JP6458716B2

JP6458716B2 - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP6458716B2
Application number: JP2015227050A
Authority: JP
Inventors: 真明松末
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: JP2017098003A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んでカソード触媒層とアノード触媒層を配置した膜電極接合体を備える。カソード触媒層及びアノード触媒層は、電気化学反応を促進させるための触媒を備える。このような燃料電池を高い電圧で運転し続けると、カソード触媒層に備わる触媒に酸化被膜が形成され、発電性能の低下を引き起こす。そこで、カソード電位を低下させることにより、触媒から酸化被膜を除去して、発電性能を回復させることが知られている。

また、触媒に酸化被膜が形成されることによる性能低下のような可逆的な性能低下の他に、例えばカーボン担体の消失などのような不可逆的な性能低下がある。そこで、可逆的な性能低下を考慮して燃料電池の不可逆的な性能低下を判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２３８４７６号公報

カソード電位を低下させて触媒の酸化被膜を除去することで、可逆的な性能低下を回復させること（すなわち短期的な性能低下を回復させること）ができる。しかしながら、この場合に、経年に伴う不可逆的な性能低下（すなわち長期的な性能低下）が大きくなる場合があることが新たに分かった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、短期的な性能回復と長期的な性能低下の抑制とを両立させることを目的とする。

本発明は、複数の触媒粒子が集まって形成された触媒を有するカソード触媒層及びアノード触媒層を電解質膜の両面に備えた燃料電池と、前記燃料電池が停止した後に再始動した際において、前記カソード触媒層における触媒有効表面積のうち前記複数の触媒粒子の内部に形成された酸化被膜で覆われた面積の割合である内部被膜率を取得する取得部と、前記内部被膜率が第１閾値未満又は前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合、前記カソード触媒層の電位を低下させて酸化被膜を除去する回復処理を行い、前記内部被膜率が前記第１閾値以上且つ前記第２閾値未満である場合、前記回復処理を行わない、又は、前記第１閾値未満及び前記第２閾値以上で行う前記回復処理よりもカソード電位の低下に関する条件を緩やかにして前記回復処理を行う回復処理部と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。

本発明によれば、短期的な性能回復と長期的な性能低下の抑制とを両立させることができる。

図１は、実施例１に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図２（ａ）は、燃料電池セルの構成を示す図、図２（ｂ）は、カソード触媒層及びアノード触媒層のカーボン粒子の近傍を拡大した図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の触媒の近傍を拡大した図である。図３（ａ）は、触媒に形成される酸化被膜を示す図、図３（ｂ）は、触媒粒子の溶出を示す図である。図４は、制御装置による回復処理の一例を示すフローチャートである。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、高電圧保持時間と酸化被膜率との関係を示すＭＡＰである。図６は、燃料電池の運転履歴を示す図である。図７は、カソード電位が０．０５Ｖ以下に保持された時間と触媒活性との関係を示すＭＡＰである。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る燃料電池システム１００の構成を示す図である。燃料電池システム１００は、駆動用電源を供給するためのシステムとして、例えば燃料電池自動車や電気自動車などに搭載されて使用される。図１のように、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック（以下、燃料電池と称す）１０、酸化剤ガス配管系３０、燃料ガス配管系４０、冷却媒体配管系５０、負荷装置６０、及び制御装置７０を含む。燃料電池１０は、酸化剤ガスと燃料ガスの供給を受けて発電を行い、発電に伴う電力を発生する。酸化剤ガス配管系３０は、酸化剤ガスとして例えば酸素を含む空気を燃料電池１０に供給する。燃料ガス配管系４０は、燃料ガスとして例えば水素ガスを燃料電池１０に供給する。

燃料電池１０は、固体高分子電解質型であり、多数の単電池（セル）を積層したスタック構造をしている。図２（ａ）は、燃料電池セル１１の構成を示す図である。図２（ａ）のように、燃料電池セル１１は、電解質膜１２の両面に触媒電極層であるカソード触媒層１３とアノード触媒層１４が形成された膜電極接合体１５を備える。膜電極接合体１５の両側には、一対のガス拡散層（カソードガス拡散層１６とアノードガス拡散層１７）と、一対のセパレータ（カソード側セパレータ１８とアノード側セパレータ１９）と、が配置されている。

電解質膜１２は、フッ素系樹脂材料又は炭化水素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。カソード触媒層１３及びアノード触媒層１４は、電気化学反応を進行する触媒（例えば白金）２４を担持したカーボン粒子２３と、プロトン伝導性を有するアイオノマー２５と、を含む。カーボン粒子２３は、多孔質のカーボン粒子であり、例えばカーボンブラックである。カソードガス拡散層１６及びアノードガス拡散層１７は、ガス透過性及び電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えばカーボンクロスやカーボンペーパなどの多孔質カーボン製部材によって形成されている。カソードガス拡散層１６とアノードガス拡散層１７は、膜電極接合体１５と接触する面に撥水層を備えていてもよい。

カソード側セパレータ１８及びアノード側セパレータ１９は、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えばカーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンなどのカーボン部材やプレス成型したステンレス鋼などの金属部材によって形成されている。カソード側セパレータ１８とアノード側セパレータ１９は、表面にガスや液体が流通する流路を形成するための凹凸を有する。カソード側セパレータ１８は、カソードガス拡散層１６との間に、空気や生成水が流通可能なカソードガス流路２０を形成する。アノード側セパレータ１９は、アノードガス拡散層１７との間に、水素ガスや生成水が流通可能なアノードガス流路２１を形成する。また、カソード側セパレータ１８及びアノード側セパレータ１９は、冷却媒体が流通可能な冷却用流路２２を形成する。

図２（ｂ）は、カソード触媒層１３及びアノード触媒層１４のカーボン粒子２３の近傍を拡大した図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の触媒２４の近傍を拡大した図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）のように、アイオノマー２５は、カーボン粒子２３を覆うように（すなわち、触媒２４を覆うように）設けられている。触媒２４は、複数の触媒粒子（例えば白金原子）２６が集まって形成されている。アイオノマー２５は、プロトン伝導性を有する。このため、複数の触媒粒子２６の表面積のうちアイオノマー２５で接している部分はプロトンの授受が可能で発電に寄与できるが、アイオノマー２５に接していない部分はプロトンの授受ができず発電に寄与できない。カソード触媒層１３及びアノード触媒層１４において、プロトンの授受が可能で電気化学的に有効な触媒２４の表面積を触媒有効表面積とする。

図１のように、酸化剤ガス配管系３０は、エアコンプレッサ３１、酸化剤ガス供給路３２、加湿モジュール３３、カソードオフガス流路３４、及びエアコンプレッサ３１を駆動するモータＭ１を備える。

エアコンプレッサ３１は、モータＭ１により駆動され、外気から取り込んだ酸素を含む空気（酸化剤ガス）を圧縮して燃料電池１０のカソード極に供給する。モータＭ１には、回転数を検出する回転数検出センサ３ａが取り付けられている。酸化剤ガス供給路３２は、エアコンプレッサ３１から供給される空気を燃料電池１０のカソード極に導く。燃料電池１０のカソード極からはカソードオフガスがカソードオフガス流路３４を介して排出される。

加湿モジュール３３は、酸化剤ガス供給路３２を流れる低湿潤状態の空気と、カソードオフガス流路３４を流れる高湿潤状態のカソードオフガスと、の間で水分交換を行い、燃料電池１０に供給される空気を適度に加湿する。カソードオフガス流路３４は、カソードオフガスをシステム外に排出する。カソードオフガス流路３４のカソード極出口付近には、背圧調整弁Ａ１が配設されている。燃料電池１０から排出される空気の圧力、すなわちカソード背圧は、背圧調整弁Ａ１によって調圧される。カソードオフガス流路３４における燃料電池１０と背圧調整弁Ａ１との間には、カソード背圧を検出する圧力センサ３ｂが取り付けられている。

燃料ガス配管系４０は、燃料ガス供給源４１、燃料ガス供給路４２、燃料ガス循環路４３、アノードオフガス流路４４、燃料ガス循環ポンプ４５、気液分離器４６、及び燃料ガス循環ポンプ４５を駆動するモータＭ２を備える。

燃料ガス供給源４１は、燃料ガスである水素ガスを燃料電池１０に供給するタンクである。燃料ガス供給路４２は、燃料ガス供給源４１から放出される水素ガスを燃料電池１０のアノード極に導く。燃料ガス供給路４２には、上流側から順にタンクバルブＨ１、レギュレータＨ２、インジェクタＨ３が配設されている。これらは、水素ガスを燃料電池１０に供給する又は供給を遮断する電磁弁である。圧力センサ４ａの計測値に基づき、インジェクタＨ３を制御することで、燃料電池１０に供給する水素の流量を制御する。

燃料ガス循環路４３は、未反応水素ガスを燃料電池１０に還流させる。燃料ガス循環路４３には、上流側から順に気液分離器４６、燃料ガス循環ポンプ４５、及び逆止弁（不図示）が配設されている。燃料電池１０から排出された未反応水素ガスは、燃料ガス循環ポンプ４５により適度に加圧され、燃料ガス供給路４２に導かれる。燃料ガス供給路４２から燃料ガス循環路４３への水素ガスの逆流は、逆止弁によって抑制される。アノードオフガス流路４４は、燃料電池１０から排出された水素ガスを含むアノードオフガスや気液分離器４６内に貯留された水をシステム外に排出する。アノードオフガス流路４４には、排出弁Ｈ５が配設されている。

冷却媒体配管系５０は、冷媒流路５１、ラジエータ５２、冷媒循環ポンプ５３、及び冷媒循環ポンプ５３を駆動するモータＭ３を備える。ラジエータ５２は、冷媒流路５１を介して燃料電池１０に冷却媒体を供給すると共に、燃料電池１０の冷却に用いられた後の冷却媒体を受け取る。冷却媒体として、例えば水、空気などを用いることができる。冷媒循環ポンプ５３は、冷却媒体の流通速度を調整する。燃料電池１０内部の温度は、冷媒循環ポンプ５３によって調整される。冷媒流路５１における燃料電池１０と冷媒循環ポンプ５３との間には、燃料電池１０から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ５ａが取り付けられている。

負荷装置６０は、燃料電池１０の電気的特性を測定するための装置である。負荷装置６０は、燃料電池１０（燃料電池スタック）の両外側に配置した一対の集電板の間に電気的に接続され、燃料電池１０の総電圧を検出する。なお、負荷装置６０は、各燃料電池セルのセパレータ間に電気的に接続され、セル毎の電圧を検出する構成でもよい。

制御装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータを含んで構成される。制御装置７０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、システムの運転を制御する。ＲＯＭには、上記プログラムの他に、システムの制御に用いられる各種マップや閾値なども記憶されている。制御装置７０は、燃料電池１０に対する要求出力や、負荷装置６０及び各種センサの出力などに基づいて、各種バルブや、燃料ガス循環ポンプ４５、冷媒循環ポンプ５３、及びエアコンプレッサ３１などを制御し、後述する回復処理を含むシステムの運転を制御する。制御装置７０は、回復処理において、取得部７１、回復処理部７２として機能する。取得部７１は、後述する内部被膜率を取得する。回復処理部７２は、酸化被膜を除去する回復処理を行う。

ここで、触媒２４に形成される酸化被膜について説明する。図３（ａ）は、触媒２４に形成される酸化被膜２７を示す図、図３（ｂ）は、触媒粒子２６の溶出を示す図である。燃料電池１０のセル電圧（すなわちカソード電位）が０．８Ｖ以上の高電圧を維持した状態が継続されると、図３（ａ）のように、カソード触媒層１３に含まれる触媒２４の酸化が進行して酸化被膜２７が形成される。酸化被膜２７は、触媒２４を形成する密集状態の複数の触媒粒子２６の最表面に位置する酸化被膜２７ａと、密集状態の内部に位置する（すなわち、最表面に露出していない）酸化被膜２７ｂと、で構成される。ここで、触媒有効表面積のうち複数の触媒粒子２６の内部に形成された酸化被膜２７ｂで覆われた面積の割合を内部被膜率とする。なお、燃料電池１０が高いセル電圧を維持し続けている場合とは、例えば燃料電池１０を搭載する燃料電池自動車が渋滞などで長時間アイドリング運転していたり、市街地などで低速走行している場合など、燃料電池への要求出力が小さい状態が継続する場合である。

酸化被膜２７が形成されると、燃料電池１０の発電性能が低下してしまう。したがって、酸化被膜２７を除去して性能低下を回復させる回復処理が行われる。複数の触媒粒子２６の最表面の酸化被膜２７ａは、カソード電位を０．６５Ｖ程度に低下させることで除去でき、複数の触媒粒子２６の内部の酸化被膜２７ｂは、カソード電位を０．４Ｖ程度に低下させることで除去できる。しかしながら、発明者は、性能低下を回復させるために酸化被膜２７ａに加えて酸化被膜２７ｂも除去した場合、図３（ｂ）のように、触媒粒子２６間に隙間が生じ、その後の燃料電池１０の運転において、表面に位置する触媒粒子２６が溶出し易くなることを新たに見出した。触媒粒子２６が溶出してしまうと、触媒量が減少することになるため、不可逆的な性能低下が進行することになり、経年時の性能低下が大きくなってしまう。そこで、短期的な性能回復と長期的な性能低下の抑制とを考慮した回復処理について以下に説明する。

図４は、制御装置７０による回復処理の一例を示すフローチャートである。図４のように、制御装置７０は、イグニッションオフ信号を検出した後、燃料電池１０の運転を停止させる（ステップＳ１０）。次いで、制御装置７０は、燃料電池１０の停止時点での内部被膜率を取得する（ステップＳ１２）。制御装置７０は、例えば以下の方法によって内部被膜率を取得する。

制御装置７０は、セル電圧が０．８Ｖ未満になった場合に時間カウントがリセットされるタイマーと電圧平均値がリセットされる電圧平均値取得ロジックと、を備え、燃料電池１０の運転に関する情報を記憶部（不図示）に記憶している。すなわち、制御装置７０は、これらタイマー及び電圧平均値取得ロジックを用いて取得した、０．８Ｖ以上の高電圧を連続して維持した時間（以下、保持時間と称す場合がある）と、そのときの電圧平均値と、を記憶部に記憶している。また、制御装置７０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すＭＡＰを予め記憶部に記憶している。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、高電圧保持時間と酸化被膜率との関係を示すＭＡＰである。図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸は、セル電圧が高電圧の状態を連続して保持した時間である。縦軸は、カソード触媒層１３における触媒有効表面積のうち酸化被膜２７で覆われた面積の割合である酸化被膜率である。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）において、Ｉ型と示された斜線領域は、触媒有効表面積のうち複数の触媒粒子２６の最表面に形成された酸化被膜２７ａで覆われた面積の割合である。ＩＩ型と示された斜線領域は、触媒有効表面積のうち複数の触媒粒子２６の内部に形成された酸化被膜２７ｂで覆われた面積の割合（すなわち、内部被膜率）である。なお、図５（ａ）は、セル電圧が０．９Ｖの場合のＭＡＰであり、図５（ｂ）は、セル電圧が０．８Ｖの場合のＭＡＰである。

制御装置７０は、記憶部に記憶された、０．８Ｖ以上の高電圧を連続して維持した時間及びそのときの電圧平均値と、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すＭＡＰと、を用いて、内部被膜率を取得する。ここで、図６を用いて、内部被膜率の具体的な取得例を説明する。図６は、燃料電池１０の運転履歴を示す図である。図６のように、セル電圧が０．８Ｖ以上の状態を５０秒間連続して維持した後（そのときの電圧平均値は０．８Ｖであるとする）、０．８Ｖ未満に下がり、その後０．８Ｖ以上に上昇して１２０秒間連続して０．８Ｖ以上の状態を維持（そのときの電圧平均値は０．９Ｖであるとする）して、燃料電池１０が停止されたとする。この場合、制御装置７０は、０．８Ｖ以上の高電圧を連続して５０秒間維持しそのときの電圧平均値が０．８Ｖであるとの情報と、０．８Ｖ以上の高電圧を連続して１２０秒間維持しそのときの電圧平均値が０．９Ｖであるとの情報と、が記憶部に記憶されている。制御装置７０は、図５（ｂ）を参照して、０．８Ｖの電圧が５０秒間連続して維持した場合の内部被膜率は５％であることを取得する。また、制御装置７０は、図５（ａ）を参照して、０．９Ｖの電圧が１２０秒間連続して維持した場合の内部被膜率は１０％であることを取得する。これらから、制御装置７０は、燃料電池１０の停止時点での内部被膜率は１５％であることを取得する。

なお、セル電圧が０．８Ｖ未満になった場合に、時間カウントを一度リセットするのは以下の理由によるものである。すなわち、セル電圧が０．８Ｖ未満になると、複数の触媒粒子２６の最表面に形成された酸化被膜２７ａは速やかに除去される。その後、セル電圧が０．８Ｖ以上になった場合は、最表面に形成された酸化被膜２７ａが優先して形成されることから、時間カウントをリセットして、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照することが好ましいためである。

なお、電圧平均値が０．８Ｖ、０．９Ｖ以外の場合は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のＭＡＰから電圧平均値でのＭＡＰを内挿で求め、当該ＭＡＰを用いて内部被膜率を取得すればよい。例えば、電圧平均値が０．８５Ｖである場合には、図５（ａ）及び図５（ｂ）のＭＡＰを平均化したＭＡＰを求め、当該ＭＡＰを用いて内部被膜率を取得すればよい。

次いで、制御装置７０は、イグニッションオン信号を検出して燃料電池１０を始動させた後（ステップＳ１４）、燃料電池１０が停止していた時間を取得する（ステップＳ１６）。制御装置７０は、例えばタイマー（不図示）を用いて、燃料電池１０が停止していた時間を取得することができる。

次いで、制御装置７０は、燃料電池１０が停止していた間に酸化被膜２７が除去された量を取得する（ステップＳ１８）。制御装置７０は、例えば記憶部に予め記憶された図７のＭＡＰを用いて、酸化被膜２７の除去量を取得する。図７は、カソード電位が０．０５Ｖ以下に保持された時間と触媒活性との関係を示すＭＡＰである。図７の横軸は、０．０５Ｖ以下に保持された時間である。縦軸は、触媒活性である。

制御装置７０は、ステップＳ１６で取得した時間と、図７のＭＡＰと、を用いて、停止していた間に酸化被膜２７が除去された量を取得する。例えば、停止していた時間が５時間であったとすると、図７のＭＡＰから、グラフの漸近線で触媒活性が１００％回復するとした場合に、５時間経過後では触媒活性が７０％程度回復することから、停止していた時間に７０％の酸化被膜２７が除去されたことを取得する。

次いで、制御装置７０は、ステップＳ１２で取得した停止時点での内部被膜率と、ステップＳ１８で取得した停止していた間に除去された酸化被膜２７の量と、に基づいて、始動時に残存している内部被膜率を取得する（ステップＳ２０）。例えば、停止時点での内部被膜率が１５％で、停止していた間に７０％の酸化被膜２７が除去されたとすると、始動時に残存している内部被膜率は４．５％であることを取得する。

次いで、制御装置７０は、ステップＳ２０で取得した始動時の内部被膜率が第１閾値以上且つ第２閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。第１閾値及び第２閾値は、制御装置７０に予め記憶されている。内部被膜率が第１閾値未満又は第２閾値以上である場合（ステップＳ２２でＮｏ）、制御装置７０は、ステップＳ２４に移行し、通常の処理条件（例えば、カソード電位をＶ_１に下げた状態をｔ_１秒間維持）にて酸化被膜２７を除去する回復処理を行うことを設定する。内部被膜率が第１閾値未満である場合は、複数の触媒粒子２６の内部に形成された酸化被膜２７ｂが少ないため、短期的な性能回復のための通常の処理条件で回復処理を行ったとしても、触媒粒子２６の溶出が抑えられるためである。また、内部被膜率が第２閾値以上である場合は、酸化被膜２７による性能低下が著しく、酸化被膜２７の除去を優先して短期的な性能回復を図ることが望ましいため、通常の処理条件で回復処理を行うものである。

一方、内部被膜率が第１閾値以上且つ第２閾値未満である場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、制御装置７０は、ステップＳ２６に移行し、回復処理を行わないことを設定する。内部被膜率が第１閾値以上である場合は、複数の触媒粒子２６の内部に形成された酸化被膜２７ｂが多く、通常の処理条件で回復処理を行うと、その後の燃料電池１０の運転で触媒粒子２６が溶出することが懸念される。また、内部被膜率が第２閾値未満である場合は、酸化被膜２７による性能低下にまだ余裕があり、酸化被膜２７を優先して除去しなければならない状況ではないことが想定される。したがって、内部被膜率が第１閾値以上且つ第２閾値未満である場合は、長期的な性能低下の抑制のために、回復処理を行わないようにするものである。

次いで、制御装置７０は、アイドリング運転中か否かを判断し（ステップＳ２８）、アイドリング運転中と判断した場合に（ステップＳ２８でＹｅｓ）、ステップＳ２４、Ｓ２６で設定した条件に基づいて回復処理を行う又は行わない（ステップＳ３０）。制御装置７０は、回復処理において、エアコンプレッサ３１を制御してカソードガスの供給量を一時的に少なくすることで、カソード電位を下げる制御を行う。

以上説明したように、実施例１によれば、制御装置７０は、燃料電池１０が再始動した際における内部被膜率を取得する（ステップＳ２０）。そして、制御装置７０は、内部被膜率が第１閾値未満又は第２閾値以上である場合、回復処理を行い、第１閾値以上且つ第２閾値未満である場合、回復処理は行わない（ステップＳ２４、Ｓ２６、Ｓ３０）。これにより、上述したように、短期的な性能回復と長期的な性能低下の抑制とを両立させることができる。

なお、実施例１では、図４のステップＳ２６において、内部被膜率が第１閾値以上且つ第２閾値未満である場合に、回復処理を行わないことを設定する場合を例に示したが、この場合に限られない。内部被膜率が第１閾値以上且つ第２閾値未満である場合に、内部被膜率が第１閾値未満及び第２閾値以上で行う回復処理よりもカソード電位の低下に関する条件を緩やかにして回復処理を行うことを設定してもよい。この場合でも、複数の触媒粒子２６の内部に形成された酸化被膜２７ｂが除去されることを抑制できるため、長期的な性能低下の抑制を図ることができる。なお、カソード電位の低下に関する条件を緩やかにする方法として、例えば、カソード電位を通常の処理条件でのカソード電位Ｖ_１よりも高いＶ_２とすることや、カソード電位を下げた状態を維持する時間を通常の処理条件でのｔ_１秒間よりも短いｔ_２秒間にすることや、回復処理の処理頻度を少なくすることや、これらの組み合わせが取り得る。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０燃料電池
１１燃料電池セル
１２電解質膜
１３カソード触媒層
１４アノード触媒層
１５膜電極接合体
１６カソードガス拡散層
１７アノードガス拡散層
１８カソード側セパレータ
１９アノード側セパレータ
２３カーボン粒子
２４触媒
２５アイオノマー
２６触媒粒子
３０酸化剤ガス配管系
３１エアコンプレッサ
３３加湿モジュール
４０燃料ガス配管系
４１燃料ガス供給源
４５燃料ガス循環ポンプ
４６気液分離器
５０冷却媒体配管系
５２ラジエータ
５３冷媒循環ポンプ
６０負荷装置
７０制御装置
７１取得部
７２回復処理部

Claims

複数の触媒粒子が集まって形成された触媒を有するカソード触媒層及びアノード触媒層を電解質膜の両面に備えた燃料電池と、
前記燃料電池が停止した後に再始動した際において、前記カソード触媒層における触媒有効表面積のうち前記複数の触媒粒子の内部に形成された酸化被膜で覆われた面積の割合である内部被膜率を取得する取得部と、
前記内部被膜率が第１閾値未満又は前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合、前記カソード触媒層の電位を低下させて酸化被膜を除去する回復処理を行い、前記内部被膜率が前記第１閾値以上且つ前記第２閾値未満である場合、前記回復処理を行わない、又は、前記第１閾値未満及び前記第２閾値以上で行う前記回復処理よりもカソード電位の低下に関する条件を緩やかにして前記回復処理を行う回復処理部と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。