(57)【要約】【課題】一酸化炭素の影響を低減するために燃料ガスに空気を導入する場合に、燃料電池本体の高分子膜の長寿命化を図ることにある。【解決手段】燃料極１３０と酸化剤極１３１とを含む燃料電池本体１３と、原燃料を改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質器１０とを有する燃料電池において、コントローラ１６は、燃料電池本体１３の起動時から定常運転に至るまでの時間内の指定時間だけ、空気１５０を燃料極１３０に導入させて、定常運転の状態に移行した後に当該空気１５０の導入を停止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と酸化剤極とを含む燃料電池本体と、
原燃料を改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガスを前記燃料極に導入する手段と、
前記酸化剤極に酸化剤ガスを導入する手段と、
前記燃料電池本体の起動時から定常運転に至るまでの時間内の指定時間だけ、酸素を含む酸素系ガスを前記燃料極に導入させて、当該指定時間の経過後に前記酸素系ガスの導入を停止するように制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記酸素系ガスは、空気または前記酸化剤ガスであることを特徴とする請求項１項に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料ガスに含まれる一酸化炭素の濃度の低減量に基づいて決定される前記指定時間だけ、前記酸素系ガスの導入を行なうように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記改質器の出力側に配置されて、前記燃料ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減させるための選択酸化装置を含む低減化手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料ガスの流量を増量してから定常状態に至るまでの指定時間だけ前記酸素系ガスの導入を実行して、当該指定時間経過後に前記酸素系ガスの導入を停止するように制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記選択酸化装置の触媒温度を測定するための手段を有し、
前記制御手段は、前記酸素系ガスの導入を実行してから、前記選択酸化装置の触媒温度が所定の値に達した後に、前記酸素系ガスの導入を停止するように制御することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記燃料極は、白金系合金触媒を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
燃料極と酸化剤極とを含む燃料電池本体と、原燃料を改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、酸素を含む酸素系ガスを導入する手段とを含む燃料電池装置に適用する運転方法であって、
前記燃料電池装置の起動時に、前記燃料ガスを前記燃料極に導入するステップと、
前記燃料電池装置の起動時から定常運転に至るまでの時間内の指定時間だけ、前記酸素系ガスを前記燃料極に導入し、当該指定時間の経過後に前記酸素系ガスの導入を停止するステップと
を有する手順を実行することを特徴とする運転方法。
【請求項９】
前記酸素系ガスを前記燃料極に導入してから所定の時間経過後に、前記燃料電池装置に含まれる酸化剤極に酸化剤ガスを導入するステップを更に有することを特徴とする請求項８に記載の運転方法。
【請求項１０】
前記燃料極に導入する前記燃料ガスの流量を増量する増加時から定常状態に至るまでの指定時間だけ前記酸素系ガスを前記燃料極に導入し、当該指定時間の経過後に前記酸素系ガスの導入を停止するステップを更に有することを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に固体高分子電解質型の燃料電池装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池は、燃料極（アノード極）に導入される燃料ガス中の水素と、酸化剤極（カソード極）に導入される酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応から電力を生成する。
【０００３】
燃料となる水素は、天然ガス、プロパンガスや灯油などの炭化水素系の原燃料から、改質器での燃料処理により得られる。改質器は、下記の化学式（１）に示すような水蒸気改質反応、あるいは化学式（２）に示すような部分酸化反応によって、炭化水素系を二酸化炭素と水素に分解する処理を行なう。
【０００４】
CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2…(1)
CH4 + O2 → 2H2 + CO2…(2)
ここで、改質器内では、一酸化炭素（ＣＯ）も少量ながら生成される。この一酸化炭素が燃料電池本体の燃料極に導入されると、触媒表面に吸着し、触媒活性を低下させることがよく知られている。
【０００５】
この燃料極の活性低下を抑制するために、一酸化炭素の含有量（濃度）を低減する手段として、改質器の後段に配置する選択酸化反応器（ＰＲＯＸ）を使用することが一般的である。ＰＲＯＸは、改質器によって生成された燃料ガス中に酸化剤ガスを混合させて、下記化学式（３）に示す酸化反応により一酸化炭素を二酸化炭素に変換する。
【０００６】
CO + 1/2O2 → CO2…(3)
また、当該ＰＲＯＸとシフト変成器とを組み合わせることによって、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を、通常では10ppm以下まで低減できることが確認されている。
【０００７】
しかしながら、特に固体高分子電解質型の燃料電池においては、６０〜８０℃の低温下で運転されるため、濃度10ppm程度の一酸化炭素であっても、燃料極の触媒活性が低下する。このため、ＰＲＯＸを適用すると共に、後述するような対策が必要である。
【０００８】
即ち、第１の対策は、燃料極に含まれる触媒として、白金-ルテニウムあるいは白金−パラジウムなどの合金を使用する。このような合金成分が、白金に吸着した一酸化炭素の脱着反応を促進するために、一酸化炭素による燃料電池の性能低下を抑制できる。但し、合金触媒によって抑制できる一酸化炭素濃度には限界があり、過剰な一酸化炭素が燃料ガスに混入した場合には、燃料電池の性能が著しく低下する。
【０００９】
実機において、過剰な一酸化炭素がＰＲＯＸから出てくる場合としては、燃料電池の起動時と運転負荷の増加時がありうる。起動時においては、ＰＲＯＸの触媒温度が十分に上昇していないために反応が十分に進行せず、未反応の一酸化炭素が燃料極に導入されてしまう。燃料電池の温度も低い場合には、触媒の被毒（ＣＯ被毒）による電池性能の低下が更に大きくなり、起動できないこともある。
【００１０】
また、運転負荷を増加させた場合には、燃料ガスの流量が増加し、未反応の一酸化炭素が押し出されて一酸化炭素濃度が増加する。運転負荷を減少させる場合については、燃料ガスの流量が減少するため、ＰＲＯＸの触媒における反応が十分に進んで、一酸化炭素の濃度が急増することは無い。
【００１１】
また、第２の対策としては、燃料ガスに空気を混入させて、燃料ガス中の一酸化炭素量を低減させる手法が有効である。燃料極においては、前記化学式（３）に示す一酸化炭素の酸化反応が生じるために、一酸化炭素の量を減らして、触媒活性の低下を抑制することができる。但し、過剰な空気を燃料極に導入すると、一酸化炭素と反応せずに残った酸素が燃料ガス中の水素と反応するため、燃料電池の性能低下を招く。
【００１２】
このような問題点を解消するために、燃料電池の運転方法において、各種ガス検知器あるいは電池特性を監視しながら、燃料電池の性能を低下させないように、空気の混入量を調節する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【００１３】
あるいは、起動時における燃料極の触媒層の濡らし操作として、発電前に燃料極に空気を混入する手法も提案されている（例えば、特許文献４を参照）。これは、発電前に燃料極において水素と酸素を反応させて水を生成することにより、触媒反応界面を形成する方法である。
【００１４】
更に、燃料電池の運転中に、一定期間ごとに、かつ停止することなく連続的に酸素含有ガスを燃料極に供給する運転方法も提案されている（例えば、特許文献５を参照）。
【特許文献１】米国特許第６，４９７，９７０
【特許文献２】米国特許第６，５６９，５５１
【特許文献３】特開平８−１８０８９４号公報
【特許文献４】特開２００３−１４２１３４号公報
【特許文献５】特開平１１−４０１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
固体高分子電解質型の燃料電池においては、本体に含まれる燃料極（アノード極）と酸化剤極（カソード極）との間に、プロトン導電性の高分子電解質膜が設けられている。この高分子膜はプロトン導電体としての役割を有すると同時に、両極に導入されるガスを分離する役割を有する。この高分子膜が破損すると、反応ガスが両極で混在して、水素と酸素が直接触媒上で反応するため、燃料電池の性能が著しく低下することになる。
【００１６】
従来の燃料電池の運転方法では、一酸化炭素の影響を低減するために燃料ガスに空気を混入すると、燃料極において水素と酸素とが反応して、過酸化水素（H2O2）が生成されることが確認されている。この過酸化水素が生成する際に生じる中間生成体であるＯＨラジカルが、高分子膜の化学結合を劣化させる。即ち、燃料電池の運転中に、燃料極に空気を導入し続けると、燃料電池本体の高分子膜が劣化し、当該高分子膜の寿命が短くなるという課題がある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、一酸化炭素による燃料極の被毒を低減するために燃料ガスに空気を導入する場合において、燃料電池本体の高分子膜の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の観点は、改質器により生成される燃料ガス中に酸素系ガス（例えば空気）を混入させてＣＯ濃度を抑制すると共に、当該酸素系ガスの供給を制御することにより、燃料電池本体に含まれる高分子膜の長寿命化を図ることができる燃料電池装置である。
【００１９】
本発明の観点に従った燃料電池装置は、燃料極と酸化剤極とを含む燃料電池本体と、原燃料を改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスを前記燃料極に導入する手段と、前記酸化剤極に酸化剤ガスを導入する手段と、前記燃料電池本体の起動時から定常運転に至るまでの時間内の指定時間だけ、酸素を含む酸素系ガスを前記燃料極に導入させて、当該指定時間の経過後に当該酸素系ガスの導入を停止するように制御する制御手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一酸化炭素の濃度の高い時間にだけ、燃料ガスに空気などの酸素系ガスを供給することにより、一酸化炭素による燃料極の被毒を低減させると共に、燃料極での過酸化水素の発生を抑制できることにより、燃料電池本体の高分子電解質膜の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
（燃料電池の構成）
図１は、本実施形態に関する燃料電池の要部を示すブロック図である。
【００２３】
本実施形態の燃料電池は、固体高分子電解質型であり、原燃料１００から水素リッチな燃料ガスを生成する改質器１０と、当該燃料ガスを導入して発電する燃料電池本体１３とを有する。
【００２４】
改質器１０は、水蒸気改質反応または部分酸化反応によって、天然ガス、プロパンガスや灯油などの炭化水素系の原燃料１００から水素リッチなガスを生成する燃料処理を実行する。
【００２５】
燃料電池本体１３は、燃料ガスを導入する燃料極（アノード極）１３０と、酸素を含む酸化剤ガスまたは空気１５０を導入する酸化剤極（カソード極）１３１と、燃料極１３０と酸化剤極１３１間に介在する固体高分子電解質膜（図示せず）とを有する。燃料電池本体１３は、燃料極１３０に導入される燃料ガス中の水素と、酸化剤極１３１に導入される空気１５０中の酸素との電気化学的反応から電力を生成する。
【００２６】
さらに、燃料電池は、改質器１０と燃料電池本体１３との間に、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の含有量（濃度）を低減するためのシフト変成器（ＬＴＳ）１１と、選択酸化反応器（ＰＲＯＸ）１２とを有する。これらのＬＴＳ１１及びＰＲＯＸ１２とより、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を１０ppm 以下まで低減できることが確認されている。
【００２７】
また、燃料電池は、酸化剤極１３１に空気１５０を導入するための空気ブロア１５と、電磁弁１４と、コントローラ１６とを有する。コントローラ１６は、本実施形態の燃料電池の運転制御を実行する制御装置であり、燃料ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減させるために、燃料ガス中に空気１５０の供給を制御する。具体的には、コントローラ１６は、電磁弁１４を制御して、空気ブロア１５からの空気１５０の導入を制御する。
【００２８】
（燃料電池の運転方法）
以下図１と共に、図２から図４及び図５のフローチャートを参照して、本実施形態の第１の運転方法を説明する。
【００２９】
先ず、燃料電池の運転起動時には、窒素などの不活性ガスを導入してパージ処理を実行する（ステップＳ１）。パージ処理とは、運転停止期間中に燃料電池内に混入した空気を除去するための処理である。
【００３０】
当該パージ処理が終了すると、不活性ガスの導入を停止する（ステップＳ２）。次に、原燃料１００を導入して、改質器１０により生成された水素リッチガスを含む燃料ガスを燃料極１３０に供給させる（ステップＳ３）。
【００３１】
ここで、改質器１０からの燃料ガスは、ＬＴＳ１１及びＰＲＯＸ１２とより一酸化炭素（ＣＯ）濃度が低減される。しかし、図２（Ｂ）に示すように、図２（Ａ）に示す燃料極１３０への燃料ガスの導入時には、ＬＴＳ１１及びＰＲＯＸ１２の処理が安定しておらず、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が高い。即ち、一般的には、燃料電池の起動時での燃料ガス中には、過渡的に多量の一酸化炭素が含まれており、燃料極１３０の触媒を被毒することになる。
【００３２】
図３は、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図である。
【００３３】
図中の０分において、改質器１０に原燃料１００が導入されると、燃料ガス中の一酸化炭素濃度は増加していき、２０分程度でピークとなる。その後、ＬＴＳ１１及びＰＲＯＸ１２の処理が安定するため、一酸化炭素濃度は減少し、原燃料１００の導入時から３５分程度で定常値になる。
【００３４】
本実施形態では、コントローラ１６は、燃料極１３０への燃料ガスの導入時に、電磁弁１４を制御して、空気ブロア１５からの空気（酸化剤ガス）１５０を燃料極１３０に導入する（ステップＳ４）。コントローラ１６は、図２（Ｃ）に示すように、３５分程度の指定時間（所定時間）だけ燃料極１３０に空気１５０を導入する。
【００３５】
即ち、図２（Ｂ）及び図３に示すように、燃料ガスの導入時から一酸化炭素濃度が定常状態に至るまでの時間（３５分程度）だけ空気１５０を導入する。燃料ガス中に導入される空気量は、燃料ガスの１〜５％程度の量が望ましい。燃料極１３０では、当該導入される空気１５０に含まれる酸素と燃料ガス中の一酸化炭素との酸化反応により、一酸化炭素が二酸化炭素に変化することにより、結果的に一酸化炭素濃度が低減される。
【００３６】
しかし一方で、過剰な空気１５０を燃料極１３０に導入すると、一酸化炭素と反応せずに残った酸素が燃料ガス中の水素と反応するため、燃料電池の性能低下を招く。更には、燃料極に過酸化水素が生成されることによって、高分子膜の劣化を招く。そこで、本実施形態のコントローラ１６は、空気１５０の導入を指定時間（３５分程度）だけに制限し、当該指定時間の経過後には燃料極１３０への空気１５０の導入を停止する（ステップＳ８のＹＥＳ，Ｓ９）。
【００３７】
コントローラ１６は、図２（Ｄ）に示すように、燃料極１３０に空気１５０を導入してから、酸化剤極１３１に空気１５０を導入する（ステップＳ５）。燃料電池本体１３は、燃料極１３０に導入される燃料ガス中の水素と、酸化剤極１３１に導入される空気１５０中の酸素とによって起電力を生じ開回路電圧を示す。燃料電池本体１３の出力電圧が規定値（例えばセル単位電圧が０．９Ｖ以上）に到達すると、図２（Ｅ）に示すように、負荷が投入されることになる（ステップＳ７）。
【００３８】
以上のように本実施形態の運転方法であれば、燃料電池の起動時である燃料極１３０への燃料ガスの導入時に、指定時間だけ燃料極１３０に空気１５０を導入する。従って、一酸化炭素濃度が高い時間帯に、空気に含まれる酸素を導入することによって、燃料極１３０に導入される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【００３９】
また、一酸化炭素濃度が定常状態になるまでの時間だけ空気１５０を導入して停止するため、過剰な空気１５０を燃料極１３０に導入して、燃料電池の性能低下を招くような事態を未然に防止することができる。
【００４０】
図４は、本実施形態の具体的効果を説明するために、燃料電池本体１３に設けられた固体高分子電解質膜の寿命特性を示す図である。
【００４１】
図４は、横軸に運転時間を示し、縦軸に固体高分子電解質膜を透過する水素のリーク量をプロットしている。なお、燃料極１３０には、白金−ルテニウム合金触媒が使用されている場合である。
【００４２】
図４に示すように、水素リーク量は燃料電池の運転時間とともに上昇し、当該水素リーク量が基準値４０を超えると、燃料電池の性能低下が顕著になることが確認されている。ここで、燃料ガスとして純水素を用いた運転特性４３と比較して、純水素中に５％の割合で空気を混入した場合の運転特性４１では、基準値４０に到達するまでの時間、即ち高分子膜の寿命が１／６程度まで短くなる。
【００４３】
一方、本実施形態の運転方法を適用した場合の特性は、例えば毎日の起動及び停止を繰り返す場合に、1日８時間の運転時間に対して、起動時の３０分間程度のみに５％の割合で空気を混入した場合の運転特性４２となる。この運転特性４２では、純水素を用いた運転特性４３に比べて高分子膜寿命が短くなるものの、連続的に空気を混入し続けた場合の運転特性４１に比べて飛躍的に寿命が長くなる。
【００４４】
但し、燃料極１３０への空気（酸素）の導入が与える効果は、固体高分子電解質膜の種類や、燃料電池の運転条件、あるいは当該空気の導入量などにより変化する。図４に示す結果は、当然ながら一例に過ぎない。
【００４５】
なお、本実施形態では、図２（Ｃ）に示すように、燃料電池が定常運転状態に移行すると、燃料極１３０への空気の導入は停止される。このため、定常運転状態では、燃料極１３０に導入される燃料ガス中には、数ppm程度の一酸化炭素濃度が存在する。
【００４６】
従って、燃料極１３０への空気の導入は停止されると、当該数ppm程度の一酸化炭素濃度の影響で、燃料電池の性能が低下する。本実施形態では、燃料極１３０には白金系の合金触媒を適用することが好ましい。具体的には、白金―ルテニウム合金触媒あるいは白金―パラジウム合金触媒などである。燃料極１３０に、これらの合金触媒を適用することによって、数ppm程度の一酸化炭素濃度が燃料ガス中に含まれている場合でも、燃料電池の性能低下を抑制することが可能である。
【００４７】
従って、本実施形態の運転方法及び燃料極１３０に対する白金系の合金触媒の適用により、燃料電池の起動時だけでなく、定常運転時においても、一酸化炭素による電圧低下などの燃料電池の性能低下を抑制できる。
【００４８】
（他の実施形態）
図６から図９は、他の本実施形態に関する運転方法を説明するための図である。
【００４９】
本実施形態は、燃料電池の負荷上昇時における運転手順を実行する場合である。負荷を上げるためには、燃料極１３０に導入する燃料ガスを増量するため、当該燃料ガス中の一酸化炭素濃度が増加する。
【００５０】
図８は、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図である。
【００５１】
図中の０分から１／２負荷相当の原燃料１００を改質器１０に供給し、３８分の時点で定格負荷相当まで燃料ガスの流量を増量している。燃料ガスの流量が増加した際に、一酸化炭素（ＣＯ）濃度が増加して、３８分の時点でピークとなる。その後、ＬＴＳ１１及びＰＲＯＸ１２の処理が安定するため、６６分の時点で一酸化炭素濃度が安定し、定常状態になる。
【００５２】
以下に本実施形態における運転手順を説明する。
【００５３】
まず、図７（Ａ）に示すように、燃料極１３０に導入する燃料ガスを増量する（ステップＳ１１）。このとき、図７（Ｂ）に示すように、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が増加する。
【００５４】
コントローラ１６は、燃料ガスの増加時に電磁弁１４を制御して、空気ブロア１５からの空気１５０を燃料極１３０に導入する（ステップＳ１２）。コントローラ１６は、図７（Ｃ）に示すように、４０分程度の指定時間（所定時間）だけ燃料極１３０に空気１５０を導入する。この指定時間は、燃料ガスを増量した時点で空気を燃料極１３０に導入してから、定常状態となって一酸化炭素濃度が安定するまでの時間である（図８を参照）。
【００５５】
図７（Ｄ）に示すように、燃料極１３０に導入する空気１５０を増加してから、酸化剤極１３１に導入する空気１５０を増加させる（ステップＳ１３）。その後に、図７（Ｅ）に示すように、負荷が上げられることになる（ステップＳ１４）。
【００５６】
コントローラ１６は、当該指定時間の経過後には燃料極１３０への空気１５０の導入を停止する（ステップＳ１５のＹＥＳ，Ｓ１６）。ここで、一酸化炭素濃度が安定するまでの指定時間ではなく、ＰＲＯＸ１２の触媒温度を測定し、当該触媒温度が安定になるまでの指定時間の経過に従って空気の導入を停止してもよい。
【００５７】
以上のように本実施形態の運転方法であれば、燃料極１３０に導入する燃料ガスの増加時に、指定時間だけ燃料極１３０に空気１５０を導入する。従って、一酸化炭素濃度が高い時間帯に、空気に含まれる酸素を導入することによって、燃料極１３０に導入される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を効果的に低減することができる。
【００５８】
また、一酸化炭素濃度が定常状態になるまでの時間だけ空気１５０を導入して停止するため、過剰な空気１５０を燃料極１３０に導入して、燃料電池の性能低下を招くような事態を未然に防止することができる。更には、燃料極に生成される過酸化水素によって、高分子膜が劣化することを防止することができる。
【００５９】
図９は、本実施形態の具体的効果を説明するために、燃料電池本体１３に設けられた固体高分子電解質膜の寿命特性を示す図である。図４と同様に、横軸に運転時間を示し、縦軸に固体高分子電解質膜を透過する水素のリーク量をプロットしている。また、燃料極１３０には、白金−ルテニウム合金触媒が使用されている場合である。
【００６０】
図９に示すように、水素リーク量は燃料電池の運転時間とともに上昇し、当該水素リーク量が基準値９０を超えると、燃料電池の性能低下が顕著になることが確認されている。ここで、燃料ガスとして純水素を用いた運転特性９３と比較して、純水素中に５％の割合で空気を混入した場合の運転特性９１では、基準値４０に到達するまでの時間、即ち高分子膜の寿命が１／６程度まで短くなる。
【００６１】
一方、本実施形態の運転方法を適用した場合の特性は、例えば１日２４時間の連続運転において、夜間は運転負荷を減少させ、電力需要の大きい昼間に定格運転した場合に、４０分間程度のみに５％の割合で空気を混入した場合の運転特性９２となる。
【００６２】
この運転特性９２では、純水素を用いた運転特性９３に比べて高分子膜寿命が短くなるものの、連続的に空気を混入し続けた場合の運転特性９１に比べて飛躍的に寿命が長くなる。
【００６３】
但し、燃料極１３０への空気（酸素）の導入が与える効果は、固体高分子電解質膜の種類や、燃料電池の運転条件、あるいは当該空気の導入量などにより変化する。図９に示す結果は、当然ながら一例に過ぎない。
【００６４】
なお、本実施形態では、図７（Ｃ）に示すように、燃料電池が定常運転状態に移行すると、燃料極１３０への空気の導入は停止される。このため、定常運転状態では、燃料極１３０に導入される燃料ガス中には、数ppm程度の一酸化炭素濃度が存在する。
【００６５】
従って、燃料極１３０への空気の導入は停止されると、当該数ppm程度の一酸化炭素濃度の影響で、燃料電池の性能が低下する。このため、本実施形態においても、燃料極１３０には白金系の合金触媒を適用することが好ましい。具体的には、白金―ルテニウム合金触媒あるいは白金―パラジウム合金触媒などである。燃料極１３０に、これらの合金触媒を適用することによって、数ppm程度の一酸化炭素濃度が燃料ガス中に含まれている場合でも、燃料電池の性能低下を抑制することが可能である。
【００６６】
従って、本実施形態の運転方法及び燃料極１３０に対する白金系の合金触媒の適用により、燃料電池の起動時だけでなく、定常運転時においても、一酸化炭素による電圧低下などの燃料電池の性能低下を抑制できる。
【００６７】
なお、各実施形態において、燃料極１３０に導入する酸化剤ガスとして、空気１５０の場合について説明したが、純酸素あるいは酸素を含むガスであれば他の種類のガスでもよい。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に関する燃料電池の要部を示すブロック図。
【図２】本実施形態に関する燃料電池の運転手順を説明するためのタイミングチャート。
【図３】本実施形態に関する燃料ガス中に含まれる一酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図。
【図４】本実施形態に関する固体高分子電解質膜の寿命特性を示す図。
【図５】本実施形態に関する燃料電池の運転手順を説明するためのフローチャート。
【図６】他の実施形態に関する燃料電池の運転手順を説明するためのフローチャート。
【図７】他の実施形態に関する燃料電池の運転手順を説明するためのタイミングチャート。
【図８】他の実施形態に関する燃料ガス中に含まれる一酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図。
【図９】他の実施形態に関する固体高分子電解質膜の寿命特性を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１０…改質器、１１…シフト変成器（ＬＴＳ）、１２…選択酸化反応器（ＰＲＯＸ）、
１３…燃料電池本体、１４…電磁弁、１５…空気ブロア、１６…コントローラ、
１００…原燃料、１３０…燃料極（アノード極）、１３１…酸化剤極（カソード極）、
１５０…空気。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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