CN114335620A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制，从而从燃料电池获得较高的输出。燃料电池系统具有：燃料电池；燃料气体供给部，向上述燃料电池的阳极供给燃料气体；氧化剂气体供给部，向上述燃料电池的阴极供给氧化剂气体；湿度调整部，调整上述燃料气体的相对湿度和上述氧化剂气体的相对湿度；以及控制部，上述控制部检测上述燃料电池的阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度，并且检测上述燃料电池的阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度，上述控制部基于上述检测结果来控制上述湿度调整部，使得上述阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度高于上述阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度。

Description

燃料电池系统
技术领域
本公开涉及燃料电池系统。
背景技术
关于政府的权利的声明
基于丰田汽车株式会社、国立大学法人东京工业大学、以及为了美国能源部而运营的劳伦斯伯克利国家实验室之间的联合研发协议(Cooperative Research andDevelopment Agreement：CRADA)第FP00004340号进行了本发明。政府具有本发明的一定的权利。
燃料电池(FC)是在一个单电池或者层叠了多个单电池(以下，存在记载为单元的情况)的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池堆的情况)中通过作为燃料气体的氢(H2)与作为氧化剂气体的氧(O2)的电化学反应取出电能量的发电装置。此外，以下，也存在不特别地区分燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。
该燃料电池的单电池通常由膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)、和根据需要夹持该膜电极接合体的两面的两片隔离件构成。
膜电极接合体具有在具有质子(H+)传导性的固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别依次形成有催化剂层和气体扩散层的构造。因此，膜电极接合体存在被称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。
隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件也作为发电的电的集电体发挥功能。
在燃料电池的燃料极(阳极)，从气体流路和气体扩散层供给的氢通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路而进行做功，并向阴极移动。向阴极供给的氧在阴极上与质子及电子进行反应，并生成水。
生成的水给予电解质膜适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，向系统外排出。
对于车载于燃料电池车辆(以下，存在记载为车辆的情况)来使用的燃料电池进行了各种研究。在燃料电池中，在运转中需要确保电解质膜的质子传导性，因此将燃料气体和氧化剂气体加湿的情况较多。
例如在专利文献1中公开有以燃料电池的阳极入口处的燃料气体的相对湿度(RH)高于燃料电池的阴极入口处的氧化剂气体的相对湿度的方式控制湿度调整机构的控制机构。
在专利文献2中记载公开有：燃料电池的加湿装置将通过空气供给路向阴极供给的空气加湿，使得其相对湿度为20％以上并且60％以下的范围内。
专利文献1：日本特开2008-027606号公报
专利文献2：日本特开2015-185525号公报
上述专利文献1并不规定阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度，而规定了阴极入口处的氧化剂气体的相对湿度。在专利文献1中记载有通过生成水控制成阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度为100％。因此，根据燃料电池的运转条件，存在阳极入口的燃料气体的相对湿度和阴极出口的氧化剂气体的相对湿度都变为100％以上的情况。在这样的情况下，存在不能获得燃料电池的所希望的输出的问题。
发明内容
本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制并从燃料电池获得较高的输出的燃料电池系统。
本公开的燃料电池系统具有：燃料电池；燃料气体供给部，向上述燃料电池的阳极供给燃料气体；氧化剂气体供给部，向上述燃料电池的阴极供给氧化剂气体；湿度调整部，调整上述燃料气体的相对湿度和上述氧化剂气体的相对湿度；以及控制部，上述控制部检测上述燃料电池的阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度，并且检测上述燃料电池的阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度，上述控制部基于上述检测结果来控制上述湿度调整部，使得上述阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度高于上述阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述阳极入口的上述燃料气体的相对湿度为100％以上，上述阴极出口的上述氧化剂气体的相对湿度为60％以下。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述阳极入口的上述燃料气体的相对湿度为30％以上，上述阴极出口的上述氧化剂气体的相对湿度为0％以上且不足30％。
根据本公开的燃料电池系统，能够以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制，从而能够从燃料电池获得较高的输出。
附图说明
图1是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图2是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图3是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图4是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图5是表示向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度、与将向阳极(电极A)供给的燃料气体的相对湿度固定于30％并使向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度变化为0～30％来将燃料电池发电时的阴极的开路电位(OCP)的关系的图。
图6是表示将向阳极供给的燃料气体的相对湿度固定于100％并使向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度变化时的向阴极供给的氧化剂气体的相对湿度与燃料电池的开电路电压(OCV)的关系的图。
图7是在将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度为40％、50％、60％、100％的条件下将燃料电池发电时的燃料电池的电流密度-电压曲线。
图8是在将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度为40％、50％、60％、100％的条件下将燃料电池发电时的燃料电池的电流密度-IR-Free曲线。
附图标记说明
10…燃料电池；20…燃料气体供给部；21…燃料气体供给流路；22…燃料废气排出流路；23…阳极气液分离器；24…循环流路；30…氧化剂气体供给部；31…氧化剂气体供给流路；32…氧化剂废气排出流路；40…湿度调整部；41…阴极气液分离器；42…旁通流路；43…水罐；44…湿度交换部；50…控制部；60…阳极湿度传感器；70…阴极湿度传感器；80…温度传感器；90…电流传感器；100…燃料电池系统；200…燃料电池系统；300…燃料电池系统；400…燃料电池系统。
具体实施方式
本公开的燃料电池系统具有：燃料电池；燃料气体供给部，向上述燃料电池的阳极供给燃料气体；氧化剂气体供给部，向上述燃料电池的阴极供给氧化剂气体；湿度调整部，调整上述燃料气体的相对湿度和上述氧化剂气体的相对湿度；以及控制部，上述控制部检测上述燃料电池的阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度，并且检测上述燃料电池的阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度，上述控制部基于上述检测结果来控制上述湿度调整部，使得上述阳极入口处的上述燃料气体的相对湿度高于上述阴极出口处的上述氧化剂气体的相对湿度。
本研究人员发现了通过以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制而燃料电池的输出(电压)提高。若考虑上述情况，则在专利文献1所记载的技术中，根据燃料电池的运转条件，存在阳极入口的燃料气体的相对湿度与阴极出口的氧化剂气体的相对湿度都变为100％以上的情况，从而存在不能获得较高的输出的情况。
根据本公开，能够以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制，从而能够从燃料电池获得较高的输出特性。
另外，根据本公开，通过以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制，能够使得阳极的面内整个区域中的燃料气体的相对湿度高于阴极的面内整个区域中的氧化剂气体的相对湿度，从而能够从燃料电池获得较高的输出特性。
本公开的燃料电池系统至少具有燃料电池、燃料气体供给部、氧化剂气体供给部、湿度调整部以及控制部。
本公开的燃料电池系统通常搭载于使驱动源为电动机(马达)的燃料电池车辆来使用。
另外，本公开的燃料电池系统也可以搭载于通过二次电池的电力也能够行驶的车辆来使用。
电动机并不特别地限定，也可以是以往公知的驱动马达。
燃料电池可以仅具有一个单电池，也可以是作为将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组。
单电池的层叠数并不特别地限定，例如，可以是2个～数百个，也可以是2～200个。
燃料电池组也可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。
燃料电池的单电池至少具备膜电极接合体。
膜电极接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层。
阳极(燃料极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层。
将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。
催化剂层例如也可以具备促进电化学反应的催化剂金属、具有质子传导性的电解质、以及具有电子传导性的碳粒子等。
作为催化剂金属，例如能够使用白金(Pt)、和由Pt与其他的金属构成的合金(例如混合了钴和镍等的Pt合金)等。
作为电解质，也可以是氟类树脂等。作为氟类树脂，例如也可以使用全氟磺酸型聚合物溶液等。
上述催化剂金属担载于碳粒子上，在各催化剂层，担载了催化剂金属的碳粒子(催化剂粒子)与电解质也可以混合存在。
用于担载催化剂金属的碳粒子(担载用碳粒子)例如也可以使用通过对一般市面出售的碳粒子(碳粉末)进行加热处理而提高了自身的疏水性的疏水化碳粒子等。
将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
气体扩散层也可以是具有透气性的导电性部件等。
作为导电性部件，例如能够举出碳布及碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如能够举出包含水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如，也可以是全氟磺酸型聚合物膜(杜邦公司制)等。
根据需要，单电池也可以具备夹持膜电极接合体的两面的两片隔离件。两片隔离件的一方是阳极侧隔离件，另一方是阴极侧隔离件。在本公开中，将阳极侧隔离件和阴极侧隔离件统称为隔离件。
隔离件也可以具有用于使反应气体和制冷剂向单电池的层叠方向流通的供给孔和排出孔。作为制冷剂，为了防止低温时的冻结，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。反应气体是燃料气体、或者氧化剂气体。燃料气体也可以是氢等。氧化剂气体也可以是氧、空气、干燥空气等。
供给孔能够举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。
排出孔能够举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。
隔离件可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔。
隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外，隔离件也可以在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将燃料电池的温度保持恒定的制冷剂流路。
在隔离件是阳极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阳极侧隔离件可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有使燃料气体从燃料气体供给孔向燃料气体排出孔流动的燃料气体流路，也可以在与和阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
在隔离件是阴极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阴极侧隔离件也可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有使氧化剂气体从氧化剂气体供给孔向氧化剂气体排出孔流动的氧化剂气体流路，也可以在与和阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如也可以是将碳压缩而成为不透气的致密质碳、和冲压成型的金属(例如，铁、铝、以及不锈钢等)板等。另外，隔离件也可以具备集电功能。
燃料电池组也可以具有各供给孔连通的入口岐管、和各排出孔连通的出口岐管等岐管。
入口岐管能够举出阳极入口岐管、阴极入口岐管以及制冷剂入口岐管等。
出口岐管能够举出阳极出口岐管、阴极出口岐管以及制冷剂出口岐管等。
燃料电池系统具有燃料气体供给部。燃料气体供给部向燃料电池的阳极供给燃料气体。燃料气体供给部也可以向燃料电池组的各阳极供给燃料气体。
燃料气体主要是含有氢的气体，例如也可以是氢气。
作为燃料气体供给部，例如能够举出燃料罐等，具体而言，能够举出液体氢罐、压缩氢罐等。
燃料气体供给部与控制部或者湿度调整部电连接。根据来自控制部或者湿度调整部的控制信号来驱动燃料气体供给部。燃料气体供给部也可以由控制部或者湿度调整部进行控制，进而对从由从燃料气体供给部向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个进行控制。
燃料电池系统也可以具备燃料气体供给流路。
燃料气体供给流路将燃料气体供给部与燃料电池的阳极入口连接。燃料气体供给流路使燃料气体从燃料气体供给部向燃料电池的阳极的供给成为可能。燃料气体供给流路使燃料气体从燃料气体供给部向燃料电池组的各阳极的供给成为可能。
燃料电池系统也可以具备燃料废气排出流路。
燃料废气排出流路与燃料电池的阳极出口连接。燃料废气排出流路回收作为从燃料电池的阳极排出的燃料气体的燃料废气。燃料废气排出流路也可以回收从燃料电池组的各阳极排出的燃料废气。
燃料废气包括在阳极保持未反应的状态不变通过的燃料气体、在阴极生成的生成水到达至阳极的水分、在催化剂层和电解质膜等生成的腐蚀物质、以及也可以在扫气时向阳极供给的氧化剂气体等。
在燃料废气排出流路，也可以具备燃料废气排出阀。
燃料废气排出阀使将燃料废气向外部(系统外)排出成为可能。此外，外部可以是燃料电池系统的外部，也可以是车辆的外部。
也可以构成为：燃料废气排出阀与控制部或者湿度调整部电连接，并被控制部或者湿度调整部控制燃料废气排出阀的开闭，由此调整燃料废气向外部的排出流量。另外，通过调整燃料废气排出阀的开度，也可以调整向阳极供给的燃料气体压力(阳极压力)。
燃料电池系统也可以具备循环流路。
循环流路从燃料废气排出流路分支并与燃料气体供给流路连接。循环流路使所回收的燃料废气作为循环气体返回至阳极成为可能。循环流路使将所回收的燃料废气中所包含的水分向阳极供给成为可能。
循环流路也可以在与燃料气体供给流路的合流部与燃料气体供给流路合流。
根据需要，燃料电池系统也可以在循环流路上具备调整循环气体的流量的氢泵等循环用泵、和推出器等。
也可以构成为：循环用泵与控制部或者湿度调整部电连接，并被控制部或者湿度调整部控制循环用泵的驱动的打开·关闭和转速等，由此调整循环气体的流量。
推出器例如也可以配置于燃料气体供给流路与循环流路的合流部。推出器将包括燃料气体和循环气体在内的混合气体向燃料电池的阳极供给。推出器也可以将包括燃料气体和循环气体在内的混合气体向燃料电池组的各阳极供给。作为推出器，能够采用以往公知的推出器。
燃料电池系统具有氧化剂气体供给部。
氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。氧化剂气体供给部也可以向燃料电池组的各阴极供给氧化剂气体。
氧化剂气体是含氧气体，也可以是空气、干燥空气以及纯氧等。
作为氧化剂气体供给部，例如能够使用空气压缩机等。
氧化剂气体供给部与控制部或者湿度调整部电连接。根据来自控制部或者湿度调整部的控制信号来驱动氧化剂气体供给部。氧化剂气体供给部被控制部或者湿度调整部控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力构成的群中选出的至少一个。
燃料电池系统也可以具备氧化剂气体供给流路。
氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池的阴极入口连接。氧化剂气体供给流路使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极的供给成为可能。氧化剂气体供给流路也可以使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池组的各阴极的供给成为可能。
燃料电池系统也可以具备氧化剂废气排出流路。
氧化剂废气排出流路与燃料电池的阴极出口连接。氧化剂废气排出流路使作为从燃料电池的阴极排出的氧化剂气体的氧化剂废气向外部的排出成为可能。氧化剂废气排出流路也可以使从燃料电池组的各阴极排出的氧化剂废气向外部的排出成为可能。
也可以在氧化剂废气排出流路设置有氧化剂气体压力调整阀。
氧化剂气体压力调整阀与控制部或者湿度调整部电连接，通过控制部或者湿度调整部将氧化剂气体压力调整阀开阀，由此将作为反应完毕的氧化剂气体的氧化剂废气从氧化剂废气排出流路向外部排出。另外，也可以通过调整氧化剂气体压力调整阀的开度来调整向阴极供给的氧化剂气体压力(阴极压力)。
另外，燃料气体供给流路与氧化剂气体供给流路也可以经由合流流路连接。也可以在合流流路设置有扫气阀。
也可以构成为：扫气阀与控制部或者湿度调整部电连接，通过控制部或者湿度调整部将扫气阀开阀，由此使氧化剂气体供给部的氧化剂气体作为扫气气体来向燃料气体供给流路内流入。
用于扫气的扫气气体可以是燃料气体，可以是氧化剂气体，也可以是包含这两方的气体的混合反应气体。
作为燃料电池的冷却系统，燃料电池系统可以具备制冷剂供给部，也可以具备制冷剂循环流路。
制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔和制冷剂排出孔连通，能够使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环。
制冷剂供给部与控制部或者湿度调整部电连接。根据来自控制部或者湿度调整部的控制信号来驱动制冷剂供给部。制冷剂供给部也可以被控制部或者湿度调整部控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。由此也可以控制燃料电池的温度。
制冷剂供给部例如能够举出冷却水泵等。
也可以在制冷剂循环流路设置有将冷却水的热散热的散热器。
作为冷却水(制冷剂)，为了防止低温时的冻结，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。
燃料电池系统也可以具备二次电池。
二次电池(电池)只要是能够充放电的电池即可，例如能够举出镍氢二次电池、和锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外，二次电池也可以包括双电层电容器等蓄电元件。二次电池也可以是将多个串联连接的结构。二次电池向电动机和氧化剂气体供给部等供给电力。二次电池也可以从车辆的外部的电源、例如家庭用电源充电。也可以通过燃料电池的输出来将二次电池充电。二次电池的充放电由控制部控制。
燃料电池系统具备控制部。
控制部在物理上例如具有CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序和控制数据等的ROM(只读存储器)和主要作为用于控制处理的各种作业区域来使用的RAM(随机存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如也可以是ECU(电子控制单元)等控制装置。
也可以构成为：控制部与也可以搭载于车辆的点火开关电连接。即使切断点火开关，控制部也可以通过外部电源进行动作。
控制部检测燃料电池的阳极入口处的燃料气体的相对湿度，并且检测燃料电池的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
燃料电池系统也可以在燃料电池的阳极入口附近具备阳极湿度传感器。阳极湿度传感器也可以配置于燃料气体供给流路上的任意的位置。当在燃料气体供给流路上配置有湿度交换部、水罐以及循环流路合流部等的情况下，阳极湿度传感器也可以配置于比它们靠下游(靠近燃料电池的一侧)的位置。阳极湿度传感器测定燃料电池的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。控制部也可以与阳极湿度传感器电连接。而且，也可以构成为：阳极湿度传感器将测定结果给予至控制部，控制部检测阳极湿度传感器测定出的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。也可以将检测到的燃料电池的阳极入口处的燃料气体的相对湿度视为燃料电池的阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度。
燃料电池系统也可以在燃料电池的阴极出口附近具备阴极湿度传感器。阴极湿度传感器也可以配置于氧化剂废气排出流路上的任意的位置。当在氧化剂废气排出流路上配置有湿度交换部和阴极气液分离器等的情况下，也可以配置于比它们靠上游(靠近燃料电池的一侧)的位置。阴极湿度传感器测定燃料电池的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。控制部也可以与阴极湿度传感器电连接。而且，也可以构成为：阴极湿度传感器将测定结果给予至控制部，控制部检测阴极湿度传感器测定出的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。也可以将检测到的燃料电池的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度视为燃料电池的阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度。
在本公开中，将阳极湿度传感器和阴极湿度传感器统称为湿度传感器。湿度传感器例如由露点计构成。
燃料电池系统也可以具有温度传感器和电流传感器。
温度传感器测定燃料电池的温度。控制部也可以与温度传感器电连接。也可以构成为：温度传感器将测定结果给予至控制部，控制部检测温度传感器测定出的燃料电池的温度。
电流传感器测定在燃料电池中流动的电流。控制部也可以与电流传感器电连接。也可以构成为：电流传感器将测定结果给予至控制部，控制部检测电流传感器测定出的燃料电池的电流。
控制部检测在燃料电池中流动的电流、燃料电池的温度、从由从燃料气体供给部向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个、以及从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。控制部根据检测结果导出阳极的面内整个区域的发电分布和湿度分布，并且导出阴极的面内整个区域的发电分布和湿度分布。控制部也可以根据导出结果来检测燃料电池的阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度，并且检测燃料电池的阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度。而且，也可以将检测到的燃料电池的阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度视为燃料电池的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。另外，也可以将检测到的燃料电池的阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度视为燃料电池的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
控制部基于检测结果来控制湿度调整部，使得阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
阳极入口的燃料气体的相对湿度也可以为30％以上。在该情况下，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度也可以为0％以上。从减少燃料电池的电阻的观点出发，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度可以为10％以上，也可以为20％以上。从提高燃料电池的电压的观点出发，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度也可以不足30％。
阳极入口的燃料气体的相对湿度也可以为100％以上。由此，能够在燃料电池中抑制氧化剂气体的水分被燃料气体夺走，因此阴极出口的氧化剂气体的相对湿度的控制变得容易。阴极出口的氧化剂气体的相对湿度低于阳极入口的燃料气体的相对湿度即可。阴极出口的氧化剂气体的相对湿度也可以为0％以上。从减少燃料电池的电阻的观点出发，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度可以为10％以上，可以为20％以上，可以为30％以上，也可以为40％以上。从提高燃料电池的电压的观点出发，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度也可以为60％以下。
燃料电池系统具备湿度调整部。
湿度调整部调整燃料气体的相对湿度和氧化剂气体的相对湿度。
湿度调整部也可以被控制部反馈控制，使得阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
湿度调整部也可以兼备控制部的功能。
在湿度调整部兼备控制部的功能的情况下，湿度调整部也可以经由输入输出接口与制冷剂供给部、燃料废气排出阀、氧化剂气体压力调整阀、扫气阀、燃料气体供给部、氧化剂气体供给部、制冷剂供给部、阴极气液分离器、阳极气液分离器、湿度交换部、水罐等电连接。
湿度调整部也可以控制燃料气体供给部等来控制从由向燃料电池的阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。
湿度调整部也可以控制氧化剂气体供给部等来控制从由向燃料电池的阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。
湿度调整部也可以控制制冷剂供给部来控制燃料电池的温度。
湿度调整部也可以具备水罐、阴极气液分离器、阳极气液分离器以及湿度交换部等。
水罐向阳极供给水。水罐与控制部或者湿度调整部电连接。根据来自控制部或者湿度调整部的控制信号来驱动水罐。对于水罐而言，也可以通过控制部或者湿度调整部的控制来控制向阳极供给的水量。
阴极气液分离器与氧化剂废气排出流路连接，将作为从阴极出口排出的氧化剂气体的氧化剂废气中所包含的生成水与氧化剂气体分离来回收生成水，并将回收的生成水向阳极供给。阴极气液分离器也可以与控制部或者湿度调整部电连接。对于阴极气液分离器而言，也可以通过控制部或者湿度调整部的控制来控制其出口阀的开闭和开度。由此也可以控制向阳极供给的水量。
阳极气液分离器配置于燃料废气排出流路与循环流路的分支点，将作为从阳极出口排出的燃料气体的燃料废气中所包含的水分与燃料气体分离来回收水分，并将回收的水分向阳极供给。阳极气液分离器也可以与控制部或者湿度调整部电连接。对于阳极气液分离器而言，也可以通过控制部或者湿度调整部的控制来控制其出口阀的开闭和开度。由此也可以控制向阳极供给的水量。
湿度交换部与燃料气体供给流路连接，并且与氧化剂气体供给流路或者氧化剂废气排出流路的任意一方连接。在与燃料气体供给流路及氧化剂气体供给流路连接的情况下，湿度交换部回收向阴极入口供给的氧化剂气体中所包含的水分，并将回收的水分向燃料气体供给流路供给。在与燃料气体供给流路及氧化剂废气排出流路连接的情况下，湿度交换部回收作为从阴极出口排出的氧化剂气体的氧化剂废气中所包含的生成水，并将回收的生成水向燃料气体供给流路供给。湿度交换部也可以与控制部或者湿度调整部电连接。也可以通过控制部或者湿度调整部控制湿度交换部来控制向阳极供给的水量。湿度交换部例如也可以是加湿器等。
·阳极侧控制
湿度调整部也可以调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
也可以向供给至阳极的燃料气体喷射水等来调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阳极湿度传感器监视阳极入口处的燃料气体的相对湿度。控制部也可以基于测量结果控制湿度调整部来将阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的量的水从水罐向阳极供给，由此调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阳极湿度传感器监视阳极入口处的燃料气体的相对湿度。控制部也可以基于测量结果控制湿度调整部来将阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的量的生成水从阴极气液分离器向阳极供给，由此调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。在该情况下，也可以根据向阴极供给的氧化剂气体的流量等条件来控制水的喷射量。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阳极湿度传感器监视阳极入口处的燃料气体的相对湿度。控制部也可以基于测量结果控制湿度调整部来将阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的量的水从阳极气液分离器向阳极供给，由此调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。在该情况下，也可以根据向阳极供给的燃料气体的流量等条件来控制水的喷射量。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阳极湿度传感器监视阳极入口处的燃料气体的相对湿度。控制部也可以基于测量结果控制湿度调整部，将阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的量的水从湿度交换部向阳极供给，由此调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过温度传感器监视燃料电池的温度，并且控制部检测从由向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个和燃料电池的温度。控制部基于检测结果来计算阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度所需的液体水量。控制部基于计算结果控制湿度调整部来控制水罐或者阴极气液分离器的出口阀或者阳极气液分离器的出口阀或者湿度交换部。由此也可以通过将计算出的量的水向阳极供给来调整阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
燃料气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过温度传感器监视燃料电池的温度，并且控制部检测从由向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个和燃料电池的温度。控制部基于检测结果来计算阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度所需的液体水量。控制部基于计算结果控制湿度调整部来控制从由从燃料气体供给部向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。由此也可以通过将计算出的量的水向阳极供给来进行燃料气体的相对湿度的调整。在该情况下，湿度调整部与燃料气体供给部电连接，控制从由从燃料气体供给部向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。
作为燃料气体的氢在燃料电池的运转中始终被消耗，因此通过上述的任意一个的调整，阳极能够在面内整个区域使燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。因此，也可以将阳极入口处的燃料气体的相对湿度视为阳极的面内整个区域的燃料气体的相对湿度。
·阴极侧控制
湿度调整部也可以调整阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
湿度调整部也可以通过控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个来调整阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。在该情况下，湿度调整部与氧化剂气体供给部电连接，控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。
湿度调整部也可以通过控制燃料电池的温度来调整阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。也可以通过控制在燃料电池的内外循环的制冷剂的流量来控制燃料电池的温度。在该情况下，湿度调整部与制冷剂供给部电连接，控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。
在阴极，消耗氧化剂气体而产生生成水。因此，在阴极，通常阴极出口的氧化剂气体为最大相对湿度。因此，阴极出口的氧化剂气体的相对湿度也可以视为阴极的面内整个区域的氧化剂气体的相对湿度。
氧化剂气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阴极湿度传感器监视阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。而且也可以构成为：控制部根据所测量到的相对湿度控制湿度调整部来控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个，由此调整阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
氧化剂气体的相对湿度的调整也可以是以下的方法。控制部通过阴极湿度传感器监视阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。而且也可以构成为：控制部根据所测量到的相对湿度控制湿度调整部来控制燃料电池的温度，由此调整阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
在氧化剂气体的流动与燃料气体的流动为相反方向的情况下，在通过燃料电池的阴极的中途氧化剂气体的水分通过电解质膜来向阳极移动，因此存在阴极出口的氧化剂气体的相对湿度没有变为最大相对湿度的情况。在该情况下，控制部检测在燃料电池中流动的电流和燃料电池的温度、向阳极供给的燃料气体的流量和压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力。控制部根据检测结果来计算阳极的面内整个区域的发电分布及湿度分布和阴极的面内整个区域的发电分布及湿度分布。控制部也可以根据计算结果来推算阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度和阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度。阴极的面内整个区域的氧化剂气体的相对湿度也可以视为阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。
而且，控制部可以基于推算结果以阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度不足阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度的方式使用湿度调整部来控制从由向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个，也可以使用湿度调整部来控制燃料电池的温度。
另外，也可以预先准备表示模拟好的在燃料电池中流动的电流及燃料电池的温度、向阳极供给的燃料气体的流量及压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量及压力、与阳极的面内整个区域的发电分布及湿度分布和阴极的面内整个区域的发电分布及湿度分布的关系的数据群并导入于控制部。而且，也可以构成为：控制部通过将在燃料电池中流动的电流及燃料电池的温度、向阳极供给的燃料气体的流量及压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量及压力与该数据群对照，从而导出阳极的面内整个区域的发电分布及湿度分布和阴极的面内整个区域的发电分布及湿度分布，并推算阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度和阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度。阴极的面内整个区域的氧化剂气体的相对湿度也可以视为阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。而且，控制部可以以阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度不足阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度的方式使用湿度调整部来控制从由向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个，也可以使用湿度调整部来控制燃料电池的温度。
对于向阴极供给的氧化剂气体而言，若不通过加湿器等，如果燃料电池的温度在50℃～80℃的范围内，则通常在室温下为相对湿度60％左右。因此，通过向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力等控制成使阴极出口的氧化剂气体的相对湿度低于阳极入口处的燃料气体的相对湿度是比较容易的。因此，也可以反馈控制从由向阴极供给的氧化剂气体的流量、压力以及燃料电池的温度构成的群中选出的至少一个来调整阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。
图1是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图1所示的燃料电池系统100具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、阳极气液分离器23、循环流路24、氧化剂气体供给部30、氧化剂气体供给流路31、氧化剂废气排出流路32、湿度调整部40、控制部50、阳极湿度传感器60以及阴极湿度传感器70。
阳极湿度传感器60配置于燃料气体供给流路21上，测定阳极入口处的燃料气体的相对湿度。如点划线所示，阳极湿度传感器60与控制部50电连接，将测定出的燃料气体的相对湿度给予至控制部50。
阴极湿度传感器70配置于氧化剂废气排出流路32上，测定阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。阴极湿度传感器70与控制部50电连接，将测定出的氧化剂气体的相对湿度给予至控制部50。
控制部50与湿度调整部40电连接，基于检测到的燃料气体的相对湿度和氧化剂气体的相对湿度的结果来控制湿度调整部40。
湿度调整部40与燃料气体供给部20、阳极气液分离器23以及氧化剂气体供给部30电连接。
阳极气液分离器23配置于燃料废气排出流路22与循环流路24的分支点，从作为从阳极出口排出的燃料气体的燃料废气中分离燃料气体和水分，回收水分，并经由循环流路24向燃料气体供给流路21供给水分。
湿度调整部40控制燃料气体供给部20，控制从由向燃料电池10的阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。阳极气液分离器23的出口阀被湿度调整部40控制其开闭和开度，并被控制经由循环流路24向燃料气体供给流路21返回的水量。通过这些控制，调整燃料电池10的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
湿度调整部40控制氧化剂气体供给部30，控制从由向燃料电池10的阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个，由此调整燃料电池10的阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
由此，控制部50控制成阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
图2是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图2所示的燃料电池系统200具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、氧化剂气体供给部30、氧化剂气体供给流路31、氧化剂废气排出流路32、湿度调整部40、阴极气液分离器41、旁通流路42、控制部50、阳极湿度传感器60以及阴极湿度传感器70。在图2中，省略与图1相同的部件的说明。
阴极气液分离器41配置于氧化剂废气排出流路32上，从作为从阴极出口排出的氧化剂气体的氧化剂废气中分离氧化剂气体和生成水，回收生成水，并经由旁通流路42向燃料气体供给流路21供给生成水。
阴极气液分离器41与湿度调整部40电连接。阴极气液分离器41的出口阀被湿度调整部40控制其开闭和开度，并被控制经由旁通流路42向燃料气体供给流路21供给的生成水的量。由此，控制部50调整燃料电池10的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。氧化剂气体的相对湿度的调整方法与图1的情况相同。
图3是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图3所示的燃料电池系统300具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、氧化剂气体供给部30、氧化剂气体供给流路31、氧化剂废气排出流路32、湿度调整部40、水罐43、控制部50、阳极湿度传感器60以及阴极湿度传感器70。在图3中，省略与图1相同的部件的说明。
水罐43向燃料气体供给流路21供给水。水罐43与湿度调整部40电连接。对于水罐43而言，通过湿度调整部40的控制，控制向燃料气体供给流路21供给的水量。由此，控制部50调整燃料电池10的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。氧化剂气体的相对湿度的调整方法与图1的情况相同。
图4是表示本公开的燃料电池系统的另一个例子的简要结构图。
图4所示的燃料电池系统400具备燃料电池10、燃料气体供给部20、燃料气体供给流路21、燃料废气排出流路22、氧化剂气体供给部30、氧化剂气体供给流路31、氧化剂废气排出流路32、湿度调整部40、湿度交换部44、控制部50、温度传感器80以及电流传感器90。在图4中，省略与图1相同的部件的说明。
温度传感器80测定燃料电池的温度。温度传感器80与控制部50电连接，并将测定出的燃料电池的温度给予至控制部50。
电流传感器90测定在燃料电池中流动的电流。电流传感器90与控制部50电连接，并将测定出的在燃料电池中流动的电流给予至控制部50。
湿度调整部40与控制部50电连接，将向阳极供给的燃料气体的流量及压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量及压力给予至控制部50。
控制部50检测在燃料电池中流动的电流、燃料电池的温度、向阳极供给的燃料气体的流量及压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量及压力。
控制部50根据在燃料电池中流动的电流、燃料电池的温度、向阳极供给的燃料气体的流量及压力、向阴极供给的氧化剂气体的流量及压力来计算阳极的面内整个区域的发电分布及湿度分布和阴极的面内整个区域的发电分布及湿度分布。
控制部50根据发电分布和湿度分布的计算结果推算阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度和阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度。阴极的面内整个区域的氧化剂气体的相对湿度也可以视为阴极出口的氧化剂气体的相对湿度。阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度也可以视为阳极入口的燃料气体的相对湿度。
而且，控制部50基于推算结果使用湿度调整部40，控制从由向阳极供给的燃料气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个，并且使用湿度调整部40，控制从由向阴极供给的氧化剂气体的流量与压力构成的群中选出的至少一个。
湿度交换部44配置于氧化剂废气排出流路32上和燃料气体供给流路21上，回收在氧化剂废气排出流路32中流动的氧化剂废气所包含的生成水，并向燃料气体供给流路21供给该生成水。湿度交换部44与湿度调整部40电连接。对于湿度交换部44而言，通过湿度调整部40的控制，控制向燃料气体供给流路21供给的生成水的量。由此，控制部50调整燃料电池10的阳极入口处的燃料气体的相对湿度。
通过这些控制，控制部50能够控制成阳极的面内整个区域内的燃料气体的相对湿度高于阴极的面内整个区域内的氧化剂气体的相对湿度，并且控制部50能够控制成阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度。
【实施例】
以下，对阳极中的燃料气体的相对湿度高于阴极中的氧化剂气体的相对湿度的情况下的效果进行说明。
(参考例1)
准备规定的燃料电池，将向阳极供给的燃料气体的相对湿度固定于30％，在向阴极供给的氧化气体的相对湿度为0％、5％、10％、20％、30％的条件下进行燃料电池的发电，并测定了阴极(电极C)相对于阳极(电极A)的开路电位(OCP)。开路电位是未连接负载时的阴极或者阳极的电位。在参考例1中使用的燃料气体是氢，氧化剂气体是空气。
图5是表示向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度、与将向阳极(电极A)供给的燃料气体的相对湿度固定于30％并使向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度变化为0～30％来将燃料电池发电时的阴极的开路电位(OCP)的关系的图。用图5所示的虚线表示的曲线是根据Gibbs-Duhem的关系导出的理论曲线，方形图是实测值。如理论曲线所示的那样，可知若在阳极和阴极存在相对湿度差，则阴极相对于阳极的开路电位提高。
实验的结果是，对于OCP而言，以阳极的燃料气体的相对湿度为30％和阴极的氧化剂气体的相对湿度为30％的情况为基准，确认了最大60mV的电位的提高。这样可知能够在理论上解析实验结果。
(参考例2)
准备规定的燃料电池，将向阳极供给的燃料气体的相对湿度固定于100％，在向阴极供给的氧化剂气体的相对湿度为40％、50％、60％的条件下进行燃料电池的发电，并测定了燃料电池的开电路电压(OCV)。开电路电压是未连接负载时的燃料电池的电压。在参考例2中使用的燃料气体是氢，氧化剂气体是空气。
图6是将向阳极供给的燃料气体的相对湿度固定于100％并使向阴极(电极C)供给的氧化剂气体的相对湿度变化时的向阴极供给的氧化剂气体的相对湿度与燃料电池的开电路电压(OCV)的关系的图。用图6所示的实线表示的曲线是使用了能斯特方程的理论曲线。用图6所示的虚线表示的曲线是考虑了质子活量的理论曲线。用圆圈表示的曲线是实测值。根据用实线表示的理论曲线，OCV以阳极的燃料气体的相对湿度为100％和阴极的氧化剂气体的相对湿度为100％的情况为基准通过将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度降低而上升。
可见若将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度变化，则在阴极的氧化剂气体的相对湿度为60％以下的区域内能够期待50mV以上的OCV的提高。根据虚线所示的理论曲线在理论上可见该效果主要是质子活量的效果。
实验的结果是，OCV以阳极的燃料气体的相对湿度为100％和阴极的氧化剂气体的相对湿度为100％的情况为基准在阴极的氧化剂气体的相对湿度为60％以下的区域内确认了OCV的提高。由此可见能够在理论上解析实验结果。
图7表示在将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度为40％、50％、60％、100％的条件下将燃料电池发电时的燃料电池的电流密度-电压曲线。
图8表示在将阳极的燃料气体的相对湿度固定于100％并使阴极的氧化剂气体的相对湿度为40％、50％、60％、100％的条件下将燃料电池发电时的燃料电池的电流密度-IR-Free曲线。IR-Free的测定是指求出对使所给的电流I输出时的燃料电池的电压V补偿了由燃料电池系的内部电阻R引起的欧姆电压降IR的燃料电池的净电压Vo。
图7～8所示的Ca是指阴极，An是指阳极。
如图7～8所示，可知若在低电流区域(0.5A/cm2以下)内为IR-Free，则与阳极的燃料气体的相对湿度为100％和阴极的氧化剂气体的相对湿度为100％的情况比较，IV性能提高。在该低电流区域内，在相对湿度为40％、50％、60％的情况下，与为100％的情况相比，电压较高。
根据以上的结果，也在理论上实验性地证明了通过阳极的燃料气体的相对湿度大于阴极的氧化剂气体的相对湿度，从而燃料电池的电压提高。因此，通过以阳极入口处的燃料气体的相对湿度高于阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度的方式进行控制，能够从燃料电池获得较高的输出。特别是在阳极入口处的燃料气体的相对湿度为100％并且阴极出口处的氧化剂气体的相对湿度为60％的情况下，由电解质膜的干燥引起的燃料电池的电阻的上升、与由燃料气体与氧化剂气体的相对湿度差引起的燃料电池的电压的提高的平衡较好。

Claims (3)

1.一种燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统具有：
燃料电池；
燃料气体供给部，向所述燃料电池的阳极供给燃料气体；
氧化剂气体供给部，向所述燃料电池的阴极供给氧化剂气体；
湿度调整部，调整所述燃料气体的相对湿度和所述氧化剂气体的相对湿度；以及
控制部，
所述控制部检测所述燃料电池的阳极入口处的所述燃料气体的相对湿度，并且检测所述燃料电池的阴极出口处的所述氧化剂气体的相对湿度，
所述控制部基于所述检测结果来控制所述湿度调整部，使得所述阳极入口处的所述燃料气体的相对湿度高于所述阴极出口处的所述氧化剂气体的相对湿度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述阳极入口的所述燃料气体的相对湿度为100％以上，
所述阴极出口的所述氧化剂气体的相对湿度为60％以下。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述阳极入口的所述燃料气体的相对湿度为30％以上，
所述阴极出口的所述氧化剂气体的相对湿度为0％以上且不足30％。
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