CN109565064B - 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

燃料电池系统具备：燃料电池主体，其由膜电极接合体和一对隔板形成，该膜电极接合体具有隔着电解质膜配置的阳极催化剂和正极催化剂，该一对隔板形成阳极催化剂侧的流路和正极催化剂侧的流路；燃料供给系统，其向燃料电池主体供给燃料气体；氧化剂供给系统，其向燃料电池主体供给氧化剂气体；控制装置，其根据系统的运转状态来控制所述燃料供给系统和所述氧化剂供给系统；以及催化剂劣化恢复装置，其使阳极催化剂的劣化恢复。在该系统中，催化剂劣化恢复装置包括：多个催化剂劣化恢复单元；特定运转状态检测单元，其检测系统的特定运转状态；以及选择单元，其根据特定运转状态来选择性地使多个催化剂劣化恢复单元进行工作。

Description

燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法。
背景技术
在向阳极供给含有氢的燃料气体(阳极气体)且向正极供给含有氧的氧化剂气体(正极气体)来进行发电的燃料电池系统中，当一氧化碳(以下，也称为CO)吸附于阳极的催化剂层、即发生所谓的CO中毒时，电极反应受阻碍而发电性能降低。
作为用于消除CO中毒的处理(以下，也称为催化剂恢复处理)，在日本特开2005-25985号公报和专利第5008319号公报中公开了以下方法：通过使向阳极供给的燃料气体中含有氧，来使CO氧化并从催化剂层脱离。另外，关于阳极的催化剂恢复处理，在专利第3536645号公报、专利第4969955号公报以及专利第5151035号公报中也存在相关记载。
发明内容
但是，在如上述那样通过使燃料气体中含有氧来进行的催化剂恢复处理中，存在氢与氧在催化剂层上发生反应所产生的反应热导致电解质膜劣化的风险。
另外，在如上述那样通过使燃料气体中含有氧来进行的催化剂恢复处理中，存在氢与氧在电极催化剂上发生反应所产生的反应热导致电解质膜劣化的风险。
因此，本发明的目的在于提供一种能够在抑制电解质膜的劣化的同时执行催化剂恢复处理的装置和方法。
本发明的某一方式所涉及的燃料电池系统和控制方法的特征在于，构成为能够检测系统的特定运转状态，控制膜电极接合体的状态以及气体的流路中的至少一方的状态来执行催化剂恢复处理，并且基于特定运转状态来选择性地使该催化剂恢复处理进行工作。
附图说明
图1是构成本实施方式的燃料电池系统的膜电极接合体的立体图。
图2是图1的II-II线截面图。
图3是表示本实施方式的燃料电池系统的主要结构的概要图。
图4是表示没有发生CO中毒的阳极催化剂中的反应的图。
图5是表示发生了CO中毒的阳极催化剂中的反应的图。
图6是用于说明与从CO中毒状态恢复有关的以往的想法的图。
图7是用于说明与从CO中毒状态恢复有关的新见解的图。
图8是表示氧分压与从CO中毒状态恢复的恢复速度的关系的图。
图9是表示电解质膜的透氧量与催化剂层的有效表面积恢复率之间的关系的图。
图10是表示氧化剂气体中的氧分压与透过电解质膜的透氧量之间的关系的图。
图11是表示电解质膜温度与透氧系数的关系以及电解质膜湿润度与透氧系数之间的关系的图。
图12是表示堆温度与催化剂恢复处理速度之间的关系、堆温度与CO氧化反应速度之间的关系以及堆温度与透过电解质膜的氧的量之间的关系的图。
图13是表示堆内相对湿度与催化剂恢复处理速度之间的关系以及堆内相对温度与透过电解质膜的氧的量之间的关系的图。
图14是表示本实施方式的燃料电池系统的控制块的图。
图15是表示催化剂恢复处理的概要的流程图。
图16是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其一)。
图17是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其二)。
图18是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其三)。
图19是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其四)。
图20是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其五)。
图21是表示本申请发明的实施方式的燃料电池系统的整体结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图21是表示本申请发明的实施方式的燃料电池系统的整体结构的图。如图所示，燃料电池系统具备由膜电极接合体和一对隔板形成的燃料电池主体，该膜电极接合体具有隔着电解质膜设置的阳极催化剂和正极催化剂，该一对隔板形成阳极催化剂侧的流路和正极催化剂侧的流路，该燃料电池系统还具备：燃料供给系统，其向燃料电池主体的正极侧流路供给燃料气体；以及氧化剂供给系统，其向阳极侧流路供给氧化剂气体，由控制装置根据系统的运转状态来控制控制所述燃料供给系统和所述氧化剂供给系统。
并且，在本申请中，具备使阳极催化剂的劣化恢复的催化剂劣化恢复装置，无论在哪种状态下都能抑制催化剂的劣化。
该催化剂劣化恢复装置具备包括透氧量增加单元的多个催化剂劣化恢复单元，该透氧量增加单元使从正极催化剂侧流路透过膜电极接合体至阳极催化剂侧流路的氧量增加，由选择单元根据运转状态来进行最佳控制，该选择单元根据来自对系统的特定运转状态进行检测的特定运转状态检测单元的信号，来选择性地使该多个催化剂劣化恢复单元(第一催化剂劣化恢复单元、第二催化剂劣化恢复单元)进行工作。
基本的控制逻辑是根据催化剂的劣化程度来调整劣化恢复的程度，但即使在作为由劣化检测单元确认出明显的劣化之前的阶段出现了劣化的征兆的情况下，也进行抑制劣化的动作。
即，在本实施方式中，当作为初期阶段判断为电解质膜干燥而劣化加剧时，进行以下控制来促进劣化恢复，该控制为：驱动膜电极接合体状态调整单元(第一催化剂劣化恢复单元)来使电解质膜湿润，由此使从正极催化剂侧流路透过膜电极接合体至阳极催化剂侧流路的氧量增加。
另一方面，当检测到电解质膜为湿润状态时，通过驱动供给气体状态调整单元(第二催化剂劣化恢复单元)来使阳极侧与正极侧的压差增大，或者通过使正极侧的流量增加来使从正极催化剂侧流路透过膜电极接合体至阳极催化剂侧流路的氧量增加，使劣化恢复功能强化。
而且，当由催化剂劣化检测单元检测到劣化度为规定以上时，通过驱动膜电极接合体状态调整单元(膜电极接合体状态控制单元)和供给气体状态调整单元这两方来使劣化恢复功能进一步强化。此外，作为供给气体状态调整单元的一个方式，存在流路状态控制单元，流路状态控制单元控制阳极催化剂侧的流路和正极催化剂侧的流路中的至少一方的流路状态。
以下，进一步详细地说明本发明的实施方式。
[燃料电池的结构]
图1和图2是用于说明构成本实施方式的燃料电池系统100(图3)的燃料电池10的结构的图。
燃料电池10具备膜电极接合体(MEA 11)以及以隔着MEA 11的方式配置的阳极隔板12和正极隔板13。
MEA 11由电解质膜111、阳极电极112以及正极电极113构成。MEA 11在电解质膜111的一面侧具有阳极电极112，在另一面侧具有正极电极113。
电解质膜111是由氟基树脂形成的质子传导性的离子交换膜。电解质膜111在湿润状态下表示良好的导电性。
阳极电极112具备催化剂层112A和气体扩散层112B。催化剂层112A是由铂或负载有铂等的炭黑粒子形成的构件，被设置为与电解质膜111接触。气体扩散层112B配置在催化剂层112A的外侧。气体扩散层112B是由具有气体扩散性和导电性的碳布形成的构件，被设置为与催化剂层112A及阳极隔板12接触。
与阳极电极112同样地，正极电极113也具备催化剂层113A和气体扩散层113B。催化剂层113A配置在电解质膜111与气体扩散层113B之间，气体扩散层113B配置在催化剂层113A与正极隔板13之间。
阳极隔板12配置在气体扩散层112B的外侧。阳极隔板12具备用于向阳极电极112供给燃料气体(阳极气体、氢气)的多个燃料气体流路121。燃料气体流路121形成为槽状通路。
正极隔板13配置在气体扩散层113B的外侧。正极隔板13具备用于向正极电极113供给氧化剂气体(正极气体、空气)的多个氧化剂气体流路131。氧化剂气体流路131形成为槽状通路。
在将这种燃料电池10用作电源的情况下，设为根据所请求的电力层叠多个燃料电池10而成的燃料电池堆1来使用。例如，在将燃料电池10用作汽车用电源的情况下，所请求的电力大，因此燃料电池堆1(图3)是层叠几百个燃料电池10而成的。并且，构成向燃料电池堆1供给燃料气体和氧化剂气体的燃料电池系统100(图3)，取出与请求相应的电力。
[燃料电池系统的结构]
图3是本发明的一个实施方式的燃料电池系统100的概要图。
燃料电池系统100具备燃料电池堆1(燃料电池主体)、氧化剂气体供排装置2(氧化剂供给系统)、燃料气体供排装置3(燃料供给系统)、冷却水循环装置4(冷却水循环系统)、燃烧器5以及控制器9(发电控制部90、催化剂劣化恢复部91)等，燃料电池堆1与负载7连接。通过将该控制器9搭载于燃料电池堆1，来构建能够使燃料电池堆1(燃料电池10)的催化剂劣化恢复的燃料电池系统100。
燃料电池堆1是层叠多个燃料电池10(单位单体)而成的层叠电池。燃料电池堆1接受燃料气体和氧化剂气体的供给来进行发电。燃料电池堆1具有阳极电极侧端子和正极电极侧端子，来作为用于取出电力的输出端子。
氧化剂气体供排装置2向燃料电池堆1供给氧化剂气体，并且向燃烧器5供给从燃料电池堆1排出的氧化剂废气(正极废气)。氧化剂气体供排装置2具备氧化剂气体供给通路21、氧化剂气体旁路通路22以及氧化剂气体排出通路23。
在氧化剂气体供给通路21上配置空气流量计26、压缩机27(流量调整部)以及压力传感器51。氧化剂气体供给通路21的一端与燃料电池堆1的氧化剂气体入口部连接。
空气流量计26检测向燃料电池堆1供给的氧化剂气体的流量。
压缩机27配置于比空气流量计26靠下游侧的氧化剂气体供给通路21。压缩机27的动作由控制器9控制，压缩机27将氧化剂气体供给通路21内的氧化剂气体进行加压输送并供给到燃料电池堆1。
压力传感器51配置于氧化剂气体供给通路21的比分支部靠下游侧的位置处，在分支部分支出氧化剂气体旁路通路22。压力传感器51检测向燃料电池堆1供给的氧化剂气体的压力。由压力传感器51检测到的氧化剂气体压力代表包括燃料电池堆1的氧化剂气体流路131(图1、图2)等在内的正极系统整体的压力。
氧化剂气体排出通路23是从燃料电池堆1排出的氧化剂废气所流经的通路。氧化剂废气是包含氧化剂气体、通过电极反应产生的水蒸气等的混合气体。氧化剂气体排出通路23的一端与燃料电池堆1的氧化剂气体出口部连接，另一端与燃烧器5的入口部连接。在氧化剂气体排出通路23上配置用于从氧化剂废气中分离水蒸气的水隔板24。另外，在氧化剂气体排出通路23上的水隔板24的下游侧且燃烧器5的上游侧配置用于调整氧化剂废气的流量的空气调压阀62(压力调整部)。空气调压阀62为调整氧化剂废气(氧化剂气体)的压力(背压)的阀。
氧化剂气体旁路通路22是从氧化剂气体供给通路21分支且与氧化剂气体排出通路23在水隔板24的上游侧合流的通路。即，氧化剂气体旁路通路22是用于将氧化剂气体以不通过燃料电池堆1的方式供给到燃烧器5的通路。在氧化剂气体旁路通路22上配置旁通阀61。旁通阀61用于对通过氧化剂气体旁路通路22的氧化剂气体的流量进行调整，以调整向燃烧器5侧供给的氧量，旁通阀61由控制器9进行开闭控制。
接着，对燃料气体供排装置3进行说明。
燃料气体供排装置3向燃料电池堆1供给燃料气体(阳极气体、氢气)，并且向燃烧器5供给从燃料电池堆1排出的燃料废气(阳极废气)。燃料气体供排装置3具备氢罐35、燃料气体供给通路31、氢供给阀63、氢流量计36、燃料气体排出通路32、水隔板38、燃料气体循环通路33、氢循环泵37以及清洗阀64(湿度调整部)。
氢罐35是将向燃料电池堆1供给的燃料气体保持为高压状态来贮存的容器。
燃料气体供给通路31是用于向燃料电池堆1供给从氢罐35排出的燃料气体的通路。燃料气体供给通路31的一端与氢罐35连接，另一端与燃料电池堆1的燃料气体入口部连接。
氢供给阀63配置于燃料气体供给通路31上的比氢罐35靠下游的位置处。氢供给阀63用于调整向燃料电池堆1供给的燃料气体的压力，氢供给阀63由控制器9进行开闭控制。
氢流量计36设置于燃料气体供给通路31上的比氢供给阀63靠下游的位置处。氢流量计36检测向燃料电池堆1供给的燃料气体的流量。由氢流量计36检测到的流量代表包括燃料电池堆1的燃料气体流路121(图1、图2)在内的阳极系统整体的流量。此外，也可以配置氢压力计来代替氢流量计36。在该情况下，由氢压力计检测到的压力代表阳极系统整体的压力。
燃料气体排出通路32是用于流通从燃料电池堆1排出的燃料废气的通路。燃料气体排出通路32的一端与燃料电池堆1的燃料气体出口部连接，另一端与燃烧器5的燃料气体入口部连接。燃料废气中包含在电极反应中未使用的燃料气体、从氧化剂气体流路131(图1、图2)向燃料气体流路121(图1、图2)泄漏的氮气等杂质气体、水分等。
在燃料气体排出通路32上配置用于从燃料废气中分离水分的水隔板38。在燃料气体排出通路32上的比水隔板38靠下游的位置处设置清洗阀64。清洗阀64(湿度调整部)用于调整从燃料气体排出通路32向燃烧器5供给的燃料废气(燃料气体)的流量，清洗阀64(湿度调整部)由控制器9进行开闭控制。通过打开清洗阀64，将水分也与燃料废气一起排出。因此，使清洗阀64的开度增大来使燃料废气的排出量增加，由此使与MEA 11接触的燃料气体的湿度降低。相反，使清洗阀64的开度减小来使燃料废气的排出量减少，由此使与MEA 11接触的燃料气体的湿度上升。
燃料气体循环通路33从燃料气体排出通路32上的水隔板38的下游侧分支出来，且与燃料气体供给通路31在该燃料气体供给通路31上的比氢流量计36靠下游的位置处合流。在燃料气体循环通路33上配置氢循环泵37。氢循环泵37的动作由控制器9控制。
接着，对冷却水循环装置4进行说明。
冷却水循环装置4具备冷却水排出通路41、冷却水泵45、散热器46、冷却水供给通路42、水温传感器54(特定运转状态检测单元)、旁路通路43、旁通阀65(温度调整部)、加热用通路44以及旁通阀66(温度调整部)。
冷却水排出通路41是用于流通从燃料电池堆1排出的冷却水的通路。冷却水排出通路41的一端与燃料电池堆1的冷却水出口部连接，另一端与散热器46的入口部连接。
冷却水泵45设置于冷却水排出通路41。冷却水泵45用于调整冷却水的循环量，冷却水泵45的动作由控制器9控制。
散热器46通过与大气进行热交换来将从燃料电池堆1接收热而温度上升的冷却水冷却。此外，在本实施方式中，使用通过与大气进行热交换来将冷却水冷却的空冷式的散热器46，但也可以使用通过与冷却用的介质进行热交换来将冷却水冷却的液冷式的散热器46。
旁路通路43从冷却水排出通路41上的冷却水泵45的下游且散热器46的上游的位置处分支出来，在冷却水供给通路42上的散热器46的下游与冷却水供给通路42合流。在旁路通路43与冷却水供给通路42的合流部设置旁通阀65。
旁通阀65用于调整通过散热器46的冷却水的流量，是由控制器9进行开闭控制的三通阀。加热用通路44从冷却水供给通路42分支且与冷却水供给通路42合流，是能够利用燃烧器5对冷却水进行热交换的路径。旁通阀66是设置于冷却水供给通路42与加热用通路44的分支点的三通阀。旁通阀66用于调整通过加热用通路44的冷却水的流量，由控制器9进行开闭控制。
水温传感器54配置于冷却水排出通路41上的比冷却水泵45靠上游的位置处。
另外，针对燃料电池堆1设置电压传感器52和电流传感器53。电压传感器52(劣化检测部)检测燃料电池堆1的输出电压、也就是阳极电极侧端子与正极电极侧端子之间的端子间电压。电压传感器52既可以构成为检测每一个燃料电池10的电压，也可以构成为检测每多个燃料电池10的电压。
电流传感器53设置于将燃料电池堆1与负载7连接的电路，用于检测从燃料电池堆1取出的输出电流。
阻抗测定器8(特定运转状态检测单元、湿润度检测单元)与电压传感器52同样地同阳极电极侧端子及正极电极侧端子连接。阻抗测定器8对燃料电池堆1施加交流电压，根据该交流电流和从燃料电池堆1取出的交流电流来测量燃料电池堆1的内部的阻抗。
燃烧器5例如用于使用铂催化剂使氧化剂气体中的氧与阳极废气中的氢发生反应来得到热。
控制器9由具备中央运算装置(CPU)、读出专用存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。也能够利用多个微计算机构成控制器9。从计时器55、电压传感器52、阻抗测定器8、水温传感器54、负载7、电流传感器53、压力传感器51、空气流量计26以及氢流量计36向控制器9输入信号。另外，控制器9向压缩机27、空气调压阀62、清洗阀64、旁通阀65、旁通阀66、旁通阀61、氢供给阀63、氢循环泵37、冷却水泵45、散热器46以及燃烧器5输出控制信号。
如果电压传感器52所检测的电压维持在燃料电池堆1的规定的阈值(固有的额定电压)以上，则控制器9(后述的选择部94)判断为催化剂层112A(图1、图2)中不存在CO引起的中毒。另一方面，如果燃料电池堆1的输出电压的电压降低(劣化度)加剧且电压传感器52所检测的电压比规定的阈值(固有的额定电压)低，则控制器9能够判断为发生了CO引起的中毒。此外，关于额定电压，虽然能够设为与时间经过无关而为固定，但也能够设为在不存在由催化剂层112A的中毒导致的劣化的条件下伴随燃料电池堆1的经年劣化而减少的输出电压值。
另外，控制器9(后述的选择部94)判断为：阻抗测定器8检测到的阻抗越高，则MEA11的湿润度(含水量)越小，反之，阻抗测定器8检测到的阻抗越低，则MEA 11的湿润度越大。而且，如果阻抗低于规定的阈值，则能够判断为燃料电池10的MEA 11为湿润状态，如果阻抗为规定的阈值以上，则能够判断为MEA 11为干燥状态。并且，控制器9(后述的选择部94)能够根据由水温传感器54测量的温度来估计MEA 11的温度。
负载7例如是构成搭载有燃料电池系统100的车辆的装置，是DC-DC转换器、马达(逆变器)、蓄电池、辅机类等。
[中毒的机理]
接着，参照图4和图5对被阳极电极112的催化剂层112A负载的阳极催化剂(例如铂)的一氧化碳(CO)中毒进行说明。
吸附于阳极催化剂的CO含在燃料气体中或者在阳极电极112处生成。
如图4所示，在没有发生CO中毒的状态、也就是正常的状态下，燃料气体中含有的氢发生电极反应(式(1))。
H2→2H++2e- (1)
但是，在如图5所示那样阳极催化剂中发生CO中毒时，阳极电极112中的电极反应受阻碍。其结果，阳极电极112的电位上升，阳极电极112与正极电极113之间的电位差减少，因此燃料电池10的发电性能降低。
为了避免由这种CO中毒所导致的性能降低，需要将吸附于阳极催化剂的CO去除，来使阳极催化剂从CO中毒状态恢复。以往，作为使从CO中毒状态恢复的催化剂恢复处理，已知以下处理：通过向阳极催化剂供给含有氧的燃料气体，来使吸附于阳极催化剂的CO氧化并从阳极催化剂脱离。
图6是用于说明与催化剂恢复处理有关的以往的想法的图。
以往，如下述那样考虑通过氧供给来使从CO中毒状态恢复的机理。
当使燃料气体中含有氧并向阳极电极112供给该燃料气体时，除了上述的式(1)的电极反应以外，为了消耗在式(1)的反应中产生的电子，还发生式(2)的反应，阳极电极的电位上升。
O2+4H++4e-→2H2O…(2)
而且，当通过式(2)的反应而阳极电极112的电位上升时，通过式(3)的反应使吸附于阳极催化剂的CO氧化。
CO+H2O→2H++2e-+CO2…(3)
可认为在阳极电极112的电位上升且阳极催化剂上的氢全部被消耗之后进行基于该式(3)的CO的氧化反应。因此，以往，供给足量的氧以使阳极电极112的电位上升至使CO发生氧化反应的电位。但是，用于使电位上升的式(2)的反应是放热反应，因此通过反应产生的热导致电解质膜111劣化，导致燃料电池10的性能降低。
另外，当使燃料气体中含有氧时，有时在阳极电极112侧形成局部电池，阳极电极112的催化剂层112A(图1、图2)的碳发生氧化腐蚀。这种碳的腐蚀成为使燃料电池10的输出降低的原因。
对此，本发明的发明人发现，如图7所示，即使在阳极电极112的电位低的状态下，CO与氧也直接反应，CO从阳极催化剂脱离。
如果即使不使阳极电极112的电位上升也能够进行催化剂恢复处理，则能够减少燃料气体中含有的氧的量以抑制成为催化剂劣化的原因的发热。但是，在基于以往的想法的催化剂恢复处理中，从中毒状态恢复所需的氧量相对于燃料气体量的比率低至几％以下，难以调整所含有的氧量。因而，若要进一步减少所含有的氧量，则更加难以进行调整。即，在使燃料气体中含有氧的方法中，难以抑制伴随催化剂恢复处理产生的阳极电极112、燃料电池10的性能降低。
因此，在本实施方式中，基于即使在阳极电极112的电位低的状态下氧与CO也直接反应并从阳极催化剂脱离这个新见解，来进行以下说明的催化剂恢复处理。
[本实施方式的消除中毒的机制]
图8是表示作为上述的新见解的依据的实验结果的图。图8的纵轴是阳极催化剂的有效表面积比例，横轴是时间。有效表面积比例是作为阳极催化剂的铂的表面积中的有助于电极反应的面积的比例。也就是说，没有吸附CO的状态下的有效表面积比例是100％。例如能够基于燃料电池10的电压来估计有效表面积比例。
实验过程如下。首先，以使有效表面积比例成为0％的方式使阳极催化剂发生CO中毒。然后，向阳极供给氢，向正极供给氧和氮的混合气体，保持无发电(OCV)的状态并监视有效表面积比例的变化。在图8中示出正极侧的氧分压不同的两个模式的实验结果。关于氧分压，PO2_high>PO2_low。
如图8所示，在实验开始时有效表面积比例为0％，随着时间经过，有效表面积比例逐渐增大。基于此可知，通过从正极侧向阳极侧交叉泄漏的氧使CO氧化并从阳极催化剂脱离。
另外，根据图8可知，正极侧的氧分压高的一方，有效表面积比例的增大速度大。作为用于评价膜的透过性能的指标，已知用式(4)表示的渗透通量F。渗透通量F越大，则透过量越多。
渗透通量F＝透氧系数k×分压差dP···(4)
氧的渗透通量F大，意味着式(4)中的透氧系数k和/或分压差dP大。因而可知，氧的渗透通量F越大、也就是交叉泄漏的氧的量越多，则能够越快地从CO中毒状态恢复。若在图中表示该情况，则如图9那样。图9的纵轴是有效表面积恢复率、也就是从CO中毒状态恢复的程度，横轴是电解质膜111的透氧量。如图9所示，电解质膜111的透氧量越多，则有效表面积恢复率越大。
如果像这样使用从正极侧向阳极侧交叉泄漏的氧来进行催化剂恢复处理，则与使燃料气体中含有氧的情况相比，在阳极催化剂上氢与氧反应的概率低。因此，能够抑制由氢与氧的反应所产生的热导致的电解质膜111(MEA11)的劣化。
图10是表示氧化剂气体中的氧分压与透过电解质膜的透氧量之间的关系的图。如图10所示，随着氧化剂气体中的氧分压(分压差dP)增加，透氧量大致线性地增加。
图11是表示电解质膜温度与透氧系数K之间的关系以及电解质膜湿润度与透氧系数K之间的关系的图。如图11所示，与湿润度的增加相应地，表示电解质膜111的湿润度与透氧系数k之间的关系的曲线(A)单调增加。与温度的上升相应地，表示电解质膜111的温度与透氧系数k之间的关系的曲线(B)也单调增加。在湿润度低的阶段，曲线(A)的斜率大，但随着湿润度变高，曲线(A)的斜率变小而曲线(A)趋于饱和。另一方面，随着从温度低的阶段向温度高的阶段转变，曲线(B)的斜率变小但曲线(B)不会饱和，大致维持线性的变化。
根据图11可知，在使透氧系数k增加时，在电解质膜111(MEA 11)的湿润度低且电解质膜111的温度低的情况下，进行使电解质膜111的湿润度增加的动作是有效的。另一方面，可知，在电解质膜111的湿润度高的情况下，即使继续使湿润度增加，也难以使透氧系数k增加，进行使电解质膜111的温度提高的动作更为有效。
图12是表示堆温度与催化剂恢复处理速度之间的关系、堆温度与CO氧化反应速度之间的关系以及堆温度与透过电解质膜的氧的量之间的关系的图。在此，堆温度与燃料电池堆1的电解质膜111(MEA 11)的温度对应。如图12所示，表示堆温度与CO氧化反应速度之间的关系的曲线(B)以及表示堆温度与电解质膜111的透氧量之间的关系的曲线(C)单调地增加。但是可知，在低温区域，其斜率小，当转变为高温区域时，其斜率变大。表示堆温度与催化剂恢复处理速度之间的关系的曲线(A)由曲线(B)与曲线(C)的积来表示，曲线(A)示出了与曲线(B)及曲线(C)同样的倾向。
图12的曲线(C)所表示的透氧量与图11的曲线(B)所表示的透氧系数k的倾向互不相同。由此可知，透氧系数k具有随着堆温度的上升略微饱和但不断上升的性质，另一方面，电解质膜111的氧能够透过的有效表面积具有以某一温度为界线随着堆温度的上升而急剧地上升的性质。
另外，能够同时进行电解质膜111的温度的上升和电解质膜111的湿润度的增加，但在图12中，当使电解质膜111的湿润度增加时，曲线(A)～(C)向图12的纵轴方向上方偏移。
根据图10、图11、图12，在使电解质膜111(MEA 11)中的氧的透过量增加时，适宜进行例如以下的(1)～(4)那样的控制。
(1)在电解质膜111的温度低且电解质膜111的湿润度低时，使电解质膜的湿润度增加来使透氧系数k增加的控制以及/或者使氧化剂气体的压力和流量增加来使分压差dP增加的控制是有效的。
(2)当电解质膜111的温度低且电解质膜111的湿润度高时，使氧化剂气体的压力和流量增加来使分压差dP增加的控制是有效的。
(3)当电解质膜111的温度高且电解质膜111的湿润度低时，进行使电解质膜111的温度上升来使透氧系数k增加的控制、使电解质膜111的湿润度增加来使透氧系数k增加的控制以及使氧化剂气体的压力和流量增加来使分压差dP增加的控制中的至少一方是有效的。
(4)当电解质膜111的温度高且电解质膜111的湿润度高时，使电解质膜111的温度上升来使透氧系数k增加的控制以及/或者使氧化剂气体的压力和流量增加来使分压差dP增加的控制是有效的。
但是，当电解质膜111的温度变得低于规定的阈值时、电解质膜111的湿润度变得低于规定的阈值(成为干燥状态)时，电解质膜111中很难透过氧。在该情况下，分别优先进行使电解质膜111的温度上升的控制、使电解质膜111的湿润度增加的控制。
在本实施方式中，为了使分压差dP增加，如上述那样使氧化剂气体的流量增加以及/或者使氧化剂气体的压力增加即可。为了使氧化剂气体的流量增加，使压缩机27的输出增加即可。另外，为了使氧化剂气体的压力增加，使压缩机27的输出增加以及/或者使空气调压阀62的开度降低即可。但是，在燃烧器5中，为了使燃料气体(阳极废气)燃烧需要规定量的氧，因此无法使空气调压阀62的开度为固定值以下。在该情况下，进行以下控制：不利用空气调压阀62而通过提高压缩机27的输出来使氧的分压差dP增加。另一方面，当压缩机27的输出最大时，无法利用压缩机27使氧化剂气体的流量继续增加，因此使空气调压阀62的开度降低来使氧化剂气体的压力(背压)增加，由此使氧的分压差dP增加。通过催化剂劣化恢复处理，将从自正极侧透过来的氧从MEA 11分离并混合到燃料气体中。因此，燃料气体中的氧分压上升，因此分压差dP减少相应的量。因此，作为使分压差dP增加(恢复)的方法，打开清洗阀64，排出包含氧的燃料气体(燃料废气)，从氢罐35向燃料电池堆1的阳极侧的流路供给新的燃料气体即可。
为了使透氧系数k增加，如上述那样使电解质膜111(MEA 11)的湿润度增加以及/或者提高电解质膜111的温度即可。为了使电解质膜111的湿润度增加，提高燃料气体的湿度即可，在该情况下，使清洗阀64的开度降低即可。
图13是表示堆内相对湿度与催化剂恢复处理速度之间的关系以及堆内相对温度与透过电解质膜的氧的量之间的关系的图。如图13所示，当使堆内相对湿度、即燃料气体的湿度上升时，透过电解质膜111的氧量(A)增加，催化剂恢复的处理速度(B)也上升。由此可知，燃料气体的湿度与电解质膜111(MEA 11)的湿润度之间存在相关关系。
另外，为了提高电解质膜111的温度，提高冷却水的温度即可。在该情况下，进行以下动作即可：控制旁通阀65来使向散热器46供给的冷却水的供给量降低，或者控制旁通阀66来使冷却水向加热用通路44流通来使由燃烧器5加热的冷却水的供给量增加。
由此，本实施方式的控制器9(后述的选择部94)掌握燃料电池堆1的运转状态(冷却水温度、MEA 11的湿润度等)。而且，作为使氧的透过量增加的控制，判断哪种控制最佳，考虑在燃料电池系统100中为了使燃料电池堆1发电而进行工作的辅机(压缩机27、空气调压阀62、清洗阀64、旁通阀65(或旁通阀66))的控制状态来选择性地控制最佳的辅机。
[本实施方式的控制结构]
图14是表示本实施方式的燃料电池系统100(控制器9)的控制块的图。图14是将图2所示的控制器9更为详细地示出的图。如图14所示，控制器9由发电控制部90(控制装置)、催化剂劣化恢复部91(催化剂劣化恢复装置)、加法器98A、减法器98B、减法器98C、加法器98D构成，实施本实施方式的以恢复催化剂的劣化为目的的控制方法。此外，发电控制部90和催化剂劣化恢复部91在控制器9中为一体，但它们也可以为各自独立的装置。
发电控制部90根据从负载7输入的请求信号输出用于使燃料电池系统100发电的信号。从电压传感器52、水温传感器54、电流传感器53、空气流量计26、氢流量计36等向发电控制部90输入信号。另外，发电控制部90向压缩机27、空气调压阀62、清洗阀64、旁通阀65(或旁通阀66)、旁通阀61、氢供给阀63、氢循环泵37、冷却水泵45、散热器46、燃烧器5输出控制信号，来使这些辅机进行工作。
发电控制部90基于信号x1控制压缩机27的输出，基于信号x2控制空气调压阀62的开度，基于信号x3控制清洗阀64的开度，基于信号x4控制旁通阀65(或旁通阀66)的开度。此外，在处于不存在来自负载7的发电请求的状态的情况下，发电控制部90暂时停止氢供给阀63、氢循环泵37的驱动，来暂时停止信号x1～x4的输出。
催化剂劣化恢复部91(催化剂劣化恢复装置、透氧量增加单元)由恢复控制部92(氧化剂供给单元)、选择部94(氧化剂供给控制单元、特定运转状态检测单元、选择单元)以及电压降低速度测定部96构成。恢复控制部92(恢复控制部92A～92D)使发电控制部90对压缩机27、空气调压阀62、清洗阀64、旁通阀65(或旁通阀66)的控制状态单独地进行变更，由此使氧化剂气体中的氧的透过电解质膜111的透过量增加，来向催化剂层112A强制地供给氧。恢复控制部92A～92D分别具有用于变更控制状态的信号(z1、z2、z3、z4)，例如通过从后述的选择部94接收1(High：高水平)的信号来分别输出信号(z1、z2、z3、z4)。
恢复控制部92A(供给气体状态调整单元、第二催化剂劣化恢复单元、流路状态控制单元、第一恢复控制部)具备信号z1，并将信号z1输出到加法器98A。加法器98A向压缩机27输出将发电控制部90向压缩机27输出的信号x1与信号z1相加所得的信号(x1+z1)。由此，在输出信号z1的期间，压缩机27的输出比由发电控制部90设定的输出大。由此，向燃料电池堆1供给的氧化剂气体的流量(或压力)与由发电控制部90控制的流量相比增加。
恢复控制部92B(供给气体状态调整单元、第二催化剂劣化恢复单元、流路状态控制单元、第二恢复控制部)具备信号z2，并将信号z2输出到减法器98B。减法器98B向空气调压阀62输出由发电控制部90向空气调压阀62输出的信号x2与信号z2之差(x2-z2)。由此，在输出信号z2的期间，空气调压阀62的开度比由发电控制部90设定的开度小。由此，向燃料电池堆1供给的氧化剂气体的压力(或流量)与由发电控制部90控制的压力相比增加。
恢复控制部92C(膜电极接合体状态调整单元、第一催化剂劣化恢复单元、第三恢复控制部)具备信号z3，并将信号z3输出到减法器98C。减法器98C向清洗阀64输出由发电控制部90向清洗阀64输出的信号x3与信号z3之差(x3-z3)。由此，在输出信号z3的期间，清洗阀64的开度比由发电控制部90设定的开度小。由此，使从燃料电池堆1排出的燃料气体(阳极废气)的排出量与由发电控制部90控制的排出量相比减少。
恢复控制部92D(膜电极接合体状态调整单元、第一催化剂劣化恢复单元、第四恢复控制部)具备信号z4，并将信号z4输出到加法器98D。加法器98D向旁通阀65(或旁通阀66)输出将由发电控制部90向旁通阀65(或旁通阀66)输出的信号x4与信号z4相加所得的信号(x4+z4)。由此，在输出信号z4的期间，旁通阀65(或旁通阀66)的开度比由发电控制部90设定的开度大。由此，冷却水的温度上升，因此燃料电池堆1的MEA 11的温度与基于发电控制部90的控制的MEA 11的温度相比上升。
在此，催化剂劣化恢复部91使用恢复控制部92A～92D来变更由发电控制部90设定的压缩机27、空气调压阀62、清洗阀64、旁通阀65(或旁通阀66)的控制状态。但是，由恢复控制部92A～92D进行的控制均不是使由发电控制部90设定的燃料电池堆1的发电量降低的控制。因而，催化剂劣化恢复部91能够以几乎不干扰由发电控制部90进行的发电控制的方式针对催化剂层112A进行催化剂恢复处理。
选择部94对由燃料电池堆1的中毒导致的劣化以及燃料电池堆1的运转状态通过估计或者检测来进行判断，来选择表示恢复控制部92A～92D的恢复控制的组合的控制模式(y1、y2、y3、y4)并输出。而且，借助恢复控制部92将催化剂层112A(图1、图2)中的CO中毒消除来使催化剂反应恢复。在此，y1～y4为0(Low：低水平)或者1(高水平)中的任一种信号，在本实施方式中，存在24＝16个控制模式。
选择部94中的输出信号y1、信号y2的部分将恢复控制部92中的使电解质膜111的正极侧与阳极侧之间的氧的分压差dP增加的恢复控制部92A、92B分别作为选择对象。另外，输出信号y3、信号y4的部分将恢复控制部92中的使电解质膜111中的透氧系数k增加的恢复控制部92C、92D分别作为选择对象。
选择部94与计时器55、电压传感器52、阻抗测定器8以及水温传感器54连接。另外，向选择部94输入由发电控制部90输出的信号x1～x4。此外，在不存在来自负载7的发电请求的情况下，发电控制部90使氢供给阀63、氢循环泵37的驱动停止，来停止信号x1～x4的输出。但是，在从恢复控制部92输入了信号z1～z4的情况下，基于信号z1控制由压缩机27输出的氧化剂气体的流量，基于信号z2控制空气调压阀62的开度，基于信号z3控制清洗阀64的开度，基于信号z4控制旁通阀65(或旁通阀66)的开度。
在燃料电池堆1的输出电压维持额定电压以上的期间，选择部94选择控制模式(y1、y2、y3、y4)＝(0、0、0、0)，并将信号y1输出到恢复控制部92A，将信号y2输出到恢复控制部92B，将信号y3输出到恢复控制部92C，将信号y4输出到恢复控制部92D。因此，在燃料电池堆1的输出电压维持额定电压以上的期间，不会从恢复控制部92输出信号z1～z4中的任一方。但是，当电压传感器52所检测的电压值为低于额定电压的值时，基于从阻抗测定器8输入的阻抗(电解质膜111的湿润度)和从水温传感器54输入的冷却水温度(电解质膜111的温度)来选择使通过电解质膜111的氧的透过量增加所需的最佳的控制模式。此时，信号y1～y4中的至少一个信号为1(高水平)，输出信号z1～z4中的至少一个信号。
从电压传感器52向电压降低速度测定部96输入电压。而且，在燃料电池堆1的输出电压的电压降低为规定的速度以上的情况下，电压降低速度测定部96向选择部94输出信号。选择部94当从电压降低速度测定部96接收到信号时，判断为催化剂层112A的中毒快速加剧，选择控制模式(y1、y2、y3、y4)＝(1、1、1、1)并分别输出到恢复控制部92A～92D。
此外，在选择部94选择控制模式时，考虑由发电控制部90设定的控制状态、即信号x1～x4。例如，当根据信号x1使压缩机27的输出最大时，信号y1不会成为1(高水平)。当根据信号x2使空气调压阀62的开度最小时，信号y2不会成为1(高水平)。当根据信号x3使清洗阀64的开度成为能够供给燃烧器5所需要的氧的开度的最小值时，信号y3不会成为1(高水平)。当根据信号x4使旁通阀65(或旁通阀66)的开度最大时，信号y4不会成为1(高水平)。
之后，在电压传感器52所检测的电压达到燃料电池堆1的额定电压的情况下或者电压值停止上升的情况下，选择部94判断为消除了催化剂层112A中的中毒，选择控制模式(y1、y2、y3、y4)＝(0、0、0、0)并分别输出到恢复控制部92A～92D。由此，能够将燃料电池堆1的控制状态恢复为原始状态。
除此以外，作为使选择部94进行工作的方法，也能够为以下方法：当利用计时器55测量出经过了规定时间(规定天数)时，视为发生了由中毒导致的劣化(也可以没发生)，使选择部94进行工作。在该情况下，选择部94在借助恢复控制部92A～92D进行的反应恢复处理进行了规定时间之后，视为消除了催化剂层112A的中毒且燃料电池堆1的输出电压恢复为额定电压以上。并且，选择部94也能够选择控制模式(y1、y2、y3、y4)＝(0、0、0、0)并分别输出到恢复控制部92A～92D。
另外，也存在以下方法：当燃料气体的累计消耗量达到规定量时，视为发生了由中毒导致的劣化(也可以没发生)，使选择部94进行工作。关于此，存在基于以下内容的方法：预先假定燃料气体中的CO浓度，当消耗了规定量的燃料气体时，能够推测出所含有的CO吸附于阳极催化剂。
也存在一种在燃料电池系统100启动时一定使选择部94进行工作的方法。在该方法中，在燃料电池系统100启动时，视为在阳极催化剂中残留有在上次运转中吸附的CO(也可以是没有残留CO)。在该情况下，根据上次的运转时间、从上次的运转结束起至此次的运转开始为止的时间，来决定是否在系统启动后的初次运算时判定为阳极催化剂由于中毒而劣化。另外，也存在以下方法：当燃料电池堆1的累计发电电荷量达到规定值时，判定为阳极催化剂由于中毒而劣化，使选择部94进行工作。
在上述说明中，选择部94根据由阻抗测定器8检测的阻抗、由水温传感器54检测的冷却水的温度来判断燃料电池堆1的运转状态。但是，也能够不使用这些检测结果而通过估计来判断运转状态。例如，能够根据燃料电池堆1的阻抗的初始值、冷却水的温度的初始值、向选择部94输入的信号x1～x4的大小、信号x1～x4的大小的在时间方向上的微分值、信号x1～x4的大小的在时间方向上的积分值等，估计燃料电池堆1的内部的阻抗和冷却水的温度，基于估计出的运转状态来输出信号y1～y4。
不论在哪一种情况下，都能够在由电压传感器52检测的电压恢复为额定电压以上时或者经过规定时间后视为燃料电池堆1的输出电压恢复为额定电压以上时，选择控制模式(y1、y2、y3、y4)＝(0、0、0、0)并分别输出到恢复控制部92A～92D。
[本实施方式的控制流程]
图15是表示催化剂恢复处理的概要的流程图。
在步骤S100中，控制器9判定点火开关(IGN)是否接通(ON)，在接通的情况下，在步骤S200中执行发电控制(也包括发电量为零的情况)，在点火开关断开(OFF)的情况下，结束本例程。
在步骤S300中，控制器9判定阳极催化剂是否由于CO中毒而劣化，在劣化的情况下，执行步骤S400的处理，在没有劣化的情况下，结束本例程。
关于阳极催化剂是否劣化，既可以如上述那样根据由电压传感器52检测的电压直接获取(检测)，也可以根据经过时间、燃料气体的累计消耗量、启动时的估计状态间接地获取(估计)。
在步骤S400中，控制器9执行催化剂恢复处理。催化剂恢复处理是以下处理：使上述的分压差dP和/或透氧系数k增加，来使氧从正极侧向阳极侧交叉泄漏。此时，估计或者检测燃料电池堆1的运转状态，基于该运转状态，借助辅机(压缩机27、空气调压阀62等)来进行催化剂恢复处理。
在步骤S500中，控制器9进行是否结束催化剂恢复处理的判定。在判定为结束催化剂恢复处理的情况下，结束本例程，在判定为不结束催化剂恢复处理的情况下，继续进行步骤S400的处理。
对催化剂恢复处理(步骤S400等)的详细情况进行说明。图16是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其一)。图16所示的流程为以下控制：根据燃料电池堆1的运转状态来控制氧化剂气体的压力、氧化剂气体的流量、冷却水的温度、MEA 11的湿润度中的任一方，来使透过MEA 11的氧量增加。
在步骤200之后，在作为步骤S300的例子的步骤S301A中，选择部94判断由电压传感器52检测的电压是否为低于额定电压的值，如果为额定电压以上，则结束本例程。在步骤S301A中，如果由电压传感器52检测的电压为低于额定电压的值，则转到步骤S401B。
在步骤S401B中，选择部94根据从阻抗测定器8输入的阻抗的信息和从水温传感器54输入的冷却水的温度的信息，或者根据对阻抗和温度进行估计所得到的信息，来判断是否选择使MEA 11的透氧系数k增加的控制模式，如果是No(否)，则转到步骤S402，如果是Yes(是)，则转到步骤S403。
在步骤S402中，选择部94在选择使分压差dP增加的控制模式时，首先判断是否控制氧化剂气体的压力。然后，在选择部94判断为Yes(是)的情况下，作为步骤S404，选择部94选择信号y2为1(高水平)的控制模式并输出到恢复控制部92(恢复控制部92B)。由此，空气调压阀62的开度成为(x2-z2)，比由发电控制部90设定的开度(x2)小，能够使氧化剂气体的压力上升。另一方面，在选择部94判断为No(否)的情况下，作为步骤S405，选择部94选择信号y1为1(高水平)的控制模式并输出到恢复控制部92(恢复控制部92A)。由此，压缩机27的输出成为(x1+z1)，比由发电控制部90设定的输出(x1)大，能够使氧化剂气体的流量增加。
在步骤S403中，选择部94判断是否控制冷却水的温度。然后，在选择部94判断为Yes(是)的情况下，作为步骤S406，选择部94选择信号y4为1(高水平)的控制模式并输出到恢复控制部92(恢复控制部92D)。由此，旁通阀65(或者旁通阀66)的开度成为(x4+z4)，比由发电控制部90设定的开度(x4)大，能够使冷却水的温度上升。另一方面，在选择部94判断为No(否)的情况下，作为步骤S407，选择部94选择信号y3为1(高水平)的控制模式并输出到恢复控制部92(恢复控制部92C)。由此，清洗阀64的开度成为(x3-z3)，比由发电控制部90设定的开度(x3)小，能够使燃料气体的湿度、即MEA 11的湿润度增加。
在进行步骤S404～S407中的任一方之后，在作为步骤S500的例子的步骤S501A中，选择部94判断由电压传感器52检测的燃料电池堆1的输出电压是否恢复为额定电压以上。然后，在选择部94判断为Yes(是)的情况下，在步骤S502中，选择部94选择y1～y4＝0的控制模式并输出到恢复控制部92。由此，能够使燃料电池堆1的控制状态恢复为原始状态、即恢复为由发电控制部90设定的控制状态，由此结束本例程。另一方面，在选择部94判断为No(否)的情况下，返回到上述的步骤S401B。
图17是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其二)。图17的流程为优先判断冷却水的温度是否为比某个阈值(与能够使氧透过MEA 11的最低温度对应)低的值的流程。
在上述的步骤S301A之后，作为步骤S401C，选择部94判断水温传感器54所示的冷却水的温度是否为规定的阈值以上。然后，在选择部94判断为Yes(是)、即冷却水的温度为规定的阈值以上的情况下，选择部94在步骤S402之后执行步骤404或步骤S405。另一方面，在选择部94判断为No(否)、即冷却水的温度为低于规定的阈值的温度的情况下，选择部94执行步骤S407。
选择部94在进行了步骤S404、步骤S405、步骤S407中的任一方之后，依序执行步骤S501A、步骤S502，由此结束本例程。在选择部94在步骤S501A中判断为No(否)的情况下，返回到步骤S401C。
图18是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其三)。图18的流程为优先判断冷却水的温度是否为某一阈值(与能够使氧透过MEA 11的最低温度对应)以上，之后判断MEA 11是否为干燥状态的流程。
在依序执行了步骤S301A、步骤S401C之后，选择部94在步骤S401C中判断为No(否)的情况下，选择部94执行步骤S406。另外，在选择部94在步骤S401C中判断为Yes(是)的情况下，作为步骤S401D，选择部94根据从阻抗测定器8输入的阻抗的值来判断MEA 11是否为干燥状态(阻抗高的状态)。
当在步骤S401D中选择部94判断为Yes(是)的情况下、即判断为MEA 11为干燥状态(阻抗高的状态)时，执行步骤S407。另一方面，当在步骤S401D中判断为No(否)的情况下、即判断为MEA 11为湿润状态(阻抗低的状态)时，转到步骤S402，执行步骤S404或者步骤S405。在进行了步骤S404～步骤S407中的任一方之后，依序执行步骤S501A、步骤S502并结束本例程。
图19是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其四)。图19的流程为以下流程：在由电压传感器52检测的燃料电池堆1的输出电压的电压降低速度为规定的阈值以上的情况下，判断为催化剂层112A的中毒快速地加剧，使恢复控制部92A～92D所涉及的全部的恢复控制同时进行工作。
在步骤S301A之后，在步骤S401A中，选择部94根据是否从电压降低速度测定部96接收到信号来判断燃料电池堆1的输出电压的电压降低速度是否为规定的阈值以上。在选择部94在步骤S401A中判断为No(否)的情况下，选择部94执行步骤S401B，基于步骤S401B执行步骤S402或步骤S403。在执行了步骤S402的情况下，执行步骤S404或步骤S405，在执行了步骤S403的情况下，执行步骤S406或步骤S407。
另一方面，在选择部94在步骤S401A中判断为Yes(是)的情况下，同时执行步骤S404、步骤S405、步骤S406、步骤S407。
在执行了步骤S406～步骤S407中的任一方之后或者执行了步骤S406～步骤S407的所有步骤之后，选择部94执行步骤S501A、步骤S502并结束本例程。在选择部94在步骤S501A中判断为No(否)的情况下，返回到步骤S401A。
在此，当燃料电池堆1的输出电压变得低于额定电压时，选择部94判断为发生了中毒，但也可以使恢复控制部92A～92D中的任一方始终基于燃料电池堆1的运转状态来执行动作。另外，也可以是，在催化剂层112A的中毒已经加剧到规定以上的情况下、即燃料电池堆1的输出电压比低于额定电压的规定值低的情况下，选择部94同时执行步骤S404、步骤S405、步骤S406、步骤S407。
图20是表示催化剂恢复处理的详细情况的流程图(其五)。图20的流程为以下流程：选择部94不使用电压传感器52(劣化检测单元)而利用计时器55来选择控制模式。
在步骤200之后，在作为步骤S300的例子的步骤S301B中，选择部94根据从计时器55输入的计时信息来判断从燃料电池堆1发电起是否经过了规定时间，如果是在经过规定时间之前，则结束本例程。另一方面，如果是经过规定时间之后，则转到步骤S401B，执行与图16所示的流程相同的步骤，直到执行步骤S404、步骤S405、步骤S406、步骤S407为止。
在执行了步骤S404、步骤S405、步骤S406、步骤S407之后，在作为步骤500的例子的步骤S501B中，选择部94判断是否经过为了消除中毒所需的规定时间。而且，在选择部94判断为Yes(是)、即判断为经过了该规定时间的情况下，视为催化剂层112A的中毒已消除，转到步骤S502，结束本例程。另一方面，在步骤S501B中判断为No(否)、即判断为尚未经过该规定时间的情况下，返回到步骤S401B。
在图16～图20所示的流程中，对执行步骤S406～步骤S407中的任一方的情况以及同时执行步骤S406～步骤S407的所有步骤的情况进行了说明。但是，也能够根据控制模式(y1、y2、y3、y4)的模式数(16个)将步骤S406～步骤S407任意地组合来进行。另外，恢复控制部92至少为两个以上即可，在本实施方式中为四个，但也可以为四个以上。如果变更控制状态的辅机的个数是N，则恢复控制部92有N个，模式数为2N个。
[本实施方式的效果]
本实施方式所涉及的燃料电池系统100具备：燃料电池堆1，其由MEA 11和一对隔板(阳极隔板12、正极隔板13)形成，其中，所述MEA 11具有隔着电解质膜111配置的催化剂层112A(阳极催化剂)和催化剂层113A(正极催化剂)，所述一对隔板形成催化剂层112A侧的流路和催化剂层113A侧的流路；燃料气体供排装置3，其向燃料电池堆1供给燃料气体；氧化剂气体供排装置2，其向燃料电池堆1供给氧化剂气体；控制器9，其根据系统的运转状态来控制所述供排装置；以及催化剂劣化恢复部91，其使催化剂层112A的劣化恢复。该系统的特征在于，催化剂劣化恢复部91包括：多个催化剂劣化恢复单元(恢复控制部92A～92D)；特定运转状态检测单元(选择部94)，其检测系统的特定运转状态；以及选择部94，其根据特定运转状态来选择性地使多个催化剂劣化恢复单元进行工作。由此，形成能够在抑制电解质膜111的劣化的同时执行催化剂恢复处理的燃料电池系统100。
特征在于，多个催化剂劣化恢复单元具备透氧量增加单元(恢复控制部92A～92D)，所述透氧量增加单元使从催化剂层113A侧的流路透过MEA 11至催化剂层112A侧的流路的氧量增加。由此，能够减少催化剂层112A的外部的氧与氢的反应来减轻由催化剂层112A的热导致的劣化。
特征在于，透氧量增加单元包括控制燃料气体的供给状态或者氧化剂气体的供给状态的供给气体状态调整单元(恢复控制部92A、恢复控制部92B)以及控制MEA 11的状态的膜电极接合体状态调整单元(恢复控制部92C、恢复控制部92D)。由此，具备多个使MEA 11中的氧的透过量增加的方法，由此能够提高系统整体的可靠性。
特征在于，选择部94检测电解质膜111的干燥/湿润状态。由此，能够监视电解质膜111的透氧系数k。
特征在于，选择部94检测催化剂层112A的劣化度。由此，在检测到燃料电池堆1的劣化之后进行催化剂劣化恢复处理，因此能够避免不必要的劣化恢复处理，削减系统的能量消耗。
特征在于，选择部94根据燃料电池堆1的冷却水温度来估计燃料电池堆1的湿润状态。由此，能够利用简单的方法估计电解质膜111的透氧系数k。
特征在于，选择部94根据电解质膜111的干燥/湿润状态，选择性地驱动膜电极接合体状态调整单元(恢复控制部92C、恢复控制部92D)和供给气体状态调整单元(恢复控制部92A、恢复控制部92B)中的一方。由此，能够根据燃料电池堆1的干燥/湿润状态来选择使MEA 11中的氧的透过量增加的方法。
特征在于，选择部94当检测到电解质膜111为干燥状态时，驱动膜电极接合体状态调整单元(恢复控制部92C、恢复控制部92D)。由此，能够通过可靠地提高电解质膜111的透氧系数k来使催化剂层112A从中毒状态恢复。
特征在于，选择部94当检测到电解质膜111为湿润状态时，驱动供给气体状态调整单元(恢复控制部92A、恢复控制部92B)。由此，能够通过增加对电解质膜111供给的氧化剂的供给量来使催化剂层112A从中毒状态恢复。
特征在于，在由催化剂劣化检测单元(电压传感器52)检测到劣化度为规定以上时，选择部94驱动膜电极接合体状态调整单元(恢复控制部92C、恢复控制部92D)和供给气体状态调整单元(恢复控制部92A、恢复控制部92B)这两方。由此，在催化剂层112A的劣化加剧到规定以上的情况下，能够执行多个催化剂恢复处理来使催化剂层112A从中毒状态有效地恢复。
本实施方式的燃料电池系统100的控制方法是进行以下的恢复控制的燃料电池系统100的控制方法，该恢复控制用于根据系统的运转状态(负载7的请求)来控制向由MEA 11和一对隔板(阳极隔板12、正极隔板13)形成的燃料电池堆1(燃料电池10)供给的燃料气体和氧化剂气体的量，该MEA 11具有催化剂层112A(阳极催化剂)和催化剂层113A(正极催化剂)，该一对隔板形成催化剂层112A侧的流路和催化剂层113A侧的流路，并且，该恢复控制用于使催化剂层112A的劣化恢复。该控制方法的特征在于，包括以下步骤：检测(或者估计)系统的特定运转状态(S401B)；以及在使用变更MEA 11的状态以及/或者变更催化剂层112A侧的流路和催化剂层113A侧的流路中的至少一方的流路状态的多个恢复控制(恢复控制部92A～92D)使氧透过MEA 11而被强制地供给到催化剂层112A时，基于特定运转状态来选择性地使恢复控制进行工作(步骤S404、步骤S405、步骤S406、步骤S407)。
将以上特征具体化的本实施方式的燃料电池系统100具备：燃料电池堆1，其由MEA11和一对隔板(阳极隔板12、正极隔板13)形成，所述MEA 11具有催化剂层112A(阳极催化剂)和催化剂层113A(正极催化剂)，所述一对隔板形成催化剂层112A侧的流路和催化剂层113A侧的流路；燃料气体供排装置3，其对燃料电池堆1供给燃料气体；氧化剂气体供排装置2，其对燃料电池堆1供给氧化剂气体；发电控制部90，其根据系统的运转状态来控制所述供给系统；以及催化剂劣化恢复部91，其使催化剂层112A的劣化恢复。该系统的特征在于，催化剂劣化恢复部91包括向催化剂层112A强制地供给氧(氧化剂)的恢复控制部92(氧化剂供给单元)和控制恢复控制部92的选择部94(氧化剂供给控制单元)。恢复控制部92包括控制MEA 11的状态的恢复控制部92C、恢复控制部92D(膜电极接合体状态调整单元)以及控制燃料气体的供给状态或氧化剂气体的供给状态的恢复控制部92A、恢复控制部92B(供给气体状态调整单元)。氧化剂供给控制单元包括检测系统的运转状态(特定运转状态)的特定运转状态检测单元(选择部94)和根据运转状态来选择性地使恢复控制部92进行工作的选择部94。
根据上述结构，从MEA 11的正极侧透过来的氧到达由一氧化碳(CO)引起中毒的(催化剂反应劣化的)催化剂层112A。而且，CO通过与该氧发生化学反应而转变为二氧化碳且被去除，由此能够使MEA 11(催化剂层112A)的催化剂反应恢复。由此，氧没有被直接供给到催化剂层112A，而是通过燃料气体供给通路31等，因此在MEA 11的阳极侧不会形成局部电池，能够减轻MEA 11的化学性腐蚀。另外，透过了MEA 11的氧与吸附于催化剂层112A的CO的反应处于支配地位，能够抑制氢的燃烧，因此也能够减轻MEA 11的物理性劣化。
通过使构成燃料电池系统100的辅机(压缩机27、空气调压阀62等)的控制状态发生变化，能够使MEA 11中的氧的透过量增加。但是，根据燃料电池堆1的运转状态不同，对于使氧的透过量有效地增加而言最佳的、借助辅机进行的恢复控制及其组合是不同的。因此，在判断燃料电池堆1的运转状态的基础上，选择对于使氧的透过量增加而言最佳的恢复控制。由此，能够使MEA 11中的在电化学方面有效的催化剂表面积有效地增加，能够恢复MEA11中的催化剂反应或者预防催化剂反应的劣化。
特征在于，恢复控制部92使透过MEA 11的氧(氧化剂)的供给量增加。由此，能够减少MEA 11的外部的氧与氢的反应，来减轻由MEA 11的热导致的劣化。
特征在于，恢复控制部92A、92B进行以下控制：通过使MEA 11的正极侧与阳极侧的氧(氧化剂)的分压差dP增加，来使透过MEA 11被供给到催化剂层112A的氧的供给量增加。另外，恢复控制部92C、92D进行以下控制：通过使MEA 11的透氧系数k增加，来使透过MEA 11被供给到催化剂层112A的氧的供给量增加。由此，能够根据燃料电池堆1的运转状态来选择使MEA 11中的氧的透过量增加的方法。
特征在于，供给气体状态调整单元(恢复控制部92A、恢复控制部92D)控制氧化剂气体的压力和流量中的至少一方。由此，能够利用简单的方法控制透过MEA 11的氧(氧化剂)的供给量。
特征在于，氧化剂气体供排装置2具备调整氧化剂气体的流量的压缩机27和调整氧化剂气体的压力的空气调压阀62。供给气体状态调整单元用于改变氧化剂气体的流量和/或压力来使正极侧与阳极侧的氧化剂的分压差dP增加，该供给气体状态调整单元包括：恢复控制部92A，其控制压缩机27来使氧化剂气体的流量增加；以及恢复控制部92B，其控制空气调压阀62来使氧化剂气体的压力增加。由此，在现有的装置中，能够进行使MEA 11的正极侧与阳极侧之间的氧的分压差dP增加的控制，以使MEA 11中的氧的透过量增加。
特征在于，具备使冷却水向燃料电池堆1循环的冷却水循环装置4，并且冷却水循环装置4具备调整冷却水的温度的旁通阀65(或旁通阀66)。燃料气体供排装置3具备调整燃料气体的湿度的清洗阀64。而且，膜电极接合体状态调整单元包括恢复控制部92C和恢复控制部92D，该恢复控制部92C控制清洗阀64来使燃料气体的湿度上升，由此使MEA 11的透氧系数k上升，该恢复控制部92D控制旁通阀65(或旁通阀66)来使冷却水的温度上升，由此使透氧系数k上升。由此，在现有的装置中，能够进行使MEA 11的透氧系数k增加的控制，以使MEA 11中的氧的透过量增加。
特征在于，选择部94基于检测到的运转状态来选择恢复控制部92A～92D中的至少一个恢复控制部并使其进行工作。由此，能够检测燃料电池堆1的运转状态，在现有的装置中使MEA 11中的氧的透过量增加。特别是，能够选择使MEA 11的正极侧与阳极侧之间的氧的分压差dP增加的控制和使MEA 11的透氧系数k增加的控制中的最佳的控制。
特征在于，具备使冷却水向燃料电池堆1循环的冷却水循环装置4，并且冷却水循环装置4具备调整冷却水的温度的旁通阀65(或旁通阀66)。膜电极接合体状态调整单元包括恢复控制部92D，该恢复控制部92D控制旁通阀65(或旁通阀66)来使MEA 11的透氧系数k上升。特定运转状态检测单元包括检测冷却水的温度的水温传感器54。而且，选择部94在作为运转状态检测到冷却水的温度低于规定的阈值的状态时，选择恢复控制部92D并使其进行工作。由此，能够抑制燃料电池系统100的辅机的消耗电力，并且通过使MEA 11的温度上升来使MEA 11的透氧系数k增加，来去除中毒物质(CO)，使MEA 11中的催化剂反应恢复。
特征在于，燃料气体供排装置3具备调整燃料气体的湿度的清洗阀64。膜电极接合体状态调整单元包括恢复控制部92C，该恢复控制部92C控制清洗阀64来使MEA 11的透氧系数k上升。特定运转状态检测单元包括：水温传感器54，其检测在燃料电池堆1中循环的冷却水的温度；以及阻抗测定器8，其检测MEA 11的湿润度。而且，选择部94在作为运转状态检测到冷却水的温度为规定的阈值以上的状态且MEA 11为干燥状态时，选择恢复控制部92C并使其进行工作。由此，能够抑制燃料电池系统100的辅机的消耗电力，并且通过使MEA 11的湿润度上升来使MEA 11的透氧系数k增加，来去除中毒物质，使MEA 11中的催化剂反应恢复。
特征在于，特定运转状态检测单元(选择部94)包括：水温传感器54，其检测在燃料电池堆1中循环的冷却水的温度；以及湿润度检测单元(阻抗测定器8)，其检测MEA 11的湿润度。选择部94在作为运转状态检测到冷却水的温度为规定的阈值以上的状态且MEA 11为湿润状态时，选择流路状态控制单元(恢复控制部92A、92B)并使其进行工作。由此，能够抑制燃料电池系统100的辅机的消耗电力，并且使MEA 11的氧的分压差dP增加来去除中毒物质，使MEA 11中的催化剂反应快速地恢复。
特征在于，阻抗测定器8测量MEA 11的阻抗，选择部94基于阻抗来检测MEA 11的湿润度。由此，能够利用简单的方法判断MEA 11的湿润度的增减。
特定运转状态检测单元(选择部94)包括检测MEA 11的劣化状态的劣化检测部(电压传感器52)。选择部94在检测到MEA 11发生了劣化的情况下，进行恢复控制部92的选择动作。由此，在检测到燃料电池堆1发生了劣化之后使恢复控制部92进行工作，因此能够避免不必要的劣化恢复处理来削减能量消耗。
特征在于，劣化检测部是探测燃料电池堆1的输出电压的电压传感器52，在输出电压变得低于规定的阈值时，选择部94判断为MEA 11劣化。由此，能够利用简单的结构检测燃料电池堆1的催化剂层112A的劣化。
特征在于，在输出电压的电压降低为规定的速度以上时，选择部94执行恢复控制部92的所有控制。由此，能够根据中毒劣化的速度来选择MEA 11上的中毒物质的氧化去除的强度。另外，在中毒劣化少时，能够通过仅使一部分辅机进行工作以用于恢复控制，来使能量消耗为最低限度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非意在将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

Claims (29)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：
燃料电池主体，其由膜电极接合体和一对隔板形成，所述膜电极接合体具有隔着电解质膜设置的阳极催化剂和阴极催化剂，所述一对隔板形成所述阳极催化剂侧的流路和所述阴极催化剂侧的流路；
燃料供给系统，其向所述燃料电池主体供给燃料气体；
氧化剂供给系统，其向所述燃料电池主体供给氧化剂气体；
控制装置，其根据系统的运转状态来控制所述燃料供给系统和所述氧化剂供给系统；以及
催化剂劣化恢复装置，其使所述阳极催化剂的劣化恢复，
其中，所述催化剂劣化恢复装置包括：
多个催化剂劣化恢复单元；
特定运转状态检测单元，其检测系统的特定运转状态；以及
选择单元，其根据所述特定运转状态来选择性地使所述多个催化剂劣化恢复单元进行工作。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述多个催化剂劣化恢复单元具备透氧量增加单元，该透氧量增加单元使从所述阴极催化剂侧的流路透过所述膜电极接合体至所述阳极催化剂侧的流路的氧量增加。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述透氧量增加单元包括：
供给气体状态调整单元，其控制所述燃料气体的供给状态或者所述氧化剂气体的供给状态；以及
膜电极接合体状态调整单元，其控制所述膜电极接合体的状态。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元检测所述电解质膜的干燥/湿润状态。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元检测催化剂的劣化度。
6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元根据所述燃料电池主体的冷却水温度来估计所述燃料电池主体的湿润状态。
7.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述选择单元根据所述电解质膜的干燥/湿润状态，来选择性地驱动所述膜电极接合体状态调整单元和所述供给气体状态调整单元中的一方。
8.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
在检测到所述电解质膜为干燥状态时，所述选择单元驱动所述膜电极接合体状态调整单元。
9.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
在检测到所述电解质膜为湿润状态时，所述选择单元驱动所述供给气体状态调整单元。
10.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
当由催化剂劣化检测单元检测到劣化度为规定以上时，所述选择单元驱动所述膜电极接合体状态调整单元和所述供给气体状态调整单元这两方。
11.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：
燃料电池主体，其由膜电极接合体和一对隔板形成，所述膜电极接合体具有阳极催化剂和阴极催化剂，所述一对隔板形成阳极催化剂侧的流路和阴极催化剂侧的流路；
燃料供给系统，其向所述燃料电池主体供给燃料气体；
氧化剂供给系统，其向所述燃料电池主体供给氧化剂气体；
控制装置，其根据系统的运转状态来控制所述燃料供给系统和所述氧化剂供给系统；以及
催化剂劣化恢复装置，其使所述阳极催化剂的劣化恢复，
其中，所述催化剂劣化恢复装置包括：
氧化剂供给单元，其向所述阳极催化剂强制地供给氧化剂；以及
氧化剂供给控制单元，其控制所述氧化剂供给单元，
所述氧化剂供给单元包括：
膜电极接合体状态调整单元，其控制所述膜电极接合体的状态；以及
供给气体状态调整单元，其控制所述燃料气体的供给状态或者所述氧化剂气体的供给状态，
所述氧化剂供给控制单元包括：
特定运转状态检测单元，其检测系统的特定运转状态；以及
选择单元，其根据所述特定运转状态来选择性地使所述氧化剂供给单元进行工作。
12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述氧化剂供给单元使透过所述膜电极接合体的所述氧化剂的供给量增加。
13.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述供给气体状态调整单元进行以下控制：通过使所述膜电极接合体的阴极侧与阳极侧的所述氧化剂的分压差增加，来使透过所述膜电极接合体而供给到所述阳极催化剂的所述氧化剂的供给量增加。
14.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述膜电极接合体状态调整单元进行以下控制：通过使所述膜电极接合体的透氧系数增加，来使透过所述膜电极接合体而供给到所述阳极催化剂的所述氧化剂的供给量增加。
15.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述供给气体状态调整单元控制所述氧化剂气体的压力和流量中的至少一方。
16.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述氧化剂供给系统具备：
流量调整部，其调整所述氧化剂气体的流量；以及
压力调整部，其调整所述氧化剂气体的压力，
所述供给气体状态调整单元改变所述氧化剂气体的流量和/或压力，来使阴极侧与阳极侧的所述氧化剂的分压差增加，
所述供给气体状态调整单元包括：
第一恢复控制部，其控制所述流量调整部来使所述氧化剂气体的流量增加；以及
第二恢复控制部，其控制所述压力调整部来使所述氧化剂气体的压力增加。
17.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
具备使冷却水向所述燃料电池主体循环的冷却水循环系统，并且所述冷却水循环系统具备调整所述冷却水的温度的温度调整部，
所述燃料供给系统具备调整所述燃料气体的湿度的湿度调整部，
所述膜电极接合体状态调整单元包括：
第三恢复控制部，其控制所述湿度调整部来使所述燃料气体的湿度上升，由此使所述膜电极接合体的透氧系数上升；以及
第四恢复控制部，其控制所述温度调整部来使所述冷却水的温度上升，由此使所述透氧系数上升。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述选择单元基于检测到的所述特定运转状态来选择所述膜电极接合体状态调整单元和所述供给气体状态调整单元中的至少一方并使其进行工作。
19.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
具备使冷却水向所述燃料电池主体循环的冷却水循环系统，并且所述冷却水循环系统具备调整所述冷却水的温度的温度调整部，
所述膜电极接合体状态调整单元包括恢复控制部，该恢复控制部控制所述温度调整部来使所述膜电极接合体的透氧系数上升，
所述特定运转状态检测单元包括检测所述冷却水的温度的水温传感器，
在检测到处于所述冷却水的温度低于规定的阈值的状态时，所述选择单元选择所述恢复控制部并使其进行工作。
20.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料供给系统具备调整所述燃料气体的湿度的湿度调整部，
所述膜电极接合体状态调整单元包括恢复控制部，该恢复控制部控制所述湿度调整部来使所述膜电极接合体的透氧系数上升，
所述特定运转状态检测单元包括：水温传感器，其检测在所述燃料电池主体中循环的冷却水的温度；以及湿润度检测单元，其检测所述膜电极接合体的湿润度，
在检测到处于所述冷却水的温度为规定的阈值以上的状态且所述膜电极接合体为干燥状态时，所述选择单元选择所述恢复控制部并使其进行工作。
21.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元包括：水温传感器，其检测在所述燃料电池主体中循环的冷却水的温度；以及湿润度检测单元，其检测所述膜电极接合体的湿润度，
在检测到处于所述冷却水的温度为规定的阈值以上的状态且所述膜电极接合体为湿润状态时，所述选择单元选择所述供给气体状态调整单元并使其进行工作。
22.根据权利要求20所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述湿润度检测单元测量所述膜电极接合体的阻抗，
所述特定运转状态检测单元基于所述阻抗来检测所述膜电极接合体的湿润度。
23.根据权利要求11至17、19至22中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元包括劣化检测部，该劣化检测部检测所述膜电极接合体的劣化度，
在所述特定运转状态检测单元检测到所述膜电极接合体发生了劣化的情况下，所述选择单元进行所述氧化剂供给单元的选择动作。
24.根据权利要求18所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述特定运转状态检测单元包括劣化检测部，该劣化检测部检测所述膜电极接合体的劣化度，
在所述特定运转状态检测单元检测到所述膜电极接合体发生了劣化的情况下，所述选择单元进行所述氧化剂供给单元的选择动作。
25.根据权利要求23所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述劣化检测部是探测所述燃料电池主体的输出电压的电压传感器，
在所述输出电压变得低于规定的阈值时，所述特定运转状态检测单元判断为所述膜电极接合体发生了劣化。
26.根据权利要求24所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述劣化检测部是探测所述燃料电池主体的输出电压的电压传感器，
在所述输出电压变得低于规定的阈值时，所述特定运转状态检测单元判断为所述膜电极接合体发生了劣化。
27.根据权利要求25所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述输出电压的电压降低为规定的速度以上时，所述特定运转状态检测单元执行所述氧化剂供给单元中的所有控制。
28.根据权利要求26所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述输出电压的电压降低为规定的速度以上时，所述特定运转状态检测单元执行所述氧化剂供给单元中的所有控制。
29.一种燃料电池系统的控制方法，是进行恢复控制的燃料电池系统的控制方法，所述恢复控制用于根据系统的运转状态来控制向燃料电池主体供给的燃料气体和氧化剂气体的量，该燃料电池主体由膜电极接合体和一对隔板形成，所述膜电极接合体具有阳极催化剂和阴极催化剂，所述一对隔板形成阳极催化剂侧的流路和阴极催化剂侧的流路，并且，所述恢复控制用于使所述阳极催化剂的劣化恢复，所述燃料电池系统的控制方法的特征在于，包括以下步骤：
检测系统的特定运转状态；以及
在使用变更所述膜电极接合体的状态以及/或者变更所述阳极催化剂侧的流路和所述阴极催化剂侧的流路中的至少一方的流路状态的多个所述恢复控制来使氧化剂透过所述膜电极接合体而被强制地供给到所述阳极催化剂时，基于所述特定运转状态来选择性地进行所述恢复控制。
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