JP7400757B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本願は燃料電池システムを開示する。

燃料電池システムは、燃料電池スタックに燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して、発電するシステムである。一般的に、燃料電池システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックのアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、燃料電池スタックのカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段とを備えている。

燃料電池システムにおいて、通常、燃料ガス供給手段は所定の周期で脈動運転を行っている。このような脈動運転は、燃料電池スタックの発電量を制御するために燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量を制御しつつ、発電により生じる水を燃料電池スタックから排水することを目的としている。

例えば、特許文献１は、燃料極出口に連結された水素パージ弁の開放周期の間、燃料電池の燃料極に供給される燃料に対する脈動運転圧力の大きさ及び周期を調節する脈動制御を実施して燃料極内の水排出と燃料極の燃料利用率を最適に維持させることを特徴とする燃料電池システムの脈動運転方法を開示している。特許文献１の技術によれば、燃料極内に残存する水を円滑に排出しつつ、燃料極の燃料利用率を極大化させることができる。

また、特許文献２は、燃料電池スタック内のアノードガス圧力が上限圧力と下限圧力との間で脈動するようにアノードガス供給機構を制御し、水素供給量が目標発電電力の発電に必要な量を満たしていない場合に、下限圧力を増圧補正する、燃料電池パワープラントのための制御装置を開示している。特許文献２の技術によれば、フラッディングが生じた場合でも、燃料電池スタックの発電電力を速やかに回復することができる。

特開２０１４－１２０４６６号公報 国際公開第２０１１－４７８０号

特許文献１の技術では、排水能力を上げるために、脈動圧力の大きさ及び周期を調節している。ここで、脈動圧力の上限圧力を上げすぎると、燃料電池スタックが必要とする水素量より大きな量の水素を供給することとなり、燃費の低下を招くとともに、燃料ガスのクロスリーク量が増加する虞がある。また、これに伴って、下限圧力までの到達時間（ガス供給停止期間）が長くなり、燃料電池スタック内で燃料ガスの欠乏部位が発生する虞がある。さらに、周期を短くする（脈動圧力の上昇速度を速める）ために噴射流量が大きいガス供給装置を用いると、循環流量比率が低くなるので、ガス停止期間中において燃料電池スタック内が水素欠乏状態となる虞がある。

特許文献２には、脈動圧力の下限値を増圧補正する場合、上限値についても増圧補正することが記載されており、上述した問題を解決することは難しかった。

そこで、本願の目的は、上記実情を鑑み、燃費と排水性能とを両立することができる燃料電池システムを提供することである。

本開示は上記課題を解決するための一つの手段として、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、燃料電池スタック及び燃料ガス供給手段を接続する燃料ガス供給流路と、燃料電池スタックから排出される燃料ガス中の液体成分を分離する気液分離器と、燃料電池スタック及び気液分離器を接続する燃料ガス排出流路と、気液分離器及び燃料ガス供給手段を接続する循環流路と、燃料ガス供給流路、燃料ガス排出流路、又は循環流路のいずれかに配置される圧力測定手段と、制御部と、を備え、制御部は、圧力測定手段によって測定される圧力が予め設定された上限圧力及び下限圧力の範囲に収まるように、燃料ガス供給手段の脈動運転を制御するものであり、制御部は、脈動運転の圧力上昇時において、その圧力が上限圧力に到達する前に、上限圧力を超えない範囲で、少なくとも１回、燃料ガス供給手段の燃料ガス供給量を増加させる流量増加制御を行う、燃料電池システムを提供する。

上記燃料電池システムにおいて、燃料ガス供給手段がリニアソレノイドバルブを備えものであり、制御部はリニアソレノイドバルブの開度を調整することにより流量増加制御を行うものであってもよい。あるいは、燃料ガス供給手段が複数配置されており、制御部は、燃料ガス供給手段のうち少なくとも１つの燃料ガス供給手段で脈動運転を行いつつ、それ以外の燃料ガス供給手段のうち少なくとも１つの燃料ガス供給手段で流量増加制御を行うように制御するものであってもよい。さらに、制御部は、燃料電池スタックの温度が所定の閾値未満となった時に流量増加制御を行うものであってもよい。

本開示の燃料電池システムは、脈動運転の圧力上昇時において、その圧力が上限圧力に到達する前に、上限圧力を超えない範囲で、少なくとも１回、燃料ガス供給手段の燃料ガス供給量を増加させる流量増加制御を行うものである。このような流量増加制御を行うことにより、燃料電池スタックに供給される燃料ガス量が瞬間的に増加し、燃料電池スタック内から水を効率良く排出することができる。また、このような流量増加制御は脈動運転の上限圧力を超えない範囲で行われるため、燃費を損なわず、水素のクロスリーク量もほとんど増加しない。さらに、このような流量増加制御は比較的に循環流量比率を確保することができる方法であるため、ガス供給停止期間において、燃料電池スタック内での燃料ガスの欠乏部位の発生が増加することもほとんどない。従って、本開示の燃料電池システムによれば、燃費と排水性能とを両立することができる。

燃料電池システム１００のブロック図である。 脈動運転について説明する図である。 流量増加制御を行う構成の一例である。 流量増加制御を行う構成の他の例である。 流量増加制御を行う処理ルーチンの一例である。

本開示の燃料電池システムについて、一実施形態である燃料電池システム１００を用いて説明する。図１は燃料電池システム１００を簡易的に表したブロック図である。

図１の通り、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、燃料ガス配管部２０と、酸化剤ガス配管部３０と、冷却水配管部４０と、制御部５０と、を備えている。

＜燃料電池スタック１０＞
燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池を直列に積層してなるものである。燃料電池は電解質膜、該電解質膜の一方の面に配置されるアノード電極、及び該電解質膜の他方の面に配置されるカソード電極を有している。具体的には、電解質膜の両面に触媒層が配置されており、触媒層の外側に拡散層が配置され、さらに拡散層の外側に燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路が形成されたセパレータが配置されている。このような燃料電池は一般的な構成である。ここで、燃料電池において、触媒層及び拡散層はアノード電極又はカソード電極として機能する。

燃料電池に配置される電解質膜、触媒層、拡散層及びセパレータは特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、電解質膜としては固体高分子材料からなるイオン交換膜を挙げることができる。触媒層としては、白金系の触媒を挙げることができる。拡散層としては、炭素材料等の多孔質材料を挙げることができる。セパレータとしては、ステンレス鋼等の金属材料やカーボンコンポジット材等の炭素材料を挙げることができる。

燃料電池スタック１０は、アノード電極に燃料ガスが供給され、カソード電極に酸化剤ガスが供給されることにより、電気化学反応が生じて発電する。発電された電流は、例えば燃料電池システム１００が車両に備えられている場合、車両に備えられる電力負荷に使用されたり、バッテリに蓄電されたりする。

＜燃料ガス配管部２０＞
燃料ガス配管部２０は燃料ガスを燃料電池スタック１０のアノード電極に供給するためのものである。燃料ガス配管部２０は、燃料ガス供給源２１と、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手段２３と、燃料ガス供給源２１及び燃料ガス供給手段２３を接続する配管である流路２２と、燃料電池スタック１０及び燃料ガス供給手段２３を接続する配管である燃料ガス供給流路２４と、燃料電池スタック１０から排出される燃料ガス（燃料オフガス）中の液体成分を分離する気液分離器２６と、燃料電池スタック１０及び気液分離器２６を接続する配管である燃料ガス排出流路２５と、気液分離器２６及び燃料ガス供給手段２３を接続する配管である循環流路２７と、気液分離器２６に接続された排気排水弁２８と、排気排水弁２８に接続された配管である排気排水流路２９と、を備える。また、燃料ガス配管部２０はその他に一般的に燃料ガス配管部に備えられる部材を備えていてもよい。ここで、燃料ガスとは水素ガス等である。

燃料ガス供給源２１は、例えば、高圧水素タンクや水素吸蔵合金などで構成されており、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留する。

流路２２は、燃料ガス供給源２１及び燃料ガス供給手段２３を接続するものであり、燃料ガス供給源２１から燃料ガス供給手段２３に燃料ガスを流すものである。流路２２には、燃料ガス供給源２１の開閉を制御する遮断弁や、燃料ガスの圧力を制御するレギュレータが備えられていてもよい。

燃料ガス供給手段２３は燃料電池スタック１０に燃料ガスを供給するものであり、インジェクタ２３ａとエジェクタ２３ｂとを有する。また、後述するように、燃料ガス供給手段２３は複数備えられていてもよい。インジェクタ２３ａは燃料ガスの供給を制御するものである。例えばオン－オフバルブやソレノイドバルブ等である。エジェクタ２３ｂは燃料ガス供給流路２４及び循環流路２７の両方と接続されており、循環流路２７から循環された循環ガスとインジェクタ２３ａから供給された燃料ガスと混合して燃料ガス供給流路２４に供給するための構造体である。このようなエジェクタ２３ｂは公知である。

燃料ガス供給流路２４は燃料電池スタック１０及び燃料ガス供給手段２３を接続する配管である。燃料ガス供給流路２４には、燃料電池スタック１０に供給される燃料ガスの圧力を測定する圧力測定手段Ｐ１が配置されている。圧力測定手段Ｐにより測定された結果は制御部５０に送信される。なお、圧力測定手段Ｐの配置位置は燃料ガス供給流路２４に限定されず、燃料電池スタック１０に供給される燃料ガスの圧力を測定することができれば特に限定されない。例えば、燃料ガス排出流路２５や循環流路２７に配置されていてもよい。

燃料ガス排出流路２５は燃料電池スタック１０及び気液分離器２６を接続する配管であり、燃料電池スタック１０から排出される燃料ガス（燃料オフガス）や電気化学反応により生成された水を流すものである。

気液分離器２６は燃料電池スタック１０から排出される燃料オフガス中の気体成分及び液体成分を分離するものである。分離された気体成分（循環ガス）は循環流路２７に循環される。分離された液体成分は気体成分と共に排気排水流路２９から排出される。このような気液分離器２６は公知のものを用いることができる。なお、液体成分とは、主に燃料電池における電気化学反応により生成した水であり、気体成分は主に燃料ガスである。

循環流路２７は気液分離器２６及び燃料ガス供給手段２３を接続する配管であり、気液分離器２６から供給された循環ガスを燃料ガス供給手段２３（エジェクタ２３ｂ）に循環するものである。循環流路２７には、循環ガスを還流する動力としてポンプ等を設けてもよい。

排気排水弁２８は気液分離器２６及び排気排水流路２９を接続する弁であり、排気排水弁２８の開閉により、気液分離器２６に貯留した液体成分の排出を制御している。液体成分の排出の際には、気体成分も併せて排出される。排気排水弁２９の開閉は、制御部５０により制御されている。

排気排水流路２９は排気排水弁２８及び酸化剤ガス排出流路３６に接続された配管である。排気排水弁２８の開弁によって排出された気体成分及び液体成分は排気排水流路２９及び酸化剤ガス排出流路３６を介して、外部に排出される。

＜酸化剤ガス配管部３０＞
酸化剤ガス配管部３０は酸化剤ガスをカソード電極に供給するためのものである。酸化剤ガス配管部３０は、カソード電極に酸化剤ガスを流すための配管である酸化剤ガス供給流路３１と、酸化剤ガス供給流路３１に配置されるエアクリーナ３２と、エアクリーナ３２よりも下流側に配置されるエアコンプレッサ３３と、エアコンプレッサ３３よりも下流側に配置されるインタークーラ３４と、インタークーラ３４よりも下流側に配置される加湿器３５と、カソード電極から排出された酸化剤ガス（酸化剤オフガス）を排出するための配管である酸化剤ガス排出流路３６と、を備えている。また、酸化剤ガス配管部３０はその他に一般的に酸化剤ガス配管部に備えられる部材を備えていてもよい。

酸化剤ガス供給流路３１は、酸化剤ガスが例えば空気である場合、外気から取り込んだ空気をカソード電極に流すための配管である。エアクリーナ３２は、酸化剤ガスに含まれている不純物を除去する装置である。エアコンプレッサ３３は酸化剤ガス供給手段であり、カソード電極に酸化剤ガスを供給するものである。インタークーラ３４は、後述する冷却水配管部４０から供給された冷却水を用いて、酸化剤ガスの温度を制御するものである。加湿器３５は酸化剤ガス供給流路３１に配置され、カソード電極に供給される酸化剤ガスの湿度を制御する装置である。なお、加湿器３５内には加湿を行う流路の他に加湿を行わない流路（バイパス流路）が設けられており、これらの流路を通る酸化剤ガスの割合をバルブ等で制御することにより、カソード電極に供給される酸化剤ガスの湿度を制御することができる。酸化剤ガス排出流路３６は、カソード電極から排出された酸化剤ガスを排出するための配管である。酸化剤ガス排出流路３６の流路途中には排気排水流路２９が接続されており、排気排水流路２９から排出された液体成分及び気体成分も一緒に外部に排出される。

ここで、酸化剤ガス供給流路３１には加湿器３５とカソード電極との間に分流バルブ３７が配置されていてもよい。分流バルブ３７には酸化剤ガス排出流路３６に接続されたバイパス流路３８が接続されており、分流バルブ３７の開度を調整することにより、カソード電極に供給される酸化剤ガスの圧力が調整することができる。また、酸化剤ガス排出流路３６のカソード電極の出口に調圧バルブ３９を配置してもよい。調圧バルブ３９の開度を調整することのより、カソード電極に供給される酸化剤ガスの圧力及びカソード電極から排出される酸化剤オフガスの圧力を調整することができる。

＜冷却水配管部４０＞
冷却水配管部４０は、冷却水を介して燃料電池スタック１０を冷却するためのものである。冷却水配管部４０は、冷却水流路４１と、ラジエータ４２と、冷却水供給手段４３と、イオン交換器４４とを備えている。また、冷却水配管部４０はその他に一般的に冷却水配管部に備えられる部材を備えていてもよい。

冷却水流路４１は、燃料電池スタック１０の冷却水流路の入口及び出口を接続し、冷却水を循環させるための配管である。ラジエータ４２は、冷却水流路４１を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行い、冷却水を冷却するものである。冷却水供給手段４３は、冷却水流路４１を循環する冷却水の動力である。イオン交換器４４は冷却水中の不純物を取り除くためのものである。上述したように、冷却水流路４１はインタークーラ３４に接続されており、インタークーラ３４に冷却水を供給している。なお、冷却水流路４１は、燃料電池スタック１０との熱交換後の冷却水を効率よく利用するために、空調ヒータ回路等に接続されていてもよい。

冷却水流路４１は、燃料電池スタック１０の冷却水流路の出側に冷却水の温度を計測する冷却水温度計測手段Ｔ１を配置している。燃料電池スタック１０の冷却水流路から排出された冷却水は燃料電池スタック１０との間で十分に熱交換が行われ、燃料電池スタック１０の温度と同等の温度となったものである。従って、その冷却水の温度を測定することにより、燃料電池スタック１０の温度を測定することができる。測定結果は制御部５０に送信される。

＜制御部５０＞
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェース等を備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システム１００の各部を制御する。

制御部５０は、圧力測定手段Ｐ１によって測定される圧力が予め設定された上限圧力及び下限圧力の範囲に収まるように、燃料ガス供給手段２３の脈動運転を制御するものである。そして、制御部５０は、脈動運転の圧力上昇時において、その圧力（脈動運転の圧力）が上限圧力に到達する前であって、上限圧力を超えない範囲で、少なくとも１回、燃料ガス供給手段２３の燃料ガス供給量を増加させる流量増加制御を行うことを特徴としている。燃料電池システム１００はこのような制御部５０を備えることにより、燃費と排水性能とを両立することができる。以下に詳しく説明する。

図２に従来の燃料電池システムにおける脈動運転と燃料電池システム１００における脈動運転とを説明する図を示した。（Ａ）は通常の脈動運転について説明する図であり、（Ｂ）、（Ｃ）は排水能力を高めるための所定制御を行った脈動運転について説明する図であり、（Ｄ）は燃料電池システム１００の脈動運転について説明する図である。なお、図２は全て脈動運転の１周期分のみを示している。また、図２（Ｂ）～（Ｄ）に記載されている点線は（Ａ）の脈動運転を表している。

脈動運転とは、燃料ガス圧力が一定の周期で上下するように燃料ガス供給手段の作動・停止を制御することである。図２（Ａ）に示すように、通常の脈動運転では、燃料ガス供給手段を作動させ、圧力を所定の下限圧力から一定の速度で上昇させて、上限圧力に達したところで、燃料ガス供給手段を停止させる。燃料ガス供給手段が停止すると、圧力が降下し始める。そして、圧力が所定の下限圧力に達した時に、再度、燃料ガス供給手段を作動させ、圧力を上昇させる。脈動運転の周期や大きさ（圧力の上昇・降下速度、下限・上限圧力等）は燃料電池システムの構成や目的に応じて適宜設定される。

図２（Ｂ）は、燃料ガスの噴射時間を長くして、排水性能を向上した例である。このように、燃料ガスの噴射時間を長くすると上限圧力が上昇する。そうすると、カソード電極側への燃料ガスのクロスリーク量が増加し、燃費が低下する恐れがある。また、上限圧力から下限圧力までの圧力降下時間（ガス停止時間）が長くなり、系内で燃料ガスが欠乏する箇所が生じる虞がある。そのため、これを回避するために、図２（Ｂ）では圧力降下中に燃料ガスを追加で噴射している。しかし、このような追加噴射は、燃料ガス供給手段の作動回数を増加させるため、耐久性を悪化させることとなる。また、追加噴射をすること自体も燃費を悪化させる原因となる。さらに、追加噴射により燃料ガスのクロスリーク量の増加が懸念される。

図２（Ｃ）は、上限圧力を保ちつつ、圧力上昇速度を増加させた例である。このように、圧力上昇速度を増加させることで、排水性能を向上させることができる。しかしながら、系内の燃料ガスの循環流量比率が低くなり、圧力降下中に燃料ガスが欠乏する箇所が生じる虞がある。そのため、これを回避するために、図２（Ｃ）では圧力降下中に燃料ガスを追加で２回噴射している。

図２（Ｂ）、（Ｃ）に示した通り、脈動運転の上限圧力を増加させる方法や、圧力上昇速度を増加させる方法は、燃料電池スタックのアノード内からの水を排水する能力を向上させることができるが、燃費等を悪化させる原因となる。

一方で、燃料電池システム１００では、図２（Ｄ）に示したように、脈動運転の圧力上昇時において、その圧力が上限圧力に到達する前に、上限圧力を超えない範囲で、少なくとも１回、燃料ガス供給手段２３の燃料ガス供給量を増加させる流量増加制御を行っている。このような流量増加制御を行うことにより、燃料電池スタック１０に供給される燃料ガス量が瞬間的に増加し、燃料電池スタック内から水を効率良く排出することができる。また、このような流量増加制御は脈動運転の上限圧力を超えない範囲で行われるため、燃費を損なわず、水素のクロスリーク量もほとんど増加しない。さらに、このような流量増加制御は比較的に循環流量比率を確保することができる方法であるため、ガス供給停止期間において、燃料電池スタック１０内での水素欠乏部位の発生が増加することもほとんどない。従って、燃料電池システム１００の脈動運転は、燃費及び排水性能を両立できるものである。

上記流量増加制御において、増加させる燃料ガス流量は上限圧力を超えない範囲であれば特に限定されない。例えば、燃料電池スタックのアノード内の容量と同等の量とすることができる。また、流量増加の回数は特に限定されず、燃料電池システムの構成や燃料ガス供給手段２３の排水性能・耐久性等を考慮して決定することができる。

このような流量増加制御は、例えば次のような構成により達成することができる。図３に燃料ガス供給手段２３がインジェクタとしてリニアソレノイドバルブ２３ｃを備えた例を示した。図３下に示したように、制御部５０がリニアソレノイドバルブ２３ｃの開度を調整することにより流量増加制御を行うことができる。

また、他の例として、燃料ガス供給手段２３を複数配置したものを示す。図４に燃料ガス供給手段２３を２つ配置した例を示した。図４下に示したように、制御部５０が、一方の燃料ガス供給手段２３で脈動運転を行いつつ、他方の燃料ガス供給手段２３で流量増加制御を行うように制御している。図３と異なり、燃料ガス供給手段２３に備えられるインジェクタ２３ａは通常オン－オフバルブであり開度の調整ができない。そのため、他の例では、２つの燃料ガス供給手段２３を配置して流量増加制御を行っている。なお、燃料ガス供給手段２３を３以上配置する場合、制御部５０は、複数の燃料ガス供給手段２３のうち少なくとも１つの燃料ガス供給手段２３で脈動運転を行いつつ、それ以外の燃料ガス供給手段２３のうち少なくとも１つの燃料ガス供給手段で流量増加制御を行うように制御する。複数の燃料ガス供給手段２３はすべて同じ構成であってもよく、異なった構成であってもよい。例えば、燃料ガス供給量の異なる燃料ガス供給手段２３を用いてもよい。

上記の流量増加制御は、燃料電池システム１００の運転中であればいつでも行ってよいものである。例えば、燃料電池スタック１０内に水が溜まった状態になったときに行ってもよく、燃料電池スタック１０内に水が溜まらないように予防的に行ってもよい。好ましくは、燃料電池スタック１０内に水が溜まった状態になったときに流量増加制御を行うことである。燃料ガス供給手段２３の作動回数を低減し、耐久性を確保するためである。

燃料電池スタック１０内に水が溜まった状態となっているか否かは、燃料電池スタック１０の温度から推定できる。燃料電池スタック１０の温度が低いと、アノード内に水が溜まりやすく、燃料電池スタック１０の温度が高いとアノード内に水がたまり難い。従って、制御部５０は、燃料電池スタック１０の温度が所定の閾値未満となった時に流量増加制御を行えばよい。ここで、上述したとおり、冷却水温度計測手段Ｔ１の測定値を燃料電池スタック１０の温度とみなすことができる。また、所定の閾値は燃料電池システム１００の構成・性能等を考慮して適宜設定することができる。

図５に、制御部５０が燃料電池スタック１０の温度が所定の閾値未満となった時に流量増加制御を行う処理ルーチンの一例を示した。図５の通り、制御部５０は処理Ｓ１～Ｓ３を備えており、制御部５０はこれらの処理を繰り返し行っている。

処理Ｓ１では、制御部５０の指令により燃料ガス供給手段２３が脈動運転を開始する。続いて、処理Ｓ２では、燃料電池スタック１０の温度が所定の閾値未満であるか否かを判断する。処理Ｓ２により、燃料電池スタック１０の温度が所定の閾値未満であると判断された場合、処理Ｓ３を行う。処理Ｓ３では、制御部５０の指令により、流量増加制御を行う。

以上、本開示の燃料電池システムについて、一実施形態である燃料電池システム１００を用いて説明した。本開示の燃料電池システムは、燃費及び排水性能を両立するものであるため、燃料電池システムに関する技術分野において重要な技術であるといえる。

１０ 燃料電池スタック
２０ 燃料ガス配管部
２１ 燃料ガス供給源
２２ 流路
２３ 燃料ガス供給手段
２３ａ インジェクタ
２３ｂ エジェクタ
２４ 燃料ガス供給流路
２５ 燃料ガス排出流路
２６ 気液分離器
２７ 循環流路
２８ 排気排水弁
２９ 排気排水流路
３０ 酸化剤ガス配管部
３１ 酸化剤ガス供給流路
３２ エアクリーナ
３３ エアコンプレッサ
３４ インタークーラ
３５ 加湿器
３６ 酸化剤ガス排出流路
３７ 分流バルブ
３８ バイパス流路
３９ 調圧バルブ
４０ 冷却水配管部
４１ 冷却水流路
４２ ラジエータ
４３ 冷却水供給手段
４４ イオン交換器
５０ 制御部
１００ 燃料電池システム

Claims (4)

1. 燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、
   前記燃料電池スタック及び前記燃料ガス供給手段を接続する燃料ガス供給流路と、
   前記燃料電池スタックから排出される燃料ガス中の液体成分を分離する気液分離器と、
   前記燃料電池スタック及び前記気液分離器を接続する燃料ガス排出流路と、
   前記気液分離器及び前記燃料ガス供給手段を接続する循環流路と、
   前記燃料ガス供給流路、前記燃料ガス排出流路、又は前記循環流路のいずれかに配置される圧力測定手段と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記圧力測定手段によって測定される圧力が予め設定された上限圧力及び下限圧力の範囲に収まるように、前記燃料ガス供給手段の脈動運転を制御するものであり、
   前記制御部は、前記脈動運転の圧力上昇時において、その圧力が前記上限圧力に到達する前に、前記上限圧力を超えない範囲で、少なくとも１回、前記燃料ガス供給手段の燃料ガス供給量を増加させる流量増加制御を行う、
   燃料電池システム。
2. 前記燃料ガス供給手段がリニアソレノイドバルブを備えるものであり、
   前記制御部は前記リニアソレノイドバルブの開度を調整することにより前記流量増加制御を行う、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記燃料ガス供給手段が複数配置されており、
   前記制御部は、前記燃料ガス供給手段のうち少なくとも１つの前記燃料ガス供給手段で脈動運転を行いつつ、それ以外の前記燃料ガス供給手段のうち少なくとも１つの前記燃料ガス供給手段で前記流量増加制御を行うように制御する、
   請求項１に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御部は、前記燃料電池スタックの温度が所定の閾値未満となった時に前記流量増加制御を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。