JP5354896B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
さらに、燃料を充填することにより長時間連続使用が可能となるため、携帯電話、ノートPC等の小型電気機器をはじめ、幅広い用途が期待されている。
中でも、固体高分子型燃料電池は、常温に近い温度で使用でき、また電解質が液体ではなく固体であるので、安全に持ち運べるという利点を有している。
このような固体高分子型燃料電池において、その燃料電池セルは、触媒層をもつ燃料極と酸化剤極によって、高分子電解質膜が挟持された構造を有している。
この燃料極には例えば水素が燃料として供給され、また酸化剤極には例えば空気中の酸素が酸化剤として供給される。
しかしながら、固体高分子型燃料電池の性能を左右するイオン伝導性は、高分子電解質膜の湿潤の度合いに大きく依存する。
すなわち、高分子電解質膜が乾燥状態になり過ぎるとイオン伝導性が著しく低下し、内部抵抗の増大により燃料電池の出力が低下する。この現象をドライアウトという。
従って、固体高分子型燃料電池が発電を行なうためには、イオンを伝導するための高分子電解質膜が適度に湿っていることが必要である。
このため、燃料電池の排出ガス中には水分(水蒸気)が含まれる。この生成された水分により液体状態の水分が過剰となると、燃料電池反応で必要となる燃料または酸化剤の流れが妨げられ、安定した出力が得られなくなってしまうこととなる。この現象をフラッディングという。
この燃料電池では、燃料電池スタックを構成するセルの配列方向に、相対湿度分布を形成し、相対湿度が低いセルの電圧と相対湿度の高いセルの電圧を比較し、燃料電池の湿潤状態を判定するように構成されている。
このように、セルの配列方向に、相対湿度分布を形成するものでは、燃料電池の湿潤状態が適正でないと判定される際に、既に燃料電池の発電効率の低下が生じている。
したがって、燃料電池の湿潤状態が適切でないとの判定は、燃料電池の発電効率が低下した後か、あるいは低下が生じている状態において判定が行われることとなり、このような発電効率の低下が生じる前に判定をすることが困難なものである。
例えば、ガス流入方向と冷却水流入方向とを反対方向として、燃料電池スタックに相対湿度分布を形成するに際して、十分な湿潤状態にないと判断される際には、既にガス入り口側に位置する燃料電池セルの発電効率が低下している段階にある。
更に、特許文献1の燃料電池では、燃料電池の湿潤状態が適正でないと判定された時点では未だ発電効率が低下していない燃料電池セルにおいても、発電効率の低下が生じる条件に非常に近くなっている。このことから、従来の燃料電池では、発電効率の低下が検知されてから何らかの対策を行なう間に、更に多くの燃料電池セルの発電効率が低下し、燃料電池全体の発電効率がより大きく低下する可能性が高かった。
本発明の燃料電池は、高分子電解質膜の一方の面に酸化剤極が、他方の面に燃料極が設けられた燃料電池セルにより構成された燃料電池スタックを備えた燃料電池において、
前記燃料電池セルが、複数の発電セルと一対の湿潤状態検出用セルからなり、
前記一対の湿潤状態検出用セルにおける一方の湿潤状態検出用セルが、前記発電セルよりも過加湿状態に敏感な過加湿状態検出用セルで構成されると共に、
他方の湿潤状態検出用セルが、前記発電セルよりも乾燥状態に敏感な乾燥状態検出用セルで構成され、
前記一対の湿潤状態検出用セルが、前記燃料電池スタック内において隣接して配置され、前記一対の湿潤状態検出用セルの前記燃料極における電極同士あるいは前記一対の湿潤状態検出用セルの前記酸化剤極における電極同士が電気的に共通に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記過加湿状態検出用セルの高分子電解質膜が、前記発電セルのものよりも薄く構成され、
前記乾燥状態検出用セルの高分子電解質膜が、前記発電セルのものよりも厚く構成されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記過加湿状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における触媒層の濡れ性が、前記発電セルのものよりも親水性に構成され、
前記乾燥状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における触媒層の濡れ性が、前記発電セルのものよりも疎水性に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記過加湿状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における流路のガス拡散性が、前記発電セルのものよりも低く構成され、
前記乾燥状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における流路のガス拡散性が、前記発電セルのものよりも高く構成されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記一対の湿潤状態検出用セルの電圧を比較することにより湿潤状態を検知し、該検知によって湿潤状態の制御を行う制御装置を備えていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記制御装置は、前記一対の湿潤状態検出用セルが上記したとおりの前記一対の湿潤状態検出用セルの前記燃料極における電極同士あるいは前記一対の湿潤状態検出用セルの前記酸化剤極における電極同士が電気的に共通に接続されている燃料電池において、
前記一対の湿潤状態検出用セルの電気的に共通に接続されていない電極間の電圧により湿潤状態を検知することを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記一対の湿潤状態検出用セルには、前記発電セルに接続された外部負荷とは別の負荷が接続され、該負荷には発電セルが発電する平均的な電流が流れるよう設定されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記制御装置によって制御される加湿器を備え、該加湿器によって前記酸化剤極に供給される酸化剤の加湿が可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明によれば、燃料電池の発電効率が低下した後に燃料電池の湿潤状態の適否を判定する場合であっても、対策を行なう前に発電効率が更に大きく低下することを抑制して安定した出力を供給することができ、湿潤状態を適正に制御することが可能となる。
図1に、本実施形態における燃料電池装置の構成を説明するための図を示す。
図1において、11は燃料供給部、12は酸化剤供給部、13は加湿器、14は燃料電池を構成する燃料電池スタック、15は制御装置である。
ここで、燃料電池装置は、燃料供給部11、酸化剤供給部12、加湿器13、燃料電池スタック14、制御装置15を備えている。
燃料供給部11は、水素などの燃料を所望の圧力・流量で、燃料電池を構成する燃料電池スタック14における発電セルの燃料極に供給する。
また、酸化剤供給部12は、空気などの酸化剤を所望の圧力・流量で、燃料電池を構成する燃料電池スタック14における発電セルの酸化剤極に供給する。
また、加湿器13は必要に応じて燃料あるいは酸化剤を加湿し、制御装置15は、燃料電池スタックの湿潤状態を検出し加湿器を制御する。
図2に、本実施形態の燃料電池における燃料電池スタックを説明するための斜視図を示す。
本実施の形態における燃料電池スタックは、一組のエンドプレート21とエンドプレート22との間に、積層された複数の発電セル23および少なくとも一対の湿潤状態検出用セルによって構成される。
エンドプレート21には、燃料電池スタックに燃料を供給するための燃料供給口が設けられる。
また、エンドプレート22には、燃料電池スタックから未反応の燃料等を排出するための燃料排出口が適宜設けられる。
図2中、24は固体高分子電解質膜の一方の面に酸化剤極、他方の面には燃料極を有する膜電極接合体(以下、これをMEAと記す)である。
複数のMEA24はセパレータ25を介して、積層される。MEA24とセパレータ25の間には、ガス拡散層としてカーボンクロスのような反応物を透過する導電性を有するシートが配置される。
図3に、本実施の形態におけるセパレータの構成例を説明するための図を示す。セパレータの表面には、MEA24の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤流路31が、燃料極側には燃料を供給する燃料流路32が形成される。
セパレータの端部には、燃料供給口あるいは燃料排出口とつながる貫通口33が設けられる。
燃料は、燃料供給部より必要に応じて加湿器にて加湿された後、燃料供給口に導かれセパレータの貫通口を介して、燃料流路に接して配置される燃料極に供給される。
酸化剤は、酸化剤供給部より必要に応じて加湿器にて加湿された後、セパレータに設けられた酸化剤流路31を介して、紙面垂直方向より酸化剤流路に接して配置される酸化剤極に供給される。酸化剤流路31に用いられ得る部材としては、導電性及び通気性を有する部材、例えばステンレスやニッケル等の金属からなる発泡金属、または三次元格子体などが挙げられる。
セパレータは導電性のグラファイトあるいはステンレスなどの導電性部材より製作される。
図3(a)に示したセパレータにおいては、導電性の多孔質材料を配置して酸化剤流路31としている。
図3(b)に示したように、溝を形成して酸化剤流路34とすることも可能である。
他方の湿潤状態検出用セルは発電セルよりも乾燥状態に敏感であり、乾燥した環境で発電を行うと出力の低下が生じ易い構成とする(乾燥状態検出用セル)。
燃料電池スタックの湿潤状態が通常運転時に比べて過加湿状態に変化すると、発電セルおよび乾燥状態検出用セルの出力低下が発生する前に、過加湿状態検出用セルの出力が低下する。
このため、乾燥状態検出用セルと過加湿状態検出用セルの出力電圧を比較監視すれば、燃料電池スタック内の発電セルの出力低下が生じる前に、過加湿状態に変化しつつあることを検出することが可能となる。
一方、燃料電池スタックの湿潤状態が通常運転時に比べて乾燥状態に変化すると、発電セルおよび過加湿状態検出用セルの出力低下が発生する前に、乾燥状態検出用セルの出力が低下する。
このため、乾燥状態検出用セルと過加湿状態検出用セルの出力電圧を比較監視すれば、燃料電池スタック内の発電セルの出力低下が生じる前に乾燥状態に変化しつつあることを検出することが可能となる。
これら部材が与える影響、すなわち湿潤状態の変化に対する敏感性は、燃料電池装置や燃料電池スタックの構成により異なる場合があるので、適宜選択するのが好ましい。
例えば、無加湿の燃料により発電する構成の燃料電池装置で有効な具体的方法を次に説明する。
一つの方法として、無加湿の燃料により発電する構成の燃料電池装置においては、電解質膜の厚さを変えることによって湿潤状態の違いに対する敏感性を変化させることができる。
すなわち、電解質膜の薄いセルは過加湿状態に敏感であり、電解質膜の厚いセルは乾燥状態に敏感である。
したがって、過加湿状態検出用セルの電解質膜においては、発電セルのものよりも薄くする。
これに対して、乾燥状態検出用セルの電解質膜においては、発電セルのものよりも厚くする。
電解質膜としてDuPont社製のナフィオンを用いる場合、例えば発電セルにはN−115(127マイクロメートル)、過加湿状態検出用セルにはN−112(51マイクロメートル)を選択することが可能である。
また、乾燥状態検出用セルには、N−117(183マイクロメートル)を選択することが可能である。
一方、乾燥状態検出用セルでは電解質膜が厚いため、発電に伴って酸化剤極で発生した水分が電解質膜を介して燃料極側に逆拡散しにくい。
このため、乾燥状態検出用セルでは、発電セルよりも逆拡散する水分が少なく、特に無加湿の水素を用いている燃料電池装置においては、乾燥状態においてドライアウトが起こりやすい。
例えば、過加湿状態検出用セルの酸化剤極触媒層の濡れ性を発電セルのものよりも親水性に、乾燥状態検出用セルの燃料極触媒層の濡れ性は発電セルのものよりも疎水性にする。これは、例えば触媒層中のPTFE坦持量を変化することによって達成される。すなわち触媒層の濡れ性は、PTFE坦持量を、減少すると親水性に、増大すると疎水性となる。酸化剤極触媒層の撥水性が十分でないと、酸化剤極で生成する水が十分に除去されず、触媒層上に滞留し、フラッディングが起こりやすい。一方、燃料極触媒層の撥水性が過剰であると、生成した水が十分逆拡散せず、ドライアウトが起こりやすくなる。
すなわち、流路のガス拡散性を減少させると過加湿状態に敏感であり、ガス拡散性が高いと乾燥状態に敏感である。
したがって、過加湿状態検出用セルの流路のガス拡散性を発電セルのものよりも低く、乾燥状態検出用セルの流路のガス拡散性は発電セルのものよりも高くする。
これは、例えば、酸化剤流路で用いる導電性多孔質部材の気孔率あるいは流路の溝形状を変化させることによって達成される。
例えば、導電性多孔質部材として発泡金属を用いる場合、気孔率を、過加湿状態検出用セル、発電セル、乾燥状態検出用セルの順に増大させる。
酸化剤流路の拡散性が低いと、生成した水が十分に除去できずフラッディングが起こりやすくなる。
一方、ガス拡散性が高いと、電解質膜の加湿が不十分となりドライアウトが起こりやすい。
フラッディングあるいはドライアウトが起こると、いずれか一方の湿潤状態検出用セルの出力は低下する。
このため、過加湿状態検出用セルと乾燥状態検出用セルよりなる一対の湿潤状態検出用セルの出力を比較することによって、燃料電池スタックの湿潤状態が適正に保たれているか検出可能である。
したがって、複雑な構成・制御を行わなくても、このような一対の湿潤状態検出用セルを設けることによって、湿潤状態検出用セル以外の発電セルの出力低下が発生する前に、湿潤状態が適正に保たれているかを検出することができる。
過加湿状態検出用セルの出力が乾燥状態検出用セルの出力よりも低下した場合、制御装置では燃料電池スタックが過加湿気味であると判断し、例えば加湿器で酸化剤の加湿を抑制する。
一方、乾燥状態検出用セルの出力が過加湿状態検出用セルの出力よりも低下した場合、制御装置では燃料電池スタックが乾燥気味であると判断し、例えば加湿器で酸化剤の加湿を増大する。
これにより発電セルの出力低下を最小限に抑制して湿潤状態を検知し制御することが可能となる。
ここで、加湿器として、バブラー式や噴霧式等を用いることができ、バブラー温度を制御あるいは噴霧量の制御等によって、加湿の抑制・増大が可能となる。
また、湿潤状態を制御する別の方法としては、加湿器のほかにも、燃料あるいは酸化剤の流量を増減させる方法、燃料電池スタックの出力を増減する方法などストイキオメトリーの制御等によって行うことが可能である。
したがって、燃料電池の湿潤状態判定時に、燃料電池スタックの発電効率の低下を抑制することができ、安定した出力が供給可能となる。
また、湿潤状態検出用セルの電解質膜、触媒層あるいは拡散層の変更により湿潤状態の判定が実施可能となるので、燃料電池スタックの燃料や酸化剤の供給方法、あるいは冷却水の循環方法など複雑な構成・制御を必要としない。
さらに、一対の湿潤状態検出用セルのアノードあるいはカソード電極を共通とする構成を採ることにより、共通でない電極間の電圧を検知することによって、燃料電池の実質的な湿潤状態を判断可能となる。
また、電圧の正負により、判断が可能となる構成を採ることによって、簡便に精度良い湿潤状態の制御を可能とすることができる。
[実施例1]
実施例1においては、本発明を適用した燃料電池について説明する。
図4に、本実施例の燃料電池スタック内における一対の湿潤状態検出用セルと発電セルの配置例を示す。
図において、41は燃料電池スタック、42は制御装置、43は外部負荷である。
また、図4中の矢印は、図2中A−A'断面における燃料の流れを示す。
ここで、制御装置42は一対の湿潤状態検出用セルに接続される。
一対の湿潤状態検出用セルは、燃料電池スタック内の任意の場所に形成可能である。
すなわち、一対の湿潤状態検出用セルは、図4(a)のように、互いに隣接して配置するようにしてもよい。
あるいは、図4(b)のように、燃料電池スタック内で離れた場所に配置することも可能である。
隣接して配置すると、制御装置と湿潤状態検出用セルの配線を低減できる。
また、図4(c)のように、発電セルのみを外部負荷43へ接続し、一対の湿潤状態検出用セルには別途負荷44を接続することも可能である。
負荷44には燃料電池スタックが外部負荷に電力を供給する際に、発電セルが発電する平均的な電流が流れるよう設定することが好ましい。
これは、一対の湿潤状態検出用セルと発電セルの発電状態を揃えるためである。但し、一対の湿潤状態検出用セルが発電セルよりも、スタックの湿潤状態が変化した時に敏感に反応することが確保されるならば、発電電流値が異なっても目的は達成される。
図5に、燃料電池スタック内の各セルの電圧分布の一例を説明するための図を示す。
図5において、51は発電セル、52および53は一対の湿潤状態検出用セルの出力電圧を表わし、52は過加湿状態検出用セル、53は乾燥状態検出用セルの出力電圧を表わす。
ここで、燃料電池スタック内で湿潤状態が適正に保たれている場合、図5(a)のような電圧分布となる。
また、燃料電池スタックの湿潤状態が過加湿状態へ変化する場合、その初期において図5(b)のような電圧分布となる。
また、燃料電池スタックの湿潤状態が乾燥状態へ変化する場合、その初期において図5(c)のような電圧分布となる。
しかし、この時点において、湿潤状態検出用セル以外の発電セル及び前記出力が低下した湿潤状態検出用セルとは異なる方の湿潤状態検出用セルの出力は変化しない。したがって、制御装置42によって一対の湿潤状態検出用セルの出力を比較し、湿潤状態の変化を検知した際に湿潤状態の制御を行えば、燃料電池の出力低下を最小限に抑制して、適正な湿潤状態において燃料電池スタックを運転することが可能となる。
本実施例は、燃料電池スタック内に湿潤状態検出用セルを直列に含み、外部負荷に電力を供給する燃料電池である。
このような燃料電池では、湿潤状態の変化を検知する時に燃料電池スタックの出力電圧が若干落ちるものの、発電効率が低下した発電セルの近くに配置されている発電セルの発電効率が低下する前に対策を行なうことが可能である。
これにより、燃料電池の出力電圧低下を最小限に留めることができる。
すなわち、安定した出力を供給することができる燃料電池の提供が可能となる。
実施例2においては、一対の湿潤状態検出用セルを隣接配置して、さらに発電セルのアノード電極同士(燃料極における電極同士)あるいは発電セルのカソード電極同士(酸化剤極における電極同士)を電気的に共通に接続するようにした構成例について説明する。図6は、本実施例の構成例を説明するための図であり、図6(a)(c)はアノード電極同士(燃料極における電極同士)を共通に設けた例である。
また、図6(b)(d)はカソード電極同士(酸化剤極における電極同士)を共通に設けた例である。
図6において、61は燃料電池スタック、62は制御装置、63は外部負荷である。
このような構成例の場合、前述したように発電セルのみに接続された外部負荷63とは別に、一対の湿潤状態検出用セルにそれぞれに、負荷64、65を接続するのが好ましい。また図中矢印は、図4中と同様、燃料電池スタック内の燃料の流れを示す。
燃料電池スタック内の一連の発電セルは、外部負荷に接続して電力を供給する。一方、負荷64、65に接続された一対の湿潤状態検出用セルの電気的に共通に接続されていない電極は、制御装置で電極間の電圧が検知され湿潤状態の制御に用いられる。
本実施例では、2端子間の電圧のみで燃料電池スタックの湿潤状態の検知が可能となるので、制御装置を簡略化することが可能である。
図7(a)および(b)は、図6(a)、(b)におけるセパレータ66で使用可能なセパレータの例であり、両面に酸化剤流路を設けた構成である。セパレータの端部には、貫通口71が設けられる。
図7(a)は酸化剤流路として導電性の多孔質材料72を用いた例、図7(b)は、溝73を形成した例である。
図7(c)は、図6(a)におけるセパレータ67で使用可能なセパレータの例であり、両面に燃料流路74を設けた構成である。
セパレータの端部には、貫通口71が設けられると同時に、セパレータ両面に設けられた燃料流路に燃料を導く。
セパレータ68では、燃料流路がセパレータの両面で共有された構成となっている。
例えば図7(d)(e)のような構成のセパレータが適応可能である。
図7(e)では、セパレータの端部に設けられた貫通口71に接して、導電性の多孔質材料75を配置して燃料流路とする。
セパレータ69では、酸化剤流路がセパレータの両面で共有された構成となっている。例えば、図7(f)(g)のような構成のセパレータが適用可能である。図7(g)では、両面の酸化剤流路として共通の導電性の多孔質材料76を用いる。
例えば、図6(c)の構成では、燃料流路が共有される一対の湿潤状態検出用セルの、燃料の湿潤状態を同一に保てるので、酸化剤流路の湿潤状態の差異を検出可能となる。
また、図6(d)の構成では、酸化剤流路が共有される一対の湿潤状態検出用セルでは、酸化剤の湿潤状態を同一に保てるので、燃料流路の湿潤状態の差異を検出可能となる。
このように、一対の湿潤状態検出用セルの燃料流路あるいは酸化剤流路を共有することにより、酸化剤あるいは燃料のみの湿潤状態の影響を検出可能となるので、酸化剤あるいは燃料の湿潤状態制御を精度良く実施可能となる。
燃料電池スタック内の一対の湿潤状態検出用セルでは、例えば酸化剤流路に用いる導電性の多孔質材料の気孔率が異なる構成とする。
すなわち、気孔率を、過加湿状態検出用セル<発電セル<乾燥状態検出用セル、の順に大きくなるよう選択する。三菱マテリアル株式会社製のステンレス製の発泡金属などが利用可能であり、気孔率は例えば、過加湿状態検出用セルで70%、発電セルで80%、乾燥状態検出用セルで90%のように選択できる。過加湿状態検出用セルに接続する負荷64および乾燥状態検出用セルに接続する負荷65はそれぞれ、発電セルが外部負荷63に供給する平均的な電流が流れるよう設定する。
一対の湿潤状態検出用セルのカソード電極(酸化剤極における電極)はそれぞれ制御装置に接続し、電圧を検出する。制御装置では検出された電圧に基づいて、酸化剤供給部と燃料電池スタックの酸化剤供給経路間に設けられた加湿器における酸化剤の加湿を制御する。
実施例3においては、制御装置における、電圧の検出値と、加湿器の制御方法について説明する。
図8に、本実施例を説明するための燃料電池装置動作中の、制御装置における電圧の検出値の時間変化を示す。電圧の極性は、図6(c)中の方向とする。
すなわち、負荷65の接続された乾燥状態検出用セルの出力電圧を正方向とする。
例えば、図8中Aの領域では乾燥状態検出用セルの出力電圧が過加湿状態検出用セルの出力電圧よりも高く、燃料電池スタックが過加湿状態にあると判断し、加湿器における酸化剤の加湿を行わない。
このように、一対の湿潤状態検出用セルの出力に基づいて湿潤状態の制御を行うと、発電セルの出力の低下を最小限に抑制した、精度良い制御が簡便な構成で実現可能となる。
12:酸化剤供給部
13:加湿器
14:燃料電池スタック
15:制御装置
21、22:エンドプレート
23:発電セル
24:MEA
25:セパレータ
31:酸化剤流路
32:燃料流路
33:貫通口
34:酸化剤流路
41:燃料電池スタック
42:制御装置
43:外部負荷
44:負荷
51:発電セル
52:過加湿状態検出用セル
53:乾燥状態検出用セル
61:燃料電池スタック
62:制御装置
63:外部負荷
64、65:負荷
66、67、68、69:セパレータ
71:貫通口
72:燃料流路
73:溝
74:燃料流路
75:多孔質材料
76:多孔質材料
Claims (8)
- 高分子電解質膜の一方の面に酸化剤極が、他方の面に燃料極が設けられた燃料電池セルにより構成された燃料電池スタックを備えた燃料電池において、
前記燃料電池セルが、複数の発電セルと一対の湿潤状態検出用セルからなり、
前記一対の湿潤状態検出用セルにおける一方の湿潤状態検出用セルが、前記発電セルよりも過加湿状態に敏感な過加湿状態検出用セルで構成されると共に、
他方の湿潤状態検出用セルが、前記発電セルよりも乾燥状態に敏感な乾燥状態検出用セルで構成され、
前記一対の湿潤状態検出用セルが、前記燃料電池スタック内において隣接して配置され、前記一対の湿潤状態検出用セルの前記燃料極における電極同士あるいは前記一対の湿潤状態検出用セルの前記酸化剤極における電極同士が電気的に共通に接続されていることを特徴とする燃料電池。 - 前記過加湿状態検出用セルの高分子電解質膜が、前記発電セルのものよりも薄く構成され、
前記乾燥状態検出用セルの高分子電解質膜が、前記発電セルのものよりも厚く構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。 - 前記過加湿状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における触媒層の濡れ性が、前記発電セルのものよりも親水性に構成され、
前記乾燥状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における触媒層の濡れ性が、前記発電セルのものよりも疎水性に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。 - 前記過加湿状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における流路のガス拡散性が、前記発電セルのものよりも低く構成され、
前記乾燥状態検出用セルの前記酸化剤極または前記燃料極における流路のガス拡散性が、前記発電セルのものよりも高く構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。 - 前記一対の湿潤状態検出用セルの電圧を比較することにより湿潤状態を検知し、該検知によって湿潤状態の制御を行う制御装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記制御装置は、前記一対の湿潤状態検出用セルが請求項1に記載のとおりの前記一対の湿潤状態検出用セルの前記燃料極における電極同士あるいは前記一対の湿潤状態検出用セルの前記酸化剤極における電極同士が電気的に共通に接続されている燃料電池において、
前記一対の湿潤状態検出用セルの電気的に共通に接続されていない電極間の電圧により湿潤状態を検知することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池。 - 前記一対の湿潤状態検出用セルには、前記発電セルに接続された外部負荷とは別の負荷が接続され、該負荷には発電セルが発電する平均的な電流が流れるよう設定されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の燃料電池。
- 前記制御装置によって制御される加湿器を備え、該加湿器によって前記酸化剤極に供給される酸化剤の加湿が可能に構成されていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の燃料電池。
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