燃料電池システム
【課題】大型な弁機構を不要にすることができ、簡易な構成で、燃料電池の劣化を可及的に抑制することを可能にする。
【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１４と、前記燃料電池スタック１２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１６と、前記燃料電池スタック１２に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８と、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する連通孔閉塞装置２０とを備える。連通孔閉塞装置２０は、圧縮空気が導入されることにより酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ内で膨張し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する風船部材６０と、前記風船部材６０に前記圧縮空気を導入する圧縮空気供給部６２とを備える。
【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１４と、前記燃料電池スタック１２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１６と、前記燃料電池スタック１２に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８と、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する連通孔閉塞装置２０とを備える。連通孔閉塞装置２０は、圧縮空気が導入されることにより酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ内で膨張し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する風船部材６０と、前記風船部材６０に前記圧縮空気を導入する圧縮空気供給部６２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、燃料ガス（主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（主に酸素を含有するガス、例えば、空気）をアノード電極及びカソード電極に供給して電気化学的に反応させることにより、直流の電気エネルギを得るシステムである。このシステムは、定置用の他、車載用として燃料電池車両に組み込まれている。
【０００３】
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電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持している。一方のセパレータと電解質膜・電極構造体との間には、アノード電極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータと前記電解質膜・電極構造体との間には、カソード電極に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路が形成されている。
【０００４】
ところで、燃料電池の停止時には、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止されるものの、燃料ガス流路内に前記燃料ガスが残留する一方、酸化剤ガス流路内に前記酸化剤ガスが残留するとともに、大気が進入し易い。従って、特に燃料電池の停止期間が長くなると、反応ガス流路内の酸素濃度が高くなり、電解質膜が劣化するおそれがある。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１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８に示すように、燃料電池スタック１と、前記燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系２と、前記燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系３と、制御装置４とを備えている。
【０００６】
燃料電池スタック１は、アノード１ａに燃料ガスが供給されるとともに、カソード１ｂに酸化剤ガスが供給され、これらガスを電気化学的に反応させることにより発電が行われている。制御装置４は、電流取出部５と、メイン制御部６とから構成されている。
【０００７】
燃料電池システムでは、空気系３の燃料電池スタック１を構成するカソード１ｂの入口側に空気系入口弁（外気進入抑制弁）７、前記カソード１ｂ出口側に空気系出口弁（外気進入抑制弁）８が、それぞれ設けられている。
【０００８】
そこで、電流取出部５による燃料電池スタック１からの電流取り出しにより、カソード１ｂ側に残存していた酸素を十分に消費させながら、空気系入口弁７及び空気系出口弁８を閉じて規制区間内への外気の進入を抑制している。その際、空気系入口弁７及び空気系出口弁８の閉止は、アノード圧力を大気圧以上で且つカソード圧力よりも高い圧力に昇圧してから行っている。
【０００９】
これにより、燃料電池スタック１の電解質膜に悪影響を与えることがなく、カソード１ｂ側での酸素消費速度を高めることができ、システムの運転停止に要する時間を短縮することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−３７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の特許文献１では、規制区間内への外気の進入を抑制するために、空気系入口弁７及び空気系出口弁８が用いられている。しかしながら、空気系入口弁７及び空気系出口弁８は、相当に大型で且つ複雑な弁機構を有しており、燃料電池システム全体が大型化且つ複雑化するという問題がある。
【００１２】
しかも、空気系入口弁７及び空気系出口弁８は、燃料電池スタック１の近傍に設ける必要がある。これにより、燃料電池システム全体のレイアウトの自由度が低下するという問題がある。
【００１３】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、大型な弁機構を不要にすることができ、簡易な構成で、燃料電池の劣化を可及的に抑制することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、それぞれ電極反応面の面方向に沿って酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムに関するものである。
【００１５】
この燃料電池システムは、酸化剤ガス連通孔を閉塞する連通孔閉塞装置を備えている。連通孔閉塞装置は、圧力流体が導入されることにより酸化剤ガス連通孔内で膨張し、前記酸化剤ガス連通孔を閉塞する膨張部材と、前記膨張部材に前記圧力流体を導入する圧力流体供給部とを備えている。
【００１６】
また、この燃料電池システムでは、酸化剤ガス連通孔は、少なくとも酸化剤ガスを酸化剤ガス流路から排出する酸化剤ガス排出連通孔であることが好ましい。
【００１７】
さらに、この燃料電池システムでは、膨張部材は、圧力流体である圧縮空気により膨張可能な風船部材であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、膨張部材に圧力流体が導入されることにより、前記膨張部材が酸化剤ガス連通孔内で膨張して前記酸化剤ガス連通孔を閉塞している。このため、大型な弁機構を不要にすることができ、簡易な構成で、電解質膜の劣化による燃料電池の性能低下を可及的に抑制することが可能になる。
【００１９】
しかも、電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されたスタック近傍には、弁機構を設ける必要がない。従って、燃料電池を組み込むシステム全体のレイアウトの自由度が有効に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する連通孔閉塞装置の概略構成説明図である。
【図３】前記燃料電池システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】前記連通孔閉塞装置により酸化剤ガス出口連通孔が閉塞された状態の説明図である。
【図５】前記連通孔閉塞装置により前記酸化剤ガス出口連通孔が開放された状態の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムを構成する連通孔閉塞装置の概略構成説明図である。
【図７】他の風船部材の説明図である。
【図８】特許文献１に開示されている燃料電池システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１４と、前記燃料電池スタック１２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１６と、前記燃料電池スタック１２に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８と、後述する酸化剤ガス連通孔（特に、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ）を閉塞する連通孔閉塞装置２０と、前記燃料電池システム１０全体の制御を行うコントローラ２２とを備える。燃料電池システム１０は、燃料電池自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される。
【００２２】
燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池２４を水平方向又は鉛直方向に積層して構成される。各燃料電池２４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２６をカソード電極２８とアノード電極３０とで挟持した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２を備える。
【００２３】
カソード電極２８及びアノード電極３０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金（又はＲｕ等）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た電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２６の両面に形成される。
【００２４】
電解質膜・電極構造体３２は、カソード側セパレータ３４及びアノード側セパレータ３６で挟持される。カソード側セパレータ３４及びアノード側セパレータ３６は、例えば、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。
【００２５】
カソード側セパレータ３４と電解質膜・電極構造体３２との間には、酸化剤ガス流路３８が設けられるとともに、アノード側セパレータ３６と前記電解質膜・電極構造体３２との間には、燃料ガス流路４０が設けられる。互いに隣接するカソード側セパレータ３４とアノード側セパレータ３６との間には、冷却媒体流路４２が設けられる。
【００２６】
燃料電池スタック１２の積層方向（燃料電池２４の積層方向）両端には、エンドプレート４３ａ、４３ｂが配設される。エンドプレート４３ａ、４３ｂ間は、図示しない締め付けロッド等により締め付け荷重が付与される。
【００２７】
燃料電池スタック１２には、各燃料電池２４の積層方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガス（以下、空気ともいう）を供給する酸化剤ガス入口連通孔（酸化剤ガス連通孔）４４ａ、燃料ガス、例えば、水素含有ガス（以下、水素ガスともいう）を供給する燃料ガス入口連通孔４６ａ、冷却媒体を供給する冷却媒体入口連通孔４８ａ、前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔（酸化剤ガス連通孔）４４ｂ、前記燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔４６ｂ、及び前記冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔４８ｂが設けられる。
【００２８】
酸化剤ガス供給装置１４は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ（図示せず）を備え、前記エアポンプが空気供給流路５０ａに配設される。空気供給流路５０ａは、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口連通孔４４ａに連通するとともに、前記燃料電池スタック１２の酸化剤ガス出口連通孔４４ｂには、空気排出流路５０ｂが接続される。
【００２９】
燃料ガス供給装置１６は、高圧水素を貯留する水素タンク（図示せず）を備える。水素タンクは、水素供給流路５２ａを介して燃料電池スタック１２の燃料ガス入口連通孔４６ａに連通する。燃料電池スタック１２の燃料ガス出口連通孔４６ｂには、水素排出流路５２ｂが接続される。
【００３０】
冷却媒体供給装置１８は、冷却媒体を循環させる循環用ポンプ（図示せず）を備える。循環用ポンプは、冷却媒体供給流路５４ａ又は冷却媒体排出流路５４ｂに接続される。冷却媒体供給流路５４ａは、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口連通孔４８ａに接続される一方、冷却媒体排出流路５４ｂは、前記燃料電池スタック１２の冷却媒体出口連通孔４８ｂに接続される。
【００３１】
図２に示すように、連通孔閉塞装置２０は、圧力流体、例えば、圧縮空気が導入されることにより酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ内で膨張し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する膨張部材、例えば、風船部材６０と、前記風船部材６０に前記圧縮空気を導入する圧縮空気供給部（圧力流体供給部）６２とを備える。
【００３２】
圧縮空気供給部６２は、エアポンプ６４を備える。このエアポンプ６４は、酸化剤ガス供給装置１４を構成するエアポンプを兼用することが好ましい。エアポンプ６４のエア吐出口側には、圧縮空気供給路６６の一端が接続されるとともに、前記圧縮空気供給路６６の他端は、第１分岐供給路６６ａと第２分岐供給路６６ｂとに分岐する。
【００３３】
第１分岐供給路６６ａと第２分岐供給路６６ｂとには、それぞれ第１開閉弁６８ａと第２開閉弁６８ｂとが配設される。第１分岐供給路６６ａ及び第２分岐供給路６６ｂは、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂを連結する作動板７２の互いに対向する面側に圧縮空気を供給する。
【００３４】
第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、一体に矢印Ａ方向に進退自在であり、前記第１ピストン７０ａ側には、シリンダ７４が設けられるとともに、前記シリンダ７４内は、規定量の空気が充填可能である。規定量の空気とは、風船部材６０を所望の膨張状態に維持し得る空気量である。
【００３５】
シリンダ７４の吐出口側には、圧縮空気配管７６の一端が接続される。圧縮空気配管７６の他端には、風船部材６０が装着されるとともに、前記風船部材６０は、燃料電池スタック１２の外部近傍に、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部に向かって配置される。
【００３６】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、図３に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００３７】
先ず、燃料電池システム１０の運転時（通常発電時）には（ステップＳ１）、酸化剤ガス供給装置１４を介して空気供給流路５０ａに空気が送られる。この空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口連通孔４４ａに供給され、前記燃料電池スタック１２内の各燃料電池２４に設けられている酸化剤ガス流路３８に沿って移動する。このため、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極２８には、酸化剤ガスである空気が供給される。
【００３８】
一方、燃料ガス供給装置１６では、水素供給流路５２ａに水素ガスが供給される。この水素ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス入口連通孔４６ａに供給された後、前記燃料電池スタック１２内の各燃料電池２４に設けられている燃料ガス流路４０に沿って移動する。従って、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極３０には、燃料ガスである水素ガスが供給される。
【００３９】
これにより、カソード電極２８に供給される空気と、アノード電極３０に供給される水素ガスとは、電気化学的に反応して発電が行われる。使用済みの空気（未反応の酸素を含む）は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂから空気排出流路５０ｂに排出される。一方、使用済みの水素ガスは（未反応の水素ガスを含む）、燃料ガス出口連通孔４６ｂから水素排出流路５２ｂに排出される。
【００４０】
また、冷却媒体供給装置１８では、冷却媒体供給流路５４ａに冷却媒体が供給され、前記冷却媒体は、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口連通孔４８ａから各燃料電池２４間に形成された冷却媒体流路４２に供給される。冷却媒体は、各燃料電池２４を冷却した後、冷却媒体出口連通孔４８ｂから冷却媒体排出流路５４ｂに排出され、燃料電池スタック１２に循環される。
【００４１】
次いで、図示しない燃料電池車両のイグニッション（ＩＧ）スイッチがオフされたと判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進んで、燃料電池システム１０の停止処理が開始される。
【００４２】
例えば、酸化剤ガス供給装置１４では、エアポンプの回転数が、通常運転時に比べて相当に減速され、酸化剤ガス中の酸素ストイキを通常発電時の酸素ストイキよりも低い低酸素ストイキで供給する。一方、燃料ガス供給装置１６では、水素ガスの供給が停止される。この状態で、燃料電池スタック１２による発電が行われている。その際、燃料電池スタック１２による発電電力は、必要に応じてバッテリ等に供給されることにより、ディスチャージされている。
【００４３】
これにより、燃料電池スタック１２内では、アノード側の水素濃度が低下する一方、カソード側の酸素濃度が低下していく。そこで、例えば、アノード側の水素圧力が所定の圧力以下となった際に、燃料電池スタック１２による発電が停止される。
【００４４】
さらに、ステップＳ４に進んで、風船部材６０が膨張される。具体的には、図４に示すように、第１開閉弁６８ａが閉弁されるとともに、第２開閉弁６８ｂが開弁される。このため、エアポンプ６４から圧縮空気供給路６６に導入された圧縮空気は、第２分岐供給路６６ｂに供給され、作動板７２を矢印Ａ１方向に押圧する。
【００４５】
従って、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、矢印Ａ１方向に移動してシリンダ７４内の定量の空気（風船部材６０が酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する程度まで膨張し得る空気量）が圧縮空気配管７６に押し出される。圧縮空気配管７６に押し出された空気は、風船部材６０内に導入されるため、前記風船部材６０が膨張する。これにより、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを確実に抑止することができる。
【００４６】
ステップＳ５に進んで、燃料電池システム１０は、停止状態（ソーク）に以降する。そして、燃料電池システム１０の運転を再開するために、イグニッションスイッチがオンされると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。
【００４７】
このステップＳ７では、図５に示すように、第１開閉弁６８ａが開弁されるとともに、第２開閉弁６８ｂが閉弁される。このため、エアポンプ６４から圧縮空気供給路６６に導入された圧縮空気は、第１分岐供給路６６ａに供給され、作動板７２を矢印Ａ２方向に押圧する。
【００４８】
従って、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、矢印Ａ２方向に移動してシリンダ７４内の容積が増大し、前記シリンダ７４内に圧縮空気配管７６を介して空気が吸引される。これにより、風船部材６０内の空気は、圧縮空気配管７６を通ってシリンダ７４内に戻されるため、前記風船部材６０が収縮する。
【００４９】
このため、風船部材６０による酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側の閉塞状態が解除され、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂが開放される。次いで、燃料電池システム１０が起動される（ステップＳ８）。
【００５０】
この場合、第１の実施形態では、燃料電池スタック１２による発電が停止されると、連通孔閉塞装置２０を構成する風船部材６０に圧縮空気が導入され、前記風船部材６０が膨張する（図４参照）。このため、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを確実に抑止することができる。
【００５１】
従って、燃料電池システム１０は、例えば、空気排出流路５０ｂを閉塞するための大型且つ複雑な弁機構を不要にすることができる。これにより、簡易な構成で、固体高分子電解質膜２６の劣化による燃料電池２４の性能低下を可及的に抑制することが可能になる。
【００５２】
しかも、燃料電池スタック１２の近傍には、弁機構を設ける必要がない。このため、燃料電池２４を組み込む燃料電池システム１０全体のレイアウトの自由度が有効に向上するという効果が得られる。
【００５３】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム９０を構成する連通孔閉塞装置９２の概略構成説明図である。
【００５４】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１０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。
【００５５】
連通孔閉塞装置９２は、風船部材６０と、前記風船部材６０に圧縮空気を導入する圧縮空気供給部（圧力流体供給部）９４とを備える。
【００５６】
圧縮空気供給部９４は、ソレノイドやモータ等の駆動源９６を備えるとともに、前記駆動源９６には、シリンダ９８が連結される。シリンダ９８内は、規定量の空気が充填可能であり、前記シリンダ９８の吐出口側には、圧縮空気配管７６が接続される。
【００５７】
このように構成される第２の実施形態では、駆動源９６から一方向（矢印Ａ１方向）の駆動力が発生されると、シリンダ９８内の空気が圧縮空気配管７６に押し出される。このため、圧縮空気配管７６に押し出された空気は、風船部材６０内に導入されて前記風船部材６０が膨張する。これにより、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞する。
【００５８】
また、駆動源９６から他方向（矢印Ａ２方向）の駆動力が発生すると、シリンダ９８内の容積が増大し、前記シリンダ９８内に空気が吸引される。従って、風船部材６０内の空気は、圧縮空気配管７６を通ってシリンダ７４内に戻されるため、前記風船部材６０が収縮して酸化剤ガス出口連通孔４４ｂが開放される。
【００５９】
これにより、第２の実施形態では、簡易な構成で、固体高分子電解質膜２６の劣化による燃料電池２４の性能低下を可及的に抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
なお、第１及び第２の実施形態では、風船部材６０により酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを抑止するように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの積層方向全長にわたって膨張することにより、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを積層方向全長にわたって全ての燃料電池２４を閉塞する風船部材６０ａを用いることができる。
【００６１】
この風船部材６０ａでは、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに残存する酸素（空気）が可及的に削減されるため、固体高分子電解質膜２６の劣化が一層確実に阻止可能になるという利点が得られる。また、膨張前の風船部材６０ａ（図７中、二点差線参照）は、相当に小さな容積であり、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂから排出される空気の流れに干渉することがない。
【００６２】
また、膨張前の風船部材６０ａを収容する凹部をエンドプレートに設けてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、９０…燃料電池システム １２…燃料電池スタック
１４…酸化剤ガス供給装置 １６…燃料ガス供給装置
１８…冷却媒体供給装置 ２０、９２…連通孔閉塞装置
２２…コントローラ ２４…燃料電池
２６…固体高分子電解質膜 ２８…カソード電極
３０…アノード電極 ３２…電解質膜・電極構造体
３４…カソード側セパレータ ３６…アノード側セパレータ
３８…酸化剤ガス流路 ４０…燃料ガス流路
４２…冷却媒体流路 ４４ａ…酸化剤ガス入口連通孔
４４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ４６ａ…燃料ガス入口連通孔
４６ｂ…燃料ガス出口連通孔 ４８ａ…冷却媒体入口連通孔
４８ｂ…冷却媒体出口連通孔 ５０ａ…空気供給流路
５０ｂ…空気排出流路 ５２ａ…水素供給流路
５２ｂ…水素排出流路 ５４ａ…冷却媒体供給流路
５４ｂ…冷却媒体排出流路 ６０、６０ａ…風船部材
６２、９４…圧縮空気供給部 ６４…エアポンプ
６６…圧縮空気供給路 ６６ａ、６６ｂ…分岐供給路
６８ａ、６８ｂ…開閉弁 ７０ａ、７０ｂ…ピストン
７４、９８…シリンダ ７６…圧縮空気配管
９６…駆動源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、燃料ガス（主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（主に酸素を含有するガス、例えば、空気）をアノード電極及びカソード電極に供給して電気化学的に反応させることにより、直流の電気エネルギを得るシステムである。このシステムは、定置用の他、車載用として燃料電池車両に組み込まれている。
【０００３】
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電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持している。一方のセパレータと電解質膜・電極構造体との間には、アノード電極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータと前記電解質膜・電極構造体との間には、カソード電極に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路が形成されている。
【０００４】
ところで、燃料電池の停止時には、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止されるものの、燃料ガス流路内に前記燃料ガスが残留する一方、酸化剤ガス流路内に前記酸化剤ガスが残留するとともに、大気が進入し易い。従って、特に燃料電池の停止期間が長くなると、反応ガス流路内の酸素濃度が高くなり、電解質膜が劣化するおそれがある。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１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８に示すように、燃料電池スタック１と、前記燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系２と、前記燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系３と、制御装置４とを備えている。
【０００６】
燃料電池スタック１は、アノード１ａに燃料ガスが供給されるとともに、カソード１ｂに酸化剤ガスが供給され、これらガスを電気化学的に反応させることにより発電が行われている。制御装置４は、電流取出部５と、メイン制御部６とから構成されている。
【０００７】
燃料電池システムでは、空気系３の燃料電池スタック１を構成するカソード１ｂの入口側に空気系入口弁（外気進入抑制弁）７、前記カソード１ｂ出口側に空気系出口弁（外気進入抑制弁）８が、それぞれ設けられている。
【０００８】
そこで、電流取出部５による燃料電池スタック１からの電流取り出しにより、カソード１ｂ側に残存していた酸素を十分に消費させながら、空気系入口弁７及び空気系出口弁８を閉じて規制区間内への外気の進入を抑制している。その際、空気系入口弁７及び空気系出口弁８の閉止は、アノード圧力を大気圧以上で且つカソード圧力よりも高い圧力に昇圧してから行っている。
【０００９】
これにより、燃料電池スタック１の電解質膜に悪影響を与えることがなく、カソード１ｂ側での酸素消費速度を高めることができ、システムの運転停止に要する時間を短縮することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−３７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の特許文献１では、規制区間内への外気の進入を抑制するために、空気系入口弁７及び空気系出口弁８が用いられている。しかしながら、空気系入口弁７及び空気系出口弁８は、相当に大型で且つ複雑な弁機構を有しており、燃料電池システム全体が大型化且つ複雑化するという問題がある。
【００１２】
しかも、空気系入口弁７及び空気系出口弁８は、燃料電池スタック１の近傍に設ける必要がある。これにより、燃料電池システム全体のレイアウトの自由度が低下するという問題がある。
【００１３】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、大型な弁機構を不要にすることができ、簡易な構成で、燃料電池の劣化を可及的に抑制することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、それぞれ電極反応面の面方向に沿って酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムに関するものである。
【００１５】
この燃料電池システムは、酸化剤ガス連通孔を閉塞する連通孔閉塞装置を備えている。連通孔閉塞装置は、圧力流体が導入されることにより酸化剤ガス連通孔内で膨張し、前記酸化剤ガス連通孔を閉塞する膨張部材と、前記膨張部材に前記圧力流体を導入する圧力流体供給部とを備えている。
【００１６】
また、この燃料電池システムでは、酸化剤ガス連通孔は、少なくとも酸化剤ガスを酸化剤ガス流路から排出する酸化剤ガス排出連通孔であることが好ましい。
【００１７】
さらに、この燃料電池システムでは、膨張部材は、圧力流体である圧縮空気により膨張可能な風船部材であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、膨張部材に圧力流体が導入されることにより、前記膨張部材が酸化剤ガス連通孔内で膨張して前記酸化剤ガス連通孔を閉塞している。このため、大型な弁機構を不要にすることができ、簡易な構成で、電解質膜の劣化による燃料電池の性能低下を可及的に抑制することが可能になる。
【００１９】
しかも、電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されたスタック近傍には、弁機構を設ける必要がない。従って、燃料電池を組み込むシステム全体のレイアウトの自由度が有効に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する連通孔閉塞装置の概略構成説明図である。
【図３】前記燃料電池システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】前記連通孔閉塞装置により酸化剤ガス出口連通孔が閉塞された状態の説明図である。
【図５】前記連通孔閉塞装置により前記酸化剤ガス出口連通孔が開放された状態の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムを構成する連通孔閉塞装置の概略構成説明図である。
【図７】他の風船部材の説明図である。
【図８】特許文献１に開示されている燃料電池システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、前記燃料電池スタック１２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置１４と、前記燃料電池スタック１２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１６と、前記燃料電池スタック１２に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８と、後述する酸化剤ガス連通孔（特に、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ）を閉塞する連通孔閉塞装置２０と、前記燃料電池システム１０全体の制御を行うコントローラ２２とを備える。燃料電池システム１０は、燃料電池自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される。
【００２２】
燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池２４を水平方向又は鉛直方向に積層して構成される。各燃料電池２４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２６をカソード電極２８とアノード電極３０とで挟持した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２を備える。
【００２３】
カソード電極２８及びアノード電極３０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金（又はＲｕ等）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た電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２６の両面に形成される。
【００２４】
電解質膜・電極構造体３２は、カソード側セパレータ３４及びアノード側セパレータ３６で挟持される。カソード側セパレータ３４及びアノード側セパレータ３６は、例えば、カーボンセパレータ又は金属セパレータで構成される。
【００２５】
カソード側セパレータ３４と電解質膜・電極構造体３２との間には、酸化剤ガス流路３８が設けられるとともに、アノード側セパレータ３６と前記電解質膜・電極構造体３２との間には、燃料ガス流路４０が設けられる。互いに隣接するカソード側セパレータ３４とアノード側セパレータ３６との間には、冷却媒体流路４２が設けられる。
【００２６】
燃料電池スタック１２の積層方向（燃料電池２４の積層方向）両端には、エンドプレート４３ａ、４３ｂが配設される。エンドプレート４３ａ、４３ｂ間は、図示しない締め付けロッド等により締め付け荷重が付与される。
【００２７】
燃料電池スタック１２には、各燃料電池２４の積層方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガス（以下、空気ともいう）を供給する酸化剤ガス入口連通孔（酸化剤ガス連通孔）４４ａ、燃料ガス、例えば、水素含有ガス（以下、水素ガスともいう）を供給する燃料ガス入口連通孔４６ａ、冷却媒体を供給する冷却媒体入口連通孔４８ａ、前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔（酸化剤ガス連通孔）４４ｂ、前記燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔４６ｂ、及び前記冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔４８ｂが設けられる。
【００２８】
酸化剤ガス供給装置１４は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ（図示せず）を備え、前記エアポンプが空気供給流路５０ａに配設される。空気供給流路５０ａは、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口連通孔４４ａに連通するとともに、前記燃料電池スタック１２の酸化剤ガス出口連通孔４４ｂには、空気排出流路５０ｂが接続される。
【００２９】
燃料ガス供給装置１６は、高圧水素を貯留する水素タンク（図示せず）を備える。水素タンクは、水素供給流路５２ａを介して燃料電池スタック１２の燃料ガス入口連通孔４６ａに連通する。燃料電池スタック１２の燃料ガス出口連通孔４６ｂには、水素排出流路５２ｂが接続される。
【００３０】
冷却媒体供給装置１８は、冷却媒体を循環させる循環用ポンプ（図示せず）を備える。循環用ポンプは、冷却媒体供給流路５４ａ又は冷却媒体排出流路５４ｂに接続される。冷却媒体供給流路５４ａは、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口連通孔４８ａに接続される一方、冷却媒体排出流路５４ｂは、前記燃料電池スタック１２の冷却媒体出口連通孔４８ｂに接続される。
【００３１】
図２に示すように、連通孔閉塞装置２０は、圧力流体、例えば、圧縮空気が導入されることにより酸化剤ガス出口連通孔４４ｂ内で膨張し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する膨張部材、例えば、風船部材６０と、前記風船部材６０に前記圧縮空気を導入する圧縮空気供給部（圧力流体供給部）６２とを備える。
【００３２】
圧縮空気供給部６２は、エアポンプ６４を備える。このエアポンプ６４は、酸化剤ガス供給装置１４を構成するエアポンプを兼用することが好ましい。エアポンプ６４のエア吐出口側には、圧縮空気供給路６６の一端が接続されるとともに、前記圧縮空気供給路６６の他端は、第１分岐供給路６６ａと第２分岐供給路６６ｂとに分岐する。
【００３３】
第１分岐供給路６６ａと第２分岐供給路６６ｂとには、それぞれ第１開閉弁６８ａと第２開閉弁６８ｂとが配設される。第１分岐供給路６６ａ及び第２分岐供給路６６ｂは、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂを連結する作動板７２の互いに対向する面側に圧縮空気を供給する。
【００３４】
第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、一体に矢印Ａ方向に進退自在であり、前記第１ピストン７０ａ側には、シリンダ７４が設けられるとともに、前記シリンダ７４内は、規定量の空気が充填可能である。規定量の空気とは、風船部材６０を所望の膨張状態に維持し得る空気量である。
【００３５】
シリンダ７４の吐出口側には、圧縮空気配管７６の一端が接続される。圧縮空気配管７６の他端には、風船部材６０が装着されるとともに、前記風船部材６０は、燃料電池スタック１２の外部近傍に、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部に向かって配置される。
【００３６】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、図３に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００３７】
先ず、燃料電池システム１０の運転時（通常発電時）には（ステップＳ１）、酸化剤ガス供給装置１４を介して空気供給流路５０ａに空気が送られる。この空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口連通孔４４ａに供給され、前記燃料電池スタック１２内の各燃料電池２４に設けられている酸化剤ガス流路３８に沿って移動する。このため、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極２８には、酸化剤ガスである空気が供給される。
【００３８】
一方、燃料ガス供給装置１６では、水素供給流路５２ａに水素ガスが供給される。この水素ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス入口連通孔４６ａに供給された後、前記燃料電池スタック１２内の各燃料電池２４に設けられている燃料ガス流路４０に沿って移動する。従って、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極３０には、燃料ガスである水素ガスが供給される。
【００３９】
これにより、カソード電極２８に供給される空気と、アノード電極３０に供給される水素ガスとは、電気化学的に反応して発電が行われる。使用済みの空気（未反応の酸素を含む）は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂから空気排出流路５０ｂに排出される。一方、使用済みの水素ガスは（未反応の水素ガスを含む）、燃料ガス出口連通孔４６ｂから水素排出流路５２ｂに排出される。
【００４０】
また、冷却媒体供給装置１８では、冷却媒体供給流路５４ａに冷却媒体が供給され、前記冷却媒体は、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口連通孔４８ａから各燃料電池２４間に形成された冷却媒体流路４２に供給される。冷却媒体は、各燃料電池２４を冷却した後、冷却媒体出口連通孔４８ｂから冷却媒体排出流路５４ｂに排出され、燃料電池スタック１２に循環される。
【００４１】
次いで、図示しない燃料電池車両のイグニッション（ＩＧ）スイッチがオフされたと判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進んで、燃料電池システム１０の停止処理が開始される。
【００４２】
例えば、酸化剤ガス供給装置１４では、エアポンプの回転数が、通常運転時に比べて相当に減速され、酸化剤ガス中の酸素ストイキを通常発電時の酸素ストイキよりも低い低酸素ストイキで供給する。一方、燃料ガス供給装置１６では、水素ガスの供給が停止される。この状態で、燃料電池スタック１２による発電が行われている。その際、燃料電池スタック１２による発電電力は、必要に応じてバッテリ等に供給されることにより、ディスチャージされている。
【００４３】
これにより、燃料電池スタック１２内では、アノード側の水素濃度が低下する一方、カソード側の酸素濃度が低下していく。そこで、例えば、アノード側の水素圧力が所定の圧力以下となった際に、燃料電池スタック１２による発電が停止される。
【００４４】
さらに、ステップＳ４に進んで、風船部材６０が膨張される。具体的には、図４に示すように、第１開閉弁６８ａが閉弁されるとともに、第２開閉弁６８ｂが開弁される。このため、エアポンプ６４から圧縮空気供給路６６に導入された圧縮空気は、第２分岐供給路６６ｂに供給され、作動板７２を矢印Ａ１方向に押圧する。
【００４５】
従って、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、矢印Ａ１方向に移動してシリンダ７４内の定量の空気（風船部材６０が酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを閉塞する程度まで膨張し得る空気量）が圧縮空気配管７６に押し出される。圧縮空気配管７６に押し出された空気は、風船部材６０内に導入されるため、前記風船部材６０が膨張する。これにより、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを確実に抑止することができる。
【００４６】
ステップＳ５に進んで、燃料電池システム１０は、停止状態（ソーク）に以降する。そして、燃料電池システム１０の運転を再開するために、イグニッションスイッチがオンされると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。
【００４７】
このステップＳ７では、図５に示すように、第１開閉弁６８ａが開弁されるとともに、第２開閉弁６８ｂが閉弁される。このため、エアポンプ６４から圧縮空気供給路６６に導入された圧縮空気は、第１分岐供給路６６ａに供給され、作動板７２を矢印Ａ２方向に押圧する。
【００４８】
従って、第１ピストン７０ａ及び第２ピストン７０ｂは、矢印Ａ２方向に移動してシリンダ７４内の容積が増大し、前記シリンダ７４内に圧縮空気配管７６を介して空気が吸引される。これにより、風船部材６０内の空気は、圧縮空気配管７６を通ってシリンダ７４内に戻されるため、前記風船部材６０が収縮する。
【００４９】
このため、風船部材６０による酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側の閉塞状態が解除され、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂが開放される。次いで、燃料電池システム１０が起動される（ステップＳ８）。
【００５０】
この場合、第１の実施形態では、燃料電池スタック１２による発電が停止されると、連通孔閉塞装置２０を構成する風船部材６０に圧縮空気が導入され、前記風船部材６０が膨張する（図４参照）。このため、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを確実に抑止することができる。
【００５１】
従って、燃料電池システム１０は、例えば、空気排出流路５０ｂを閉塞するための大型且つ複雑な弁機構を不要にすることができる。これにより、簡易な構成で、固体高分子電解質膜２６の劣化による燃料電池２４の性能低下を可及的に抑制することが可能になる。
【００５２】
しかも、燃料電池スタック１２の近傍には、弁機構を設ける必要がない。このため、燃料電池２４を組み込む燃料電池システム１０全体のレイアウトの自由度が有効に向上するという効果が得られる。
【００５３】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム９０を構成する連通孔閉塞装置９２の概略構成説明図である。
【００５４】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１０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。
【００５５】
連通孔閉塞装置９２は、風船部材６０と、前記風船部材６０に圧縮空気を導入する圧縮空気供給部（圧力流体供給部）９４とを備える。
【００５６】
圧縮空気供給部９４は、ソレノイドやモータ等の駆動源９６を備えるとともに、前記駆動源９６には、シリンダ９８が連結される。シリンダ９８内は、規定量の空気が充填可能であり、前記シリンダ９８の吐出口側には、圧縮空気配管７６が接続される。
【００５７】
このように構成される第２の実施形態では、駆動源９６から一方向（矢印Ａ１方向）の駆動力が発生されると、シリンダ９８内の空気が圧縮空気配管７６に押し出される。このため、圧縮空気配管７６に押し出された空気は、風船部材６０内に導入されて前記風船部材６０が膨張する。これにより、膨張した風船部材６０は、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞する。
【００５８】
また、駆動源９６から他方向（矢印Ａ２方向）の駆動力が発生すると、シリンダ９８内の容積が増大し、前記シリンダ９８内に空気が吸引される。従って、風船部材６０内の空気は、圧縮空気配管７６を通ってシリンダ７４内に戻されるため、前記風船部材６０が収縮して酸化剤ガス出口連通孔４４ｂが開放される。
【００５９】
これにより、第２の実施形態では、簡易な構成で、固体高分子電解質膜２６の劣化による燃料電池２４の性能低下を可及的に抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
なお、第１及び第２の実施形態では、風船部材６０により酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの開放端部側を閉塞し、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに大気が進入することを抑止するように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂの積層方向全長にわたって膨張することにより、前記酸化剤ガス出口連通孔４４ｂを積層方向全長にわたって全ての燃料電池２４を閉塞する風船部材６０ａを用いることができる。
【００６１】
この風船部材６０ａでは、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂに残存する酸素（空気）が可及的に削減されるため、固体高分子電解質膜２６の劣化が一層確実に阻止可能になるという利点が得られる。また、膨張前の風船部材６０ａ（図７中、二点差線参照）は、相当に小さな容積であり、酸化剤ガス出口連通孔４４ｂから排出される空気の流れに干渉することがない。
【００６２】
また、膨張前の風船部材６０ａを収容する凹部をエンドプレートに設けてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、９０…燃料電池システム １２…燃料電池スタック
１４…酸化剤ガス供給装置 １６…燃料ガス供給装置
１８…冷却媒体供給装置 ２０、９２…連通孔閉塞装置
２２…コントローラ ２４…燃料電池
２６…固体高分子電解質膜 ２８…カソード電極
３０…アノード電極 ３２…電解質膜・電極構造体
３４…カソード側セパレータ ３６…アノード側セパレータ
３８…酸化剤ガス流路 ４０…燃料ガス流路
４２…冷却媒体流路 ４４ａ…酸化剤ガス入口連通孔
４４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ４６ａ…燃料ガス入口連通孔
４６ｂ…燃料ガス出口連通孔 ４８ａ…冷却媒体入口連通孔
４８ｂ…冷却媒体出口連通孔 ５０ａ…空気供給流路
５０ｂ…空気排出流路 ５２ａ…水素供給流路
５２ｂ…水素排出流路 ５４ａ…冷却媒体供給流路
５４ｂ…冷却媒体排出流路 ６０、６０ａ…風船部材
６２、９４…圧縮空気供給部 ６４…エアポンプ
６６…圧縮空気供給路 ６６ａ、６６ｂ…分岐供給路
６８ａ、６８ｂ…開閉弁 ７０ａ、７０ｂ…ピストン
７４、９８…シリンダ ７６…圧縮空気配管
９６…駆動源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、それぞれ電極反応面の面方向に沿って酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス連通孔を閉塞する連通孔閉塞装置を備え、
前記連通孔閉塞装置は、圧力流体が導入されることにより前記酸化剤ガス連通孔内で膨張し、該酸化剤ガス連通孔を閉塞する膨張部材と、
前記膨張部材に前記圧力流体を導入する圧力流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記酸化剤ガス連通孔は、少なくとも前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス流路から排出する酸化剤ガス排出連通孔であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記膨張部材は、前記圧力流体である圧縮空気により膨張可能な風船部材であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極が設けられた電解質膜・電極構造体が、一対のセパレータ間に積層され、前記電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間には、それぞれ電極反応面の面方向に沿って酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガス連通孔と、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガス連通孔とが形成される燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス連通孔を閉塞する連通孔閉塞装置を備え、
前記連通孔閉塞装置は、圧力流体が導入されることにより前記酸化剤ガス連通孔内で膨張し、該酸化剤ガス連通孔を閉塞する膨張部材と、
前記膨張部材に前記圧力流体を導入する圧力流体供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記酸化剤ガス連通孔は、少なくとも前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス流路から排出する酸化剤ガス排出連通孔であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記膨張部材は、前記圧力流体である圧縮空気により膨張可能な風船部材であることを特徴とする燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５１０５９（Ｐ２０１３−５１０５９Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７２２６（Ｐ２０１１−１８７２２６）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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