JP2006252939A

JP2006252939A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2006252939A
Application number: JP2005067530A
Authority: JP
Inventors: Katsura Masunishi; 桂増西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】燃料電池発電の際に生成された生成物や、発電で使用されなかった余剰の燃料の逆流を抑制した燃料電池システムを提供する。
【解決手段】ＭＥＡのアノード側ガス拡散層のアノード極側と反対の面に親水性高分子膜が、親水性高分子膜のアノード側ガス拡散層側と反対の面に間隙をもってシャワープレート４が設けられている。シャワープレート４は親水性高分子膜へ液体燃料を噴射する。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池システムに係り、特に液体燃料を直接用いて発電を行う燃料電池システムに関する。

近年、小型情報端末等の携帯用機器、可搬型機器に用いる小型の燃料電池の開発が進められている。

これら燃料電池は、燃料補給の利便性や燃料タンク構造の簡便化の観点から、燃料としてメタノールやエタノール等の液体燃料が用いられる。また、燃料電池システムを小型化するために、液体燃料を水素に改質することなく、燃料を直接発電部分に供給する燃料電池システムが用いられる。

従来の燃料電池システムは、例えば特許文献１に示す通り、固体高分子プロトン導電体膜の一方の面に空気極、他方の面に燃料極が設けられている。そして、この空気極や燃料極は、導電性と通気性を有する炭素シートで被覆されている。固体高分子プロトン導電体膜、空気極、燃料極、炭素シートおよび必要なパッキン等で構成されたＭＥＡは、２枚のセパレータの間に設けられている。空気極側のセパレータの空気極側には、炭素シートで被覆された空気極へ空気を供給するための供給溝が設けられている。一方、燃料極側のセパレータの燃料極側には、炭素シートで被覆された燃料極へ液体の燃料を供給するための供給溝が設けられている。
特開２００４−３４２５３４公報

このような従来の燃料電池システムは、発電の際に生成された生成物や、発電に使用されなかった余剰の燃料が逆流し、燃料を燃料極へ正確、均一に供給することができない場合がある。具体的には、例えば燃料にメタノール水溶液を用いる直接メタノール型燃料電池では、発電の際に生成物として二酸化炭素や水、発電に使用されなかった余剰の水等が逆流し、燃料極へ供給するメタノールの濃度を正確、均一に供給することができない場合がある。

本発明は、このような事情を鑑みてされたもので、発電の際に生成された生成物や、発電に使用されなかった余剰の燃料が逆流を抑制した燃料電池システムを提供する事を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜の一方の面に設けられたカソード電極と、前記カソード電極へ、少なくとも酸素を含む気体を供給するための酸素供給手段と、前記高分子電解質膜の他方の面に設けられたアノード電極と、前記アノード電極の前記高分子電解質膜側と反対側の面に設けられた親水性高分子膜と、前記親水性高分子膜に設けられたガス拡散手段と、前記親水性高分子膜の前記アノード電極側と反対の面に間隙を有する様に設けられ、前記親水性高分子膜へ滴状の燃料を噴射するための複数の噴出孔が形成されたイジェクタと、前記イジェクタへ前記燃料を供給し、前記噴出孔より前記燃料を噴射するために前記燃料に圧力を加えるための加圧手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、発電の際に生成された生成物や、発電に使用されなかった余剰の燃料が逆流を抑制した燃料電池システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による燃料電池システムの側面図である。

燃料タンク１には液体燃料２（燃料）が貯蔵されている。液体燃料２には、例えばメタノールやエタノール等の炭化水素系の液体の水溶液を用いることができる。

液体燃料２は、燃料タンク１から燃料電池セル３へ供給される。加圧手段によって液体燃料２は加圧され、液体燃料２は燃料電池セル３へ供給される。燃料電池セル３の詳細は後述する。加圧手段には、例えば燃料タンク１の内部に液体燃料２と共に貯蔵された加圧ガスを用いたり、液体燃料２の飽和蒸気圧が大気圧より高い場合にはその飽和蒸気圧を用いたりすることができる。

液体燃料２を燃料電池セル３へ供給するためのシャワープレート４（イジェクタ）は、燃料タンク１と配管５を用いて接続されている。図２に示す様に、シャワープレート４は燃料供給層４ｂと、燃料貯蔵層４ｃと、噴出孔層４ｄから構成されている。燃料供給層４ｂには、配管５と接続するための接続口４ａが設けられている。噴出孔層４ｄには、滴状の液体燃料２を燃料電池セル３へ噴射するための噴出孔４ｅが複数設けられている。燃料貯蔵層４ｃは、接続口４ａから供給された液体燃料２を複数の噴出孔４ｅに分配するための空間４ｆが設けられている。

燃料タンク１とシャワープレート４とを接続する配管５には、ストップバルブ６が設けられている。液体燃料４の供給を行うか否かを制御するために、ストップバルブ６は設けられている。

次に、燃料電池セル３の詳細について説明する。図３に示す様に、燃料電池セル３はＭＥＡ７、パッキン３ａ、流路板３ｂ（酸素供給手段）、親水性高分子膜３ｃ、カバープレート３ｄから構成される。ＭＥＡ７は図４に示す様に高分子電解質膜７ａ、カソード電極７ｂ、カソード側ガス拡散層７ｃ、アノード電極７ｄ、アノード側ガス拡散層７ｅ（ガス拡散手段）から構成されている。

高分子電解質膜７ａは水素イオンは通過できるが、電子は通過は通過することができない膜、例えばナフィオン（登録商標）で形成されている。カソード電極７ｂは、触媒が設けられた導電性のシート、例えば白金を用いた触媒が設けられたカーボン繊維で形成されている。カソード側ガス拡散層７ｃは、カソード側に供給された酸素を含む気体（例えば空気）をカソード電極７ｂへできるだけ均一に供給するために設けられている。また、カソード側ガス拡散層７ｃは、カソード側にて生成された水（水蒸気）をカソード電極７ｂからできるだけ均一に排出するために設けられている。カソード側ガス拡散層７ｃには、例えばカーボンペーパーを用いることができる。

アノード電極７ｄは、触媒が設けられた導電性のシート、例えば白金／ルテニウム合金を用いた触媒が設けられたカーボン繊維で形成されている。アノード側ガス拡散層７ｅは、アノード側に供給された燃料をアノード電極７ｄへできるだけ均一に供給するために設けられている。また、アノード側ガス拡散層７ｅは、アノード側にて生成された二酸化炭素をアノード電極７ｄからできるだけ均一に排出するために設けられている。アノード側ガス拡散層７ｅには、例えばカーボンペーパーを用いることができる。

ＭＥＡ７のカソード側、すなわちカソード側ガス拡散層７ｃのカソード電極７ｂと反対側の面には、パッキン３ａを介して流路板３ｂが設けられている。パッキン３ａはＭＥＡ７と流路板３ｂとの間から空気や水が漏洩することを抑制するために設けられている。

流路板３ｂは、例えばカーボン等の導電性を有する材料を用いて形成されている。流路板３ｂには空気を供給可能にするために、また、水を排出可能にするために流路が形成されている。流路は例えばサーペンタイン形状に設けられた溝部分で形成されている。また、流路板３ｂはカソード電極７ｂと部分的に接触している。流路板３ｂには図示しない電極部が形成され、発電した電力を外部に供給することができる。

ＭＥＡ７のアノード側、すなわちアノード側ガス拡散層７ｅのアノード電極７ｄと反対側の面には、パッキン３ａを介してカバープレート３ｄが設けられている。カバープレート３ｄは親水性高分子膜３ｃの脱落を防止するために設けられている。パッキン３ａはＭＥＡ７とカバープレート３ｄとの間から二酸化炭素が漏洩することを抑制するために設けられている。

親水性高分子膜３ｃは、ＭＥＡ７のアノード側ガス拡散層７ｅに向かってシャワープレート４から供給された燃料を吸収するために設けられている。親水性高分子膜３ｃの一方の面（アノード極７ｄ側と反対の面）にて吸収された燃料は、毛細管現象にて親水性高分子膜３ｃの他方の面からアノード側ガス拡散層７ｅへと供給される。

カバープレート３ｄは、例えばカーボン等の導電性を有する材料を用いて形成されている。また、カバープレート３ｄはアノード電極７ｄと部分的に接触している。カバープレート３ｄには図示しない電極部が形成され、発電した電力を外部に供給することができる。

シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃの一方の面との間に間隙を有する様に、シャワープレート４は設けられている。シャワープレート４から重力方向に対し１８０°の方向に燃料を噴射した際、この間隙が噴射された燃料とシャワープレート４との距離の最大値以下となるようにシャワープレート４は設けられている。シャワープレート４から噴射された滴状の液体燃料２は親水性高分子膜３ｃにほぼ均一に吸収される。

シャワープレート４から重力方向に対し１８０°の方向に燃料を噴射した際の、滴状の液体燃料２（燃料滴１１）の運動方程式は、図５に示す運動量の釣合いより数式１の通りとなる。

ただし、Ｃは抗力係数で燃料滴のレイノルズ数の関数として公式化されており数式２の通りとなる。

ここで、レイノルズ数は数式３で示される無次元数である。

数式１を整理すると数式４のように書ける。

数式４をもとに、シャワープレート４から重力方向に対し１８０°の方向に噴射された燃料滴１１のシャワープレート４からの距離、すなわち燃料滴１１がシャワープレート４から噴射された後のある経過時間における燃料滴１１の位置を計算することができる。

数式４をもとに、燃料滴１１のシャワープレート４からの距離の変化は、例えばオイラー法等の数値解析方法を用いて計算することができる。具体的には、まず数式４を数式５のように置き、初期値を指定する。

時刻ｔ＝ｔ_０＋ｈでのｖの値ｖ（ｔ_０＋ｈ）を知るには、テイラー級数を利用すればよく、時間ｈが十分小さいとして、数式５をテイラー展開すると、数式６のようになる。

ここで、第３項以降を無視して近似解を求めると数式７のようになる。

数式７より、時刻ｔ_０のｖの値が分かれば燃料滴１１が噴射された後、時間ｈだけ経過した時のｖの値を計算することができる。これを、初期値のｖ（ｔ_０）＝ｖ_０を出発点として繰り返せば、時刻ｈ刻みに次々とｖの値を計算することができる。

また、滴状の燃料の位置ｙと速度ｖには下記に示す数式８の関係が成り立ち、初期値を指定する。

数式５から数式７を求めた手順と同様に、数式８をテイラー展開した後に近似解を求めると、数式９のようになる。

数式９より、時刻ｔ０の位置ｙの値が分かれば燃料滴１１が噴射された後、時間ｈだけ経過した時の位置ｙの値を計算することができる。これを、初期値のｙ（ｔ_０）＝ｙ_０を出発点として繰り返せば、時刻ｈ刻みに次々と位置ｙの値を計算することができる。

図６に、燃料滴１１の径を０．０５ｍｍ／０．１０ｍｍ／０．２５ｍｍ、メタノール水溶液を液体燃料２としてメタノールの濃度を５ｗｔ％／５０ｗｔ％／１００ｗｔ％（純メタノール）、燃料滴１１がシャワープレート４から噴出した際の初期の噴出速度（初期噴出速度）を１ｍ／ｓと仮定し、燃料滴１１の初期位置を、すなわち燃料滴１１が噴射される時のシャワープレート４からの距離を０ｍとした場合の、燃料滴１１のシャワープレート４からの距離の変化を計算した結果を示す。なお、燃料滴１１の密度ρ_ｆｕｅｌは液体燃料２の組成および濃度から求めることができる。

図６に示す通り、燃料滴１１のシャワープレート４からの距離は、燃料滴１１がシャワープレート４から噴射された後徐々に増加し、ある時間の時に最もシャワープレート４から離れ、その後は徐々に減少し、最終的にはゼロ、すなわち燃料滴１１がシャワープレート４に戻ってくる。なお、図６では、計算の結果をそのままプロットしているので、燃料滴１１の位置がマイナスとなる場合についても図示しているが、実際の燃料電池システムでは、シャワープレート４上に燃料滴１１が達した後に燃料滴１１がさらにそのまま移動することはない。また、図６ではグラフのプロットエリアの都合上、一部の条件について燃料滴１１がシャワープレート４上に達する前でプロットを中断した。

燃料電池システムが重力方向に対してどのような向きで使用されても、シャワープレート４から噴射された燃料滴１１が親水性高分子膜３ｃに吸収できるように、シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃの一方の面との間の間隙は、上記の手順にて求めた燃料滴１１とシャワープレート４との距離の最大値以下の数値とする。図７、図８、図９に燃料滴１１の半径、燃料滴１１の初期噴出速度、メタノール水溶液を液体燃料２としたときのメタノールの濃度を変化させた場合の、シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃの一方の面との間の間隙の最大値を示す。

想定される燃料電池システムの使用環境、シャワープレート４の形状、想定される燃料滴１１の濃度、加圧手段によって加圧される液体燃料２の圧力、その他燃料電池システムの設計や製造等に関わる変動要因を加味し、シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃの一方の面との間の間隙を上記の手順にて求めた最大値以下とする。

ストップバルブ６を用いて、親水性高分子膜３ｃへ噴射する液体燃料２の流量Ｑの調整方法について説明する。

図１０にシャワープレート４から噴射した直後の燃料滴１１の状態を示す。図１０に示す状態の燃料滴１１は円柱形状に示しているが、実際には表面張力により球に近い形状である。ここでは、燃料滴１１の体積を計算するために、便宜上円柱形状として仮定して図示している。

ストップバルブ６を時間Ｔ_ｏｐｅｎの間だけ開放した際の、シャワープレート４から噴出した直後の燃料滴１１の形状は、噴出孔４ｅの直径と同等の直径ｄ、時間Ｔ_ｏｐｅｎ×燃料滴１１の速度ｖの高さを有する円柱形状に近い形状となる。従って、燃料滴１１の体積はこの円柱形状の体積に近似することができる。

この円柱形状の体積に近似された燃料滴１１の体積は、噴出孔４ｅの開口面積とそこを通過する液体燃料２の速度、そして、噴出孔４ｅにおいて液体燃料２に圧力が加わる時間、すなわちストップバルブ６が開放した時間から数式１０にて求めることができる。

数式１０から求められる燃料滴１１の体積は、１つの噴出孔４ｅから、１回ストップバルブ６が開放状態となった際の燃料滴１１の体積である。従って、シャワープレート４から１回ストップバルブ６が開放状態となった際の燃料滴１１の体積の合計は数式１１から求めることができる。

また、加圧手段によって加圧された燃料タンク１の内部の圧力をｐ_ｔａｎｋ、噴出孔４ｅにおける液体燃料２の圧力をｐとすると、配管５やストップバルブ６等などの燃料タンク１から噴出孔４ｅへ至るまでの圧力損失を無視した場合、噴出孔４ｅから噴射する燃料滴１１の速度ｖはベルヌーイの式より数式１２から求めることができる。

ここで、図１１に示す様にストップバルブ６の開放時間がＴ_ｏｐｅｎ、閉鎖時間がＴ_{ｃｏｌｓｅ}となるように、開放と閉鎖をパルス状に繰り返した場合、シャワープレート４から噴射される液体燃料２の流量Ｑは数式１３から求めることができる。

従って、液体燃料２の流量Ｑは、ストップバルブ６の開放時間と閉鎖時間の比に依存するといえる。

このように、第１の実施の形態に係る燃料電池システムは、シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃとの間に間隙を有しているので、発電の際に生成された二酸化炭素や水等の生成物や、発電に使用されなかった余剰の液体燃料２の逆流を抑制することができる。そして、この生成物や余剰の液体燃料２の逆流を抑制することができるので、液体燃料２をアノード側ガス拡散層７ｅへより正確、均一に供給することができる。

また、シャワープレート４から重力方向に対し１８０°の方向に液体燃料２を噴射した際、シャワープレート４と親水性高分子膜３ｃの一方の面との間の間隙が液体燃料２とシャワープレート４との距離の最大値以下となるようにシャワープレート４は設けられている。従って、燃料電池システムが重力方向に対してどのような向きで使用されても、液体燃料２をアノード側ガス拡散層７ｅへより正確、均一に供給することができる。

また、パルス状にストップバルブ６の開放と閉鎖とを繰り返す回数、開放と閉鎖の時間の比を変化させることで、流量Ｑを自在に制御することができる。すなわち、燃料電池システムの負荷に合わせて、燃料電池システムの発電能力を自在に制御することができる。

（第２の実施の形態）
図１２は本発明の第２の実施の形態による燃料電池システムの側面図である。なお、第１の実施の形態の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

液体燃料２を燃料電池セル３へ供給するためのシャワープレート２１（イジェクタ）は、燃料タンク１と配管５を用いて接続されている。図１３に示す様に、シャワープレート２１は燃料供給層２１ｂと、燃料貯蔵層２１ｃと、噴出孔層２１ｄから構成されている。燃料供給層２１ｂには、配管５と接続するための接続口２１ａが設けられている。燃料供給層２１ｂには、後述する圧電アクチュエータ２１ｇが振動する際、変形できる程度の厚さの金属板を用いることができる。噴出孔層２１ｄには、滴状の液体燃料２を燃料電池セル３へ噴射するための噴出孔２１ｅが複数設けられている。燃料貯蔵層２１ｃは、接続口２１ａから供給された液体燃料２を複数の噴出孔２１ｅに分配するための空間２１ｆが設けられている。

燃料供給層２１ｂの燃料貯蔵層２１ｃと反対側の面には、圧電アクチュエータ２１ｇ（加圧手段）が設けられている。圧電アクチュエータ２１ｇを振動させることにより、燃料供給層２１ｂを変形させる。燃料供給層２１ｂの変形に応じて空間２１ｆの体積は変化し、空間２１ｆの液体燃料２を加圧することができる。

このように、第２の実施の形態に係る燃料電池システムは、圧電アクチュエータ２１ｇを有しているので、燃料タンク１の内部に加圧手段として液体燃料２と共に加圧ガスを貯蔵する必要がない。これは、燃料タンク１の内部にかかる圧力を低減することができるので、燃料タンク１に求められる機械的強度を低減することができる。すなわち、より簡便な燃料タンク１を用いることができる。

なお、加圧手段として圧電アクチュエータ２１ｇを設ける代わりに、静電アクチュエータや電磁アクチュエータ、形状記憶合金を用いたアクチュエータを用いることができる。

また、親水性高分子膜３ｃの代わりに、図１４に示す様に複数の孔２２ａが設けられた親水性高分子膜２２を設けることもできる。親水性高分子膜２２は、孔２２ａが設けられているので、発電に伴って生成された二酸化炭素などの生成物が、孔２２ａを通過することができ、より生成物の逆流を抑制することができる。

また、親水性高分子膜３ｃの代わりに、図１５に示す様に複数の柱２３ａ（ガス拡散手段）が設けられた親水性高分子膜２３を設けることもできる。柱２３ａは、シャワープレート４から噴射された燃料をアノード側ガス拡散層７ｅを通じて、アノード電極７ｄへ供給するために設けられている。柱２３ａは親水性高分子膜３ｃの一部をエンボス状に突出させて設ける。すなわち、柱２３ａは親水性高分子膜３ｃと同一の素材で形成されている。親水性高分子膜２３は、柱２３ａが設けられているので、発電に伴って生成された二酸化炭素などの生成物が、柱２３ａにて形成されたアノード側ガス拡散層７ｅと親水性高分子膜２３との間隙を通過することができ、より生成物の逆流を抑制することができる。

また、親水性高分子膜２３を設けた場合、アノード側ガス拡散層７ｅを省略してもかまわない。

また、アノード側ガス拡散層７ｅの形状を、図１５に示す複数の柱２３ａが設けられた親水性高分子膜２３のように、複数の柱（ガス拡散手段）を設けた形状にしてもかまわない。この場合も、柱にて形成されたアノード側ガス拡散層７ｅとアノード電極７ｄとの間隙を、発電に伴って生成された二酸化炭素などの生成物が通過することができ、より生成物の逆流を抑制することができる。

さらに、流路板３ｂの代わりに、図１６に示す様に複数のフィン２４ａと複数の孔２４ｂが設けられた放熱ブロック２４（酸素供給手段）を用いることができる。放熱ブロック２４には複数の孔２４ｂが設けられているので、カソード側ガス拡散層７ｃへより均一に空気を供給することができるばかりでなく、ＭＥＡ７から発生する熱をフィン２４ａにて高い効率で放熱することができる。また、フィン２４ａを図１６に示すように、平行に設けられた複数の平板状のフィン２４ａで構成した場合、放熱ブロック２４の周囲で流れる空気が整流されるため、より高い効率で放熱することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す側面図本発明の第１の実施の形態の一部を示す分解斜視図本発明の第１の実施の形態の一部を示す分解斜視図本発明の第１の実施の形態の一部を示す分解斜視図本発明の第１の実施の形態の原理を説明する図本発明の第１の実施の形態の原理を説明する図本発明の第１の実施の形態の設計例を説明する図本発明の第１の実施の形態の設計例を説明する図本発明の第１の実施の形態の設計例を説明する図本発明の第１の実施の形態の原理を説明する図本発明の第１の実施の形態の原理を説明する図本発明の第２の実施の形態を示す側面図本発明の第２の実施の形態の一部を示す分解斜視図本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図

符号の説明

１燃料タンク
２液体燃料
３燃料電池セル
３ａパッキン
３ｂ流路板
３ｃ親水性高分子膜
３ｄカバープレート
４シャワープレート
４ａ接続口
４ｂ燃料供給層
４ｃ燃料貯蔵層
４ｄ噴出孔層
４ｅ噴出孔
４ｆ空間
５配管
６ストップバルブ
７ＭＥＡ
７ａ高分子電解質膜
７ｂカソード電極
７ｃカソード側ガス拡散層
７ｄアノード電極
７ｅアノード側ガス拡散層
１１燃料滴
２１シャワープレート
２１ａ接続口
２１ｂ燃料供給層
２１ｃ燃料貯蔵層
２１ｄ噴出孔層
２１ｅ噴出孔
２１ｆ空間
２１ｇ圧電アクチュエータ
２２親水性高分子膜
２２ａ孔
２３親水性高分子膜
２３ａ柱
２４放熱ブロック
２４ａフィン
２４ｂ孔

Claims

高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜の一方の面に設けられたカソード電極と、
前記カソード電極へ、少なくとも酸素を含む気体を供給するための酸素供給手段と、
前記高分子電解質膜の他方の面に設けられたアノード電極と、
前記アノード電極の前記高分子電解質膜側と反対側の面に設けられた親水性高分子膜と、
前記親水性高分子膜に設けられたガス拡散手段と、
前記親水性高分子膜の前記アノード電極側と反対の面に間隙を有する様に設けられ、前記親水性高分子膜へ滴状の燃料を噴射するための複数の噴出孔が形成されたイジェクタと、
前記イジェクタへ前記燃料を供給し、前記噴出孔より前記燃料を噴射するために前記燃料に圧力を加えるための加圧手段と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
前記ガス拡散手段は、前記親水性高分子膜の前記アノード電極側に設けられ、前記イジェクタから噴射された燃料を前記アノード電極へ供給するための複数の柱を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
前記ガス拡散手段は、前記親水性高分子膜の前記アノード電極側に設けられたアノード側ガス拡散層を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
前記ガス拡散手段は、前記親水性高分子膜の前記アノード側ガス拡散層側に設けられ、前記イジェクタから噴射された燃料を前記アノード側ガス拡散層を通じて前記アノード電極へ供給するための複数の柱を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
前記親水性高分子膜は、複数の孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
前記間隙は、前記イジェクタから重力方向に対し１８０°の方向に前記燃料を噴射した際の、前記燃料と前記イジェクタとの距離の最大値以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の燃料電池システム。