(57)【要約】【課題】起動時、または停止時に燃料電池スタックの劣化を抑制した燃料電池しシステムを提供する。【解決手段】燃料電池システムを起動する場合に、燃料極へ水素を供給した後に燃料電池スタック１（単位セル３０）の電圧が所定電圧以上となった場合に、バッテリ５によって燃料電池スタック１に電圧を印加し、酸化剤極の触媒層３２ｂの触媒表面に酸化被膜を形成し、酸化剤極の劣化を抑制する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を挟持し、前記電解質膜との間に触媒を担持する触媒層を有する燃料極と酸化剤極から構成する燃料電池と、
前記燃料電池に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記燃料電池の起動時または停止時に、前記燃料電池に電圧を印加して前記触媒の表面を酸化し、前記触媒の活性を低下させる酸化被膜を形成する酸化被膜生成手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記酸化被膜生成手段は、前記燃料電池の起動時に前記燃料極へ水素を供給した後に、前記酸化剤極を正として第１所定電圧を印加し、前記触媒の表面に前記酸化被膜を形成することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の発電電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記燃料電池への電圧の印加は、前記燃料極へ水素を供給し、前記燃料電池の発電電圧が前記第１所定電圧よりも低い第２所定電圧以上となった後に行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記酸化被膜生成手段は、前記燃料電池の停止時に前記酸化剤極を正として前記第１所定電圧を印加し、前記触媒の表面に前記酸化被膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料極に空気を供給する空気供給手段を備え、
前記燃料電池の停止時に、前記電圧印加手段によって前記燃料電池に電圧を印加した後に、前記空気供給手段によって前記燃料極を前記空気によってパージすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第１所定電圧は、水が電気分解を起こす電圧よりも低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記電圧印加手段は、前記燃料電池において発電した電力の一部を蓄える二次電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関するものであり、特に電解質膜として固体高分子電解質膜を用いた燃料電池の触媒劣化の抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、酸化剤極側に空気等の酸化剤ガスが存在し、燃料極側に空気等の酸化剤ガスが存在する領域と水素等の燃料ガスとが存在する領域とが形成される場合がある。例えば燃料極、酸化剤極共に空気が混入している状態からシステムを起動させる場合、燃料極側の燃料ガス流路への水素の供給を開始した初期には、燃料ガス流路内に水素が存在する領域と存在しない領域が形成される。燃料極に水素が存在する領域においては、通常の動作状態と同様の反応が起こり、酸化剤極側は１Ｖ以上の高電位にさらされる。一方、燃料極に水素が存在しない領域では、この領域と対峙する酸化剤極で、
Ｃ＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ+＋４ｅ-      式（１）
という反応が生じる。その結果、Ｐｔ等の触媒を担持しているカーボン担体の腐食が起こり、酸化剤極の電極触媒の機能が大きく劣化し、その後の燃料電池の性能を低下させる要因となる。このとき燃料極側の空気が存在する領域においては、
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ    式（２）
という反応が起こり、水が生成されている。
【０００３】
従来の燃料電池システムにおいては、この現象による酸化剤極の劣化を防止するために、短時間（１秒以下）で、燃料極内の水素が存在する領域と存在しない領域の境界（以後、水素／空気フロントとする）が、燃料ガス流路中を通過するように水素を供給するものが特許文献１に記載されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００７６５８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上記の発明では、短時間で水素／空気フロントを通過させるためには、燃料電池の流路の設計にもよるが、水素を燃料極ガス流路に供給する配管流路の途中にコンプレッサ等の追加装置を配置することや、燃料ガス流路の断面積を小さくして燃料ガス流路中の流速を速める方策等が必要となる。前者においては、追加の装置が必要となり、コストが高くなるとともに、燃料電池システムが大型化するという問題があり、後者では反応面が狭くなり、反応効率が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、起動時の酸化剤極の劣化反応を簡便かつ効率的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、電解質膜を挟持し、電解質膜との間に触媒を担持する触媒層を有する燃料極と酸化剤極から構成する燃料電池と、燃料電池に印加する電圧印加手段と、燃料電池の起動時または停止時に、燃料電池に電圧を印加して触媒の表面を酸化し、触媒の活性を低下させる酸化被膜を形成する酸化被膜生成手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、酸化被膜生成手段は、燃料電池の起動時に燃料極へ水素を供給した後に、酸化剤極を正として第１所定電圧を印加し、触媒の表面に前記酸化被膜を形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、燃料電池システムの例えば起動時に水素を燃料極へ供給した後に触媒層の触媒表面に酸化被膜を構成し、触媒の活性状態を低下させる。これより燃料極に水素と空気が混在してる場合に起こる酸化剤極の触媒層の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の第１実施形態で用いる燃料電池スタック１を構成する単位セル３０について図１を用いて説明する。図１は、単位セル３０の概略構成図である。
【０００９】
単位セル３０は、プロトン伝導性を有する高分子電解質膜（以下、電解質膜とする）３１と、電解質膜３１を挟持する酸化剤電極層３２と燃料電極層３３を備える。さらにその外側より、酸化剤ガスセパレータ３４と、燃料ガスセパレータ３５を備える。
【００１０】
酸化剤電極層３２と燃料電極層３３は、カーボン繊維などの多孔質体から構成したガス拡散層３２ａ、３３ａと、触媒として白金を担持したカーボン担体から構成した触媒層３３２ｂ、３３ｂを備える。
【００１１】
また、酸化剤電極層３２、燃料電極層３３と酸化剤セパレータ３４、燃料セパレータ３５の間には、それぞれ酸化剤ガス流路３６、燃料ガス流路３７を備える。なお、酸化剤ガス流路３６を流通する酸化剤ガスと燃料ガス流路３７を流通する燃料ガスが略同一方向に流通するように酸化剤ガス流路３６と燃料ガス流路３７を設ける。なお、酸化剤ガス流路３６に供給する酸化剤ガスとして空気を使用し、燃料ガスとして水素ガスを使用する。これによって、通常運転時には単位セル３０の燃料極、酸化剤極で以下の反応を生じる。
【００１２】
燃料極側：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-    式（３）
酸化剤極側：２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ    式（４）
燃料極側では式（３）に示すように燃料ガス中の水素がプロトンと電子に分離される。プロトンは電解質膜３内部を拡散して酸化剤電極層３３側に到達し、電子は図示しない外部回路を流れ、出力として取り出される。一方、酸化剤極側では、電解質膜３内を拡散してきたプロトン、図示しない外部回路を介して移動してきた電子、および空気中の酸素により形成される三相界面上で式（４）示す反応が生じる。
【００１３】
燃料電池スタック１を移動体、例えば自動車用の動力源として活用した場合には、起動／停止が頻繁に繰り返される。燃料電池スタック１の運転停止中には、燃料電池スタック１への水素および空気の供給が停止された状態で放置され、放置が長時間継続された場合には、燃料ガス流路３７内に外部より空気が侵入し、存在している可能性がある。燃料ガス流路３７内に空気が混入した状態から燃料電池システムを起動すると、起動初期に燃料電池スタック１内は、図２に示すような状態となる。
【００１４】
図２の状態では、酸化剤ガス流路３６には空気が全領域において充満しているが、燃料ガス流路３７には水素が存在している領域（領域Ａ）と、空気が存在している領域（領域Ｃ）が形成される。また、領域Ａと領域Ｃの間には水素と空気の界面Ｂが形成される（以下、この界面を水素／空気フロントＢという）。
【００１５】
領域Ａにおいては、式（３）、（４）の通常の発電時の反応が起こり、酸化剤極では１Ｖ以上の高電位となる。一方、水素／空気フロントＢを境に領域Ｃにおいては、酸化剤電極層３２で式（１）の反応が起こり、燃料電極層３３で式（２）の反応が起こる。つまり酸化剤電極層３２で白金を担持している触媒層３２ｂのカーボンに腐食劣化が生じる。なお、式（１）の反応は白金の表面上でかつカーボンに接した部分で生じる。これにより酸化剤電極層３２が劣化し、燃料電池スタック１の劣化が生じることになる。本発明は上記酸化剤電極３２の劣化を抑制するものである。
【００１６】
本発明の第１実施形態の燃料電池システム概略図について図３を用いて説明する。この実施形態は、燃料電池スタック１と、酸化剤ガス流路３６に空気を供給するコンプレッサ（空気供給手段）２と、燃料ガス流路３７に水素を供給する水素ボンベ３と、燃料電池スタック１で発電した電力を消費する負荷４と、燃料電池スタック１で発電した電力を蓄える二次電池であるバッテリ（電圧印加手段）５と、燃料電池スタック１の発電電圧を検出する電圧計（電圧検出手段）２７を備える。
【００１７】
コンプレッサ２の上流には空気中の不純物を取り除く空気フィルタ１６を設け、コンプレッサ２から燃料電池スタック１に供給する。燃料電池スタック１で使用されなかった酸素を含む排出ガス（排出空気）は、後述する水素消費装置１５に供給され、その後大気に排出される。
【００１８】
水素ボンベ３から燃料ガス流路３７に供給される水素は、水素供給路９に設けた減圧弁６によって減圧され、流量コントローラ７によって流量を制御される。また、燃料電池スタック１で使用されなかった水素は水素循環流路１０に設けたリサイクルコンプレッサ１１によって三方弁１２、水素供給路９を介して再び燃料電池スタック１に供給される。なお、燃料電池スタック１から排出される水素中に酸化剤極側から電解質膜３０を通り空気中の窒素が多く混入した場合には、燃料電池スタック１から排出された水素は三方弁１３によって水素循環流路１０から分岐する水素排出流路１４を通り、水素を消費する水素消費装置１５に供給される。
【００１９】
水素消費装置１５は水素を消費する触媒などを有しており、燃料電池スタック１の酸化剤極側から排出された排出ガスが供給され、この排出ガスによって水素を消費し、その後水素を含まないガスを燃料電池システムの外部へ排出する。
【００２０】
負荷４は燃料電池スタック１の酸化剤側電極板２０と燃料側電極板２１と電気的に接続しており、燃料電池スタック１で発電された電力を消費する。なお、燃料電池スタック１と負荷４の間には、燃料電池スタック１と負荷４の電気的な接続のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチ２２を設ける。
【００２１】
バッテリ５は燃料電池スタック１と負荷４に対して並列に設けられ、燃料電池スタック１と負荷４に電気的に接続しており、燃料電池スタック１によって発電された電力の一部（余剰電力）を蓄える。また、燃料電池スタック１または負荷４に電力を供給することも可能である。なお、燃料電池スタック１または負荷４と電気的な接続のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチ２３を設ける。すなわち、スイッチ２２、２３によって、燃料電池スタック１と負荷４とバッテリ５をそれぞれ電気的に接続、切断することができる。
【００２２】
また、コンプレッサ２、流量コントローラ６、三方弁１２、１３、リサイクルコンプレッサ１１、スイッチ２２、２３を制御するコントローラ４０を備える。
【００２３】
次にこの実施形態の燃料電池システム起動時の動作制御について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、燃料電池システムの運転停止時にはスイッチ２２、２３は共にＯＦＦとなっている。すなわち燃料電池スタック１と負荷４とバッテリ５はいずれも電気的に接続していない。またコンプレッサ２とリサイクルコンプレッサ１１は共に停止状態にある。
【００２４】
コントローラ４０が燃料電池システムの起動指令を検知すると、ステップＳ１００では燃料極に水素の供給を開始する。
【００２５】
ステップＳ１０１では、電圧計２７によって燃料電池スタック１の発電電圧Ｖを検出し、発電電圧Ｖを所定電圧（第２所定電圧）Ｖ１を比較する。そして、発電電圧Ｖが所定電圧Ｖ１よりも高くなるとステップＳ１０２へ進む。
【００２６】
所定電圧Ｖ１は燃料極において水素／フロントＢによるカーボンの腐食反応が生じるかどうかを判断する電圧である。ここで所定電圧Ｖ１について図５を用いて説明する。図５は燃料電池スタック１の単位セル３０における水素供給開始からの電圧変化を示すマップである。単位セル３０の電圧は水素供給開始時から約３秒で０．１Ｖとなる。単位セル３０の電圧が０Ｖ以上を示すと単位セル３０の燃料極に水素が供給され、単位セル３０が発電を開始することを示す。また、燃料電池システムの制御のフィードバックをかける時間は３秒であれば十分であるので、この実施形態では所定電圧Ｖ１を０．１Ｖに基づいた値、つまり単位セル３０を積層した場合の燃料電池スタック１の電圧（以下、所定電圧Ｖ２、Ｖ３も同様に定義する）とするが、この値に限られるものではなく、水素／空気フロントＢの移動によって式（１）によるカーボンの腐食劣化が生じず、かつ後述する燃料電池スタック１への印加による白金の表面で酸化被膜を形成可能とする電圧であれば良い。
【００２７】
ステップＳ１０２では、スイッチ２２、２３をＯＮとして、バッテリ５と燃料電池スタック１を酸化剤極が正となるように電気的に接続し、燃料電池スタック１に所定電圧（第１所定電圧）Ｖ２を印加する。燃料電池スタック１に所定電圧Ｖ２を印加することで、触媒層３２ｂの電位が高くなり触媒層３２ｂ白金の表面に酸化被膜が形成される。所定電圧Ｖ２については後述する（ステップＳ１０２が酸化被膜生成手段を構成する）。
【００２８】
ここで触媒層３２ｂの白金粒子の表面に形成される酸化被膜について説明する。燃料電池スタック１をバッテリ５によって印加すると触媒粒子である白金が、
Ｐｔ＋ｘＨ2Ｏ→ＰｔＯｘ＋２ｘＨ+＋２ｘｅ-    式（５）
の反応を示し、白金の表面に酸化被膜が形成された状態へ変化する。白金の表面に酸化被膜が形成されると白金は不活性状態となる、または活性状態が低下する。
【００２９】
燃料電池システムの起動時において燃料極に空気が存在している場合に水素を供給した後に、バッテリ５によって燃料電池スタック１を印加すると、図２の領域Ｃの燃料極では式（２）の反応が起きる。一方、水素／空気フロントＢが生じていると領域Ｃの酸化剤極では式（５）の反応が起こりプロトンが生成され、このプロトンが燃料極へ電解質膜３を介して移動するので、式（１）のカーボン腐食反応を抑制することができる。さらに酸化剤極の触媒層３２ｂの白金の表面に酸化被膜が形成されるので、カーボン腐食反応をより抑制することができる。
【００３０】
ここで所定電圧Ｖ２について説明する。バッテリ５によって燃料電池スタック１に印加する電圧は高い程、触媒活性を低くすることができる。しかし、印加電圧が高すぎる場合には燃料電池スタック１の温度にもよるが、単位セル３０で１．５Ｖ〜２．０Ｖ程度まで印加電圧を高くすると、印加電圧によって触媒層３２のカーボンが腐食劣化する。そのためこの実施形態ではバッテリ５による印加電圧である所定電圧Ｖ２を１．０Ｖとする。なお、電解質膜３０の材料（分子構造）にもよるが、水分を失うと乾燥によって電解質膜３０の抵抗が大きくなり、電解質膜３０を劣化させる恐れがある。そのため所定電圧Ｖ２を水が電気分解する電圧よりも低い電圧とする。なお、所定電圧Ｖ２は１．０Ｖに限るものではなく、酸化被膜を形成し、燃料電池スタック１の劣化を引き起こさない電圧であればよい。
【００３１】
ステップＳ１０３では、スイッチ２２、２３をＯＮとしてから所定時間Ｔ１が経過したかどうか判定する。そして所定時間Ｔ１が経過するとステップＳ１０４へ進む。なお、所定時間Ｔ１は予め設定された時間であり、式（５）による白金の表面に酸化被膜が形成され、後述する燃料極へ水素を供給した場合に式（１）のカーボン腐食反応が生じない状態となる時間である。なお、所定時間Ｔ１は触媒の材料や触媒層３２、３３の材料によって異なり、長くなる程酸化被膜の量は増えるが、起動時間が長くなるために、ここでは１秒とするが、この時間に限定されることはない。
【００３２】
ステップＳ１０４では、スイッチ２３をＯＦＦとしてバッテリ５から燃料電池スタック１への印加を終了する。
【００３３】
ステップＳ１０５では、電圧計２７によって燃料電池スタック１の発電電圧Ｖを検出し、発電電圧Ｖが所定電圧Ｖ３よりも大きいかどうか判断する。そして発電電圧Ｖが所定電圧Ｖ３よりも大きい場合はステップＳ１０６へ進む。所定電圧Ｖ３は水素／空気フロントＢが下流へ移動し、燃料電池スタック１の全体で通常の発電反応が生じている場合の開放端電圧であり、０．９２Ｖとする。この電圧は０．９２Ｖに限られず、水素／空気フロントＢが燃料極からパージされたことを示す電圧であれば良い。
【００３４】
ステップＳ１０６では、コンプレッサ２から酸化剤極へ空気の供給を開始し、燃料電池システムが要求する発電を開始する。
【００３５】
以上の制御により、水素の供給を開始した後にバッテリ５によって燃料電池スタック１に印加することで、式（１）の代わりに式（５）によるプロトンの生成によって酸化剤極の触媒層３２ｂのカーボン腐食反応を抑制し、さらに白金の表面に酸化被膜を形成することで、白金の活性を低下させカーボン腐食反応をより抑制することができる。
【００３６】
なお、燃料極、酸化剤極の白金の表面にはバッテリ５によって印加していない場合でも形成されることがあるが、ステップＳ１０２においてバッテリ５によって印加することで、酸化剤極の酸化被膜の厚さが厚くなり、さらに活性状態が低下する。また白金の表面の酸化被膜は燃料電池スタック１の通常の運転によって徐々に乖離し、白金は不活性状態から元の状態に戻り、各燃料極、酸化剤極の電位が０．８Ｖまで下がると白金の不活性状態は完全に元に戻る。つまり、燃料極の白金に酸化被膜が形成された場合でも、水素が供給されることで燃料極の酸化被膜は乖離する。
【００３７】
次にこの実施形態の燃料電池システム停止時の動作制御について図６のフローチャートを用いて説明する。燃料電池システムの運転中には、スイッチ２２はＯＮとなり、スイッチ２３は燃料電池スタック１からの充電時にはＯＮとなり、それ以外の場合にはＯＦＦとなっている。またコンプレッサ２とリサイクルコンプレッサ１１は共に運転中の状態にある。
【００３８】
燃料電池システムの運転停止信号を検知すると、ステップＳ２００ではコンプレッサ２を停止する。
【００３９】
ステップＳ２０１では、リサイクルコンプレッサ１１を停止し、水素ボンベ３からの水素供給を停止する。
【００４０】
ステップＳ２０２では、スイッチ２３をＯＮとして、バッテリ５から燃料電池スタック１を所定電圧Ｖ１で印加する。ステップＳ２０１において水素の供給を停止すると、燃料極に外部より空気が混入する可能性がある。燃料極に空気が混入すると燃料電池システムの起動時と同じように燃料極に水素／空気フロントＢが形成される。ステップＳ２０２では、バッテリ５によって燃料電池スタック１に所定電圧Ｖ１を印加することで、酸化剤極の触媒層３２ｂにおいて白金の表面に酸化被膜を形成する（ステップＳ２０２が酸化被膜生成手段を構成する）。
【００４１】
ステップＳ２０３では、スイッチ２３をＯＮとして、バッテリ５によって印加した時間が所定時間Ｔ１を経過したかどうか判断する。そして所定時間Ｔ１が経過するとステップＳ２０４へ進む。
【００４２】
ステップＳ２０４では、スイッチ２３をＯＦＦとしてバッテリ５から燃料電池スタック１への印加を終了する。
【００４３】
以上の制御によって、燃料電池システムを停止する場合に触媒層３２ｂの白金の表面に酸化被膜を形成を形成することで、燃料極に空気が混入した場合でも、酸化剤極のカーボンの腐食を抑制することができる。
【００４４】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００４５】
この実施形態では燃料電池システムの起動時に水素を燃料極へ供給した後に、燃料電池スタック１の発電電圧が所定電圧Ｖ１以上となると、バッテリ５によって燃料電池スタック１を印加することで、酸化剤極で式（１）に示すカーボン腐食反応の代わりに、触媒層３２ｂの白金の表面に酸化被膜を形成することで、カーボン腐食反応を抑制する。更に白金を不活性状態とすることでカーボン腐食反応を更に抑制することができる。
【００４６】
また、燃料電池システムの運転停止時にもバッテリ５によって酸化剤極の触媒層３２の白金に酸化被膜を形成することで、燃料極内に空気が混入した場合でも酸化剤極のカーボン腐食反応を抑制することができる。
【００４７】
バッテリ５によって燃料電池スタック１を印加することで、酸化剤極の触媒層３２の白金に酸化被膜を素早く形成することができ、酸化剤極のカーボン腐食反応を抑制し、燃料電池の起動時間を短くすることができる。また、バッテリ５によって印加する電圧を水の電気分解よりも低くすることで、電解質膜３の乾燥を防止し、電解質膜３による抵抗の増加を抑制し、電解質膜３の劣化を防止することができる。
【００４８】
燃料電池スタック１を印加する手段として燃料電池スタック１の余剰電力を蓄えるバッテリ５を用いることで、燃料電池システムを小型にすることができる。
【００４９】
次に本発明の第２実形態について図７を用いて説明する。この実施形態ではコンプレッサ２の下流に三方弁２６を設ける。この構成によってコンプレッサ２から水素供給路９に空気可能とする。なお、三方弁２６は燃料電池システムの通常の運転時にはコンプレッサ２から燃料電池スタック１の酸化剤極を連通する。その他の構成については第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。また、燃料電池システム起動時の制御動作については第１実施形態と同じなので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
燃料電池システム停止時の制御動作について図８のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
燃料電池システムの運転停止信号を検知すると、ステップＳ３００ではコンプレッサ２を停止する。
【００５２】
ステップＳ３０１では、リサイクルコンプレッサ１１を停止し、水素ボンベ３からの水素供給を停止する。
【００５３】
ステップＳ３０２では、三方弁２６を切り換えてコンプレッサ２と水素供給路９を連通する。これによってコンプレッサ２から水素供給路９を介して燃料電池スタック１の燃料極へ空気を供給可能とする。また、三方弁１３によって燃料電池スタック１と水素排出流路１４を連通させて、燃料極と外部を連通させる。
【００５４】
ステップＳ３０３では、コンプレッサ２を起動し、燃料極に空気を供給し、スイッチ２３をＯＮとしてバッテリ５から燃料電池スタック１に所定電圧Ｖ１を印加する。電圧を印加することで、式（５）によるプロトンの生成によって酸化剤極のカーボン腐食反応を抑制し、酸化剤極の触媒層３２ｂの白金表面に酸化被膜を形成することができる。さらにコンプレッサ２から空気を供給することで、燃料極に残っている水素をパージする。なお、パージされた水素は水素消費装置１５によって消費される。燃料電池システムが長い時間放置されると燃料極に水素と空気が混在し、燃料極での水素／空気フロントＢが長い時間存在することになる。この場合白金の酸化被膜が時間の経過と共に乖離するので、カーボン腐食反応が生じる可能性があるが、コンプレッサ２によって燃料極の水素をパージする際に水素／空気フロントＢを燃料極から外部へ移動させながら酸化剤極の白金に酸化被膜を形成することで、燃料電池システムの長時間の停止時における燃料電池スタック１の劣化をより抑制することができる。
【００５５】
ステップＳ３０４では、コンプレッサ２の起動により燃料極をパージした時間が所定時間Ｔ２を経過したかどうか判断する。そして所定時間Ｔ２を経過するとステップＳ３０５へ進む。所定時間Ｔ２は燃料極の水素を燃料極からパージする時間であり、ここでは１０秒とするが、この時間に限られることはなく、燃料極から水素をパージ可能な時間である。
【００５６】
ステップＳ３０５ではスイッチ２３をＯＦＦとしてバッテリ５から燃料電池スタック１への印加を終了する。
【００５７】
ステップＳ３０６ではコンプレッサ２を停止して、三方弁２６を切り換えてコンプレッサ２と酸化剤極が連通するように、または三方弁２６を全閉として燃料電池システム停止制御を終了する。
【００５８】
以上の制御によって、酸化被膜が形成し、燃料極の水素をパージすることで、燃料電池システムの長時間の停止時における燃料電池スタック１の劣化をより抑制することができる。
【００５９】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００６０】
この実施形態では第１実施形態の効果に加えて、燃料電池システムの停止時にコンプレッサ２から空気を燃料極へ供給し、バッテリ５によって電圧を印加して酸化剤極の白金に酸化被膜を形成し、燃料極に残った水素をパージすることで、パージする際に式（１）の反応の代わりに式（５）によってプロトンを生成し、さらに酸化剤極の白金の活性状態を低下させるので、燃料電池システムを長時間停止した場合でも酸化剤極のカーボン腐食反応を更に抑制し、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。
【００６１】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
燃料電池を搭載した燃料電池車両に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の燃料電池の単位セルの概略説明図である。
【図２】燃料極に空気が混入した場合の燃料電池の状態を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態の燃料電池システム概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態の燃料電池システム起動時の動作制御である。
【図５】単位セルの電圧変化を示すマップである。
【図６】本発明の第１実施形態の燃料電池システム停止時の動作制御である。
【図７】本発明の第２実施形態の燃料電池システム概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態の燃料電池システム停止時の動作制御である。
【符号の説明】
【００６４】
１      燃料電池スタック
２      コンプレッサ
３      水素ボンベ
４      負荷
５      バッテリ（電圧印加手段）
２０    酸化剤側電極板
２１    燃料側電極板
２２    スイッチ
２３    スイッチ
２７    電圧計（電圧検出手段）
３０    単位セル
３１    電解質膜
３２ｂ、３３ｂ  触媒層
４０    コントローラ
【図１】
2006140065.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006140065.tif 000005
【図４】
2006140065.tif 000006
【図５】
2006140065.tif 000007
【図６】
2006140065.tif 000008
【図７】
2006140065.tif 000009
【図８】
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