JP2020088999A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池車両における燃料電池の新たな活用手法を提供する。【解決手段】電解質膜を膜両面において触媒層で挟持した燃料電池セルを積層した燃料電池を搭載した燃料電池車両は、空気給排系により、外気を取り込んでカソード側の触媒層に空気を供給すると共に、燃料電池から外部へ空気を排出する。また、水素ガス給排系により、アノード側の触媒層に水素ガスを供給すると共に、燃料電池から水素ガスを排出する。空気の供給と水素ガスの供給とを制御する制御部は、燃料電池の発電停止期間において、鉄イオンが含まれたカソード側の触媒層への空気の供給を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。

燃料電池車両では、搭載した燃料電池のそれぞれの燃料電池セルに燃料ガスと酸化ガスを供給し、電解質膜を介した燃料と空気中の酸素の電気化学反応により、電力を得ている。特許文献１では、燃料電池への汚染物質の浸入を防止する手法が提案されている。

特開２０１２−２０５３３０号公報

特許文献１では、搭載した燃料電池を電力生成とは異なる他の用途、例えば環境汚染の改善等に活用するというような活用案が何ら示されていないのが実情である。こうしたことから、燃料電池車両における燃料電池の新たな活用手法が要請されるに至った。

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、電解質膜を膜両面において触媒層で挟持した燃料電池セルを積層した燃料電池と、外気を取り込んで前記燃料電池のカソード側の前記触媒層に空気を供給すると共に、前記燃料電池から外部への前記空気の排出を図る空気給排系と、前記燃料電池のアノード側の前記触媒層への水素ガスの供給と、前記燃料電池からの前記水素ガスの排出とを図る水素ガス給排系と、前記空気の供給と前記水素ガスの供給とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記燃料電池の発電運転の停止期間において、鉄イオンが含まれた前記カソード側の前記触媒層への前記空気の供給を実行する。この形態の燃料電池車両では、燃料電池の発電停止期間においてカソード側の触媒層に空気を接触させる。触媒層には鉄イオンが含まれ、カソード側の触媒層では、供給された空気に過酸化水素がコンタミとして混在し得るほか、燃料電池の発電期間における水素と空気中の酸素との電気化学反応の過程で生成された過酸化水素が存在し得る。そうすると、鉄イオンと過酸化水素との反応を経て、カソード側の触媒層では、高活性のヒドロキシラジカルやスーパーオキシドが生成され得る。そして、このヒドロキシラジカルとスーパーオキシドにより、カソード側の触媒層に供給された空気に含まれる環境汚染物質、例えば花粉や、ＰＭ２．５といった微小粒子状物質、或いは光化学スモッグを引き起こす光化学オキシダントなどが浄化され得る。この結果、この形態の燃料電池車両によれば、環境汚染物質が浄化された空気を空気給排系を経て外部に排出することで、環境汚染の改善に寄与することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池車両における燃料電池への酸化ガス供給方法等の形態で実現することができる。

燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。 燃料電池システムを構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。 制御部にて実行される燃料電池の発電運転制御の手順を示すフロートである。 鉄イオンが含まれるカソード側の触媒層に過酸化水素が存在した状況における鉄イオン関与の反応式を示す説明図である。 他の形態の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。 他の形態の燃料電池システムを構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。

図１は燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。図２は燃料電池システム１０を構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、燃料ガス供給回路２００と、エア供給回路３００と、排ガス回路４００と、冷却回路５００と、制御部６００と、を備える。

燃料電池１００は、電解質膜を膜両面において触媒層で挟持した燃料電池セル１００ｃを積層したスタック構造を備える。それぞれの燃料電池セル１００ｃは、燃料ガスである水素ガスと酸化ガスである空気の供給を受け、電解質膜を介した水素と空気中の酸素の電気化学反応により発電する。カソード側の触媒層は、カソード側の触媒層の作成時に鉄分を触媒に混ぜて触媒担持体に担持させたり、硝酸鉄溶液のように鉄イオンが電離済み溶液にカソード側の触媒層を浸漬することで、鉄イオンを含む。この場合、アノード側の触媒層が鉄イオンを含むものであってもよい。

燃料電池１００は、各セルの発電電力を、燃料電池車両である図２の車両２０の駆動モータ等に出力する。この燃料電池１００は、車両２０の車室３０より車両前方側の搭載域４０に搭載されている。搭載域４０は、図示しない車両ボンネットを開けることで開放され、燃料電池１００の周辺の保守点検が可能となる。

燃料ガス供給回路２００は、燃料ガスタンク２１０と、燃料ガス供給流路２２０と、燃料ガス排気流路２３０と、燃料ガス循環流路２４０と、メインバルブ２５０と、レギュレーター２６０と、インジェクタ２７０と、気液分離器２８０と、還流ポンプ２９０と、を備える。燃料ガスタンク２１０は、燃料ガスを貯蔵する。本実施形態では、燃料ガスとして、水素ガスを用いている。

燃料ガス供給流路２２０は、車両後方側に搭載された燃料ガスタンク２１０から燃料電池１００に掛けて配設され、燃料ガスを燃料電池１００に供給する。供給された燃料ガスは、燃料電池１００を構成するそれぞれの燃料電池セル１００ｃのアノード側の触媒層に行き渡る。燃料ガス供給流路２２０には、燃料ガスタンク２１０側から、メインバルブ２５０と、レギュレーター２６０と、インジェクタ２７０が設けられている。メインバルブ２５０は、燃料ガスタンク２１０からの燃料ガスの供給をオン・オフする。レギュレーター２６０は、燃料ガスの圧力を所定の圧力に減圧してインジェクタ２７０に供給する。インジェクタ２７０は、燃料ガスの圧力と量とを調整して燃料電池１００を噴射する噴射装置である。本実施形態では、３つのインジェクタ２７０が並列に配置されている。なお、インジェクタ２７０の数は３に限定されず、１つのインジェクタあるいは２以上の複数のインジェクタを備える構成であってもよい。本実施形態のように複数のインジェクタ２７０を備えると、燃料電池１００に要求される発電量に応じて燃料電池１００に噴射される燃料ガスの量を調整し易くできる。

燃料ガス排気流路２３０は、燃料電池１００からの燃料排ガスを排出する。燃料ガス循環流路２４０は、燃料ガス排気流路２３０から燃料ガス供給流路２２０に掛けて配設され、燃料電池１００から排出される燃料排ガスを燃料ガス供給流路２２０に循環させる。燃料ガス循環流路２４０には、気液分離器２８０が配設されている。燃料排ガスには、反応で消費されなかった燃料ガス及び燃料電池１００を通って移動してきた空気中の窒素などの不純物と、水が含まれている。気液分離器２８０は、燃料ガス循環流路２４０を通過する燃料排ガスに含まれる水分と、ガス（燃料ガスと燃料電池１００を通って移動してきた窒素などの不純物）に気液分離し、分離液水を貯留する。燃料ガス循環流路２４０には、還流ポンプ２９０が設けられている。気液分離器２８０で分離された未消費の燃料ガスを含むガスは、還流ポンプ２９０によって燃料ガス供給流路２２０に循環され、再利用される。燃料ガス供給流路２２０と燃料ガス排気流路２３０を含む燃料ガス供給回路２００は、本発明における水素ガス給排系を構築する。

エア供給回路３００は、エアクリーナ３１０と、エア供給流路３２０と、エアコンプレッサ３３０と、インタクーラ３４０と、スタック入口バルブ３５０と、大気圧センサ３７５と、外気温センサ３８０と、エアフローメータ３８５と、供給ガス温度センサ３９０と、供給ガス圧力センサ３９１と、を備える。本実施形態の燃料電池１００は、酸素含有の酸化ガスとして、空気を用いる。

エアクリーナ３１０は、空気（外気）を取り込む時に、空気中の塵埃を除去する。エアクリーナ３１０と、燃料電池１００とは、エア供給流路３２０で接続されている。エア供給流路３２０には、エアクリーナ３１０側から、エアコンプレッサ３３０、インタクーラ３４０、スタック入口バルブ３５０、がこの順で設けられている。エアコンプレッサ３３０は、空気を圧縮し、エア供給流路３２０を通して空気を燃料電池１００に供給する。供給された空気は、燃料電池１００を構成するそれぞれの燃料電池セル１００ｃのカソード側の触媒層に行き渡る。

インタクーラ３４０は、エアコンプレッサ３３０によって圧縮されて温度が上昇した空気の温度を燃料電池１００の温度とほぼ同じになるように熱交換を行う。この熱交換には、燃料電池１００から排出された冷媒が用いられるが、本発明の要旨と直接関係しないので、冷媒管路構成は図示が省略されている。スタック入口バルブ３５０は、空気の燃料電池１００への供給をオン・オフするためのバルブである。大気圧センサ３７５は、大気圧を測定する。外気温センサ３８０は、取り込む前の空気の温度を取得する。エアフローメータ３８５は、取り込んだ空気の流量を測定する。供給ガス温度センサ３９０は、燃料電池１００に供給される空気の温度を測定し、供給ガス圧力センサ３９１は、燃料電池１００に供給される空気の圧力を測定する。各センサの検出温度や検出圧力は、後述の制御部６００に出力され、燃料電池１００の発電運転制御の制御パラメータとして用いられる。

排ガス回路４００は、オフガス排出管４１０と、調圧バルブ４２０と、液水排出管４３０と、排出弁４４０と、バイパス管４５０と、サイレンサー４７０と、オフガス分岐排出管４８０と、香料配合機器４９０と、臭気配合器４９５とを備える。オフガス排出管４１０は、燃料電池１００に接続されて車両後方に伸び、燃料電池１００から排出される空気を燃料電池１００から外部に導いて排出する。オフガス排出管４１０には、調圧バルブ４２０が設けられている。調圧バルブ４２０は、燃料電池１００中の空気の圧力を調整する。オフガス排出管４１０を含む排ガス回路４００は、既述したエア供給回路３００と協働して、本発明における空気給排系を構築する。

液水排出管４３０は、気液分離器２８０と、オフガス排出管４１０とを接続している。液水排出管４３０は、排出弁４４０と接続されている。本実施形態では、排出弁４４０と液水排出管４３０を気液分離器２８０に一体化させた気液分離ユニット２８０Ｙとして構成している。排出弁４４０は、後述の制御部６００の制御を受けて液水排出管４３０の管路を開閉し、排出弁４４０による管路開放により、気液分離器２８０が貯留した分離液水を液水排出管４３０を経てオフガス排出管４１０に排出する。この分離液水排出後においても排出弁４４０が管路を開放している状態では、燃料電池１００から排出された燃料排ガスは、液水排出管４３０を経てオフガス排出管４１０に排出される。上記した排出弁４４０の管路開放は、燃料排ガス中の窒素濃度が高くなる、あるいは、気液分離器２８０中の水の量が多くなったときに、実行される。

バイパス管４５０は、エア供給流路３２０とオフガス排出管４１０とを、燃料電池１００をバイパスして接続して、燃料電池１００を経由せずに空気（酸化ガス）をオフガス排出管４１０に流し込む流路である。バイパス管４５０には、バイパス流路調整弁４５５が設けられている。バイパス流路調整弁４５５は、その開閉や、弁の開度を調整することにより、バイパス管４５０に流す空気であるバイパスエアの流量を調節する。オフガス排出管４１０に設けられたサイレンサー４７０は、オフガス排出管４１０を通過する排ガスの排気音を低減させる。

オフガス分岐排出管４８０は、オフガス排出管４１０と液水排出管４３０の合流箇所より上流側でオフガス排出管４１０から分岐して図２に示した車室３０まで伸び、燃料電池１００から排出された空気を車室３０に導き入れる。このオフガス分岐排出管４８０には、オフガス排出管４１０からの分岐点側に分岐流路調整弁４８５が配設され、図２に示す車室３０の側において、香料配合機器４９０が接続管４９１を介して接続されている。香料配合機器４９０は、バラ等の花の香りや檜等の木片の香りを発する香料をエアロゾル状に貯留し、接続管４９１の調整弁４９２（図１）が開弁されると、香料を霧状にしてオフガス分岐排出管４８０に流し込む。オフガス分岐排出管４８０に流れ込んだ香料は、オフガス分岐排出管４８０を流れる空気と共に車室３０に入り込み、車室３０内を花の香りや木片の香りで満たす。車室３０への香料の放出は、車室３０の側でオフガス分岐排出管４８０に設けられた送気ファン４９４によりなされ、この送気ファン４９４や調整弁４９２は、制御部６００の制御下で駆動する。例えば、車両運転者により加湿を伴うエアコンスイッチが操作されると、制御部６００は、このスイッチ操作を受けて図１に示すオフガス分岐排出管４８０の分岐流路調整弁４８５と接続管４９１の調整弁４９２とを開弁し、送気ファン４９４（図２）も送気駆動する。こうした機器駆動により、香料配合機器４９０の香料が車室３０に放出される。香料配合機器４９０は、図２に示す車両前方の搭載域４０に配設されているので、ボンネットを開くことで、香料配合機器４９０への香料補充や香料交換が可能である。

オフガス排出管４１０には、サイレンサー４７０の下流側において、臭気配合器４９５が接続管４９６を介して接続されている。臭気配合器４９５は、コンビニエンスストア（以下、コンビニと称する）の店頭で販売されるおでんの臭いや、コーヒーの香り、お弁当の臭い、中華饅頭の臭い等の臭気を発する香料をエアロゾル状に貯留し、接続管４９６の調整弁４９７が開弁されると、香料を霧状にしてオフガス排出管４１０に流し込む。オフガス排出管４１０に流れ込んだ香料は、オフガス排出管４１０を流れる空気と共に車外に放出される。車外への香料の放出は、調整弁４９７（図１）によりなされ、この調整弁４９７は、制御部６００の制御下で駆動する。例えば、車両２０を運転操作している車両運転者により臭気宣伝スイッチが操作されると、制御部６００は、このスイッチ操作を受けて接続管４９６の調整弁４９７を開弁する。こうした機器駆動により、臭気配合器４９５の香料が車外に放出される。臭気配合器４９５は、図２に示す車両後方の荷台３５の下方に配設されているので、荷台床の図示しない蓋を開くことで、臭気配合器４９５への香料補充や香料の種別交換が可能である。

図１に示す冷却回路５００は、冷媒供給流路５１０と、冷媒排出流路５１５と、ラジエータ流路５２０と、ウォーターポンプ５２５と、ラジエータ５３０と、冷媒バイパス流路５４０と、三方バルブ５４５と、を備える。冷媒供給流路５１０は、燃料電池１００に冷媒を供給するための流路であり、冷媒供給流路５１０にはウォーターポンプ５２５が配置されている。冷媒排出流路５１５は、燃料電池１００から冷媒を排出するための流路である。冷媒排出流路５１５には、温度センサ５５０が設けられており、燃料電池１００から排出される冷媒の温度を測定する。温度センサ５５０で測定される温度は、燃料電池１００の内部の温度とほぼ等しく、燃料電池１００から排出される排ガスの温度とも、ほぼ等しい。冷媒排出流路５１５の下流部は、三方バルブ５４５を介して、ラジエータ流路５２０と、冷媒バイパス流路５４０と、に接続されている。ラジエータ流路５２０には、ラジエータ５３０が設けられている。ラジエータ５３０には、ラジエータファン５３５が設けられている。ラジエータファン５３５は、ラジエータ５３０に風を送り、ラジエータ５３０からの放熱を促進する。ラジエータ流路５２０の下流部と、冷媒バイパス流路５４０の下流部とは、冷媒供給流路５１０に接続されている。冷媒供給流路５１０と、冷媒排出流路５１５とは、インタクーラ３４０に接続されている。

制御部６００は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭを備えるコンピュータとして構成されており、具体的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部６００は、インジェクタ２７０を始めとする各種機器を制御して、燃料電池１００における燃料電池セル１００ｃの発電運転を統括制御する。制御部６００は、図示しないバッテリーから常時、通電を受け、燃料ガスおよび空気の供給を伴う定常の発電運転の他、燃料電池１００の発電停止期間における非発電運転をも行い、各種制御のためのメモリ等を備える。

図３は制御部６００にて実行される燃料電池１００の発電運転制御の手順を示すフロートである。この発電運転制御は、車両２０の図示しないスタートスイッチがオフの間においても繰り返し実行され、制御部６００は、まず、スタートスイッチがオンであるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、スタートスイッチがオンであると判定すると、制御部６００は、車両運転者のアクセルペダルの踏込量等の発電運転に必要な各種パラメータを読み込み、車両２０の走行に対応した定常の発電運転を行う（ステップＳ１１０）。具体的には、アクセルペダルの踏込量に対応した流量で、燃料電池１００に燃料ガス供給回路２００から燃料ガスを供給しつつ、燃料電池１００に冷却回路５００から空気を供給する。こうした供給と共に、還流ポンプ２９０による水素ガス還流やバイパス管４５０を経た空気のバイパス通気、および、オフガス排出管４１０からの空気排出をも行う。この定常の発電運転では、制御部６００は、エアコンプレッサ３３０やインジェクタ２７０、還流ポンプ２９０、ウォーターポンプ５２５といった各種駆動機器の他、ガス給排に関与する流路におけるスタック入口バルブ３５０等の各種バルブを駆動制御する。そして、ステップＳ１１０の走行対応の発電運転は、スタートスイッチがオンである間において、継続して繰り返される。

その一方、ステップＳ１００でスタートスイッチがオフであると判定すると、制御部６００は、水素ガス、空気および冷媒の給排に関与する上記した各種駆動機器や各種バルブを停止制御して、燃料電池１００への水素ガス・空気の供給を停止して、燃料電池１００の発電運転を停止する（ステップＳ１２０）。なお、スタートスイッチがオフとされた当初であれば、次のような制御を実行してもよい。つまり、スタートスイッチのオフ後に、規定の時間に亘り冷却回路５００での冷媒給排を行って、燃料電池１００の冷却を図るようにしたり、規定の時間に亘り燃料ガス供給回路２００からの水素ガス供給とエア供給回路３００からの空気供給を行い、燃料電池１００におけるガス流路の掃気を図るようにしてもよい。また、後述の浄化対応の非発電運転が終了した後にステップＳ１００で否定判定されると、ステップＳ１２０の運転停止処理に再度、推移するが、この際には、既に各種機器は駆動を停止しているので、再度のステップＳ１２０の運転停止処理は、スキップされる。

ステップＳ１２０の運転停止処理に続き、制御部６００は、現時点が空気浄化対応の非発電運転の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、ステップＳ１３０では、スタートスイッチがオフとなってから予め定めた時間が経過したか否かが判定される。この判定は、次の理由でなされる。スタートスイッチがオフであっても、そのオフからの経過時間が１〜１０分程度と短ければ、車両運転手は車室３０や車両近傍に留まっていると予想される。そうすると、後述の浄化対応の非発電運転における空気供給に伴うエアコンプレッサ３３０等の駆動音や通気音がスタートスイッチをオフとした車両運転手に認知され、違和感を与え得ると想定される。また、後述の浄化対応の非発電運転は、所定時間に亘って継続されるので、浄化対応の非発電運転の実行後に再度の浄化対応の非発電運転を行うまでに待機時間を、１〜２時間程度、確保することも実益がある。こうした点を考慮して、ステップＳ１３０でのタイミング判定がなされ、現時点が空気浄化対応の非発電運転のタイミングとなるまで待機となる。なお、上記した違和感の回避に起因した実行タイミングの判定と、上記した待機時間の確保に起因した実行タイミングの判定は、スタートスイッチがオフされてからの経過時間により区別できるので、後述の浄化対応の非発電運転が終了した後にステップＳ１３０に推移しても、実行タイミングの判定に支障は無い。

ステップＳ１３０で現時点が空気浄化対応の非発電運転の実行タイミングであると判定すると、制御部６００は、スタートスイッチのオフに伴う燃料電池１００の発電停止期間において（ステップＳ１２０）、環境浄化対応の非発電運転を実行する（ステップＳ１４０）。この非発電運転では、制御部６００は、エア供給回路３００を介して燃料電池１００に空気を供給しつつ、排ガス回路４００を介して燃料電池１００から車外への空気の排出を図る。具体的には、制御部６００は、エアコンプレッサ３３０の定格運転制御と、スタック入口バルブ３５０および調圧バルブ４２０の開弁制御を実行する。エアコンプレッサ３３０の定格運転は、燃料電池１００を構成するそれぞれの燃料電池セル１００ｃのカソード側の触媒層に、車両アイドリング時と同程度の流量の空気が行き渡るようになされる。そして、このステップＳ１４０の環境浄化対応の非発電運転は、予め規定された時間、例えば３０〜６０分、継続して実行され、非発電運転の継続実行後、本ルーチンは、一旦、終了する。

以上説明したように、燃料電池システム１０を搭載した本実施形態の車両２０では、スタートスイッチのオフに伴う燃料電池１００の発電停止期間において（ステップＳ１２０）、燃料電池１００のアノード側には水素ガスを供給しないようにし、カソード側の触媒層に空気を接触させる。触媒層には鉄イオンが含まれ、カソード側の触媒層では、供給された空気に過酸化水素がコンタミとして混在し得るほか、燃料電池１００の発電期間における水素と空気中の酸素との電気化学反応の過程で生成された過酸化水素が存在し得る。図４は鉄イオンが含まれるカソード側の触媒層に過酸化水素が存在した状況における鉄イオン関与の反応式を示す説明図である。

図４に示す２価の鉄イオンは、還元型の金属イオンであることから、反応式（１）に示すフェントン反応を起こして自身は３価のイオンに推移し、過酸化水素を、水酸基とヒドロキシラジカルに変遷させる。なお、ヒドロキシラジカルは不対電子を有することから、図では、・ＯＨと示されている。また、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）と過酸化水素との反応から、反応式（２）に示すように、不対電子を有し水素を伴うスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）と水が生成される。反応式（１）で得られた３価の鉄イオンは、反応式（３）に示すように２価のイオンに推移し、過酸化水素を、水素イオンとスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）に変遷させる。こうして得られたヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）は、その高い活性により、カソード側の触媒層に供給された空気に含まれる花粉や、ＰＭ２．５といった微小粒子状物質、或いは光化学スモッグを引き起こす光化学オキシダントなどの環境汚染物質を浄化する。この結果、燃料電池システム１０を搭載した本実施形態の車両２０によれば、環境汚染物質が浄化された空気を排ガス回路４００を経て外部に排出することで、環境汚染の改善に寄与できる。

これに加え、本実施形態の車両２０では、オフガス排出管４１０から分岐したオフガス分岐排出管４８０に香料配合機器４９０を備え、この香料配合機器４９０から車室３０に放出した香料で、車室内を花の香りや木片の香りで満たす。よって、走行している車両２０の車両運転手や同乗者に、香りに基づいた癒し感や好適感を付与できる。オフガス排出管４１０には、燃料電池１００におけるそれぞれの燃料電池セル１００ｃのカソードで生成された生成水が、燃料電池１００から空気と共に流れ込む。このため、車室内を花の香りや木片の香りで満たしつつ、生成水を車室内に霧状に放出して車室３０を湿潤化することができる。これにより、車室乾燥に伴うインフルエンザの感染を防止できる。なお、生成水の放出は、香料配合機器４９０からの香料放出を止めた状態で行うようにしてもよい。また、香料配合機器４９０からの香料放出は、車両走行中の適宜な間隔で実行したり、エアコンスイッチのオン操作と連動して実行したりすればよい。香料の放出量は、車両運転手や同乗者に花の香りや木片の香りが認知され得る量として予め規定できるほか、香料の大小設定スイッチを車室３０に設けて、そのスイッチ操作に応じて適宜調整できる。

本実施形態の車両２０は、オフガス排出管４１０に臭気配合器４９５を備え、この臭気配合器４９５から車外に、おでんの臭いや、コーヒーの香り、お弁当の臭い、中華饅頭の臭い等の臭気を放出する。よって、車両２０をコンビニへの商品納付車やコンビニからの商品配送車に用いた場合、朝の時間帯にあっては、臭気配合器４９５をコーヒーの香りの香料を放出する配合器として、朝の時間帯にコーヒーの香りを商品の納付・配送のための走行経路において車外に排出する。また、昼食時間帯にあっては、臭気配合器４９５をお弁当の臭いの香料を放出する配合器として、昼食時間帯にお弁当の臭いを商品の納付・配送のための走行経路において車外に排出する。冬期には、コンビニ店頭で販売するおでんの臭いの香料を放出する臭気配合器４９５を用い、おでんの臭いを商品の納付・配送のための走行経路において車外に排出する。この他、売り出し新商品や店頭販売の中華饅頭の臭い等の臭気を発する臭気配合器４９５を用い、新商品や中華饅頭の臭いを商品の納付・配送のための走行経路において車外に排出する。このように、各種の食品臭気を外部に放出しながら商品の納付・配送のための走行を行えば、コンビニ利用の消費者の購買意欲を高めることができる。往往にして、コンビニへの商品納付車やコンビニからの商品配送車には、コンビニ店名が書き込まれているので、その店名のコンビニへの集客効果も期待できる。また、臭気配合器４９５からの臭気放出は、商品の納付・配送のための走行中の適宜な間隔で実行したり、臭気放出スイッチを車室３０に設けて、そのスイッチ操作に連動して実行したりすればよい。臭気の放出量は、走行車両の周辺に居る消費者に臭気が認知され得る量として予め規定できるほか、臭気の大小設定スイッチを車室３０に設けて、そのスイッチ操作に応じて適宜調整できる。

図５は他の形態の燃料電池システム１０Ａの概略構成を示す説明図である。図６は燃料電池システム１０Ａを構成する主要な機器とガス経路についての車両搭載の様子を概略的に示す説明図である。この燃料電池システム１０Ａは、エア供給回路３００のエア供給流路３２０に有機物配合器３９２を備える。この有機物配合器３９２は、エアコンプレッサ３３０の下流側で、接続管３９３を介してエア供給流路３２０と接続されている。有機物配合器３９２は、リモネン等の有機物をエアロゾル状に貯留し、接続管３９３の調整弁３９４が開弁されると、有機物を霧状にしてエア供給流路３２０に流し込む。エア供給流路３２０に流れ込んだ有機物は、エア供給流路３２０を流れる空気と共に、それぞれの燃料電池セル１００ｃのカソード側の触媒層に行き渡る。有機物配合器３９２は、図２に示す車両２０Ａ前方の搭載域４０に配設されているので、ボンネットを開くことで、有機物配合器３９２への有機物補充や有機物の種別交換が可能である。

有機物配合器３９２からの有機物の流し込みは、図３で説明したスタートスイッチのオフに伴う燃料電池１００の発電停止期間における環境浄化対応の非発電運転（ステップＳ１４０）で実行される。制御部６００は、この環境浄化対応の非発電運転の継続時間、例えば既述した３０〜６０分の継続時間において、適宜な間隔、例えば５〜１５分の間隔で実行する。具体的には、制御部６００は、この適宜な間隔で調整弁３９４を開弁制御し、これにより、エア供給流路３２０を経て、有機物をそれぞれの燃料電池セル１００ｃのカソード側の触媒層に行き渡らせる。カソード側の触媒層に行き渡った有機物は、触媒層における触媒を被毒するので、触媒層の触媒の性状が推移し、カソード側の触媒層に空気と共に至った水分、詳しくは水蒸気の過酸化水素水への変遷をもたらし得る。そうすると、図４に示した鉄イオンと過酸化水素との反応を経たヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）の生成が活性化するので、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）による環境汚染物質の浄化がより確実に確保でき、環境汚染をより改善できる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

本実施形態の車両２０では、オフガス分岐排出管４８０をオフガス排出管４１０と液水排出管４３０の合流箇所より上流側でオフガス排出管４１０から分岐したが、オフガス分岐排出管４８０を液水排出管４３０の合流箇所より下流側で分岐してもよい。こうすれば、気液分離器２８０が気液分離した分離液水を、オフガス分岐排出管４８０を経て車室内に霧状に放出できる。

本実施形態の車両２０では、カソード側の触媒層は鉄イオンを含むので、カソード側の触媒層に空気を導き入れたが、触媒層に含まれていた鉄イオンがカソードに送られる空気中の水分に持ち去られ得る。或いは、カソード側の触媒層が鉄イオンを含まない場合も皆無とは断定できない。こうしたことを想定して、エア供給流路３２０に接続した有機物配合器３９２（図５参照）に、鉄イオンが分離済み溶液を混在させ、有機物と共に鉄イオンをカソード側の触媒層に行き渡らせるようにしてもよい。或いは、鉄イオンが分離済み溶液を、個別にエア供給流路３２０に流し込むようにしてもよい。こうすれば、カソード側の触媒層への鉄イオンの行き渡りが起き、図４に示した鉄イオンと過酸化水素との反応を経たヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）の生成と、生成されたヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とスーパーオキシド（・Ｏ_２Ｈ）による環境汚染物質の浄化が確保でき、環境汚染を改善できる。

本実施形態の車両２０では、スタートスイッチのオフに伴う燃料電池１００の発電停止期間において、水素ガスの供給を停止した上で、環境浄化対応の非発電運転を実行したが（ステップＳ１４０）、次のようにしてもよい。つまり、燃料電池１００から電流を引かないようにしていれば、燃料電池１００の発電運転は停止するので、ステップＳ１４０の環境浄化対応の非発電運転を、燃料電池１００に水素ガスを低流量で供給しつつ、燃料電池１００に空気を低流量で供給してもよい。

１０，１０Ａ…燃料電池システム、２０，２０Ａ…車両、３０…車室、３５…荷台、４０…搭載域、１００…燃料電池、１００ｃ…燃料電池セル、２００…燃料ガス供給回路、２１０…燃料ガスタンク、２２０…燃料ガス供給流路、２３０…燃料ガス排気流路、２４０…燃料ガス循環流路、２５０…メインバルブ、２６０…レギュレーター、２７０…インジェクタ、２８０…気液分離器、２８０Ｙ…気液分離ユニット、２９０…還流ポンプ、３００…エア供給回路、３１０…エアクリーナ、３２０…エア供給流路、３３０…エアコンプレッサ、３４０…インタクーラ、３５０…スタック入口バルブ、３７５…大気圧センサ、３８０…外気温センサ、３８５…エアフローメータ、３９０…供給ガス温度センサ、３９１…供給ガス圧力センサ、３９２…有機物配合器、３９３…接続管、３９４…調整弁、４００…排ガス回路、４１０…オフガス排出管、４２０…調圧バルブ、４３０…液水排出管、４４０…排出弁、４５０…バイパス管、４５５…バイパス流路調整弁、４７０…サイレンサー、４８０…オフガス分岐排出管、４８５…分岐流路調整弁、４９０…香料配合機器、４９１…接続管、４９２…調整弁、４９４…送気ファン、４９５…臭気配合器、４９６…接続管、４９７…調整弁、５００…冷却回路、５１０…冷媒供給流路、５１５…冷媒排出流路、５２０…ラジエータ流路、５２５…ウォーターポンプ、５３０…ラジエータ、５３５…ラジエータファン、５４０…冷媒バイパス流路、５４５…三方バルブ、５５０…温度センサ、６００…制御部

Claims (1)

1. 燃料電池車両であって、
   電解質膜を膜両面において触媒層で挟持した燃料電池セルを積層した燃料電池と、
   外気を取り込んで前記燃料電池のカソード側の前記触媒層に空気を供給すると共に、前記燃料電池から外部への前記空気の排出を図る空気給排系と、
   前記燃料電池のアノード側の前記触媒層への水素ガスの供給と、前記燃料電池からの前記水素ガスの排出とを図る水素ガス給排系と、
   前記空気の供給と前記水素ガスの供給とを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記燃料電池の発電運転の停止期間において、鉄イオンが含まれた前記カソード側の前記触媒層への前記空気の供給を実行する、燃料電池車両。

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