵ８８）は、ステップＳ１３０（含水状態推定部８８Ａ）にて、電解質膜３０の含水状態を、内部抵抗検出装置７１を用いて検出した燃料電池７の内部抵抗Ｒｂに基づいて推定する。

【0052】

また、ステップＳ１４０の処理を実行しているＣＰＵ８８は、含水状態推定部８８Ａによって推定した電解質膜３０の含水状態に基づいて、燃料電池７の発電電力の供給を開始できるか否かを判定する電力供給開始判定部８８Ｂ（図１参照）に相当している。そして制御装置８０（ＣＰＵ８８）は、ステップＳ１４０（電力供給開始判定部）にて、検出した燃料電池７の内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値以下となった場合（ステップＳ１４０：Ｙｅｓ）に、燃料電池７による発電電力の供給を開始できると判定する。

【0053】

ステップＳ１５０にて制御装置８０は、スイッチＳＷ１に制御信号を出力して、スイッチＳＷ１を、燃料極集電体１３および内部抵抗検出装置７１を接続した状態から、燃料極集電体１３および外部回路（電気負荷）を接続した状態に切り替え、ステップＳ１６０に処理を進める。これにより、燃料電池システム１は、外部回路（電気負荷）への発電電力の供給を開始する。燃料電池７による発電電力の供給は、電解質膜３０が十分水を含んだ含水状態になったと推定された場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）に行われるため、燃料電池システム１は、燃料電池７による発電電力をより安定して供給できる。

【0054】

以上で説明したように、第１の実施の形態の準備期間処理では、制御装置８０は、まず、空気極２０に大気中の空気（酸素）を供給し（ステップＳ１１０）、次に燃料供給ポンプ（燃料供給装置）５２を用いて燃料極１０にギ酸水溶液（燃料）の供給を開始（ステップＳ１２０）した後、含水状態推定部８８Ａ（図１参照）と電力供給開始判定部８８Ｂ（図１参照）を介して燃料電池７による発電電力の供給を開始できると判定した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）に、燃料電池７の発電電力の供給を開始（ステップＳ１５０）するように制御する。

【0055】

ステップＳ１６０にて制御装置８０は、燃料供給ポンプ（燃料供給装置）５２が発電期間流量Ｑｓでギ酸水溶液（燃料）を圧送し続けるよう、燃料供給ポンプ５２に制御信号を出力して準備期間処理を終了する。ここで、発電期間流量Ｑｓとは、上記の準備期間流量Ｑｐよりも小さい値の所定の燃料流量（ギ酸水溶液流量)であり、例えば、約３ｍｌ／分である。これにより、制御装置８０は、ステップＳ１２０にてギ酸水溶液（燃料）の供給を開始してから発電電力の供給を開始する（ステップＳ１５０）までの期間である準備期間（ステップＳ１２０～Ｓ１５０）では、発電電力の供給の開始以降に燃料極１０に供給する燃料流量（発電期間流量Ｑｓ）よりも多い燃料流量（準備期間流量Ｑｐ）を燃料極１０に供給する（発電期間流量Ｑｓ＜準備期間流量Ｑｐ）。従って、燃料極１０に供給する燃料流量は、準備期間ではより多くなるため、準備期間においてより速やかに電解質膜３０に水を含ませ得る。その結果、準備期間に必要な時間を短縮し得る。

【0056】

●［第２の実施の形態の燃料電池システムの全体構成］
第２の実施の形態の燃料電池システムの構成は、第１の実施の形態の燃料電池システム１の構成から内部抵抗検出装置７１を省いた構成を備える。これにともない、第２の実施の形態の燃料電池システムの構成は、燃料電池システム１のスイッチＳＷ１を、制御装置８０から出力される制御信号に応じて、燃料極集電体１３および外部回路（電気負荷）を接続した状態と、接続していない開放した状態に切り替えるスイッチ（不図示）にした構成を備えている。

【0057】

●［第２の実施の形態の燃料電池システムの制御について（図５）］
次に、図５に示すフローチャートを用いて、発電電力の供給を開始する前に第２の実施の形態の制御装置８０が開始する、準備期間処理の実行処理手順の例等について説明する。なお、第２の実施の形態の制御装置８０が準備期間処理の実行を開始するときまでには、上述の制御装置８０が制御するスイッチ（不図示）は、燃料極集電体１３および外部回路（電気負荷）を接続していない開放した状態に設定される。

【0058】

ステップＳ２１０にて制御装置８０は、エアポンプ（図示省略）に空気極２０の供給口２３Ａへの空気（酸素）の圧送を開始するよう制御信号を出力し、空気極２０への空気（酸素）の供給を開始して、ステップＳ２２０へと処理を進める。なお、エアポンプ（図示省略）により圧送された空気（酸素）は、供給口２３Ａから空気流通溝２３Ｃへと流れて、空気極拡散層２２に浸透し、空気極拡散層２２に拡散されて空気極触媒層２１に導かれる。この様に、制御装置８０は、準備期間において、下記のステップＳ２２０にてギ酸水溶液（燃料）を燃料極１０（燃料流入口７Ａ）に圧送する前に、ステップＳ２１０にて空気極２０（空気流通溝２３Ｃおよび空気極拡散層２２）に空気（酸素）を流す。

【0059】

ステップＳ２２０にて制御装置８０は、燃料供給ポンプ５２が準備期間流量Ｑｐでギ酸水溶液（燃料）を圧送し続けるよう、燃料供給ポンプ５２に制御信号を出力してステップＳ２３０へと処理を進める。ここで、準備期間流量Ｑｐとは、上述した第１の実施の形態の準備期間処理（図３参照）と同様に、後述するステップＳ２６０での発電期間流量Ｑｓ（例えば、約３ｍｌ／分）よりも燃料流量が多く、例えば、約１００ｍｌ／分の燃料流量である。準備期間流量Ｑｐ（第２燃料流量に相当）を後述する発電期間流量Ｑｓ（第１燃料流量に相当）よりも多くしていることで、より短時間で電解質膜３０にギ酸水溶液に含まれる水が浸透してゆき、電解質膜３０は水を吸収し、電解質膜３０に含まれる水分が増加していく。

【0060】

ステップＳ２３０にて制御装置８０は、時間計測手段（タイマ）８１を初期化して、経過時間Ｔの計測を開始させて、ステップＳ２４０へと処理を進める。

【0061】

ステップＳ２４０にて制御装置８０は、時間計測手段（タイマ）８１が計測している経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上か否かを判定し、経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上（所定時間Ｔｄｗ≦経過時間Ｔ）の場合（ＹＥＳ）はステップＳ２５０に処理を進め、経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上ではない（経過時間Ｔ＜所定時間Ｔｄｗ）場合（ＮＯ）は再びステップＳ２４０を繰り返す。所定時間Ｔｄｗとは、図４を用いて上述した、内部抵抗Ｒｂが、所定抵抗値Ｒｗとなると推定できる時間Ｔｗになったときの経過時間（すなわち、所定時間Ｔｄｗ＝Ｔｗ－Ｔ０）とする。ここで、所定時間Ｔｄｗは、例えば、第１の実施形態の燃料電池システム１を用いた実験データを用いて見積もることができる。そして、経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上となる場合には、電解質膜３０が十分水を含んだ含水状態になったと推定でき、ステップＳ２５０に処理を進める。ここで、本実施の形態の燃料電池システムは、電解質膜３０が含水状態になったか否かの推定を、時間計測手段８１が計測する経過時間Ｔだけで判断できるため、電解質膜３０が十分水を含んでいるか否かの判断をより簡易に行うことが出来る。

【0062】

ステップＳ２３０の処理を実行しているＣＰＵ８８は、電解質膜３０の含水状態を推定する含水状態推定部８８Ａ（図１参照）に相当している。そして制御装置８０（ＣＰＵ８８）は、ステップＳ２３０（含水状態推定部８８Ａ）にて、電解質膜３０の含水状態を、時間計測手段（タイマ）８１を用いて計測した経過時間Ｔに基づいて推定する。

【0063】

また、ステップＳ２４０の処理を実行しているＣＰＵ８８は、含水状態推定部によって推定した電解質膜３０の含水状態に基づいて、燃料電池７発電電力の供給を開始できるか否かを判定する電力供給開始判定部８８Ｂ（図１参照）に相当している。そして制御装置８０（ＣＰＵ８８）は、ステップＳ２４０（電力供給開始判定部）にて、計測した経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上となった場合（ステップＳ２４０：Ｙｅｓ）に、燃料電池７による発電電力の供給を開始できると判定する。

【0064】

ステップＳ２５０にて制御装置８０は、スイッチＳＷ１に制御信号を出力して、燃料極集電体１３および外部回路（電気負荷）を接続した状態に切り替え、ステップＳ２６０に処理を進める。これにより、燃料電池システム１は、外部回路（電気負荷）への発電電力の供給を開始する。燃料電池７による発電電力の供給は、電解質膜３０が十分水を含んだ含水状態になったと推定された場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）に行われるため、燃料電池システム１は、燃料電池７による発電電力をより安定して供給できる。

【0065】

以上で説明したように、第２の実施の形態の準備期間処理では、制御装置８０は、まず、空気極２０に大気中の空気（酸素）を供給し（ステップＳ２１０）、次に燃料供給ポンプ（燃料供給装置）５２を用いて燃料極１０にギ酸水溶液（燃料）の供給を開始（ステップＳ２２０）した後、含水状態推定部８８Ａ（図１参照）と電力供給開始判定部８８Ｂ（図１参照）を介して燃料電池７による発電電力の供給を開始できると判定した場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）に、燃料電池７の発電電力の供給を開始（ステップＳ２５０）するように制御する。

【0066】

ステップＳ２６０にて制御装置８０は、燃料供給ポンプ５２が発電期間流量Ｑｓでギ酸水溶液（燃料）を圧送し続けるよう、燃料供給ポンプ５２に制御信号を出力して準備期間処理を終了する。ここで、発電期間流量Ｑｓとは、上記の準備期間流量Ｑｐよりも小さい値の所定の燃料流量であり、例えば、約３ｍｌ／分である。これにより、制御装置８０は、ステップＳ２１０にて空気極２０への空気（酸素）の供給を開始してから発電電力の供給を開始する（ステップＳ２５０）までの期間である準備期間（ステップＳ２１０～Ｓ２５０）では、発電電力の供給の開始以降に燃料極１０に供給する燃料流量（発電期間流量Ｑｓ）よりも多い燃料流量（準備期間流量Ｑｐ）を燃料極１０に供給する（発電期間流量Ｑｓ＜準備期間流量Ｑｐ）。従って、燃料極１０に供給する燃料流量は、準備期間ではより多くなるため、準備期間においてより速やかに電解質膜３０に水を含ませ得る。その結果、準備期間に必要な時間を短縮し得る。

【0067】

●［他の実施の形態］
本発明の、第１の実施の形態の燃料電池システム１および第２の実施の形態の燃料電池システムは、上述した構成、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、準備期間処理では、図５のフローチャートに示すように、経過時間Ｔが所定時間Ｔｄｗ以上（所定時間Ｔｄｗ≦経過時間Ｔ）となった後（図５のステップＳ２４０：Ｙｅｓ）、図３のフローチャートに示すように、内部抵抗Ｒｂを検出（図３のステップＳ１３０）して、内部抵抗Ｒｂが所定抵抗値Ｒｗよりも小さいか否かを判定する（図３ステップＳ１４０）する処理を含めてもよい。より具体的には、準備期間処理は、制御装置８０が、図３に示すステップＳ１２０を実行した後、図５に示すステップＳ２３０～Ｓ２６０を実行してもよい。

【0068】

第１の実施の形態の準備期間処理（図３参照）では、ステップＳ１１０にて空気極２０への空気（酸素）の供給を開始してから発電電力の供給を開始する（ステップＳ１５０）までの期間である準備期間では、発電電力の供給の開始以降に燃料極に供給する燃料流量（発電期間流量Ｑｓ）よりも多い燃料流量（準備期間流量Ｑｐ）を燃料極に供給する（発電期間流量Ｑｓ＜準備期間流量Ｑｐ）。これは第２の実施の形態の準備期間処理（図５参照）も同様である。第１の実施の形態の準備期間処理（図３参照）、第２の実施の形態の準備期間処理（図５参照）のいずれも、準備期間の準備期間流量Ｑｐは、発電電力の供給の開始以降の発電期間流量Ｑｓと同じあってもよく、より少なくともよい。

【0069】

図５に示す第２の実施の形態の準備期間処理において、制御装置８０は、ステップＳ２２０の後にステップＳ２３０を実行するが、この順番を逆にして、まずステップＳ２３０を実行した後にステップＳ２２０を実行してもよい。

【0070】

電解質膜３０が水を含んだ含水状態になったか否かを推定する含水状態推定部では、第１の実施の形態では内部抵抗検出装置７１を用い、第２の実施の形態では時間計測手段８１を用いているが、これら以外のものを用いてもよい。

【符号の説明】

【0071】

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（燃料供給装置）
６０ 排液タンク
６１ 燃料排出配管
６２ 回収配管
７１ 内部抵抗検出装置
８０ 制御装置
８１ 時間計測手段（タイマ）
８８ ＣＰＵ
８８Ａ 含水状態推定部
８８Ｂ 電力供給開始判定部
ＳＷ１ スイッチ
Ｑｐ 準備期間流量（第２燃料流量）
Ｑｓ 発電期間流量（第１燃料流量）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】