JP2016207518A - Fuel battery system and maintenance method - Google Patents

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Jun Ishikawa
潤 石川
菅原　靖
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery system that can improve the plastic deformation of an electrolyte membrane while suppressing increase of the cost.SOLUTION: A fuel battery system 100 includes: a cell stack 11 including stacked membrane-electrode assembles each comprising an electrolyte membrane 14 containing polymer, and an anode 15 and a cathode 16 which sandwiches the electrolyte membrane therebetween; a fuel battery 10 for generating electric power using anode gas and cathode gas; a first supply flow path 20 through which the anode gas flows to the anode; a second supply flow path 30 through which the cathode gas flows to the cathode; a heater 40 for heating the electrolyte membrane; and a controller 50. The controller controls the heater to heat the electrolyte membrane at a temperature which is equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer and less than the decomposition temperature of the polymer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池システムおよびそのメンテナンス方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a maintenance method thereof.

電解質膜を用いた燃料電池システムとして、たとえば、特許文献１に示す燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムでは、所定以上の温度で収縮する熱収縮部材により電解質膜の外縁部が固定されている。そして、電解質膜の塑性変形の程度を示す指標値が所定値に達すると、熱収縮部材を加熱して収縮させている。   As a fuel cell system using an electrolyte membrane, for example, a fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is known. In this fuel cell system, the outer edge portion of the electrolyte membrane is fixed by a heat shrinkable member that shrinks at a predetermined temperature or higher. When the index value indicating the degree of plastic deformation of the electrolyte membrane reaches a predetermined value, the heat-shrinkable member is heated and contracted.

特開２０１２−５４１１９号公報JP 2012-54119 A

しかしながら、特許文献１に示す燃料電池システムでは、コスト、および、電解質膜の塑性変形の改善の観点から、未だ改善の余地があった。本発明は、コスト上昇を抑えつつ、電解質膜の塑性変形の改善を図った燃料電池システムの提供を目的とする。   However, the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 still has room for improvement from the viewpoints of cost and improvement in plastic deformation of the electrolyte membrane. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that improves plastic deformation of an electrolyte membrane while suppressing an increase in cost.

本発明のある態様に係る燃料電池システムは、高分子を含む電解質膜と、前記電解質膜を互いの間に挟むアノードおよびカソードとを有する膜−電極接合体を含む複数のセルが積層されたセルスタックを備え、各セルのアノードおよびカソードにそれぞれアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電する燃料電池と、前記電解質膜を加熱する加熱器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記加熱器を制御して、前記高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満の温度で前記電解質膜を加熱する。   A fuel cell system according to an aspect of the present invention is a cell in which a plurality of cells including a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane containing a polymer and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane between each other are stacked. A fuel cell that generates electricity by supplying anode gas and cathode gas to the anode and cathode of each cell, a heater that heats the electrolyte membrane, and a controller, the controller including the stack, The electrolyte membrane is heated at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer and lower than the decomposition temperature by controlling a heater.

本発明は、燃料電池システムおよびそのメンテナンス方法において、コスト上昇を抑えつつ、電解質膜の塑性変形の改善が可能であるという効果を奏する。   The present invention has an effect that plastic deformation of an electrolyte membrane can be improved while suppressing an increase in cost in a fuel cell system and a maintenance method thereof.

実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1. FIG. 図１の燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of a maintenance method for the fuel cell system of FIG. 1. 実施の形態２に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2. 図３の燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the maintenance method of the fuel cell system of FIG. 実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3. 図５の燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the maintenance method of the fuel cell system of FIG. 実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4. 図７の燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the maintenance method of the fuel cell system of FIG. 実施の形態５に係る燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a maintenance method for a fuel cell system according to Embodiment 5. 実施の形態６に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 6. 実施の形態７に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 7. 実施の形態８に係る燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 8. 図１２の燃料電池システムのメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the maintenance method of the fuel cell system of FIG.

（本発明の基礎となる知見）
本発明者等は、燃料電池システムにおいて、コスト上昇を抑えつつ、電解質膜の塑性変形の改善を図ることについて検討を重ねた。その結果、本発明者らは従来技術には下記のような問題があることを見出した。 (Knowledge that is the basis of the present invention)
The inventors of the present invention have repeatedly studied to improve the plastic deformation of the electrolyte membrane while suppressing an increase in cost in the fuel cell system. As a result, the present inventors have found that the prior art has the following problems.

特許文献１の燃料電池システムでは、熱収縮部材を電解質膜の外縁部に固定している。このため、熱収縮部材を別途、燃料電池システムに備える必要があり、その部品コストおよび固定コストが嵩んでしまう。   In the fuel cell system of Patent Document 1, the heat shrinkable member is fixed to the outer edge portion of the electrolyte membrane. For this reason, it is necessary to provide a heat shrink member in a fuel cell system separately, and the component cost and fixing cost will increase.

また、電解質膜の塑性変形を検知すると、熱収縮部材を加熱している。これにより、熱収縮部材は、収縮し、電解質膜に外縁部に向けた張力を生じさせている。しかしながら、塑性変形によって電解質膜の緩みが既に生じている。このため、このような塑性変形した電解質膜を熱収縮部材により熱収縮部材側に引っ張っても、その塑性変形を改善することは難しかった。   Further, when plastic deformation of the electrolyte membrane is detected, the heat shrinkable member is heated. As a result, the heat-shrinkable member contracts and causes the electrolyte membrane to be tensioned toward the outer edge. However, the electrolyte membrane has already loosened due to plastic deformation. For this reason, even when such an electrolyte membrane deformed plastically is pulled toward the heat shrinkable member by the heat shrinkable member, it is difficult to improve the plastic deformation.

そこで、鋭意検討した結果、長時間の運転で劣化した膜に再び加熱を施すことで、膜の強度および伸びが回復することを見出した。   As a result of intensive studies, it was found that the strength and elongation of the film can be recovered by heating again the film that has deteriorated over a long period of operation.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、コスト上昇を抑えつつ、電解質膜の塑性変形の改善を図った燃料電池システムである。   The present invention has been made based on the above findings, and is a fuel cell system that aims to improve plastic deformation of an electrolyte membrane while suppressing an increase in cost.

（実施の形態）
本発明の実施の第１の態様に係る燃料電池システムは、高分子を含む電解質膜と、前記電解質膜を互いの間に挟むアノードおよびカソードとを有する膜−電極接合体を含む複数のセルが積層されたセルスタックを備え、各セルのアノードおよびカソードにそれぞれアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電する燃料電池と、前記電解質膜を加熱する加熱器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記加熱器を制御して、前記高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満の温度で前記電解質膜を加熱する。 (Embodiment)
The fuel cell system according to the first aspect of the present invention includes a plurality of cells including a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane containing a polymer and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane between each other. A fuel cell that includes stacked cell stacks and generates electricity by supplying anode gas and cathode gas to the anode and cathode of each cell, a heater that heats the electrolyte membrane, and a controller, and the control The vessel controls the heater to heat the electrolyte membrane at a temperature not lower than the glass transition temperature of the polymer and lower than the decomposition temperature.

かかる構成では、電解質膜の高分子のガラス転移温度以上で電解質膜を加熱することにより、弱まっていた親水部および疎水部の結合が強められるため、電解質膜の強度および伸縮性を回復させることができる。また、電解質膜の高分子の分解温度未満で電解質膜を加熱することにより、電解質膜の熱による劣化を防止することができる。   In this configuration, heating the electrolyte membrane at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer of the electrolyte membrane strengthens the bond between the weakened hydrophilic portion and the hydrophobic portion, so that the strength and stretchability of the electrolyte membrane can be restored. it can. Further, by heating the electrolyte membrane at a temperature lower than the decomposition temperature of the polymer of the electrolyte membrane, deterioration of the electrolyte membrane due to heat can be prevented.

本発明の実施の第２の態様に係る燃料電池システムでは、第１の態様において、前記制御器は、前記燃料電池システムの運転時に、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱してもよい。   In the fuel cell system according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the controller controls the heater to heat the electrolyte membrane during operation of the fuel cell system. Also good.

かかる構成では、燃料電池システムの運転時は燃料電池の発電により発生する熱によって電解質膜が昇温しているため、加熱器により電解質膜を加熱するための熱量を抑えることができる。   In such a configuration, during operation of the fuel cell system, the temperature of the electrolyte membrane is raised by the heat generated by the power generation of the fuel cell. Therefore, the amount of heat for heating the electrolyte membrane by the heater can be suppressed.

本発明の実施の第３の態様に係る燃料電池システムは、第１または第２の態様において、前記燃料電池システムの起動回数および停止回数のいずれか一方の回数を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御器は、前記回数が所定回数に達するとき、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱してもよい。   A fuel cell system according to a third aspect of the present invention further includes a storage unit that stores the number of times of starting and stopping of the fuel cell system in the first or second aspect, The controller may control the heater to heat the electrolyte membrane when the number of times reaches a predetermined number.

かかる構成では、電解質膜を加熱することで燃料電池システムの起動および停止により弱まっていた親水部および疎水部の結合が強められるため、電解質膜の強度および伸縮性を回復させることができる。   In such a configuration, by heating the electrolyte membrane, the bond between the hydrophilic portion and the hydrophobic portion that has been weakened due to the start and stop of the fuel cell system is strengthened, so that the strength and stretchability of the electrolyte membrane can be recovered.

本発明の実施の第４の態様に係る燃料電池システムは、第１〜第３のいずれかの態様において、前記カソードから排出されるカソードオフガスの水素濃度を検知する水素検知器をさらに備え、前記制御器は、前記水素濃度が所定濃度以上になったとき、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱してもよい。   The fuel cell system according to a fourth aspect of the present invention further comprises a hydrogen detector for detecting the hydrogen concentration of the cathode offgas discharged from the cathode in any one of the first to third aspects, The controller may control the heater to heat the electrolyte membrane when the hydrogen concentration becomes a predetermined concentration or more.

かかる構成では、水素ガスのクロスリークを検知することにより、電解質膜の機械劣化を正確に検知することができる。このため、電解質膜の強度および伸びの回復が必要とされる的確なタイミングで電解質膜を加熱することができる。   In such a configuration, the mechanical deterioration of the electrolyte membrane can be accurately detected by detecting the cross leak of hydrogen gas. For this reason, the electrolyte membrane can be heated at an accurate timing that requires recovery of the strength and elongation of the electrolyte membrane.

本発明の実施の第５の態様に係る燃料電池システムでは、第１〜第４のいずれかの態様において、前記制御器は、前記燃料電池システムの停止後所定時間以内に、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱してもよい。   In the fuel cell system according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the controller controls the heater within a predetermined time after the fuel cell system is stopped. Then, the electrolyte membrane may be heated.

かかる構成では、燃料電池システムの停止後の所定時間以内で電解質膜に熱量が残っているときに電解質膜を加熱することで、電解質膜をガラス転移温度以上かつ分解温度未満に加熱するための熱量および時間を抑制することができる。   In such a configuration, the amount of heat for heating the electrolyte membrane to a temperature above the glass transition temperature and below the decomposition temperature by heating the electrolyte membrane when the amount of heat remains in the electrolyte membrane within a predetermined time after the fuel cell system is stopped. And time can be suppressed.

本発明の実施の第６の態様に係る燃料電池システムでは、第１〜第５のいずれかの態様において、前記加熱器は電熱ヒーターであってもよい。   In the fuel cell system according to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the heater may be an electric heater.

かかる構成では、電熱ヒーターは小型であって柔軟性を有するため、燃料電池システム１００のサイズを大きくすることなく、電解質膜を加熱することができる位置に加熱器を配置することができる。   In such a configuration, since the electric heater is small and flexible, the heater can be disposed at a position where the electrolyte membrane can be heated without increasing the size of the fuel cell system 100.

本発明の実施の第７の態様に係る燃料電池システムでは、第１〜第６のいずれかの態様において、前記セルは、前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対のセパレータをさらに備え、前記加熱器は前記セパレータに当接または近接していてもよい。   In the fuel cell system according to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the cell further includes a pair of separators sandwiching the membrane-electrode assembly between each other. The heater may be in contact with or close to the separator.

かかる構成では、セパレータの熱が電解質膜に伝わることにより、電解質膜をより均一かつ迅速に加熱することができる。   In such a configuration, the heat of the separator is transferred to the electrolyte membrane, so that the electrolyte membrane can be heated more uniformly and rapidly.

本発明の実施の第８の態様に係る燃料電池システムは、第１〜第７のいずれかの態様において、前記燃料電池のアノードガス入口へアノードガスを供給するための第１供給流路と、前記燃料電池のカソードガス入口へカソードガスを供給するための第２供給流路と、をさらに備え、前記加熱器が前記第１供給流路および前記第２供給流路の少なくともいずれか一方の供給流路に設けられていてもよい。   A fuel cell system according to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, includes a first supply flow path for supplying an anode gas to the anode gas inlet of the fuel cell, A second supply channel for supplying cathode gas to the cathode gas inlet of the fuel cell, wherein the heater supplies at least one of the first supply channel and the second supply channel It may be provided in the flow path.

かかる構成では、加熱器を容易に配置することができ、また、電解質膜を均一に加熱することができる。   In such a configuration, the heater can be easily arranged, and the electrolyte membrane can be heated uniformly.

本発明の実施の第９の態様に係る燃料電池システムは、第１〜第８のいずれかの態様において、前記燃料電池へ冷却水が流通する第３供給流路と、前記第３供給流路の開放および遮断する弁と、をさらに備え、前記制御器は、前記加熱器を作動させるとき、前記弁を制御して、前記第３供給流路を遮断してもよい。   A fuel cell system according to a ninth aspect of the present invention is the fuel cell system according to any one of the first to eighth aspects, wherein a third supply channel through which cooling water flows to the fuel cell, and the third supply channel. A valve that opens and shuts off, and the controller may control the valve to shut off the third supply flow path when operating the heater.

かかる構成では、冷却水による電解質膜を冷却する能力が低減するため、加熱器による加熱時間および加熱量を抑制し、短時間かつ効率的に電解質膜を回復することができる。   In such a configuration, since the ability to cool the electrolyte membrane by the cooling water is reduced, the heating time and the heating amount by the heater can be suppressed, and the electrolyte membrane can be recovered efficiently in a short time.

本発明の実施の第１０の態様に係る燃料電池システムのメンテナンス方法は、高分子を含む電解質膜と、前記電解質膜を互いの間に挟むアノードおよびカソードとを有する膜−電極接合体が積層されたセルスタックとを備え、各セルのアノードおよびカソードにそれぞれアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電する燃料電池を備えている燃料電池システムのメンテナンス方法であって、前記燃料電池から取り出された前記セルスタックを前記高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満の温度で加熱する。   A fuel cell system maintenance method according to a tenth aspect of the present invention comprises a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane containing a polymer and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane between each other. A fuel cell system comprising a fuel cell for generating electricity by supplying anode gas and cathode gas to an anode and a cathode of each cell, respectively, the cell stack being removed from the fuel cell The cell stack is heated at a temperature above the glass transition temperature of the polymer and below the decomposition temperature.

かかる構成では、燃料電池から取り出されたセルスタックを高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満で加熱する。これによりセルスタック内の電解質膜がガラス転移温度以上かつ分解温度未満で加熱されるため、電解質膜の強度および伸縮性を回復させることができる。   In such a configuration, the cell stack taken out from the fuel cell is heated at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer and lower than the decomposition temperature. As a result, the electrolyte membrane in the cell stack is heated at a temperature higher than the glass transition temperature and lower than the decomposition temperature, so that the strength and stretchability of the electrolyte membrane can be recovered.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.

（実施の形態１）
実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。燃料電池システム１００は、燃料電池１０、加熱器４０および制御器５０を備えている。さらに、燃料電池システム１００は、第１供給流路２０、第２供給流路３０および温度検知器６０を備えていてもよい。 (Embodiment 1)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a fuel cell system 100 according to the first embodiment. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, a heater 40, and a controller 50. Further, the fuel cell system 100 may include a first supply channel 20, a second supply channel 30, and a temperature detector 60.

燃料電池１０は、アノードガスとカソードガスとを用いて発電を行う装置である。燃料電池１０は、複数のセルが積層されたセルスタック１１を備えている。セルスタック１１は、複数の燃料セルを直列に接続して形成されている。なお、燃料電池１０は、複数のセルスタック１１を並列に接続して構成されていてもよい。   The fuel cell 10 is a device that generates power using an anode gas and a cathode gas. The fuel cell 10 includes a cell stack 11 in which a plurality of cells are stacked. The cell stack 11 is formed by connecting a plurality of fuel cells in series. The fuel cell 10 may be configured by connecting a plurality of cell stacks 11 in parallel.

セルは、膜−電極接合体（Membrane Electrode Assembly）、一対のセパレータ１２、および、ガスケット１３を備えている。膜−電極接合体は、高分子を含む電解質膜１４と、電解質膜１４を互いの間に挟むアノード１５およびカソード１６とを有している。   The cell includes a membrane-electrode assembly, a pair of separators 12 and a gasket 13. The membrane-electrode assembly includes an electrolyte membrane 14 containing a polymer, and an anode 15 and a cathode 16 that sandwich the electrolyte membrane 14 therebetween.

電解質膜１４は、ガラス転移温度（Ｔｇ）および分解温度（Ｔｍ）を有する固体高分子材料で形成されており、好ましくは、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す材料で形成されている。電解質膜１４は、たとえば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜が用いられる。この分子構造は、たとえば、ＣＦ２−を由来とする高分子骨格である疎水部と、末端基のスルホン酸を含む親水部とを有している。イオン交換膜と一例しては、Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社の登録商標）の膜が挙げられる。電解質膜１４は、たとえば、長方形状の主面を有し、この主面に直交する方向の厚みが薄い膜である。電解質膜１４のガラス転移温度（Ｔｇ）および分解温度（Ｔｍ）は、たとえば、ＤＭＡ（Dynamic Mechanical Analysis）およびＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry）などの熱分析により測定され得る。なお、電解質膜１４のガラス転移温度（Ｔｇ）は、燃料電池１０の運転温度よりも高い。   The electrolyte membrane 14 is formed of a solid polymer material having a glass transition temperature (Tg) and a decomposition temperature (Tm), and is preferably formed of a material that exhibits good electrical conductivity in a wet state. As the electrolyte membrane 14, for example, a proton conductive ion exchange membrane made of a fluorine resin is used. This molecular structure has, for example, a hydrophobic portion which is a polymer skeleton derived from CF 2-2 and a hydrophilic portion containing a sulfonic acid as a terminal group. An example of an ion exchange membrane is a membrane of Nafion (a registered trademark of DuPont). The electrolyte membrane 14 is, for example, a membrane having a rectangular main surface and a thin thickness in a direction orthogonal to the main surface. The glass transition temperature (Tg) and decomposition temperature (Tm) of the electrolyte membrane 14 can be measured by thermal analysis such as DMA (Dynamic Mechanical Analysis) and DSC (Differential Scanning Calorimetry). The glass transition temperature (Tg) of the electrolyte membrane 14 is higher than the operating temperature of the fuel cell 10.

アノード１５およびカソード１６は、それぞれ、導電性を有する担体上に触媒を担持させた電極である。これらは、たとえば、長方形状の主面を有し、この主面に直交する方向の厚みが薄い膜である。これらは、触媒層１５ａ、１６ａおよびガス拡散層１５ｂ、１６ｂにより形成されている。   The anode 15 and the cathode 16 are electrodes each having a catalyst supported on a conductive carrier. These are, for example, films having a rectangular main surface and a thin thickness in a direction orthogonal to the main surface. These are formed by catalyst layers 15a and 16a and gas diffusion layers 15b and 16b.

アノード１５の触媒層１５ａは電解質膜１４の一方の主面上に設けられ、カソード１６の触媒層１６ａは電解質膜１４の他方の主面上に設けられている。アノード１５およびカソード１６の各触媒層１５ａ、１６ａは、たとえば、それぞれ、白金触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜１４を構成する高分子電解質と同質の電解質とにより形成されている。   The catalyst layer 15 a of the anode 15 is provided on one main surface of the electrolyte membrane 14, and the catalyst layer 16 a of the cathode 16 is provided on the other main surface of the electrolyte membrane 14. Each of the catalyst layers 15 a and 16 a of the anode 15 and the cathode 16 is formed of, for example, carbon particles supporting a platinum catalyst and an electrolyte that is the same as the polymer electrolyte that constitutes the electrolyte membrane 14.

アノード１５およびカソード１６の各ガス拡散層１５ｂ、１６ｂは、ガス透過性を有する導電性部材で形成されている。このガス拡散層１５ｂ、１６ｂとして、たとえば、カーボンペーパー、カーボンクロス、金属メッシュ、または、発泡金属などが用いられる。アノード１５のガス拡散層１５ｂは、供給されたアノードガスを拡散してアノード１５の触媒層１５ａに供給する。カソード１６のガス拡散層１６ｂは、供給されたカソードガスを拡散してカソード１６の触媒層１６ａに供給する。   Each of the gas diffusion layers 15b and 16b of the anode 15 and the cathode 16 is formed of a conductive member having gas permeability. As the gas diffusion layers 15b, 16b, for example, carbon paper, carbon cloth, metal mesh, or foam metal is used. The gas diffusion layer 15 b of the anode 15 diffuses the supplied anode gas and supplies it to the catalyst layer 15 a of the anode 15. The gas diffusion layer 16 b of the cathode 16 diffuses the supplied cathode gas and supplies it to the catalyst layer 16 a of the cathode 16.

一対のセパレータ１２は、膜−電極接合体を互いの間に挟むように配置されている。この一方のセパレータ（アノード側セパレータ）１２はアノード側ガス拡散層１５ｂに接触するように設けられ、他方のセパレータ（カソード側セパレータ）１２はカソード側ガス拡散層１６ｂに接触するように設けられている。アノード側セパレータ１２は、アノードガスが透過しない導電性部材で形成され、アノードガスの隔壁として機能する。カソード側セパレータ１２は、カソードガスが透過しない導電性部材で形成され、カソードガスの隔壁として機能する。各セパレータ１２は、ガス不透過性、熱伝導性および耐久性などを有する材料、たとえば、圧縮カーボン、または、ステンレス鋼などの金属材料によって形成されている。   The pair of separators 12 are arranged so that the membrane-electrode assembly is sandwiched between them. One separator (anode side separator) 12 is provided so as to contact the anode side gas diffusion layer 15b, and the other separator (cathode side separator) 12 is provided so as to contact the cathode side gas diffusion layer 16b. . The anode-side separator 12 is formed of a conductive member that does not allow anode gas to pass therethrough, and functions as a partition wall for the anode gas. The cathode-side separator 12 is formed of a conductive member that does not allow the cathode gas to permeate, and functions as a partition wall for the cathode gas. Each separator 12 is formed of a material having gas impermeability, thermal conductivity and durability, for example, a metal material such as compressed carbon or stainless steel.

セパレータ１２は、たとえば、長方形状の主面を有し、この主面に直交する方向の厚みが電解質膜１４、アノード１５およびカソード１６より厚い板状体である。セパレータ１２の主面のサイズは電解質膜１４、アノード１５およびカソード１６の各主面より大きく、セパレータ１２の端部は電解質膜１４、アノード１５およびカソード１６の各端部から突出している。また、セパレータ１２は、導電性であるので、熱伝導性である。   The separator 12 is, for example, a plate-like body having a rectangular main surface and having a thickness in a direction orthogonal to the main surface that is thicker than the electrolyte membrane 14, the anode 15, and the cathode 16. The size of the main surface of the separator 12 is larger than the main surfaces of the electrolyte membrane 14, the anode 15, and the cathode 16, and the end portions of the separator 12 protrude from the end portions of the electrolyte membrane 14, the anode 15, and the cathode 16. Moreover, since the separator 12 is electrically conductive, it is thermally conductive.

セパレータ１２には、ガス拡散層１５ｂ、１６ｂに対向する一方主面に溝状の第１凹部１２ａまたは第２凹部１２ｂが設けられている。アノード側セパレータ１２の第１凹部１２ａとアノード側ガス拡散層１５ｂとにより囲まれた空間は、アノードガスが流通する流路（アノードガス流路）２１として機能する。カソード側セパレータ１２の第２凹部１２ｂとカソード側ガス拡散層１６ｂとにより囲まれた空間は、カソードガスが流通する流路（カソードガス流路）３１として機能する。   The separator 12 is provided with a groove-shaped first recess 12a or second recess 12b on one main surface facing the gas diffusion layers 15b, 16b. A space surrounded by the first recess 12a of the anode-side separator 12 and the anode-side gas diffusion layer 15b functions as a flow path (anode gas flow path) 21 through which the anode gas flows. A space surrounded by the second recess 12b of the cathode side separator 12 and the cathode side gas diffusion layer 16b functions as a channel (cathode gas channel) 31 through which the cathode gas flows.

ガスケット１３は、アノードガスまたはカソードガスの流出を防止するためのシール部材である。ガスケット１３には、たとえば、Ｏリング、ゴム状シート、あるいは、弾性樹脂と剛性樹脂との複合シートなどが用いられる。アノードガスの流出を防止するガスケット１３は、アノード側セパレータ１２と電解質膜１４との間においてアノード１５の端部に設けられている。カソードガスの流出を防止するガスケット１３は、カソード側セパレータ１２と電解質膜１４との間においてカソード１６の端部に設けられている。   The gasket 13 is a seal member for preventing the anode gas or the cathode gas from flowing out. For the gasket 13, for example, an O-ring, a rubber-like sheet, or a composite sheet of an elastic resin and a rigid resin is used. The gasket 13 that prevents the anode gas from flowing out is provided at the end of the anode 15 between the anode separator 12 and the electrolyte membrane 14. The gasket 13 that prevents the cathode gas from flowing out is provided at the end of the cathode 16 between the cathode separator 12 and the electrolyte membrane 14.

第１供給流路２０は、燃料電池１０のアノードガス入口（図示せず）へアノードガスを供給するための流路である。第１供給流路２０の上流端は、アノードガス供給器（図示せず）に接続される。アノードガス入口はアノードガス供給マニホールド等を介して各セルのアノードガス流路２１に連通している。このため、アノードガスは、第１供給流路２０、アノードガス供給マニホールド等、およびセルのアノードガス流路２１を介してアノードに供給される。アノードガスは、水素を含有するガスである。   The first supply channel 20 is a channel for supplying anode gas to an anode gas inlet (not shown) of the fuel cell 10. The upstream end of the first supply channel 20 is connected to an anode gas supply device (not shown). The anode gas inlet communicates with the anode gas flow path 21 of each cell via an anode gas supply manifold or the like. For this reason, the anode gas is supplied to the anode via the first supply channel 20, the anode gas supply manifold, and the anode gas channel 21 of the cell. The anode gas is a gas containing hydrogen.

第２供給流路３０は、燃料電池１０のカソードガス入口へカソードガスを供給するための流路である。第２供給流路３０の上流端は、カソードガス供給器（図示せず）に接続される。カソードガス入口はカソードガス供給マニホールド等を介して各セルのカソードガス流路３１に連通している。このため、カソードガスは、第２供給流路３０、カソードガス供給マニホールド等、およびセルのカソードガス流路３１を介してカソードに供給される。カソードガスは、酸化剤ガスであって、たとえば、空気または酸素が用いられる。   The second supply channel 30 is a channel for supplying cathode gas to the cathode gas inlet of the fuel cell 10. The upstream end of the second supply flow path 30 is connected to a cathode gas supply device (not shown). The cathode gas inlet communicates with the cathode gas channel 31 of each cell via a cathode gas supply manifold or the like. For this reason, the cathode gas is supplied to the cathode via the second supply channel 30, the cathode gas supply manifold, and the cathode gas channel 31 of the cell. The cathode gas is an oxidant gas, and for example, air or oxygen is used.

加熱器４０は、電解質膜１４を加熱する機器である。加熱器４０には、たとえば、電熱ヒーターが用いられる。加熱器４０は、セパレータ１２に当接または近接している。この実施の形態では、加熱器４０は、長方形状のセパレータ１２の一端部に接触するように配置されている。このセパレータ１２の端部は電解質膜１４、アノード１５およびカソード１６の各端部から突出しているため、加熱器４０は電解質膜１４、アノード１５およびカソード１６の各端部に接触せずに、セパレータ１２の端部に接触する。なお、セパレータ１２の一端部に限らず、セパレータ１２の外周部に接するように加熱器４０が配置されていてもよい。また、セパレータ１２の端部に直接、接触せず、端部との間に隙間を開けて加熱器４０が配置されていてもよい。この隙間は、加熱器４０の熱がセパレータ１２に与えられるように設定される。   The heater 40 is a device that heats the electrolyte membrane 14. For the heater 40, for example, an electric heater is used. The heater 40 is in contact with or close to the separator 12. In this embodiment, the heater 40 is disposed so as to contact one end of the rectangular separator 12. Since the end portions of the separator 12 protrude from the end portions of the electrolyte membrane 14, the anode 15, and the cathode 16, the heater 40 does not contact the end portions of the electrolyte membrane 14, the anode 15, and the cathode 16. 12 ends are contacted. In addition, the heater 40 may be arrange | positioned so that it may contact not only the one end part of the separator 12 but the outer peripheral part of the separator 12. FIG. Moreover, the heater 40 may be arrange | positioned by opening a clearance gap between edge parts, without contacting the edge part of the separator 12 directly. This gap is set so that the heat of the heater 40 is applied to the separator 12.

温度検知器６０は、電解質膜１４の温度を計測するセンサであって、たとえば、電解質膜１４またはその近傍に配置されている。温度検知器６０は、検知した温度を電解質膜１４の温度として制御器５０へ出力する。   The temperature detector 60 is a sensor that measures the temperature of the electrolyte membrane 14, and is disposed, for example, in the electrolyte membrane 14 or in the vicinity thereof. The temperature detector 60 outputs the detected temperature to the controller 50 as the temperature of the electrolyte membrane 14.

制御器５０は、燃料電池１０の発電のために燃料電池システム１００の各構成部を制御する機能を有するものであればよく、たとえば、演算処理部（図示せず）および第１記憶部（図示せず）を備えている。演算処理部としては、ＭＰＵおよびＣＰＵ等のプロセッサが例示される。第１記憶部は、制御プログラムを記憶しており、たとえば、不揮発性メモリなどが例示される。なお、制御器５０による機能は、制御プログラムが演算処理部により第１記憶部から読み出されて実行されることにより実現される。換言すると、制御プログラムが演算処理部にそのプログラムされた制御を実行させる。また、制御器５０は、集中制御を行う単独の制御器５０で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器５０で構成されていてもよい。   The controller 50 only needs to have a function of controlling each component of the fuel cell system 100 for power generation of the fuel cell 10, and includes, for example, an arithmetic processing unit (not shown) and a first storage unit (see FIG. Not shown). Examples of the arithmetic processing unit include processors such as an MPU and a CPU. The first storage unit stores a control program, for example, a nonvolatile memory. Note that the function of the controller 50 is realized by a control program being read from the first storage unit and executed by the arithmetic processing unit. In other words, the control program causes the arithmetic processing unit to execute the programmed control. Further, the controller 50 may be configured by a single controller 50 that performs centralized control, or may be configured by a plurality of controllers 50 that perform distributed control in cooperation with each other.

また、制御器５０は、燃料電池システム１００のメンテナンスのために加熱器４０などを制御する機能を有し、温度検知部５１および加熱制御部５２を備えている。温度検知部５１は、温度検知器６０からの信号に基づいて電解質膜１４の温度を取得する機能を有する。加熱制御部５２は、加熱器４０を制御する機能を有する。これらの機能部は、１つの制御装置で構成されていてもよいし、個別の制御装置でそれぞれ構成されていてもよい。これらが１つの制御装置で構成される場合、各機能部の機能は各制御装置に格納されたプログラムによって実現される。   The controller 50 has a function of controlling the heater 40 and the like for the maintenance of the fuel cell system 100, and includes a temperature detection unit 51 and a heating control unit 52. The temperature detector 51 has a function of acquiring the temperature of the electrolyte membrane 14 based on a signal from the temperature detector 60. The heating control unit 52 has a function of controlling the heater 40. These functional units may be configured by one control device or may be configured by individual control devices. When these are comprised by one control apparatus, the function of each function part is implement | achieved by the program stored in each control apparatus.

たとえば、制御器５０の加熱制御部５２は、高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔで電解質膜１４を加熱するように、加熱器４０を作動させる。この適温Ｔとしては、電解質膜１４がNafionで形成されている場合、たとえば、１２０℃である。   For example, the heating controller 52 of the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 at an appropriate temperature T that is higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer and lower than the decomposition temperature (Tm). The appropriate temperature T is, for example, 120 ° C. when the electrolyte membrane 14 is made of Nafion.

次に、燃料電池システム１００のメンテナンス方法について、図２を参照して説明する。図２は、燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。この燃料電池システム１００のメンテナンス方法における各動作は、たとえば、制御器５０による制御により実現される。この実施の形態では、制御器５０は、燃料電池システム１００の運転時に、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させる。   Next, a maintenance method of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a maintenance method for the fuel cell system 100. Each operation | movement in the maintenance method of this fuel cell system 100 is implement | achieved by control by the controller 50, for example. In this embodiment, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 during operation of the fuel cell system 100.

具体的には、制御器５０は、燃料電池システム１００が運転中か否かを判定する（ステップＳ１）。燃料電池システム１００が運転中でなければ(ステップＳ１：ＮＯ)、この運転をさらに監視する。   Specifically, the controller 50 determines whether or not the fuel cell system 100 is in operation (step S1). If the fuel cell system 100 is not in operation (step S1: NO), this operation is further monitored.

一方、燃料電池システム１００が運転中であれば(ステップＳ１：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を作動させる(ステップＳ２)。ここで、加熱器４０によってセパレータ１２の端部が加熱されると、熱伝導性が良いセパレータ１２の全体が昇温する。これにより、セパレータ１２の熱が電解質膜１４に伝わって、電解質膜１４が均一に加熱される。   On the other hand, if the fuel cell system 100 is in operation (step S1: YES), the controller 50 operates the heater 40 (step S2). Here, when the end portion of the separator 12 is heated by the heater 40, the temperature of the entire separator 12 having good thermal conductivity is increased. Thereby, the heat of the separator 12 is transmitted to the electrolyte membrane 14, and the electrolyte membrane 14 is heated uniformly.

そして、温度検知部５１は温度検知器６０から電解質膜１４の温度（検知温度）を取得する。この検知温度が電解質膜１４の高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔであるか否かを、制御器５０が判定する(ステップＳ３)。検知温度が適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、制御器５０の加熱制御部５２は電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。つまり、検知温度がガラス転移温度未満であれば、加熱制御部５２は電解質膜１４の温度が上昇するように各部が制御する。たとえば、加熱制御部５２は、加熱器４０により加えられ熱量（加熱量）を増加させる。一方、検知温度が分解温度より高ければ、加熱制御部５２は電解質膜１４の温度が上昇するように各部が制御する。たとえば、加熱制御部５２は、加熱器４０による加熱量を減少させたり、加熱器４０を中断させたりする。この加熱器４０の中断は加熱器４０の作動の一形態である。   The temperature detector 51 acquires the temperature (detected temperature) of the electrolyte membrane 14 from the temperature detector 60. The controller 50 determines whether or not the detected temperature is an appropriate temperature T equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer of the electrolyte membrane 14 and lower than the decomposition temperature (Tm) (step S3). If the detected temperature is not the appropriate temperature T (step S3: NO), the heating controller 52 of the controller 50 adjusts the temperature of the electrolyte membrane 14 (step S4). That is, if the detected temperature is lower than the glass transition temperature, the heating control unit 52 controls each unit so that the temperature of the electrolyte membrane 14 increases. For example, the heating control unit 52 increases the amount of heat (heating amount) applied by the heater 40. On the other hand, if the detected temperature is higher than the decomposition temperature, the heating control unit 52 controls each unit so that the temperature of the electrolyte membrane 14 increases. For example, the heating control unit 52 reduces the amount of heating by the heater 40 or interrupts the heater 40. This interruption of the heater 40 is a form of operation of the heater 40.

一方、検知温度が適温Ｔであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、電解質膜１４が適切な温度に加熱されている。このように電解質膜１４が適温Ｔになると、電解質膜１４の強度および伸縮性を増加させることができる。すなわち、電解質膜１４が伸縮すると、電解質膜１４における親水部および疎水部における結合が弱まり、電解質膜１４が劣化（塑性変形）する。これに対して、電解質膜１４がガラス転移点以上になると、電解質膜１４における親水部および疎水部の結合が形成され、電解質膜１４の強度および伸縮性が回復する。そして、制御器５０は加熱器４０を停止する(ステップＳ５)。   On the other hand, if the detected temperature is the appropriate temperature T (step S3: YES), the electrolyte membrane 14 is heated to an appropriate temperature. Thus, when the electrolyte membrane 14 reaches the appropriate temperature T, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be increased. That is, when the electrolyte membrane 14 expands and contracts, the bond in the hydrophilic portion and the hydrophobic portion in the electrolyte membrane 14 is weakened, and the electrolyte membrane 14 deteriorates (plastic deformation). On the other hand, when the electrolyte membrane 14 is equal to or higher than the glass transition point, a bond between the hydrophilic portion and the hydrophobic portion in the electrolyte membrane 14 is formed, and the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 are restored. Then, the controller 50 stops the heater 40 (step S5).

上記構成によれば、電解質膜１４の高分子のガラス転移温度以上で電解質膜１４を加熱器４０により加熱させている。これにより、弱まっていた親水部および疎水部の結合が強められるため、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   According to the above configuration, the electrolyte membrane 14 is heated by the heater 40 above the glass transition temperature of the polymer of the electrolyte membrane 14. Thereby, since the bond between the weakened hydrophilic portion and the hydrophobic portion is strengthened, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered.

さらに、電解質膜１４の高分子の分解温度未満で電解質膜１４を加熱器４０により加熱させている。これにより、電解質膜１４が分解温度に達しないため、電解質膜１４の熱による劣化を防止することができる。   Further, the electrolyte membrane 14 is heated by the heater 40 below the polymer decomposition temperature of the electrolyte membrane 14. Thereby, since the electrolyte membrane 14 does not reach the decomposition temperature, deterioration of the electrolyte membrane 14 due to heat can be prevented.

また、燃料電池システム１００の運転時に、加熱器４０を作動させて、電解質膜１４を加熱している。このような運転中には燃料電池１０の発電により熱が発生しているため、この熱によって電解質膜１４が昇温している。よって、加熱器４０により電解質膜１４を加熱するための熱量を抑えることができる。   Further, when the fuel cell system 100 is in operation, the heater 40 is operated to heat the electrolyte membrane 14. Since heat is generated by power generation of the fuel cell 10 during such operation, the electrolyte membrane 14 is heated by this heat. Therefore, the amount of heat for heating the electrolyte membrane 14 by the heater 40 can be suppressed.

さらに、加熱器４０に電熱ヒーターを用いている。この電熱ヒーターは小型であって柔軟性を有するため、燃料電池システム１００のサイズを大きくすることなく、電解質膜１４を加熱することができる位置に加熱器４０を配置することができる。   Furthermore, an electric heater is used for the heater 40. Since this electric heater is small and flexible, the heater 40 can be disposed at a position where the electrolyte membrane 14 can be heated without increasing the size of the fuel cell system 100.

また、加熱器４０をセパレータ１２に当接または近接して配置している。このため、熱伝導性が良いセパレータ１２が加熱器４０により加熱されると、セパレータ１２の全体が均一かつ迅速に昇温する。このような一対のセパレータ１２に電解質膜１４は挟まれていることにより、電解質膜１４も全体的に均一かつ迅速に昇温される。   Further, the heater 40 is disposed in contact with or close to the separator 12. For this reason, when the separator 12 with good thermal conductivity is heated by the heater 40, the temperature of the entire separator 12 rises uniformly and quickly. Since the electrolyte membrane 14 is sandwiched between the pair of separators 12 as described above, the temperature of the electrolyte membrane 14 is also increased uniformly and rapidly as a whole.

（実施の形態２）
実施の形態２に係る燃料電池システム１００の構成について、図３を参照して説明する。図３は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。図３に示す燃料電池システム１００は、図１に示す燃料電池システム１００の構成に加えて、第２記憶部７０をさらに備えている。この第２記憶部７０は、制御器５０からアクセス可能なメモリであって、燃料電池システム１００の起動回数および停止回数のいずれか一方の回数を記憶する。この第２記憶部７０は、制御プログラムを記憶する第１記憶部と同じ装置であってもよいし、この第１記憶部とは別に設けられた装置であってもよい。 (Embodiment 2)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the second embodiment. The fuel cell system 100 shown in FIG. 3 further includes a second storage unit 70 in addition to the configuration of the fuel cell system 100 shown in FIG. The second storage unit 70 is a memory that can be accessed from the controller 50, and stores one of the number of times of starting and stopping of the fuel cell system 100. The second storage unit 70 may be the same device as the first storage unit that stores the control program, or may be a device provided separately from the first storage unit.

制御器５０は、燃料電池システム１００が起動する度に、第２記憶部７０に記憶されている燃料電池システム１００の起動回数に１を加算して、起動回数を更新する。これにより、第２記憶部７０に、燃料電子システムの起動回数が記憶される。または、制御器５０は、燃料電池システム１００が停止する度に、第２記憶部７０に記憶されている燃料電池システム１００の停止回数に１を加算して、停止回数を更新する。これにより、第２記憶部７０に、燃料電子システムの停止回数が記憶される。   Each time the fuel cell system 100 is activated, the controller 50 adds 1 to the number of activations of the fuel cell system 100 stored in the second storage unit 70 to update the number of activations. As a result, the number of activations of the fuel electronic system is stored in the second storage unit 70. Alternatively, every time the fuel cell system 100 stops, the controller 50 adds 1 to the number of stops of the fuel cell system 100 stored in the second storage unit 70 to update the number of stops. As a result, the number of stoppages of the fuel electronic system is stored in the second storage unit 70.

次に、燃料電池システム１００のメンテナンス方法について、図４を参照して説明する。図４は、燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、燃料電池システム１００の起動回数に基づいて加熱器４０の作動を判断しているが、燃料電池システム１００の停止回数に基づいて加熱器４０の作動を判断しても、同様であるためにその説明を省略する。   Next, a maintenance method of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a maintenance method for the fuel cell system 100. In the following description, the operation of the heater 40 is determined based on the number of activations of the fuel cell system 100. However, even if the operation of the heater 40 is determined based on the number of stops of the fuel cell system 100, Since it is the same, the description is omitted.

図４に示すメンテナンス方法では、図２のステップＳ１の処理に代えて、ステップＳ１１の処理を行う。これにより、制御器５０は、燃料電池システム１００の起動回数が所定回数に達するとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。なお、この所定回数は、燃料電池システム１００の起動回数と電解質膜１４の劣化との関係に基づいて実験などにより予め定められる。   In the maintenance method shown in FIG. 4, the process of step S11 is performed instead of the process of step S1 of FIG. Thereby, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 when the number of activations of the fuel cell system 100 reaches a predetermined number. The predetermined number is determined in advance by an experiment or the like based on the relationship between the number of activations of the fuel cell system 100 and the deterioration of the electrolyte membrane 14.

すなわち、電解質膜１４は湿潤状態で良好なイオン導電性を発揮するため、膜−電極接合体に水蒸気が供給される。また、電解質膜１４を挟むアノード１５およびカソード１６において発電反応が行われると、水が生成される。このような燃料電池システム１００の起動後の運転中には、水蒸気および生成された水により電解質膜１４が膨潤して伸長する。一方、発電していない燃料電池１０の起動時および停止時には、膜−電極接合体に湿度の低いカソードガスが供給されるため、電解質膜１４が乾燥して収縮する。このように、燃料電池システム１００の起動および停止に伴って、電解質膜１４が伸縮して劣化する。よって、燃料電池システム１００の起動回数または停止回数と電解質膜１４の状態との関係に応じて、所定回数が定められる。   That is, since the electrolyte membrane 14 exhibits good ionic conductivity in a wet state, water vapor is supplied to the membrane-electrode assembly. Further, when a power generation reaction is performed at the anode 15 and the cathode 16 sandwiching the electrolyte membrane 14, water is generated. During the operation after the fuel cell system 100 is activated, the electrolyte membrane 14 swells and expands due to water vapor and generated water. On the other hand, when the fuel cell 10 that is not generating power is started and stopped, the cathode gas having a low humidity is supplied to the membrane-electrode assembly, so that the electrolyte membrane 14 is dried and contracts. Thus, as the fuel cell system 100 starts and stops, the electrolyte membrane 14 expands and contracts. Therefore, the predetermined number of times is determined according to the relationship between the number of times of starting or stopping the fuel cell system 100 and the state of the electrolyte membrane 14.

具体的には、制御器５０は、第２記憶部７０における燃料電池システム１００の起動回数が所定回数か否かを判定する（ステップＳ１１）。起動回数が所定回数未満であければ(ステップＳ１１：ＮＯ)、この起動回数をさらに監視する。一方、燃料電池システム１００の起動回数が所定回数であれば(ステップＳ１１：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を作動させる(ステップＳ２)。そして、検知温度が電解質膜１４の高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、制御器５０の加熱制御部５２は電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。一方、検知温度が適温Ｔであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を停止する(ステップＳ５)。   Specifically, the controller 50 determines whether or not the number of activations of the fuel cell system 100 in the second storage unit 70 is a predetermined number (step S11). If the number of activations is less than the predetermined number (step S11: NO), the number of activations is further monitored. On the other hand, if the number of activations of the fuel cell system 100 is a predetermined number (step S11: YES), the controller 50 operates the heater 40 (step S2). If the detected temperature is not an appropriate temperature T that is not less than the glass transition temperature (Tg) of the polymer of the electrolyte membrane 14 and less than the decomposition temperature (Tm) (step S3: NO), the heating control unit 52 of the controller 50 determines the electrolyte membrane. 14 is adjusted (step S4). On the other hand, if the detected temperature is the appropriate temperature T (step S3: YES), the controller 50 stops the heater 40 (step S5).

上記構成によれば、制御器５０は、燃料電池システム１００の起動回数または停止回数が所定回数に達するとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。これにより、電解質膜１４は適温Ｔになる。よって、燃料電池システム１００の起動および停止により弱まっていた親水部および疎水部の結合が強められるため、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   According to the above configuration, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 when the number of times of starting or stopping of the fuel cell system 100 reaches a predetermined number. As a result, the electrolyte membrane 14 reaches an appropriate temperature T. Therefore, since the bond between the hydrophilic part and the hydrophobic part that has been weakened by the start and stop of the fuel cell system 100 is strengthened, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered.

なお、この燃料電池システム１００は、電気を動力とする自動車に搭載することができる。この自動車では燃料電池システム１００を頻繁に起動および停止させる。このため、所定の起動回数ごとまたは所定の停止回数ごとに電解質膜１４を加熱することにより、起動および停止に伴う電解質膜１４の機械劣化に対して電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   The fuel cell system 100 can be mounted on an automobile powered by electricity. In this automobile, the fuel cell system 100 is frequently started and stopped. For this reason, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered against mechanical deterioration of the electrolyte membrane 14 due to start and stop by heating the electrolyte membrane 14 every predetermined number of start times or every predetermined number of stop times. Can do.

また、上記構成では、制御器５０は、燃料電池システム１００の起動回数または停止回数が所定回数に達するとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させた。これに対して、燃料電池システム１００の運転時間が第１所定時間に達するとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させてもよい。この第１所定時間は、燃料電池システム１００の運転時間と電解質膜１４の劣化との関係に基づいて実験などにより予め定められる。また、運転時間としては、たとえば、起動から停止までの１回の運転の時間、および、連続する複数回の運転の時間を累積した時間が挙げられる。   In the above configuration, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 when the number of times of starting or stopping of the fuel cell system 100 reaches a predetermined number. On the other hand, when the operation time of the fuel cell system 100 reaches the first predetermined time, the heater 40 may be operated so as to heat the electrolyte membrane 14. The first predetermined time is determined in advance by an experiment or the like based on the relationship between the operation time of the fuel cell system 100 and the deterioration of the electrolyte membrane 14. The operation time includes, for example, a time for one operation from start to stop and a time obtained by accumulating a plurality of continuous operation times.

この燃料電池システム１００は、通常、頻繁に起動および停止が行われないため、起動から停止までの１回の運転の時間が長い。これに対して、燃料電池システム１００の運転時間に基づいて電解質膜１４を加熱している。これにより、起動および停止に伴う電解質膜１４の機械劣化だけでなく、長時間の運転による電解質膜１４の機械劣化に対しても、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   Since the fuel cell system 100 is not normally started and stopped frequently, the time for one operation from the start to the stop is long. In contrast, the electrolyte membrane 14 is heated based on the operation time of the fuel cell system 100. As a result, not only the mechanical deterioration of the electrolyte membrane 14 due to start and stop, but also the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered against mechanical deterioration of the electrolyte membrane 14 due to long-time operation.

また、制御器５０は、図４のステップＳ１１の処理と共に、図２のステップＳ１の処理を実行してもよい。   Further, the controller 50 may execute the process of step S1 of FIG. 2 together with the process of step S11 of FIG.

（実施の形態３）
実施の形態３に係る燃料電池システム１００の構成について、図５を参照して説明する。図５は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。図５に示す燃料電池システム１００は、図１に示す燃料電池システム１００の構成に加えて、水素検知器８０をさらに備えている。また、燃料電池システム１００は、第１排出流路２２および第２排出流路３２をさらに備えていてもよい。 (Embodiment 3)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the third embodiment. The fuel cell system 100 shown in FIG. 5 further includes a hydrogen detector 80 in addition to the configuration of the fuel cell system 100 shown in FIG. The fuel cell system 100 may further include a first discharge channel 22 and a second discharge channel 32.

この水素検知器８０は、カソード１６から排出されるカソードオフガス中の水素濃度を計測するセンサである。水素検知器８０は、たとえば、第２排出流路３２内に設けられており、第２排出流路３２を流れる水素の濃度を計測して制御器５０へ出力する。   The hydrogen detector 80 is a sensor that measures the hydrogen concentration in the cathode off gas discharged from the cathode 16. The hydrogen detector 80 is provided in, for example, the second discharge flow path 32, measures the concentration of hydrogen flowing through the second discharge flow path 32, and outputs it to the controller 50.

第１排出流路２２は、燃料電池１０のアノードオフガス出口（図示せず）から排出されたアノードオフガスが流通する流路である。アノードオフガス出口は、アノードガス排出マニホールド等を介して各セルのアノードガス流路２１に連通している。このため、アノードオフガスは、アノード１５からアノードガス流路２１およびアノードガス排出マニホールドを介して第１排出流路２２へ排出される。   The first discharge channel 22 is a channel through which anode off-gas discharged from an anode off-gas outlet (not shown) of the fuel cell 10 flows. The anode off-gas outlet communicates with the anode gas flow path 21 of each cell via an anode gas discharge manifold or the like. For this reason, the anode off gas is discharged from the anode 15 to the first discharge flow path 22 via the anode gas flow path 21 and the anode gas discharge manifold.

第２排出流路３２は、燃料電池１０のカソードオフガス出口（図示せず）から排出されたカソードオフガスが流通する流路である。カソードオフガス出口は、カソードガス排出マニホールド等を介して各セルのカソードガス流路３１に連通している。このため、カソードオフガスは、カソード１６からカソードガス流路３１およびカソードガス排出マニホールドを介して第２排出流路３２へ排出される。   The second discharge flow path 32 is a flow path through which the cathode off gas discharged from the cathode off gas outlet (not shown) of the fuel cell 10 flows. The cathode off-gas outlet communicates with the cathode gas flow path 31 of each cell via a cathode gas discharge manifold or the like. For this reason, the cathode off-gas is discharged from the cathode 16 to the second discharge channel 32 through the cathode gas channel 31 and the cathode gas discharge manifold.

次に、燃料電池システム１００のメンテナンス方法について、図６を参照して説明する。図６は、燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すメンテナンス方法では、図２のステップＳ１の処理に代えて、ステップＳ２１の処理を行う。これにより、制御器５０は、水素濃度が所定濃度に達するとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。なお、この所定回数は、カソード１６フガス中の水素濃度と電解質膜１４の劣化との関係に基づいて実験などにより予め定められる。   Next, a maintenance method of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a maintenance method for the fuel cell system 100. In the maintenance method shown in FIG. 6, the process of step S21 is performed instead of the process of step S1 of FIG. Thereby, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 when the hydrogen concentration reaches a predetermined concentration. The predetermined number of times is determined in advance by experiments or the like based on the relationship between the hydrogen concentration in the cathode 16 gas and the deterioration of the electrolyte membrane 14.

すなわち、電解質膜１４が劣化すると、電解質膜１４の厚みが薄くなる。これにより、アノードガスは、電解質膜１４を通過（クロスリーク）して、第２供給流路３０に進入し流れる。このたアノードガスに含まれる水素の量は電解質膜１４の劣化が進行するに伴い増加するため、第２供給流路３０を流れるガス中の水素の濃度も劣化に従って増える。よって、第２供給流路３０を流れる水素の濃度と電解質膜１４の状態との関係に応じて、所定回数が定められる。   That is, when the electrolyte membrane 14 is deteriorated, the thickness of the electrolyte membrane 14 is reduced. As a result, the anode gas passes through the electrolyte membrane 14 (cross leak) and enters and flows into the second supply channel 30. Since the amount of hydrogen contained in the anode gas increases as the deterioration of the electrolyte membrane 14 proceeds, the concentration of hydrogen in the gas flowing through the second supply channel 30 also increases as the deterioration proceeds. Therefore, the predetermined number of times is determined according to the relationship between the concentration of hydrogen flowing through the second supply channel 30 and the state of the electrolyte membrane 14.

具体的には、制御器５０は、水素検知器８０により検知された水素濃度が所定濃度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。水素濃度が所定濃度未満であければ(ステップＳ２１：ＮＯ)、この水素濃度をさらに監視する。一方、水素濃度が所定濃度以上であれば(ステップＳ２１：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を作動させる(ステップＳ２)。そして、検知温度が電解質膜１４の高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、制御器５０の加熱制御部５２は電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。一方、検知温度が適温Ｔであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を停止する(ステップＳ５)。   Specifically, the controller 50 determines whether or not the hydrogen concentration detected by the hydrogen detector 80 is equal to or higher than a predetermined concentration (step S21). If the hydrogen concentration is less than the predetermined concentration (step S21: NO), this hydrogen concentration is further monitored. On the other hand, if the hydrogen concentration is equal to or higher than the predetermined concentration (step S21: YES), the controller 50 operates the heater 40 (step S2). If the detected temperature is not an appropriate temperature T that is not less than the glass transition temperature (Tg) of the polymer of the electrolyte membrane 14 and less than the decomposition temperature (Tm) (step S3: NO), the heating control unit 52 of the controller 50 determines the electrolyte membrane. 14 is adjusted (step S4). On the other hand, if the detected temperature is the appropriate temperature T (step S3: YES), the controller 50 stops the heater 40 (step S5).

上記構成によれば、制御器５０は、水素濃度が所定濃度以上になったとき、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。このように、水素ガスのクロスリークを検知することにより、電解質膜１４の機械劣化を正確に検知することができる。このため、電解質膜１４の強度および伸びの回復が必要とされる的確なタイミングで電解質膜１４を加熱することができ、燃料電池システム１００の耐久性を高めることができる。   According to the above configuration, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 when the hydrogen concentration becomes a predetermined concentration or more. In this manner, mechanical deterioration of the electrolyte membrane 14 can be accurately detected by detecting the hydrogen gas cross leak. For this reason, the electrolyte membrane 14 can be heated at an accurate timing that requires recovery of the strength and elongation of the electrolyte membrane 14, and the durability of the fuel cell system 100 can be enhanced.

なお、実施の形態３において、制御器５０は、図６のステップＳ２１の処理と共に、図２のステップＳ１の処理を実行してもよい。また、実施の形態３の燃料電池システム１００は、図３の第２記憶部７０をさらに備え、図６のステップＳ２１の処理と共に、図４のステップＳ１１の処理を実行してもよい。   In the third embodiment, the controller 50 may execute the process of step S1 of FIG. 2 together with the process of step S21 of FIG. Moreover, the fuel cell system 100 of Embodiment 3 may further include the second storage unit 70 of FIG. 3 and execute the process of step S11 of FIG. 4 together with the process of step S21 of FIG.

また、上記構成では、水素検知器８０を第２排出流路３２内に設け、水素検知器８０により第２排出流路３２を流れる水素の濃度を計測した。これに対して、カソードガス排出マニホールドおよびカソードガス流路３１にもカソードオフガスが流れている。このため、カソードガス排出マニホールドまたは／およびカソードガス流路３１を第２排出流路の一部として、これに水素検知器８０を設けてもよい。この場合も、水素検知器８０を第２排出流路３２内に設けた場合と同様に、水素検知器８０によりクロスリークした水素を検知することができる。   In the above configuration, the hydrogen detector 80 is provided in the second discharge channel 32, and the concentration of hydrogen flowing through the second discharge channel 32 is measured by the hydrogen detector 80. On the other hand, the cathode off gas also flows through the cathode gas discharge manifold and the cathode gas flow path 31. Therefore, the hydrogen detector 80 may be provided on the cathode gas discharge manifold or / and the cathode gas flow path 31 as a part of the second discharge flow path. In this case as well, hydrogen leaked by the hydrogen detector 80 can be detected as in the case where the hydrogen detector 80 is provided in the second discharge flow path 32.

（実施の形態４）
実施の形態４に係る燃料電池システム１００の構成について、図７を参照して説明する。図７は、実施の形態４に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。図７に示す燃料電池システム１００は、図１に示す燃料電池システム１００の構成に加えて、時間計測部５３をさらに備えている。この時間計測部５３は、燃料電池システム１００が停止してからの経過時間を内蔵タイマなどにより計測する。時間計測部５３は、この実施の形態では、制御器５０に設けられているが、制御機と別に設けられた制御装置により構成されていてもよい。 (Embodiment 4)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the fourth embodiment. The fuel cell system 100 shown in FIG. 7 further includes a time measuring unit 53 in addition to the configuration of the fuel cell system 100 shown in FIG. The time measuring unit 53 measures an elapsed time after the fuel cell system 100 is stopped using a built-in timer or the like. Although the time measuring unit 53 is provided in the controller 50 in this embodiment, it may be configured by a control device provided separately from the controller.

次に、燃料電池システム１００のメンテナンス方法について、図８を参照して説明する。図８は、燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。図８に示すメンテナンス方法では、図２のステップＳ１の処理に代えて、ステップＳ３１の処理を行う。これにより、制御器５０は、燃料電池システム１００停止後所定時間（第２所定時間）以内に、電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。なお、この第２所定時間は、燃料電池システム１００が停止してからの経過時間と、電解質膜１４との温度との関係に基づいて実験などにより予め定められる。   Next, a maintenance method of the fuel cell system 100 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of a maintenance method for the fuel cell system 100. In the maintenance method shown in FIG. 8, the process of step S31 is performed instead of the process of step S1 of FIG. Thereby, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 within a predetermined time (second predetermined time) after the fuel cell system 100 is stopped. The second predetermined time is determined in advance by an experiment or the like based on the relationship between the elapsed time after the fuel cell system 100 stops and the temperature of the electrolyte membrane 14.

すなわち、燃料電池１０ではアノード１５およびカソード１６において発電反応が行われると、熱が生成される。この熱により、アノード１５とカソード１６との間に挟まれる電解質膜１４は昇温している。これに対し、燃料電池システム１００の停止後には、電解質膜１４の温度が停止後からの経過時間に応じて低下して常温に近づいていく。このため、電解質膜１４の温度が常温より高い間は、この温度の差分に相当する熱量が電解質膜１４に蓄えられており、この熱量だけ加熱器４０により与えられる熱量を削減することができる。よって、燃料電池システム１００を停止してからの経過時間と電解質膜１４の温度との関係に応じて、第２所定時間が予め定められる。   That is, in the fuel cell 10, when a power generation reaction is performed at the anode 15 and the cathode 16, heat is generated. Due to this heat, the electrolyte membrane 14 sandwiched between the anode 15 and the cathode 16 is heated. On the other hand, after the fuel cell system 100 is stopped, the temperature of the electrolyte membrane 14 decreases according to the elapsed time after the stop and approaches the normal temperature. For this reason, while the temperature of the electrolyte membrane 14 is higher than normal temperature, the amount of heat corresponding to this temperature difference is stored in the electrolyte membrane 14, and the amount of heat given by the heater 40 can be reduced by this amount of heat. Therefore, the second predetermined time is determined in advance according to the relationship between the elapsed time since the fuel cell system 100 was stopped and the temperature of the electrolyte membrane 14.

具体的には、制御器５０は、時間計測部５３により計測された燃料電池システム１００の停止後の経過時間が第２所定時間以内か否かを判定する（ステップＳ３１）。経過時間が第２所定時間を超えていれば(ステップＳ３１：ＮＯ)、メンテナンス方法を終了する。一方、経過時間が第２所定時間以内であれば(ステップＳ３１：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を作動させる(ステップＳ２)。そして、検知温度が電解質膜１４の高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、制御器５０の加熱制御部５２は電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。一方、検知温度が適温Ｔであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を停止する(ステップＳ５)。   Specifically, the controller 50 determines whether or not the elapsed time after the stop of the fuel cell system 100 measured by the time measuring unit 53 is within a second predetermined time (step S31). If the elapsed time exceeds the second predetermined time (step S31: NO), the maintenance method is terminated. On the other hand, if the elapsed time is within the second predetermined time (step S31: YES), the controller 50 operates the heater 40 (step S2). If the detected temperature is not an appropriate temperature T that is not less than the glass transition temperature (Tg) of the polymer of the electrolyte membrane 14 and less than the decomposition temperature (Tm) (step S3: NO), the heating control unit 52 of the controller 50 determines the electrolyte membrane. 14 is adjusted (step S4). On the other hand, if the detected temperature is the appropriate temperature T (step S3: YES), the controller 50 stops the heater 40 (step S5).

上記構成によれば、制御器５０は、燃料電池システム１００の停止後から第２所定時間以内に電解質膜１４を加熱するように加熱器４０を作動させている。このように燃料電池システム１００の停止後から第２所定時間以内であれば、電解質膜１４に熱量が残っている。よって、この熱量の分だけ、電解質膜１４をガラス転移温度以上かつ分解温度未満に加熱するための熱量を削減することができる。このため、電解質膜１４を加熱するための熱量および時間を抑制しながら、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   According to the above configuration, the controller 50 operates the heater 40 so as to heat the electrolyte membrane 14 within the second predetermined time after the fuel cell system 100 is stopped. Thus, the amount of heat remains in the electrolyte membrane 14 within the second predetermined time after the fuel cell system 100 stops. Therefore, the amount of heat for heating the electrolyte membrane 14 to the glass transition temperature or higher and lower than the decomposition temperature can be reduced by this amount of heat. For this reason, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered while suppressing the amount of heat and time for heating the electrolyte membrane 14.

なお、制御器５０は、図８のステップＳ３１の処理と共に、図２のステップＳ１の処理を実行してもよい。また、実施の形態４の燃料電池システムは、図３の第２記憶部７０をさらに備え、図８のステップＳ３１の処理と共に、図４のステップＳ１１の処理を行ってもよい。また、実施の形態４の燃料電池システムは、図５の水素検知器８０をさらに備え、図８のステップＳ３１の処理と共に、図６のステップＳ２１の処理を行ってもよい。   The controller 50 may execute the process of step S1 of FIG. 2 together with the process of step S31 of FIG. Further, the fuel cell system of Embodiment 4 may further include the second storage unit 70 of FIG. 3, and may perform the process of step S11 of FIG. 4 together with the process of step S31 of FIG. Further, the fuel cell system of Embodiment 4 may further include the hydrogen detector 80 of FIG. 5 and perform the process of step S21 of FIG. 6 together with the process of step S31 of FIG.

（実施の形態５）
実施の形態５に係る燃料電池システム１００のメンテナンス方法について、図９を参照して説明する。図９は、燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。図９に示すメンテナンス方法では、図２のステップＳ３の処理とステップ５の処理との間に、ステップＳ６の処理を行う。この処理では、電解質膜１４の温度が高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔになってからの経過時間が第３所定時間に達すると、加熱器４０を停止する。なお、この第３所定時間は、電解質膜１４が適温で加熱される時間と、電解質膜１４の状態との関係に基づいて実験などにより予め定められる。たとえば、第３所定時間としては、１０分に設定される。 (Embodiment 5)
A maintenance method of the fuel cell system 100 according to Embodiment 5 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a maintenance method for the fuel cell system 100. In the maintenance method shown in FIG. 9, the process of step S6 is performed between the process of step S3 and the process of step 5 of FIG. In this process, when the elapsed time after the temperature of the electrolyte membrane 14 reaches an appropriate temperature T not lower than the glass transition temperature (Tg) of the polymer and lower than the decomposition temperature (Tm) reaches the third predetermined time, the heater 40 is turned on. Stop. The third predetermined time is determined in advance by experiments or the like based on the relationship between the time during which the electrolyte membrane 14 is heated at an appropriate temperature and the state of the electrolyte membrane 14. For example, the third predetermined time is set to 10 minutes.

すなわち、電解質膜１４が適温に加熱されている時間が短すぎると、電解質膜１４における親水部および疎水部の結合が形成されなかったり、形成される結合の量が少なかったりして、電解質膜１４の強度および伸縮性を十分に回復することはできない。一方、電解質膜１４が適温に加熱されている時間が長すぎると、形成される結合の量が増えなかったり、その増える割合が少なかったりして、加熱器４０による加熱量を浪費することになる。よって、電解質膜１４が適温に加熱される時間と電解質膜１４の回復状態との関係に応じて、第３所定時間が予め定められる。   That is, if the time during which the electrolyte membrane 14 is heated to an appropriate temperature is too short, bonds between the hydrophilic portion and the hydrophobic portion in the electrolyte membrane 14 are not formed, or the amount of bonds formed is small, and the electrolyte membrane 14 The strength and elasticity cannot be fully recovered. On the other hand, if the time during which the electrolyte membrane 14 is heated to an appropriate temperature is too long, the amount of bonds formed will not increase or the rate of increase will be small, and the amount of heating by the heater 40 will be wasted. . Therefore, the third predetermined time is determined in advance according to the relationship between the time during which the electrolyte membrane 14 is heated to an appropriate temperature and the recovery state of the electrolyte membrane 14.

具体的には、制御器５０は、燃料電池システム１００が運転しているか否かを判定する（ステップＳ１）。燃料電池システム１００が運転していなければ (ステップＳ１：ＮＯ)、燃料電池システム１００の運転をさらに監視する。一方、燃料電池システム１００が運転していれば(ステップＳ１：ＹＥＳ)、制御器５０は加熱器４０を作動させる(ステップＳ２)。そして、検知温度が電解質膜１４の高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、制御器５０の加熱制御部５２は電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。一方、検知温度が適温Ｔであれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、制御器５０は検知温度が適温になってからの経過時間を内蔵タイマなどにより計測する。そして、経過時間が第３所定時間未満であれば（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻り、加熱器４０の作動を継続する。一方、経過時間が第３所定時間以上になれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御器５０は加熱器４０を停止する(ステップＳ５)。   Specifically, the controller 50 determines whether or not the fuel cell system 100 is operating (step S1). If the fuel cell system 100 is not operating (step S1: NO), the operation of the fuel cell system 100 is further monitored. On the other hand, if the fuel cell system 100 is operating (step S1: YES), the controller 50 activates the heater 40 (step S2). If the detected temperature is not an appropriate temperature T that is not less than the glass transition temperature (Tg) of the polymer of the electrolyte membrane 14 and less than the decomposition temperature (Tm) (step S3: NO), the heating control unit 52 of the controller 50 determines the electrolyte membrane. 14 is adjusted (step S4). On the other hand, if the detected temperature is the appropriate temperature T (step S3: YES), the controller 50 measures the elapsed time after the detected temperature has reached the appropriate temperature using a built-in timer or the like. If the elapsed time is less than the third predetermined time (step S6: NO), the process returns to step S3 and the operation of the heater 40 is continued. On the other hand, if the elapsed time is equal to or longer than the third predetermined time (step S6: YES), the controller 50 stops the heater 40 (step S5).

上記構成によれば、制御器５０は、電解質膜１４の温度が高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔになってからの経過時間が第３所定時間に達すると、加熱器４０を停止させている。このように電解質膜１４を第３所定時間、加熱することにより、加熱器４０による加熱量の浪費を抑えながら、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   According to the above configuration, the controller 50 sets the elapsed time after the temperature of the electrolyte membrane 14 to the appropriate temperature T equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer and lower than the decomposition temperature (Tm) to the third predetermined time. When it reaches, the heater 40 is stopped. By heating the electrolyte membrane 14 for the third predetermined time as described above, the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered while suppressing waste of the heating amount by the heater 40.

なお、実施の形態５の燃料電池システムは、図３の第２記憶部７０をさらに備え、図９のステップＳ１の処理に代えてまたはこれと共に、図４のステップＳ１１の処理を実行してもよい。また、実施の形態５の燃料電池システムは、図５の水素検知器８０をさらに備え、図９のステップＳ１の処理に代えてまたはこれと共に、図６のステップＳ２１の処理を行ってもよい。さらに、実施の形態５の燃料電池システムは、図７の時間計測部をさらに備え、図９のステップＳ１の処理に代えてまたはこれと共に、図８のステップＳ３１の処理を行ってもよい。   Note that the fuel cell system of Embodiment 5 further includes the second storage unit 70 of FIG. 3, and may execute the process of step S11 of FIG. 4 instead of or in addition to the process of step S1 of FIG. Good. Further, the fuel cell system of Embodiment 5 may further include the hydrogen detector 80 of FIG. 5, and may perform the process of step S21 of FIG. 6 instead of or in addition to the process of step S1 of FIG. Further, the fuel cell system of Embodiment 5 may further include a time measurement unit of FIG. 7, and may perform the process of step S31 of FIG. 8 instead of or in addition to the process of step S1 of FIG.

（実施の形態６）
実施の形態６に係る燃料電池システム１００の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施の形態６に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。この燃料電池システム１００では、加熱器４０が第１供給流路２０および第２供給流路３０の少なくともいずれか一方の流路に設けられている。つまり、図１０では、熱器を第１供給流路２０および第２供給流路３０に設けている。しかしながら、加熱器４０を第１供給流路２０に設けてもよい。または、加熱器４０を第２供給流路３０に設けてもよい。また、加熱器４０を各流路の内部に配置してもよいし、加熱器４０を各流路の周りに巻いてもよい。 (Embodiment 6)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 6 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the sixth embodiment. In the fuel cell system 100, the heater 40 is provided in at least one of the first supply channel 20 and the second supply channel 30. That is, in FIG. 10, the heater is provided in the first supply channel 20 and the second supply channel 30. However, the heater 40 may be provided in the first supply channel 20. Alternatively, the heater 40 may be provided in the second supply channel 30. Moreover, the heater 40 may be arrange | positioned inside each flow path, and the heater 40 may be wound around each flow path.

この構成によれば、加熱器４０を第１供給流路２０および／または第２供給流路３０に設けている。加熱器４０を容易に配置することができる。   According to this configuration, the heater 40 is provided in the first supply channel 20 and / or the second supply channel 30. The heater 40 can be easily arranged.

また、第１供給流路２０および／または第２供給流路３０を流れるガスは、加熱器４０により加熱されて、高温になる。加熱されたガスの温度は、このガスにより電解質膜１４が高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔになる温度である。この高温のガスは電解質膜１４へ流れるため、電解質膜１４は均一に加熱される。よって、電解質膜１４は全体的に均一に回復する。   Further, the gas flowing through the first supply channel 20 and / or the second supply channel 30 is heated by the heater 40 and becomes high temperature. The temperature of the heated gas is a temperature at which the electrolyte membrane 14 becomes an appropriate temperature T that is higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer and lower than the decomposition temperature (Tm). Since this high-temperature gas flows to the electrolyte membrane 14, the electrolyte membrane 14 is uniformly heated. Therefore, the electrolyte membrane 14 recovers uniformly throughout.

なお、図３、図５および図７に示す燃料電池システム１００においても、加熱器４０を、セパレータ１２に当接または近接して配置するのに代えて、第１供給流路２０および第２供給流路３０の少なくともいずれか一方の流路に設けてもよい。   In the fuel cell system 100 shown in FIGS. 3, 5, and 7, instead of arranging the heater 40 in contact with or close to the separator 12, the first supply channel 20 and the second supply It may be provided in at least one of the flow paths 30.

（実施の形態７）
実施の形態７に係る燃料電池システム１００の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態７に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。この燃料電池システム１００は、第３供給流路９０および弁９１をさらに備えている。燃料電池システム１００は、冷却水流路９２をさらに備えていてもよい。 (Embodiment 7)
The configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 7 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the seventh embodiment. The fuel cell system 100 further includes a third supply channel 90 and a valve 91. The fuel cell system 100 may further include a cooling water channel 92.

第３供給流路９０は、燃料電池１０へ冷却水が流通する流路である。第３供給流路９０として、冷却水循環供給流路、または、冷却水供給器（図示せず）と繋がる冷却水配管が例示される。また、第３供給流路９０は、セルの冷却水流路９２とを接続する。このため、冷却水は、第３供給流路９０および冷却水流路９２を通り、電解質膜１４を冷却する。   The third supply channel 90 is a channel through which cooling water flows to the fuel cell 10. Examples of the third supply flow path 90 include a cooling water circulation supply flow path or a cooling water pipe connected to a cooling water supply device (not shown). The third supply channel 90 connects to the cooling water channel 92 of the cell. For this reason, the cooling water passes through the third supply channel 90 and the cooling water channel 92 to cool the electrolyte membrane 14.

冷却水流路９２は、セパレータ１２に設けられている。すなわち、アノード側セパレータ１２の一方主面と反対側の他方主面に、溝状の第３凹部１２ｃが設けられている。第３凹部１２ｃの開口は、このセルに隣接するセルのカソード側セパレータ１２により覆われている。この第３凹部１２ｃと隣接するカソード側セパレータ１２とにより囲まれた空間が、冷却水が流通する流路（冷却水流路）９２として機能する。   The cooling water channel 92 is provided in the separator 12. That is, a groove-shaped third recess 12 c is provided on the other main surface opposite to the one main surface of the anode-side separator 12. The opening of the third recess 12c is covered with the cathode separator 12 of the cell adjacent to this cell. A space surrounded by the third recess 12c and the adjacent cathode separator 12 functions as a flow path (cooling water flow path) 92 through which cooling water flows.

弁９１は、第３供給流路９０の開放および遮断する弁であって、第３供給流路に設けられている。この弁９１には、公知の弁を用いることができる。弁９１は、第３供給流路９０の開放および遮断することにより、冷却水を第３供給流路９０に流したり、この冷却水の流れを止めたり、冷却水が流れる流量を調整したりする。   The valve 91 is a valve that opens and closes the third supply flow path 90 and is provided in the third supply flow path. A known valve can be used as the valve 91. The valve 91 opens and shuts off the third supply channel 90 to flow cooling water to the third supply channel 90, stop the flow of this cooling water, and adjust the flow rate of the cooling water. .

アノードガスおよびカソードガスの流出を防止するガスケット１３に加えて、冷却水の流出を防止するガスケット１３が設けられる。この冷却水の流出を防止するガスケット１３は、たとえば、カソード側セパレータ１２に対向するアノード側セパレータ１２の面に配置されている。ただし、このガスケット１３は、アノード側セパレータ１２に対向するカソード側セパレータ１２の面に設けられてもよい。   In addition to the gasket 13 that prevents the anode gas and the cathode gas from flowing out, a gasket 13 that prevents the cooling water from flowing out is provided. The gasket 13 that prevents the cooling water from flowing out is disposed, for example, on the surface of the anode separator 12 facing the cathode separator 12. However, the gasket 13 may be provided on the surface of the cathode separator 12 facing the anode separator 12.

この実施の形態７に係る燃料電池システム１００のメンテナンス方法において、制御器５０は、加熱器４０を作動させるとき、第３供給流路９０を遮断するよう弁９１を作動させる。具体的には、制御器５０の加熱制御部５２は、電解質膜１４の温度を調整する際(図２のステップＳ４)、弁９１を制御する。   In the maintenance method of the fuel cell system 100 according to Embodiment 7, the controller 50 operates the valve 91 so as to shut off the third supply flow path 90 when the heater 40 is operated. Specifically, the heating control unit 52 of the controller 50 controls the valve 91 when adjusting the temperature of the electrolyte membrane 14 (step S4 in FIG. 2).

つまり、検知温度がガラス転移温度未満であれば、加熱制御部５２は、弁９１を制御して、第３供給流路９０を流れる冷却水の流量を減少させたり、冷却水の流れを停止させたりする。これにより、冷却水による電解質膜１４の温度低下が抑制されるため、電解質膜１４の温度が上昇する。なお、加熱制御部５２は、弁９１を制御すると共に、加熱器４０による加熱量が増加させてもよい。   That is, if the detected temperature is lower than the glass transition temperature, the heating control unit 52 controls the valve 91 to decrease the flow rate of the cooling water flowing through the third supply flow path 90 or stop the flow of the cooling water. Or Thereby, since the temperature fall of the electrolyte membrane 14 by cooling water is suppressed, the temperature of the electrolyte membrane 14 rises. The heating control unit 52 may control the valve 91 and increase the amount of heating by the heater 40.

一方、検知温度が分解温度より高ければ、加熱制御部５２は、冷却水の流量を増加するように、弁９１を制御する。これにより、電解質膜１４が冷却水により冷却されて、電解質膜１４の温度が低下する。この際、加熱制御部５２は、弁９１を制御すると共に、加熱器４０による加熱量が減少させたり、加熱器４０を中断させたりしてもよい。   On the other hand, if the detected temperature is higher than the decomposition temperature, the heating control unit 52 controls the valve 91 so as to increase the flow rate of the cooling water. Thereby, the electrolyte membrane 14 is cooled by the cooling water, and the temperature of the electrolyte membrane 14 falls. At this time, the heating control unit 52 may control the valve 91, reduce the amount of heating by the heater 40, or interrupt the heater 40.

上記構成によれば、制御器５０の加熱制御部５２は、加熱器４０を作動させるとき、第３供給流路９０を遮断するよう弁９１を作動させている。これにより、第３供給流路９０における冷却水の流れを停止させたり、冷却水の流量を調整したりすることができる。よって、冷却水による電解質膜１４を冷却する能力が低減するため、加熱器４０による加熱時間および加熱量を抑制し、短時間かつ効率的に電解質膜１４を回復することができる。   According to the above configuration, the heating control unit 52 of the controller 50 operates the valve 91 so as to shut off the third supply flow path 90 when the heater 40 is operated. Thereby, the flow of the cooling water in the 3rd supply flow path 90 can be stopped, or the flow volume of a cooling water can be adjusted. Therefore, since the ability to cool the electrolyte membrane 14 with cooling water is reduced, the heating time and the heating amount by the heater 40 can be suppressed, and the electrolyte membrane 14 can be recovered efficiently in a short time.

なお、図３、図５、図７および図１０に示す燃料電池システム１００においても、第３供給流路９０および弁９１を設けてもよい。この場合、図４、図６、図８、図９に示す燃料電池システム１００のメンテナンス方法においても、ステップ４の処理において弁９１を制御してもよい。   In the fuel cell system 100 shown in FIGS. 3, 5, 7, and 10, the third supply channel 90 and the valve 91 may be provided. In this case, in the maintenance method of the fuel cell system 100 shown in FIGS. 4, 6, 8, and 9, the valve 91 may be controlled in the process of step 4.

なお、燃料電池システム１００は、加熱器４０を設けずに、燃料電池システム１００の運転時に弁９１を遮断することにより、電解質膜１４を昇温する構成でもよい。すなわち、燃料電池システム１００の運転中は燃料電池１０の発電により熱が発生するので、弁９１を遮断して冷却水の流れを止めて電解質膜１４の冷却を止めることで、燃料電池１０の発電により発生する熱によって電解質膜１４を加熱することができる。   The fuel cell system 100 may be configured to raise the temperature of the electrolyte membrane 14 by shutting off the valve 91 during operation of the fuel cell system 100 without providing the heater 40. That is, since heat is generated by the power generation of the fuel cell 10 during operation of the fuel cell system 100, the power generation of the fuel cell 10 is stopped by shutting off the valve 91 and stopping the flow of the cooling water to stop the cooling of the electrolyte membrane 14. The electrolyte membrane 14 can be heated by the heat generated by the above.

（実施の形態８）
実施の形態８に係る燃料電池システム１００について、図１２を参照して説明する。図１２は、実施の形態８に係る燃料電池システム１００の構成を概略的に示す図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池１０、第１供給流路２０および第２供給流路３０を備えている。この燃料電池１０にはセルスタック１１が脱着可能に備えられている。 (Embodiment 8)
A fuel cell system 100 according to Embodiment 8 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the fuel cell system 100 according to the eighth embodiment. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, a first supply channel 20, and a second supply channel 30. The fuel cell 10 is provided with a cell stack 11 in a detachable manner.

さらに、燃料電池システム１００は、燃料電池１０の発電を制御する制御器５０、および、温度検知器６０を備えていてもよい。この実施の形態では、燃料電池システム１００は加熱器４０を内部に備えていないが、燃料電池システム１００は加熱器４０を備えていてもよい。加熱器４０が備えられていない場合、加熱器４０を制御する加熱制御部５２は燃料電池システム１００に設けられない。また、温度検知器６０は温度検知部５１に接続されず、たとえば、加熱器の制御部などに接続される。   Further, the fuel cell system 100 may include a controller 50 that controls power generation of the fuel cell 10 and a temperature detector 60. In this embodiment, the fuel cell system 100 does not include the heater 40 inside, but the fuel cell system 100 may include the heater 40. When the heater 40 is not provided, the heating control unit 52 that controls the heater 40 is not provided in the fuel cell system 100. Further, the temperature detector 60 is not connected to the temperature detector 51 but is connected to, for example, a controller of the heater.

実施の形態８に係る燃料電池システム１００のメンテナンス方法では、燃料電池１０から取り出されたセルスタック１１を高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満で加熱する。   In the maintenance method of the fuel cell system 100 according to Embodiment 8, the cell stack 11 taken out from the fuel cell 10 is heated at a temperature higher than the polymer glass transition temperature and lower than the decomposition temperature.

たとえば、図１２に示す方法により燃料電池システム１００のメンテナンスが行われる。図１２は、実施の形態８に係る燃料電池システム１００のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。この図１２に示すメンテナンス方法では、図２のステップＳ１の処理に代えてステップＳ１２の処理を行い、このステップＳ１２の処理の前にステップＳ７の処理を行う。また、図２のステップＳ５の処理に代えてステップＳ１５の処理を行い、このステップＳ１５の処理の後にステップＳ８の処理を行う。   For example, maintenance of the fuel cell system 100 is performed by the method shown in FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a maintenance method for the fuel cell system 100 according to Embodiment 8. In the maintenance method shown in FIG. 12, the process of step S12 is performed instead of the process of step S1 of FIG. 2, and the process of step S7 is performed before the process of step S12. In addition, the process of step S15 is performed instead of the process of step S5 of FIG. 2, and the process of step S8 is performed after the process of step S15.

具体的には、たとえば、燃料電池システム１００の定期検針時などに、燃料電池１０からセルスタック１１を取り出す（ステップＳ７）。取り出されたセルスタック１１に熱処理を施す（ステップＳ１２）たとえば、高温炉などの加熱器（図示せず）にセルスタック１１を入れることにより、セルスタック１１が加熱されて、セルスタック１１内の電解質膜１４の温度が上昇する。   Specifically, for example, the cell stack 11 is taken out from the fuel cell 10 at the time of periodic meter reading of the fuel cell system 100 (step S7). The extracted cell stack 11 is subjected to a heat treatment (step S12). For example, by putting the cell stack 11 in a heater (not shown) such as a high temperature furnace, the cell stack 11 is heated and the electrolyte in the cell stack 11 is heated. The temperature of the film 14 increases.

そして、電解質膜１４の温度が高分子のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ分解温度（Ｔｍ）未満の適温Ｔであるか否かを判定する(ステップＳ３)。この電解質膜１４の温度は、温度検知器６０により検知された温度であってもよいし、計測された高温炉内の温度であってもよい。温度検知器６０により温度が検知される場合、温度検知器６０は高温炉の制御器（図示せず）に接続される。   Then, it is determined whether or not the temperature of the electrolyte membrane 14 is an appropriate temperature T that is higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer and lower than the decomposition temperature (Tm) (step S3). The temperature of the electrolyte membrane 14 may be a temperature detected by the temperature detector 60 or may be a measured temperature in a high temperature furnace. When the temperature is detected by the temperature detector 60, the temperature detector 60 is connected to a controller (not shown) of the high temperature furnace.

この電解質膜１４の温度が適温Ｔでなければ(ステップＳ３：ＮＯ)、電解質膜１４の温度を調整する(ステップＳ４)。この温度調整は、高温炉内の温度を調整する高温炉の制御器により実行される。   If the temperature of the electrolyte membrane 14 is not the appropriate temperature T (step S3: NO), the temperature of the electrolyte membrane 14 is adjusted (step S4). This temperature adjustment is performed by a controller of the high temperature furnace that adjusts the temperature in the high temperature furnace.

一方、電解質膜１４の温度が適温であれば(ステップＳ３：ＹＥＳ)、熱処理を終了する（ステップＳ１５）。この際、たとえば、セルスタック１１を高温炉から取り出すことにより熱処理を終了してもよいし、高温炉の加熱を停止することにより熱処理を終了してもよい。そして、セルスタック１１を燃料電池１０に取り付ける（ステップＳ８）。   On the other hand, if the temperature of the electrolyte membrane 14 is an appropriate temperature (step S3: YES), the heat treatment is terminated (step S15). At this time, for example, the heat treatment may be terminated by removing the cell stack 11 from the high temperature furnace, or the heat treatment may be terminated by stopping the heating of the high temperature furnace. Then, the cell stack 11 is attached to the fuel cell 10 (step S8).

上記構成によれば、燃料電池１０から取り出されたセルスタック１１を高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満で加熱する。これによりセルスタック１１内の電解質膜１４がガラス転移温度以上かつ分解温度未満で加熱されるため、電解質膜１４の強度および伸縮性を回復させることができる。   According to the above configuration, the cell stack 11 taken out from the fuel cell 10 is heated at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer and lower than the decomposition temperature. As a result, the electrolyte membrane 14 in the cell stack 11 is heated at a temperature higher than the glass transition temperature and lower than the decomposition temperature, so that the strength and stretchability of the electrolyte membrane 14 can be recovered.

また、加熱器４０を燃料電子システムに備えていなくてもよい。よって、加熱器４０を設けることによる燃料電池システム１００をコストおよびサイズの上昇を抑えることができる。   Further, the heater 40 may not be provided in the fuel electronic system. Therefore, an increase in cost and size of the fuel cell system 100 due to the provision of the heater 40 can be suppressed.

なお、上記の構成では、加熱器に高温炉を用いたが、燃料電池１０から取り出したセルスタック１１を加熱できるものであれば、これに限定されない。たとえば、加熱器に電熱ヒーターを用いることもできる。この場合、セルスタック１１を電熱ヒーターで覆い、セルスタック１１を加熱する。   In the above configuration, the high temperature furnace is used as the heater, but the present invention is not limited to this as long as the cell stack 11 taken out from the fuel cell 10 can be heated. For example, an electric heater can be used for the heater. In this case, the cell stack 11 is covered with an electric heater, and the cell stack 11 is heated.

また、実施の形態８の燃料電池システムは、図３の第２記憶部７０をさらに備え、図１３のステップＳ７の処理の前に図４のステップＳ１１の処理を行ってもよい。また、実施の形態８の燃料電池システムは、図５の水素検知器８０をさらに備え、図１３のステップＳ７の処理の前に図６のステップＳ２１の処理を行ってもよい。さらに、実施の形態８の燃料電池システムは、図７の時間計測部をさらに備え、図１３のステップＳ７の処理の前に図８のステップＳ３１の処理を行ってもよい。また、実施の形態８の燃料電池システムは、図１３のステップＳ３とＳ５の処理の前に図９のステップＳ６の処理を行ってもよい。さらに、実施の形態８の燃料電池システムは、図１１の第３供給流路９０および弁９１をさらに備えていてもよい。   Further, the fuel cell system of Embodiment 8 may further include the second storage unit 70 of FIG. 3 and perform the process of step S11 of FIG. 4 before the process of step S7 of FIG. Further, the fuel cell system of Embodiment 8 may further include the hydrogen detector 80 of FIG. 5 and perform the process of step S21 of FIG. 6 before the process of step S7 of FIG. Furthermore, the fuel cell system of Embodiment 8 may further include a time measurement unit of FIG. 7, and may perform the process of step S31 of FIG. 8 before the process of step S7 of FIG. Moreover, the fuel cell system of Embodiment 8 may perform the process of step S6 of FIG. 9 before the processes of steps S3 and S5 of FIG. Furthermore, the fuel cell system of Embodiment 8 may further include a third supply channel 90 and a valve 91 of FIG.

（その他）
上記全ての実施の形態では、燃料電池システム１００としては固体高分子形燃料電池が用いられた。これに対して、その高分子のガラス転移温度および分解温度を有する電解質膜１４が備えられた燃料電池システム１００であれば、これに限定されない。 (Other)
In all the above embodiments, a polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell system 100. On the other hand, as long as the fuel cell system 100 includes the electrolyte membrane 14 having the polymer glass transition temperature and the decomposition temperature, the present invention is not limited to this.

本発明の燃料電池システムおよびそのメンテナンス方法は、たとえば、コスト上昇を抑えつつ、電解質膜の塑性変形の改善を図った燃料電池システムおよびそのメンテナンス方法などに利用できる。   The fuel cell system and its maintenance method of the present invention can be used for, for example, a fuel cell system and a maintenance method thereof that improve plastic deformation of an electrolyte membrane while suppressing an increase in cost.

１０ ：燃料電池
１１ ：セルスタック
１２ ：アノード側セパレータ
１２ ：カソード側セパレータ
１４ ：電解質膜
１５ ：アノード
１６ ：カソード
２０ ：第１供給流路
３０ ：第２供給流路
４０ ：加熱器
５０ ：制御器
７０ ：第２記憶部
８０ ：水素検知器
９０ ：第３供給流路
９１ ：弁
１００ ：燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Fuel cell 11: Cell stack 12: Anode side separator 12: Cathode side separator 14: Electrolyte membrane 15: Anode 16: Cathode 20: 1st supply flow path 30: 2nd supply flow path 40: Heater 50: Controller 70: 2nd memory | storage part 80: Hydrogen detector 90: 3rd supply flow path 91: Valve 100: Fuel cell system

Claims (10)

高分子を含む電解質膜と、前記電解質膜を互いの間に挟むアノードおよびカソードとを有する膜−電極接合体を含む複数のセルが積層されたセルスタックを備え、各セルのアノードおよびカソードにそれぞれアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記電解質膜を加熱する加熱器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記加熱器を制御して、前記高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満の温度で前記電解質膜を加熱する、燃料電池システム。 A cell stack comprising a plurality of cells including a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane containing a polymer and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane between each other, and each of the anode and cathode of each cell A fuel cell that is supplied with anode gas and cathode gas to generate electricity;
A heater for heating the electrolyte membrane;
A controller, and
The controller controls the heater to heat the electrolyte membrane at a temperature not lower than the glass transition temperature of the polymer and lower than the decomposition temperature. 前記制御器は、前記燃料電池システムの運転時に、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱する、請求項１に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the controller controls the heater to heat the electrolyte membrane during operation of the fuel cell system. 前記燃料電池システムの起動回数および停止回数のいずれか一方の回数を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御器は、前記回数が所定回数に達するとき、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱する、請求項１または２に記載の燃料電池システム。 A storage unit for storing the number of times of starting and stopping of the fuel cell system;
The fuel cell system according to claim 1, wherein the controller controls the heater to heat the electrolyte membrane when the number of times reaches a predetermined number. 前記カソードから排出されるカソードオフガスの水素濃度を検知する水素検知器をさらに備え、
前記制御器は、前記水素濃度が所定濃度以上になったとき、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 A hydrogen detector for detecting the hydrogen concentration of the cathode off-gas discharged from the cathode;
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller controls the heater to heat the electrolyte membrane when the hydrogen concentration becomes a predetermined concentration or more. 前記制御器は、前記燃料電池システムの停止後所定時間以内に、前記加熱器を制御して、前記電解質膜を加熱する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。   5. The fuel cell system according to claim 1, wherein the controller controls the heater to heat the electrolyte membrane within a predetermined time after the fuel cell system is stopped. 前記加熱器は電熱ヒーターである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the heater is an electric heater. 前記セルは、前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対のセパレータをさらに備え、
前記加熱器は前記セパレータに当接または近接している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The cell further includes a pair of separators sandwiching the membrane-electrode assembly between each other,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the heater is in contact with or close to the separator. 前記燃料電池のアノードガス入口へアノードガスを供給するために第１供給流路と、
前記燃料電池のカソードガス入口へカソードガスを供給するための第２供給流路と、をさらに備え、
前記加熱器が前記第１供給流路および前記第２供給流路の少なくともいずれか一方の供給流路に設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 A first supply flow path for supplying anode gas to the anode gas inlet of the fuel cell;
A second supply channel for supplying cathode gas to the cathode gas inlet of the fuel cell,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the heater is provided in at least one of the first supply channel and the second supply channel. 前記燃料電池へ冷却水が流通する第３供給流路と、
前記第３供給流路の開放および遮断する弁と、をさらに備え、
前記制御器は、前記加熱器を作動させるとき、前記弁を制御して、前記第３供給流路を遮断する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。 A third supply channel through which cooling water flows to the fuel cell;
A valve for opening and shutting off the third supply flow path,
9. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the heater is operated, the controller controls the valve to shut off the third supply flow path. 10. 高分子を含む電解質膜と、前記電解質膜を互いの間に挟むアノードおよびカソードとを有する膜−電極接合体が積層されたセルスタックとを備え、各セルのアノードおよびカソードにそれぞれアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電する燃料電池を備えている燃料電池システムのメンテナンス方法であって、
前記燃料電池から取り出された前記セルスタックを前記高分子のガラス転移温度以上かつ分解温度未満の温度で加熱する、燃料電池セルスタックのメンテナンス方法。 A cell stack in which a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane containing a polymer and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane between each other is laminated, and an anode gas and a cathode on the anode and cathode of each cell, respectively A maintenance method for a fuel cell system comprising a fuel cell that is supplied with gas and generates electricity,
A maintenance method for a fuel cell stack, wherein the cell stack taken out from the fuel cell is heated at a temperature not lower than a glass transition temperature of the polymer and lower than a decomposition temperature.
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