JPH08273690A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- JPH08273690A JPH08273690A JP7100314A JP10031495A JPH08273690A JP H08273690 A JPH08273690 A JP H08273690A JP 7100314 A JP7100314 A JP 7100314A JP 10031495 A JP10031495 A JP 10031495A JP H08273690 A JPH08273690 A JP H08273690A
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- methanol
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 メタノールを改質した燃料ガス中に含まれる
メタノールの濃度を低減するよう改質器を制御すると共
に燃料電池の出力の低下を防止する。 【構成】 メタノールを水から水素リッチガスである燃
料ガスを生成する改質器から供給される燃料ガス中のメ
タノール濃度Ｃ１を検出し（ステップＳ１００）、メタ
ノール濃度Ｃ１が燃料電池の許容濃度である所定値ＣＳ
１以上のときには、改質器の運転温度を定常運転温度で
ある所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度ＴＰ２にする
（ステップＳ１０２，Ｓ１０６）。この結果、改質器で
のメタノールの分解反応が促進され、燃料ガス中のメタ
ノール濃度Ｃ１を低くすることができ、燃料ガス中のメ
タノール濃度Ｃ１が高くなることに基づく燃料電池スタ
ック１０からの出力の低下を防止することができる。
メタノールの濃度を低減するよう改質器を制御すると共
に燃料電池の出力の低下を防止する。 【構成】 メタノールを水から水素リッチガスである燃
料ガスを生成する改質器から供給される燃料ガス中のメ
タノール濃度Ｃ１を検出し（ステップＳ１００）、メタ
ノール濃度Ｃ１が燃料電池の許容濃度である所定値ＣＳ
１以上のときには、改質器の運転温度を定常運転温度で
ある所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度ＴＰ２にする
（ステップＳ１０２，Ｓ１０６）。この結果、改質器で
のメタノールの分解反応が促進され、燃料ガス中のメタ
ノール濃度Ｃ１を低くすることができ、燃料ガス中のメ
タノール濃度Ｃ１が高くなることに基づく燃料電池スタ
ック１０からの出力の低下を防止することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池システムに関
し、詳しくは、メタノールを改質して水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供給
を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る燃
料電池とを備えた燃料電池システムに関する。
し、詳しくは、メタノールを改質して水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供給
を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る燃
料電池とを備えた燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料の有しているエネルギを直
接電気的エネルギに変換する装置として燃料電池が知ら
れている。燃料電池は、通常、電解質を挟んで一対の電
極を配置し、一方の電極（アノード）に水素を含有する
燃料ガスを供給すると共に、他方の電極（カソード）に
酸素を含有する酸化ガスを供給し、一対の電極の電解質
側の表面で起こる次式（１）および（２）に示す電気化
学反応を利用して、電極間から電気エネルギを取り出す
ようにしている。
接電気的エネルギに変換する装置として燃料電池が知ら
れている。燃料電池は、通常、電解質を挟んで一対の電
極を配置し、一方の電極（アノード）に水素を含有する
燃料ガスを供給すると共に、他方の電極（カソード）に
酸素を含有する酸化ガスを供給し、一対の電極の電解質
側の表面で起こる次式（１）および（２）に示す電気化
学反応を利用して、電極間から電気エネルギを取り出す
ようにしている。
【０００３】 アノード反応：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（１） カソード反応：２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（２）
【０００４】この燃料電池に供給される燃料ガスを生成
する装置として、メタノールを水蒸気改質して水素を多
量に含む燃料ガスとする改質器がある。この種の改質器
としては、一般に、メタノールと水との供給を受けて次
式（３）に示すメタノールの分解反応と次式（４）に示
す一酸化炭素の変性反応とを同時進行して（全体として
は次式（５）の反応）水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガ
スが供給されこの改質ガス中の未反応の一酸化炭素と水
とを同じく次式（４）の変性反応により水素と二酸化炭
素とに変性して水素含有量の多い燃料ガスを生成するシ
フト部とを備える。
する装置として、メタノールを水蒸気改質して水素を多
量に含む燃料ガスとする改質器がある。この種の改質器
としては、一般に、メタノールと水との供給を受けて次
式（３）に示すメタノールの分解反応と次式（４）に示
す一酸化炭素の変性反応とを同時進行して（全体として
は次式（５）の反応）水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガ
スが供給されこの改質ガス中の未反応の一酸化炭素と水
とを同じく次式（４）の変性反応により水素と二酸化炭
素とに変性して水素含有量の多い燃料ガスを生成するシ
フト部とを備える。
【０００５】 ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ2−２１．７kcal／mol …（３） ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2＋９．８kcal／mol …（４） ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2−１１．９kcal／mol …（５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、式
（３）および式（４）の反応を完全に行なうことは実際
上困難であるから、燃料ガスには未反応な一酸化炭素や
メタノールが含まれることとなり、その濃度によって
は、燃料電池の性能を低下させるという問題があった。
燃料ガス中の一酸化炭素は、電極に担持された白金触媒
に吸着して触媒としての機能を低下させ、式（１）で示
す水素の分解反応を阻害する。この阻害の程度は燃料ガ
ス中の一酸化炭素の濃度が高くなるにつれて大きくな
る。また、燃料ガス中のメタノールは、燃料電池が固体
高分子型燃料電池である場合、アノード側から電解質膜
を透過してカソードに達し、カソード側の酸素と反応し
て、カソード電位を下げると共に、一酸化炭素程ではな
いが白金触媒に吸着して触媒としての機能を低下させ、
水素の分解反応を阻害する。こうしたカソード電位を下
げる程度や水素の分解反応の阻害の程度は、燃料ガス中
のメタノールの濃度が高くなるにつれて大きくなる。
（３）および式（４）の反応を完全に行なうことは実際
上困難であるから、燃料ガスには未反応な一酸化炭素や
メタノールが含まれることとなり、その濃度によって
は、燃料電池の性能を低下させるという問題があった。
燃料ガス中の一酸化炭素は、電極に担持された白金触媒
に吸着して触媒としての機能を低下させ、式（１）で示
す水素の分解反応を阻害する。この阻害の程度は燃料ガ
ス中の一酸化炭素の濃度が高くなるにつれて大きくな
る。また、燃料ガス中のメタノールは、燃料電池が固体
高分子型燃料電池である場合、アノード側から電解質膜
を透過してカソードに達し、カソード側の酸素と反応し
て、カソード電位を下げると共に、一酸化炭素程ではな
いが白金触媒に吸着して触媒としての機能を低下させ、
水素の分解反応を阻害する。こうしたカソード電位を下
げる程度や水素の分解反応の阻害の程度は、燃料ガス中
のメタノールの濃度が高くなるにつれて大きくなる。
【０００７】こうした問題に対して、出願人は、燃料ガ
ス中の一酸化炭素を高精度に検出する一酸化炭素検出装
置を提案すると共に、この一酸化炭素検出装置により検
出される一酸化炭素の濃度に基づいて燃料ガス中の一酸
化炭素濃度を低減させるよう改質器の運転を制御する燃
料電池システム（特願平６−２９３８０８号）や、この
改質器の運転の制御に加えて燃料電池からの出力の低下
を防止するよう燃料電池の運転を制御する燃料電池シス
テム（特願平６−３０２８３４号）等を提案している。
しかし、これらのシステムは、燃料ガスに含まれる一酸
化炭素による問題について対応したものであるから、燃
料ガスに含まれるメタノールによる問題については解消
されない。
ス中の一酸化炭素を高精度に検出する一酸化炭素検出装
置を提案すると共に、この一酸化炭素検出装置により検
出される一酸化炭素の濃度に基づいて燃料ガス中の一酸
化炭素濃度を低減させるよう改質器の運転を制御する燃
料電池システム（特願平６−２９３８０８号）や、この
改質器の運転の制御に加えて燃料電池からの出力の低下
を防止するよう燃料電池の運転を制御する燃料電池シス
テム（特願平６−３０２８３４号）等を提案している。
しかし、これらのシステムは、燃料ガスに含まれる一酸
化炭素による問題について対応したものであるから、燃
料ガスに含まれるメタノールによる問題については解消
されない。
【０００８】本発明の燃料電池システムは、こうした問
題を解決し、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素やメタノ
ールの濃度を低減するよう改質器を制御すると共に燃料
電池の出力の低下を防止し、運転効率のより良い燃料電
池システムを提案することを目的とし、次の構成を採っ
た。
題を解決し、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素やメタノ
ールの濃度を低減するよう改質器を制御すると共に燃料
電池の出力の低下を防止し、運転効率のより良い燃料電
池システムを提案することを目的とし、次の構成を採っ
た。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料電池システムは、メタノールを改質して水素を含有
する燃料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガス
の供給を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を
得る燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、前
記燃料ガス中のメタノールを検出するメタノール検出手
段と、該検出されたメタノールの濃度に基づいて、前記
燃料ガス中のメタノールの濃度を低減するよう前記改質
器の運転を制御する改質器運転制御手段とを備えたこと
を要旨とする。
燃料電池システムは、メタノールを改質して水素を含有
する燃料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガス
の供給を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を
得る燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、前
記燃料ガス中のメタノールを検出するメタノール検出手
段と、該検出されたメタノールの濃度に基づいて、前記
燃料ガス中のメタノールの濃度を低減するよう前記改質
器の運転を制御する改質器運転制御手段とを備えたこと
を要旨とする。
【００１０】ここで、請求項１記載の燃料電池システム
において、前記改質器は、メタノールと水とから水素と
二酸化炭素とを含有する改質ガスを生成する改質部と、
該生成された改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を
酸化する酸化部とを備え、前記改質器運転制御手段は、
前記メタノール検出手段により検出されたメタノールの
濃度が第１の所定値以上のとき、前記改質部の運転温度
を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する手段で
ある構成とすることもできる（請求項２）。
において、前記改質器は、メタノールと水とから水素と
二酸化炭素とを含有する改質ガスを生成する改質部と、
該生成された改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を
酸化する酸化部とを備え、前記改質器運転制御手段は、
前記メタノール検出手段により検出されたメタノールの
濃度が第１の所定値以上のとき、前記改質部の運転温度
を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する手段で
ある構成とすることもできる（請求項２）。
【００１１】この請求項２記載の燃料電池システムにお
いて、前記燃料電池に接続される負荷へ電力を供給可能
な２次電池と、前記メタノール検出手段により検出され
たメタノールの濃度が前記第１の所定値より大きな第２
の所定値以上のとき、前記燃料電池と前記負荷との接続
を前記２次電池と該負荷との接続に切り換える切換手段
とを備えた構成とすることもできる（請求項３）。
いて、前記燃料電池に接続される負荷へ電力を供給可能
な２次電池と、前記メタノール検出手段により検出され
たメタノールの濃度が前記第１の所定値より大きな第２
の所定値以上のとき、前記燃料電池と前記負荷との接続
を前記２次電池と該負荷との接続に切り換える切換手段
とを備えた構成とすることもできる（請求項３）。
【００１２】これら請求項１ないし３いずれか記載の燃
料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段によ
り検出されたメタノールの濃度に基づいて前記燃料電池
の運転温度を制御する燃料電池運転制御手段を備えた構
成とすることもできる（請求項４）この請求項４記載の
燃料電池システムにおいて、前記燃料電池運転制御手段
は、前記メタノール検出手段により検出されたメタノー
ルの濃度が第３の所定値以上のとき、前記燃料電池の運
転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する
手段である構成とすることもできる（請求項５）。
料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段によ
り検出されたメタノールの濃度に基づいて前記燃料電池
の運転温度を制御する燃料電池運転制御手段を備えた構
成とすることもできる（請求項４）この請求項４記載の
燃料電池システムにおいて、前記燃料電池運転制御手段
は、前記メタノール検出手段により検出されたメタノー
ルの濃度が第３の所定値以上のとき、前記燃料電池の運
転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する
手段である構成とすることもできる（請求項５）。
【００１３】こうした請求項１ないし５いずれか記載の
燃料電池システムにおいて、前記燃料電池での前記燃料
ガスの利用の程度をガス利用率として算出するガス利用
率算出手段と、該算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、前記改質器運転制御手段による制御に代えて、前
記ガス利用率が低下するよう前記改質器の運転を制御す
るガス利用率低下制御手段とを備えた構成とすることも
できる（請求項６）この請求項６記載の燃料電池システ
ムにおいて、前記ガス利用率低下制御手段は、前記改質
器へのメタノールと水の供給量を増加する手段である構
成とすることもできる（請求項７）。
燃料電池システムにおいて、前記燃料電池での前記燃料
ガスの利用の程度をガス利用率として算出するガス利用
率算出手段と、該算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、前記改質器運転制御手段による制御に代えて、前
記ガス利用率が低下するよう前記改質器の運転を制御す
るガス利用率低下制御手段とを備えた構成とすることも
できる（請求項６）この請求項６記載の燃料電池システ
ムにおいて、前記ガス利用率低下制御手段は、前記改質
器へのメタノールと水の供給量を増加する手段である構
成とすることもできる（請求項７）。
【００１４】こうした請求項６または７記載の燃料電池
システムにおいて、前記燃料電池に接続される負荷へ電
力を供給可能な２次電池を備え、前記ガス利用率低下制
御手段は、前記ガス利用率算出手段により算出されたガ
ス利用率が前記所定値以上のとき、前記燃料電池と前記
負荷との接続を前記２次電池と該負荷との接続に切り換
える切換手段を備える構成とすることもできる（請求項
８）これら請求項６ないし８いずれか記載の燃料電池シ
ステムにおいて、前記ガス利用率算出手段は、前記燃料
電池に供給される前記燃料ガスの流量を検出する供給流
量検出手段と、前記燃料電池からの出力を検出する出力
検出手段と、該検出された出力と、前記供給流量検出手
段により検出された前記燃料ガスの流量とに基づいて前
記ガス利用率を算出する算出手段とを備える構成とする
こともできる（請求項９）。
システムにおいて、前記燃料電池に接続される負荷へ電
力を供給可能な２次電池を備え、前記ガス利用率低下制
御手段は、前記ガス利用率算出手段により算出されたガ
ス利用率が前記所定値以上のとき、前記燃料電池と前記
負荷との接続を前記２次電池と該負荷との接続に切り換
える切換手段を備える構成とすることもできる（請求項
８）これら請求項６ないし８いずれか記載の燃料電池シ
ステムにおいて、前記ガス利用率算出手段は、前記燃料
電池に供給される前記燃料ガスの流量を検出する供給流
量検出手段と、前記燃料電池からの出力を検出する出力
検出手段と、該検出された出力と、前記供給流量検出手
段により検出された前記燃料ガスの流量とに基づいて前
記ガス利用率を算出する算出手段とを備える構成とする
こともできる（請求項９）。
【００１５】また、請求項６ないし８いずれか記載の燃
料電池システムにおいて、前記ガス利用率算出手段は、
前記燃料電池から排出される前記燃料ガス系の排出ガス
中のメタノールを検出する排出ガス検出手段と、前記メ
タノール検出手段により検出されたメタノールの濃度
と、前記排出ガス検出手段により検出されたメタノール
の濃度とに基づいて前記ガス利用率を算出する算出手段
とを備える構成とすることもできる（請求項１０）。
料電池システムにおいて、前記ガス利用率算出手段は、
前記燃料電池から排出される前記燃料ガス系の排出ガス
中のメタノールを検出する排出ガス検出手段と、前記メ
タノール検出手段により検出されたメタノールの濃度
と、前記排出ガス検出手段により検出されたメタノール
の濃度とに基づいて前記ガス利用率を算出する算出手段
とを備える構成とすることもできる（請求項１０）。
【００１６】本発明の請求項１１記載の燃料電池システ
ムは、メタノールを改質して水素を含有する燃料ガスを
生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供給を受け該
燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る燃料電池と
を備えた燃料電池システムであって、前記燃料ガス中の
一酸化炭素を検出する一酸化炭素検出手段と、前記燃料
ガス中のメタノールを検出するメタノール検出手段と、
前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度と、前記メタノール検出手段により検出されたメタ
ノールの濃度とに基づいて前記改質器の運転を制御する
改質器運転制御手段とを備えたことを要旨とする。
ムは、メタノールを改質して水素を含有する燃料ガスを
生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供給を受け該
燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る燃料電池と
を備えた燃料電池システムであって、前記燃料ガス中の
一酸化炭素を検出する一酸化炭素検出手段と、前記燃料
ガス中のメタノールを検出するメタノール検出手段と、
前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度と、前記メタノール検出手段により検出されたメタ
ノールの濃度とに基づいて前記改質器の運転を制御する
改質器運転制御手段とを備えたことを要旨とする。
【００１７】ここで、請求項１１記載の燃料電池システ
ムにおいて、前記改質器運転制御手段は、前記一酸化炭
素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が第１の
所定値以上のとき、前記燃料ガス中の一酸化炭素の濃度
を低下させるよう前記改質器の運転を制御する第１運転
制御手段と、前記一酸化炭素検出手段により検出された
一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃度未満で、かつ前
記メタノール検出手段により検出されたメタノールの濃
度が第２の所定値以上のとき、前記燃料ガス中のメタノ
ールの濃度を低下させるよう前記改質器の運転を制御す
る第２運転制御手段とを備える構成とすることもできる
（請求項１２）。
ムにおいて、前記改質器運転制御手段は、前記一酸化炭
素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が第１の
所定値以上のとき、前記燃料ガス中の一酸化炭素の濃度
を低下させるよう前記改質器の運転を制御する第１運転
制御手段と、前記一酸化炭素検出手段により検出された
一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃度未満で、かつ前
記メタノール検出手段により検出されたメタノールの濃
度が第２の所定値以上のとき、前記燃料ガス中のメタノ
ールの濃度を低下させるよう前記改質器の運転を制御す
る第２運転制御手段とを備える構成とすることもできる
（請求項１２）。
【００１８】この請求項１２記載の燃料電池システムに
おいて、前記改質器は、メタノールと水とから水素と一
酸化炭素とを含有する改質ガスを生成する改質部と、該
生成した改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を酸素
を含有する酸化ガスにより酸化する酸化部とを備え、前
記第１運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段により
検出された一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上のと
き、前記酸化部に導入する前記酸化ガスの導入量を増加
する手段であり、前記第２運転制御手段は、前記一酸化
炭素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が前記
第１の所定濃度未満で、かつ前記メタノール検出手段に
より検出されたメタノールの濃度が第２の所定値以上の
とき、前記改質部の運転温度を理想運転温度より高温側
の所定温度に制御する手段である構成とすることもでき
る（請求項１３）。
おいて、前記改質器は、メタノールと水とから水素と一
酸化炭素とを含有する改質ガスを生成する改質部と、該
生成した改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を酸素
を含有する酸化ガスにより酸化する酸化部とを備え、前
記第１運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段により
検出された一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上のと
き、前記酸化部に導入する前記酸化ガスの導入量を増加
する手段であり、前記第２運転制御手段は、前記一酸化
炭素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が前記
第１の所定濃度未満で、かつ前記メタノール検出手段に
より検出されたメタノールの濃度が第２の所定値以上の
とき、前記改質部の運転温度を理想運転温度より高温側
の所定温度に制御する手段である構成とすることもでき
る（請求項１３）。
【００１９】これら請求項１１ないし１３いずれか記載
の燃料電池システムにおいて、前記一酸化炭素検出手段
により検出された一酸化炭素の濃度と前記メタノール検
出手段により検出されたメタノールの濃度とに基づいて
前記燃料電池の運転温度を制御する燃料電池運転制御手
段を備えた構成とすることもできる（請求項１４）。こ
の請求項１４記載の燃料電池システムにおいて、前記燃
料電池運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段により
検出された一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上のと
き、または、前記メタノール検出手段により検出された
メタノールの濃度が第４の所定値以上のとき、前記燃料
電池の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に
制御する手段である構成とすることもできる（請求項１
５）。
の燃料電池システムにおいて、前記一酸化炭素検出手段
により検出された一酸化炭素の濃度と前記メタノール検
出手段により検出されたメタノールの濃度とに基づいて
前記燃料電池の運転温度を制御する燃料電池運転制御手
段を備えた構成とすることもできる（請求項１４）。こ
の請求項１４記載の燃料電池システムにおいて、前記燃
料電池運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段により
検出された一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上のと
き、または、前記メタノール検出手段により検出された
メタノールの濃度が第４の所定値以上のとき、前記燃料
電池の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に
制御する手段である構成とすることもできる（請求項１
５）。
【００２０】こうした請求項１１ないし１５いずれか記
載の燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手
段は、電解質膜と、触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟
持する２つの電極と、該２つの電極のうちの一方の電極
に前記燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、該２つの電極間の電位差を検出す
る電位差検出手段と、前記２つの電極間への所定の負荷
の接続と遮断とを切り換える負荷切換手段と、前記負荷
切換手段により前記２つの電極間から前記所定の負荷が
遮断された状態のとき、前記電位差検出手段により検出
された電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタノールを
検出する第１検出手段と、前記負荷切換手段により前記
２つの電極間に前記所定の負荷が接続された状態のと
き、前記電位差検出手段により検出された電位差に基づ
いて前記燃料ガス中の一酸化炭素を検出する第２検出手
段とを備え、前記一酸化炭素検出手段を兼ねる手段であ
る構成とすることもできる（請求項１６）。
載の燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手
段は、電解質膜と、触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟
持する２つの電極と、該２つの電極のうちの一方の電極
に前記燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、該２つの電極間の電位差を検出す
る電位差検出手段と、前記２つの電極間への所定の負荷
の接続と遮断とを切り換える負荷切換手段と、前記負荷
切換手段により前記２つの電極間から前記所定の負荷が
遮断された状態のとき、前記電位差検出手段により検出
された電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタノールを
検出する第１検出手段と、前記負荷切換手段により前記
２つの電極間に前記所定の負荷が接続された状態のと
き、前記電位差検出手段により検出された電位差に基づ
いて前記燃料ガス中の一酸化炭素を検出する第２検出手
段とを備え、前記一酸化炭素検出手段を兼ねる手段であ
る構成とすることもできる（請求項１６）。
【００２１】これら請求項１ないし１５いずれか記載の
燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段
は、電解質膜と、触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟持
する２つの電極と、該２つの電極のうちの一方の電極に
前記燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガス
を供給した状態で、該２つの電極間の電位差を検出する
電位差検出手段と、該検出された電位差に基づいて前記
燃料ガス中のメタノールを検出する目的物検出手段とか
らなる構成とすることもできる（請求項１７）。
燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段
は、電解質膜と、触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟持
する２つの電極と、該２つの電極のうちの一方の電極に
前記燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガス
を供給した状態で、該２つの電極間の電位差を検出する
電位差検出手段と、該検出された電位差に基づいて前記
燃料ガス中のメタノールを検出する目的物検出手段とか
らなる構成とすることもできる（請求項１７）。
【００２２】また、請求項１ないし１５いずれか記載の
燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段
は、前記燃料電池と該燃料電池に接続される負荷との接
続を所定時間遮断する遮断手段と、該遮断された前記所
定時間に、前記燃料電池の出力端子間の電位差を検出す
る電位差検出手段と、該電位差検出手段により検出され
た電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタノールを検出
する目的物検出手段とを備える構成とすることもできる
（請求項１８）。
燃料電池システムにおいて、前記メタノール検出手段
は、前記燃料電池と該燃料電池に接続される負荷との接
続を所定時間遮断する遮断手段と、該遮断された前記所
定時間に、前記燃料電池の出力端子間の電位差を検出す
る電位差検出手段と、該電位差検出手段により検出され
た電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタノールを検出
する目的物検出手段とを備える構成とすることもできる
（請求項１８）。
【００２３】この請求項１８記載の燃料電池システムに
おいて、前記負荷へ電力を供給可能な２次電池を備え、
前記遮断手段は、前記燃料電池と該燃料電池に接続され
る負荷との接続を所定時間遮断すると共に、該所定時
間、前記２次電池と前記負荷とを接続する手段である構
成とすることもできる（請求項１９）。
おいて、前記負荷へ電力を供給可能な２次電池を備え、
前記遮断手段は、前記燃料電池と該燃料電池に接続され
る負荷との接続を所定時間遮断すると共に、該所定時
間、前記２次電池と前記負荷とを接続する手段である構
成とすることもできる（請求項１９）。
【００２４】
【作用】以上のように構成された本発明の請求項１記載
の燃料電池システムは、メタノール検出手段が、改質器
により生成される燃料ガス中のメタノールを検出し、改
質器運転制御手段が、この検出されたメタノールの濃度
に基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を低減する
よう改質器の運転を制御する。
の燃料電池システムは、メタノール検出手段が、改質器
により生成される燃料ガス中のメタノールを検出し、改
質器運転制御手段が、この検出されたメタノールの濃度
に基づいて、燃料ガス中のメタノールの濃度を低減する
よう改質器の運転を制御する。
【００２５】請求項２記載の燃料電池システムは、改質
器が備える改質部が、メタノールと水とから水素と二酸
化炭素とを含有する改質ガスを生成し、改質器が備える
酸化部が、この生成した改質ガス中の副生成物である一
酸化炭素を酸化する。改質器運転制御手段は、メタノー
ル検出手段により検出されたメタノールの濃度が第１の
所定値以上のとき、改質器が備える改質部の運転温度を
理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。この結
果、改質部での反応が促進され、燃料ガス中のメタノー
ルの濃度が低下する。
器が備える改質部が、メタノールと水とから水素と二酸
化炭素とを含有する改質ガスを生成し、改質器が備える
酸化部が、この生成した改質ガス中の副生成物である一
酸化炭素を酸化する。改質器運転制御手段は、メタノー
ル検出手段により検出されたメタノールの濃度が第１の
所定値以上のとき、改質器が備える改質部の運転温度を
理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。この結
果、改質部での反応が促進され、燃料ガス中のメタノー
ルの濃度が低下する。
【００２６】請求項３記載の燃料電池システムは、切換
手段が、メタノール検出手段により検出されたメタノー
ルの濃度が第１の所定値より大きな第２の所定値以上の
とき、燃料電池と燃料電池に接続される負荷との接続
を、この負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷と
の接続に切り換える。この結果、負荷への安定した電力
の供給が可能となる。
手段が、メタノール検出手段により検出されたメタノー
ルの濃度が第１の所定値より大きな第２の所定値以上の
とき、燃料電池と燃料電池に接続される負荷との接続
を、この負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷と
の接続に切り換える。この結果、負荷への安定した電力
の供給が可能となる。
【００２７】請求項４記載の燃料電池システムは、燃料
電池運転制御手段が、メタノール検出手段により検出さ
れたメタノールの濃度に基づいて燃料電池の運転温度を
制御する。
電池運転制御手段が、メタノール検出手段により検出さ
れたメタノールの濃度に基づいて燃料電池の運転温度を
制御する。
【００２８】請求項５記載の燃料電池システムは、燃料
電池運転制御手段が、メタノール検出手段により検出さ
れたメタノールの濃度が第３の所定値以上のとき、燃料
電池の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に
制御する。この結果、燃料電池での反応が促進され、燃
料電池からの出力の低下の防止が可能となる。
電池運転制御手段が、メタノール検出手段により検出さ
れたメタノールの濃度が第３の所定値以上のとき、燃料
電池の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に
制御する。この結果、燃料電池での反応が促進され、燃
料電池からの出力の低下の防止が可能となる。
【００２９】請求項６記載の燃料電池システムは、ガス
利用率算出手段が、燃料電池での燃料ガスの利用の程度
をガス利用率として算出し、この算出されたガス利用率
が所定値以上のとき、ガス利用率低下制御手段が、改質
器運転制御手段による制御に代えて、ガス利用率が低下
するよう改質器の運転を制御する。
利用率算出手段が、燃料電池での燃料ガスの利用の程度
をガス利用率として算出し、この算出されたガス利用率
が所定値以上のとき、ガス利用率低下制御手段が、改質
器運転制御手段による制御に代えて、ガス利用率が低下
するよう改質器の運転を制御する。
【００３０】請求項７記載の燃料電池システムは、ガス
利用率低下制御手段が、改質器へのメタノールと水の供
給量を増加する。この結果、生成される燃料ガスが増加
し、ガス利用率が低下する。
利用率低下制御手段が、改質器へのメタノールと水の供
給量を増加する。この結果、生成される燃料ガスが増加
し、ガス利用率が低下する。
【００３１】請求項８記載の燃料電池システムは、前記
ガス利用率低下制御手段が備える切換手段が、ガス利用
率算出手段により算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、燃料電池と燃料電池に接続される負荷との接続
を、この負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷と
の接続に切り換える。この結果、負荷への安定した電力
の供給が可能となり、ガス利用率の低下を容易にする。
ガス利用率低下制御手段が備える切換手段が、ガス利用
率算出手段により算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、燃料電池と燃料電池に接続される負荷との接続
を、この負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷と
の接続に切り換える。この結果、負荷への安定した電力
の供給が可能となり、ガス利用率の低下を容易にする。
【００３２】請求項９記載の燃料電池システムは、ガス
利用率算出手段が備える供給流量検出手段が、燃料電池
に供給される燃料ガスの流量を検出し、ガス利用率算出
手段が備える出力検出手段が、燃料電池からの出力を検
出する。ガス利用率算出手段が備える算出手段は、出力
検出手段により検出された出力と、供給流量検出手段に
より検出された燃料ガスの流量とに基づいてガス利用率
を算出する。
利用率算出手段が備える供給流量検出手段が、燃料電池
に供給される燃料ガスの流量を検出し、ガス利用率算出
手段が備える出力検出手段が、燃料電池からの出力を検
出する。ガス利用率算出手段が備える算出手段は、出力
検出手段により検出された出力と、供給流量検出手段に
より検出された燃料ガスの流量とに基づいてガス利用率
を算出する。
【００３３】請求項１０記載の燃料電池システムは、ガ
ス利用率算出手段が備える排出ガス検出手段が、燃料電
池から排出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール
を検出し、ガス利用率算出手段が備える算出手段が、メ
タノール検出手段により検出されたメタノールの濃度
と、排出ガス検出手段により検出されたメタノールの濃
度とに基づいてガス利用率を算出する。
ス利用率算出手段が備える排出ガス検出手段が、燃料電
池から排出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール
を検出し、ガス利用率算出手段が備える算出手段が、メ
タノール検出手段により検出されたメタノールの濃度
と、排出ガス検出手段により検出されたメタノールの濃
度とに基づいてガス利用率を算出する。
【００３４】本発明の請求項１１記載の燃料電池システ
ムは、一酸化炭素検出手段が、改質器により生成される
燃料ガス中の一酸化炭素を検出し、メタノール検出手段
が、この燃料ガス中のメタノールを検出する。改質器運
転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検出された一
酸化炭素の濃度と、メタノール検出手段により検出され
たメタノールの濃度とに基づいて改質器の運転を制御す
る。
ムは、一酸化炭素検出手段が、改質器により生成される
燃料ガス中の一酸化炭素を検出し、メタノール検出手段
が、この燃料ガス中のメタノールを検出する。改質器運
転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検出された一
酸化炭素の濃度と、メタノール検出手段により検出され
たメタノールの濃度とに基づいて改質器の運転を制御す
る。
【００３５】請求項１２記載の燃料電池システムは、改
質器運転制御手段が備える第１運転制御手段が、一酸化
炭素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が第１
の所定値以上のとき、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を
低下させるよう改質器の運転を制御し、改質器運転制御
手段が備える第２運転制御手段が、一酸化炭素検出手段
により検出された一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃
度未満で、かつメタノール検出手段により検出されたメ
タノールの濃度が第２の所定値以上のとき、燃料ガス中
のメタノールの濃度を低下させるよう改質器の運転を制
御する。この結果、常に燃料ガス中の一酸化炭素濃度を
第１の所定値以下に、メタノール濃度を第２の所定値以
下にすることが可能となる。
質器運転制御手段が備える第１運転制御手段が、一酸化
炭素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が第１
の所定値以上のとき、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を
低下させるよう改質器の運転を制御し、改質器運転制御
手段が備える第２運転制御手段が、一酸化炭素検出手段
により検出された一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃
度未満で、かつメタノール検出手段により検出されたメ
タノールの濃度が第２の所定値以上のとき、燃料ガス中
のメタノールの濃度を低下させるよう改質器の運転を制
御する。この結果、常に燃料ガス中の一酸化炭素濃度を
第１の所定値以下に、メタノール濃度を第２の所定値以
下にすることが可能となる。
【００３６】請求項１３記載の燃料電池システムは、改
質器が備える改質部が、メタノールと水とから水素と二
酸化炭素とを含有する改質ガスを生成し、改質器が備え
る酸化部が、改質部で生成した改質ガス中の副生成物で
ある一酸化炭素を酸素を含有する酸化ガスにより酸化す
る。第１運転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検
出された一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上のとき、
改質器の酸化部に導入する酸化ガスの導入量を増加し、
第２運転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検出さ
れた一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃度未満で、か
つメタノール検出手段により検出されたメタノールの濃
度が第２の所定値以上のとき、改質器の改質部の運転温
度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。こ
の結果、常に燃料ガス中の一酸化炭素濃度を第１の所定
値以下に、メタノール濃度を第２の所定値以下にするこ
とが可能となる。
質器が備える改質部が、メタノールと水とから水素と二
酸化炭素とを含有する改質ガスを生成し、改質器が備え
る酸化部が、改質部で生成した改質ガス中の副生成物で
ある一酸化炭素を酸素を含有する酸化ガスにより酸化す
る。第１運転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検
出された一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上のとき、
改質器の酸化部に導入する酸化ガスの導入量を増加し、
第２運転制御手段は、一酸化炭素検出手段により検出さ
れた一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃度未満で、か
つメタノール検出手段により検出されたメタノールの濃
度が第２の所定値以上のとき、改質器の改質部の運転温
度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。こ
の結果、常に燃料ガス中の一酸化炭素濃度を第１の所定
値以下に、メタノール濃度を第２の所定値以下にするこ
とが可能となる。
【００３７】請求項１４記載の燃料電池システムは、燃
料電池運転制御手段が、一酸化炭素検出手段により検出
された一酸化炭素の濃度とメタノール検出手段により検
出されたメタノールの濃度とに基づいて燃料電池の運転
温度を制御する。
料電池運転制御手段が、一酸化炭素検出手段により検出
された一酸化炭素の濃度とメタノール検出手段により検
出されたメタノールの濃度とに基づいて燃料電池の運転
温度を制御する。
【００３８】請求項１５記載の燃料電池システムは、燃
料電池運転制御手段が、一酸化炭素検出手段により検出
された一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上のとき、ま
たは、前記メタノール検出手段により検出されたメタノ
ールの濃度が第４の所定値以上のとき、燃料電池の運転
温度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。
この結果、燃料電池での反応が促進され、燃料電池から
の出力の低下の防止が可能となる。
料電池運転制御手段が、一酸化炭素検出手段により検出
された一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上のとき、ま
たは、前記メタノール検出手段により検出されたメタノ
ールの濃度が第４の所定値以上のとき、燃料電池の運転
温度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御する。
この結果、燃料電池での反応が促進され、燃料電池から
の出力の低下の防止が可能となる。
【００３９】請求項１６記載の燃料電池システムは、メ
タノール検出手段が備える電位差検出手段が、触媒を担
持しつつ電解質膜を挟持する２つの電極のうちの一方の
電極に燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、この２つの電極間の電位差を検出
し、メタノール検出手段が備える負荷切換手段は、２つ
の電極間への所定の負荷の接続と遮断とを切り換える。
メタノール検出手段が備える第１検出手段は、負荷切換
手段により２つの電極間から所定の負荷が遮断された状
態のとき、電位差検出手段により検出された電位差に基
づいて燃料ガス中のメタノールを検出する。メタノール
検出手段が備える第２検出手段は、負荷切換手段により
２つの電極間に前記所定の負荷が接続された状態のと
き、電位差検出手段により検出された電位差に基づいて
燃料ガス中の一酸化炭素を検出する。この結果、メタノ
ール検出手段が一酸化炭素検出手段を兼ねることとな
り、システムが簡易なものとなる。
タノール検出手段が備える電位差検出手段が、触媒を担
持しつつ電解質膜を挟持する２つの電極のうちの一方の
電極に燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、この２つの電極間の電位差を検出
し、メタノール検出手段が備える負荷切換手段は、２つ
の電極間への所定の負荷の接続と遮断とを切り換える。
メタノール検出手段が備える第１検出手段は、負荷切換
手段により２つの電極間から所定の負荷が遮断された状
態のとき、電位差検出手段により検出された電位差に基
づいて燃料ガス中のメタノールを検出する。メタノール
検出手段が備える第２検出手段は、負荷切換手段により
２つの電極間に前記所定の負荷が接続された状態のと
き、電位差検出手段により検出された電位差に基づいて
燃料ガス中の一酸化炭素を検出する。この結果、メタノ
ール検出手段が一酸化炭素検出手段を兼ねることとな
り、システムが簡易なものとなる。
【００４０】請求項１７記載の燃料電池システムは、メ
タノール検出手段が備える電位差検出手段が 触媒を担
持しつつ電解質膜を挟持する２つの電極のうちの一方の
電極に燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、この２つの電極間の電位差を検出
する。メタノール検出手段が備える目的物検出手段は、
電位差検出手段により検出された電位差に基づいて燃料
ガス中のメタノールを検出する。
タノール検出手段が備える電位差検出手段が 触媒を担
持しつつ電解質膜を挟持する２つの電極のうちの一方の
電極に燃料ガスを、他方の電極に酸素を含有する酸化ガ
スを供給した状態で、この２つの電極間の電位差を検出
する。メタノール検出手段が備える目的物検出手段は、
電位差検出手段により検出された電位差に基づいて燃料
ガス中のメタノールを検出する。
【００４１】請求項１８記載の燃料電池システムは、メ
タノール検出手段が備える遮断手段が、燃料電池とこの
燃料電池に接続される負荷との接続を所定時間遮断す
る。メタノール検出手段が備える電位差検出手段は、遮
断手段により遮断された所定時間に、燃料電池の出力端
子間の電位差を検出し、メタノール検出手段が備える目
的物検出手段は、この電位差検出手段により検出された
電位差に基づいて燃料ガス中のメタノールを検出する。
この結果、ハード的な構成としては、通常の燃料電池シ
ステムに何等構成を付加することなく燃料ガス中のメタ
ノールの検出を可能とする。
タノール検出手段が備える遮断手段が、燃料電池とこの
燃料電池に接続される負荷との接続を所定時間遮断す
る。メタノール検出手段が備える電位差検出手段は、遮
断手段により遮断された所定時間に、燃料電池の出力端
子間の電位差を検出し、メタノール検出手段が備える目
的物検出手段は、この電位差検出手段により検出された
電位差に基づいて燃料ガス中のメタノールを検出する。
この結果、ハード的な構成としては、通常の燃料電池シ
ステムに何等構成を付加することなく燃料ガス中のメタ
ノールの検出を可能とする。
【００４２】請求項１９記載の燃料電池システムは、遮
断手段が、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷と
の接続を所定時間遮断すると共に、この所定時間、この
負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷とを接続す
る。この結果、メタノールの検出中でも負荷へ安定した
電力の供給が可能となる。
断手段が、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷と
の接続を所定時間遮断すると共に、この所定時間、この
負荷へ電力を供給可能な２次電池とこの負荷とを接続す
る。この結果、メタノールの検出中でも負荷へ安定した
電力の供給が可能となる。
【００４３】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電
池システム１の構成の概略を例示するブロック図であ
る。図示するように、この燃料電池システム１は、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
を製造する改質器１６と、改質器１６で製造された水素
リッチガスを燃料ガスとして燃料電池スタック１０に送
る燃料ガス供給通路１８と、燃料電池スタック１０から
排出されたガスを改質器１６に送る燃料ガス排出通路１
９と、燃料ガス供給通路１８の途中に設けられたメタノ
ールセンサ５０と、各機器の運転を制御する電子制御ユ
ニット７０とを備える。
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電
池システム１の構成の概略を例示するブロック図であ
る。図示するように、この燃料電池システム１は、燃料
の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタッ
ク１０と、メタノールタンク１２に貯留されたメタノー
ルと水タンク１４に貯留された水とから水素リッチガス
を製造する改質器１６と、改質器１６で製造された水素
リッチガスを燃料ガスとして燃料電池スタック１０に送
る燃料ガス供給通路１８と、燃料電池スタック１０から
排出されたガスを改質器１６に送る燃料ガス排出通路１
９と、燃料ガス供給通路１８の途中に設けられたメタノ
ールセンサ５０と、各機器の運転を制御する電子制御ユ
ニット７０とを備える。
【００４４】燃料電池スタック１０は、前述したように
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造とし
て図２に示す構造を備える。即ち、図２に示すように、
そのセルは、電解質膜４１と、この電解質膜４１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とするガス拡散電極として
のアノード４２およびカソード４３と、このサンドイッ
チ構造を両側から挟みつつアノード４２およびカソード
４３とで燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成するセパ
レータ４４，４５と、セパレータ４４，４５の外側に配
置されアノード４２およびカソード４３の集電極となる
集電板４６，４７とにより構成されている。
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造とし
て図２に示す構造を備える。即ち、図２に示すように、
そのセルは、電解質膜４１と、この電解質膜４１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とするガス拡散電極として
のアノード４２およびカソード４３と、このサンドイッ
チ構造を両側から挟みつつアノード４２およびカソード
４３とで燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成するセパ
レータ４４，４５と、セパレータ４４，４５の外側に配
置されアノード４２およびカソード４３の集電極となる
集電板４６，４７とにより構成されている。
【００４５】電解質膜４１は、固体高分子材料、例えば
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
あり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード４
２およびカソード４３は、共に炭素繊維からなる糸で織
成したカーボンクロスにより形成されており、このカー
ボンクロスには、触媒としての白金または白金と他の金
属からなる合金等を担持したカーボン粉がクロスの電解
質膜４１側の表面および隙間に練り込まれている。な
お、実施例では、アノード４２およびカソード４３をカ
ーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカー
ボンペーパーまたはカーボンフェルトにより形成する構
成も好適である。
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
あり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード４
２およびカソード４３は、共に炭素繊維からなる糸で織
成したカーボンクロスにより形成されており、このカー
ボンクロスには、触媒としての白金または白金と他の金
属からなる合金等を担持したカーボン粉がクロスの電解
質膜４１側の表面および隙間に練り込まれている。な
お、実施例では、アノード４２およびカソード４３をカ
ーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカー
ボンペーパーまたはカーボンフェルトにより形成する構
成も好適である。
【００４６】この電解質膜４１とアノード４２およびカ
ソード４３は、アノード４２とカソード４３とで電解質
膜４１を挟持した状態で、例えば次の方法により接合さ
れている。
ソード４３は、アノード４２とカソード４３とで電解質
膜４１を挟持した状態で、例えば次の方法により接合さ
れている。
【００４７】カーボンクロスまたはカーボンペーパ等
により形成された電極基材（アノード４２およびカソー
ド４３、以下同じ。）の表面に、予めカーボン粉の表面
に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜４
１とこの電極基材をホットプレスで一体化する方法。
により形成された電極基材（アノード４２およびカソー
ド４３、以下同じ。）の表面に、予めカーボン粉の表面
に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜４
１とこの電極基材をホットプレスで一体化する方法。
【００４８】電極基材の表面に、予めカーボン粉の表
面に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜
４１とこの電極基材を、プロトン導電性固体高分子溶液
で接着して一体化する方法。
面に白金を担持して製作した触媒粉を塗布し、電解質膜
４１とこの電極基材を、プロトン導電性固体高分子溶液
で接着して一体化する方法。
【００４９】予めカーボン粉の表面に白金を担持して
製作した触媒粉を、適当な有機溶剤に分散させてペース
ト化し、電解質膜４１の表面にスクリーン印刷法等の手
法で塗布する。その後、電極基材とホットプレスで一体
化する方法。
製作した触媒粉を、適当な有機溶剤に分散させてペース
ト化し、電解質膜４１の表面にスクリーン印刷法等の手
法で塗布する。その後、電極基材とホットプレスで一体
化する方法。
【００５０】電解質膜４１の表面に、スパッタ法、蒸
着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの薄膜形成法で、白金を
担持し、その後、電極基材とホットプレスで一体化する
方法。
着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの薄膜形成法で、白金を
担持し、その後、電極基材とホットプレスで一体化する
方法。
【００５１】白金触媒を担持したカーボン粉は次のよう
な方法で作成されている。まず、塩化白金酸水溶液とチ
オ硫酸ナトリウムを混合して、亜硫酸白金錯体の水溶液
を得、この水溶液を攪拌しながら、過酸化水素水を摘下
して、水溶液中にコロイド状の白金粒子を析出させる。
次にこの水溶液に担体となるカーボンブラック〔例えば
Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２（米国のＣＡＢＯＴ社の商
標）やデンカブラック（電気化学工業株式会社の商
標）〕を添加しながら、攪拌し、カーボンブラックの表
面にコロイド状の白金粒子を付着させる。そして溶液を
吸引ろ過または加圧ろ過して白金粒子が付着したカーボ
ンブラックを分離した後、脱イオン水で繰り返し洗浄
し、室温で完全に乾燥させる。次に凝集したカーボンブ
ラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中で、２５０
℃〜３５０℃で２時間程度加熱して、カーボンブラック
上の白金を還元するとともに、残留していた塩素を完全
に除去して、白金触媒を完成させる。
な方法で作成されている。まず、塩化白金酸水溶液とチ
オ硫酸ナトリウムを混合して、亜硫酸白金錯体の水溶液
を得、この水溶液を攪拌しながら、過酸化水素水を摘下
して、水溶液中にコロイド状の白金粒子を析出させる。
次にこの水溶液に担体となるカーボンブラック〔例えば
Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２（米国のＣＡＢＯＴ社の商
標）やデンカブラック（電気化学工業株式会社の商
標）〕を添加しながら、攪拌し、カーボンブラックの表
面にコロイド状の白金粒子を付着させる。そして溶液を
吸引ろ過または加圧ろ過して白金粒子が付着したカーボ
ンブラックを分離した後、脱イオン水で繰り返し洗浄
し、室温で完全に乾燥させる。次に凝集したカーボンブ
ラックを粉砕器で粉砕し、水素還元雰囲気中で、２５０
℃〜３５０℃で２時間程度加熱して、カーボンブラック
上の白金を還元するとともに、残留していた塩素を完全
に除去して、白金触媒を完成させる。
【００５２】セパレータ４４，４５は、ガス不透過の導
電性材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とし
た緻密質カーボンにより形成されている。図示するよう
に、セパレータ４４のアノード４２側には、平行に配置
された複数のリブが形成されており、このリブとアノー
ド４２の表面とで燃料ガスの通路をなす流路溝４４ｐが
形成されている。セパレータ４５のカソード４３側に
も、同様に平行に配置された複数のリブが形成されてお
り、このリブとカソード４３の表面とで酸素を含有する
酸化ガスの通路をなす流路溝４５ｐが形成されている。
電性材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とし
た緻密質カーボンにより形成されている。図示するよう
に、セパレータ４４のアノード４２側には、平行に配置
された複数のリブが形成されており、このリブとアノー
ド４２の表面とで燃料ガスの通路をなす流路溝４４ｐが
形成されている。セパレータ４５のカソード４３側に
も、同様に平行に配置された複数のリブが形成されてお
り、このリブとカソード４３の表面とで酸素を含有する
酸化ガスの通路をなす流路溝４５ｐが形成されている。
【００５３】集電板４６，４７は、ガス不透過の導電性
材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻
密質カーボンにより形成されている。
材料、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻
密質カーボンにより形成されている。
【００５４】以上説明した構成が燃料電池スタック１０
の単一セルの構成であるが、実際には、セパレータ４
４，アノード４２，電解質膜４１，カソード４３，セパ
レータ４５をこの順に複数組積層し、その外側に集電板
４６，４７を配置することにより、燃料電池スタック１
０は構成されている。
の単一セルの構成であるが、実際には、セパレータ４
４，アノード４２，電解質膜４１，カソード４３，セパ
レータ４５をこの順に複数組積層し、その外側に集電板
４６，４７を配置することにより、燃料電池スタック１
０は構成されている。
【００５５】燃料ガス供給通路１８は、改質器１６と燃
料電池スタック１０のアノード側ガス入口１０ａとを繋
ぐものであり、実際は、アノード側ガス入口１０ａは、
図示しないマニホールドに接続されており、このマニホ
ールドを介して燃料電池スタック１０の燃料ガス側の複
数の流路溝４４ｐに分岐接続されている。一方、燃料電
池スタック１０のアノード側ガス出口１０ｂは、図示し
ないマニホールドに接続されており、このマニホールド
を介して燃料電池スタック１０の複数の流路溝４４ｐ
（燃料ガス供給通路１８とは反対側から接続）に分岐接
続されている。このアノード側ガス出口１０ｂは、燃料
ガス排出通路１９により改質器１６の後述する改質部１
６ａが備える燃焼部１６ａａに接続されている。
料電池スタック１０のアノード側ガス入口１０ａとを繋
ぐものであり、実際は、アノード側ガス入口１０ａは、
図示しないマニホールドに接続されており、このマニホ
ールドを介して燃料電池スタック１０の燃料ガス側の複
数の流路溝４４ｐに分岐接続されている。一方、燃料電
池スタック１０のアノード側ガス出口１０ｂは、図示し
ないマニホールドに接続されており、このマニホールド
を介して燃料電池スタック１０の複数の流路溝４４ｐ
（燃料ガス供給通路１８とは反対側から接続）に分岐接
続されている。このアノード側ガス出口１０ｂは、燃料
ガス排出通路１９により改質器１６の後述する改質部１
６ａが備える燃焼部１６ａａに接続されている。
【００５６】改質器１６は、メタノールが分解して一酸
化炭素と水素となる分解反応（上式（３））とこの分解
反応により生成した一酸化炭素と水とが反応して二酸化
炭素と水素とが生成される反応（上式（４））とが行な
われる改質部１６ａと、改質部１６ａで反応せずに残っ
ている一酸化炭素を更に水と反応させるシフト反応部１
６ｂと、シフト反応部１６ｂでも反応せずに残っている
一酸化炭素を酸化させる部分酸化反応部１６ｃとから構
成されており、各部１６ａ〜１６ｃは、電子制御ユニッ
ト７０と接続されている。
化炭素と水素となる分解反応（上式（３））とこの分解
反応により生成した一酸化炭素と水とが反応して二酸化
炭素と水素とが生成される反応（上式（４））とが行な
われる改質部１６ａと、改質部１６ａで反応せずに残っ
ている一酸化炭素を更に水と反応させるシフト反応部１
６ｂと、シフト反応部１６ｂでも反応せずに残っている
一酸化炭素を酸化させる部分酸化反応部１６ｃとから構
成されており、各部１６ａ〜１６ｃは、電子制御ユニッ
ト７０と接続されている。
【００５７】改質部１６ａには、改質部１６ａの反応部
を加熱する図示しないバーナーを備えた燃焼部１６ａａ
が設けられており、この燃焼部１６ａａには、改質器１
６により生成された燃料ガスの一部が燃料として供給さ
れると共に、燃料電池スタック１０の燃料ガス系の排出
ガスが燃料ガス排出通路１９により送り込まれる。した
がって、燃料ガス系の排出ガス中の未反応の水素は、こ
の燃焼部１６ａａ内のバーナーにより燃焼される。この
燃焼部１６ａａへの燃料ガスの供給量は、電子制御ユニ
ット７０により調整されており、この調整により改質部
１６ａの運転温度が制御される。
を加熱する図示しないバーナーを備えた燃焼部１６ａａ
が設けられており、この燃焼部１６ａａには、改質器１
６により生成された燃料ガスの一部が燃料として供給さ
れると共に、燃料電池スタック１０の燃料ガス系の排出
ガスが燃料ガス排出通路１９により送り込まれる。した
がって、燃料ガス系の排出ガス中の未反応の水素は、こ
の燃焼部１６ａａ内のバーナーにより燃焼される。この
燃焼部１６ａａへの燃料ガスの供給量は、電子制御ユニ
ット７０により調整されており、この調整により改質部
１６ａの運転温度が制御される。
【００５８】部分酸化反応部１６ｃには、部分酸化反応
部１６ｃ内の反応部に酸化ガス（例えば空気）を導入す
るブロワ１６ｃａが設けられている。このブロワ１６ｃ
ａは、導電ラインにより電子制御ユニット７０に接続さ
れており、電子制御ユニット７０からの駆動信号により
その運転が制御される。このブロワ１６ｃａの運転が制
御されることにより部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガス
の導入量が調整される。
部１６ｃ内の反応部に酸化ガス（例えば空気）を導入す
るブロワ１６ｃａが設けられている。このブロワ１６ｃ
ａは、導電ラインにより電子制御ユニット７０に接続さ
れており、電子制御ユニット７０からの駆動信号により
その運転が制御される。このブロワ１６ｃａの運転が制
御されることにより部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガス
の導入量が調整される。
【００５９】図３は、メタノールセンサ５０の構成の概
略を示す説明図である。図示するように、メタノールセ
ンサ５０は、電解質膜５１と、この電解質膜５１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とする２枚の電極５２，５
４と、このサンドイッチ構造を両側から挟むことにより
サンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚のメッシュ状の金属
板５６，５８と、このサンドイッチ構造および金属板５
６，５８を保持する２個のホルダ６０，６２と、両ホル
ダ６０，６２を電気的に絶縁状態で連結する絶縁性部材
６４とを備える。
略を示す説明図である。図示するように、メタノールセ
ンサ５０は、電解質膜５１と、この電解質膜５１を両側
から挟んでサンドイッチ構造とする２枚の電極５２，５
４と、このサンドイッチ構造を両側から挟むことにより
サンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚のメッシュ状の金属
板５６，５８と、このサンドイッチ構造および金属板５
６，５８を保持する２個のホルダ６０，６２と、両ホル
ダ６０，６２を電気的に絶縁状態で連結する絶縁性部材
６４とを備える。
【００６０】電解質膜５１は、固体高分子材料、例えば
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
ある。電極５２，５４は、炭素繊維からなる糸で織成し
たカーボンクロスにより形成されており、このカーボン
クロスには、触媒としての白金を担持したカーボン粉が
クロスの隙間に練り込まれている。なお、こうした電解
質膜５１と電極５２，５４とは、上述した燃料電池スタ
ック１０の電解質膜４１とアノード４２，カソード４３
とを接合する方法と同様の方法により接合されている。
また、白金触媒を担持したカーボン粉も、上述した方法
と同様な方法により作成されている。
フッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体で
ある。電極５２，５４は、炭素繊維からなる糸で織成し
たカーボンクロスにより形成されており、このカーボン
クロスには、触媒としての白金を担持したカーボン粉が
クロスの隙間に練り込まれている。なお、こうした電解
質膜５１と電極５２，５４とは、上述した燃料電池スタ
ック１０の電解質膜４１とアノード４２，カソード４３
とを接合する方法と同様の方法により接合されている。
また、白金触媒を担持したカーボン粉も、上述した方法
と同様な方法により作成されている。
【００６１】金属板５６、５８は、メッシュ状のもの
で、ガスの電極５２，５４への到達を妨げない構造とな
っている。その材料としては、電気伝導性に優れ、錆に
くく、水素脆性を生じないものが望ましく、例えば、チ
タンやステンレス等が用いられている。また、メッシュ
状の銅板の表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例
えば鍍金）した物でもよい。さらに、前述の要求性能を
満たすものであれば、多孔質のカーボン板や、発泡ニッ
ケルの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば
鍍金）した物、あるいは、エンジニアリングプラスチッ
クの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば鍍
金）し、電気導電性を確保した物であってもかまわな
い。
で、ガスの電極５２，５４への到達を妨げない構造とな
っている。その材料としては、電気伝導性に優れ、錆に
くく、水素脆性を生じないものが望ましく、例えば、チ
タンやステンレス等が用いられている。また、メッシュ
状の銅板の表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例
えば鍍金）した物でもよい。さらに、前述の要求性能を
満たすものであれば、多孔質のカーボン板や、発泡ニッ
ケルの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば
鍍金）した物、あるいは、エンジニアリングプラスチッ
クの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば鍍
金）し、電気導電性を確保した物であってもかまわな
い。
【００６２】ホルダ６０，６２は、円柱の内部にフラン
ジ６０ａ，６２ａを持つ形状で、そのフランジ６０ａ，
６２ａで電解質膜５１，電極５２，５４および金属板５
６，５８を挟持する。その材料としては、電気伝導性に
優れ、錆にくく、水素脆性を生じないものが望ましく、
例えば、チタンやステンレス等が用いられる。このホル
ダ６０，６２も上記要求性能を満たせばよいので、銅板
の表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば鍍
金）した物や、緻密質のカーボン板やエンジニアリング
プラスチックの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆
（例えば鍍金）し、電気導電性を確保した物であっても
かまわない。
ジ６０ａ，６２ａを持つ形状で、そのフランジ６０ａ，
６２ａで電解質膜５１，電極５２，５４および金属板５
６，５８を挟持する。その材料としては、電気伝導性に
優れ、錆にくく、水素脆性を生じないものが望ましく、
例えば、チタンやステンレス等が用いられる。このホル
ダ６０，６２も上記要求性能を満たせばよいので、銅板
の表面を金、白金、チタン等の金属で被覆（例えば鍍
金）した物や、緻密質のカーボン板やエンジニアリング
プラスチックの表面を金、白金、チタン等の金属で被覆
（例えば鍍金）し、電気導電性を確保した物であっても
かまわない。
【００６３】なお、ホルダ６２の電解質膜５１側には、
Ｏリング６６が設けられており、一方の電極側の雰囲気
が他方の電極側に漏れるのを防止している。ここで、Ｏ
リング６６に代えて、電解質膜５１の端部をホルダ６２
に接着剤で直接張り付けたり、熱圧着で張り付けたりし
て、シール性を確保する構成としてもよい。
Ｏリング６６が設けられており、一方の電極側の雰囲気
が他方の電極側に漏れるのを防止している。ここで、Ｏ
リング６６に代えて、電解質膜５１の端部をホルダ６２
に接着剤で直接張り付けたり、熱圧着で張り付けたりし
て、シール性を確保する構成としてもよい。
【００６４】ホルダ６０，６２の外周には、ネジ６０
ｂ，６２ｂが切られており、これらネジ６０ｂ，６２ｂ
と絶縁性部材６４の内側に切られた２つのネジ６４ａ，
６４ｂとを互いに螺合することにより、両ホルダ６０，
６２は、その間の電極５２，電解質膜５１および電極５
４を挟持した状態で連結される。なお、絶縁性部材６４
の材料としては、例えばポリ四フッ化エチレン等の樹脂
が用いられている。
ｂ，６２ｂが切られており、これらネジ６０ｂ，６２ｂ
と絶縁性部材６４の内側に切られた２つのネジ６４ａ，
６４ｂとを互いに螺合することにより、両ホルダ６０，
６２は、その間の電極５２，電解質膜５１および電極５
４を挟持した状態で連結される。なお、絶縁性部材６４
の材料としては、例えばポリ四フッ化エチレン等の樹脂
が用いられている。
【００６５】また、このメタノールセンサ５０は、一方
側のホルダ６０にネジ合いにて連結することにより燃料
ガスを電極５２に導くガス流入通路６８を形成する通路
部材６７を備えている。この通路部材６７は、絶縁性の
材料から形成されており、燃料ガス供給通路１８に形成
された取付口１８ａに螺合されている。なお、他方側の
ホルダ６２には、特別なガス通路は接続されておらず、
電極５４は大気に開放された状態となっている。
側のホルダ６０にネジ合いにて連結することにより燃料
ガスを電極５２に導くガス流入通路６８を形成する通路
部材６７を備えている。この通路部材６７は、絶縁性の
材料から形成されており、燃料ガス供給通路１８に形成
された取付口１８ａに螺合されている。なお、他方側の
ホルダ６２には、特別なガス通路は接続されておらず、
電極５４は大気に開放された状態となっている。
【００６６】さらに、このメタノールセンサ５０は、両
ホルダ６０，６２に設けられた検出端子６０Ｔ，６２Ｔ
に電気的に接続され、電極５２，５４間の電位差（起電
力）を検出する電圧計６９を備えている。この電圧計６
９は、電子制御ユニット７０に接続されている。なお、
燃料ガスが供給される電極５２側のホルダ６０の検出端
子６０Ｔはマイナス極、大気に連通する電極５４側のホ
ルダ６２の検出端子６２Ｔはプラス極となるように電圧
計６９が接続されている。
ホルダ６０，６２に設けられた検出端子６０Ｔ，６２Ｔ
に電気的に接続され、電極５２，５４間の電位差（起電
力）を検出する電圧計６９を備えている。この電圧計６
９は、電子制御ユニット７０に接続されている。なお、
燃料ガスが供給される電極５２側のホルダ６０の検出端
子６０Ｔはマイナス極、大気に連通する電極５４側のホ
ルダ６２の検出端子６２Ｔはプラス極となるように電圧
計６９が接続されている。
【００６７】電子制御ユニット７０は、マイクロコンピ
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ７２と、ＣＰＵ７２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ７４と、同じくＣＰＵ７２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ７６と、メタノールセンサ５０の電
圧計６９からの信号や図示しない各種センサからの検出
信号を入力すると共にＣＰＵ７２での演算結果に応じて
改質器１６の各部１６ａ〜１６ｃ等に駆動信号を出力す
る入出力ポート７８等を備える。なお、図１ではアノー
ド側ガス系統のみを記載し、カソード側ガス系統の記載
は省略してある。
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ７２と、ＣＰＵ７２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ７４と、同じくＣＰＵ７２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ７６と、メタノールセンサ５０の電
圧計６９からの信号や図示しない各種センサからの検出
信号を入力すると共にＣＰＵ７２での演算結果に応じて
改質器１６の各部１６ａ〜１６ｃ等に駆動信号を出力す
る入出力ポート７８等を備える。なお、図１ではアノー
ド側ガス系統のみを記載し、カソード側ガス系統の記載
は省略してある。
【００６８】次に、こうして構成された実施例の燃料電
池システム１が備えるメタノールセンサ５０により燃料
ガス中のメタノール濃度が検出される様子について説明
する。メタノールセンサ５０の電極５２に燃料ガスが供
給されると、電極５２には水素が、電極５４には大気中
の酸素が供給されることから、各電極５２，５４の電解
質膜５１の表面では上式（１）および（２）で示す反応
が行なわれる。
池システム１が備えるメタノールセンサ５０により燃料
ガス中のメタノール濃度が検出される様子について説明
する。メタノールセンサ５０の電極５２に燃料ガスが供
給されると、電極５２には水素が、電極５４には大気中
の酸素が供給されることから、各電極５２，５４の電解
質膜５１の表面では上式（１）および（２）で示す反応
が行なわれる。
【００６９】この反応は、水素と酸素とを燃料として発
電する燃料電池における反応であるから、両電極５２，
５４間には、起電力が生じる。両電極５２，５４間に何
等負荷を接続しない状態での起電力は、開放端子電圧
（Open Circuit Voltage）ＯＣＶや開放端電圧あるいは
無負荷電圧等と呼ばれる。いま、燃料ガスにメタノール
が混在すると、両電極５２，５４間に生じる開放端子電
圧ＯＣＶは、燃料ガス中のメタノールの濃度が高くなる
につれて小さくなる。この現象は、燃料ガス中のメタノ
ールが電解質膜５１を透過して電極５４の電解質膜５１
の表面で酸素と反応し、電極５４側の電位を下げること
に起因すると考えられる。燃料ガス中のメタノールの濃
度と両電極５２，５４間に生じる開放端子電圧ＯＣＶと
の関係を例示するグラフを図４に示す。図中、各メタノ
ール濃度における開放端子電圧ＯＣＶを表わす４種類の
ハッチングされた棒は、グラフ中右下のボックス内に表
示されるように、１．５気圧｛１５２ｋＰａ｝の燃料ガ
スに対して、１．０気圧｛１０１ｋＰａ｝，１．５気圧
｛１５２ｋＰａ｝，２．０気圧（２０３ｋＰａ｝，２．
５気圧｛２５３ｋＰａ｝の酸化ガスを電極５４側に作用
させた状態のものである。図４のグラフから解るよう
に、燃料ガス中のメタノールの濃度が高くなるにつれ
て、４種類のどの状態でも開放端子電圧ＯＣＶは順次低
下する。
電する燃料電池における反応であるから、両電極５２，
５４間には、起電力が生じる。両電極５２，５４間に何
等負荷を接続しない状態での起電力は、開放端子電圧
（Open Circuit Voltage）ＯＣＶや開放端電圧あるいは
無負荷電圧等と呼ばれる。いま、燃料ガスにメタノール
が混在すると、両電極５２，５４間に生じる開放端子電
圧ＯＣＶは、燃料ガス中のメタノールの濃度が高くなる
につれて小さくなる。この現象は、燃料ガス中のメタノ
ールが電解質膜５１を透過して電極５４の電解質膜５１
の表面で酸素と反応し、電極５４側の電位を下げること
に起因すると考えられる。燃料ガス中のメタノールの濃
度と両電極５２，５４間に生じる開放端子電圧ＯＣＶと
の関係を例示するグラフを図４に示す。図中、各メタノ
ール濃度における開放端子電圧ＯＣＶを表わす４種類の
ハッチングされた棒は、グラフ中右下のボックス内に表
示されるように、１．５気圧｛１５２ｋＰａ｝の燃料ガ
スに対して、１．０気圧｛１０１ｋＰａ｝，１．５気圧
｛１５２ｋＰａ｝，２．０気圧（２０３ｋＰａ｝，２．
５気圧｛２５３ｋＰａ｝の酸化ガスを電極５４側に作用
させた状態のものである。図４のグラフから解るよう
に、燃料ガス中のメタノールの濃度が高くなるにつれ
て、４種類のどの状態でも開放端子電圧ＯＣＶは順次低
下する。
【００７０】メタノールセンサ５０では、こうした開放
端子電圧ＯＣＶを電圧計６９により検出する。この検出
信号は、入出力ポート７８を介して電子制御ユニット７
０に入力される。電子制御ユニット７０では、ＣＰＵ７
２が、入力された開放端子電圧ＯＣＶに対して、予めＲ
ＯＭ７４に記憶している燃料ガス中のメタノール濃度と
電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣＶとの関
係を示したマップ、例えば図５に示すグラフを参照して
対応するメタノール濃度を求める。
端子電圧ＯＣＶを電圧計６９により検出する。この検出
信号は、入出力ポート７８を介して電子制御ユニット７
０に入力される。電子制御ユニット７０では、ＣＰＵ７
２が、入力された開放端子電圧ＯＣＶに対して、予めＲ
ＯＭ７４に記憶している燃料ガス中のメタノール濃度と
電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣＶとの関
係を示したマップ、例えば図５に示すグラフを参照して
対応するメタノール濃度を求める。
【００７１】次に、こうして構成された燃料電池システ
ム１の動作について説明する。燃料電池システム１は、
燃料電池スタック１０が効率よく発電するよう電子制御
ユニット７０により、メタノールタンク１２および水タ
ンク１４から改質部１６ａへのメタノールおよび水の供
給流量の制御、改質部１６ａの反応部を加熱するバーナ
ーへの燃料ガスの供給量の制御、部分酸化反応部１６ｃ
への酸化ガスの導入量の制御、燃料電池スタック１０の
温度制御等が行なわれる。これらの制御のうち、燃料ガ
ス中に含まれるメタノールの濃度による制御について、
図６に示すメタノール濃度制御ルーチンに基づき説明す
る。本ルーチンは、例えば、燃料電池システム１の運転
を開始した後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、
１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
ム１の動作について説明する。燃料電池システム１は、
燃料電池スタック１０が効率よく発電するよう電子制御
ユニット７０により、メタノールタンク１２および水タ
ンク１４から改質部１６ａへのメタノールおよび水の供
給流量の制御、改質部１６ａの反応部を加熱するバーナ
ーへの燃料ガスの供給量の制御、部分酸化反応部１６ｃ
への酸化ガスの導入量の制御、燃料電池スタック１０の
温度制御等が行なわれる。これらの制御のうち、燃料ガ
ス中に含まれるメタノールの濃度による制御について、
図６に示すメタノール濃度制御ルーチンに基づき説明す
る。本ルーチンは、例えば、燃料電池システム１の運転
を開始した後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、
１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【００７２】メタノール濃度制御ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ７２は、メタノールセンサ５０により検出さ
れる燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を入出力ポート７
８を介して入力する（ステップＳ１００）。このメタノ
ール濃度Ｃ１の入力は、まずメタノールセンサ５０に設
けられた電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣ
Ｖを入出力ポート７８を介して読み込み、この開放端子
電圧ＯＣＶに対して予めＲＯＭ７４に記憶している燃料
ガス中のメタノール濃度と開放端子電圧ＯＣＶとの関係
を示すマップ（例えば、図５）を参照して、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を求めることにより行なわれる。
と、ＣＰＵ７２は、メタノールセンサ５０により検出さ
れる燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を入出力ポート７
８を介して入力する（ステップＳ１００）。このメタノ
ール濃度Ｃ１の入力は、まずメタノールセンサ５０に設
けられた電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣ
Ｖを入出力ポート７８を介して読み込み、この開放端子
電圧ＯＣＶに対して予めＲＯＭ７４に記憶している燃料
ガス中のメタノール濃度と開放端子電圧ＯＣＶとの関係
を示すマップ（例えば、図５）を参照して、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を求めることにより行なわれる。
【００７３】次に、続いてこのメタノール濃度Ｃ１と予
めＲＯＭ７４に記憶してある所定値ＣＳ１とを比較する
（ステップＳ１０２）。この所定値ＣＳ１は、燃料電池
スタック１０が許容し得る燃料ガス中のメタノール濃度
の最大値として設定されるものであり、燃料電池スタッ
ク１０の性能やメタノールセンサ５０の性能等によって
定められる。実施例の燃料電池システム１では、この所
定値ＣＳ１は１ｍｏｌ％に設定されている。
めＲＯＭ７４に記憶してある所定値ＣＳ１とを比較する
（ステップＳ１０２）。この所定値ＣＳ１は、燃料電池
スタック１０が許容し得る燃料ガス中のメタノール濃度
の最大値として設定されるものであり、燃料電池スタッ
ク１０の性能やメタノールセンサ５０の性能等によって
定められる。実施例の燃料電池システム１では、この所
定値ＣＳ１は１ｍｏｌ％に設定されている。
【００７４】メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１より小
さいときには、電子制御ユニット７０により温度制御さ
れる改質部１６ａの目標運転温度である目標温度ＴＫＭ
に所定温度ＴＫ１を設定して（ステップＳ１０４）、本
ルーチンを終了する。一方メタノール濃度Ｃ１が所定値
ＣＳ１以上のときには目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１
より高温側の所定温度ＴＫ２を設定して（ステップＳ１
０６）、本ルーチンを終了する。ここで、電子制御ユニ
ット７０による改質部１６ａの温度制御は、具体的に
は、改質部１６ａの反応部に設けられた図示しない温度
センサにより検出される温度と目標温度ＴＫＭとの偏差
が小さくなるよう改質部１６ａの燃焼部１６ａａへの燃
料ガスの供給量を調整するフィードバック制御により行
なわれる。所定温度ＴＫ１は、燃料電池システム１にお
ける定常運転状態での改質部１６ａの運転温度であり、
燃料電池スタック１０のメタノールの許容濃度や改質器
１６の性能等により定められるものである。実施例で
は、この所定温度ＴＫ１は２５０℃ないし３００℃の温
度に設定されている。また、所定温度ＴＫ２は、所定温
度ＴＫ１より５℃ないし４０℃程度高い温度に設定され
ている。
さいときには、電子制御ユニット７０により温度制御さ
れる改質部１６ａの目標運転温度である目標温度ＴＫＭ
に所定温度ＴＫ１を設定して（ステップＳ１０４）、本
ルーチンを終了する。一方メタノール濃度Ｃ１が所定値
ＣＳ１以上のときには目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１
より高温側の所定温度ＴＫ２を設定して（ステップＳ１
０６）、本ルーチンを終了する。ここで、電子制御ユニ
ット７０による改質部１６ａの温度制御は、具体的に
は、改質部１６ａの反応部に設けられた図示しない温度
センサにより検出される温度と目標温度ＴＫＭとの偏差
が小さくなるよう改質部１６ａの燃焼部１６ａａへの燃
料ガスの供給量を調整するフィードバック制御により行
なわれる。所定温度ＴＫ１は、燃料電池システム１にお
ける定常運転状態での改質部１６ａの運転温度であり、
燃料電池スタック１０のメタノールの許容濃度や改質器
１６の性能等により定められるものである。実施例で
は、この所定温度ＴＫ１は２５０℃ないし３００℃の温
度に設定されている。また、所定温度ＴＫ２は、所定温
度ＴＫ１より５℃ないし４０℃程度高い温度に設定され
ている。
【００７５】したがって、ステップＳ１０２ないしステ
ップＳ１０６では、メタノール濃度Ｃ１が、燃料電池ス
タック１０における燃料ガスのメタノールの許容濃度で
ある所定値ＣＳ１より小さいときには燃料電池システム
１の定常運転状態を継続し、所定値ＣＳ１以上のときに
は改質部１６ａの運転温度を定常運転状態の所定温度Ｔ
Ｋ１からこの所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度ＴＫ
２に高める。このように改質部１６ａの運転温度を高め
るのは、改質部１６ａの運転温度を高くすると、改質部
１６ａにおけるメタノールの分解反応（上式（３））が
促進され、結果として、燃料ガス中のメタノール濃度が
低減されるからである。
ップＳ１０６では、メタノール濃度Ｃ１が、燃料電池ス
タック１０における燃料ガスのメタノールの許容濃度で
ある所定値ＣＳ１より小さいときには燃料電池システム
１の定常運転状態を継続し、所定値ＣＳ１以上のときに
は改質部１６ａの運転温度を定常運転状態の所定温度Ｔ
Ｋ１からこの所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度ＴＫ
２に高める。このように改質部１６ａの運転温度を高め
るのは、改質部１６ａの運転温度を高くすると、改質部
１６ａにおけるメタノールの分解反応（上式（３））が
促進され、結果として、燃料ガス中のメタノール濃度が
低減されるからである。
【００７６】以上説明した実施例の燃料電池システム１
によれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が燃料電池
スタック１０の許容濃度（所定値ＣＳ１）以上のとき
に、改質部１６ａの運転温度を高くして、改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応を促進するから、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を低くすることができる。この結
果、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が高くなることに
基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防止す
ることができ、システム全体の運転効率をより高くする
ことができる。
によれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が燃料電池
スタック１０の許容濃度（所定値ＣＳ１）以上のとき
に、改質部１６ａの運転温度を高くして、改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応を促進するから、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を低くすることができる。この結
果、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が高くなることに
基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防止す
ることができ、システム全体の運転効率をより高くする
ことができる。
【００７７】また、燃料ガスに含まれるメタノールが、
電極５２，５４間の開放端子電圧ＯＣＶを低下させるこ
とに基づいて、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を高精
度で検出することができる。また、燃料ガスが供給され
る電極５２とは反対側の電極５４が大気に開放された状
態となっているから、その電極５４側に特別なガス導入
路を設ける必要がない。このため、装置全体がコンパク
トなものにすることができる。
電極５２，５４間の開放端子電圧ＯＣＶを低下させるこ
とに基づいて、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を高精
度で検出することができる。また、燃料ガスが供給され
る電極５２とは反対側の電極５４が大気に開放された状
態となっているから、その電極５４側に特別なガス導入
路を設ける必要がない。このため、装置全体がコンパク
トなものにすることができる。
【００７８】なお、実施例では燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、メタノール濃
度Ｃ１に拘わらず改質部１６ａの運転温度を定常運転状
態の所定温度ＴＫ１より高い所定温度ＴＫ２としたが、
メタノール濃度Ｃ１に応じて改質部１６ａの運転温度を
上昇させる構成も好適である。また、図７に示すメタノ
ール濃度制御ルーチンのように、メタノール濃度Ｃ１の
濃度が所定値ＣＳ１よりさらに高い濃度である所定値Ｃ
Ｓ２以上のときには、燃料電池システム１の運転を停止
する構成としてもよい。
濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、メタノール濃
度Ｃ１に拘わらず改質部１６ａの運転温度を定常運転状
態の所定温度ＴＫ１より高い所定温度ＴＫ２としたが、
メタノール濃度Ｃ１に応じて改質部１６ａの運転温度を
上昇させる構成も好適である。また、図７に示すメタノ
ール濃度制御ルーチンのように、メタノール濃度Ｃ１の
濃度が所定値ＣＳ１よりさらに高い濃度である所定値Ｃ
Ｓ２以上のときには、燃料電池システム１の運転を停止
する構成としてもよい。
【００７９】この図７に示すメタノール濃度制御ルーチ
ンでは、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を入力したら
（ステップＳ１００）、まずメタノール濃度Ｃ１を所定
値ＣＳ２と比較し（ステップＳ１０１）、メタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６によ
る改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック
１０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続
され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転する
ことができないと判断して、燃料電池システム１の運転
を停止する処理を行なって（ステップＳ１０８）、本ル
ーチンを終了する。一方、メタノール濃度Ｃ１が所定値
ＣＳ２より小さいときには、図６に示したメタノール濃
度制御ルーチンのステップＳ１０２ないしＳ１０６と同
一の処理を行なって本ルーチンを終了する。ここで、所
定値ＣＳ２は、燃料ガス中のメタノール濃度に基づく燃
料電池スタック１０からの出力の低下が許容し得る最大
値となる燃料ガス中のメタノール濃度として設定される
ものであり、燃料電池スタック１０の性能や燃料電池ス
タック１０から電力の供給を受ける機器（負荷）の性能
などによって定められる。この変形例では、所定値ＣＳ
２は５ｍｏｌ％に設定されている。また、所定値ＣＳ１
は、図６に示したメタノール濃度制御ルーチンで説明し
た所定値ＣＳ１と同一である（以下の第２実施例以降で
も同じ）。
ンでは、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を入力したら
（ステップＳ１００）、まずメタノール濃度Ｃ１を所定
値ＣＳ２と比較し（ステップＳ１０１）、メタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６によ
る改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック
１０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続
され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転する
ことができないと判断して、燃料電池システム１の運転
を停止する処理を行なって（ステップＳ１０８）、本ル
ーチンを終了する。一方、メタノール濃度Ｃ１が所定値
ＣＳ２より小さいときには、図６に示したメタノール濃
度制御ルーチンのステップＳ１０２ないしＳ１０６と同
一の処理を行なって本ルーチンを終了する。ここで、所
定値ＣＳ２は、燃料ガス中のメタノール濃度に基づく燃
料電池スタック１０からの出力の低下が許容し得る最大
値となる燃料ガス中のメタノール濃度として設定される
ものであり、燃料電池スタック１０の性能や燃料電池ス
タック１０から電力の供給を受ける機器（負荷）の性能
などによって定められる。この変形例では、所定値ＣＳ
２は５ｍｏｌ％に設定されている。また、所定値ＣＳ１
は、図６に示したメタノール濃度制御ルーチンで説明し
た所定値ＣＳ１と同一である（以下の第２実施例以降で
も同じ）。
【００８０】以上説明した実施例の変形例によれば、メ
タノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質
器１６による改質反応が正常に行なわれておらず燃料電
池スタック１０からの出力が低下して燃料電池スタック
１０に接続され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常
に運転することができないと判断して、燃料電池システ
ム１の運転を停止することができる。この結果、燃料電
池スタック１０からの出力が低下した状態での燃料電池
システム１の運転を防止することができる。
タノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質
器１６による改質反応が正常に行なわれておらず燃料電
池スタック１０からの出力が低下して燃料電池スタック
１０に接続され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常
に運転することができないと判断して、燃料電池システ
ム１の運転を停止することができる。この結果、燃料電
池スタック１０からの出力が低下した状態での燃料電池
システム１の運転を防止することができる。
【００８１】次に本発明の第２の実施例である燃料電池
システム１Ｂについて説明する。図８は、本発明の第２
実施例である燃料電池システム１Ｂの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第２実施例の
燃料電池システム１Ｂは、メタノールセンサ５０を備え
ない点、電圧計８２，２次電池８０および切換器８４を
備える点を除き、第１実施例の燃料電池システム１と同
一の構成をしている。したがって、第２実施例の燃料電
池システム１Ｂのうち第１実施例の燃料電池システム１
と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は
省略する。
システム１Ｂについて説明する。図８は、本発明の第２
実施例である燃料電池システム１Ｂの構成の概略を例示
するブロック図である。図示するように、第２実施例の
燃料電池システム１Ｂは、メタノールセンサ５０を備え
ない点、電圧計８２，２次電池８０および切換器８４を
備える点を除き、第１実施例の燃料電池システム１と同
一の構成をしている。したがって、第２実施例の燃料電
池システム１Ｂのうち第１実施例の燃料電池システム１
と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は
省略する。
【００８２】第２実施例の燃料電池システム１Ｂは、図
示しないモータ等の機器（負荷）へ電力を供給可能な２
次電池８０と、燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差を検出する電圧計８２と、燃料電
池スタック１０からの出力と２次電池からの出力とを切
り換える切換器８４とを備える。燃料電池スタック１０
の出力端子１１ａ，１１ｂは、電力供給ライン８８に介
挿された切換器８４を介して図示しない機器（負荷）に
接続されている。
示しないモータ等の機器（負荷）へ電力を供給可能な２
次電池８０と、燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差を検出する電圧計８２と、燃料電
池スタック１０からの出力と２次電池からの出力とを切
り換える切換器８４とを備える。燃料電池スタック１０
の出力端子１１ａ，１１ｂは、電力供給ライン８８に介
挿された切換器８４を介して図示しない機器（負荷）に
接続されている。
【００８３】２次電池８０は、切換器８４に接続されて
おり、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあり、か
つ、燃料電池スタック１０から機器（負荷）への電力の
供給が過剰な状態のときに、切換器８４により電力供給
ライン８８に接続されて、この過剰の電力を充電する。
なお、電圧計８２および切換器８４は、電子制御ユニッ
ト７０に接続されている。
おり、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあり、か
つ、燃料電池スタック１０から機器（負荷）への電力の
供給が過剰な状態のときに、切換器８４により電力供給
ライン８８に接続されて、この過剰の電力を充電する。
なお、電圧計８２および切換器８４は、電子制御ユニッ
ト７０に接続されている。
【００８４】こうして構成された第２実施例の燃料電池
システム１Ｂの電子制御ユニット７０では、図９に例示
するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。このル
ーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行される
メタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池システ
ム１Ｂの運転が開始された後の定常運転状態時に、所定
時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
システム１Ｂの電子制御ユニット７０では、図９に例示
するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。このル
ーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行される
メタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池システ
ム１Ｂの運転が開始された後の定常運転状態時に、所定
時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【００８５】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ７２
は、まず、入出力ポート７８を介して切換器８４に駆動
信号を出力して、電力供給ライン８８に接続されている
図示しない機器（負荷）への電力の供給源を、燃料電池
スタック１０から２次電池８０へ切り換える（ステップ
Ｓ１１０）。続いて、電圧計８２により検出される無負
荷状態となった燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差を入出力ポート７８を介して読み
込む（ステップＳ１１２）。そして、切換器８４に駆動
信号を出力し、機器（負荷）への電力の供給源を、２次
電池８０から燃料電池スタック１０へ戻す（ステップＳ
１１４）。
は、まず、入出力ポート７８を介して切換器８４に駆動
信号を出力して、電力供給ライン８８に接続されている
図示しない機器（負荷）への電力の供給源を、燃料電池
スタック１０から２次電池８０へ切り換える（ステップ
Ｓ１１０）。続いて、電圧計８２により検出される無負
荷状態となった燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差を入出力ポート７８を介して読み
込む（ステップＳ１１２）。そして、切換器８４に駆動
信号を出力し、機器（負荷）への電力の供給源を、２次
電池８０から燃料電池スタック１０へ戻す（ステップＳ
１１４）。
【００８６】次に、読み込んだ電位差に基づいて燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１を演算する（ステップＳ１１
６）。メタノール濃度Ｃ１は次のようにして求められ
る。第１実施例の燃料電池システム１が備えるメタノー
ルセンサ５０は、上述したように固体高分子型の燃料電
池のセル構造と同一の構成をしているから、燃料電池ス
タック１０をメタノールセンサ５０と同じ状態とすれ
ば、メタノールセンサ５０で燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１を検出するのと同様に燃料電池スタック１０で燃
料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出することができ
る。すなわち、第１実施例の燃料電池システム１が備え
るメタノールセンサ５０では、電極５２，５４間の開放
端子電圧ＯＣＶを検出し、この開放端子電圧ＯＣＶに対
して予めＲＯＭ７４に記憶した燃料ガス中のメタノール
の濃度と電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣ
Ｖとの関係を示すマップを参照して燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を求めたから、燃料電池スタック１０で
は、無負荷状態の燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差（開放端子電圧ＯＣＶ）を検出
し、この検出した電位差に対して、予め燃料ガス中のメ
タノールの濃度と無負荷状態における燃料電池スタック
１０の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差との関係を調
べておき、これをマップとしてＲＯＭ７４に記憶したも
のを参照することにより燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を求めることができる。
ス中のメタノール濃度Ｃ１を演算する（ステップＳ１１
６）。メタノール濃度Ｃ１は次のようにして求められ
る。第１実施例の燃料電池システム１が備えるメタノー
ルセンサ５０は、上述したように固体高分子型の燃料電
池のセル構造と同一の構成をしているから、燃料電池ス
タック１０をメタノールセンサ５０と同じ状態とすれ
ば、メタノールセンサ５０で燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１を検出するのと同様に燃料電池スタック１０で燃
料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出することができ
る。すなわち、第１実施例の燃料電池システム１が備え
るメタノールセンサ５０では、電極５２，５４間の開放
端子電圧ＯＣＶを検出し、この開放端子電圧ＯＣＶに対
して予めＲＯＭ７４に記憶した燃料ガス中のメタノール
の濃度と電圧計６９により検出される開放端子電圧ＯＣ
Ｖとの関係を示すマップを参照して燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を求めたから、燃料電池スタック１０で
は、無負荷状態の燃料電池スタック１０の出力端子１１
ａ，１１ｂ間の電位差（開放端子電圧ＯＣＶ）を検出
し、この検出した電位差に対して、予め燃料ガス中のメ
タノールの濃度と無負荷状態における燃料電池スタック
１０の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差との関係を調
べておき、これをマップとしてＲＯＭ７４に記憶したも
のを参照することにより燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を求めることができる。
【００８７】こうしてメタノール濃度Ｃ１を求めると、
求めたメタノール濃度Ｃ１と所定値ＣＳ２とを比較する
（ステップＳ１１８）。ここで、所定値ＣＳ２は、第１
実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノール濃
度制御ルーチン（図７）における所定値ＣＳ２と同一で
ある（以下の第３実施例以降でも同じ）。メタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６によ
る改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック
１０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続
され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転する
ことができないと判断し、ＣＰＵ７２は、切換器８４に
駆動信号を出力して、機器（負荷）への電力の供給源
を、燃料電池スタック１０から２次電池８０へ切り換え
て（ステップＳ１２６）、本ルーチンを終了する。一
方、メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２より小さいとき
には、第１実施例のメタノール濃度制御ルーチン（図
６）に示すステップＳ１０２ないしＳ１０６と同一の処
理、すなわち改質部１６ａの目標温度ＴＫＭを燃料ガス
中のメタノール濃度Ｃ１に応じて変更する処理を実行し
て本ルーチンを終了する。
求めたメタノール濃度Ｃ１と所定値ＣＳ２とを比較する
（ステップＳ１１８）。ここで、所定値ＣＳ２は、第１
実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノール濃
度制御ルーチン（図７）における所定値ＣＳ２と同一で
ある（以下の第３実施例以降でも同じ）。メタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６によ
る改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック
１０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続
され電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転する
ことができないと判断し、ＣＰＵ７２は、切換器８４に
駆動信号を出力して、機器（負荷）への電力の供給源
を、燃料電池スタック１０から２次電池８０へ切り換え
て（ステップＳ１２６）、本ルーチンを終了する。一
方、メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２より小さいとき
には、第１実施例のメタノール濃度制御ルーチン（図
６）に示すステップＳ１０２ないしＳ１０６と同一の処
理、すなわち改質部１６ａの目標温度ＴＫＭを燃料ガス
中のメタノール濃度Ｃ１に応じて変更する処理を実行し
て本ルーチンを終了する。
【００８８】以上説明した第２実施例の燃料電池システ
ム１Ｂによれば、燃料電池スタック１０本体をメタノー
ルセンサとして用い、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
を検出することができる。こうした燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出するために第２実施例の燃料電池シ
ステム１Ｂが備える２次電池８０，電圧計８２および切
換器８４は、例えば、燃料電池システムが移動車両に搭
載される場合等には通常搭載される機器であるから、燃
料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出するのに新たな機
器を加えることなしに検出することができる。この結
果、システムを簡易な構成にすることができる。
ム１Ｂによれば、燃料電池スタック１０本体をメタノー
ルセンサとして用い、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
を検出することができる。こうした燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出するために第２実施例の燃料電池シ
ステム１Ｂが備える２次電池８０，電圧計８２および切
換器８４は、例えば、燃料電池システムが移動車両に搭
載される場合等には通常搭載される機器であるから、燃
料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出するのに新たな機
器を加えることなしに検出することができる。この結
果、システムを簡易な構成にすることができる。
【００８９】また、燃料電池スタック１０本体を用いて
燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出する際、機器
（負荷）への電力の供給源を燃料電池スタック１０から
２次電池８０へ切り換えるから、機器（負荷）に必要な
電力を安定して供給することができる。
燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を検出する際、機器
（負荷）への電力の供給源を燃料電池スタック１０から
２次電池８０へ切り換えるから、機器（負荷）に必要な
電力を安定して供給することができる。
【００９０】さらに、メタノール濃度制御ルーチン（図
９）におけるステップＳ１１８で、メタノール濃度Ｃ１
が所定値ＣＳ２以上のときには、機器（負荷）への電力
の供給源を燃料電池スタック１０から２次電池８０へ切
り換えるから、燃料電池スタック１０から必要な電力の
供給ができない状態となったときでも、機器（負荷）を
正常に運転することができる。この際、燃料電池スタッ
ク１０には機器（負荷）接続されていないから、その運
転を自由に変更することができる。この結果、例えば、
燃料電池スタック１０の運転を一旦停止して、燃料ガス
中のメタノール濃度Ｃ１を低下させるといった処理を行
なうこともできる。また、燃料ガス中のメタノール濃度
Ｃ１を低下させる処理に代えて、２次電池８０に接続さ
れた駆動機器（負荷）を正常に停止させ、燃料電池シス
テム１を停止するといった処理を行なうこともできる。
９）におけるステップＳ１１８で、メタノール濃度Ｃ１
が所定値ＣＳ２以上のときには、機器（負荷）への電力
の供給源を燃料電池スタック１０から２次電池８０へ切
り換えるから、燃料電池スタック１０から必要な電力の
供給ができない状態となったときでも、機器（負荷）を
正常に運転することができる。この際、燃料電池スタッ
ク１０には機器（負荷）接続されていないから、その運
転を自由に変更することができる。この結果、例えば、
燃料電池スタック１０の運転を一旦停止して、燃料ガス
中のメタノール濃度Ｃ１を低下させるといった処理を行
なうこともできる。また、燃料ガス中のメタノール濃度
Ｃ１を低下させる処理に代えて、２次電池８０に接続さ
れた駆動機器（負荷）を正常に停止させ、燃料電池シス
テム１を停止するといった処理を行なうこともできる。
【００９１】もとより、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
【００９２】第２実施例の燃料電池システム１Ｂでは、
燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上の
ときには、駆動機器（負荷）への電力の供給源を燃料電
池スタック１０から２次電池８０へ切り換えたが、こう
した切り換えを行なわず、燃料電池システム１を停止す
る構成としてもよい。
燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上の
ときには、駆動機器（負荷）への電力の供給源を燃料電
池スタック１０から２次電池８０へ切り換えたが、こう
した切り換えを行なわず、燃料電池システム１を停止す
る構成としてもよい。
【００９３】また、第２実施例の燃料電池システム１Ｂ
では、燃料電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を検出する際、機器（負荷）への電
力の供給源を燃料電池スタック１０から２次電池８０に
切り換えたが、２次電池８０を備えず、切換器８４に代
えて燃料電池スタック１０と機器（負荷）との接続を一
時的に遮断する遮断機を電力供給ライン８８に設ける構
成としてもよい。この場合、燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１の検出は、遮断機により燃料電池スタック１０と
機器（負荷）との接続を一時的に遮断し、この遮断され
ている間に電圧計８２により無負荷状態の燃料電池スタ
ック１０の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差を検出す
ることにより行なわれる。このため、機器（負荷）には
一時的に電力が供給されないことになるが、遮断されて
いる時間、すなわち無負荷状態の燃料電池スタック１０
の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差を検出するのに必
要な時間は、電圧計８２の性能等にもよるが、数ｍｓｅ
ｃないし１０数ｍｓｅｃ程度と短時間であるから、機器
（負荷）がモータ等の場合には、この遮断により停止す
る等の影響は受けない。
では、燃料電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を検出する際、機器（負荷）への電
力の供給源を燃料電池スタック１０から２次電池８０に
切り換えたが、２次電池８０を備えず、切換器８４に代
えて燃料電池スタック１０と機器（負荷）との接続を一
時的に遮断する遮断機を電力供給ライン８８に設ける構
成としてもよい。この場合、燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１の検出は、遮断機により燃料電池スタック１０と
機器（負荷）との接続を一時的に遮断し、この遮断され
ている間に電圧計８２により無負荷状態の燃料電池スタ
ック１０の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差を検出す
ることにより行なわれる。このため、機器（負荷）には
一時的に電力が供給されないことになるが、遮断されて
いる時間、すなわち無負荷状態の燃料電池スタック１０
の出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位差を検出するのに必
要な時間は、電圧計８２の性能等にもよるが、数ｍｓｅ
ｃないし１０数ｍｓｅｃ程度と短時間であるから、機器
（負荷）がモータ等の場合には、この遮断により停止す
る等の影響は受けない。
【００９４】次に、本発明の第３の実施例である燃料電
池システム１Ｃについて説明する。図１０は、本発明の
第３実施例である燃料電池システム１Ｃの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第３実施
例の燃料電池システム１Ｃは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料電池スタック１０
の温度を検出する温度センサ１０ｃと、燃料電池スタッ
ク１０の温度を調節するスタック温度調節機構９０とを
備える。したがって、第３実施例の燃料電池システム１
Ｃのうち第１実施例の燃料電池システム１と同一の構成
については同一の符号を付し、その説明は省略する。
池システム１Ｃについて説明する。図１０は、本発明の
第３実施例である燃料電池システム１Ｃの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第３実施
例の燃料電池システム１Ｃは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料電池スタック１０
の温度を検出する温度センサ１０ｃと、燃料電池スタッ
ク１０の温度を調節するスタック温度調節機構９０とを
備える。したがって、第３実施例の燃料電池システム１
Ｃのうち第１実施例の燃料電池システム１と同一の構成
については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９５】第３実施例の燃料電池システム１Ｃのスタ
ック温度調節機構９０は、冷却水系統として燃料電池ス
タック１０に内蔵される冷却水流路９１と、この冷却水
流路９１を含めて循環路を形成する循環通路９２と、こ
の循環通路９２内の冷却水を循環させる冷却水ポンプ９
４と、循環通路９２内の冷却水の熱を外気に放出するラ
ジエータ９６とを備える。なお、温度センサ１０ｃおよ
び冷却水ポンプ９４は、電子制御ユニット７０の入出力
ポート７８に接続されている。こうしたスタック温度調
節機構９０は、電子制御ユニット７０により、温度セン
サ１０ｃを始めとする各種センサからの検出信号に応じ
て冷却水ポンプ９４の吐出量を制御することで、燃料電
池スタック１０の運転温度の制御を行なっている。
ック温度調節機構９０は、冷却水系統として燃料電池ス
タック１０に内蔵される冷却水流路９１と、この冷却水
流路９１を含めて循環路を形成する循環通路９２と、こ
の循環通路９２内の冷却水を循環させる冷却水ポンプ９
４と、循環通路９２内の冷却水の熱を外気に放出するラ
ジエータ９６とを備える。なお、温度センサ１０ｃおよ
び冷却水ポンプ９４は、電子制御ユニット７０の入出力
ポート７８に接続されている。こうしたスタック温度調
節機構９０は、電子制御ユニット７０により、温度セン
サ１０ｃを始めとする各種センサからの検出信号に応じ
て冷却水ポンプ９４の吐出量を制御することで、燃料電
池スタック１０の運転温度の制御を行なっている。
【００９６】こうして構成された燃料電池システム１Ｃ
の電子制御ユニット７０では、図１１に例示するメタノ
ール濃度制御ルーチンが実行される。このルーチンも第
１実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノール
濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池システム１Ｃの運
転が開始された後の定常運転状態時に、所定時間毎（例
えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
の電子制御ユニット７０では、図１１に例示するメタノ
ール濃度制御ルーチンが実行される。このルーチンも第
１実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノール
濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池システム１Ｃの運
転が開始された後の定常運転状態時に、所定時間毎（例
えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【００９７】このメタノール濃度制御ルーチンは、第１
実施例の変形例で実行されるメタノール制御ルーチン
（図７）のステップＳ１０４をステップＳ１０５に、ス
テップＳ１０６をステップＳ１０７に入れ替えたもので
ある。すなわち、メタノールセンサ５０からメタノール
濃度Ｃ１を入力し（ステップＳ１０１）、メタノール濃
度Ｃ１と所定値ＣＳ２とを比較する（ステップＳ１０
１）。メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときに
は燃料電池システム１の運転を停止して（ステップＳ１
０８）、本ルーチンを終了し、メタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ２より小さいときには、メタノール濃度Ｃ１と
所定値ＣＳ１とを比較する（ステップＳ１０２）。
実施例の変形例で実行されるメタノール制御ルーチン
（図７）のステップＳ１０４をステップＳ１０５に、ス
テップＳ１０６をステップＳ１０７に入れ替えたもので
ある。すなわち、メタノールセンサ５０からメタノール
濃度Ｃ１を入力し（ステップＳ１０１）、メタノール濃
度Ｃ１と所定値ＣＳ２とを比較する（ステップＳ１０
１）。メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときに
は燃料電池システム１の運転を停止して（ステップＳ１
０８）、本ルーチンを終了し、メタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ２より小さいときには、メタノール濃度Ｃ１と
所定値ＣＳ１とを比較する（ステップＳ１０２）。
【００９８】メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１より小
さいときときには、改質部１６ａの目標運転温度である
目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１をセットすると共に、
燃料電池スタック１０の目標運転温度である目標温度Ｔ
ＰＭに所定温度ＴＰ１をセットして（ステップＳ１０
５）、本ルーチンを終了する。ここで、所定温度ＴＰ１
は、定常運転状態での燃料電池スタック１０の目標運転
温度であり、第２実施例では、８０℃である。一方、メ
タノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質
部１６ａの目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１より高温側
の所定温度ＴＫ２をセットすると共に、燃料電池スタッ
ク１０の目標温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１より高温側の
所定温度ＴＰ２をセットして（ステップＳ１０７）、本
ルーチンを終了する。なお、第２実施例では、所定温度
ＴＰ２は９０℃である。
さいときときには、改質部１６ａの目標運転温度である
目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１をセットすると共に、
燃料電池スタック１０の目標運転温度である目標温度Ｔ
ＰＭに所定温度ＴＰ１をセットして（ステップＳ１０
５）、本ルーチンを終了する。ここで、所定温度ＴＰ１
は、定常運転状態での燃料電池スタック１０の目標運転
温度であり、第２実施例では、８０℃である。一方、メ
タノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質
部１６ａの目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１より高温側
の所定温度ＴＫ２をセットすると共に、燃料電池スタッ
ク１０の目標温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１より高温側の
所定温度ＴＰ２をセットして（ステップＳ１０７）、本
ルーチンを終了する。なお、第２実施例では、所定温度
ＴＰ２は９０℃である。
【００９９】このように、燃料電池スタック１０の目標
温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１または所定温度ＴＰ２がセ
ットされると、電子制御ユニット７０により、温度セン
サ１０ｃにより検出される燃料電池スタック１０の温度
と目標温度ＴＰＭとの偏差が小さくなるようスタック温
度調節機構９０の冷却水ポンプ９４の吐出量が調整され
る。
温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１または所定温度ＴＰ２がセ
ットされると、電子制御ユニット７０により、温度セン
サ１０ｃにより検出される燃料電池スタック１０の温度
と目標温度ＴＰＭとの偏差が小さくなるようスタック温
度調節機構９０の冷却水ポンプ９４の吐出量が調整され
る。
【０１００】したがって、このルーチンのステップＳ１
０２ないしステップＳ１０７では、メタノール濃度Ｃ１
が、燃料電池スタック１０における燃料ガス中のメタノ
ールの許容濃度である所定値ＣＳ１より小さいときには
改質部１６ａおよび燃料電池スタック１０の定常運転状
態を継続し、所定値ＣＳ１以上のときには改質部１６ａ
の運転温度を定常運転状態の所定温度ＴＫ１から高温側
の所定温度ＴＫ２に上げると共に燃料電池スタック１０
の運転温度を定常運転状態の所定温度ＴＰ１から高温側
の所定温度ＴＰ２に上げる。このように改質部１６ａの
運転温度を上げるのに伴って燃料電池スタック１０の運
転温度を上げるのは、改質部１６ａの運転温度を上げる
ことによって改質部１６ａでのメタノールの分解反応
（上式（３））を促進すると、この分解反応で同時に一
酸化炭素の生成も促進され、結果として燃料ガス中の一
酸化炭素濃度も増加するから、この燃料ガス中の一酸化
炭素濃度の増加によって燃料電池スタック１０からの出
力が低下するのを防止するためである。この点について
更に説明する。
０２ないしステップＳ１０７では、メタノール濃度Ｃ１
が、燃料電池スタック１０における燃料ガス中のメタノ
ールの許容濃度である所定値ＣＳ１より小さいときには
改質部１６ａおよび燃料電池スタック１０の定常運転状
態を継続し、所定値ＣＳ１以上のときには改質部１６ａ
の運転温度を定常運転状態の所定温度ＴＫ１から高温側
の所定温度ＴＫ２に上げると共に燃料電池スタック１０
の運転温度を定常運転状態の所定温度ＴＰ１から高温側
の所定温度ＴＰ２に上げる。このように改質部１６ａの
運転温度を上げるのに伴って燃料電池スタック１０の運
転温度を上げるのは、改質部１６ａの運転温度を上げる
ことによって改質部１６ａでのメタノールの分解反応
（上式（３））を促進すると、この分解反応で同時に一
酸化炭素の生成も促進され、結果として燃料ガス中の一
酸化炭素濃度も増加するから、この燃料ガス中の一酸化
炭素濃度の増加によって燃料電池スタック１０からの出
力が低下するのを防止するためである。この点について
更に説明する。
【０１０１】図１２は、純粋な水素ガスを燃料ガスとし
た場合および１００ｐｐｍの一酸化炭素を水素ガスを燃
料ガスとした場合の燃料電池スタック１０の運転温度と
燃料電池スタック１０からの出力電圧との関係を示すグ
ラフである。このグラフは、燃料電池スタック１０を水
素ガス圧１．５［ａｔｍ］、酸素含有ガス圧１．５［ａ
ｔｍ］、電流密度０．２Ａ／ｃｍ2 の条件下で、燃料ガ
スとして純粋の水素ガスを供給したときと、１００ｐｐ
ｍの濃度の一酸化炭素を含む水素ガスを供給したときと
を区別して計測したものである。
た場合および１００ｐｐｍの一酸化炭素を水素ガスを燃
料ガスとした場合の燃料電池スタック１０の運転温度と
燃料電池スタック１０からの出力電圧との関係を示すグ
ラフである。このグラフは、燃料電池スタック１０を水
素ガス圧１．５［ａｔｍ］、酸素含有ガス圧１．５［ａ
ｔｍ］、電流密度０．２Ａ／ｃｍ2 の条件下で、燃料ガ
スとして純粋の水素ガスを供給したときと、１００ｐｐ
ｍの濃度の一酸化炭素を含む水素ガスを供給したときと
を区別して計測したものである。
【０１０２】図１２のグラフからわかるように、燃料ガ
スとして純粋の水素ガスを供給したとき、即ち、燃料電
池スタック１０のアノード４２の触媒に一酸化炭素が吸
着して電極反応を阻害する状態（被毒状態）にないとき
には、燃料電池スタック１０の運転温度が８０［℃］付
近で出力電圧はピーク値となるが、これに対して、燃料
ガスとして、１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む水
素ガスを供給したとき、即ち、アノード４２の触媒が被
毒状態になるときには、電池温度が高いほど出力電圧が
低くなる。
スとして純粋の水素ガスを供給したとき、即ち、燃料電
池スタック１０のアノード４２の触媒に一酸化炭素が吸
着して電極反応を阻害する状態（被毒状態）にないとき
には、燃料電池スタック１０の運転温度が８０［℃］付
近で出力電圧はピーク値となるが、これに対して、燃料
ガスとして、１００ｐｐｍの濃度の一酸化炭素を含む水
素ガスを供給したとき、即ち、アノード４２の触媒が被
毒状態になるときには、電池温度が高いほど出力電圧が
低くなる。
【０１０３】したがって、改質部１６ａの運転温度を高
くすることにより改質部１６ａでの一酸化炭素の生成が
促進され燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くなっても、
燃料電池スタック１０の運転温度を高くすることにより
燃料電池スタック１０からの出力の低下を防止すること
ができる。
くすることにより改質部１６ａでの一酸化炭素の生成が
促進され燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くなっても、
燃料電池スタック１０の運転温度を高くすることにより
燃料電池スタック１０からの出力の低下を防止すること
ができる。
【０１０４】以上説明した第３実施例の燃料電池システ
ム１Ｃによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ１以上のときに、改質部１６ａの運転温度を高
くすることにより燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くな
っても、燃料電池スタック１０の運転温度を高くするか
ら、一酸化炭素濃度が高くなることに基づく燃料電池ス
タック１０からの出力の低下を防止することができる。
この結果、機器（負荷）に安定して電力を供給すること
ができる。
ム１Ｃによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ１以上のときに、改質部１６ａの運転温度を高
くすることにより燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くな
っても、燃料電池スタック１０の運転温度を高くするか
ら、一酸化炭素濃度が高くなることに基づく燃料電池ス
タック１０からの出力の低下を防止することができる。
この結果、機器（負荷）に安定して電力を供給すること
ができる。
【０１０５】もとより、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
【０１０６】なお、第３実施例の燃料電池システム１Ｃ
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｃの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｃの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。
【０１０７】次に、本発明の第４の実施例である燃料電
池システム１Ｄについて説明する。図１３は、本発明の
第４実施例である燃料電池システム１Ｄの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成から、燃料ガス供給通路１８に設
けられたメタノールセンサ５０を除き、燃料電池スタッ
ク１０のアノード側ガス出口１０ｂから排出される燃料
ガス系の排出ガス中のメタノールを検出するメタノール
センサ５０Ｂと、燃料電池スタック１０に供給される燃
料ガスの流量を検出するガス流量計９８と、燃料電池ス
タック１０からの出力電流値を検出する負荷電流計９９
とを備える。したがって、第４実施例の燃料電池システ
ム１Ｄのうち第１実施例の燃料電池システム１と同一の
構成については同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
池システム１Ｄについて説明する。図１３は、本発明の
第４実施例である燃料電池システム１Ｄの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成から、燃料ガス供給通路１８に設
けられたメタノールセンサ５０を除き、燃料電池スタッ
ク１０のアノード側ガス出口１０ｂから排出される燃料
ガス系の排出ガス中のメタノールを検出するメタノール
センサ５０Ｂと、燃料電池スタック１０に供給される燃
料ガスの流量を検出するガス流量計９８と、燃料電池ス
タック１０からの出力電流値を検出する負荷電流計９９
とを備える。したがって、第４実施例の燃料電池システ
ム１Ｄのうち第１実施例の燃料電池システム１と同一の
構成については同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
【０１０８】メタノールセンサ５０Ｂは、燃料ガス排出
通路１９に設けられており、第１実施例の燃料電池シス
テム１が備えるメタノールセンサ５０と同一の構成をし
ている。また、ガス流量計９８は燃料ガス供給通路１８
に設けられており、負荷電流計９９は燃料電池スタック
１０に並設されている。これらメタノールセンサ５０
Ｂ，ガス流量計９８および負荷電流計９９は、それぞれ
電動ラインにより電子制御ユニット７０の入出力ポート
７８に接続されている。
通路１９に設けられており、第１実施例の燃料電池シス
テム１が備えるメタノールセンサ５０と同一の構成をし
ている。また、ガス流量計９８は燃料ガス供給通路１８
に設けられており、負荷電流計９９は燃料電池スタック
１０に並設されている。これらメタノールセンサ５０
Ｂ，ガス流量計９８および負荷電流計９９は、それぞれ
電動ラインにより電子制御ユニット７０の入出力ポート
７８に接続されている。
【０１０９】こうして構成された第４実施例の燃料電池
システム１Ｄの電子制御ユニット７０では、図１４に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｄの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
システム１Ｄの電子制御ユニット７０では、図１４に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｄの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【０１１０】このメタノール濃度制御ルーチンが実行さ
れると、ＣＰＵ７２は、まず、負荷電流計９９から燃料
電池スタック１０の出力電流Ｉを入出力ポート７８を介
して入力し（ステップＳ１３０）、その出力電流Ｉから
理論上必要とされる燃料電池スタック１０の燃料ガス量
（ガス必要量）ＭＡを算出する（ステップＳ１３１）。
次いで、ガス流量計９８から燃料電池スタック１０への
ガス流入量ＭＢを入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１３２）。そして、算出したガス必要量Ｍ
Ａと入力したガス流入量ＭＢとを用いて、次式（６）に
従ってガス利用率Ｒを算出する（ステップＳ１３３）。
れると、ＣＰＵ７２は、まず、負荷電流計９９から燃料
電池スタック１０の出力電流Ｉを入出力ポート７８を介
して入力し（ステップＳ１３０）、その出力電流Ｉから
理論上必要とされる燃料電池スタック１０の燃料ガス量
（ガス必要量）ＭＡを算出する（ステップＳ１３１）。
次いで、ガス流量計９８から燃料電池スタック１０への
ガス流入量ＭＢを入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１３２）。そして、算出したガス必要量Ｍ
Ａと入力したガス流入量ＭＢとを用いて、次式（６）に
従ってガス利用率Ｒを算出する（ステップＳ１３３）。
【０１１１】 Ｒ ＝ （ＭＡ／ＭＢ） × １００ ％ …（６）
【０１１２】その後、算出したガス利用率Ｒが１００％
未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。ガ
ス利用率Ｒが１００％未満のときには、第１実施例の燃
料電池システム１で実行されるメタノール濃度制御ルー
チン（図６）におけるステップＳ１０２ないしステップ
Ｓ１０６と同一の処理であるステップＳ１３５ないしＳ
１３８の燃料ガス中のメタノール濃度を制御する処理を
実行して、本ルーチンを終了する。ただし、第４実施例
では、メタノールセンサ５０が燃料ガス排出通路１９に
設けられているから、燃料電池スタック１０から排出さ
れる燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２を検
出することになる。図１５にガス利用率Ｒと燃料電池ス
タック１０内の各セルに供給される燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１との関係を例示したグラフを示す。図示す
るように、ガス利用率Ｒが低いときには、燃料電池スタ
ック１０内の各セルに供給される燃料ガス中のメタノー
ル濃度Ｃ１はセルの位置に拘わらずほぼ一定であるが、
ガス利用率Ｒが高くなるにつれて、アノード側ガス出口
１０ｂに近いセルほど燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
が顕著に高くなる。したがって、ガス利用率Ｒが低いと
きには、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２
は燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映することにな
るから、メタノール濃度Ｃ１に基づいて改質部１６ａの
運転温度を制御することができるのと同様に、燃料ガス
系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に基づいて改質部
１６ａの運転温度を制御することができ、燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を制御することができる。
未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。ガ
ス利用率Ｒが１００％未満のときには、第１実施例の燃
料電池システム１で実行されるメタノール濃度制御ルー
チン（図６）におけるステップＳ１０２ないしステップ
Ｓ１０６と同一の処理であるステップＳ１３５ないしＳ
１３８の燃料ガス中のメタノール濃度を制御する処理を
実行して、本ルーチンを終了する。ただし、第４実施例
では、メタノールセンサ５０が燃料ガス排出通路１９に
設けられているから、燃料電池スタック１０から排出さ
れる燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２を検
出することになる。図１５にガス利用率Ｒと燃料電池ス
タック１０内の各セルに供給される燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１との関係を例示したグラフを示す。図示す
るように、ガス利用率Ｒが低いときには、燃料電池スタ
ック１０内の各セルに供給される燃料ガス中のメタノー
ル濃度Ｃ１はセルの位置に拘わらずほぼ一定であるが、
ガス利用率Ｒが高くなるにつれて、アノード側ガス出口
１０ｂに近いセルほど燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
が顕著に高くなる。したがって、ガス利用率Ｒが低いと
きには、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２
は燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映することにな
るから、メタノール濃度Ｃ１に基づいて改質部１６ａの
運転温度を制御することができるのと同様に、燃料ガス
系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に基づいて改質部
１６ａの運転温度を制御することができ、燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を制御することができる。
【０１１３】なお、ステップＳ１３６では、メタノール
濃度Ｃ２と所定値ＣＥとを比較しているが、この所定値
ＣＥは、ガス利用率Ｒが１００％未満のときに、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１のときの燃料
ガス系の排出ガス中のメタノール濃度の値として設定さ
れるものであり、燃料電池スタック１０内のセル数等に
よって定まるものである。
濃度Ｃ２と所定値ＣＥとを比較しているが、この所定値
ＣＥは、ガス利用率Ｒが１００％未満のときに、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１のときの燃料
ガス系の排出ガス中のメタノール濃度の値として設定さ
れるものであり、燃料電池スタック１０内のセル数等に
よって定まるものである。
【０１１４】ガス利用率Ｒが１００％以上のときには、
燃料電池スタック１０への燃料ガスの供給量が不足して
いると判断して燃料ガスの流入量を増加して（ステップ
Ｓ１３９）、本ルーチンを終了する。ここで、ガス利用
率Ｒが１００％以上のときに燃料ガス流入量を増加する
のは、次の理由による。図１５に示すように、燃料電池
スタック１０内のアノード側ガス出口１０ｂ近くセルで
は、燃料ガスの供給量が不足することから、燃料ガス中
の水素濃度が低下し、その反動としてメタノール濃度が
高くなる。すると、燃料ガス系の排出ガス中のメタノー
ル濃度Ｃ２は、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映
しなくなるから、適切な制御を行なうことができなくな
るからである。
燃料電池スタック１０への燃料ガスの供給量が不足して
いると判断して燃料ガスの流入量を増加して（ステップ
Ｓ１３９）、本ルーチンを終了する。ここで、ガス利用
率Ｒが１００％以上のときに燃料ガス流入量を増加する
のは、次の理由による。図１５に示すように、燃料電池
スタック１０内のアノード側ガス出口１０ｂ近くセルで
は、燃料ガスの供給量が不足することから、燃料ガス中
の水素濃度が低下し、その反動としてメタノール濃度が
高くなる。すると、燃料ガス系の排出ガス中のメタノー
ル濃度Ｃ２は、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映
しなくなるから、適切な制御を行なうことができなくな
るからである。
【０１１５】以上説明した第４実施例の燃料電池システ
ム１Ｄによれば、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール
濃度Ｃ２が燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映する
ことに基づき、メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥのとき
に、改質部１６ａの運転温度を高くして、改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応を促進するから、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を低くすることができ、メタノー
ル濃度Ｃ１が高くなることに基づく燃料電池スタック１
０からの出力の低下を防止することができる。しかも、
この制御を燃料電池スタック１０のガス利用率Ｒが１０
０％未満のときに限ることにより、燃料ガス系の排出ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ２の増加が、燃料ガス中のメタ
ノール濃度Ｃ１の増加によるものか、ガス利用率Ｒの増
加によるものかを判断することができる。この結果、燃
料電池スタック１０に適正な量の燃料ガスを供給するこ
とができる。
ム１Ｄによれば、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール
濃度Ｃ２が燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を反映する
ことに基づき、メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥのとき
に、改質部１６ａの運転温度を高くして、改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応を促進するから、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１を低くすることができ、メタノー
ル濃度Ｃ１が高くなることに基づく燃料電池スタック１
０からの出力の低下を防止することができる。しかも、
この制御を燃料電池スタック１０のガス利用率Ｒが１０
０％未満のときに限ることにより、燃料ガス系の排出ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ２の増加が、燃料ガス中のメタ
ノール濃度Ｃ１の増加によるものか、ガス利用率Ｒの増
加によるものかを判断することができる。この結果、燃
料電池スタック１０に適正な量の燃料ガスを供給するこ
とができる。
【０１１６】なお、第４実施例の燃料電池システム１Ｄ
では、ガス利用率Ｒが１００％以上のときに燃料ガスの
流入量を増加する構成としたが、ガス利用率Ｒが所定の
値、例えば、９０％になるよう燃料ガスの流入量を調整
する構成としてもよい。この場合、所定値ＣＥは、ガス
利用率Ｒが９０％で燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が
所定値ＣＳ１のときの燃料ガス系の排出ガス中のメタノ
ール濃度の値として設定される。この構成とすれば、ガ
ス利用率Ｒを一定に保つことができ、燃料電池スタック
１０をより効率よく運転することができる。
では、ガス利用率Ｒが１００％以上のときに燃料ガスの
流入量を増加する構成としたが、ガス利用率Ｒが所定の
値、例えば、９０％になるよう燃料ガスの流入量を調整
する構成としてもよい。この場合、所定値ＣＥは、ガス
利用率Ｒが９０％で燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が
所定値ＣＳ１のときの燃料ガス系の排出ガス中のメタノ
ール濃度の値として設定される。この構成とすれば、ガ
ス利用率Ｒを一定に保つことができ、燃料電池スタック
１０をより効率よく運転することができる。
【０１１７】また、第４実施例の燃料電池システム１Ｄ
では、燃料ガス排出通路１９にメタノールセンサ５０Ｂ
を設け、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２
を検出したが、第２実施例の燃料電池システム１Ｂのよ
うに、燃料電池システム１Ｄの構成からメタノールセン
サ５０Ｂを除き、２次電池８０，電圧計８２，切換器８
４を備え、燃料電池スタック１０本体を用いて燃料ガス
中のメタノール濃度を検出する構成としてもよい。この
場合、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２を
検出することとは異なるが、図１５に示したガス利用率
Ｒと燃料電池スタック１０内の各セルに供給される燃料
ガス中のメタノール濃度Ｃ１との関係から、燃料電池ス
タック１０本体で検出されるメタノール濃度が燃料ガス
供給通路１８における燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
を反映しているので、燃料電池スタック１０本体で検出
されるメタノール濃度に基づいて改質部１６ａの運転温
度を制御することにより燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を制御することができる。
では、燃料ガス排出通路１９にメタノールセンサ５０Ｂ
を設け、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２
を検出したが、第２実施例の燃料電池システム１Ｂのよ
うに、燃料電池システム１Ｄの構成からメタノールセン
サ５０Ｂを除き、２次電池８０，電圧計８２，切換器８
４を備え、燃料電池スタック１０本体を用いて燃料ガス
中のメタノール濃度を検出する構成としてもよい。この
場合、燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２を
検出することとは異なるが、図１５に示したガス利用率
Ｒと燃料電池スタック１０内の各セルに供給される燃料
ガス中のメタノール濃度Ｃ１との関係から、燃料電池ス
タック１０本体で検出されるメタノール濃度が燃料ガス
供給通路１８における燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
を反映しているので、燃料電池スタック１０本体で検出
されるメタノール濃度に基づいて改質部１６ａの運転温
度を制御することにより燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を制御することができる。
【０１１８】次に、本発明の第５の実施例である燃料電
池システム１Ｅについて説明する。図１６は、本発明の
第５実施例である燃料電池システム１Ｅの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料電池スタック１０
のアノード側ガス出口１０ｂから排出される燃料ガス系
の排出ガス中のメタノールを検出するメタノールセンサ
５０Ｂを備える。したがって、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅのうち第１実施例の燃料電池システム１と同
一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略
する。
池システム１Ｅについて説明する。図１６は、本発明の
第５実施例である燃料電池システム１Ｅの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第５実施
例の燃料電池システム１Ｅは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料電池スタック１０
のアノード側ガス出口１０ｂから排出される燃料ガス系
の排出ガス中のメタノールを検出するメタノールセンサ
５０Ｂを備える。したがって、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅのうち第１実施例の燃料電池システム１と同
一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略
する。
【０１１９】メタノールセンサ５０Ｂは、第４実施例の
燃料電池システム１Ｄが備えるメタノールセンサ５０Ｂ
と同一の構成をしている。したがって、その詳細な説明
は省略する。
燃料電池システム１Ｄが備えるメタノールセンサ５０Ｂ
と同一の構成をしている。したがって、その詳細な説明
は省略する。
【０１２０】こうして構成された第５実施例の燃料電池
システム１Ｅの電子制御ユニット７０では、図１７に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｅの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
システム１Ｅの電子制御ユニット７０では、図１７に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｅの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【０１２１】このルーチンが実行されると、ＣＰＵ７２
は、メタノールセンサ５０により検出される燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１と、メタノールセンサ５０Ｂによ
り検出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度
Ｃ２とを、それぞれ入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１４０，Ｓ１４１）。次に入力したメタノ
ール濃度Ｃ１とメタノール濃度Ｃ２とによりガス利用率
Ｒを算出する（ステップＳ１４３）。ガス利用率Ｒの算
出は、第４実施例の燃料電池システム１Ｄにおいて説明
した図１５のガス利用率Ｒと燃料電池スタック１０内の
各セルに供給される燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と
の関係の一例を示したグラフよりわかるように、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１と燃料ガス系の排出ガス中の
メタノール濃度Ｃ２とガス利用率Ｒとの間には一定の関
係があるから、この関係を予め調べて３元のマップとし
てＲＯＭ７４に記憶しておき、検出したメタノール濃度
Ｃ１とメタノール濃度Ｃ２に対応するガス利用率Ｒを求
めることによって行なわれる。
は、メタノールセンサ５０により検出される燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１と、メタノールセンサ５０Ｂによ
り検出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度
Ｃ２とを、それぞれ入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１４０，Ｓ１４１）。次に入力したメタノ
ール濃度Ｃ１とメタノール濃度Ｃ２とによりガス利用率
Ｒを算出する（ステップＳ１４３）。ガス利用率Ｒの算
出は、第４実施例の燃料電池システム１Ｄにおいて説明
した図１５のガス利用率Ｒと燃料電池スタック１０内の
各セルに供給される燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と
の関係の一例を示したグラフよりわかるように、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１と燃料ガス系の排出ガス中の
メタノール濃度Ｃ２とガス利用率Ｒとの間には一定の関
係があるから、この関係を予め調べて３元のマップとし
てＲＯＭ７４に記憶しておき、検出したメタノール濃度
Ｃ１とメタノール濃度Ｃ２に対応するガス利用率Ｒを求
めることによって行なわれる。
【０１２２】こうしてガス利用率Ｒを算出すると、この
ガス利用率Ｒが１００％未満か否かを判定し（ステップ
Ｓ１４４）、ガス利用率Ｒが１００％未満のときには、
第１実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノー
ル濃度制御ルーチン（図６）におけるステップＳ１０２
ないしステップＳ１０６と同一の処理であるステップＳ
１４５ないしＳ１４８の燃料ガス中のメタノール濃度を
制御する処理を実行して、本ルーチンを終了する。一
方、ガス利用率Ｒが１００％以上のときには、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄと同様に燃料電池スタック１
０への燃料ガスの供給量が不足していると判断して燃料
ガスの流入量を増加して（ステップＳ１４９）、本ルー
チンを終了する。
ガス利用率Ｒが１００％未満か否かを判定し（ステップ
Ｓ１４４）、ガス利用率Ｒが１００％未満のときには、
第１実施例の燃料電池システム１で実行されるメタノー
ル濃度制御ルーチン（図６）におけるステップＳ１０２
ないしステップＳ１０６と同一の処理であるステップＳ
１４５ないしＳ１４８の燃料ガス中のメタノール濃度を
制御する処理を実行して、本ルーチンを終了する。一
方、ガス利用率Ｒが１００％以上のときには、第４実施
例の燃料電池システム１Ｄと同様に燃料電池スタック１
０への燃料ガスの供給量が不足していると判断して燃料
ガスの流入量を増加して（ステップＳ１４９）、本ルー
チンを終了する。
【０１２３】以上説明した第５実施例の燃料電池システ
ム１Ｅによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と、
燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２とに基づ
いて燃料電池スタック１０におけるガス利用率Ｒを算出
することができる。この結果、燃料電池スタック１０へ
燃料ガスをより適正に供給することができる。
ム１Ｅによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と、
燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２とに基づ
いて燃料電池スタック１０におけるガス利用率Ｒを算出
することができる。この結果、燃料電池スタック１０へ
燃料ガスをより適正に供給することができる。
【０１２４】もとより、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
【０１２５】なお、第５実施例の燃料電池システム１Ｅ
では、ガス利用率Ｒが１００％以上のときに燃料ガスの
流入量を増加する構成としたが、ガス利用率Ｒが所定の
値、例えば、９０％になるよう燃料ガスの流入量を調整
する構成としてもよい。この構成とすれば、ガス利用率
Ｒを一定に保つことができ、燃料電池スタック１０をよ
り効率よく運転することができる。
では、ガス利用率Ｒが１００％以上のときに燃料ガスの
流入量を増加する構成としたが、ガス利用率Ｒが所定の
値、例えば、９０％になるよう燃料ガスの流入量を調整
する構成としてもよい。この構成とすれば、ガス利用率
Ｒを一定に保つことができ、燃料電池スタック１０をよ
り効率よく運転することができる。
【０１２６】また、第５実施例の燃料電池システム１Ｅ
では、燃料ガス供給通路１８と燃料ガス排出通路１９に
メタノールセンサ５０，５０Ｂを設けたが、いずれか一
方のメタノールセンサに代えて、燃料電池スタック１０
を用いて燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１あるいは燃料
ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に代わるメタ
ノール濃度を検出する構成、すなわち、第２実施例の燃
料電池システム１Ｂのように２次電池８０，電圧計８
２，切換器８４を備える構成としてもよい。
では、燃料ガス供給通路１８と燃料ガス排出通路１９に
メタノールセンサ５０，５０Ｂを設けたが、いずれか一
方のメタノールセンサに代えて、燃料電池スタック１０
を用いて燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１あるいは燃料
ガス系の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に代わるメタ
ノール濃度を検出する構成、すなわち、第２実施例の燃
料電池システム１Ｂのように２次電池８０，電圧計８
２，切換器８４を備える構成としてもよい。
【０１２７】次に、本発明の第６の実施例である燃料電
池システム１Ｆについて説明する。図１８は、本発明の
第６実施例である燃料電池システム１Ｆの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第６実施
例の燃料電池システム１Ｆは、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅと同一の構成に加えて、２次電池８０と切換
器８４とを備える。したがって、第６実施例の燃料電池
システム１Ｆのうち第５実施例の燃料電池システム１Ｅ
と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は
省略する。
池システム１Ｆについて説明する。図１８は、本発明の
第６実施例である燃料電池システム１Ｆの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第６実施
例の燃料電池システム１Ｆは、第５実施例の燃料電池シ
ステム１Ｅと同一の構成に加えて、２次電池８０と切換
器８４とを備える。したがって、第６実施例の燃料電池
システム１Ｆのうち第５実施例の燃料電池システム１Ｅ
と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は
省略する。
【０１２８】第６実施例の燃料電池システム１Ｆは、図
示しないモータ等の機器（負荷）へ電力を供給可能な２
次電池８０と、燃料電池スタック１０からの出力と２次
電池からの出力とを切り換える切換器８４とを備える。
燃料電池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂは、電
力供給ライン８８に介挿された切換器８４を介して図示
しない機器（負荷）に接続されている。
示しないモータ等の機器（負荷）へ電力を供給可能な２
次電池８０と、燃料電池スタック１０からの出力と２次
電池からの出力とを切り換える切換器８４とを備える。
燃料電池スタック１０の出力端子１１ａ，１１ｂは、電
力供給ライン８８に介挿された切換器８４を介して図示
しない機器（負荷）に接続されている。
【０１２９】２次電池８０は、切換器８４に接続されて
おり、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあり、か
つ、燃料電池スタック１０から機器（負荷）への電力の
供給が過剰な状態のときに、切換器８４により電力供給
ライン８８に接続されて、この過剰の電力を充電する。
なお、切換器８４は、電子制御ユニット７０に接続され
ている。
おり、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあり、か
つ、燃料電池スタック１０から機器（負荷）への電力の
供給が過剰な状態のときに、切換器８４により電力供給
ライン８８に接続されて、この過剰の電力を充電する。
なお、切換器８４は、電子制御ユニット７０に接続され
ている。
【０１３０】こうして構成された第６実施例の燃料電池
システム１Ｆの電子制御ユニット７０では、図１９に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｆの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
システム１Ｆの電子制御ユニット７０では、図１９に例
示するメタノール濃度制御ルーチンが実行される。この
ルーチンも第１実施例の燃料電池システム１で実行され
るメタノール濃度制御ルーチンと同様に、燃料電池シス
テム１Ｆの運転が開始された後の定常運転状態時に、所
定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【０１３１】このルーチンが実行されると、ＣＰＵ７２
は、メタノールセンサ５０により検出される燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１と、メタノールセンサ５０Ｂによ
り検出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度
Ｃ２とを、それぞれ入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１５０，Ｓ１５２）。次に、入力したメタ
ノール濃度Ｃ１と、燃料電池スタック１０における燃料
ガスのメタノールの許容濃度である所定値ＣＳ１とを比
較する（ステップＳ１５４）。
は、メタノールセンサ５０により検出される燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１と、メタノールセンサ５０Ｂによ
り検出される燃料ガス系の排出ガス中のメタノール濃度
Ｃ２とを、それぞれ入出力ポート７８を介して入力する
（ステップＳ１５０，Ｓ１５２）。次に、入力したメタ
ノール濃度Ｃ１と、燃料電池スタック１０における燃料
ガスのメタノールの許容濃度である所定値ＣＳ１とを比
較する（ステップＳ１５４）。
【０１３２】メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１より小
さいときには、メタノール濃度Ｃ２と所定値ＣＥとを比
較する（ステップＳ１５６）。ここで、所定値ＣＥは、
第４実施例の燃料電池システム１Ｄが実行する図１４の
メタノール濃度制御ルーチンにおける所定値ＣＥと同様
に、ガス利用率Ｒが１００％未満のときに、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１のときの燃料ガス
系の排出ガス中のメタノール濃度の値として設定される
ものである。メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥより小さ
いときには、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあ
ると判断して、改質部１６ａの目標運転温度である目標
温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１（例えば、２６０℃）をセ
ットして（ステップＳ１５８）、本ルーチンを終了す
る。一方、メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥ以上のとき
には、ガス利用率Ｒが１００％以上となって燃料電池ス
タック１０への燃料ガスの供給量が不足していると判断
し、燃料ガスの流入量を増加して（ステップＳ１６
０）、本ルーチンを終了する。
さいときには、メタノール濃度Ｃ２と所定値ＣＥとを比
較する（ステップＳ１５６）。ここで、所定値ＣＥは、
第４実施例の燃料電池システム１Ｄが実行する図１４の
メタノール濃度制御ルーチンにおける所定値ＣＥと同様
に、ガス利用率Ｒが１００％未満のときに、燃料ガス中
のメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ１のときの燃料ガス
系の排出ガス中のメタノール濃度の値として設定される
ものである。メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥより小さ
いときには、燃料電池スタック１０が定常運転状態にあ
ると判断して、改質部１６ａの目標運転温度である目標
温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１（例えば、２６０℃）をセ
ットして（ステップＳ１５８）、本ルーチンを終了す
る。一方、メタノール濃度Ｃ２が所定値ＣＥ以上のとき
には、ガス利用率Ｒが１００％以上となって燃料電池ス
タック１０への燃料ガスの供給量が不足していると判断
し、燃料ガスの流入量を増加して（ステップＳ１６
０）、本ルーチンを終了する。
【０１３３】ステップＳ１５４で、メタノール濃度Ｃ１
が所定値ＣＳ１以上のときは、メタノール濃度Ｃ１と、
所定値ＣＳ１よりさらに高い濃度である所定値ＣＳ２と
を比較する（ステップＳ１６２）。メタノール濃度Ｃ１
が所定値ＣＳ２より小さいときには、改質部１６ａでの
メタノールの分解反応を促進するよう改質部１６ａの目
標温度ＴＫＭを所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度Ｔ
Ｋ２（例えば、２８０℃）にセットして（ステップＳ１
６４）、本ルーチンを終了する。一方、メタノール濃度
Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６による
改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック１
０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続さ
れ電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転するこ
とができないと判断し、入出力ポート７８を介して切換
器８４に駆動信号を出力することにより、機器（負荷）
への電力の供給源を、燃料電池スタック１０から２次電
池８０に切り換えて（ステップＳ１６６）、本ルーチン
を終了する。
が所定値ＣＳ１以上のときは、メタノール濃度Ｃ１と、
所定値ＣＳ１よりさらに高い濃度である所定値ＣＳ２と
を比較する（ステップＳ１６２）。メタノール濃度Ｃ１
が所定値ＣＳ２より小さいときには、改質部１６ａでの
メタノールの分解反応を促進するよう改質部１６ａの目
標温度ＴＫＭを所定温度ＴＫ１より高温側の所定温度Ｔ
Ｋ２（例えば、２８０℃）にセットして（ステップＳ１
６４）、本ルーチンを終了する。一方、メタノール濃度
Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、改質器１６による
改質反応が正常に行なわれておらず燃料電池スタック１
０からの出力が低下して燃料電池スタック１０に接続さ
れ電力の供給を受ける機器（負荷）を正常に運転するこ
とができないと判断し、入出力ポート７８を介して切換
器８４に駆動信号を出力することにより、機器（負荷）
への電力の供給源を、燃料電池スタック１０から２次電
池８０に切り換えて（ステップＳ１６６）、本ルーチン
を終了する。
【０１３４】以上説明した第６実施例の燃料電池システ
ム１Ｆによれば、メタノール濃度Ｃ１とメタノール濃度
Ｃ２とに基づいてガス利用率Ｒが１００％以上の状態を
判別し、燃料電池スタック１０への燃料ガスの流入量を
増加するから、燃料電池スタック１０をより効率よく運
転することができる。
ム１Ｆによれば、メタノール濃度Ｃ１とメタノール濃度
Ｃ２とに基づいてガス利用率Ｒが１００％以上の状態を
判別し、燃料電池スタック１０への燃料ガスの流入量を
増加するから、燃料電池スタック１０をより効率よく運
転することができる。
【０１３５】また、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が
高くなりすぎると、機器（負荷）への電力の供給源を、
燃料電池スタック１０から２次電池８０に切り換えるか
ら、燃料電池スタック１０から必要な電力の供給ができ
ない状態となったときでも、機器（負荷）を正常に運転
することができる。この際、燃料電池スタック１０には
機器（負荷）接続されていないから、その運転を自由に
変更することができる。この結果、例えば、燃料電池ス
タック１０の運転を一旦停止して、燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を低下させるといった処理を行なうことも
できる。また、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を低下
させる処理に代えて、２次電池８０に接続された駆動機
器（負荷）を正常に停止させ、燃料電池システム１を停
止するといった処理を行なうこともできる。
高くなりすぎると、機器（負荷）への電力の供給源を、
燃料電池スタック１０から２次電池８０に切り換えるか
ら、燃料電池スタック１０から必要な電力の供給ができ
ない状態となったときでも、機器（負荷）を正常に運転
することができる。この際、燃料電池スタック１０には
機器（負荷）接続されていないから、その運転を自由に
変更することができる。この結果、例えば、燃料電池ス
タック１０の運転を一旦停止して、燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を低下させるといった処理を行なうことも
できる。また、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を低下
させる処理に代えて、２次電池８０に接続された駆動機
器（負荷）を正常に停止させ、燃料電池システム１を停
止するといった処理を行なうこともできる。
【０１３６】もとより、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
【０１３７】第６実施例の燃料電池システム１Ｆでは、
燃料ガス供給通路１８と燃料ガス排出通路１９にメタノ
ールセンサ５０，５０Ｂを設けたが、いずれか一方のメ
タノールセンサに代えて、燃料電池スタック１０を用い
て燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１あるいは燃料ガス系
の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に代わるメタノール
濃度を検出する構成、すなわち、第２実施例の燃料電池
システム１Ｂのように出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位
差を検出する電圧計８２を備える構成としてもよい。
燃料ガス供給通路１８と燃料ガス排出通路１９にメタノ
ールセンサ５０，５０Ｂを設けたが、いずれか一方のメ
タノールセンサに代えて、燃料電池スタック１０を用い
て燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１あるいは燃料ガス系
の排出ガス中のメタノール濃度Ｃ２に代わるメタノール
濃度を検出する構成、すなわち、第２実施例の燃料電池
システム１Ｂのように出力端子１１ａ，１１ｂ間の電位
差を検出する電圧計８２を備える構成としてもよい。
【０１３８】次に、本発明の第７の実施例である燃料電
池システム１Ｇについて説明する。図２０は、本発明の
第７実施例である燃料電池システム１Ｇの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第７実施
例の燃料電池システム１Ｇは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料ガス供給通路１８
に設けられ燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出する
一酸化炭素センサ１５０を備える。したがって、第７実
施例の燃料電池システム１Ｇのうち第１実施例の燃料電
池システム１と同一の構成については同一の符号を付
し、その説明は省略する。
池システム１Ｇについて説明する。図２０は、本発明の
第７実施例である燃料電池システム１Ｇの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第７実施
例の燃料電池システム１Ｇは、第１実施例の燃料電池シ
ステム１と同一の構成に加えて、燃料ガス供給通路１８
に設けられ燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出する
一酸化炭素センサ１５０を備える。したがって、第７実
施例の燃料電池システム１Ｇのうち第１実施例の燃料電
池システム１と同一の構成については同一の符号を付
し、その説明は省略する。
【０１３９】図２１は、一酸化炭素センサ１５０の構成
の概略を例示する説明図である。図示するように、一酸
化炭素センサ１５０は、電解質膜１５１と、この電解質
膜１５１を両側から挟んでサンドイッチ構造とする２枚
の電極１５２，１５４と、このサンドイッチ構造を両側
から挟むことによりサンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚
のメッシュ状の金属板１５６，１５８と、このサンドイ
ッチ構造および金属板１５６，１５８を保持する２個の
ホルダ１６０，１６２と、両ホルダ１６０，１６２を電
気的に絶縁状態で連結する絶縁性部材１６４と、ホルダ
１６０にネジ合いにて連結することにより燃料ガスを電
極１５２に導くガス流入通路１６８を形成する通路部材
１６７と、ホルダ１６０，１６２にそれぞれ設けられた
検出端子１６０Ｔ，１６２Ｔ間に介挿された抵抗１７０
と、この抵抗１７０の両端子間の電位差を検出する電圧
計１６９とを備える。
の概略を例示する説明図である。図示するように、一酸
化炭素センサ１５０は、電解質膜１５１と、この電解質
膜１５１を両側から挟んでサンドイッチ構造とする２枚
の電極１５２，１５４と、このサンドイッチ構造を両側
から挟むことによりサンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚
のメッシュ状の金属板１５６，１５８と、このサンドイ
ッチ構造および金属板１５６，１５８を保持する２個の
ホルダ１６０，１６２と、両ホルダ１６０，１６２を電
気的に絶縁状態で連結する絶縁性部材１６４と、ホルダ
１６０にネジ合いにて連結することにより燃料ガスを電
極１５２に導くガス流入通路１６８を形成する通路部材
１６７と、ホルダ１６０，１６２にそれぞれ設けられた
検出端子１６０Ｔ，１６２Ｔ間に介挿された抵抗１７０
と、この抵抗１７０の両端子間の電位差を検出する電圧
計１６９とを備える。
【０１４０】こうした一酸化炭素センサ１５０の抵抗１
７０を除く各部は、メタノールセンサ５０の各部と同一
の材料により形成されている。すなわち、一酸化炭素セ
ンサ１５０は、検出端子１６０Ｔ，１６２Ｔ間に抵抗１
７０が介挿されている点を除き、メタノールセンサ５０
と同一の構成をしている。
７０を除く各部は、メタノールセンサ５０の各部と同一
の材料により形成されている。すなわち、一酸化炭素セ
ンサ１５０は、検出端子１６０Ｔ，１６２Ｔ間に抵抗１
７０が介挿されている点を除き、メタノールセンサ５０
と同一の構成をしている。
【０１４１】次に、こうして構成された第７実施例の燃
料電池システム１Ｇにおける一酸化炭素センサ１５０に
より燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が検出される様子
について説明する。一酸化炭素センサ１５０の電極１５
２に燃料ガスが供給されると、電極１５２には水素が、
電極１５４には大気中の酸素が供給されることになるか
ら、各電極１５２，１５４の電解質膜１５１の表面では
上式（１）および（２）で示す反応が行なわれる。
料電池システム１Ｇにおける一酸化炭素センサ１５０に
より燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が検出される様子
について説明する。一酸化炭素センサ１５０の電極１５
２に燃料ガスが供給されると、電極１５２には水素が、
電極１５４には大気中の酸素が供給されることになるか
ら、各電極１５２，１５４の電解質膜１５１の表面では
上式（１）および（２）で示す反応が行なわれる。
【０１４２】この反応は、水素と酸素とを燃料として発
電する燃料電池における反応であり、検出端子１６０
Ｔ，１６２Ｔ間に抵抗１７０が介装されているから、上
式（１）および（２）に示す反応が連続的に行なわれ、
抵抗１７０の両端子間に電位差が生じる。いま、燃料ガ
スに一酸化炭素が混在すると、燃料ガス中の一酸化炭素
が電極１５２の白金触媒に吸着して上式（１）の反応を
阻害して、抵抗１７０の両端子間の電位差を低下させ
る。この阻害の程度、すなわち電位差の低下の程度は、
燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が高くなるにつれて大
きくなる。したがって、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ
１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係を予め調べ
ておき、この関係と実際に電圧計１６９により検出した
抵抗１７０の両端子間の電位差とを対比することにより
燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出することができ
る。なお、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１と抵抗１７
０の両端子間の電位差との関係の一例を示すグラフを図
２２に示す。
電する燃料電池における反応であり、検出端子１６０
Ｔ，１６２Ｔ間に抵抗１７０が介装されているから、上
式（１）および（２）に示す反応が連続的に行なわれ、
抵抗１７０の両端子間に電位差が生じる。いま、燃料ガ
スに一酸化炭素が混在すると、燃料ガス中の一酸化炭素
が電極１５２の白金触媒に吸着して上式（１）の反応を
阻害して、抵抗１７０の両端子間の電位差を低下させ
る。この阻害の程度、すなわち電位差の低下の程度は、
燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が高くなるにつれて大
きくなる。したがって、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ
１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係を予め調べ
ておき、この関係と実際に電圧計１６９により検出した
抵抗１７０の両端子間の電位差とを対比することにより
燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出することができ
る。なお、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１と抵抗１７
０の両端子間の電位差との関係の一例を示すグラフを図
２２に示す。
【０１４３】一酸化炭素センサ１５０では、こうした抵
抗１７０の両端子間の電位差を電圧計１６９により検出
する。この検出信号は、入出力ポート７８を介して電子
制御ユニット７０に入力される。電子制御ユニット７０
では、ＣＰＵ７２が、入力された電位差に対して、予め
ＲＯＭ７４に記憶している燃料ガス中の一酸化炭素濃度
Ｄ１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係を示した
マップ（例えば図２２）を参照して対応する一酸化炭素
濃度Ｄ１を求める。
抗１７０の両端子間の電位差を電圧計１６９により検出
する。この検出信号は、入出力ポート７８を介して電子
制御ユニット７０に入力される。電子制御ユニット７０
では、ＣＰＵ７２が、入力された電位差に対して、予め
ＲＯＭ７４に記憶している燃料ガス中の一酸化炭素濃度
Ｄ１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係を示した
マップ（例えば図２２）を参照して対応する一酸化炭素
濃度Ｄ１を求める。
【０１４４】次に、こうして構成された第７実施例の燃
料電池システム１Ｇの動作について説明する。燃料電池
システム１Ｇは、燃料電池スタック１０が効率よく発電
するよう電子制御ユニット７０により、メタノールタン
ク１２および水タンク１４から改質部１６ａへのメタノ
ールおよび水の供給流量の制御、改質部１６ａの反応部
を加熱する燃焼部１６ａａへの燃料ガスの供給量の制
御、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入量の制
御、燃料電池スタック１０の温度制御等が行なわれる。
これらの制御のうち、燃料ガス中に含まれるメタノール
濃度Ｃ１および一酸化炭素濃度Ｄ１による制御につい
て、図２３に示す運転制御ルーチンに基づき説明する。
本ルーチンは、例えば、燃料電池システム１Ｇの運転を
開始した後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、１
０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
料電池システム１Ｇの動作について説明する。燃料電池
システム１Ｇは、燃料電池スタック１０が効率よく発電
するよう電子制御ユニット７０により、メタノールタン
ク１２および水タンク１４から改質部１６ａへのメタノ
ールおよび水の供給流量の制御、改質部１６ａの反応部
を加熱する燃焼部１６ａａへの燃料ガスの供給量の制
御、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入量の制
御、燃料電池スタック１０の温度制御等が行なわれる。
これらの制御のうち、燃料ガス中に含まれるメタノール
濃度Ｃ１および一酸化炭素濃度Ｄ１による制御につい
て、図２３に示す運転制御ルーチンに基づき説明する。
本ルーチンは、例えば、燃料電池システム１Ｇの運転を
開始した後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、１
０ｍｓｅｃ毎）に実行される。
【０１４５】この運転制御ルーチンが実行されると、Ｃ
ＰＵ７２は、一酸化炭素センサ１５０とメタノールセン
サ５０とにより各々検出される燃料ガス中の一酸化炭素
濃度Ｄ１とメタノール濃度Ｃ１を、入出力ポート７８を
介して入力する（ステップＳ１７０，Ｓ１７２）。この
一酸化炭素濃度Ｄ１の入力は、まず一酸化炭素センサ１
５０に設けられた電圧計１６９により検出される電位差
を入出力ポート７８を介して読み込み、この電位差に対
して予めＲＯＭ７４に記憶している燃料ガス中の一酸化
炭素濃度Ｄ１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係
を示したマップ（例えば、図２２）を参照して、燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を求めることにより行なわれ
る。
ＰＵ７２は、一酸化炭素センサ１５０とメタノールセン
サ５０とにより各々検出される燃料ガス中の一酸化炭素
濃度Ｄ１とメタノール濃度Ｃ１を、入出力ポート７８を
介して入力する（ステップＳ１７０，Ｓ１７２）。この
一酸化炭素濃度Ｄ１の入力は、まず一酸化炭素センサ１
５０に設けられた電圧計１６９により検出される電位差
を入出力ポート７８を介して読み込み、この電位差に対
して予めＲＯＭ７４に記憶している燃料ガス中の一酸化
炭素濃度Ｄ１と抵抗１７０の両端子間の電位差との関係
を示したマップ（例えば、図２２）を参照して、燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を求めることにより行なわれ
る。
【０１４６】続いて、入力した一酸化炭素濃度Ｄ１を所
定値ＤＳ１および所定値ＤＳ２と比較する（ステップＳ
１７４，Ｓ１７６）。ここで、所定値ＤＳ１は、燃料電
池スタック１０が許容し得る燃料ガス中の一酸化炭素濃
度Ｄ１の最大値、すなわち一酸化炭素がアノード４２に
練り込まれた白金触媒に吸着してアノード４２の電極反
応を阻害する状態（被毒状態）とならない上限値として
設定されるものであり、白金触媒の種類や燃料電池スタ
ック１０の性能等によって定められる。また、所定値Ｄ
Ｓ２は、白金触媒の被毒による燃料電池スタック１０か
らの出力の低下の許容可能な下限値となる燃料ガス中の
一酸化炭素濃度Ｄ１として設定されるものであり、白金
触媒の種類や燃料電池スタック１０の性能等によって定
められる。第７実施例の燃料電池システム１Ｇでは、所
定値ＤＳ１は１ｐｐｍ、所定値ＤＳ２は５ｐｐｍに設定
されている。
定値ＤＳ１および所定値ＤＳ２と比較する（ステップＳ
１７４，Ｓ１７６）。ここで、所定値ＤＳ１は、燃料電
池スタック１０が許容し得る燃料ガス中の一酸化炭素濃
度Ｄ１の最大値、すなわち一酸化炭素がアノード４２に
練り込まれた白金触媒に吸着してアノード４２の電極反
応を阻害する状態（被毒状態）とならない上限値として
設定されるものであり、白金触媒の種類や燃料電池スタ
ック１０の性能等によって定められる。また、所定値Ｄ
Ｓ２は、白金触媒の被毒による燃料電池スタック１０か
らの出力の低下の許容可能な下限値となる燃料ガス中の
一酸化炭素濃度Ｄ１として設定されるものであり、白金
触媒の種類や燃料電池スタック１０の性能等によって定
められる。第７実施例の燃料電池システム１Ｇでは、所
定値ＤＳ１は１ｐｐｍ、所定値ＤＳ２は５ｐｐｍに設定
されている。
【０１４７】一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１より小
さいときには、部分酸化反応部１６ｃへ導入する酸化ガ
スの導入流量の目標流量ＱＭに所定流量Ｑ１をセットす
る（ステップＳ１７８）。ここで、所定流量Ｑ１は、燃
料電池スタック１０の定常運転状態での導入流量であ
り、シフト反応部１６ｂからの改質ガス中に含まれる一
酸化炭素の設計濃度や部分酸化反応部１６ｃの容量，燃
料電池スタック１０における燃料ガス中の一酸化炭素濃
度Ｄ１の許容濃度等によって定められる。この所定流量
Ｑ１を目標流量ＱＭにセットすることにより、電子制御
ユニット７０により部分酸化反応部１６ｃが備えるブロ
ワ１６ｃａが駆動制御され、部分酸化反応部１６ｃへ所
定流量Ｑ１の酸化ガスが導入される。
さいときには、部分酸化反応部１６ｃへ導入する酸化ガ
スの導入流量の目標流量ＱＭに所定流量Ｑ１をセットす
る（ステップＳ１７８）。ここで、所定流量Ｑ１は、燃
料電池スタック１０の定常運転状態での導入流量であ
り、シフト反応部１６ｂからの改質ガス中に含まれる一
酸化炭素の設計濃度や部分酸化反応部１６ｃの容量，燃
料電池スタック１０における燃料ガス中の一酸化炭素濃
度Ｄ１の許容濃度等によって定められる。この所定流量
Ｑ１を目標流量ＱＭにセットすることにより、電子制御
ユニット７０により部分酸化反応部１６ｃが備えるブロ
ワ１６ｃａが駆動制御され、部分酸化反応部１６ｃへ所
定流量Ｑ１の酸化ガスが導入される。
【０１４８】ステップＳ１７８で目標流量ＱＭに所定流
量Ｑ１をセットすると、第１実施例の変形例により実行
されるメタノール濃度制御ルーチン（図７）のステップ
Ｓ１０１ないしＳ１０８と同一の処理であるステップＳ
１８０ないしＳ１８８の処理、すなわち改質部１６ａの
目標温度ＴＫＭを燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１に応
じて変更する処理を実行して本ルーチンを終了する。
量Ｑ１をセットすると、第１実施例の変形例により実行
されるメタノール濃度制御ルーチン（図７）のステップ
Ｓ１０１ないしＳ１０８と同一の処理であるステップＳ
１８０ないしＳ１８８の処理、すなわち改質部１６ａの
目標温度ＴＫＭを燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１に応
じて変更する処理を実行して本ルーチンを終了する。
【０１４９】一方、ステップＳ１７４で、一酸化炭素濃
度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のときには、一酸化炭素によ
る白金触媒の被毒で燃料電池スタック１０からの出力の
低下が許容範囲にないと判断し、燃料電池システム１Ｇ
の運転を停止する処理を行なって（ステップＳ１８
８）、本ルーチンを終了する。
度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のときには、一酸化炭素によ
る白金触媒の被毒で燃料電池スタック１０からの出力の
低下が許容範囲にないと判断し、燃料電池システム１Ｇ
の運転を停止する処理を行なって（ステップＳ１８
８）、本ルーチンを終了する。
【０１５０】また、ステップＳ１７４およびＳ１７６
で、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１以上ではあるが
所定値ＤＳ２より小さいときには、燃料ガス中の一酸化
炭素によりアノード４２の白金触媒が被毒されたと判断
して、部分酸化反応部１６ｃへ導入する酸化ガスの目標
流量ＱＭに所定流量Ｑ１より大きな所定流量Ｑ２をセッ
トし（ステップＳ１８９）、改質部１６ａの目標温度Ｔ
ＫＭに所定温度ＴＫ１をセットして（ステップＳ１８
４）、本ルーチンを終了する。ここで、部分酸化反応部
１６ｃへの酸化ガスの流量を所定流量Ｑ１より大きな所
定流量Ｑ２とするのは、部分酸化反応部１６ｃにおいて
改質ガス中に吹き込む酸化ガスの導入流量を増やすこと
により一酸化炭素の酸化反応を促進し、結果として燃料
ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を低下させるためである。
で、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１以上ではあるが
所定値ＤＳ２より小さいときには、燃料ガス中の一酸化
炭素によりアノード４２の白金触媒が被毒されたと判断
して、部分酸化反応部１６ｃへ導入する酸化ガスの目標
流量ＱＭに所定流量Ｑ１より大きな所定流量Ｑ２をセッ
トし（ステップＳ１８９）、改質部１６ａの目標温度Ｔ
ＫＭに所定温度ＴＫ１をセットして（ステップＳ１８
４）、本ルーチンを終了する。ここで、部分酸化反応部
１６ｃへの酸化ガスの流量を所定流量Ｑ１より大きな所
定流量Ｑ２とするのは、部分酸化反応部１６ｃにおいて
改質ガス中に吹き込む酸化ガスの導入流量を増やすこと
により一酸化炭素の酸化反応を促進し、結果として燃料
ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を低下させるためである。
【０１５１】以上説明した第７実施例の燃料電池システ
ム１Ｇによれば、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が燃
料電池スタック１０の許容濃度（所定値ＤＳ１）以上の
ときには、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入流
量を増加するから、部分酸化反応部１６ｃでの一酸化炭
素の酸化反応を促進し、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ
１を低くすることができる。この結果、燃料ガス中の一
酸化炭素濃度Ｄ１が高くなることに基づく白金触媒の被
毒を防止することができ、燃料電池スタック１０からの
出力の低下を防止することができる。すなわち、システ
ム全体の運転効率をより高くすることができる。
ム１Ｇによれば、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が燃
料電池スタック１０の許容濃度（所定値ＤＳ１）以上の
ときには、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入流
量を増加するから、部分酸化反応部１６ｃでの一酸化炭
素の酸化反応を促進し、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ
１を低くすることができる。この結果、燃料ガス中の一
酸化炭素濃度Ｄ１が高くなることに基づく白金触媒の被
毒を防止することができ、燃料電池スタック１０からの
出力の低下を防止することができる。すなわち、システ
ム全体の運転効率をより高くすることができる。
【０１５２】もとより、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの運転
温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分解反
応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１を
低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くなるこ
とに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下を防
止することができる。
【０１５３】なお、第７実施例の燃料電池システム１Ｇ
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｇの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｇの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。
【０１５４】また、第７実施例の燃料電池システム１Ｇ
では、メタノールセンサ５０と一酸化炭素センサ１５０
とを別個に設けたが、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
と一酸化炭素濃度Ｄ１とを共に検出可能な１つのセンサ
を備える構成も好適である。この具体例を図２４に示
す。図２４は、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸
化炭素濃度Ｄ１とを検出可能なメタノールセンサ５０Ｃ
の構成の概略を例示する説明図である。
では、メタノールセンサ５０と一酸化炭素センサ１５０
とを別個に設けたが、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１
と一酸化炭素濃度Ｄ１とを共に検出可能な１つのセンサ
を備える構成も好適である。この具体例を図２４に示
す。図２４は、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸
化炭素濃度Ｄ１とを検出可能なメタノールセンサ５０Ｃ
の構成の概略を例示する説明図である。
【０１５５】図示するように、メタノールセンサ５０Ｃ
は、図３に示すメタノールセンサ５０と同一の構成に加
えて、一酸化炭素検出機構１８０を備える。一酸化炭素
検出機構１８０は、導電ラインにより検出端子６０Ｔ，
６２Ｔ間に電圧計６９と並列に接続されており、抵抗１
８２とリレー１８４とリレー１８４の接点１８６とから
構成されている。抵抗１８２とリレー１８４の接点１８
６とは、シリーズに接続されている。リレー１８４の接
点１８６は、リレー１８４がオフのときが開でオンのと
きが閉のノーマルオープンとして構成されている。ま
た、リレー１８４は、導電ラインにより電子制御ユニッ
ト７０に接続されており、電子制御ユニット７０により
オンオフ制御を受ける。
は、図３に示すメタノールセンサ５０と同一の構成に加
えて、一酸化炭素検出機構１８０を備える。一酸化炭素
検出機構１８０は、導電ラインにより検出端子６０Ｔ，
６２Ｔ間に電圧計６９と並列に接続されており、抵抗１
８２とリレー１８４とリレー１８４の接点１８６とから
構成されている。抵抗１８２とリレー１８４の接点１８
６とは、シリーズに接続されている。リレー１８４の接
点１８６は、リレー１８４がオフのときが開でオンのと
きが閉のノーマルオープンとして構成されている。ま
た、リレー１８４は、導電ラインにより電子制御ユニッ
ト７０に接続されており、電子制御ユニット７０により
オンオフ制御を受ける。
【０１５６】こうして構成されたメタノールセンサ５０
Ｃでは、電子制御ユニット７０からの駆動信号によりリ
レー１８４をオフ（接点１８６は開）とすることによ
り、図３に示したメタノールセンサ５０と同一の回路と
し、電圧計６９により検出される電位差（電極５２，５
４間の開放端子電圧ＯＣＶ）に基づいて、燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を検出する。また、電子制御ユニッ
ト７０からの駆動信号によりリレー１８４をオン（接点
１８６は開）とすることにより、図２１に示した一酸化
炭素センサ１５０と同一の回路とし、電圧計６９により
検出される電位差（抵抗１８２の両端子間の電位差）に
基づいて、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出す
る。
Ｃでは、電子制御ユニット７０からの駆動信号によりリ
レー１８４をオフ（接点１８６は開）とすることによ
り、図３に示したメタノールセンサ５０と同一の回路と
し、電圧計６９により検出される電位差（電極５２，５
４間の開放端子電圧ＯＣＶ）に基づいて、燃料ガス中の
メタノール濃度Ｃ１を検出する。また、電子制御ユニッ
ト７０からの駆動信号によりリレー１８４をオン（接点
１８６は開）とすることにより、図２１に示した一酸化
炭素センサ１５０と同一の回路とし、電圧計６９により
検出される電位差（抵抗１８２の両端子間の電位差）に
基づいて、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を検出す
る。
【０１５７】なお、こうしたメタノールセンサ５０Ｃを
第７実施例の燃料電池システム１Ｇにメタノールセンサ
５０および一酸化炭素センサ１５０に代えて用いる場合
は、図２３の運転制御ルーチンのステップＳ１７０の一
酸化炭素濃度Ｄ１を入力する処理に先立ってリレー１８
４をオン（接点１８６は閉）とする駆動信号を入出力ポ
ート７８を介してリレー１８４に出力する処理を行な
い、ステップＳ１７２のメタノール濃度Ｃ１を入力する
処理に先立ってリレー１８４をオフ（接点１８６は開）
とする駆動信号を入出力ポート７８を介してリレー１８
４に出力する処理を行なう必要がある。
第７実施例の燃料電池システム１Ｇにメタノールセンサ
５０および一酸化炭素センサ１５０に代えて用いる場合
は、図２３の運転制御ルーチンのステップＳ１７０の一
酸化炭素濃度Ｄ１を入力する処理に先立ってリレー１８
４をオン（接点１８６は閉）とする駆動信号を入出力ポ
ート７８を介してリレー１８４に出力する処理を行な
い、ステップＳ１７２のメタノール濃度Ｃ１を入力する
処理に先立ってリレー１８４をオフ（接点１８６は開）
とする駆動信号を入出力ポート７８を介してリレー１８
４に出力する処理を行なう必要がある。
【０１５８】以上説明したメタノールセンサ５０Ｃを第
７実施例の燃料電池システム１のメタノールセンサ５０
および一酸化炭素センサ１５０に代えて用いれば、１つ
のセンサで燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸化炭
素濃度Ｄ１とを検出することができる。メタノールセン
サ５０Ｃがメタノールセンサ５０と一酸化炭素センサ１
５０とを兼ねるから、システムを簡易なものとすること
ができ、小型化することができる。
７実施例の燃料電池システム１のメタノールセンサ５０
および一酸化炭素センサ１５０に代えて用いれば、１つ
のセンサで燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸化炭
素濃度Ｄ１とを検出することができる。メタノールセン
サ５０Ｃがメタノールセンサ５０と一酸化炭素センサ１
５０とを兼ねるから、システムを簡易なものとすること
ができ、小型化することができる。
【０１５９】次に、本発明の第８の実施例である燃料電
池システム１Ｈについて説明する。図２５は、本発明の
第８実施例である燃料電池システム１Ｈの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈは、第７実施例の燃料電池シ
ステム１Ｇと同一の構成に加えて、燃料電池スタック１
０の温度を検出する温度センサ１０ｃと、燃料電池スタ
ック１０の温度を調節するスタック温度調節機構９０と
を備える。なお、この温度センサ１０ｃおよびスタック
温度調節機構９０は、第３実施例の燃料電池システム１
Ｃが備える温度センサ１０ｃおよびスタック温度調節機
構９０と同一の構成をしている。したがって、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈのうち第７実施例の燃料電池
システム１Ｇと同一の構成または第３実施例の燃料電池
システム１Ｃと同一の構成については同一の符号を付
し、その説明は省略する。
池システム１Ｈについて説明する。図２５は、本発明の
第８実施例である燃料電池システム１Ｈの構成の概略を
例示するブロック図である。図示するように、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈは、第７実施例の燃料電池シ
ステム１Ｇと同一の構成に加えて、燃料電池スタック１
０の温度を検出する温度センサ１０ｃと、燃料電池スタ
ック１０の温度を調節するスタック温度調節機構９０と
を備える。なお、この温度センサ１０ｃおよびスタック
温度調節機構９０は、第３実施例の燃料電池システム１
Ｃが備える温度センサ１０ｃおよびスタック温度調節機
構９０と同一の構成をしている。したがって、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈのうち第７実施例の燃料電池
システム１Ｇと同一の構成または第３実施例の燃料電池
システム１Ｃと同一の構成については同一の符号を付
し、その説明は省略する。
【０１６０】第８実施例の燃料電池システム１Ｈの電子
制御ユニット７０では、図２６に示す運転制御ルーチン
が実行される。本ルーチンは、第７実施例の電子制御ユ
ニット７０で実行される運転制御ルーチン（図２３）と
同様に、例えば、燃料電池システム１Ｈの運転を開始し
た後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に実行される。
制御ユニット７０では、図２６に示す運転制御ルーチン
が実行される。本ルーチンは、第７実施例の電子制御ユ
ニット７０で実行される運転制御ルーチン（図２３）と
同様に、例えば、燃料電池システム１Ｈの運転を開始し
た後の定常運転状態時に所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に実行される。
【０１６１】本ルーチンは、第７実施例の電子制御ユニ
ット７０が実行する運転制御ルーチン（図２３）とほぼ
同様な処理を行なうものであり、図２３のルーチンのス
テップＳ１８４，Ｓ１８６，Ｓ１８９に代えて、各々ス
テップＳ１９４，Ｓ１９６，Ｓ１９９の処理を行なう。
ット７０が実行する運転制御ルーチン（図２３）とほぼ
同様な処理を行なうものであり、図２３のルーチンのス
テップＳ１８４，Ｓ１８６，Ｓ１８９に代えて、各々ス
テップＳ１９４，Ｓ１９６，Ｓ１９９の処理を行なう。
【０１６２】すなわち、まず、燃料ガス中の一酸化炭素
濃度Ｄ１とメタノール濃度Ｃ１とを入力し（ステップＳ
１７０，１７２）、一酸化炭素濃度Ｄ１を所定値ＤＳ１
および所定値ＤＳ２と比較する（ステップＳ１７４，Ｓ
１７６）。一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１より小さ
いときには、入力したメタノール濃度Ｃ１を所定値ＣＳ
１および所定値ＣＳ２と比較する（ステップＳ１８０，
Ｓ１８２）。そして、メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ
１より小さいときには、改質部１６ａの目標温度ＴＫＭ
に所定温度ＴＫ１をセットすると共に燃料電池スタック
１０の目標運転温度である目標温度ＴＰＭに所定温度Ｔ
Ｐ１をセットし（ステップＳ１９４）、メタノール濃度
Ｃ１が所定値ＣＳ１以上で所定値ＣＳ２より小さいとき
には、改質部１６ａの目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１
より高温側の所定温度ＴＫ２をセットすると共に燃料電
池スタック１０の目標温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１より
高温側の所定温度ＴＰ２をセットする（ステップＳ１９
６）。
濃度Ｄ１とメタノール濃度Ｃ１とを入力し（ステップＳ
１７０，１７２）、一酸化炭素濃度Ｄ１を所定値ＤＳ１
および所定値ＤＳ２と比較する（ステップＳ１７４，Ｓ
１７６）。一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１より小さ
いときには、入力したメタノール濃度Ｃ１を所定値ＣＳ
１および所定値ＣＳ２と比較する（ステップＳ１８０，
Ｓ１８２）。そして、メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ
１より小さいときには、改質部１６ａの目標温度ＴＫＭ
に所定温度ＴＫ１をセットすると共に燃料電池スタック
１０の目標運転温度である目標温度ＴＰＭに所定温度Ｔ
Ｐ１をセットし（ステップＳ１９４）、メタノール濃度
Ｃ１が所定値ＣＳ１以上で所定値ＣＳ２より小さいとき
には、改質部１６ａの目標温度ＴＫＭに所定温度ＴＫ１
より高温側の所定温度ＴＫ２をセットすると共に燃料電
池スタック１０の目標温度ＴＰＭに所定温度ＴＰ１より
高温側の所定温度ＴＰ２をセットする（ステップＳ１９
６）。
【０１６３】ここで、燃料電池スタック１０の目標温度
ＴＰＭ，所定温度ＴＰ１および所定温度ＴＰ２は、第３
実施例の燃料電池システム１Ｃで説明した目標温度ＴＰ
Ｍ，所定温度ＴＰ１および所定温度ＴＰ２と同一のもの
である。このように改質部１６ａの運転温度を上げるの
に伴って燃料電池スタック１０の運転温度を上げるの
は、第３実施例の燃料電池システム１Ｃと同様に、改質
部１６ａの運転温度を上げることによって改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応（上式（３））が促進された
めに一酸化炭素の生成も促進され、結果として燃料ガス
中の一酸化炭素濃度が増加するから、この燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の増加によって燃料電池スタック１０か
らの出力が低下するのを防止するためである。
ＴＰＭ，所定温度ＴＰ１および所定温度ＴＰ２は、第３
実施例の燃料電池システム１Ｃで説明した目標温度ＴＰ
Ｍ，所定温度ＴＰ１および所定温度ＴＰ２と同一のもの
である。このように改質部１６ａの運転温度を上げるの
に伴って燃料電池スタック１０の運転温度を上げるの
は、第３実施例の燃料電池システム１Ｃと同様に、改質
部１６ａの運転温度を上げることによって改質部１６ａ
でのメタノールの分解反応（上式（３））が促進された
めに一酸化炭素の生成も促進され、結果として燃料ガス
中の一酸化炭素濃度が増加するから、この燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の増加によって燃料電池スタック１０か
らの出力が低下するのを防止するためである。
【０１６４】一方、ステップＳ１７４およびＳ１７６
で、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１以上であるが所
定値ＤＳ２より小さいときには、部分酸化反応部１６ｃ
への酸化ガスの導入流量の目標流量ＱＭに定常運転状態
時の所定流量Ｑ１より大きな所定流量Ｑ２をセットする
と共に、燃料電池スタック１０の目標温度ＴＰＭに定常
運転状態時の所定温度ＴＰ１より高温側の所定温度ＴＰ
２をセットする（ステップＳ１９９）。このように部分
酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入流量を増加するに
伴って燃料電池スタック１０の運転温度を上げるのは、
第３実施例で説明した図１２に示すように、燃料ガス中
の一酸化炭素濃度Ｄ１が高い場合、燃料電池スタック１
０からの出力は、燃料電池スタック１０の運転温度が高
い方が大きな出力となるからであり、燃料ガス中の一酸
化炭素濃度の増加による燃料電池スタック１０からの出
力の低下を防止するためである。
で、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ１以上であるが所
定値ＤＳ２より小さいときには、部分酸化反応部１６ｃ
への酸化ガスの導入流量の目標流量ＱＭに定常運転状態
時の所定流量Ｑ１より大きな所定流量Ｑ２をセットする
と共に、燃料電池スタック１０の目標温度ＴＰＭに定常
運転状態時の所定温度ＴＰ１より高温側の所定温度ＴＰ
２をセットする（ステップＳ１９９）。このように部分
酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの導入流量を増加するに
伴って燃料電池スタック１０の運転温度を上げるのは、
第３実施例で説明した図１２に示すように、燃料ガス中
の一酸化炭素濃度Ｄ１が高い場合、燃料電池スタック１
０からの出力は、燃料電池スタック１０の運転温度が高
い方が大きな出力となるからであり、燃料ガス中の一酸
化炭素濃度の増加による燃料電池スタック１０からの出
力の低下を防止するためである。
【０１６５】以上説明した第８実施例の燃料電池システ
ム１Ｈによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ１以上となり、改質部１６ａの運転温度を高く
することにより燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くなっ
ても、燃料電池スタック１０の運転温度を高くすること
により、一酸化炭素濃度が高くなることに基づく燃料電
池スタック１０からの出力の低下を防止することができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値Ｄ
Ｓ１以上となっても、燃料電池スタック１０の運転温度
を高くすることにより、燃料電池スタック１０からの出
力の低下を防止することができる。この結果、機器（負
荷）に安定して電力を供給することができる。
ム１Ｈによれば、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１が所
定値ＣＳ１以上となり、改質部１６ａの運転温度を高く
することにより燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高くなっ
ても、燃料電池スタック１０の運転温度を高くすること
により、一酸化炭素濃度が高くなることに基づく燃料電
池スタック１０からの出力の低下を防止することができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値Ｄ
Ｓ１以上となっても、燃料電池スタック１０の運転温度
を高くすることにより、燃料電池スタック１０からの出
力の低下を防止することができる。この結果、機器（負
荷）に安定して電力を供給することができる。
【０１６６】もとより、燃料ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ
１が燃料電池スタック１０の許容濃度（所定値ＤＳ１）
以上のときには、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの
導入流量を増加するから、部分酸化反応部１６ｃでの一
酸化炭素の酸化反応を促進し、燃料ガス中の一酸化炭素
濃度Ｄ１を低くすることができ、燃料ガス中の一酸化炭
素濃度Ｄ１が高くなることに基づく白金触媒の被毒を防
止することができる。また、燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの
運転温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分
解反応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くな
ることに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下
を防止することができる。
１が燃料電池スタック１０の許容濃度（所定値ＤＳ１）
以上のときには、部分酸化反応部１６ｃへの酸化ガスの
導入流量を増加するから、部分酸化反応部１６ｃでの一
酸化炭素の酸化反応を促進し、燃料ガス中の一酸化炭素
濃度Ｄ１を低くすることができ、燃料ガス中の一酸化炭
素濃度Ｄ１が高くなることに基づく白金触媒の被毒を防
止することができる。また、燃料ガス中のメタノール濃
度Ｃ１が所定値ＣＳ１以上のときには、改質部１６ａの
運転温度を高くして、改質部１６ａでのメタノールの分
解反応を促進するから、燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ
１を低くすることができ、メタノール濃度Ｃ１が高くな
ることに基づく燃料電池スタック１０からの出力の低下
を防止することができる。
【０１６７】なお、第８実施例の燃料電池システム１Ｈ
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｇの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。また、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈでは、メタノールセンサ５０
と一酸化炭素センサ１５０とを別個に設けたが、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸化炭素濃度Ｄ１とを共
に検出可能な１つのセンサ（図２４）を備える構成とし
てもよいことは勿論である。
では、メタノールセンサ５０により燃料ガス中のメタノ
ール濃度Ｃ１を検出したが、第２実施例の燃料電池シス
テム１Ｂのように、燃料電池システム１Ｇの構成に加え
て２次電池８０，電圧計８２，切換器８４を備え、燃料
電池スタック１０本体を用いて燃料ガス中のメタノール
濃度Ｃ１を検出する構成としてもよい。また、第８実施
例の燃料電池システム１Ｈでは、メタノールセンサ５０
と一酸化炭素センサ１５０とを別個に設けたが、燃料ガ
ス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸化炭素濃度Ｄ１とを共
に検出可能な１つのセンサ（図２４）を備える構成とし
てもよいことは勿論である。
【０１６８】以上説明した第７実施例の燃料電池システ
ム１Ｇおよび第８実施例の燃料電池システム１Ｈでは、
共に一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のとき及び
メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、燃
料電池システム１Ｇまたは燃料電池システム１Ｈの運転
を停止する構成としたが、図２７の変形例の燃料電池シ
ステム１Ｊに示すように、２次電池８０と切換器８４と
を備え、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のとき
及びメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときに
は、電力供給ライン８８に接続されている機器（負荷）
への電力の供給源を、燃料電池スタック１０から２次電
池８０へ切り換える構成としてもよい。この場合、機器
（負荷）に安定した電力を供給することができると共
に、燃料電池スタック１０の運転を一旦停止して燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１やメタノール濃度Ｃ１を低下
させるといった処理や、２次電池８０に接続された駆動
機器（負荷）を正常に停止させ燃料電池システム１を停
止するといった処理を行なうこともできる。
ム１Ｇおよび第８実施例の燃料電池システム１Ｈでは、
共に一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のとき及び
メタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときには、燃
料電池システム１Ｇまたは燃料電池システム１Ｈの運転
を停止する構成としたが、図２７の変形例の燃料電池シ
ステム１Ｊに示すように、２次電池８０と切換器８４と
を備え、一酸化炭素濃度Ｄ１が所定値ＤＳ２以上のとき
及びメタノール濃度Ｃ１が所定値ＣＳ２以上のときに
は、電力供給ライン８８に接続されている機器（負荷）
への電力の供給源を、燃料電池スタック１０から２次電
池８０へ切り換える構成としてもよい。この場合、機器
（負荷）に安定した電力を供給することができると共
に、燃料電池スタック１０の運転を一旦停止して燃料ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１やメタノール濃度Ｃ１を低下
させるといった処理や、２次電池８０に接続された駆動
機器（負荷）を正常に停止させ燃料電池システム１を停
止するといった処理を行なうこともできる。
【０１６９】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
【０１７０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の燃料電池システムによれば、燃料ガス中に含まれる
メタノールの濃度に基づいて改質器をより適正に運転す
ることができる。この結果、燃料電池のより効率的な運
転が可能となり、安定した電力を供給することができ
る。
載の燃料電池システムによれば、燃料ガス中に含まれる
メタノールの濃度に基づいて改質器をより適正に運転す
ることができる。この結果、燃料電池のより効率的な運
転が可能となり、安定した電力を供給することができ
る。
【０１７１】請求項２記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第１の所定値以上
のとき、改質器が備える改質部の運転温度を理想運転温
度より高温側の所定温度に制御するから、改質部でのメ
タノールの反応が促進され、燃料ガス中のメタノール濃
度を低下させることができる。
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第１の所定値以上
のとき、改質器が備える改質部の運転温度を理想運転温
度より高温側の所定温度に制御するから、改質部でのメ
タノールの反応が促進され、燃料ガス中のメタノール濃
度を低下させることができる。
【０１７２】請求項３記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第１の所定値より
大きな第２の所定値以上のとき、燃料電池と燃料電池に
接続される負荷との接続を、この負荷へ電力を供給可能
な２次電池とこの負荷との接続に切り換えるから、負荷
へ安定した電力を供給することができる。
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第１の所定値より
大きな第２の所定値以上のとき、燃料電池と燃料電池に
接続される負荷との接続を、この負荷へ電力を供給可能
な２次電池とこの負荷との接続に切り換えるから、負荷
へ安定した電力を供給することができる。
【０１７３】請求項４記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度に基づいて燃料電池
の運転温度をより適正に制御することができる。この結
果、メタノールの濃度の増加による燃料電池からの出力
の低下を防止することができる。
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度に基づいて燃料電池
の運転温度をより適正に制御することができる。この結
果、メタノールの濃度の増加による燃料電池からの出力
の低下を防止することができる。
【０１７４】請求項５記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第３の所定値以上
のとき、燃料電池の運転温度を理想運転温度より高温側
の所定温度に制御するから、燃料電池での反応が促進さ
れ、燃料電池からの出力の低下を防止することができ
る。
ば、燃料ガス中のメタノールの濃度が第３の所定値以上
のとき、燃料電池の運転温度を理想運転温度より高温側
の所定温度に制御するから、燃料電池での反応が促進さ
れ、燃料電池からの出力の低下を防止することができ
る。
【０１７５】請求項６記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池での燃料ガスの利用の程度をガス利用率と
して算出し、この算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、ガス利用率が低下するよう改質器の運転を制御す
るから、燃料電池をより効率よく運転することができ
る。
ば、燃料電池での燃料ガスの利用の程度をガス利用率と
して算出し、この算出されたガス利用率が所定値以上の
とき、ガス利用率が低下するよう改質器の運転を制御す
るから、燃料電池をより効率よく運転することができ
る。
【０１７６】請求項７記載の燃料電池システムによれ
ば、ガス利用率が所定値以上のとき、改質器へのメタノ
ールと水の供給量を増加するから、生成される燃料ガス
を増加し、ガス利用率を低下させることができる。この
結果、燃料電池をより効率よく運転することができる。
ば、ガス利用率が所定値以上のとき、改質器へのメタノ
ールと水の供給量を増加するから、生成される燃料ガス
を増加し、ガス利用率を低下させることができる。この
結果、燃料電池をより効率よく運転することができる。
【０１７７】請求項８記載の燃料電池システムによれ
ば、ガス利用率が所定値以上のとき、燃料電池と燃料電
池に接続される負荷との接続を、この負荷へ電力を供給
可能な２次電池とこの負荷との接続に切り換えるから、
負荷へ安定して電力を供給することができ、ガス利用率
の低下も容易に行なうことができる。
ば、ガス利用率が所定値以上のとき、燃料電池と燃料電
池に接続される負荷との接続を、この負荷へ電力を供給
可能な２次電池とこの負荷との接続に切り換えるから、
負荷へ安定して電力を供給することができ、ガス利用率
の低下も容易に行なうことができる。
【０１７８】請求項９記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池からの出力と、燃料電池に供給される燃料
ガスの流量とに基づいてガス利用率を算出することがで
きる。こうして算出したガス利用率を用いて、燃料電池
をより適切に運転制御することができる。
ば、燃料電池からの出力と、燃料電池に供給される燃料
ガスの流量とに基づいてガス利用率を算出することがで
きる。こうして算出したガス利用率を用いて、燃料電池
をより適切に運転制御することができる。
【０１７９】請求項１０記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池に供給される燃料ガス中のメタノールの濃
度と、燃料電池から排出される燃料ガス系の排出ガス中
のメタノールの濃度とに基づいてガス利用率を算出する
ことができる。そして、こうして算出したガス利用率を
用いて、燃料電池をより適切に運転制御することができ
る。
ば、燃料電池に供給される燃料ガス中のメタノールの濃
度と、燃料電池から排出される燃料ガス系の排出ガス中
のメタノールの濃度とに基づいてガス利用率を算出する
ことができる。そして、こうして算出したガス利用率を
用いて、燃料電池をより適切に運転制御することができ
る。
【０１８０】本発明の請求項１１記載の燃料電池システ
ムによれば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度とメタノー
ルの濃度とに基づいて改質器の運転をより適正に制御す
ることができる。この結果、燃料電池のより効率的な運
転が可能となり、安定した電力を供給することができ
る。
ムによれば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度とメタノー
ルの濃度とに基づいて改質器の運転をより適正に制御す
ることができる。この結果、燃料電池のより効率的な運
転が可能となり、安定した電力を供給することができ
る。
【０１８１】請求項１２記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上
のとき、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を低下させるよ
う改質器の運転を制御するから、燃料ガス中の一酸化炭
素の濃度を第１の所定濃度未満にすることができる。こ
の結果、一酸化炭素による触媒の被毒を防止することが
でき、燃料電池から安定して電力を取り出すことができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が前記第１の
所定濃度未満でも、メタノールの濃度が第２の所定値以
上のときには、燃料ガス中のメタノールの濃度を低下さ
せるよう改質器の運転を制御するから、燃料ガス中のメ
タノールの濃度を第２の所定値未満にすることができ
る。この結果、燃料電池からの出力の低下を防止するこ
とができ、燃料電池から安定して電力を取り出すことが
できる。
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上
のとき、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度を低下させるよ
う改質器の運転を制御するから、燃料ガス中の一酸化炭
素の濃度を第１の所定濃度未満にすることができる。こ
の結果、一酸化炭素による触媒の被毒を防止することが
でき、燃料電池から安定して電力を取り出すことができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が前記第１の
所定濃度未満でも、メタノールの濃度が第２の所定値以
上のときには、燃料ガス中のメタノールの濃度を低下さ
せるよう改質器の運転を制御するから、燃料ガス中のメ
タノールの濃度を第２の所定値未満にすることができ
る。この結果、燃料電池からの出力の低下を防止するこ
とができ、燃料電池から安定して電力を取り出すことが
できる。
【０１８２】請求項１３記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上
のとき、改質器の酸化部に導入する酸化ガスの導入量を
増加するから、酸化部での酸化反応が促進され、燃料ガ
ス中の一酸化炭素の濃度を低減することができる。この
結果、一酸化炭素による触媒の被毒を防止することがで
き、燃料電池から安定して電力を取り出すことができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定
濃度未満でも、メタノールの濃度が第２の所定値以上の
ときには、改質器の改質部の運転温度を理想運転温度よ
り高温側の所定温度に制御するから、改質部でのメタノ
ールの改質反応が促進され、燃料ガス中のメタノールの
濃度を低減させることができる。この結果、燃料電池か
らの出力の低下を防止することができ、燃料電池から安
定して電力を取り出すことができる。
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上
のとき、改質器の酸化部に導入する酸化ガスの導入量を
増加するから、酸化部での酸化反応が促進され、燃料ガ
ス中の一酸化炭素の濃度を低減することができる。この
結果、一酸化炭素による触媒の被毒を防止することがで
き、燃料電池から安定して電力を取り出すことができ
る。また、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第１の所定
濃度未満でも、メタノールの濃度が第２の所定値以上の
ときには、改質器の改質部の運転温度を理想運転温度よ
り高温側の所定温度に制御するから、改質部でのメタノ
ールの改質反応が促進され、燃料ガス中のメタノールの
濃度を低減させることができる。この結果、燃料電池か
らの出力の低下を防止することができ、燃料電池から安
定して電力を取り出すことができる。
【０１８３】請求項１４記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度とメタノールの濃度
とに基づいて燃料電池の運転温度をより適正に制御する
ことができる。この結果、一酸化炭素の濃度の増加に伴
う触媒の被毒による燃料電池からの出力の低下やメタノ
ールの濃度の増加による燃料電池からの出力の低下を防
止することができる。
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度とメタノールの濃度
とに基づいて燃料電池の運転温度をより適正に制御する
ことができる。この結果、一酸化炭素の濃度の増加に伴
う触媒の被毒による燃料電池からの出力の低下やメタノ
ールの濃度の増加による燃料電池からの出力の低下を防
止することができる。
【０１８４】請求項１５記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上
のとき、または、燃料ガス中のメタノールの濃度が第４
の所定値以上のとき、燃料電池の運転温度を理想運転温
度より高温側の所定温度に制御するから、燃料電池での
反応が促進され、燃料電池からの出力の低下を防止する
ことができる。
ば、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が第３の所定値以上
のとき、または、燃料ガス中のメタノールの濃度が第４
の所定値以上のとき、燃料電池の運転温度を理想運転温
度より高温側の所定温度に制御するから、燃料電池での
反応が促進され、燃料電池からの出力の低下を防止する
ことができる。
【０１８５】請求項１６記載の燃料電池システムによれ
ば、２つの電極間への所定の負荷の接続と遮断とを切り
換えることにより、燃料ガス中のメタノールと一酸化炭
素とを検出することができる。すなわち、２つの電極の
内の一方の電極に燃料ガスを供給すると、２つの電極間
に電位差が生じるが、この電位差は燃料ガスに含まれる
メタノールの濃度が高くなるにつれて小さくなるから、
この電位差を検出することにより燃料ガスのメタノール
を検出することができる。また、２つの電極の内の一方
の電極に燃料ガスを供給し、２つの電極間に所定の抵抗
を接続すると、２つの電極間に電位差が生じるが、この
電位差は、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が高くなるに
つれて触媒が被毒されるために小さくなるから、この電
位差を検出することにより燃料ガス中の一酸化炭素を検
出することができる。
ば、２つの電極間への所定の負荷の接続と遮断とを切り
換えることにより、燃料ガス中のメタノールと一酸化炭
素とを検出することができる。すなわち、２つの電極の
内の一方の電極に燃料ガスを供給すると、２つの電極間
に電位差が生じるが、この電位差は燃料ガスに含まれる
メタノールの濃度が高くなるにつれて小さくなるから、
この電位差を検出することにより燃料ガスのメタノール
を検出することができる。また、２つの電極の内の一方
の電極に燃料ガスを供給し、２つの電極間に所定の抵抗
を接続すると、２つの電極間に電位差が生じるが、この
電位差は、燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が高くなるに
つれて触媒が被毒されるために小さくなるから、この電
位差を検出することにより燃料ガス中の一酸化炭素を検
出することができる。
【０１８６】また、メタノール検出手段が一酸化炭素検
出手段を兼ねるから、システムを簡易なものにすること
ができる。
出手段を兼ねるから、システムを簡易なものにすること
ができる。
【０１８７】請求項１７記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料ガス中のメタノールを高精度に検出することが
できる。すなわち、２つの電極の内の一方の電極に燃料
ガスを供給すると２つの電極間に電位差が生じるが、こ
の電位差は、燃料ガスに含まれるメタノールの濃度が高
くなるにつれて小さくなるから、この電位差を検出する
ことにより燃料ガスのメタノールを検出することができ
る。
ば、燃料ガス中のメタノールを高精度に検出することが
できる。すなわち、２つの電極の内の一方の電極に燃料
ガスを供給すると２つの電極間に電位差が生じるが、こ
の電位差は、燃料ガスに含まれるメタノールの濃度が高
くなるにつれて小さくなるから、この電位差を検出する
ことにより燃料ガスのメタノールを検出することができ
る。
【０１８８】請求項１８記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷との接続
を遮断した状態で燃料電池の出力端子間の電位差を検出
し、この電位差に基づいて燃料ガス中のメタノールを検
出することができる。すなわち燃料電池本体をメタノー
ル検出手段とすることができる。この結果、通常の燃料
電池システムにハード的な構成を何等付加することなく
燃料ガス中のメタノールを検出することができる。
ば、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷との接続
を遮断した状態で燃料電池の出力端子間の電位差を検出
し、この電位差に基づいて燃料ガス中のメタノールを検
出することができる。すなわち燃料電池本体をメタノー
ル検出手段とすることができる。この結果、通常の燃料
電池システムにハード的な構成を何等付加することなく
燃料ガス中のメタノールを検出することができる。
【０１８９】請求項１９記載の燃料電池システムによれ
ば、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷との接続
を遮断している間は、この負荷へは２次電池から電力が
供給されるから、燃料電池本体により燃料ガス中のメタ
ノールの検出している間でも、負荷へ安定して電力を供
給することができる。
ば、燃料電池とこの燃料電池に接続される負荷との接続
を遮断している間は、この負荷へは２次電池から電力が
供給されるから、燃料電池本体により燃料ガス中のメタ
ノールの検出している間でも、負荷へ安定して電力を供
給することができる。
【図１】本発明の好適な一実施例である燃料電池システ
ム１の構成の概略を例示するブロック図である。
ム１の構成の概略を例示するブロック図である。
【図２】燃料電池スタック１０を構成する各セルの構成
の概略を例示する説明図である。
の概略を例示する説明図である。
【図３】メタノールセンサ５０の構成の概略を例示する
説明図である。
説明図である。
【図４】燃料ガス中のメタノールの濃度とメタノールセ
ンサ５０の両電極５２，５４間に生じる開放端子電圧Ｏ
ＣＶとの関係を例示するグラフである。
ンサ５０の両電極５２，５４間に生じる開放端子電圧Ｏ
ＣＶとの関係を例示するグラフである。
【図５】燃料ガス中のメタノールの濃度と電圧計６９に
より検出される開放端子電圧ＯＣＶとの関係のマップの
一例を示すグラフである。
より検出される開放端子電圧ＯＣＶとの関係のマップの
一例を示すグラフである。
【図６】電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２により実行
されるメタノール濃度制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
されるメタノール濃度制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
【図７】第１実施例の変形例のメタノール濃度制御ルー
チンを示すフローチャートである。
チンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施例である燃料電池システム１
Ｂの構成の概略を例示するブロック図である。
Ｂの構成の概略を例示するブロック図である。
【図９】第２実施例の燃料電池システム１Ｂが備える電
子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御ル
ーチンを例示するフローチャートである。
子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御ル
ーチンを例示するフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施例である燃料電池システム
１Ｃの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｃの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１１】第３実施例の燃料電池システム１Ｃが備える
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１２】純粋な水素ガスを燃料ガスとした場合および
１００ｐｐｍの一酸化炭素を水素ガスを燃料ガスとした
場合の燃料電池スタック１０の運転温度と燃料電池スタ
ック１０からの出力電圧との関係を示すグラフである。
１００ｐｐｍの一酸化炭素を水素ガスを燃料ガスとした
場合の燃料電池スタック１０の運転温度と燃料電池スタ
ック１０からの出力電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第４実施例である燃料電池システム
１Ｄの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｄの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１４】第４実施例の燃料電池システム１Ｄが備える
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１５】ガス利用率Ｒと燃料電池スタック１０内の各
セルに供給される燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１との
関係を例示したグラフである。
セルに供給される燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１との
関係を例示したグラフである。
【図１６】本発明の第５実施例である燃料電池システム
１Ｅの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｅの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１７】第５実施例の燃料電池システム１Ｅが備える
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
【図１８】本発明の第６実施例である燃料電池システム
１Ｆの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｆの構成の概略を例示するブロック図である。
【図１９】第６実施例の燃料電池システム１Ｆが備える
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行されるメタノール濃度制御
ルーチンを例示するフローチャートである。
【図２０】本発明の第７実施例である燃料電池システム
１Ｇの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｇの構成の概略を例示するブロック図である。
【図２１】一酸化炭素センサ１５０の構成の概略を例示
する説明図である。
する説明図である。
【図２２】燃料ガス中の一酸化炭素濃度と電圧計１６９
により検出される電位差との関係のマップの一例を示す
グラフである。
により検出される電位差との関係のマップの一例を示す
グラフである。
【図２３】第７実施例の燃料電池システム１Ｇが備える
電子制御ユニット７０で実行される運転制御ルーチンを
例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行される運転制御ルーチンを
例示するフローチャートである。
【図２４】燃料ガス中のメタノール濃度Ｃ１と一酸化炭
素濃度Ｄ１とを検出可能なメタノールセンサ５０Ｃの構
成の概略を例示する説明図である。
素濃度Ｄ１とを検出可能なメタノールセンサ５０Ｃの構
成の概略を例示する説明図である。
【図２５】本発明の第８実施例である燃料電池システム
１Ｈの構成の概略を例示するブロック図である。
１Ｈの構成の概略を例示するブロック図である。
【図２６】第８実施例の燃料電池システム１Ｈが備える
電子制御ユニット７０で実行される運転制御ルーチンを
例示するフローチャートである。
電子制御ユニット７０で実行される運転制御ルーチンを
例示するフローチャートである。
【図２７】第７実施例の燃料電池システム１Ｇおよび第
８実施例の燃料電池システム１Ｈの変形例である燃料電
池システム１Ｊの構成の概略を例示するブロック図であ
る。
８実施例の燃料電池システム１Ｈの変形例である燃料電
池システム１Ｊの構成の概略を例示するブロック図であ
る。
１…燃料電池システム １Ｂ〜１Ｊ…燃料電池システム １０…燃料電池スタック １０ａ…アノード側ガス入口 １０ｂ…アノード側ガス出口 １０ｃ…温度センサ １１ａ，１１ｂ…出力端子 １２…メタノールタンク １４…水タンク １６…改質器 １６ａ…改質部 １６ａａ…燃焼部 １６ｂ…シフト反応部 １６ｃ…部分酸化反応部 １６ｃａ…ブロワ １８…燃料ガス供給通路 １８ａ…取付口 １９…燃料ガス排出通路 ４１…電解質膜 ４２…アノード ４３…カソード ４４，４５…セパレータ ４４ｐ，４５ｐ…流路溝 ４６，４７…集電板 ５０，５０Ｂ，５０Ｃ…メタノールセンサ ５１…電解質膜 ５２，５４…電極 ５６，５８…金属板 ６０，６２…ホルダ ６０ａ，６２ａ…フランジ ６０ｂ，６２ｂ…ネジ ６０Ｔ，６２Ｔ…検出端子 ６４…絶縁性部材 ６４ａ…ネジ ６６…Ｏリング ６７…通路部材 ６８…ガス流入通路 ６９…電圧計 ７０…電子制御ユニット ７２…ＣＰＵ ７４…ＲＯＭ ７６…ＲＡＭ ７８…入出力ポート ８０…２次電池 ８２…電圧計 ８４…切換器 ８８…電力供給ライン ９０…スタック温度調節機構 ９１…冷却水流路 ９２…循環通路 ９４…冷却水ポンプ ９６…ラジエータ ９８…ガス流量計 ９９…負荷電流計 １５０…一酸化炭素センサ １５１…電解質膜 １５２，１５４…電極 １５６，１５８…金属板 １６０，１６２…ホルダ １６０ａ，１６２ａ…フランジ １６０ｂ，１６２ｂ…ネジ １６０Ｔ，１６２Ｔ…検出端子 １６４…絶縁性部材 １６４ａ…ネジ １６７…通路部材 １６８…ガス流入通路 １６９…電圧計 １７０…抵抗 １８０…一酸化炭素検出機構 １８２…抵抗 １８４…リレー １８６…接点
Claims (19)
- 【請求項１】 メタノールを改質して水素を含有する燃
料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供給
を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る燃
料電池とを備えた燃料電池システムであって、 前記燃料ガス中のメタノールを検出するメタノール検出
手段と、 該検出されたメタノールの濃度に基づいて、前記燃料ガ
ス中のメタノールの濃度を低減するよう前記改質器の運
転を制御する改質器運転制御手段とを備えた燃料電池シ
ステム。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池システムであっ
て、 前記改質器は、 メタノールと水とから水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、 該生成された改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を
酸化する酸化部とを備え、 前記改質器運転制御手段は、前記メタノール検出手段に
より検出されたメタノールの濃度が第１の所定値以上の
とき、前記改質部の運転温度を理想運転温度より高温側
の所定温度に制御する手段である燃料電池システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃料電池システムであっ
て、 前記燃料電池に接続される負荷へ電力を供給可能な２次
電池と、 前記メタノール検出手段により検出されたメタノールの
濃度が前記第１の所定値より大きな第２の所定値以上の
とき、前記燃料電池と前記負荷との接続を前記２次電池
と該負荷との接続に切り換える切換手段とを備えた燃料
電池システム。 - 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか記載の燃料電
池システムであって、 前記メタノール検出手段により検出されたメタノールの
濃度に基づいて前記燃料電池の運転温度を制御する燃料
電池運転制御手段を備えた燃料電池システム。 - 【請求項５】 前記燃料電池運転制御手段は、前記メタ
ノール検出手段により検出されたメタノールの濃度が第
３の所定値以上のとき、前記燃料電池の運転温度を理想
運転温度より高温側の所定温度に制御する手段である請
求項４記載の燃料電池システム。 - 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の燃料電
池システムであって、 前記燃料電池での前記燃料ガスの利用の程度をガス利用
率として算出するガス利用率算出手段と、 該算出されたガス利用率が所定値以上のとき、前記改質
器運転制御手段による制御に代えて、前記ガス利用率が
低下するよう前記改質器の運転を制御するガス利用率低
下制御手段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項７】 前記ガス利用率低下制御手段は、前記改
質器へのメタノールと水の供給量を増加する手段である
請求項６記載の燃料電池システム。 - 【請求項８】 請求項６または７記載の燃料電池システ
ムであって、 前記燃料電池に接続される負荷へ電力を供給可能な２次
電池を備え、 前記ガス利用率低下制御手段は、前記ガス利用率算出手
段により算出されたガス利用率が前記所定値以上のと
き、前記燃料電池と前記負荷との接続を前記２次電池と
該負荷との接続に切り換える切換手段を備える燃料電池
システム。 - 【請求項９】 請求項６ないし８いずれか記載の燃料電
池システムであって、 前記ガス利用率算出手段は、 前記燃料電池に供給される前記燃料ガスの流量を検出す
る供給流量検出手段と、 前記燃料電池からの出力を検出する出力検出手段と、 該検出された出力と、前記供給流量検出手段により検出
された前記燃料ガスの流量とに基づいて前記ガス利用率
を算出する算出手段とを備える燃料電池システム。 - 【請求項１０】 請求項６ないし８いずれか記載の燃料
電池システムであって、 前記ガス利用率算出手段は、 前記燃料電池から排出される前記燃料ガス系の排出ガス
中のメタノールを検出する排出ガス検出手段と、 前記メタノール検出手段により検出されたメタノールの
濃度と、前記排出ガス検出手段により検出されたメタノ
ールの濃度とに基づいて前記ガス利用率を算出する算出
手段とを備える燃料電池システム。 - 【請求項１１】 メタノールを改質して水素を含有する
燃料ガスを生成する改質器と、該生成した燃料ガスの供
給を受け該燃料ガスの電気化学反応により起電力を得る
燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、 前記燃料ガス中の一酸化炭素を検出する一酸化炭素検出
手段と、 前記燃料ガス中のメタノールを検出するメタノール検出
手段と、 前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度と、前記メタノール検出手段により検出されたメタ
ノールの濃度とに基づいて前記改質器の運転を制御する
改質器運転制御手段とを備えた燃料電池システム。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の燃料電池システムで
あって、 前記改質器運転制御手段は、 前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度が第１の所定値以上のとき、前記燃料ガス中の一酸
化炭素の濃度を低下させるよう前記改質器の運転を制御
する第１運転制御手段と、 前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度が前記第１の所定濃度未満で、かつ前記メタノール
検出手段により検出されたメタノールの濃度が第２の所
定値以上のとき、前記燃料ガス中のメタノールの濃度を
低下させるよう前記改質器の運転を制御する第２運転制
御手段とを備える燃料電池システム。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の燃料電池システムで
あって、 前記改質器は、 メタノールと水とから水素と二酸化炭素とを含有する改
質ガスを生成する改質部と、 該生成した改質ガス中の副生成物である一酸化炭素を酸
素を含有する酸化ガスにより酸化する酸化部とを備え、 前記第１運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段によ
り検出された一酸化炭素の濃度が第１の所定値以上のと
き、前記酸化部に導入する前記酸化ガスの導入量を増加
する手段であり、 前記第２運転制御手段は、前記一酸化炭素検出手段によ
り検出された一酸化炭素の濃度が前記第１の所定濃度未
満で、かつ前記メタノール検出手段により検出されたメ
タノールの濃度が第２の所定値以上のとき、前記改質部
の運転温度を理想運転温度より高温側の所定温度に制御
する手段である燃料電池システム。 - 【請求項１４】 請求項１１ないし１３いずれか記載の
燃料電池システムであって、 前記一酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の
濃度と前記メタノール検出手段により検出されたメタノ
ールの濃度とに基づいて前記燃料電池の運転温度を制御
する燃料電池運転制御手段を備えた燃料電池システム。 - 【請求項１５】 前記燃料電池運転制御手段は、前記一
酸化炭素検出手段により検出された一酸化炭素の濃度が
第３の所定値以上のとき、または、前記メタノール検出
手段により検出されたメタノールの濃度が第４の所定値
以上のとき、前記燃料電池の運転温度を理想運転温度よ
り高温側の所定温度に制御する手段である請求項１４記
載の燃料電池システム。 - 【請求項１６】 請求項１１ないし１５いずれか記載の
燃料電池システムであって、 前記メタノール検出手段は、 電解質膜と、 触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟持する２つの電極
と、 該２つの電極のうちの一方の電極に前記燃料ガスを、他
方の電極に酸素を含有する酸化ガスを供給した状態で、
該２つの電極間の電位差を検出する電位差検出手段と、 前記２つの電極間への所定の負荷の接続と遮断とを切り
換える負荷切換手段と、 前記負荷切換手段により前記２つの電極間から前記所定
の負荷が遮断された状態のとき、前記電位差検出手段に
より検出された電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタ
ノールを検出する第１検出手段と、 前記負荷切換手段により前記２つの電極間に前記所定の
負荷が接続された状態のとき、前記電位差検出手段によ
り検出された電位差に基づいて前記燃料ガス中の一酸化
炭素を検出する第２検出手段とを備え、 前記一酸化炭素検出手段を兼ねる手段である燃料電池シ
ステム。 - 【請求項１７】 請求項１ないし１５いずれか記載の燃
料電池システムであって、 前記メタノール検出手段は、 電解質膜と、 触媒を担持しつつ前記電解質膜を挟持する２つの電極
と、 該２つの電極のうちの一方の電極に前記燃料ガスを、他
方の電極に酸素を含有する酸化ガスを供給した状態で、
該２つの電極間の電位差を検出する電位差検出手段と、 該検出された電位差に基づいて前記燃料ガス中のメタノ
ールを検出する目的物検出手段とからなる燃料電池シス
テム。 - 【請求項１８】 請求項１ないし１５いずれか記載の燃
料電池システムであって、 前記メタノール検出手段は、 前記燃料電池と該燃料電池に接続される負荷との接続を
所定時間遮断する遮断手段と、 該遮断された前記所定時間に、前記燃料電池の出力端子
間の電位差を検出する電位差検出手段と、 該電位差検出手段により検出された電位差に基づいて前
記燃料ガス中のメタノールを検出する目的物検出手段と
を備える燃料電池システム。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の燃料電池システムで
あって、 前記負荷へ電力を供給可能な２次電池を備え、 前記遮断手段は、前記燃料電池と該燃料電池に接続され
る負荷との接続を所定時間遮断すると共に、該所定時
間、前記２次電池と前記負荷とを接続する手段である燃
料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100314A JPH08273690A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100314A JPH08273690A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08273690A true JPH08273690A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=14270725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7100314A Pending JPH08273690A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08273690A (ja) |
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- 1995-03-31 JP JP7100314A patent/JPH08273690A/ja active Pending
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