JP2008041505A - 燃料電池システム、燃料電池の水分量推定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電セル内の水分量を精度よく推定する。
【解決手段】燃料電池１０は複数の発電セル１４−１〜１４−ｎが積層された積層体１２を備え、各発電セル１４−１〜１４−ｎはアノード電極がカソード電極よりも発電セル１４−１〜１４−ｎの積層方向の一端側に配置されている。温度差取得部１０２は、積層方向に関する積層体１２の一端部またはその付近に配置された発電セル１４−１におけるカソード電極側とアノード電極側との温度差を取得する。水分量推定部１０４は、温度差取得部１０２で取得された温度差に基づいて、発電セル１４−１内の水分量を推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池システム、燃料電池の水分量推定装置及び方法に関する。

従来より、燃料電池として、湿潤状態で良好なプロトン導電性を有する電解質膜と、この電解質膜の片面及び他面にそれぞれ接合されたアノード電極及びカソード電極と、を含む発電セルを複数積層したものが知られている。各発電セルにおいては、燃料ガス及び酸化剤ガスがアノード電極及びカソード電極にそれぞれ供給されることで、電気化学反応が行われ、発電が行われる。

通常、電解質膜は、湿潤状態で良好なプロトン導電性を有する電解質として機能するため、燃料ガスや酸化剤ガスを予め加湿してから発電セルに供給することで電解質膜の湿潤状態の維持を図っている。ただし、発電セル内の水分量が過多になる場合や、発電セル内の水分量が不足する場合は、発電セルの発電性能の低下を招きやすくなる。したがって、燃料電池により発電を効率よく行うためには、発電セル内の水分量を的確に把握して、発電セル内の水分量を適切な状態に維持することが望ましい。

燃料電池の水分量を推定する技術としては、下記特許文献１によるものが開示されている。特許文献１においては、含水が無い状態での燃料電池スタック全体の基準重量を予め計測しておく。そして、発電時における燃料電池スタック全体の重量を検出し、この検出した燃料電池スタック全体の重量と予め計測された基準重量とを比較することで、燃料電池スタック内の水分量を推定している。

その他にも、下記特許文献２〜４による燃料電池が開示されている。

特開２００４−１５８２７４号公報 特許第３５９６３３２号公報 特表２００５−５３１９０４号公報 国際公開第００／６５６７８号パンフレット

前述のように、燃料電池により発電を効率よく行うためには、発電セル内の水分量を的確に把握して、発電セル内の水分量を適切な状態に維持することが望ましい。特許文献１においては、発電セルが複数積層された燃料電池スタック全体の重量を検出して燃料電池スタック内の水分量を推定しているため、燃料電池スタックにおける各発電セル内の水分量が均等でない場合は、発電セル内の水分量を精度よく推定することが困難であり、発電セル内の水分量を適切な状態に維持することが困難である。

本発明は、発電セル内の水分量を精度よく推定することができる燃料電池の水分量推定装置及び方法を提供することを目的とする。また、本発明は、発電セル内の水分量を適切な状態に維持することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池システム、燃料電池の水分量推定装置及び方法は、上述した目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る燃料電池の水分量推定装置は、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する装置であって、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得する温度差取得部と、温度差取得部で取得された温度差に基づいて発電セル内の水分量を推定する水分量推定部と、を有することを要旨とする。

本発明の一態様では、燃料電池は発電セルが複数積層された積層体を備え、各発電セルはアノード極がカソード極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、温度差取得部は、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、水分量推定部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セル内の水分量を推定することが好適である。

また、本発明に係る燃料電池の水分量推定装置は、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する装置であって、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得する水蒸気圧差取得部と、水蒸気圧差取得部で取得された水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を推定する水分量推定部と、を有することを要旨とする。

また、本発明に係る燃料電池システムは、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合され、反応ガスが供給されることで発電を行う発電セルを含む燃料電池と、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得する温度差取得部と、温度差取得部で取得された温度差に基づいて発電セル内の水分量を調整する水分量調整部と、を有することを要旨とする。

本発明の一態様では、水分量調整部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、発電セルへの反応ガスの供給状態、及び発電セルからの反応ガスの排出状態のいずれか１つ以上を調整することで、発電セル内の水分量を調整することが好適である。

本発明の一態様では、反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第１設定値よりも大きい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極への燃料ガスの供給流量を増大させることが好適である。

本発明の一態様では、反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第１設定値よりも大きい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極側の背圧を減少させることが好適である。

本発明の一態様では、反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第２設定値よりも小さい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極側の背圧を増大させることが好適である。

本発明の一態様では、燃料電池は発電セルが複数積層された積層体を備え、各発電セルはアノード極がカソード極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、温度差取得部は、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、水分量調整部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セル内の水分量を調整することが好適である。

また、本発明に係る燃料電池システムは、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合され、反応ガスが供給されることで発電を行う発電セルを含む燃料電池と、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得する水蒸気圧差取得部と、水蒸気圧差取得部で取得された水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を調整する水分量調整部と、を有することを要旨とする。

また、本発明に係る燃料電池の水分量推定方法は、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する方法であって、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、該取得した温度差に基づいて発電セル内の水分量を推定することを要旨とする。

また、本発明に係る燃料電池の水分量推定方法は、電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する方法であって、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得し、該取得した水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を推定することを要旨とする。

本発明によれば、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差（水蒸気圧差）に基づいて発電セル内の水分量を推定することで、発電セル内の水分量を精度よく推定することができる。

また、本発明によれば、発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差（水蒸気圧差）に基づいて発電セル内の水分量を調整することで、発電セル内の水分量を適切な状態に維持することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。燃料ガス供給源として設けられた燃料タンク６０は、その内部に燃料ガスを貯蔵する。ここでの燃料ガスとしては、例えば水素（Ｈ₂）ガスを用いることができる。燃料タンク６０の出口部は、燃料タンク６０と燃料電池１０のアノード極側とを接続するための燃料ガス供給流路６２に接続されている。燃料ガス供給流路６２には燃料ガス供給弁６４が設けられており、燃料ガス供給弁６４の開度を調整することで、燃料タンク６０から燃料電池１０のアノード極側へ反応ガスとして供給される燃料ガスの流量を調整することができる。また、燃料電池１０のカソード極側には酸化剤供給流路７２が接続されており、酸化剤供給流路７２を通って燃料電池１０のカソード極側に酸化剤ガスが反応ガスとして供給される。ここでの酸化剤ガスとしては、例えば空気を用いることができる。

燃料電池１０においては、アノード極側に供給された燃料ガス（水素ガス）がアノードの触媒作用によりプロトン（Ｈ⁺）及び電子（ｅ^-）へと解離する。解離したプロトンは電解質膜中を移動し、電子は外部負荷を通ってカソードに移動し、カソードの触媒作用でカソード極側に供給された酸化剤ガス（空気）に含まれる酸素と反応して水を生成する。この燃料ガスと酸化剤ガスを用いた電気化学反応により、電気エネルギーが生成される。電気化学反応に供された後の燃料排ガスは、アノード極側から燃料排ガス流路７６へ排出され、電気化学反応に供された後の酸化剤排ガスは、カソード極側から酸化剤排ガス流路７８へ排出される。燃料排ガス流路７６にはアノード背圧調整弁８０が設けられており、アノード背圧調整弁８０の開度を調整することで、燃料電池１０のアノード極側の背圧（電気化学反応後の燃料排ガスの圧力）を調整することができる。

燃料電池１０内の電解質膜は、湿潤状態で良好なプロトン導電性を有する電解質として機能する。そのため、酸化剤供給流路７２には加湿器８２が設けられており、酸化剤ガス（空気）は加湿器８２で加湿されてから燃料電池１０のカソード極側に供給される。加湿器８２による酸化剤ガスの加湿量、つまり燃料電池１０のカソード極側に供給される酸化剤ガスの加湿量は調整可能である。また、燃料電池１０のアノード極側から排出された燃料排ガスは水分を含んでおり、この水分を含んだ燃料排ガスが燃料排ガス流路７６に設けられた気液分離器８４を通されてから燃料ガス供給流路６２に環流されることで、燃料電池１０のアノード極側に供給される燃料ガスを加湿することができる。燃料排ガス流路７６における気液分離器８４と燃料ガス供給流路６２との間の位置には環流調整弁８６が設けられており、環流調整弁８６の開度を調整することで、燃料電池１０のアノード極側に供給される燃料ガスの加湿量を調整することができる。

燃料電池１０の構成例の概略を図２に示す。図２に示すように、燃料電池１０は、複数の発電セル１４−１〜１４−ｎ（ｎは２以上の整数）が積層された積層体１２を備える。なお、図２は、一例として、１０個の発電セル１４−１〜１４−１０がその積層方向の一端側から他端側へ発電セル１４−１〜１４−１０の順に積層された場合（ｎ＝１０の場合）を示している。ただし、積層体１２において、積層する発電セル１４−１〜１４−ｎの個数については、任意に設定することができる。

発電セル１４−ｍ（ｍは１以上且つｎ以下の整数）は、電解質膜１６−ｍの片面にアノード電極１８−ｍが、他面にカソード電極２０−ｍがそれぞれ接合された膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下ＭＥＡと略す）２２−ｍと、アノード電極１８−ｍと対向配置されたアノード側セパレータ２８−ｍと、カソード電極２０−ｍと対向配置されたカソード側セパレータ３０−ｍと、を含む。ＭＥＡ２２−ｍは、アノード側セパレータ２８−ｍとカソード側セパレータ３０−ｍとの間に挟持されている。発電セル１４−ｍにおいては、アノード電極１８−ｍがカソード電極２０−ｍよりも発電セル１４−１〜１４−ｎの積層方向（以下積層方向と略す）の一端側に配置されている。なお、図２は、アノード側セパレータ２８−ｍ及びカソード側セパレータ３０−ｍにメタルセパレータを用いた例を示している。ただし、本実施形態では、アノード側セパレータ２８−ｍ及びカソード側セパレータ３０−ｍにカーボンセパレータを用いることもできる。

発電セル１４−ｍにおいては、アノード側セパレータ２８−ｍに凹凸部が形成されていることで、アノード電極１８−ｍとアノード側セパレータ２８−ｍとの間に、燃料ガス供給流路６２及び燃料排ガス流路７６と連通し、燃料ガスが流れるアノードガス流路３８−ｍが形成されている。一方、カソード側セパレータ３０−ｍに凹凸部が形成されていることで、カソード電極２０−ｍとカソード側セパレータ３０−ｍとの間に、酸化剤供給流路７２及び酸化剤排ガス流路７８と連通し、酸化剤ガスが流れるカソードガス流路４０−ｍが形成されている。発電セル１４−ｍにおいては、燃料ガス供給流路６２からアノードガス流路３８−ｍに流入した燃料ガスがアノード電極１８−ｍに供給され、酸化剤供給流路７２からカソードガス流路４０−ｍに流入した酸化剤ガスがカソード電極２０−ｍに供給されることで、電気化学反応が行われ、発電が行われる。電気化学反応の際には、電気エネルギーが生成されるだけでなく熱エネルギーも発生する。電気化学反応に供された後の燃料排ガスは燃料排ガス流路７６へ排出され、電気化学反応に供された後の酸化剤排ガスは酸化剤排ガス流路７８へ排出される。以上の発電セル１４−ｍの構成は、発電セル１４−１〜１４−ｎ（図２では発電セル１４−１〜１４−１０）の各々に関して共通するものである。そして、積層方向に関する積層体１２の一端部にはアノード側ターミナル電極（集電板）２３が配設されており、積層方向に関する積層体１２の他端部にはカソード側ターミナル電極（集電板）２４が配設されている。

積層体１２においては、互いに隣接する発電セル１４−ｊ，１４−(ｊ＋１)（ｊは１以上且つ(ｎ−１)以下の整数）の一方１４−(ｊ＋１)のアノード電極１８−(ｊ＋１)及び他方１４−ｊのカソード電極２０−ｊが積層方向に関してアノード側セパレータ２８−(ｊ＋１)及びカソード側セパレータ３０−ｊを挟んで互いに対向配置されている。そして、互いに隣接する発電セル１４−ｊ，１４−(ｊ＋１)間、より具体的には発電セル１４−(ｊ＋１)のアノード側セパレータ２８−(ｊ＋１)（アノード電極１８−(ｊ＋１)）と発電セル１４−ｊのカソード側セパレータ３０−ｊ（カソード電極２０−ｊ）との間には、図示しない冷媒供給口及び冷媒排出口と連通し、冷媒としての冷却液（冷却水）が流れる冷媒流路４２−ｊが形成されている。冷媒供給口から冷媒流路４２−ｊに流入した冷却液がアノード電極１８−(ｊ＋１)及びカソード電極２０−ｊと熱交換を行うことで、アノード電極１８−(ｊ＋１)及びカソード電極２０−ｊから熱を放出させて運び去ることができ、アノード電極１８−(ｊ＋１)及びカソード電極２０−ｊの温度を調整する（冷却を行う）ことができる。熱交換に供された後の冷却液は冷媒排出口から排出される。図２は、冷媒流路４２−１〜４２−９が発電セル１４−１，１４−２間〜発電セル１４−９，１４−１０間にそれぞれ形成された例を示している。

電子制御ユニット９０は、燃料ガス供給弁６４の開度、アノード背圧調整弁８０の開度、及び環流調整弁８６の開度をそれぞれ制御する。前述のように、燃料ガス供給弁６４の開度の制御により燃料タンク６０から燃料電池１０のアノード極側へ供給される燃料ガスの流量を制御することができ、アノード背圧調整弁８０の開度の制御により燃料電池１０のアノード極側の背圧を制御することができ、環流調整弁８６の開度の制御により燃料電池１０のアノード極側に供給される燃料ガスの加湿量を制御することができる。そして、電子制御ユニット９０は、加湿器８２による酸化剤ガスの加湿量を制御することで、燃料電池１０のカソード極側に供給される酸化剤ガスの加湿量を制御する。

発電セル１４−ｍにおいて、カソード電極２０−ｍ側とアノード電極１８−ｍ側との間に温度差が発生すると、カソード電極２０−ｍ側とアノード電極１８−ｍ側との間に水蒸気分圧の差が発生し、水蒸気が温度（水蒸気分圧）の高い方の電極側から電解質膜１６−ｍを透過して温度（水蒸気分圧）の低い方の電極側へ移動する。例えば、積層方向に関する積層体１２の一端部（アノード側ターミナル電極２３付近）に配置された発電セル１４−１においては、積層方向外側のアノード電極１８−１側の温度（水蒸気分圧）が積層方向内側のカソード電極２０−１側の温度（水蒸気分圧）よりも低くなりやすいため、水蒸気がカソード電極２０−１側から電解質膜１６−１を透過してアノード電極１８−１側へ移動しやすくなる。そして、アノード電極１８−１側においては、燃料ガス（水素ガス）の供給流量が酸化剤ガス（空気）と比較して少なくなるため、カソード電極２０−１側と比べて水蒸気が排出されにくい。そのため、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量が増大するのに対して、発電セル１４−１内の水分量が増大する。温度（水蒸気分圧）の低下しやすいアノード電極１８−１側に移動した水蒸気が凝縮して滞留すると、発電セル１４−１の発電性能の低下を招きやすくなる。発電セル１４−１の発電性能の低下を防ぐためには、発電セル１４−１内の水分量を的確に把握して、発電セル１４−１内の水分量を適切な状態に維持することが望ましい。

そこで、本実施形態では、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を推定するために、発電セル１４−１のアノード電極１８−１側の温度Ｔａ１を検出するアノード極側温度センサ９２と、発電セル１４−１のカソード電極２０−１側の温度Ｔｃ１を検出するカソード極側温度センサ９４と、が設けられている。アノード極側温度センサ９２で検出されたアノード電極１８−１側の温度Ｔａ１、及びカソード極側温度センサ９４で検出されたカソード電極２０−１側の温度Ｔｃ１は、電子制御ユニット９０に入力される。ここでのアノード極側温度センサ９２は、アノード電極１８−１側の温度Ｔａ１として例えばアノードガス流路３８−１内の燃料ガスの温度を検出することができ、ここでのカソード極側温度センサ９４は、カソード電極２０−１側の温度Ｔｃ１として例えばカソードガス流路４０−１内の酸化剤ガスの温度を検出することができる。ただし、アノード極側温度センサ９２によりアノード電極１８−１の温度を検出し、カソード極側温度センサ９４によりカソード電極２０−１の温度を検出することも可能である。

電子制御ユニット９０は、例えば図３に示す機能ブロック図により構成することができる。電子制御ユニット９０は、以下に説明する温度差取得部１０２と水分量推定部１０４と水分量制御部１０６とを備える。

温度差取得部１０２は、アノード極側温度センサ９２で検出された温度Ｔａ１とカソード極側温度センサ９４で検出された温度Ｔｃ１とから、発電セル１４−１におけるカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１を取得する。水分量推定部１０４は、温度差取得部１０２で取得された温度差Ｔｃ１−Ｔａ１に基づいて発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を推定する。水分量制御部１０６は、水分量推定部１０４で推定された水分量Ｗ１に基づいて、発電セル１４−１への反応ガスの供給状態、及び発電セル１４−１からの反応ガスの排出状態のいずれか１つ以上を制御することで、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を制御する。

カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が増大するのに対して、カソード電極２０−１側の水蒸気分圧Ｐｃ１とアノード電極１８−１側の水蒸気分圧Ｐａ１との差Ｐｃ１−Ｐａ１も増大する。そのため、温度差取得部１０２は、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１に基づいて、発電セル１４−１におけるカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との水蒸気分圧の差Ｐｃ１−Ｐａ１を取得することができる。ここでは、例えば温度差Ｔｃ１−Ｔａ１と水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１との関係を表す特性マップを予め作成して電子制御ユニット９０の記憶装置に記憶しておき、この特性マップにおいて温度差Ｔｃ１−Ｔａ１に対応する水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１を算出することができる。

そして、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１（温度差Ｔｃ１−Ｔａ１）が増大するのに対して、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１が増大する。そのため、水分量推定部１０４は、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１（温度差Ｔｃ１−Ｔａ１）に基づいて、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との間で移動する水蒸気量（水分移動量）ＶＭ１を推定することができる。ここでは、例えば水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１と水蒸気移動量ＶＭ１との関係を表す特性マップを予め作成して電子制御ユニット９０の記憶装置に記憶しておき、この特性マップにおいて水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１に対応する水蒸気移動量ＶＭ１を算出することができる。

前述のように、アノード電極１８−１側においては、カソード電極２０−１側と比べて水蒸気が排出されにくいため、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１が増大するのに対して、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１が増大する。そのため、水分量推定部１０４は、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との間で移動する水蒸気移動量ＶＭ１に基づいて、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を推定することができる。ここでは、例えば水蒸気移動量ＶＭ１と水分量Ｗ１との関係を表す特性マップを予め作成して電子制御ユニット９０の記憶装置に記憶しておき、この特性マップにおいて水蒸気移動量ＶＭ１に対応する水分量Ｗ１を算出することができる。

以上のことから、発電セル１４−１におけるカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）が増大するのに対して、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１が増大する。本実施形態では、この点に着目して、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）に基づいて発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を推定することで、発電セル１４−１内の水分量を精度よく推定することができる。

なお、特許文献１では、発電セルが複数積層された燃料電池スタック全体の重量を検出して燃料電池スタック内の水分量を推定しているため、燃料電池スタックにおける各発電セル内の水分量が均等でない場合は、発電セル内の水分量を精度よく推定することが困難となる。これに対して本実施形態では、積層体１２における各発電セル１４−１〜１４−ｎ内の水分量が均等でない場合でも、発電セル１４−１内の水分量を精度よく推定することができる。

なお、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１に基づいて発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を推定する際には、例えば温度差Ｔｃ１−Ｔａ１と水分量Ｗ１との関係を表す特性マップを予め作成して電子制御ユニット９０の記憶装置に記憶しておき、この特性マップにおいて温度差Ｔｃ１−Ｔａ１に対応する水分量Ｗ１を算出することもできる。

次に、電子制御ユニット９０の水分量制御部１０６が発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を制御する処理の詳細について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のフローチャートは、燃料電池１０により発電を行う場合に所定時間おきに繰り返して実行される。

まずステップＳ１０１では、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ１よりも大きい条件が成立するか否か、つまり発電セル１４−１内の水分量Ｗ１が設定量ＷＬ１よりも多い条件が成立するか否かが判定される。温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ１以下の場合（水分量Ｗ１が設定量ＷＬ１以下の場合）、つまりこの条件が成立しない場合は、ステップＳ１０２に進む。一方、温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ１よりも大きい場合（水分量Ｗ１が設定量ＷＬ１よりも多い場合）、つまりこの条件が成立する場合は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２では、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ２（ＴＬ２＜ＴＬ１）よりも小さい条件が成立するか否か、つまり発電セル１４−１内の水分量Ｗ１が設定量ＷＬ２（ＷＬ２＜ＷＬ１）よりも少ない条件が成立するか否かが判定される。温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ２以上の場合（水分量Ｗ１が設定量ＷＬ２以上の場合）、つまりこの条件が成立しない場合は、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理をステップＳ１０１から再度実行する。一方、温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ２よりも小さい場合（水分量Ｗ１が設定値ＷＬ２よりも少ない場合）、つまりこの条件が成立する場合は、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１の条件（温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ１よりも大きい条件）が成立しない場合よりも発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）への燃料ガスの供給流量を増大させるように、燃料ガス供給弁６４の開度が制御される。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理をステップＳ１０１から再度実行する。燃料ガス供給弁６４の開度を増大させてアノードガス流路３８−１に供給される燃料ガスの流量を増大させることで、アノードガス流路３８−１から燃料排ガス流路７６へ燃料排ガスとともに排出される水分量を増大させることができる。その結果、アノード電極１８−１側の水分量を減少させることができ、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を減少させることができる。なお、ステップＳ１０３では、燃料ガス供給弁６４の制御に代えて、または燃料ガス供給弁６４の制御に加えて、温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ１よりも大きい条件が成立しない場合よりも発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）の背圧を減少させるように、アノード背圧調整弁８０の開度を制御することもできる。アノードガス流路３８−１の背圧を減少させることによっても、アノードガス流路３８−１から燃料排ガス流路７６へ燃料排ガスとともに排出される水分量を増大させることができるので、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を減少させることができる。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２の条件（温度差Ｔｃ１−Ｔａ１が設定値ＴＬ２よりも小さい条件）が成立しない場合よりも発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）の背圧を増大させるように、アノード背圧調整弁８０の開度が制御される。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理をステップＳ１０１から再度実行する。アノードガス流路３８−１の背圧を増大させることで、アノードガス流路３８−１から燃料排ガス流路７６へ燃料排ガスとともに排出される水分量を減少させることができる。その結果、アノード電極１８−１側の水分量を増大させることができ、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を増大させることができる。なお、ステップＳ１０４では、アノード背圧調整弁８０の制御に代えて、またはアノード背圧調整弁８０の制御に加えて、発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）に供給される燃料ガスの加湿量を増大させるように、環流調整弁８６の開度を制御することもできる。これによっても、アノード電極１８−１側の水分量を増大させることができ、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を増大させることができる。

なお、図４のフローチャートの処理では、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１の代わりに、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１や、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との間で移動する水蒸気移動量ＶＭ１を用いることもできる。

このように、本実施形態では、発電セル１４−１におけるカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）に基づいて発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を制御することで、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を設定範囲内（設定量ＷＬ２以上且つ設定量ＷＬ１以下）に保つことができる。その結果、発電セル１４−１の発電性能の低下を安定して抑止することができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

本実施形態では、図５に示すように、燃料電池１０のアノード極側に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路６２を、発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路６２−１と、発電セル１４−２〜１４−ｎのアノード電極１８−２〜１８−ｎ側（アノードガス流路３８−２〜３８−ｎ）に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路６２−２と、に分けることもできる。そして、アノードガス流路３８−１に供給される燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス供給弁６４−１を燃料ガス供給流路６２−１に設け、アノードガス流路３８−２〜３８−ｎに供給される燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス供給弁６４−２を燃料ガス供給流路６２−２に設けることもできる。この場合は、図４のフローチャートのステップＳ１０３において、燃料ガス供給弁６４−１の開度を制御することで、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を他の発電セル１４−２〜１４−ｎ内の水分量に影響を与えることなく制御することができる。

また、図５に示すように、燃料電池１０のアノード極側から燃料排ガスを排出するための燃料排ガス流路７６を、発電セル１４−１のアノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）から燃料排ガスを排出するための燃料排ガス流路７６−１と、発電セル１４−２〜１４−ｎのアノード電極１８−２〜１８−ｎ側（アノードガス流路３８−２〜３８−ｎ）から燃料排ガスを排出するための燃料排ガス流路７６−２と、に分けることもできる。そして、アノードガス流路３８−１の背圧を調整するためのアノード背圧調整弁８０−１を燃料排ガス流路７６−１に設け、アノードガス流路３８−２〜３８−ｎの背圧を調整するためのアノード背圧調整弁８０−２を燃料排ガス流路７６−２に設けることもできる。この場合は、図４のフローチャートのステップＳ１０３，Ｓ１０４において、アノード背圧調整弁８０−１の開度を制御することで、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を他の発電セル１４−２〜１４−ｎ内の水分量に影響を与えることなく制御することができる。

また、本実施形態では、燃料電池１０のカソード極側に供給される酸化剤ガスの流量を調整するための酸化剤ガス供給弁を酸化剤供給流路７２に設けることもできる。そして、図４のフローチャートのステップＳ１０３では、燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に代えて、または燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に加えて、ステップＳ１０１の条件が成立しない場合よりも発電セル１４−１のカソード電極２０−１側（カソードガス流路４０−１）への酸化剤ガスの供給流量を増大させるように、酸化剤ガス供給弁の開度を制御することもできる。カソードガス流路４０−１に供給される酸化剤ガスの流量を増大させることで、カソード電極２０−１側の水蒸気分圧Ｐｃ１を減少させることができるので、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１を減少させることができる。その結果、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を減少させることができる。

また、本実施形態では、燃料電池１０のカソード極側の背圧（電気化学反応後の酸化剤排ガスの圧力）を調整するためのカソード背圧調整弁を酸化剤排ガス流路７８に設けることもできる。そして、図４のフローチャートのステップＳ１０３では、燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に代えて、または燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に加えて、ステップＳ１０１の条件が成立しない場合よりも発電セル１４−１のカソード電極２０−１側（カソードガス流路４０−１）の背圧を減少させるように、カソード背圧調整弁の開度を制御することもできる。カソードガス流路４０−１の背圧を減少させることによっても、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１を減少させることができる。さらに、図４のフローチャートのステップＳ１０４では、アノード背圧調整弁８０や環流調整弁８６の制御に代えて、またはアノード背圧調整弁８０や環流調整弁８６の制御に加えて、ステップＳ１０２の条件が成立しない場合よりも発電セル１４−１のカソード電極２０−１側（カソードガス流路４０−１）の背圧を増大させるように、カソード背圧調整弁の開度を制御することもできる。カソードガス流路４０−１の背圧を増大させることで、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１を増大させることができる。その結果、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を増大させることができる。

また、本実施形態では、発電セル１４−１におけるカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）を調整することによっても、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を調整することができる。以下、温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）を調整するための構成例について、図６〜８を用いて説明する。

図６に示すように、発電セル１４−１のアノード側セパレータ２８−１とアノード側ターミナル電極２３との間には、発電セル１４−１のアノード電極１８−１の冷却（放熱）を行うための冷却液が流れる冷媒流路５２が形成されている。図６では図示を省略しているが、冷媒供給流路５４を流れる冷却液は、冷媒流路４２−１〜４２−９に供給される。切替弁８８は、冷媒供給流路５４と冷媒流路５２とを連通させるとともに冷媒流路４２−１と冷媒流路５２との連通を遮断する第１状態（図７に示す状態）と、冷媒流路４２−１と冷媒流路５２とを連通させるとともに冷媒供給流路５４と冷媒流路５２との連通を遮断する第２状態（図８に示す状態）と、に選択的に切り替わることが可能である。切替弁８８が第１状態に切り替わると、図７に示すように、冷媒供給流路５４から冷媒流路５２に冷却液が供給されることで、アノード電極１８−１の冷却が行われる。一方、切替弁８８が第２状態に切り替わると、図８に示すように、冷媒流路４２−１を流れてカソード電極２０−１と熱交換が行われた後の冷却液が冷媒流路５２に供給されることで、アノード電極１８−１の冷却が行われる。そのため、切替弁８８が第２状態にある場合は、切替弁８８が第１状態にある場合と比べて、アノード電極１８−１の冷却効率が低下してアノード電極１８−１側の温度Ｔａ１が上昇する。その結果、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）が減少する。なお、切替弁８８の第１状態と第２状態との切り替えは、電子制御ユニット９０により行われる。

図６〜８に示す構成例では、図４のフローチャートのステップＳ１０３において、燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に代えて、または燃料ガス供給弁６４やアノード背圧調整弁８０の制御に加えて、切替弁８８を第２状態に切り替えることもできる。これによって、アノード電極１８−１の冷却効率を低下させてカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）を減少させることができるので、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１を減少させることができる。その結果、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を減少させることができる。そして、図４のフローチャートのステップＳ１０４において、アノード背圧調整弁８０や環流調整弁８６の制御に代えて、またはアノード背圧調整弁８０や環流調整弁８６の制御に加えて、切替弁８８を第１状態に切り替えることもできる。これによって、アノード電極１８−１の冷却効率を向上させてカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１（水蒸気分圧差Ｐｃ１−Ｐａ１）を増大させることができるので、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側からアノード電極１８−１側へ移動する水蒸気移動量ＶＭ１を増大させることができる。その結果、発電セル１４−１内の水分量Ｗ１を増大させることができる。

また、本実施形態では、水分量推定部１０４は、発電セル１４−１内のカソード電極２０−１側の水分量ＷＣ１、及び発電セル１４−１内のアノード電極１８−１側の水分量ＷＡ１をそれぞれ推定することもできる。以下、その場合の処理について説明する。

その場合、水分量推定部１０４は、カソード電極２０−１側（カソードガス流路４０−１）に供給される水分供給量ＶＳＣ１と、発電セル１４−１内の電気化学反応により生成される水分生成量ＶＧ１と、カソード電極２０−１側（カソードガス流路４０−１）から排出される水分排出量ＶＥＣ１と、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との間で移動する水分移動量ＶＭ１と、に基づいて、発電セル１４−１内のカソード電極２０−１側の水分量ＷＣ１を推定することができる。カソード電極２０−１側への水分供給量ＶＳＣ１については、例えば加湿器８２内の酸化剤ガスの温度及び流量（いずれも図示しないセンサにより検出可能）を基に推定される加湿器８２による酸化剤ガスの加湿量から算出することができる。水分生成量ＶＧ１については、例えば発電セル１４−１の電流値（図示しないセンサにより検出可能）に基づいて算出することができる。カソード電極２０−１側からの水分排出量ＶＥＣ１については、例えばカソード電極２０−１側への酸化剤ガス供給量及び水分供給量ＶＳＣ１に基づいて算出することができる。

そして、水分量推定部１０４は、アノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）に供給される水分供給量ＶＳＡ１と、アノード電極１８−１側（アノードガス流路３８−１）から排出される水分排出量ＶＥＡ１と、電解質膜１６−１を透過してカソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との間で移動する水分移動量ＶＭ１と、に基づいて、発電セル１４−１内のアノード電極１８−１側の水分量ＷＡ１を推定することができる。アノード電極１８−１側への水分供給量ＶＳＡ１については、例えば環流調整弁８６の開度に基づいて算出することができる。アノード電極１８−１側からの水分排出量ＶＥＡ１については、例えば燃料ガス供給弁６４の開度及び環流調整弁８６の開度に基づいて算出することができる。

さらに、図４のフローチャートの処理では、カソード電極２０−１側とアノード電極１８−１側との温度差Ｔｃ１−Ｔａ１の代わりに、アノード電極１８−１側の水分量ＷＡ１を用いることもできる。つまり、ステップＳ１０１では、アノード電極１８−１側の水分量ＷＡ１が設定量ＷＡＬ１よりも多い条件が成立するか否かを判定することもでき、ステップＳ１０２では、アノード電極１８−１側の水分量ＷＡ１が設定量ＷＡＬ２（ＷＡＬ２＜ＷＡＬ１）よりも少ない条件が成立するか否かを判定することもできる。

以上の実施形態の説明では、発電セル１４−１に関して水分量の推定及び制御を行うものとした。ただし、本実施形態では、水分量の推定及び制御を行う発電セルは、発電セル１４−１に限定されるものではなく、例えば積層方向に関する積層体１２の一端部付近に配置された発電セル１４−２について水分量の推定及び制御を行うこともできる。その場合は、発電セル１４−２のアノード電極１８−２側の温度Ｔａ２を検出するアノード極側温度センサと、発電セル１４−２のカソード電極２０−２側の温度Ｔｃ２を検出するカソード極側温度センサと、を設けることで、発電セル１４−２におけるカソード電極２０−２側とアノード電極１８−２側との温度差Ｔｃ２−Ｔａ２（水蒸気分圧差Ｐｃ２−Ｐａ２）を取得する。水分量推定部１０４は、カソード電極２０−２側とアノード電極１８−２側との温度差Ｔｃ２−Ｔａ２（水蒸気分圧差Ｐｃ２−Ｐａ２）に基づいて、発電セル１４−２内の水分量Ｗ２を推定する。そして、水分量制御部１０６は、カソード電極２０−２側とアノード電極１８−２側との温度差Ｔｃ２−Ｔａ２（水蒸気分圧差Ｐｃ２−Ｐａ２）に基づいて、発電セル１４−２内の水分量Ｗ２を制御する。さらに、本実施形態では、発電セル１４−１，１４−２以外の発電セル１４−３〜１４−ｎについても水分量の推定及び制御を行うことが可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。 燃料電池の構成例の概略を示す図である。 電子制御ユニットの概略構成を示すブロック図である。 電子制御ユニットにより実行される処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池システムの他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ 燃料電池、１２ 積層体、１４−１〜１４−１０ 発電セル、１６−１〜１６−１０ 電解質膜、１８−１〜１８−１０ アノード電極、２０−１〜２０−１０ カソード電極、２２−１〜２２−１０ 膜電極接合体（ＭＥＡ）、２３ アノード側ターミナル電極、２４ カソード側ターミナル電極、２８−１〜２８−１０ アノード側セパレータ、３０−１〜３０−１０ カソード側セパレータ、３８−１〜３８−１０ アノードガス流路、４０−１〜４０−１０ カソードガス流路、４２−１〜４２−９，５２ 冷媒流路、５４ 冷媒供給流路、６０ 燃料タンク、６２ 燃料ガス供給流路、６４ 燃料ガス供給弁、７２ 酸化剤供給流路、７６ 燃料排ガス流路、７８ 酸化剤排ガス流路、８０ アノード背圧調整弁、８２ 加湿器、８４ 気液分離器、８６ 環流調整弁、８８ 切替弁、９０ 電子制御ユニット、９２ アノード極側温度センサ、９４ カソード極側温度センサ、１０２ 温度差取得部、１０４ 水分量推定部、１０６ 水分量制御部。

Claims (12)

1. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する装置であって、
   発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得する温度差取得部と、
   温度差取得部で取得された温度差に基づいて発電セル内の水分量を推定する水分量推定部と、
   を有する、燃料電池の水分量推定装置。
2. 請求項１に記載の燃料電池の水分量推定装置であって、
   燃料電池は発電セルが複数積層された積層体を備え、各発電セルはアノード極がカソード極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、
   温度差取得部は、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、
   水分量推定部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セル内の水分量を推定する、燃料電池の水分量推定装置。
3. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する装置であって、
   発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得する水蒸気圧差取得部と、
   水蒸気圧差取得部で取得された水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を推定する水分量推定部と、
   を有する、燃料電池の水分量推定装置。
4. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合され、反応ガスが供給されることで発電を行う発電セルを含む燃料電池と、
   発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得する温度差取得部と、
   温度差取得部で取得された温度差に基づいて発電セル内の水分量を調整する水分量調整部と、
   を有する、燃料電池システム。
5. 請求項４に記載の燃料電池システムであって、
   水分量調整部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、発電セルへの反応ガスの供給状態、及び発電セルからの反応ガスの排出状態のいずれか１つ以上を調整することで、発電セル内の水分量を調整する、燃料電池システム。
6. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、
   水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第１設定値よりも大きい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極への燃料ガスの供給流量を増大させる、燃料電池システム。
7. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、
   水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第１設定値よりも大きい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極側の背圧を減少させる、燃料電池システム。
8. 請求項５に記載の燃料電池システムであって、
   反応ガスとして燃料ガス及び酸化剤ガスが発電セルのアノード極及びカソード極にそれぞれ供給され、
   水分量調整部は、温度差取得部で取得されたカソード極側とアノード極側との温度差が第２設定値よりも小さい条件が成立する場合は、当該条件が成立しない場合よりも発電セルのアノード極側の背圧を増大させる、燃料電池システム。
9. 請求項４〜８のいずれか１に記載の燃料電池システムであって、
   燃料電池は発電セルが複数積層された積層体を備え、各発電セルはアノード極がカソード極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、
   温度差取得部は、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、
   水分量調整部は、温度差取得部で取得された温度差に基づいて、積層方向に関する積層体の一端部またはその付近に配置された発電セル内の水分量を調整する、燃料電池システム。
10. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合され、反応ガスが供給されることで発電を行う発電セルを含む燃料電池と、
    発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得する水蒸気圧差取得部と、
    水蒸気圧差取得部で取得された水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を調整する水分量調整部と、
    を有する、燃料電池システム。
11. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する方法であって、
    発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との温度差を取得し、
    該取得した温度差に基づいて発電セル内の水分量を推定する、燃料電池の水分量推定方法。
12. 電解質膜の片面にアノード極が、他面にカソード極がそれぞれ接合された発電セルを含む燃料電池の水分量を推定する方法であって、
    発電セルにおけるカソード極側とアノード極側との水蒸気圧の差を取得し、
    該取得した水蒸気圧の差に基づいて発電セル内の水分量を推定する、燃料電池の水分量推定方法。
    

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