JP4984019B2

JP4984019B2 - Polymer electrolyte fuel cell and method of operating polymer electrolyte fuel cell

Info

Publication number: JP4984019B2
Application number: JP2005139083A
Authority: JP
Inventors: 義徳渡邉; 隆志眞子; 浩司梶谷; 英和木村; 教徳西; 英行佐藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006318715A

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法に関し、特に液体燃料の濃度を所定の範囲に保つ固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法に関する。 The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell and a method for operating a polymer electrolyte fuel cell, and more particularly to a polymer electrolyte fuel cell for maintaining the concentration of liquid fuel in a predetermined range and a method for operating a polymer electrolyte fuel cell. .

メタノール水溶液を液体燃料として用いる直接メタノール型燃料電池（以下、「ＤＭＦＣ」と記す）が知られている。ＤＭＦＣは、携帯情報端末などの小型の電子機器に搭載されることが期待されている。その場合、ＤＭＦＣの大きさも同様に小型にする必要がある。ここで、ＤＭＦＣを安定に動作させるためには、メタノール水溶液の濃度をある範囲に収めるように制御する必要がある。その制御に必要なメタノール水溶液の濃度を測定するには、メタノールセンサを用いることが考えられる。しかし、小型のＤＭＦＣに搭載可能な現状の小型メタノールセンサには技術的課題が多い。そのため、ＤＭＦＣの運転の制御に適した精度を有する小型メタノールセンサを入手することは困難である。小型メタノールセンサを用いずに、ＤＭＦＣの運転を制御することが可能な技術が望まれる。 A direct methanol fuel cell (hereinafter referred to as “DMFC”) using an aqueous methanol solution as a liquid fuel is known. The DMFC is expected to be mounted on a small electronic device such as a portable information terminal. In that case, it is necessary to reduce the size of the DMFC as well. Here, in order to operate the DMFC stably, it is necessary to control the concentration of the methanol aqueous solution within a certain range. In order to measure the concentration of the aqueous methanol solution necessary for the control, it is conceivable to use a methanol sensor. However, the current small methanol sensor that can be mounted on a small DMFC has many technical problems. Therefore, it is difficult to obtain a small methanol sensor having an accuracy suitable for control of DMFC operation. A technique capable of controlling the operation of the DMFC without using a small methanol sensor is desired.

小型メタノールセンサを用いないＤＭＦＣの運転手法として特表２００４−５３７１５０（国際公開ＷＯ２００３／０１２９０４）号公報に、ダイレクトメタノール燃料電池におけるメタノール濃度制御方法の技術が開示されている。この方法では、特定のセルの電圧及び電流から液体燃料の濃度を推定し、推定された濃度をＤＭＦＣの運転の制御に用いている。ただし、測定対象となるセルの劣化に伴い、運転の制御が不安定になるリスクが存在する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-537150 (International Publication WO2003 / 012904) discloses a technique of a methanol concentration control method in a direct methanol fuel cell as a DMFC operation technique that does not use a small methanol sensor. In this method, the concentration of liquid fuel is estimated from the voltage and current of a specific cell, and the estimated concentration is used to control the operation of the DMFC. However, there is a risk that the operation control becomes unstable as the measurement target cell deteriorates.

関連する技術として、以下のような技術が開示されている。特開２００４−３１９４３７号公報に直接メタノール形燃料電池の、燃料極の溶出防止方法、品質管理方法、運転方法及び、直接メタノール形燃料電池の技術が開示されている。これは、プロトン導電性高分子固体電解質膜の両側に、少なくとも貴金属または貴金属を担持した炭素からなる電極触媒と、プロトン導電性高分子固体電解質とを含有する燃料極と空気極とを設けて、燃料極側に燃料としてのメタノールと水を供給し、空気極側に空気中の酸素を供給して発電するようにした直接メタノール形燃料電池の運転方法である。燃料中への燃料極材料の溶出を検出した際に、燃料濃度を下げる側、もしくは運転温度を下げる側、あるいは燃料電池の出力を制限する側に、フィードバックすることを特徴とする。 The following technologies are disclosed as related technologies. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-319437 discloses a direct methanol fuel cell elution prevention method, a quality control method, an operation method, and a direct methanol fuel cell technology. This is provided on both sides of the proton conductive polymer solid electrolyte membrane with an electrode catalyst made of at least a noble metal or carbon carrying a noble metal, a fuel electrode containing a proton conductive polymer solid electrolyte, and an air electrode, This is a method for operating a direct methanol fuel cell in which methanol and water as fuel are supplied to the fuel electrode side and oxygen in the air is supplied to the air electrode side to generate power. When elution of the fuel electrode material into the fuel is detected, it is fed back to the side for lowering the fuel concentration, the side for lowering the operating temperature, or the side for limiting the output of the fuel cell.

特開２００５−１１６９２号公報に一定出力燃料電池システムの技術が開示されている。一定出力燃料電池システムは、燃料電池部と、供給燃料用タンクとを備える。燃料電池部は、一定量の有機燃料水溶液と酸化剤ガスとが供給され、有機燃料と水との反応によりプロトンを生成し且つ該プロトンと前記酸化剤ガスとの反応により生成水とする発電反応によって、一定の電力を発電する。供給燃料用タンクは、該燃料電池部に供給する有機燃料水溶液を貯留する。前記生成水を前記供給燃料用タンクに一定量返送するように構成されている。更に、前記有機燃料水溶液よりも高濃度に有機燃料を含む高濃度燃料液を貯留する高濃度燃料タンクを備えている。該高濃度燃料タンクから前記供給燃料用タンクへ単位時間当たり一定量の高濃度燃料液が供給されるように構成されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-11692 discloses a technique of a constant output fuel cell system. The constant output fuel cell system includes a fuel cell unit and a supply fuel tank. The fuel cell unit is supplied with a certain amount of an organic fuel aqueous solution and an oxidant gas, generates protons by a reaction between the organic fuel and water, and generates water by a reaction between the protons and the oxidant gas. To generate a certain amount of electric power. The supply fuel tank stores an organic fuel aqueous solution supplied to the fuel cell unit. A certain amount of the generated water is returned to the supply fuel tank. Furthermore, a high-concentration fuel tank that stores a high-concentration fuel liquid containing organic fuel at a higher concentration than the organic fuel aqueous solution is provided. A constant amount of high concentration fuel liquid is supplied from the high concentration fuel tank to the supply fuel tank per unit time.

特開２００４−２６５８３４号公報に燃料電池ユニットおよび状態表示制御方法の技術が開示されている。この燃料電池ユニットは、燃料電池と、前記燃料電池の異常状態を検出する検出手段と、前記検出手段により異常が検出された場合、異常を通知する表示手段とを具備する。前記検出手段は、前記燃料電池の動作開始時の温度が所定の温度範囲内にあるか否かを判別し、前記燃料電池の動作開始時の温度が前記所定の温度範囲外の高温であると判別された場合、その旨を示す第１の表示を前記表示手段を用いて行い、前記燃料電池の動作開始時の温度が前記所定の温度範囲外の低温であると判別された場合、その旨を示す第２の表示を前記表示手段を用いて行うようにしても良い。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-265834 discloses a technique of a fuel cell unit and a state display control method. The fuel cell unit includes a fuel cell, detection means for detecting an abnormal state of the fuel cell, and display means for notifying abnormality when the detection means detects an abnormality. The detecting means determines whether the temperature at the start of operation of the fuel cell is within a predetermined temperature range, and the temperature at the start of operation of the fuel cell is a high temperature outside the predetermined temperature range. If it is determined, a first display to that effect is performed using the display means, and if it is determined that the temperature at the start of operation of the fuel cell is a low temperature outside the predetermined temperature range, this is indicated. The second display indicating the above may be performed using the display means.

特開２００４−９５３７６号公報に直接改質型燃料電池システムの技術が開示されている。この直接改質型燃料電池システムは、直接改質型燃料電池と、エアポンプと、メタノール／水タンクと、メタノール／水ポンプと、制御回路とメタノールセンサとを備える。エアポンプは、この燃料電池の空気極に空気を供給する。メタノール／水タンクは、燃料としてのメタノールと水が混合しているメタノール／水溶液を貯溜する。メタノール／水ポンプは、前記メタノール／水タンクからメタノール／水溶液を前記燃料電池の燃料極に供給する。制御回路は、前記燃料電池を循環するメタノール／水溶液のメタノール濃度が基準範囲内に収まるようにメタノールを補充する。メタノールセンサは、メタノール／水溶液中のメタノール濃度を監視する。前記メタノールセンサは、前記メタノール／水ポンプの出口と燃料電池の燃料入口との間の配管内、または前記メタノール／水タンクとメタノール／水ポンプとの間の配管内に取り付けられている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-95376 discloses a technology of a direct reforming fuel cell system. The direct reforming fuel cell system includes a direct reforming fuel cell, an air pump, a methanol / water tank, a methanol / water pump, a control circuit, and a methanol sensor. The air pump supplies air to the air electrode of the fuel cell. The methanol / water tank stores a methanol / water solution in which methanol and water as fuel are mixed. The methanol / water pump supplies a methanol / water solution from the methanol / water tank to the fuel electrode of the fuel cell. The control circuit replenishes the methanol so that the methanol concentration of the methanol / water solution circulating in the fuel cell is within the reference range. The methanol sensor monitors the methanol concentration in the methanol / water solution. The methanol sensor is mounted in a pipe between the outlet of the methanol / water pump and the fuel inlet of the fuel cell, or in a pipe between the methanol / water tank and the methanol / water pump.

特表２００４−５２７０６７（国際公開ＷＯ２００２／０４９１２５）号公報にダイレクトメタノール形燃料電池システムにおいてセンサーを使用せずにメタノール濃度を最適化する装置及び方法の技術が開示されている。このダイレクトメタノール形燃料電池システムにおいてメタノール濃度を調整する方法は、以下の５ステップを含む。第１ステップは、メタノール源又は水源、あるいはその両方に連結され、かつ燃料電池に供給されるメタノールの濃度を増大又は減少させるための制御信号に応答可能な濃度調整器を設けるステップである。第２ステップは、前記燃料電池から負荷を定期的に切断し、前記燃料電池の開路電位を読み取るステップである。第３ステップは、前記読み取った電位を示す値を記憶するステップである。第４ステップは、前記記憶した値を、初期の時間において読み取った電位を示す予め記憶されている値か、又は所定の基準値と比較するステップである。第５ステップは、前記比較した値における差異に応じて前記制御信号を生成するステップである。 Japanese Patent Application Publication No. 2004-527067 (International Publication WO2002 / 049125) discloses a technique of an apparatus and a method for optimizing methanol concentration without using a sensor in a direct methanol fuel cell system. The method for adjusting the methanol concentration in this direct methanol fuel cell system includes the following five steps. The first step is a step of providing a concentration regulator connected to the methanol source and / or water source and capable of responding to a control signal for increasing or decreasing the concentration of methanol supplied to the fuel cell. The second step is a step of periodically disconnecting the load from the fuel cell and reading the open circuit potential of the fuel cell. The third step is a step of storing a value indicating the read potential. The fourth step is a step of comparing the stored value with a prestored value indicating a potential read at an initial time or a predetermined reference value. The fifth step is a step of generating the control signal according to the difference in the compared values.

特表２００４−５３７１５０（国際公開ＷＯ２００３／０１２９０４）号Special Table 2004-537150 (International Publication WO2003 / 012904) 特開２００４−３１９４３７号JP 2004-319437 A 特開２００５−１１６９２号JP-A-2005-11692 特開２００４−２６５８３４号JP 2004-265834 A 特開２００４−９５３７６号JP 2004-95376 A 特表２００４−５２７０６７（国際公開ＷＯ２００２／０４９１２５）号Special Table 2004-527067 (International Publication WO2002 / 049125)

本発明の目的は、液体燃料の濃度を直接測定せずに安定的に運転を制御することが可能な固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell and a method for operating the polymer electrolyte fuel cell capable of stably controlling the operation without directly measuring the concentration of the liquid fuel.

本発明の他の目的は、液体燃料の濃度を直接測定せずにその濃度を所定の範囲に保つことが可能な固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell and a method for operating the polymer electrolyte fuel cell capable of maintaining the concentration of the liquid fuel in a predetermined range without directly measuring the concentration of the liquid fuel. It is in.

本発明の更に他の目的は、液体燃料としてのメタノールの濃度を直接測定せずにその濃度を所定の範囲に保ち、安定的にＤＭＦＣの運転を制御することが可能な固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell capable of stably controlling the operation of the DMFC without directly measuring the concentration of methanol as a liquid fuel and keeping the concentration within a predetermined range. And providing an operation method of the polymer electrolyte fuel cell.

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.

上記課題を解決するために、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法は、（ａ）濃度の異なる複数の液体燃料の少なくとも一つと燃料電池本体（５）から送出された循環燃料とが混合された混合燃料、及び、燃料電池本体（５）の空気極から送出される排酸化剤ガスのいずれか一方の温度を測定するステップと、（ｂ）測定結果に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップと、（ｃ）混合燃料を貯蔵した混合燃料供給部（１２）から燃料電池本体（５）へ混合燃料を供給するステップとを具備する。
本発明において、混合燃料の温度及び空気極から排出される排酸化剤ガスの温度が混合燃料の濃度と強い正の相関があるので、それらを測定することで、混合燃料の濃度を直接知らなくても、その濃度を適切に制御することが可能となる。 In order to solve the above-mentioned problems, the solid polymer fuel cell operating method of the present invention comprises (a) at least one of a plurality of liquid fuels having different concentrations and the circulating fuel delivered from the fuel cell body (5). A step of measuring the temperature of any one of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas delivered from the air electrode of the fuel cell body (5); and (b) a plurality of liquid fuels based on the measurement results And (c) supplying the mixed fuel from the mixed fuel supply unit (12) storing the mixed fuel to the fuel cell body (5).
In the present invention, since the temperature of the mixed fuel and the temperature of the exhaust oxidant gas discharged from the air electrode have a strong positive correlation with the concentration of the mixed fuel, it is not possible to directly know the concentration of the mixed fuel by measuring them. However, the concentration can be appropriately controlled.

上記の固体高分子型燃料電池の運転方法において、（ｂ）ステップは、（ｂ１）測定結果と複数の液体燃料に対応して設けられた少なくとも一つの第１基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のうちの少なくとも一つを混合燃料供給部（１２）へ供給するステップを備えることが好ましい。
本発明では、混合燃料の濃度と強い正の相関がある混合燃料の温度及び排酸化剤ガスの温度のいずれか一方に基づいて、混合燃料に補充する液体燃料の濃度を決定するので、複数の液体燃料のうちから適切な液体燃料を選択することができる。 In the above-described method for operating a polymer electrolyte fuel cell, the step (b) includes (b1) based on a comparison result between the measurement result and at least one first reference temperature provided corresponding to the plurality of liquid fuels. It is preferable to provide a step of supplying at least one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit (12).
In the present invention, the concentration of the liquid fuel to be replenished to the mixed fuel is determined based on either the temperature of the mixed fuel or the temperature of the exhaust oxidant gas that has a strong positive correlation with the concentration of the mixed fuel. An appropriate liquid fuel can be selected from the liquid fuels.

上記の固体高分子型燃料電池の運転方法において、（ｄ）混合燃料供給部（１２）における混合燃料の液量に対応する量を測定するステップと、（ｅ）混合燃料の液量に対応する量に基づいて、混合燃料供給部（１２）の混合燃料の濃度を制御するか否かを決定するステップとを更に具備することが好ましい。
本発明では、混合燃料の液量を知ることで、混合燃料供給部（１２）が液量不足や液量過剰となることなく適切なタイミングで混合燃料の濃度を制御する（例示：濃度の異なる複数の液体燃料のいずれかを補充する）ことができる。 In the above solid polymer fuel cell operation method, (d) a step of measuring an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit (12), and (e) corresponding to the liquid amount of the mixed fuel. Preferably, the method further comprises the step of determining whether to control the concentration of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit (12) based on the amount.
In the present invention, by knowing the liquid amount of the mixed fuel, the mixed fuel supply unit (12) controls the concentration of the mixed fuel at an appropriate timing without the liquid amount being insufficient or the liquid amount being excessive (example: different concentrations). One of a plurality of liquid fuels can be replenished).

上記の固体高分子型燃料電池の運転方法において、（ｆ）混合燃料の液量に対応する量に基づいて混合燃料の濃度を制御しないとき、燃料電池本体（５）の電圧を測定するステップと、（ｇ）燃料電池本体（５）の電圧に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップとを更に具備することが好ましい。
本発明では、混合燃料の濃度と正の相関がある燃料電池本体（５）の電圧を測定に基づいて混合燃料の濃度を制御しているので、その濃度を適切に制御することができる。 (F) measuring the voltage of the fuel cell main body (5) when the concentration of the mixed fuel is not controlled based on the amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the above-described solid polymer fuel cell operation method; And (g) controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels based on the voltage of the fuel cell body (5).
In the present invention, since the concentration of the mixed fuel is controlled based on the measurement of the voltage of the fuel cell main body (5) having a positive correlation with the concentration of the mixed fuel, the concentration can be appropriately controlled.

上記の固体高分子型燃料電池の運転方法において、（ｇ）ステップは、（ｇ１）混合燃料供給部（１２）に貯蔵された混合燃料、及び、排酸化剤ガスのいずれか一方の温度を測定するステップと、（ｇ２）測定結果と第２基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のいずれかを混合燃料供給部（１２）へ供給するか否かを決定するステップとを備えることが好ましい。
本発明では、燃料電池本体（５）の電圧に加えて混合燃料及び排酸化剤ガスのいずれか一方の温度に基づいて混合燃料の濃度を制御しているので、その濃度をより適切に制御することができる。 In the above-described method for operating a polymer electrolyte fuel cell, the step (g) measures the temperature of either (g1) the mixed fuel stored in the mixed fuel supply unit (12) or the exhaust oxidant gas. And (g2) determining whether to supply any one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit (12) based on a comparison result between the measurement result and the second reference temperature. It is preferable.
In the present invention, since the concentration of the mixed fuel is controlled based on the temperature of either the mixed fuel or the exhaust oxidant gas in addition to the voltage of the fuel cell main body (5), the concentration is more appropriately controlled. be able to.

上記の固体高分子型燃料電池の運転方法において、（ｈ）混合燃料及び排酸化剤ガスの他方の温度を測定するステップを更に具備することが好ましい。（ｂ）ステップは、（ｂ２）混合燃料及び排酸化剤ガスの両方の温度に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップを備えることが好ましい。
本発明では、混合燃料及び排酸化剤ガスの両方の温度に基づいて混合燃料の濃度を制御しているので、その濃度をより適切に制御することができる。 In the above-described method for operating a polymer electrolyte fuel cell, it is preferable that the method further comprises (h) a step of measuring the other temperature of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas. The step (b) preferably includes a step (b2) of controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels based on the temperatures of both the mixed fuel and the exhaust oxidant gas.
In the present invention, since the concentration of the mixed fuel is controlled based on the temperatures of both the mixed fuel and the exhaust oxidant gas, the concentration can be controlled more appropriately.

上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、（ａ）濃度の異なる複数の液体燃料の少なくとも一つと燃料電池本体（５）から送出された循環燃料とが混合され混合燃料供給部（１２）に貯蔵された混合燃料、及び、燃料電池本体（５）の空気極から送出される排酸化剤ガスのいずれか一方の温度を取得するステップと、（ｂ）混合燃料及び循環燃料のいずれか一方の温度に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップと、（ｃ）混合燃料供給部（１２）から燃料電池本体（５）へ混合燃料を供給するように混合燃料の流れを制御するステップとを具備する固体高分子型燃料電池の運転方法をコンピュータに実行させる。 In order to solve the above problems, a program according to the present invention includes (a) a mixed fuel supply unit (12) in which at least one of a plurality of liquid fuels having different concentrations is mixed with circulating fuel delivered from a fuel cell body (5). ) The temperature of any one of the mixed fuel stored in) and the exhaust oxidant gas delivered from the air electrode of the fuel cell body (5); and (b) any of the mixed fuel and the circulating fuel. Based on one temperature, the step of controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels, and (c) mixing to supply the mixed fuel from the mixed fuel supply unit (12) to the fuel cell body (5) And causing the computer to execute an operation method of the polymer electrolyte fuel cell including the step of controlling the flow of the fuel.

上記のプログラムにおいて、（ｂ）ステップは、（ｂ１）混合燃料及び循環燃料のいずれか一方の温度と複数の液体燃料に対応して設けられた少なくとも一つの第１基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のうちの少なくとも一つを混合燃料供給部（１２）へ供給するものとして選択するステップを備えることが好ましい。 In the above program, the step (b) is based on a comparison result between (b1) the temperature of one of the mixed fuel and the circulating fuel and at least one first reference temperature provided corresponding to the plurality of liquid fuels. Preferably, the method includes a step of selecting at least one of the plurality of liquid fuels to be supplied to the mixed fuel supply unit (12).

上記のプログラムにおいて、（ｄ）混合燃料供給部（１２）における混合燃料の液量に対応する量を取得するステップと、（ｅ）混合燃料の液量に対応する量に基づいて、混合燃料供給部（１２）の混合燃料の濃度を制御するか否かを決定するステップとを更に具備することが好ましい。 In the above program, (d) a step of obtaining an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit (12), and (e) a mixed fuel supply based on the amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel It is preferable to further comprise a step of determining whether or not to control the concentration of the mixed fuel in the section (12).

上記のプログラムにおいて、（ｆ）混合燃料の液量に対応する量に基づいて混合燃料の濃度を制御しないとき、燃料電池本体（５）の電圧を取得するステップと、（ｇ）燃料電池本体（５）の電圧に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップとを更に具備することが好ましい。 In the above program, (f) acquiring the voltage of the fuel cell main body (5) when the concentration of the mixed fuel is not controlled based on the amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel, and (g) the fuel cell main body ( It is preferable that the method further includes a step of controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels based on the voltage of 5).

上記のプログラムにおいて、（ｇ）ステップは、（ｇ１）混合燃料供給部（１２）に貯蔵された混合燃料、及び、排酸化剤ガスのいずれか一方の温度を取得するステップと、（ｇ２）測定結果と第２基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のいずれかを混合燃料供給部（１２）へ供給するか否かを決定するステップとを備えることが好ましい。 In the above program, the step (g) includes (g1) the step of acquiring the temperature of one of the mixed fuel stored in the mixed fuel supply unit (12) and the exhaust oxidant gas, and (g2) measurement. Preferably, the method includes a step of determining whether to supply any one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit (12) based on a comparison result between the result and the second reference temperature.

上記のプログラムにおいて、（ｈ）混合燃料及び排酸化剤ガスの他方の温度を取得するステップを更に具備することが好ましい。（ｂ）ステップは、（ｂ２）混合燃料及び排酸化剤ガスの両方の温度に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御するステップを備えることが好ましい。 In the above program, it is preferable to further comprise (h) a step of acquiring the other temperature of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas. The step (b) preferably includes a step (b2) of controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels based on the temperatures of both the mixed fuel and the exhaust oxidant gas.

上記課題を解決するために、本発明の固体高分子型燃料電池は、燃料電池本体（５）を含み、濃度の異なる複数の液体燃料の少なくとも一つと燃料電池本体（５）から送出された循環燃料とを混合した混合燃料を、燃料電池本体（５）の運転に用いる燃料電池部（１４）と、混合燃料及び燃料電池本体（５）の空気極から送出される排酸化剤ガスのいずれか一方の温度に基づいて、複数の液体燃料を用いて混合燃料の濃度を制御する制御部（９）とを具備する。 In order to solve the above problems, a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention includes a fuel cell main body (5), and includes at least one of a plurality of liquid fuels having different concentrations and a circulation sent from the fuel cell main body (5). The fuel cell unit (14) used for the operation of the fuel cell main body (5) with the mixed fuel mixed with the fuel, and either the mixed fuel and the exhaust oxidant gas sent from the air electrode of the fuel cell main body (5) And a control unit (9) for controlling the concentration of the mixed fuel using a plurality of liquid fuels based on one temperature.

上記の固体高分子型燃料電池において、燃料電池部（１４）は、複数の液体燃料を貯蔵する燃料供給部（１１）と、混合燃料を貯蔵し、混合燃料を燃料電池本体（５）へ供給する混合燃料供給部（１２）と、混合燃料及び排酸化剤ガスのいずれか一方の温度を測定する第１温度測定部（４／１６）とを具備することが好ましい。制御部（９）は、第１温度測定部（４／１６）の測定結果に基づいて、複数の液体燃料のいずれかを混合燃料供給部（１２）へ供給するように燃料供給部（１１）を制御することが好ましい。 In the above polymer electrolyte fuel cell, the fuel cell unit (14) stores a plurality of liquid fuels, a fuel supply unit (11), stores the mixed fuel, and supplies the mixed fuel to the fuel cell body (5). It is preferable to comprise a mixed fuel supply unit (12) that performs the above and a first temperature measurement unit (4/16) that measures the temperature of one of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas. The control unit (9) is configured to supply one of a plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit (12) based on the measurement result of the first temperature measurement unit (4/16). Is preferably controlled.

上記の固体高分子型燃料電池において、制御部（９）は、第１温度測定部（４／１６）の測定結果と複数の液体燃料に対応して設けられた複数の第１基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のうちの少なくとも一つを混合燃料供給部（１２）へ供給するものとして選択することが好ましい。 In the above polymer electrolyte fuel cell, the control unit (9) includes a measurement result of the first temperature measurement unit (4/16) and a plurality of first reference temperatures provided corresponding to the plurality of liquid fuels. Based on the comparison result, it is preferable to select at least one of the plurality of liquid fuels to be supplied to the mixed fuel supply unit (12).

上記の固体高分子型燃料電池において、混合燃料供給部（１２）における混合燃料の液量に対応する量を測定する液量測定部（３）を更に具備する。制御部（９）は、液量測定部（３）の測定結果に基づいて、混合燃料供給部（１２）の混合燃料を増やすか否かを決定することが好ましい。 The polymer electrolyte fuel cell further includes a liquid amount measuring unit (3) for measuring an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit (12). The control unit (9) preferably determines whether or not to increase the mixed fuel of the mixed fuel supply unit (12) based on the measurement result of the liquid amount measuring unit (3).

上記の固体高分子型燃料電池において、燃料電池本体（５）の電圧を測定する電圧測定部（５ａ）を更に具備する。制御部（９）は、液量測定部（３）の測定結果に基づいて混合燃料供給部（１２）の混合燃料を増やさないとき、電圧測定部（５ａ）の測定結果に基づいて、複数の液体燃料の少なくとも一つを混合燃料供給部（１２）へ供給するように燃料供給部（１１）を制御することが好ましい。 The above polymer electrolyte fuel cell further includes a voltage measuring unit (5a) for measuring the voltage of the fuel cell main body (5). When the control unit (9) does not increase the mixed fuel of the mixed fuel supply unit (12) based on the measurement result of the liquid amount measurement unit (3), the control unit (9) can perform a plurality of operations based on the measurement result of the voltage measurement unit (5a). It is preferable to control the fuel supply unit (11) so as to supply at least one of the liquid fuels to the mixed fuel supply unit (12).

上記の固体高分子型燃料電池において、制御部（９）は、第１温度測定部（４／１６）の測定結果と第２基準温度との比較結果に基づいて、複数の液体燃料のいずれかを混合燃料供給部（１２）へ供給するか否かを決定することが好ましい。 In the polymer electrolyte fuel cell, the control unit (9) may select one of the plurality of liquid fuels based on the comparison result between the measurement result of the first temperature measurement unit (4/16) and the second reference temperature. Is preferably determined to be supplied to the mixed fuel supply unit (12).

上記の固体高分子型燃料電池において、混合燃料及び排酸化剤ガスの他方の温度を測定する第２温度測定部（１６／４）を更に具備する。制御部（９）は、第１温度測定部（４／１６）と第２温度測定部（１６／４）の測定結果とに基づいて、複数の液体燃料の少なくとも一つを混合燃料供給部（１２）へ供給するよう燃料供給部（１１）を制御することが好ましい。 The polymer electrolyte fuel cell may further include a second temperature measurement unit (16/4) for measuring the other temperature of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas. Based on the measurement results of the first temperature measurement unit (4/16) and the second temperature measurement unit (16/4), the control unit (9) supplies at least one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit ( It is preferable to control the fuel supply unit (11) to supply to 12).

本発明により、液体燃料の濃度を直接測定せずにその濃度を所定の範囲に保つことができ、液体燃料の濃度を直接測定せずに安定的に運転を制御することが可能となる。 According to the present invention, the concentration of liquid fuel can be kept within a predetermined range without directly measuring the concentration, and the operation can be stably controlled without directly measuring the concentration of liquid fuel.

以下、本発明の固体高分子型燃料電池及び固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a solid polymer fuel cell and a solid polymer fuel cell operating method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明の固体高分子型燃料電池の実施の形態の構成について説明する。図１は、本発明の固体高分子型燃料電池の実施の形態の構成を示すブロック図である。固体高分子型燃料電池３０は、燃料電池部１４とマイクロコンピュータ９とを具備する。 First, the configuration of the embodiment of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a polymer electrolyte fuel cell of the present invention. The polymer electrolyte fuel cell 30 includes a fuel cell unit 14 and a microcomputer 9.

燃料電池部１４は、液体燃料と酸化剤とを用いて発電する。燃料電池部１４は、燃料供給部１１、混合燃料供給部１２、燃料電池スタック５、液量センサ３、第１温度センサ４、第２温度センサ１６、第３温度センサ１７及び電圧プローブ５ａを備える。 The fuel cell unit 14 generates power using liquid fuel and an oxidant. The fuel cell unit 14 includes a fuel supply unit 11, a mixed fuel supply unit 12, a fuel cell stack 5, a liquid amount sensor 3, a first temperature sensor 4, a second temperature sensor 16, a third temperature sensor 17, and a voltage probe 5a. .

燃料供給部１１は、濃度の異なる複数の液体燃料を貯蔵している。マイクロコンピュータ９の制御に基づいて、それら複数の液体燃料の少なくとも一つを混合燃料供給部１２へ供給する。燃料供給部１１は、燃料カートリッジ１、ポンプ６、７、及び流路２４、２５を含む。 The fuel supply unit 11 stores a plurality of liquid fuels having different concentrations. Based on the control of the microcomputer 9, at least one of the plurality of liquid fuels is supplied to the mixed fuel supply unit 12. The fuel supply unit 11 includes a fuel cartridge 1, pumps 6 and 7, and flow paths 24 and 25.

燃料カートリッジ１は、複数の液体燃料の各々毎に設けられた複数の燃料室１ａ、１ｂを含んでいる。ここでは、濃度の異なる２種類の液体燃料を貯蔵している例を示している。燃料室１ａは、高濃度液体燃料を貯蔵している。燃料室１ｂは、低濃度液体燃料を貯蔵している。流路２４は、燃料室１ａと混合燃料供給部１２の混合燃料タンク２（後述）とを接続している。ポンプ６は、マイクロコンピュータ９の制御に基づいて、ＯＮのとき燃料室１ａの高濃度液体燃料を混合燃料タンク２へ送出し、ＯＦＦのとき流路２４を閉止する。流路２５は、燃料室１ｂと混合燃料タンク２とを接続している。ポンプ７は、マイクロコンピュータ９の制御に基づいて、ＯＮのとき燃料室１ｂの低濃度液体燃料を混合燃料タンク２へ送出し、ＯＦＦのとき流路２５を閉止する。ポンプ６とポンプ７とは互いに独立に動作する。 The fuel cartridge 1 includes a plurality of fuel chambers 1a and 1b provided for each of a plurality of liquid fuels. Here, an example is shown in which two types of liquid fuel having different concentrations are stored. The fuel chamber 1a stores high-concentration liquid fuel. The fuel chamber 1b stores low-concentration liquid fuel. The flow path 24 connects the fuel chamber 1 a and the mixed fuel tank 2 (described later) of the mixed fuel supply unit 12. Based on the control of the microcomputer 9, the pump 6 sends the high-concentration liquid fuel in the fuel chamber 1 a to the mixed fuel tank 2 when turned on, and closes the flow path 24 when turned off. The flow path 25 connects the fuel chamber 1 b and the mixed fuel tank 2. Based on the control of the microcomputer 9, the pump 7 sends the low-concentration liquid fuel in the fuel chamber 1 b to the mixed fuel tank 2 when turned on, and closes the flow path 25 when turned off. The pump 6 and the pump 7 operate independently of each other.

ここで、液体燃料は、メタノール、エタノール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）及びジメチルエーテルのような有機物の水溶液、又はそれらの組み合わせに例示される。ただし、低濃度液体燃料としては、有機物濃度が０％の水を含む場合もある。高濃度液体燃料の濃度は、発電時における燃料電池スタック５のＭＥＡ（ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ：後述）の平均消費濃度より若干高い濃度であることが好ましい。濃度が高すぎるとＭＥＡが損傷する恐れがあるからである。例えば、ＭＥＡの平均消費濃度が５０ｖｏｌ．％程度である場合、高濃度液体燃料の濃度を５５〜６０ｖｏｌ．％程度とすることが好ましい。低濃度液体燃料の濃度は、燃料電池スタック５内の循環濃度と同程度とすることが好ましい。濃度が低すぎると十分な出力が得られないからである。例えば、循環濃度が５〜１０ｖｏｌ．％の場合、低濃度液体燃料の濃度を５〜１０ｖｏｌ．％程度とすることが好ましい。 Here, the liquid fuel is exemplified by an aqueous solution of an organic substance such as methanol, ethanol, IPA (isopropyl alcohol) and dimethyl ether, or a combination thereof. However, the low-concentration liquid fuel may contain water with an organic concentration of 0%. The concentration of the high-concentration liquid fuel is preferably slightly higher than the average consumption concentration of MEA (Membrane Electrode Assembly: described later) of the fuel cell stack 5 during power generation. This is because if the concentration is too high, the MEA may be damaged. For example, the average consumption concentration of MEA is 50 vol. %, The concentration of the high-concentration liquid fuel is 55-60 vol. % Is preferable. The concentration of the low-concentration liquid fuel is preferably about the same as the circulating concentration in the fuel cell stack 5. This is because sufficient output cannot be obtained if the concentration is too low. For example, the circulating concentration is 5 to 10 vol. %, The concentration of the low-concentration liquid fuel is 5 to 10 vol. % Is preferable.

ここでは、燃料供給部１１として、液体燃料の濃度が２種類ある場合を例に示しているが、液体燃料の濃度の種類は更に多くても良い。その場合、燃料カートリッジ１がその種類に対応した複数の燃料室を有し、その複数の燃料室の各々に対応して流路及びポンプを備えていれば良い。更に、液体燃料の濃度の種類だけでなく、液体燃料自身の種類の異なるもの同士を各燃料室に入れても良い。 Here, the case where there are two types of liquid fuel concentrations as the fuel supply unit 11 is shown as an example, but there may be more types of liquid fuel concentrations. In that case, the fuel cartridge 1 may have a plurality of fuel chambers corresponding to the type, and may include a flow path and a pump corresponding to each of the plurality of fuel chambers. Furthermore, not only the concentration type of the liquid fuel but also different types of liquid fuels themselves may be placed in each fuel chamber.

上記の実施の形態では、複数の液体燃料の各々に対応して流路とポンプを設けている。しかし、各流路のいずれか一つを選択する切り替え器を設けることで、ポンプを一つにすることができる。すなわち、ポンプ数を減らし、固体高分子型燃料電池３０の大きさを小さくすることができる。 In the above embodiment, the flow path and the pump are provided corresponding to each of the plurality of liquid fuels. However, by providing a switch for selecting any one of the flow paths, the number of pumps can be reduced to one. That is, the number of pumps can be reduced and the size of the polymer electrolyte fuel cell 30 can be reduced.

混合燃料供給部１２は、燃料カートリッジ１から供給された液体燃料と燃料電池スタック５から送出された循環燃料とを混合した混合燃料を貯蔵している。マイクロコンピュータ９の制御に基づいて、その混合燃料を燃料電池スタック５へ供給する。混合燃料供給部１２は、混合燃料タンク２、ポンプ８、及び流路２６、２７を含む。 The mixed fuel supply unit 12 stores a mixed fuel obtained by mixing the liquid fuel supplied from the fuel cartridge 1 and the circulating fuel sent from the fuel cell stack 5. The mixed fuel is supplied to the fuel cell stack 5 based on the control of the microcomputer 9. The mixed fuel supply unit 12 includes a mixed fuel tank 2, a pump 8, and flow paths 26 and 27.

混合燃料タンク２は、流路２４を介して供給された高濃度液体燃料と、流路２５を介して供給された低濃度液体燃料と、流路２７（後述）を介して供給された循環燃料とが混合された混合燃料を貯蔵している。流路２６は、混合燃料タンク２と燃料電池スタック５とを接続している。ポンプ８は、マイクロコンピュータ９の制御に基づいて、ＯＮのとき混合燃料タンク２の混合燃料を燃料電池スタック５へ送出し、ＯＦＦのとき流路２６を閉止する。流路２７は、混合燃料タンク２と燃料電池スタック５とを接続している。流路２６を介して燃料電池スタック５へ供給された混合燃料は、燃料電池スタック５で一部消費され、生成した水及び二酸化炭素と共に流路２７へ循環燃料として送出される。 The mixed fuel tank 2 includes a high-concentration liquid fuel supplied via a flow path 24, a low-concentration liquid fuel supplied via a flow path 25, and a circulating fuel supplied via a flow path 27 (described later). Is stored. The flow path 26 connects the mixed fuel tank 2 and the fuel cell stack 5. Based on the control of the microcomputer 9, the pump 8 sends the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 to the fuel cell stack 5 when turned on, and closes the flow path 26 when turned off. The flow path 27 connects the mixed fuel tank 2 and the fuel cell stack 5. A part of the mixed fuel supplied to the fuel cell stack 5 via the flow path 26 is consumed by the fuel cell stack 5 and sent to the flow path 27 together with the generated water and carbon dioxide as a circulating fuel.

燃料電池スタック５は、複数のＭＥＡを含み、流路２６から供給された混合燃料と酸化剤としての空気とを用いて発電を行う。燃料電池スタック５は、バルブ２２、シャッター２３、酸化剤供給機構２８、酸化剤排出口２９を含む。バルブ２２は、燃料電池スタック５側の流路２７への入口を開閉する。酸化剤供給機構２８は、ファンに例示され、燃料電池スタック５の空気極へ空気を供給する。シャッター２３は、酸化剤供給機構２８への空気の供給口を開閉する。酸化剤排出口２９は、空気極を経由した空気の排出口である。 The fuel cell stack 5 includes a plurality of MEAs, and generates power using the mixed fuel supplied from the flow path 26 and air as an oxidant. The fuel cell stack 5 includes a valve 22, a shutter 23, an oxidant supply mechanism 28, and an oxidant discharge port 29. The valve 22 opens and closes the inlet to the flow path 27 on the fuel cell stack 5 side. The oxidant supply mechanism 28 is exemplified by a fan, and supplies air to the air electrode of the fuel cell stack 5. The shutter 23 opens and closes an air supply port to the oxidant supply mechanism 28. The oxidizing agent outlet 29 is an air outlet through the air electrode.

液量センサ３は、混合燃料タンク２内の混合燃料の液量を測定する。液量センサ３は、液面計、液の重量を測定する重量計に例示される。第１温度センサ４は、混合燃料タンク２内の混合燃料の温度を測定する。第１温度センサ４は、混合燃料により腐食しないように表面加工されたサーミスタに例示される。第２温度センサ１６は、酸化剤排出口２９から排出される空気の温度を測定する。第２温度センサ１６は、サーミスタに例示される。第３温度センサ１７は、流路２７の循環燃料の温度を測定する。第３温度センサ１７は、循環燃料により腐食しないように表面加工されたサーミスタに例示される。電圧プローブ５ａは、燃料電池スタック５内の特定のＭＥＡの電圧や、ＭＥＡを所定の枚数スタックした部分の電圧を用いることができる。 The liquid quantity sensor 3 measures the liquid quantity of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2. The liquid amount sensor 3 is exemplified by a liquid level meter and a weight meter that measures the weight of the liquid. The first temperature sensor 4 measures the temperature of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2. The first temperature sensor 4 is exemplified by a thermistor whose surface is processed so as not to be corroded by the mixed fuel. The second temperature sensor 16 measures the temperature of the air discharged from the oxidant discharge port 29. The second temperature sensor 16 is exemplified by a thermistor. The third temperature sensor 17 measures the temperature of the circulating fuel in the flow path 27. The third temperature sensor 17 is exemplified by a thermistor whose surface is processed so as not to be corroded by the circulating fuel. The voltage probe 5a can use the voltage of a specific MEA in the fuel cell stack 5 or the voltage of a portion where a predetermined number of MEAs are stacked.

マイクロコンピュータ９は、液量センサ３、第１温度センサ４又は第２温度センサ１６、電圧プローブ５ａの出力に基づいて、ポンプ６、ポンプ７及びポンプ８により燃料電池部１４の定常運転を制御する。更に、マイクロコンピュータ９は、液量センサ３の出力に基づいて、ポンプ６、ポンプ７、ポンプ８、バルブ２２、シャッター２３及び酸化剤供給機構２８により燃料電池部１４の停止動作を制御する。 The microcomputer 9 controls the steady operation of the fuel cell unit 14 by the pump 6, the pump 7, and the pump 8 based on the output of the liquid amount sensor 3, the first temperature sensor 4 or the second temperature sensor 16, and the voltage probe 5a. . Further, the microcomputer 9 controls the stop operation of the fuel cell unit 14 by the pump 6, the pump 7, the pump 8, the valve 22, the shutter 23 and the oxidant supply mechanism 28 based on the output of the liquid amount sensor 3.

具体的には、マイクロコンピュータ９は、混合燃料タンク２の液量が予め設定された基準液量よりも低くなっている場合、燃料カートリッジ１の複数の液体燃料のうちの一つを選択して混合燃料タンク２に供給する。これにより、混合燃料タンク２の混合燃料の濃度を所定の範囲に収めるように制御する。このときの選択は、混合燃料タンク２の混合燃料の温度（第１温度センサ４の出力）が予め設定された基準温度を超えているか否かで判断する。例えば、混合燃料の温度が第１基準温度よりも高いときは低濃度液体燃料を、温度が低いときは高濃度液体燃料をそれぞれ選択する。 Specifically, the microcomputer 9 selects one of the plurality of liquid fuels in the fuel cartridge 1 when the liquid amount in the mixed fuel tank 2 is lower than a preset reference liquid amount. The mixed fuel tank 2 is supplied. Thus, the concentration of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 is controlled so as to fall within a predetermined range. The selection at this time is determined by whether or not the temperature of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 (the output of the first temperature sensor 4) exceeds a preset reference temperature. For example, the low concentration liquid fuel is selected when the temperature of the mixed fuel is higher than the first reference temperature, and the high concentration liquid fuel is selected when the temperature is low.

このような選択を行うことで混合燃料タンク２の混合燃料の濃度を所定の範囲に収めることができるのは以下の理由による。
本発明の発明者らの研究から、混合燃料の温度と、ＭＥＡにおけるクロスオーバの度合いと、混合燃料の濃度との間には互いに強い正の相関があることが判明した。すなわち、混合燃料の温度に基づいて、混合燃料の濃度を推定することができることが判明した。したがって、混合燃料の温度を参照すれば、混合燃料の濃度を所定の範囲に保つことができる。例えば、混合燃料の温度が第１基準温度より高い場合には、混合燃料の濃度が高く、クロスオーバの度合いが強くなっていて、ＭＥＡに負担がかかっていると推定できる。このような場合、混合燃料の濃度が低くなるように、低濃度液体燃料を混合燃料タンク２へ供給することが適切な選択となる。逆に、混合燃料の温度が第１基準温度より低い場合には、混合燃料の濃度が低く、クロスオーバの度合いが低くなっていて、ＭＥＡの能力が十分に発揮されていないと推定できる。このような場合、混合燃料の濃度が高くなるように、高濃度液体燃料を混合燃料タンク２へ供給することが適切な選択となる。但し、混合燃料の温度については、燃料側に発生するＣＯ_２が混入しない部分で測定することが好ましい。その理由は、ＭＥＡに近くＣＯ_２の混合率の高い部分で測定してしまうと、測定温度が安定せず、混合燃料濃度との相関が低くなり、信頼性の高い燃料電池の運転が行えなくなる可能性が高くなるからである。実際には、燃料混合タンク内で、燃料が混合され、ＭＥＡに供給される前の混合燃料温度を測定する事が好ましい。 By performing such selection, the concentration of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 can be kept within a predetermined range for the following reason.
From the research of the inventors of the present invention, it has been found that there is a strong positive correlation between the temperature of the mixed fuel, the degree of crossover in the MEA, and the concentration of the mixed fuel. That is, it has been found that the concentration of the mixed fuel can be estimated based on the temperature of the mixed fuel. Therefore, the concentration of the mixed fuel can be maintained within a predetermined range by referring to the temperature of the mixed fuel. For example, when the temperature of the mixed fuel is higher than the first reference temperature, it can be estimated that the concentration of the mixed fuel is high, the degree of crossover is strong, and the MEA is burdened. In such a case, it is an appropriate choice to supply the low-concentration liquid fuel to the mixed fuel tank 2 so that the concentration of the mixed fuel becomes low. Conversely, when the temperature of the mixed fuel is lower than the first reference temperature, it can be estimated that the concentration of the mixed fuel is low, the degree of crossover is low, and the MEA capability is not sufficiently exhibited. In such a case, it is an appropriate choice to supply the high concentration liquid fuel to the mixed fuel tank 2 so that the concentration of the mixed fuel becomes high. However, the temperature of the mixed fuel is preferably measured at a portion where CO ₂ generated on the fuel side is not mixed. The reason for this is that if the measurement is performed at a portion close to the MEA and where the mixing ratio of CO ₂ is high, the measurement temperature is not stable, the correlation with the mixed fuel concentration becomes low, and the fuel cell cannot be operated with high reliability. This is because the possibility increases. In practice, it is preferable to measure the temperature of the mixed fuel before the fuel is mixed and supplied to the MEA in the fuel mixing tank.

なお、循環燃料の温度とＭＥＡにおけるクロスオーバの度合いと混合燃料の濃度との間、及び、空気極から排出される空気の温度とＭＥＡにおけるクロスオーバの度合いと混合燃料の濃度との間、のいずれにも同様に強い正の相関があることが判明した。したがって、混合燃料の温度を用いた場合だけでなく、循環燃料の温度及び空気極から排出される空気の温度にいずれを用いた場合でも、同様に、混合燃料の濃度を所定の範囲に保つことができる。この場合についても、温度を測定する位置が重要であって、可能な限り燃料電池スタックの空気排出口に近い部分で温度を測定する事が重要である。それ以外の部分で排出空気の温度を測定してしまうと、燃料のクロスオーバーに起因する燃料濃度との相関以外のパラメータの影響を受け（例えば筐体構造、材料、外部温度、ＰＣからの熱輻射等）、燃料電池を安定に動作させることが困難となる。 In addition, between the temperature of circulating fuel and the degree of crossover in MEA and the concentration of mixed fuel, and between the temperature of air discharged from the air electrode, the degree of crossover in MEA and the concentration of mixed fuel, Both were found to have a strong positive correlation as well. Therefore, not only when the temperature of the mixed fuel is used, but also when the temperature of the circulating fuel and the temperature of the air discharged from the air electrode are used, similarly, the concentration of the mixed fuel should be kept within a predetermined range. Can do. Also in this case, the position where the temperature is measured is important, and it is important to measure the temperature as close as possible to the air discharge port of the fuel cell stack. If the temperature of the exhaust air is measured at other parts, it is affected by parameters other than the correlation with the fuel concentration caused by the fuel crossover (for example, housing structure, material, external temperature, heat from the PC) Radiation) and the like, it becomes difficult to operate the fuel cell stably.

混合燃料タンク２の基準液量としては、複数の基準液量を設定することが可能である。この実施の形態では、基準液量を２つ設けている。第１基準液量は、混合燃料タンク２へ液体燃料を補充するか否かの基準である。第１基準液量よりも大きい第２基準液量は、混合燃料タンク２をそれ以上補充すべきでない液量を示す基準である。液量が第１基準液量以下の場合を、液体燃料を補充すべき「燃料注入ゾーン」とする。液量が第２基準液量を超える場合を、それ以上補充すべきでない「満水ゾーン」とする。「満水ゾーン」であっても、液体燃料を供給可能な空間は残されている。緊急時に対応する可能にするためである。混合燃料タンク両ゾーンの間を「定常運転ゾーン」とする。例えば、第１基準液量は、混合燃料タンク２の容量の５０％とし、第２基準液量を７５％とする。この「定常運転ゾーン」は、運転停止後に混合燃料タンク２内の全ての混合燃料を燃料電池スタック５へ供給したとき、燃料電池スタック５が概ね混合燃料で満たされる程度とすることが好ましい。すなわち、運転中に燃料電池スタック５内に存在するガス容量と同程度とすることが好ましい。それにより、混合燃料タンク２を空にし、ＭＥＡを混合燃料に浸した状態で運転を停止することができる。ただし、本発明はこの例に限定されるものではなく、更に多くの基準液量を設定することも可能である。その場合、基準液量に対応して、補充する液体燃料の液量を異なる値に設定する。 As the reference liquid amount of the mixed fuel tank 2, a plurality of reference liquid amounts can be set. In this embodiment, two reference liquid amounts are provided. The first reference liquid amount is a reference for determining whether or not liquid fuel is replenished to the mixed fuel tank 2. The second reference liquid volume that is larger than the first reference liquid volume is a reference that indicates the liquid volume that should not be replenished in the mixed fuel tank 2 any more. A case where the liquid volume is equal to or less than the first reference liquid volume is defined as a “fuel injection zone” in which liquid fuel is to be replenished. A case where the liquid volume exceeds the second reference liquid volume is defined as a “full water zone” that should not be replenished any more. Even in the “full water zone”, a space where liquid fuel can be supplied remains. This is to make it possible to respond in an emergency. The “normal operation zone” is defined between both zones of the mixed fuel tank. For example, the first reference liquid amount is 50% of the capacity of the mixed fuel tank 2 and the second reference liquid amount is 75%. This “steady operation zone” is preferably set to such an extent that the fuel cell stack 5 is substantially filled with the mixed fuel when all the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 is supplied to the fuel cell stack 5 after the operation is stopped. That is, it is preferable that the gas capacity be equal to the gas capacity existing in the fuel cell stack 5 during operation. Thereby, the operation can be stopped in a state where the mixed fuel tank 2 is emptied and the MEA is immersed in the mixed fuel. However, the present invention is not limited to this example, and it is possible to set a larger amount of reference liquid. In that case, the liquid amount of the liquid fuel to be replenished is set to a different value corresponding to the reference liquid amount.

混合燃料（、循環燃料、空気極から排出される空気）の基準温度は、複数の液体燃料に対応して設けられている。この実施の形態では、２種類の液体燃料のいずれかを選択するための基準として、一つの第１基準温度が設けられている。混合燃料の温度がその基準温度よりも高い場合には低濃度液体燃料が、低い場合には高濃度液体燃料がそれぞれ選択される。例えば、第１基準温度は、混合燃料タンクに冷却用フィンやファンを設ける等により冷却機能が強化されたＤＭＦＣでは４０〜６５°とすることが好ましい。通常のＤＭＦＣでは３０〜５０°とすることが好ましい。ただし、本発明はこの例に限定されるものではなく、複数の液体燃料の種類が更に多ければ（３種類以上）、その複数の液体燃料のいずれかを選択するために、その種類の数に対応した複数の基準温度を設けることが可能である。 The reference temperature of the mixed fuel (the circulating fuel, the air discharged from the air electrode) is provided corresponding to a plurality of liquid fuels. In this embodiment, one first reference temperature is provided as a reference for selecting one of the two types of liquid fuel. When the temperature of the mixed fuel is higher than the reference temperature, the low concentration liquid fuel is selected, and when the temperature is low, the high concentration liquid fuel is selected. For example, the first reference temperature is preferably 40 to 65 ° in the DMFC whose cooling function is enhanced by providing cooling fins or fans in the mixed fuel tank. In a normal DMFC, the angle is preferably 30 to 50 °. However, the present invention is not limited to this example, and if there are more types of a plurality of liquid fuels (three or more types), the number of the types of liquid fuels can be selected in order to select one of the plurality of liquid fuels. It is possible to provide a plurality of corresponding reference temperatures.

なお、混合燃料の濃度とセル電圧との間にも正の相関があるので、電圧プローブ５ａの出力を用いて混合燃料の濃度の制御を行うことも可能である。例えば、セル電圧と基準になる基準セル電圧とを比較して、液体燃料を加えるか否か、又は、どの液体燃料を加えるか否かを決定する。 Note that since there is a positive correlation between the concentration of the mixed fuel and the cell voltage, it is also possible to control the concentration of the mixed fuel using the output of the voltage probe 5a. For example, the cell voltage is compared with a reference cell voltage as a reference to determine whether or not to add liquid fuel or which liquid fuel to add.

図２は、マイクロコンピュータ９の構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータ９は、制御部３１、記憶部３２、Ｉ／Ｆ３３を含む。記憶部３２は、制御部３１の実行するプログラム、プログラムに使用するデータ（例示：基準液量、基準温度、基準セル電圧）を格納する。制御部３１は、Ｉ／Ｆ３３を介して取得する液量センサ３、第１温度センサ４、電圧プローブ５ａ、第２温度センサ１６及び第３温度センサ１７の出力を取得する。そして、それらの値に基づいて、プログラムを実行し、ポンプ６、ポンプ７、ポンプ８、バルブ２２、シャッター２３及び酸化剤供給機構２８の動作を制御する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the microcomputer 9. The microcomputer 9 includes a control unit 31, a storage unit 32, and an I / F 33. The storage unit 32 stores a program executed by the control unit 31 and data used for the program (example: reference liquid amount, reference temperature, reference cell voltage). The control unit 31 acquires the outputs of the liquid amount sensor 3, the first temperature sensor 4, the voltage probe 5 a, the second temperature sensor 16, and the third temperature sensor 17 that are acquired via the I / F 33. Based on these values, a program is executed to control operations of the pump 6, the pump 7, the pump 8, the valve 22, the shutter 23, and the oxidant supply mechanism 28.

なお、上記の各構成は、燃料電池スタック５が動作していない場合には、図示されない他の電池（例示：リチウムイオン電池、乾電池）の電力を用いて動作することができる。 In addition, each said structure can operate | move using the electric power of the other battery (illustration: lithium ion battery, dry cell) which is not illustrated, when the fuel cell stack 5 is not operating.

次に、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態について説明する。図３は、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態における定常運転を示すフローチャートである。ここでは、液体燃料の濃度が２種類で、第１温度センサ４の温度を用いる場合について説明する。 Next, an embodiment of a method for operating a polymer electrolyte fuel cell of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing steady operation in the embodiment of the operation method of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention. Here, the case where the concentration of the liquid fuel is two types and the temperature of the first temperature sensor 4 is used will be described.

マイクロコンピュータ９は、液量センサ３が測定した混合燃料タンク２の混合燃料の液量を取得する（ステップＳ２１）。マイクロコンピュータ９は、取得した液量と第１基準液量及び第２基準液量とを比較し、液量が燃料注入ゾーンにあるか否か（液量が燃料注入ゾーン、定常運転ゾーン及び満水ゾーンのいずれにあるか）を判定する（ステップＳ２２）。液量が燃料注入ゾーンにある場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、マイクロコンピュータ９は、第１温度センサ４が測定した混合燃料タンク２の混合燃料の温度を取得する（ステップＳ２３）。マイクロコンピュータ９は、取得した温度と第１基準温度とを比較し、その温度が第１基準温度より高いか否かを判定する（ステップＳ２４）。温度が第１基準温度より高い場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、上述のように混合燃料の濃度が高いと推定される。この場合、マイクロコンピュータ９は、低濃度燃料を混合燃料タンク２へ供給するようにポンプ７を駆動する。供給は、液量センサ３の示す液量が第２基準液量に達するまで行う（ステップＳ２５）。これにより、混合燃料タンク２の混合燃料と低濃度燃料とが混合され、混合燃料の濃度が低下する。一方、温度が第１基準温度以下の場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、上述のように混合燃料の濃度が低いと推定される。この場合、マイクロコンピュータ９は、高濃度燃料を混合燃料タンク２へ供給するようにポンプ７を駆動する。供給は、液量センサ３の示す液量が第２基準液量に達するまで行う（ステップＳ２６）。これにより、混合燃料タンク２の混合燃料と高濃度燃料とが混合され、混合燃料の濃度が上昇する。 The microcomputer 9 acquires the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 measured by the liquid amount sensor 3 (step S21). The microcomputer 9 compares the obtained liquid volume with the first reference liquid volume and the second reference liquid volume, and determines whether or not the liquid volume is in the fuel injection zone (the liquid volume is in the fuel injection zone, the steady operation zone, and the full water level). (In which zone) it is determined (step S22). When the amount of liquid is in the fuel injection zone (step S22: Yes), the microcomputer 9 acquires the temperature of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 measured by the first temperature sensor 4 (step S23). The microcomputer 9 compares the acquired temperature with the first reference temperature and determines whether the temperature is higher than the first reference temperature (step S24). When the temperature is higher than the first reference temperature (step S24: Yes), it is estimated that the concentration of the mixed fuel is high as described above. In this case, the microcomputer 9 drives the pump 7 so as to supply the low concentration fuel to the mixed fuel tank 2. Supply is performed until the liquid volume indicated by the liquid volume sensor 3 reaches the second reference liquid volume (step S25). Thereby, the mixed fuel and low concentration fuel of the mixed fuel tank 2 are mixed, and the density | concentration of mixed fuel falls. On the other hand, when the temperature is equal to or lower than the first reference temperature (step S24: No), it is estimated that the concentration of the mixed fuel is low as described above. In this case, the microcomputer 9 drives the pump 7 so as to supply the high concentration fuel to the mixed fuel tank 2. Supply is performed until the liquid volume indicated by the liquid volume sensor 3 reaches the second reference liquid volume (step S26). Thereby, the mixed fuel and high concentration fuel of the mixed fuel tank 2 are mixed, and the density | concentration of mixed fuel rises.

液量が定常運転ゾーン及び満水ゾーンにある場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、マイクロコンピュータ９は、電圧プローブ５ａが測定した燃料電池スタック５のセル電圧を取得する（ステップＳ２７）。マイクロコンピュータ９は、取得したセル電圧と基準セル電圧とを比較し、そのセル電圧が基準セル電圧より高いか否かを判定する（ステップＳ２８）。セル電圧が基準セル電圧より高い場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ２１へ戻る。セル電圧が基準セル電圧以下の場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、混合燃料の濃度が低いと推定できる。この場合、マイクロコンピュータ９は、取得した液量と第２基準液量とを比較し、液量が満水ゾーンにあるか否かを判定する（ステップＳ２９）。液量が満水ゾーンにある場合（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ２１へ戻る。液量が満水ゾーンにない場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）、マイクロコンピュータ９は、第１温度センサ４が測定した混合燃料タンク２の混合燃料の温度を取得する（ステップＳ３０）。マイクロコンピュータ９は、取得した温度と第２基準温度とを比較し、その温度が第２基準温度より高いか否かを判定する（ステップＳ３１）。第２基準温度は、例えば、第１基準温度と同じ温度である。温度が第２基準温度より高い場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、プロセスはステップＳ２１へ戻る。温度が第２基準温度以下の場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、プロセスはステップＳ２６へ進む。これにより、混合燃料タンク２の混合燃料と高濃度燃料とが混合され、混合燃料の濃度が上昇する。 When the liquid amount is in the steady operation zone and the full water zone (step S22: No), the microcomputer 9 acquires the cell voltage of the fuel cell stack 5 measured by the voltage probe 5a (step S27). The microcomputer 9 compares the acquired cell voltage with the reference cell voltage, and determines whether or not the cell voltage is higher than the reference cell voltage (step S28). If the cell voltage is higher than the reference cell voltage (step S28: Yes), the process returns to step S21. When the cell voltage is equal to or lower than the reference cell voltage (step S28: No), it can be estimated that the concentration of the mixed fuel is low. In this case, the microcomputer 9 compares the obtained liquid amount with the second reference liquid amount, and determines whether or not the liquid amount is in the full water zone (step S29). If the liquid volume is in the full water zone (step S29: Yes), the process returns to step S21. When the liquid amount is not in the full water zone (step S29: No), the microcomputer 9 acquires the temperature of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 measured by the first temperature sensor 4 (step S30). The microcomputer 9 compares the acquired temperature with the second reference temperature and determines whether or not the temperature is higher than the second reference temperature (step S31). The second reference temperature is, for example, the same temperature as the first reference temperature. If the temperature is higher than the second reference temperature (step S31: Yes), the process returns to step S21. When the temperature is equal to or lower than the second reference temperature (step S31: No), the process proceeds to step S26. Thereby, the mixed fuel and high concentration fuel of the mixed fuel tank 2 are mixed, and the density | concentration of mixed fuel rises.

このようにして、固体高分子型燃料電池の定常的な運転を行うことができる。 In this way, steady operation of the polymer electrolyte fuel cell can be performed.

本発明により、液体燃料としてのメタノールの濃度を直接測定せずにその濃度を所定の範囲に保つことができる。そして、安定的にＤＭＦＣの運転を制御することが可能となる。 According to the present invention, the concentration of methanol as a liquid fuel can be kept in a predetermined range without directly measuring the concentration. And it becomes possible to control operation of DMFC stably.

上記運転方法では、混合燃料の温度を用いているが、上述したように循環燃料の温度（第３温度センサ１７の出力）や空気極から排出される空気の温度（第２温度センサ１６の出力）を用いることも可能である。特に、空気極から排出される空気の温度を用いる場合、第２温度センサ１６は液体燃料による腐食に対する対応（例示：耐食用の表面加工）が必要ないので、低コストのセンサを用いることができる。また、上述の混合燃料、循環燃料、空気極から排出される空気及びセル電圧の少なくとも２つを組み合わせて、混合燃料の濃度の制御に用いる（例示：各測定値間の重み平均を取り基準値と比較する、など）ことも可能である。 In the above operation method, the temperature of the mixed fuel is used. As described above, the temperature of the circulating fuel (the output of the third temperature sensor 17) and the temperature of the air discharged from the air electrode (the output of the second temperature sensor 16). ) Can also be used. In particular, when the temperature of the air discharged from the air electrode is used, the second temperature sensor 16 does not need to cope with corrosion by liquid fuel (for example, surface processing for corrosion resistance), and thus a low-cost sensor can be used. . In addition, at least two of the above-mentioned mixed fuel, circulating fuel, air discharged from the air electrode, and cell voltage are combined and used for controlling the concentration of the mixed fuel (example: taking a weighted average between measured values and taking a reference value) And so on).

また、上記運転方法において、ステップＳ３０及びＳ３１を省略しても良い。これらの場合も同様に液体燃料としてのメタノールの濃度を直接測定せずにその濃度を所定の範囲に保つことができ、安定的にＤＭＦＣの運転を制御することが可能となる。 In the above operation method, steps S30 and S31 may be omitted. Similarly in these cases, the concentration of methanol as the liquid fuel can be kept in a predetermined range without directly measuring it, and the operation of the DMFC can be stably controlled.

図４は、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態における停止方法を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a stopping method in the embodiment of the operation method of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

マイクロコンピュータ９は、本固体高分子型燃料電池３０の搭載されている機器の電源スイッチがＯＦＦになったことを示す電源信号を他の回路（図示されず）から取得する（ステップＳ４１）。このとき、マイクロコンピュータ９は、酸化剤供給機構２８を停止し、シャッター２３を閉止する。マイクロコンピュータ９は、ポンプ６及びポンプ７のいずれもが停止しているか否かを確認する（ステップＳ４２）。ポンプ６及びポンプ７の少なくとも一方が動作中の場合、マイクロコンピュータ９は、動作中のポンプを停止しする（ステップＳ４３）。ただし、ポンプ８は、電源スイッチがＯＦＦになっても継続的に動作させる。マイクロコンピュータ９は、液量センサ３が測定した混合燃料タンク２の混合燃料の液量を取得する（ステップＳ４４）。そして、混合燃料タンク２の液量がゼロになるか否かを監視している（ステップＳ４５：Ｎｏ→ステップＳ４４）。混合燃料タンク２の液量がゼロにった場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、ポンプ８を停止して、バルブ２２を閉止する（ステップＳ４６）。 The microcomputer 9 acquires a power signal indicating that the power switch of the device in which the polymer electrolyte fuel cell 30 is mounted is turned off from another circuit (not shown) (step S41). At this time, the microcomputer 9 stops the oxidant supply mechanism 28 and closes the shutter 23. The microcomputer 9 confirms whether both the pump 6 and the pump 7 are stopped (step S42). When at least one of the pump 6 and the pump 7 is operating, the microcomputer 9 stops the operating pump (step S43). However, the pump 8 is continuously operated even when the power switch is turned off. The microcomputer 9 acquires the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel tank 2 measured by the liquid amount sensor 3 (step S44). And it is monitored whether the liquid quantity of the mixed fuel tank 2 becomes zero (step S45: No-> step S44). When the liquid amount in the mixed fuel tank 2 becomes zero (step S45: Yes), the pump 8 is stopped and the valve 22 is closed (step S46).

このようにして、固体高分子型燃料電池の停止動作を行うことができる。 In this manner, the solid polymer fuel cell can be stopped.

この停止動作により、燃料電池スタック５内で生成した二酸化炭素のようなガスが全て混合燃料タンク２経由で外部へ排出されるとともに、燃料電池スタック５が混合燃料で満たれる。それにより、ＭＥＡを混合燃料に浸した状態で保持できるので、運転再開時に燃料電池スタック５を直ぐに立ち上げることが可能となる。 By this stop operation, all the gas such as carbon dioxide generated in the fuel cell stack 5 is discharged to the outside via the mixed fuel tank 2, and the fuel cell stack 5 is filled with the mixed fuel. As a result, the MEA can be held in a state where it is immersed in the mixed fuel, so that the fuel cell stack 5 can be immediately started up when the operation is resumed.

図１は、本発明の固体高分子型燃料電池の実施の形態の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a polymer electrolyte fuel cell of the present invention. 図２は、マイクロコンピュータ９の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the microcomputer 9. 図３は、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態における定常運転を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing steady operation in the embodiment of the operation method of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention. 図４は、本発明の固体高分子型燃料電池の運転方法の実施の形態における停止方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a stopping method in the embodiment of the operation method of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

Explanation of symbols

１燃料カートリッジ
１ａ、１ｂ燃料室
２混合燃料タンク
３液量センサ
４第１温度センサ
５燃料電池スタック
５ａ電圧プローブ
６、７、８ポンプ
９マイクロコンピュータ
１１燃料供給部
１２混合燃料供給部
１４燃料電池部
１６第２温度センサ
１７第３温度センサ
２２バルブ
２３シャッター
２４、２５、２６、２７流路
２８酸化剤供給ファン
２９酸化剤排出口
３０固体高分子型燃料電池
３１制御部
３２記憶部
３３Ｉ／Ｆ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cartridge 1a, 1b Fuel chamber 2 Mixed fuel tank 3 Liquid quantity sensor 4 1st temperature sensor 5 Fuel cell stack 5a Voltage probe 6, 7, 8 Pump 9 Microcomputer 11 Fuel supply part 12 Mixed fuel supply part 14 Fuel cell part 16 Second temperature sensor 17 Third temperature sensor 22 Valve 23 Shutter 24, 25, 26, 27 Flow path 28 Oxidant supply fan 29 Oxidant outlet 30 Solid polymer fuel cell 31 Control unit 32 Storage unit 33 I / F

Claims

(D) An amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit for storing the mixed fuel obtained by mixing at least one of the plurality of liquid fuels having different concentrations and the circulating fuel delivered from the fuel cell body. Measuring step;
(E) determining whether to control the concentration of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit based on an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel;
(A) the mixed fuel, and the steps of measuring the temperature either of the exhaust oxidant gas delivered from the air electrode of the fuel cell body,
(B) controlling the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on the measurement result;
(C) supplying the mixed fuel from the mixed fuel supply unit to the fuel cell main body. A method for operating a solid polymer fuel cell.

In the operation method of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1,
The step (b)
(B1) Supplying at least one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel based on a comparison result between the measurement result and at least one first reference temperature provided corresponding to the plurality of liquid fuels A method for operating a polymer electrolyte fuel cell comprising a step of supplying to a fuel cell unit.

In the operation method of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1 or 2 ,
(F) measuring the voltage of the fuel cell main body when the concentration of the mixed fuel is not controlled based on the amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel;
And (g) controlling the concentration of the mixed fuel by using the plurality of liquid fuels based on the voltage of the fuel cell main body.

In the operation method of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 3 ,
The step (g) includes:
(G1) measuring the temperature of one of the mixed fuel stored in the mixed fuel supply unit and the exhaust oxidant gas;
(G2) a step of determining whether to supply any one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit based on a comparison result between the measurement result and the second reference temperature. How to operate a fuel cell.

In the operation method of the polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 4 ,
(H) further comprising measuring a temperature of the other of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas;
The step (b)
(B2) A method for operating a solid polymer fuel cell, comprising the step of controlling the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on the temperature of both the mixed fuel and the exhaust oxidant gas.

(D) An amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit for storing the mixed fuel obtained by mixing at least one of the plurality of liquid fuels having different concentrations and the circulating fuel delivered from the fuel cell body. Measuring step;
(E) determining whether to control the concentration of the mixed fuel in the mixed fuel supply unit based on an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel;
(A) the mixed fuel, and, obtaining a temperature either of the exhaust oxidant gas delivered from the air electrode of the fuel cell body,
(B) controlling the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on the temperature of one of the mixed fuel and the circulating fuel;
(C) controlling the flow of the mixed fuel so as to supply the mixed fuel from the mixed fuel supply unit to the fuel cell main body, and causing the computer to execute a method for operating the polymer electrolyte fuel cell .

The program according to claim 6 ,
The step (b)
(B1) Based on a comparison result between the temperature of one of the mixed fuel and the circulating fuel and at least one first reference temperature provided corresponding to the plurality of liquid fuels, the plurality of liquid fuels A program comprising a step of selecting at least one of them to be supplied to the mixed fuel supply unit.

In the program according to claim 6 or 7 ,
(F) obtaining a voltage of the fuel cell main body when the concentration of the mixed fuel is not controlled based on an amount corresponding to a liquid amount of the mixed fuel;
And (g) controlling the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on the voltage of the fuel cell main body.

The program according to claim 8 , wherein
The step (g) includes:
(G1) obtaining a temperature of any one of the mixed fuel stored in the mixed fuel supply unit and the exhaust oxidant gas;
(G2) A program comprising: determining whether to supply any one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit based on a comparison result between the measurement result and a second reference temperature.

In the program according to any one of claims 6 to 9 ,
(H) further comprising obtaining a temperature of the other of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas;
The step (b)
(B2) A program comprising a step of controlling the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on the temperatures of both the mixed fuel and the exhaust oxidant gas.

A fuel cell unit including a fuel cell body, wherein a mixed fuel obtained by mixing at least one of a plurality of liquid fuels having different concentrations and a circulating fuel sent from the fuel cell body is used for operation of the fuel cell body;
A liquid amount measuring unit for measuring an amount corresponding to the liquid amount of the mixed fuel;
Based on the measurement result of the liquid amount measurement unit, it is determined whether or not to increase the mixed fuel of the mixed fuel supply unit, and the mixed fuel and the exhaust oxidant gas sent from the air electrode of the fuel cell body A solid polymer fuel cell comprising: a control unit that controls the concentration of the mixed fuel using the plurality of liquid fuels based on any one of the temperatures.

In the solid polymer fuel cell according to claim 1 1,
The fuel cell unit includes a fuel supply unit that stores the plurality of liquid fuels;
A mixed fuel supply unit for storing the mixed fuel and supplying the mixed fuel to the fuel cell body;
A first temperature measuring unit that measures the temperature of either the mixed fuel or the exhaust oxidant gas;
The control unit controls the fuel supply unit to supply any one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit based on a measurement result of the first temperature measurement unit. .

In the solid polymer fuel cell according to claim 1 2,
The control unit is configured to determine at least one of the plurality of liquid fuels based on a comparison result between a measurement result of the first temperature measurement unit and a plurality of first reference temperatures provided corresponding to the plurality of liquid fuels. A polymer electrolyte fuel cell that is selected to supply one to the mixed fuel supply unit.

The polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 11 to 13 ,
A voltage measuring unit for measuring the voltage of the fuel cell body;
When the control unit does not increase the mixed fuel of the mixed fuel supply unit based on the measurement result of the liquid amount measurement unit, at least one of the plurality of liquid fuels based on the measurement result of the voltage measurement unit A solid polymer fuel cell that controls the fuel supply unit to supply the fuel to the mixed fuel supply unit.

In the solid polymer fuel cell according to claim 1 4,
The control unit determines whether to supply any of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit based on a comparison result between the measurement result of the first temperature measurement unit and the second reference temperature. Solid polymer fuel cell.

In the solid polymer fuel cell according to any one of claims 1 1 to 1 5,
A second temperature measuring unit for measuring the other temperature of the mixed fuel and the exhaust oxidant gas;
The control unit controls the fuel supply unit to supply at least one of the plurality of liquid fuels to the mixed fuel supply unit based on the measurement results of the first temperature measurement unit and the second temperature measurement unit. Controlled polymer electrolyte fuel cell.