JPWO2011155286A1 - 燃料電池の運転方法及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

燃料電池スタック（１０）は、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）を備える。各冷却媒体入口連通孔（３４ａ、３４ａ）は、酸化剤ガス入口連通孔（３０ａ）及び燃料ガス入口連通孔（３２ａ）に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられる。各冷却媒体出口連通孔（３４ｂ、３４ｂ）は、酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）及び燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）にそれぞれ近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられる。この運転方法は、燃料ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを検出する工程と、前記燃料ガス流路の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）に隣接する冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）に前記冷却媒体が流通することを規制する工程とを有している。

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と平面が矩形状のセパレータとが積層される燃料電池の運転方法及び燃料電池システムに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セル（発電ユニット）を備えている。単位セルは、複数積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックを構成している。

上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）が設けられている。また、セパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が、前記セパレータの面方向に沿って設けられている。

燃料電池では、固体高分子電解質膜を所望の湿潤状態に維持するために、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスや燃料ガスを予め加湿する一方、発電反応により水が生成されている。従って、反応ガス流路には、生成水が凝縮して凝縮水が発生するおそれがある。

その際、燃料ガス流路では、酸化剤ガス流路側に発生した生成水が、薄膜状の固体高分子電解質膜を透過して逆拡散し易い。このため、結露水により電解質膜・電極構造体が閉塞されて発電ができない部位が存在してしまい、この部位に対応する酸化剤ガス流路の下流側の温度が低下し、結露が発生する場合がある。しかも、燃料ガス流路の下流側は、水により閉塞されており、酸化剤ガス流路側の生成水が、前記燃料ガス流路側に逆拡散することができないおそれがある。これにより、酸化剤ガス流路の下流側にも、滞留水が発生するという問題がある。

一方、複数の単位セル毎に冷却媒体流路が形成される、所謂、間引き冷却構造が採用されている。その際、冷却媒体流路に近接する側の単位セルに設けられている燃料ガス流路では、温度低下が著しくなり、凝縮水が滞留し易いという問題がある。

これにより、燃料ガス流路が閉塞されてしまい、燃料ガスの流れが不均一になって（所謂、フラッディング）、所望の発電機能を有することができなくなるという問題がある。また、酸化剤ガス流路においても同様に、流路閉塞が惹起されるという問題がある。

そこで、例えば、特開２００４−１８５９３８号公報に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、図１５に示すように、燃料電池１の熱媒体排出口１ａに空気加湿器２が連結されるとともに、この空気加湿器２に燃料加湿器３が連結されている。燃料加湿器３には、熱交換器４が連結され、この熱交換器４に燃料電池１の熱媒体供給口１ｂが連結されることにより、熱媒体としての水の水循環経路５が構成されている。

燃料電池１の酸化剤排出口１ｃに全熱交換器６が連結されるとともに、この全熱交換器６には、空気加湿器２が連結されている。この空気加湿器２には、燃料電池１の酸化剤供給口１ｄが連結されることにより、酸化剤としての空気の空気供給経路７が構成されている。

燃料加湿器３には、燃料改質装置８が連結されており、都市ガス等の原燃料を用いて前記燃料改質装置８で水素主体の改質ガスが生成されている。この改質ガスは、燃料加湿器３で加湿された後、燃料電池１の燃料供給口１ｅに供給されるように構成されている。

従って、反応ガスの入口領域において、反応ガスの露点は、熱媒体（燃料電池１から排出される水）の温度より低く設定されると、反応ガスが入口領域で前記熱媒体により加温されることになる。これにより、入口領域で加湿反応ガス中の水蒸気が凝縮するのを防ぐことができ、前記入口領域で凝縮水が流路に付着することはなく、反応ガスは円滑に流れ始めることになる、としている。

ところで、上記の燃料電池システムでは、反応ガスの出口領域において、反応ガスの露点は熱媒体の温度より高くなるように設定されている。このため、反応ガスが出口領域で熱媒体により冷やされて、反応ガス中の水蒸気が凝縮することがあるが、各熱媒体流路に均一に圧力が掛かって水滴を飛ばし易くなるため、短時間にて凝縮水を出口ヘッダ部に排除することができる、としている。

しかしながら、反応ガスの出口領域では、反応ガスが反応により消費されている。従って、反応ガスの出口領域から出口ヘッダ部に凝縮水を良好に排出することができないという問題がある。特に、低負荷発電時には、反応ガスの流量が少なく、凝縮水の排除が困難になるとともに、温度低下によって前記凝縮水が多量に発生し易くなり、滞留水が惹起されるという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、反応ガス流路に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能な燃料電池の運転方法及び燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と平面が矩形状のセパレータとが積層され、前記セパレータの互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通するとともに、電極面に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路に連通して反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記セパレータの互いに対向する他方の２辺には、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔及び一対の冷却媒体出口連通孔が設けられる燃料電池の運転方法に関するものである。

この運転方法は、反応ガスである燃料ガスを流通させる反応ガス流路である燃料ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを検出する工程と、前記燃料ガス流路の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、反応ガス出口連通孔に隣接する冷却媒体出口連通孔への前記冷却媒体の流通を規制する工程とを有している。

また、本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と平面が矩形状のセパレータとが積層され、前記セパレータの互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通するとともに、電極面に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路に連通して反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記セパレータの互いに対向する他方の２辺には、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための少なくとも一対の冷却媒体入口連通孔及び少なくとも一対の冷却媒体出口連通孔が、前記積層方向に貫通して設けられる燃料電池の運転方法及び燃料電池システムに関するものである。

この運転方法は、反応ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを検出する工程と、前記反応ガス流路の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、少なくとも各冷却媒体入口連通孔への冷却媒体のそれぞれの供給量又は各冷却媒体出口連通孔からの前記冷却媒体のそれぞれの排出量のいずれかを、異なる量に制御する工程とを有している。

さらに、この燃料電池システムは、セパレータの他方の２辺の中、第１の辺側に設けられる冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔に、それぞれ接続される第１供給路及び第１排出路と、前記セパレータの他方の２辺の中、第２の辺側に設けられる前記冷却媒体入口連通孔及び前記冷却媒体出口連通孔に、それぞれ接続される第２供給路及び第２排出路と、前記第１供給路の途上と前記第１排出路の途上とに接続される第１分岐路と、前記第２供給路の途上と前記第２排出路の途上とに接続される第２分岐路と、少なくとも前記第１分岐路及び前記第２分岐路に、それぞれ配設される弁機構と、前記反応ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを判断するコントローラとを備えている。

本発明によれば、燃料ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたと判断された際、反応ガス出口連通孔に隣接する冷却媒体出口連通孔に冷却媒体が流通することを規制している。

このため、発電面において、反応ガス出口連通孔の近傍を流通する冷却媒体の流量が削減され、前記反応ガス出口連通孔の近傍の温度を上昇させることができる。従って、反応ガス出口連通孔の近傍に滞留する凝縮水は、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

これにより、特に低負荷発電時に、反応ガス出口連通孔、例えば、燃料ガス出口連通孔の近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能になる。

また、本発明では、燃料ガス流路の少なくとも下流側の一部が、水により閉塞されたと判断された際、少なくとも各冷却媒体入口連通孔への冷却媒体のそれぞれの供給量又は各冷却媒体出口連通孔からの前記冷却媒体のそれぞれの排出量のいずれかを、異なる量に制御している。

これにより、発電面内において、凝縮水が発生している部位に対応して冷却媒体の流れを規制することができる。このため、反応ガス流路に凝縮水が滞留することを確実に阻止することが可能になり、良好な発電状態を確保することができる。

さらにまた、本発明によれば、反応ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたと判断された際、弁機構を介して、例えば、第１分岐路及び第２分岐路が開放される。このため、冷却媒体は、主として第１供給路及び第２供給路の途上から第１分岐路及び第２分岐路にバイパスし、第１排出路及び第２排出路に流通する。従って、燃料電池内の冷却媒体流路に冷却媒体が流通することを規制することが可能になる。

これにより、燃料電池の温度を上昇させることができ、反応ガス流路に滞留する凝縮水が蒸発して前記反応ガス流路から除去される。このため、反応ガス出口連通孔の近傍に滞留する凝縮水は、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

従って、特に低負荷発電時に、反応ガス出口連通孔の近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略説明図である。 前記燃料電池スタックを構成する発電ユニットの要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの断面説明図である。 前記発電ユニットを構成する第１セパレータの正面説明図である。 前記運転方法を説明する冷却媒体の流通状態説明図である。 前記運転方法を説明する前記冷却媒体の流通状態説明図である。 第１燃料ガス流路の下流側に滞留水が発生する際の説明図である。 前記運転方法を説明する冷却媒体の流通状態説明図である。 前記運転方法を説明する前記冷却媒体の流通状態説明図である。 本発明の第１及び第２の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの概略説明図である。 前記運転方法を説明する冷却媒体の流通状態説明図である。 前記運転方法を説明する前記冷却媒体の流通状態説明図である。 前記運転方法を説明する前記冷却媒体の流通状態説明図である。 特開２００４−１８５９３８号公報の燃料電池システムの説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池スタック（燃料電池）１０は、燃料電池システム１２に組み込まれる。この燃料電池システム１２は、例えば、車両（図示せず）に搭載される車載用燃料電池システムを構成する。

燃料電池システム１２は、燃料電池スタック１０に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置（図示せず）と、前記燃料電池スタック１０に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置（図示せず）と、前記燃料電池スタック１０に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１４と、前記燃料電池システム１２全体を制御するコントローラ１６とを備える。

図２及び図３に示すように、燃料電池スタック１０は、縦長形状の発電ユニット１８を備え、複数の前記発電ユニット１８が、水平方向（矢印Ａ方向）に沿って互いに積層される。発電ユニット１８は、第１セパレータ２０、第１電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）２２ａ、第２セパレータ２４、第２電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）２２ｂ及び第３セパレータ２６を設ける。第１セパレータ２０、第２セパレータ２４及び第３セパレータ２６は、例えば、金属セパレータで構成されているが、カーボンセパレータ等により構成されてもよい。

なお、発電ユニット１８は、３枚のセパレータと２枚の電解質膜・電極構造体とで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、４枚のセパレータと３枚の電解質膜・電極構造体とで構成してもよい。

図２に示すように、発電ユニット１８の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３２ａが設けられる。

発電ユニット１８の長辺方向（矢印Ｃ方向）の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられる。

発電ユニット１８の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部上方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための少なくとも一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａが設けられるとともに、前記発電ユニット１８の短辺方向の両端縁部下方には、前記冷却媒体を排出するための少なくとも一対の冷却媒体出口連通孔３４ｂ、３４ｂが設けられる。

各冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス入口連通孔３２ａに近接し、且つそれぞれ矢印Ｂ方向両側の各辺に振り分けられる。各冷却媒体出口連通孔３４ｂ、３４ｂは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂにそれぞれ近接し、且つそれぞれ矢印Ｂ方向両側の各辺に振り分けられる。冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂは、それぞれ３つ以上設けてもよい。

第１セパレータ２０の第１電解質膜・電極構造体２２ａに向かう面２０ａには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する第１燃料ガス流路３６が形成される。第１燃料ガス流路３６は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝部３６ａを有するとともに、前記第１燃料ガス流路３６の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３８及び出口バッファ部４０が設けられる。

図４に示すように、第１セパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを連通する冷却媒体流路４４の一部である複数の流路溝部４４ａが形成される。流路溝部４４ａの入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４８ａが設けられる。

図２に示すように、第２セパレータ２４の第１電解質膜・電極構造体２２ａに向かう面２４ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路５０が形成される。第１酸化剤ガス流路５０は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝部５０ａを有する。第１酸化剤ガス流路５０の入口近傍及び出口近傍には、入口バッファ部５２及び出口バッファ部５４が設けられる。

第２セパレータ２４の第２電解質膜・電極構造体２２ｂに向かう面２４ｂには、燃料ガス入口連通孔３２ａと燃料ガス出口連通孔３２ｂとを連通する第２燃料ガス流路５８が形成される。第２燃料ガス流路５８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝部５８ａを有するとともに、前記第２燃料ガス流路５８の入口近傍及び出口近傍には、入口バッファ部６０及び出口バッファ部６２が設けられる。第１及び第２燃料ガス流路３６、５８は、燃料ガスを重力方向に沿って流通させる。

第３セパレータ２６の第２電解質膜・電極構造体２２ｂに向かう面２６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路６６が形成される。第２酸化剤ガス流路６６は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝部６６ａを有する。第２酸化剤ガス流路６６の入口近傍及び出口近傍には、入口バッファ部６８及び出口バッファ部７０が設けられる。第１及び第２酸化剤ガス流路５０、６６は、酸化剤ガスを重力方向に沿って流通させる。

第３セパレータ２６の面２６ｂには、冷却媒体流路４４の一部である複数の流路溝部４４ｂが形成される。流路溝部４４ｂの入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部４６ｂ及び出口バッファ部４８ｂが設けられる。

第１セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第１セパレータ２０の外周端縁部を周回して第１シール部材７４が、個別に又は一体に設けられる。第２セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、この第２セパレータ２４の外周端縁部を周回して第２シール部材７６が、個別に又は一体に設けられるとともに、第３セパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、この第３セパレータ２６の外周端縁部を周回して第３シール部材７８が、個別に又は一体に設けられる。

第１セパレータ２０は、燃料ガス入口連通孔３２ａと第１燃料ガス流路３６とを連通する複数の外側供給孔部８０ａ及び内側供給孔部８０ｂと、燃料ガス出口連通孔３２ｂと前記第１燃料ガス流路３６とを連通する複数の外側排出孔部８２ａ及び内側排出孔部８２ｂとを有する。

第２セパレータ２４は、燃料ガス入口連通孔３２ａと第２燃料ガス流路５８とを連通する複数の供給孔部８４と、燃料ガス出口連通孔３２ｂと前記第２燃料ガス流路５８とを連通する複数の排出孔部８６とを有する。

発電ユニット１８同士が互いに積層されることにより、一方の発電ユニット１８を構成する第１セパレータ２０と、他方の発電ユニット１８を構成する第３セパレータ２６との間には、矢印Ｂ方向に延在する冷却媒体流路４４が形成される。

図２に示すように、第１電解質膜・電極構造体２２ａは、第２電解質膜・電極構造体２２ｂよりも小さな表面積に設定される。第１及び第２電解質膜・電極構造体２２ａ、２２ｂは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜（電解質）９０と、前記固体高分子電解質膜９０を挟持するアノード側電極９２及びカソード側電極９４とを備える。アノード側電極９２は、カソード側電極９４よりも小さな表面積を有する段差型ＭＥＡを構成している。

アノード側電極９２及びカソード側電極９４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜９０の両面に形成される。

図１に示すように、冷却媒体供給装置１４は、冷却媒体循環路１００を備えるとともに、前記冷却媒体循環路１００には、循環ポンプ１０２及びラジエータ（タンク機能を有する）１０４が配設される。冷却媒体循環路１００は、供給路１００ａ側に分岐供給路１０６が設けられる一方、排出路１００ｂ側に分岐排出路１０８が設けられる。

供給路１００ａ及び排出路１００ｂは、それぞれ三方弁１１０ａ、１１０ｂを介して一方の長辺側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに接続される。分岐供給路１０６及び分岐排出路１０８は、それぞれ三方弁１１２ａ、１１２ｂを介して他方の長辺側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに接続される。三方弁１１０ａ、１１０ｂ間には、分岐経路１１４ａが接続されるとともに、三方弁１１２ａ、１１２ｂ間には、分岐経路１１４ｂが接続される。

なお、三方弁１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ及び１１２ｂに代えて、開度調整可能な、すなわち、冷却媒体流量調整可能な可変弁（図示せず）を使用することができる。また、可変弁は、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂの中、任意の１つに設けてもよい。

コントローラ１６は、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部（例えば、燃料ガス出口連通孔３２ｂ又は酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに近接する下流側端部）が、水により閉塞されたか否かを検出する機能を有する。水により閉塞されたか否かは、例えば、発電面のＣＤＤ（current density distribution）（電流密度分布）測定を行って、前記発電面に又は該発電面の上部に電流が集中した際には、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部に水が滞留していると判断することができる。

また、燃料電池スタック１０内のセル電圧を検出し、前記セル電圧の低下が検知された際に、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部に水が滞留していると判断してもよい。

さらに、発電面内に複数の電位センサを配設し、アノード側の電位を測定することが可能である。その際、アノード側の電位が上昇する部位には、水素不足が発生していると、すなわち、水による閉塞が惹起していると判断することができる。

さらにまた、燃料ガスの圧損等を検出することにより、水による閉塞の有無を判断してもよい。あるいは、各負荷毎に最適流配を記憶しておき、マッピングにより水の滞留の有無を判断してもよい。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、第１の実施形態に係る運転方法との関連で以下に説明する。

先ず、図２に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３２ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２セパレータ２４の第１酸化剤ガス流路５０及び第３セパレータ２６の第２酸化剤ガス流路６６に導入される。この酸化剤ガスは、第１酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体２２ａのカソード側電極９４に供給されるとともに、第２酸化剤ガス流路６６に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体２２ｂのカソード側電極９４に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３２ａから外側供給孔部８０ａを通って第１セパレータ２０の面２０ｂ側に移動する。さらに、燃料ガスは、内側供給孔部８０ｂから面２０ａ側に導入された後、第１燃料ガス流路３６に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体２２ａのアノード側電極９２に供給される。

また、燃料ガスは、供給孔部８４を通って第２セパレータ２４の面２４ｂ側に移動する。このため、燃料ガスは、面２４ｂ側で第２燃料ガス流路５８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体２２ｂのアノード側電極９２に供給される。

従って、第１及び第２電解質膜・電極構造体２２ａ、２２ｂでは、カソード側電極９４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極９２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、第１及び第２電解質膜・電極構造体２２ａ、２２ｂの各カソード側電極９４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

第１電解質膜・電極構造体２２ａのアノード側電極９２に供給されて消費された燃料ガスは、内側排出孔部８２ｂを通って第１セパレータ２０の面２０ｂ側に導出される。面２０ｂ側に導出された燃料ガスは、外側排出孔部８２ａを通って、再度、面２０ａ側に移動し、燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。

また、第２電解質膜・電極構造体２２ｂのアノード側電極９２に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部８６を通って面２４ａ側に移動する。この燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。

さらに、図１に示すように、冷却媒体供給装置１４では、三方弁１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ及び１１２ｂが操作される。このため、供給路１００ａ及び排出路１００ｂは、一方の長辺側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに連通するとともに、分岐供給路１０６及び分岐排出路１０８は、他方の長辺側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに連通する。

従って、燃料電池スタック１０に供給された冷却媒体は、左右一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａに供給される（図１及び図２参照）。冷却媒体は、一方の発電ユニット１８を構成する第１セパレータ２０と、他方の発電ユニット１８を構成する第３セパレータ２６との間に形成された冷却媒体流路４４に導入される。

図４に示すように、一対の冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａは、発電ユニット１８の上部側左右両端に酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス入口連通孔３２ａに近接する位置に振り分けて設けられている。

このため、各冷却媒体入口連通孔３４ａ、３４ａから冷却媒体流路４４に供給される冷却媒体は、矢印Ｂ方向に且つ互いに近接する方向に供給される。そして、互いに近接する冷却媒体は、冷却媒体流路４４の矢印Ｂ方向中央部側で衝突して重力方向（矢印Ｃ方向下方）に移動した後、発電ユニット１８の下部側両側部に振り分けて設けられている各冷却媒体出口連通孔３４ｂ、３４ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、コントローラ１６は、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部（特に、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接する下流側端部）が、水により閉塞されたか否かを検出している。第１燃料ガス流路３６では、第１酸化剤ガス流路５０側に発生した生成水が、薄膜状の固体高分子電解質膜９０を透過して逆拡散し易いからである。しかも、第１燃料ガス流路３６は、図３に示すように、冷却媒体流路４４に隣接しており、特に低負荷発電時に温度低下が著しく、凝縮水が滞留し易いからである。

従って、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部が、水により閉塞されたと判断された際には、コントローラ１６は、三方弁１１０ｂを操作して排出路１００ｂと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを遮断している（図５参照）。これにより、燃料ガス出口連通孔３２ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂでは、冷却媒体が流通することを規制することが可能になる。

このため、発電面において、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍を流通する冷却媒体の流量が削減され、前記燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍の温度を上昇させることができる。従って、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に滞留する凝縮水は、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

これにより、特に低負荷発電時に、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができる。このため、良好な発電状態を確保することが可能になるという効果が得られる。

また、第１の実施形態では、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部が、水により閉塞されたと判断された際、図６に示すように、三方弁１１０ａ及び１１０ｂを操作することもできる。

すなわち、三方弁１１０ａを介して供給路１００ａと冷却媒体入口連通孔３４ａとが遮断されるとともに、三方弁１１０ｂを介して排出路１００ｂと冷却媒体出口連通孔３４ｂとが遮断される。

従って、供給路１００ａと排出路１００ｂとは、冷却媒体流路４４をバイパスして分岐経路１１４ａに連通する。これにより、冷却媒体は、供給路１００ａから分岐経路１１４ａを通って排出路１００ｂに排出される。このため、発電面において、冷却媒体は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂが設けられている一方の長辺側に流通することを規制されている。

これにより、発電面では、燃料ガス入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられている他方の長辺側に沿って冷却媒体が流通し、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍の温度を上昇させることができる。このため、特に低負荷発電時に、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能になる等、上記と同様の効果が得られる。

次いで、本発明の第２の実施形態に係る運転方法について、燃料電池スタック１０を用いて説明する。

この第２の実施形態では、コントローラ１６は、第１燃料ガス流路３６の少なくとも下流側の一部（特に、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに近接する下流側端部）が、水により閉塞されたか否かを検出している。

図７に示すように、第１燃料ガス流路３６では、燃料ガス入口連通孔３２ａに加湿された燃料ガスが供給されており、加湿量等に起因して前記第１燃料ガス流路３６に結露水が導入され易い。この結露水は、重力下方向に流動して第１燃料ガス流路３６の下流側の一部、具体的には、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍（上方近傍）に滞留し易い。しかも、第１燃料ガス流路３６は、図３に示すように、冷却媒体流路４４に隣接しており、特に低負荷発電時に温度低下が著しく、凝縮水が滞留し易い。

従って、第１燃料ガス流路３６の少なくとも下流側の一部が、水により閉塞されたと判断された際には、コントローラ１６は、三方弁１１２ｂを操作して冷却媒体出口連通孔３４ｂと分岐排出路１０８とを遮断している（図８参照）。これにより、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂでは、冷却媒体が流通することを規制することが可能になる。

このため、発電面において、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍を流通する冷却媒体の流量が削減され、前記酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍の温度を上昇させることができる。従って、第１燃料ガス流路３６では、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍に隣接する部位に滞留する凝縮水が、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

これにより、特に低負荷発電時に、第１燃料ガス流路３６では、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができる。このため、良好な発電状態を確保するとともに、第１酸化剤ガス流路５０の下流側に滞留水が発生することを有効に抑制することが可能になるという効果が得られる。

なお、第２燃料ガス流路５８においても同様に、燃料ガスの加湿量等に起因して酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍に滞留水が発生し易い。従って、第２の実施形態では、上記のように、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂに冷却媒体が流通することを規制されるため、第２燃料ガス流路５８の下流側に滞留する凝縮水が、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

また、第２の実施形態では、第１燃料ガス流路３６の少なくとも下流側の一部が、水により閉塞されたと判断された際、図９に示すように、三方弁１１２ａ及び１１２ｂを操作することもできる。

すなわち、三方弁１１２ａを介して分岐供給路１０６と冷却媒体入口連通孔３４ａとが遮断されるとともに、三方弁１１２ｂを介して分岐排出路１０８と冷却媒体出口連通孔３４ｂとが遮断される。

従って、分岐供給路１０６と分岐排出路１０８とは、冷却媒体流路４４をバイパスして分岐経路１１４ｂに連通する。これにより、冷却媒体は、分岐供給路１０６から分岐経路１１４ｂを通って分岐排出路１０８に排出される。このため、発電面において、冷却媒体は、燃料ガス入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられている他方の長辺側に流通することを確実に規制されている。

これにより、発電面では、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍の温度を一層迅速に上昇させることができ、前記酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍に隣接する第１燃料ガス流路３６の下流側の温度を上昇させることができる。このため、特に低負荷発電時に、第１燃料ガス流路３６の下流側に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能になる等、上記と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池スタック（燃料電池）１２０を組み込む燃料電池システム１２２の概略説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

燃料電池１２０は、横長形状を有するとともに、燃料ガス及び酸化剤ガスが、鉛直方向に直交する方向（水平方向）に流通される。この場合、燃料電池１２０が低負荷状態で長時間にわたって発電されると、ＭＥＡ上部側に水が溜まり易くなる。このため、三方弁１１０ａ及び１１０ｂが操作されることにより、流路の上部側に流通する冷却媒体を絞って、ＭＥＡ上部側の排水性を向上させることができる。

一方、発電の過渡期には、水の飛び込み等によりＭＥＡ下部側の流路に水が溜まり易い。従って、過度発電後には、三方弁１１２ａ及び１１２ｂを操作することにより、ＭＥＡ下部側の排水性を向上させることが可能になる。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る運転方法が適用される燃料電池システム１３０の概略説明図である。なお、燃料電池システム１３０は、燃料電池１０を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、燃料電池１２０を使用してもよい。

燃料電池システム１３０を構成する冷却媒体循環路１００には、第１供給路１０６ａ側に第２供給路１０６ｂが分岐して設けられる一方、第１排出路１０８ａ側に第２排出路１０８ｂが分岐して設けられる。

第１供給路１０６ａ及び第１排出路１０８ａは、それぞれ可変絞り弁（弁機構）１３２ａ、１３２ｂを介して一方の長辺（第１の辺）側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに接続される。第２供給路１０６ｂ及び第２排出路１０８ｂは、それぞれ可変絞り弁（弁機構）１３２ｃ、１３２ｄを介して他方の長辺（第２の辺）側に設けられた冷却媒体入口連通孔３４ａ及び冷却媒体出口連通孔３４ｂに接続される。

第１供給路１０６ａの途上と第１排出路１０８ａの途上とには、第１分岐路１３４ａが接続される一方、第２供給路１０６ｂの途上と第２排出路１０８ｂの途上とには、第２分岐路１３４ｂが接続される。第１分岐路１３４ａには、可変絞り弁（弁機構）１３２ｅが接続されるとともに、第２分岐路１３４ｂには、可変絞り弁（弁機構）１３２ｆが接続される。

なお、第３の実施形態では、可変絞り弁１３２ａ〜１３２ｆを用いているが、必要に応じて弁数の増減が可能である。例えば、可変絞り弁１３２ａ、１３２ｂのみを用いてもよい。

コントローラ１６は、第１燃料ガス流路３６の少なくとも一部（例えば、燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接する下流側端部）や第１酸化剤ガス流路５０の少なくとも一部（例えば、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに近接する下流側端部）等が、水により閉塞されたか否かを検出する機能を有する。

このように構成される燃料電池システム１３０の動作について、本発明の第３の実施形態に係る運転方法との関連で以下に説明する。

コントローラ１６は、例えば、第１燃料ガス流路３６（図２等参照）の少なくとも一部（燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接する下流側端部及び／又は酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに近接する下流側端部）が、水により閉塞されたか否かを検出している。

そして、第１燃料ガス流路３６の燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接する下流側端部が、水により閉塞されたと判断された際には、コントローラ１６は、先ず、可変絞り弁１３２ｅを閉塞する一方、可変絞り弁１３２ｂの開度を絞っている。このため、燃料ガス出口連通孔３２ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂへの冷却媒体の排出が規制され、前記燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍の温度を上昇させることができる。

上記の処理でも、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に滞留する凝縮水が除去されない際には、コントローラ１６は、図１２に示すように、可変絞り弁１３２ｅを開放させて第１供給路１０６ａと第１排出路１０８ａとを第１分岐路１３４ａにより連通させる。一方、可変絞り弁１３２ｂは、開度が絞られている。

これにより、冷却媒体は、燃料電池スタック１０内よりも圧損の小さな第１分岐路１３４ａに沿って流通し易く、燃料ガス出口連通孔３２ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂでは、前記冷却媒体が流通することを規制することが可能になる。

このため、発電面において、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍を流通する冷却媒体の流量が削減され、前記燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍の温度を上昇させることができる。従って、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に滞留する凝縮水は、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。

これにより、特に低負荷発電時に、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができる。このため、良好な発電状態を確保することが可能になるという効果が得られる。なお、第２燃料ガス流路５８においても、上記の第１燃料ガス流路３６と同様の効果が得られる。

また、第３の実施形態では、第１燃料ガス流路３６の燃料ガス出口連通孔３２ｂに近接する下流側端部が、水により閉塞されたと判断された際、図１３に示すように、可変絞り弁１３２ａ、１３２ｂを閉塞することもできる。従って、冷却媒体は、第１供給路１０６ａから第１分岐路１３４ａを通って第１排出路１０８ａに排出され、前記冷却媒体は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂが設けられている一方の長辺側に流通することを規制されている。

これにより、発電面では、燃料ガス入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられている他方の長辺側に沿って冷却媒体が流通し、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍の温度を上昇させることができる。このため、特に低負荷発電時に、燃料ガス出口連通孔３２ｂの近傍に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電状態を確保することが可能になる等、上記と同様の効果が得られる。

さらにまた、第１燃料ガス流路３６では、燃料ガス入口連通孔３２ａに加湿された燃料ガスが供給されており、加湿量等に起因して前記第１燃料ガス流路３６に結露水が導入され易い。この結露水は、重力下方向に流動して第１燃料ガス流路３６の下流側の一部、具体的には、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍（上方近傍）に滞留し易い。

従って、第１燃料ガス流路３６の酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに対応する下流側端部が、水により閉塞されたと判断された際には、コントローラ１６は、図１４に示すように、可変絞り弁１３２ｆを開放させて第２供給路１０６ｂと第２排出路１０８ｂとを第２分岐路１３４ｂにより連通させる。なお、可変絞り弁１３２ｄは、開度を絞っている。

これにより、冷却媒体は、比較的圧損の小さな第２分岐路１３４ｂに沿って流通し易く、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに隣接する冷却媒体出口連通孔３４ｂでは、前記冷却媒体が流通することを規制することが可能になる。

このため、発電面において、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍を流通する冷却媒体の流量が削減され、前記酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍の温度を上昇させることができる。従って、第１燃料ガス流路３６（及び第２燃料ガス流路５８）では、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍に隣接する部位に滞留する凝縮水が、簡単且つ良好に排出され、滞留水を排除することが可能になる。なお、必要に応じて、可変絞り弁１３２ｃ、１３２ｄを閉塞してもよい。

さらに、第３の実施形態では、可変絞り弁１３２ａ〜１３２ｆの開度を適宜制御することができる。これにより、例えば、低負荷発電時に電圧が不安定になる際、可変絞り弁１３２ｅ、１３２ｆを開放させることによって、燃料電池スタック１０の温度を変化させ、結露やフラッディングを抑制することが可能になる。

さらにまた、第３の実施形態では、冷却媒体供給装置１４は、燃料電池スタック１０の積層方向一端側に設けられている。このため、燃料電池スタック１０の積層方向他端側の発電ユニット１８には、冷却媒体が十分に供給されない場合がある。

そこで、第３の実施形態では、コントローラ１６により可変絞り弁１３２ｅ、１３２ｆを閉塞させるとともに、可変絞り弁１３２ｂ、１３２ｄの開度を絞る処理が行われる。従って、各冷却媒体流路４４では、一対の冷却媒体出口連通孔３４ｂにおける圧力損失が高くなり、燃料電池スタック１０の積層方向他端側に設けられている前記冷却媒体流路４４にも、冷却媒体を十分に供給することができる。

これにより、例えば、高負荷発電時に、燃料電池スタック１０の積層方向他端側の発電ユニット１８は、冷却不足による発電性能の低下を惹起することがない。しかも、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍での温度上昇を、有効に抑制することが可能になる。

Claims (15)

1. 電解質（９０）の両側に一対の電極（９２、９４）が設けられる電解質・電極構造体（２２ａ）と平面が矩形状のセパレータ（２０）とが積層され、前記セパレータ（２０）の互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通するとともに、電極面に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路に連通して反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記セパレータ（２０）の互いに対向する他方の２辺には、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び一対の冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）が設けられる燃料電池の運転方法であって、
   前記反応ガスである燃料ガスを流通させる前記反応ガス流路である燃料ガス流路（３６）の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを検出する工程と、
   前記燃料ガス流路（３６）の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、前記反応ガス出口連通孔に隣接する前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）への前記冷却媒体の流通を規制する工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池の運転方法。
2. 請求項１記載の運転方法において、前記反応ガス出口連通孔は、燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）であることを特徴とする燃料電池の運転方法。
3. 請求項２記載の運転方法において、前記燃料ガス流路（３６）の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、前記燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）に隣接する前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）と同一の辺に設けられた前記冷却媒体入口連通孔（３４ａ）からの前記冷却媒体の流通を規制することを特徴とする燃料電池の運転方法。
4. 請求項２記載の運転方法において、前記燃料電池は、前記電解質・電極構造体（２２ａ）と前記セパレータ（２０）とが交互に２回以上積層された発電ユニット（１８）を有し、
   前記発電ユニット（１８）間に冷却媒体流路（４４）が形成されることを特徴とする燃料電池の運転方法。
5. 請求項１記載の運転方法において、前記セパレータ（２０）の前記一方の２辺には、燃料ガス入口連通孔（３２ａ）及び酸化剤ガス入口連通孔（３０ａ）と、燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）及び酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）とが、それぞれ積層方向に貫通して各辺に設けられており、
   前記燃料ガス流路（３６）の少なくとも下流側の一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、前記酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）に隣接する冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）への前記冷却媒体の流通を規制する工程を有することを特徴とする燃料電池の運転方法。
6. 請求項５記載の運転方法において、前記燃料ガス流路（３６）の下流側で且つ前記燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）よりも前記酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）に近接する部分が、前記水により閉塞されたと判断された際、前記酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）に隣接する前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）への前記冷却媒体の流通を規制することを特徴とする燃料電池の運転方法。
7. 請求項５記載の運転方法において、前記燃料電池は、前記電解質・電極構造体（２２ａ）と前記セパレータ（２０）とが交互に２回以上積層された発電ユニット（１８）を有し、
   前記発電ユニット（１８）間には、前記電極面の面方向に沿って前記冷却媒体を流通させる冷却媒体流路（４４）が形成されることを特徴とする燃料電池の運転方法。
8. 電解質（９０）の両側に一対の電極（９２、９４）が設けられる電解質・電極構造体（２２ａ）と平面が矩形状のセパレータ（２０）とが積層され、前記セパレータ（２０）の互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通するとともに、電極面に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路に連通して反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記セパレータ（２０）の互いに対向する他方の２辺には、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための少なくとも一対の冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び少なくとも一対の冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）が、前記積層方向に貫通して設けられる燃料電池の運転方法であって、
   前記反応ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを検出する工程と、
   前記反応ガス流路の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、少なくとも各冷却媒体入口連通孔（３４ａ）への前記冷却媒体のそれぞれの供給量又は各冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）からの前記冷却媒体のそれぞれの排出量のいずれかを、異なる量に制御する工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池の運転方法。
9. 請求項８記載の運転方法において、前記反応ガス流路の少なくとも一部が、前記水により閉塞されたと判断された際、前記反応ガス出口連通孔である燃料ガス出口連通孔（３２ｂ）又は酸化剤ガス出口連通孔（３０ｂ）に隣接する前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）への前記冷却媒体の流通を規制するとともに、
   前記冷却媒体の流通を規制された前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）と同一の辺に設けられた前記冷却媒体入口連通孔（３４ａ）からの前記冷却媒体の流通を規制することを特徴とする燃料電池の運転方法。
10. 請求項８記載の運転方法において、前記燃料電池は、前記電解質・電極構造体（２２ａ）と前記セパレータ（２０）とが交互に２回以上積層された発電ユニット（１８）を有し、
    前記発電ユニット（１８）間には、冷却媒体流路（４４）が形成されることを特徴とする燃料電池の運転方法。
11. 電解質（９０）の両側に一対の電極（９２、９４）が設けられる電解質・電極構造体（２２ａ）と平面が矩形状のセパレータ（２０）とが積層され、前記セパレータ（２０）の互いに対向する一方の２辺には、積層方向に貫通するとともに、電極面に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路に連通する反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔が設けられ、前記セパレータ（２０）の互いに対向する他方の２辺には、少なくとも前記反応ガス入口連通孔又は前記反応ガス出口連通孔に近接し、且つそれぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための少なくとも一対の冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び少なくとも一対の冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）が、前記積層方向に貫通して設けられる燃料電池を備える燃料電池システムであって、
    前記セパレータ（２０）の他方の２辺の中、第１の辺側に設けられる前記冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）に、それぞれ接続される第１供給路（１０６ａ）及び第１排出路（１０８ａ）と、
    前記セパレータ（２０）の他方の２辺の中、第２の辺側に設けられる前記冷却媒体入口連通孔（３４ａ）及び前記冷却媒体出口連通孔（３４ｂ）に、それぞれ接続される第２供給路（１０６ｂ）及び第２排出路（１０８ｂ）と、
    前記第１供給路（１０６ａ）の途上と前記第１排出路（１０８ａ）の途上とに接続される第１分岐路（１３４ａ）と、
    前記第２供給路（１０６ｂ）の途上と前記第２排出路（１０８ｂ）の途上とに接続される第２分岐路（１３４ｂ）と、
    少なくとも前記第１分岐路（１３４ａ）及び前記第２分岐路（１３４ｂ）に、それぞれ配設される弁機構（１３２ｅ、１３２ｆ）と、
    前記反応ガス流路の少なくとも一部が、水により閉塞されたか否かを判断するコントローラ（１６）と、
    を備えることを特徴とする燃料電池システム。
12. 請求項１１記載の燃料電池システムにおいて、少なくとも前記第１供給路（１０６ａ）及び前記第２供給路（１０６ｂ）、又は前記第１排出路（１０８ａ）及び前記第２排出路（１０８ｂ）のいずれかに、弁機構が配設されることを特徴とする燃料電池システム。
13. 請求項１１記載の燃料電池システムにおいて、前記弁機構は、可変絞り弁（１３２ａ〜１３２ｄ）を備えることを特徴とする燃料電池システム。
14. 請求項１１記載の燃料電池システムにおいて、前記弁機構は、三方弁（１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂ）を備えることを特徴とする燃料電池システム。
15. 請求項１１記載の運転システムにおいて、前記燃料電池は、前記電解質・電極構造体（２２ａ）と前記セパレータ（２０）とが交互に２回以上積層された発電ユニット（１８）を備えるとともに、
    前記発電ユニット（１８）間には、冷却媒体流路（４４）が形成されることを特徴とする燃料電池システム。

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