(57)【要約】【課題】運転停止時における燃料電池のコンディショニングを最適に行って、運転停止時はもとより保管時における燃料電池の電解質膜や触媒層の劣化を有効に抑制することができ、また、安全性等の点においても優れた燃料電池システムを提供する。【解決手段】システム運転停止時に、燃料電池スタック１の燃料極２側への水素の供給を停止するとともに乾燥した空気を酸化剤極３側へ供給し、その後、この乾燥した空気を燃料極２側にも供給した後、運転を停止するといった制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを電気化学的に反応させて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給系と、
前記燃料電池の酸化剤極側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系と、
前記酸化剤ガスの加湿を行う加湿手段と、
前記燃料ガス供給系と前記酸化剤ガス供給系とを開閉可能に接続する連通手段とを備え、
システム運転停止時に、前記燃料電池の燃料極側への燃料ガスの供給を停止するとともに、通常発電時に供給する酸化剤ガスよりも乾燥した酸化剤ガスを酸化剤極側へ供給し、その後、乾燥した酸化剤ガスを前記連通手段を通じて燃料極側にも供給した後、運転を停止することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の燃料極側にも乾燥した酸化剤ガスを供給する際の燃料極側への供給流量を、酸化剤極側への供給流量よりも大きくする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】
前記燃料電池の燃料極側もしくは酸化剤極側に供給する乾燥した酸化剤ガスの流量を、前記酸化剤ガス供給系で供給可能な最大流量とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
電荷消費手段を有し、少なくとも前記燃料電池の酸化剤極側に乾燥した酸化剤ガスを供給している間に前記電荷消費手段を前記燃料電池の燃料極と酸化剤極の両端に接続することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池の酸化剤極への乾燥した酸化剤ガスの供給開始から予め実験により定められた所定時間が経過した後に、燃料極側への酸化剤ガスの供給を開始することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池を構成するセルの抵抗を検出する抵抗測定手段を有し、酸化剤極側に乾燥した酸化剤ガスを供給している際のセル抵抗が所定値以上となったときに、燃料極側への酸化剤ガスの供給を開始することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記運転停止操作を行っている間の前記燃料電池の電圧を監視し、電圧値が概略０Ｖとなった段階で前記運転停止操作を終了することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池を構成するセルの抵抗を検出する抵抗測定手段を有し、セル抵抗が所定値を超えている場合には、前記燃料電池の酸化剤極側及び燃料極側への乾燥した酸化剤ガスの供給を行うことなく運転を停止することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池を構成するセルの温度を検出する温度測定手段を有し、セル温度が所定値未満の場合には、前記燃料電池の酸化剤極側及び燃料極側への乾燥した酸化剤ガスの供給を行うことなく運転を停止することを特徴とする請求項１乃至７の何れか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、燃料電池を備えた燃料電池システムに関するものであり、特に、システム運転停止時における制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題、特に自動車の排出ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題等に対する対策として、クリーンな排気及び高エネルギ効率を可能とする燃料電池技術が注目を浴びている。燃料電池は、燃料となる水素あるいは水素リッチな改質ガス及び空気を、電解質・電極触媒複合体に供給し、電気化学反応を起こし、化学エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換システムである。中でも、固体高分子膜を電解質として用いた固体高分子電解質型燃料電池は、低コストでコンパクト化が容易であり、しかも高い出力密度を有することから、自動車等の移動体用電源としての用途が期待されている。
【０００３】
ところで、前記固体高分子電解質型燃料電池においては、固体高分子膜は、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能するとともに、水素と酸素とを分離する機能も有する。固体高分子膜の含水量が不足すると、イオン抵抗が高くなり、水素と酸素とが混合して燃料電池としての発電ができなくなってしまう。一方で、発電により水素極で分離した水素イオンが電解質膜を通るときには、水も一緒に移動するため、水素極側は乾燥する傾向にある。また、供給する水素または空気に含まれる水蒸気が少ないと、それぞれの反応ガス入口付近で固体高分子膜が乾燥する傾向にある。
【０００４】
このようなことから、固体高分子電解質型燃料電池における固体高分子膜は、外部から水分を供給して積極的にこれを加湿する必要があり、電解質自体を加湿したり、供給される水素や空気を加湿する等、何らかの加湿手段が設けられている。ただし、運転停止後に燃料電池内に水分が残存すると、外気温によっては凍結し、円滑な始動が困難になったり、電解質膜等の劣化に繋がるおそれがあることから、運転停止時には燃料電池内のコンディショニングが必要になる。
【０００５】
そこで、これまで運転停止時における燃料電池のコンディショニングに関して種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。特許文献１には、運転停止時に燃料電池内に０．０００１％〜４．０％の水素を保持するようにし、運転停止時あるいは保管時の電解質膜の劣化を抑制することが開示されている。また、特許文献２には、加湿器と除湿器を設け、運転停止時に除湿器を使用して燃料電池内部の膜を乾燥させた後、停止することで、氷点下起動を可能とする技術が開示されている。
【特許文献１】米国特許第６６３５３７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３３９４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料電池システムの運転停止時において、特許文献２記載の発明のように、燃料電池の燃料極側に水素、酸化剤極側に空気を残した状態で運転を停止すると、燃料電池が高電位に保持されることや、燃料極側に燃料電池の内外から空気が混入してくることで、触媒層が劣化するという問題がある。この問題は、例えば特許文献１記載の発明のように、燃料極側と酸化剤極側との双方に水素を保持させることである程度の抑制が可能であるが、このような手法は、保管時間が長い場合や安全性の面を考えると、自動車用等の小型分散型電源としては適さない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、運転停止時における燃料電池のコンディショニングを最適に行って、運転停止時はもとより保管時における燃料電池の電解質膜や触媒層の劣化を有効に抑制することができ、また、安全性等の点においても優れた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】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池を備えており、この燃料電池の燃料極側に燃料ガス供給系より燃料ガスが供給され、燃料電池の酸化剤極側には酸化剤ガス供給系より酸化剤ガスが供給される。また、この酸化剤ガス供給系から供給される酸化剤ガスは加湿手段によって加湿可能とされ、また、酸化剤ガス供給系からの酸化剤ガスは連通手段を通じて燃料電池の燃料極側にも供給可能とされている。このような構成の燃料電池システムにおいて、本発明では、前記目的を達成するために、システム運転停止時に、燃料極側への燃料ガスの供給を停止するとともに、通常発電時に供給する酸化剤ガスよりも乾燥した酸化剤ガスを酸化剤極側へ供給し、その後、乾燥した酸化剤ガスを連通手段を通じて燃料極側にも供給した後、運転を停止するといった制御を行うようにしている。
【０００９】
以上のように、本発明に係る燃料電池システムでは、燃料電池の酸化剤極側の触媒層内における含水量が低いほど、燃料電池の停止時における触媒層の劣化が少ないことを利用して、システム運転停止時には、先ず、燃料電池の燃料極側への燃料ガスの供給を停止するとともに、酸化剤極側に乾燥した（外気と同じかそれよりも低い湿度）空気などの酸化剤ガスを供給して、酸化剤極側の触媒層内に含有する水分量を減らすようにしている。そして、その後、燃料極側にも空気などの酸化剤ガスを供給して燃料極側を酸化剤ガスに置換してから運転を停止させることで、停止時の劣化はもとより、保管時の劣化も抑制できるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムによれば、システム運転停止時に燃料電池の燃料極側への燃料ガスの供給を停止するとともに、酸化剤極側へ乾燥した酸化剤ガスを供給し、その後、この乾燥した酸化剤ガスを燃料極側にも供給してから運転を停止するようにしているので、運転停止時や保管時における燃料電池の電解質膜及び触媒層の劣化を有効に抑制することができるとともに、保管時に電圧が生じる可能性がなくなるため、保管の際の取り扱い性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した燃料電池システムの具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システムは、例えば、電解質に固体高分子膜を用いた燃料電池セルを多数積層した構造の燃料電池スタック１を備えている。この燃料電池スタック１を構成する各セルは、それぞれアノード電極となる燃料極２及びカソード電極となる酸化剤極３を有しており、燃料極２に燃料ガス供給系から燃料ガスとしての水素が供給され、酸化剤極３に酸化剤ガス供給系から酸化剤ガスとしての空気が供給されることで発電する。
【００１３】
燃料ガス供給系は、例えば、水素が貯蔵された燃料タンク４を有し、この燃料タンク４から取り出した水素を燃料供給量調整弁５を通じて燃料ガス供給配管６から燃料電池スタック１内に送り、各セルの燃料極２に供給する。各セルの燃料極２で消費されなかった余剰の燃料ガスは、燃料電池スタック１から燃料ガス排気配管７を通じて、濃度が所定範囲内に収まるように希釈された後に外気に排出される。
【００１４】
酸化剤ガス供給系は、空気を圧送するブロア８を有し、このブロア８を駆動することで空気を酸化剤ガス供給配管９から燃料電池スタック１内に送り、各セルの酸化剤極３に供給する。なお、酸化剤ガス供給配管９中には、酸化剤ガスとしての空気の供給量を調節する手段を配設するようにしてもよい。各セルの酸化剤極３を通過した空気は、燃料電池スタック１から酸化剤ガス排気配管１０を通じて外気に排出される。
【００１５】
酸化剤ガス供給配管９は、その中途部が分岐されており、この分岐した配管中に加湿装置１１が配置されている。また、酸化剤ガス供給配管９の分岐位置には三方弁１２が設けられており、この三方弁１２の操作によって空気の流路を加湿装置１１を通過する流路と加湿装置１１を迂回する流路とで切り替えて、空気を加湿状態とするか無加湿状態とするかを切り替えることが可能とされている。
【００１６】
さらに、本実施形態の燃料電池システムでは、酸化剤ガス供給配管９の三方弁１２前段と燃料ガス供給配管６とを繋ぐように、これらの間に燃料極用酸化剤ガス供給配管１３が接続されている。この燃料極用酸化剤ガス供給配管１３の中途位置には開閉弁１４が設けられており、この開閉弁１４を開くことによって、酸化剤ガス供給系のブロア８の駆動によって圧送される空気を燃料極用酸化剤ガス供給配管１３を通じて燃料ガス供給系の燃料ガス供給配管６側に送り、燃料電池スタック１の各セルの燃料極２側に供給できるようになっている。すなわち、本実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料極用酸化剤ガス供給配管１３及び開閉弁１４が、燃料ガス供給系と酸化剤ガス供給系とを開閉可能に接続する連通手段として機能する。
【００１７】
以上のように構成される本実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料ガス供給系や酸化剤ガス供給系の各部の動作制御や燃料電池スタック１からの電力取り出し制御等は、図示しないシステムコントローラからの指令に基づいて実行される。そして、特に本発明を適用した燃料電池システムにおいては、システムの運転停止の際にシステムコントローラの指令に基づいて実行される制御に特徴を有しており、運転停止時やその後の保管時において燃料電池スタック１を構成する各セルの電解質膜や、燃料極２及び酸化剤極３の触媒層等に劣化が生じることを有効に抑制できるようにしている。以下、このような本実施形態の燃料電池システムにおいて特徴的なシステム運転停止時における制御について、図２を用いて説明する。
【００１８】
本実施形態の燃料電池システムでは、システムの運転を停止させる時には、図２のフローチャートに従った制御を行う。先ず、ステップＳ１において、燃料供給量調節弁５を操作することにより燃料タンク４からの水素を遮断し、燃料電池スタック１における各セルの燃料極２側への水素の供給を停止させる。それと同時に、三方弁１２を操作することにより加湿装置１１側への空気の流れを遮断し、ブロア８により圧送される空気が無加湿の状態で燃料電池スタック１に供給されるようにする。そして、ブロア８を最大出力で駆動して、燃料電池スタック１における各セルの酸化剤極３側に、供給可能な最大流量の乾燥した空気を供給し、酸化剤極３側の触媒層内を乾燥させる。
【００１９】
その後、酸化剤極３側へ乾燥した空気を供給している時間を計測し、所定時間Ｔ１が経過した段階（ステップＳ２）で、燃料極用酸化剤ガス供給配管１３中に設けられた開閉弁１４を開にして、酸化剤極３側に供給していた乾燥した空気を燃料極２側にも供給し、燃料極２側の水素を空気で置換する（ステップＳ３）。この際、燃料極２側の置換操作を迅速に行うために、燃料極２への空気の供給量を酸化剤極３側への供給量よりも多くすることが望ましく、また、三方弁２１を閉にして酸化剤極３側への空気供給を停止させ、乾燥空気の全量を燃料極２側に供給するようにしてもよい。次に、燃料極２側にも乾燥した空気を供給している時間を計測し、さらに所定時間Ｔ２が経過して燃料極２内の水素が空気によって置換された段階（ステップＳ４）で、ブロア８の駆動を停止して、システムの運転を停止させる（ステップＳ５）。
【００２０】
以上のように、本実施形態の燃料電池システムでは、システムの運転停止時に、各セルの燃料極２側への水素供給を停止し、酸化剤極３側に外気と同じかそれよりも低い湿度の乾燥した空気を供給することで、先ず、酸化剤極３側の触媒層内を乾燥させるようにしている。そして、酸化剤極３側をある程度乾燥させた後に、燃料極２側にも酸化剤極３側と同様に乾燥した空気を供給するようにしている。したがって、燃料電池スタック１の各セル内を水が少ない状態で水素から空気に置換することになり、水が多い状態で置換する場合よりも劣化を大幅に抑制することができる。さらには、酸化剤極３側だけでなく燃料極２側にも乾燥した空気を供給して、燃料極３側に残留した水素を空気で置換しているので、保管時においても、水素と空気が混合することによって生じる劣化も有効に抑制することができ、また、保管時に電圧が生じる可能性がなくなるため、保管の際の取り扱い性も向上する。
【００２１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明を適用した第２の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池スタック１から排出される余剰の水素を循環させて再利用する燃料循環方式の燃料電池システムとして構成されており、燃料電池スタック１の燃料極２の出口側と入口側とを繋ぐように、燃料ガス排気配管７と燃料ガス供給配管６との間に、水素を循環して再利用させるための燃料ガス循環配管１５が接続されている。そして、この燃料ガス循環配管１５中に、燃料電池スタック１での発電に使用されずに燃料電池スタック１から排出された余剰の水素を強制的に燃料ガス供給配管６側へと戻すための循環ポンプ１６が配設されている。さらに、燃料ガス排気配管７の燃料ガス循環配管１５との分岐位置よりも下流側には開閉弁１７が設けられており、この開閉弁１７を閉じることによって、燃料電池スタック１から排出された余剰の水素を外部に排出することなく循環させるようにしている。なお、この開閉弁１７は、循環使用している燃料ガス中の不純物濃度が高まったときや運転停止時など、水素をパージする必要があるときに開放される。
【００２２】
また、酸化剤ガス排気配管１０は、酸化剤極３を通過して水蒸気を多く含んだ状態で燃料電池スタック１から排出された空気から水分を回収するために、加湿装置１１に接続されている。燃料電池スタック１から排出された空気中の水分は、この加湿装置１１を通過する過程で回収されて、燃料電池スタック１の酸化剤極３入口側に供給する空気を加湿するために用いられる。そして、水分が回収された乾燥した空気が外気に排出される。なお、本実施形態の燃料電池システムにおけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。
【００２３】
本実施形態の燃料電池システムにおいても、システムの運転停止時には、基本的には図２のフローチャートに従って上述した第１の実施形態と同様の制御を行う。ただし、ステップＳ１において燃料極２側への水素の供給を停止させる際に、本実施形態では、燃料供給量調節弁５を操作して燃料タンク４からの水素を遮断するとともに、循環ポンプ１６の作動を停止して燃料ガス循環配管１５経由で燃料極２の入口側に循環供給される水素の流れも遮断する。その他の制御は、上述した第１の実施形態と同様であり、ステップＳ１で燃料極２側への水素供給停止と同時に酸化剤極３側へ乾燥した空気を供給し、所定時間Ｔ１が経過した段階（ステップＳ２）で、乾燥した空気を燃料極２側にも供給する。そして、さらに所定時間Ｔ２が経過した段階（ステップＳ４）で、システムの運転を停止させる（ステップＳ５）。
【００２４】
本実施形態の燃料電池システムにおいても、上述した第１の実施形態と同様に、システムの運転停止時に、先ず、燃料極２側への水素供給を停止するとともに酸化剤極３側に乾燥した空気を供給し、その後、燃料極２側にも同様の乾燥した空気を供給してから燃料電池スタック１の運転を停止させるようにしているので、運転停止時や保管時における劣化を有効に抑制することができ、また、保管の際の取り扱い性も向上するといった効果が得られる。また、特に、本実施形態の燃料電池システムは、燃料循環方式の燃料電池システムとして構成されているので、燃料電池スタック１の運転時における水素の利用効率を高めながら、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
なお、以上説明した例では、燃料電池スタック１から排出された余剰の水素を強制的に燃料ガス供給配管６側へと戻すための手段として循環ポンプ１６を使用しているが、図４に示すように、燃料ガス循環配管１５中に循環ポンプ１６を設置する代わりに、燃料ガス供給配管６と燃料ガス循環配管１５との合流位置にエゼクタ１８を設置して、このエゼクタ１８の作用で燃料電池スタック１から排出された余剰の水素を強制的に燃料ガス供給配管６側へと戻すようにしてもよい。また、循環ポンプ１６とエゼクタ１８とを併用して、例えばエゼクタ１８が機能しない圧力領域を循環ポンプ１６の作動で賄うようにしてもよい。
【００２６】
（第３の実施形態）
図５は、本発明を適用した第３の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第２の実施形態の構成に加えて、システムの運転停止操作中に燃料電池スタック１で発生する電荷を消費させるための電荷消費手段１９や、燃料電池スタック１の電圧を検出するための電圧検出手段２０、燃料電池スタック１を構成するセルの温度を検出するための温度検出手段２１、燃料電池スタック１を構成するセルの抵抗を測定するための抵抗測定手段２２を備えている。本実施形態の燃料電池システムにおけるその他の構成は、上述した第２の実施形態と同様である。
【００２７】
電荷消費手段１８は、燃料電池スタック１の燃料極２と酸化剤極３との両端に図示しないスイッチを介して接続される。そして、システムコントローラからの指令に基づいてスイッチがオンされることで燃料電池スタック１と電気的に接続され、燃料電池スタック１を構成する各セルの電荷を消費する。また、電圧検出手段２０や温度検出手段２０、抵抗測定手段２１は、それぞれ燃料電池スタック１に直接或いは間接的に接続され、燃料電池スタック１の電圧やセル温度、セル抵抗を測定して、その情報をシステムコントローラに出力する。なお、セル温度やセル抵抗としては、燃料電池スタック１を構成する多数のセルの中の代表的なセルの温度や抵抗を測定するようにしてもよいし、多数のセルの温度や抵抗をそれぞれ測定しその平均値を求めてセル温度やセル抵抗としてもよい。
【００２８】
本実施形態の燃料電池システムにおいては、システムの運転停止時には、図６のフローチャートに従った制御を行う。先ず、ステップＳ１１において、抵抗測定手段２１の検出値に基づき燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ１以下となっているかどうかを確認し、燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ１を超えている場合には、次のステップＳ２１において、温度検出手段２１の検出値に基づき燃料電池スタック１のセル温度が所定値Ｔｈ以上となっているかどうかを確認する。そして、ステップＳ１１とステップＳ１２との何れかでＹｅｓと判定された場合にステップＳ１３に進んで、ステップＳ１３以降の制御を実行する。
【００２９】
一方、ステップＳ１１でセル抵抗が所定値Ｒｈ１を超えていると判定され、且つステップＳ１２でセル温度が所定値Ｔｈに満たないと判定された場合には、今回の運転停止が例えば起動直後の停止であり、触媒劣化を抑制する制御を行う必要がないと判断して、後述するステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理は行わずにステップＳ１７に移行し、直ちにシステムの運転を停止させる。
【００３０】
ステップＳ１３では、上述した第２の実施形態におけるステップＳ１での処理と同様に、燃料供給量調節弁５を操作して燃料タンク４からの水素を遮断するとともに、循環ポンプ１６の作動を停止して燃料ガス循環配管１５経由で燃料極２の入口側に循環供給される水素の流れも遮断し、燃料電池スタック１の燃料極１側への水素の供給を停止する。それと同時に、三方弁１２を操作することにより加湿装置１１側への空気の流れを遮断し、ブロア８を最大出力で駆動して、燃料電池スタック１における各セルの酸化剤極３側に、供給可能な最大流量の乾燥した空気を供給し、酸化剤極３側の触媒層内を乾燥させる。
【００３１】
その後、ステップＳ１４において、燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ２以上となったかどうかを判定し、燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ２以上となった段階で次のステップＳ１５に進む。なお、燃料電池スタック１のセル抵抗の判定は、ステップＳ１１と同様に抵抗測定手段２１の検出値に基づいて行うようにしてもよいが、酸化剤極３側への乾燥空気の供給を開始してからセル抵抗が所定値Ｒｈ２以上に上昇するまでの時間を予め実験等によって求めておいて、この予め実験等により求めた所定時間が経過した段階で、セル抵抗が所定値Ｒｈ２以上となったと判定するようにしてもよい。
【００３２】
ステップＳ１５では、上述した第２の実施形態におけるステップＳ３での処理と同様に、燃料極用酸化剤ガス供給配管１３中に設けられた開閉弁１４を開にして、酸化剤極３側に供給していた乾燥した空気を燃料極２側にも供給し、燃料極２側の水素を空気で置換する。また、本実施形態では、このような置換操作を行うと同時に、電荷消費手段１９を燃料電池スタック１の燃料極２と酸化剤極３の両端に接続して、この電荷消費手段１９による電荷の消費により燃料極２内に残留する水素を積極的に消費させる。
【００３３】
次に、ステップＳ１６において、電圧検出手段２０の検出値に基づいて、燃料電池スタック１の電圧が０Ｖ、もしくは０Ｖ付近で安定したかどうかを判定し、燃料電池スタック１の電圧が概ね０Ｖで安定した段階で、燃料極２内の水素が空気によって置換されたと判断し、ブロア８の駆動を停止して、システムの運転を停止させる（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１５で燃料電池スタック１に接続した電荷消費手段１９は、停止後の保管中においても燃料電池スタック１に接続した状態にしておくことが望ましい。
【００３４】
以上のように、本実施形態の燃料電池システムにおいても、上述した第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、システムの運転停止時に、先ず、燃料極２側への水素供給を停止するとともに酸化剤極３側に乾燥した空気を供給し、その後、燃料極２側にも同様の乾燥した空気を供給してから燃料電池スタック１の運転を停止させるようにしているので、運転停止時や保管時における劣化を有効に抑制することができ、また、保管の際の取り扱い性も向上するといった効果が得られる。
【００３５】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池スタック１の酸化剤極３側に乾燥した空気を供給して酸化剤極３側の触媒層内を乾燥させ、セル抵抗が所定値以上となった段階で燃料極２側にも乾燥した空気を供給するようにしているので、燃料極２内の水素を空気に置換させる際の劣化を確実に抑制することができる。また、セル抵抗が所定値以上となるタイミングを予め実験等によって求めておいて、そのタイミングで燃料極２側への乾燥空気の供給を開始させるようにした場合には、より簡便な制御で同様の効果を得ることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池スタック１の燃料極２側に乾燥した空気を供給して燃料極２内の水素を空気に置換しているときに、燃料電池スタック１に電荷消費手段１９を接続して燃料極２内に残留する水素を積極的に消費させるようにしているので、燃料極２側の水素から空気への置換時間を大幅に早め、停止時の劣化を更に有効に抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、運転停止時の劣化抑制の操作を行っているときに燃料電池スタック１の電圧をモニタリングして、燃料電池スタック１の電圧が概ね０Ｖで安定した段階で停止操作を終了するようにしているので、確実に無駄なく停止操作を終了することができる。
【００３８】
また、本実施形態の燃料電池システムでは、システムの運転を停止させる時に、燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ１以下となっている場合、或いは燃料電池スタック１のセル温度が所定値Ｔｈ以上となっている場合にのみ上述した停止操作を行い、燃料電池スタック１のセル抵抗が所定値Ｒｈ１を超えており、且つ燃料電池スタック１のセル温度が所定値Ｔｈ未満の場合には、酸化剤極３側及び燃料極２側への乾燥した酸化剤ガスの供給を行うことなく運転を直ちに停止させるようにしているので、不必要な制御を不要とすることができる。すなわち、本実施形態の燃料電池システムでは、劣化抑制の効果が見込めるときにのみ停止作業を行うことで、例えば起動直後時等のようなときの不必要な作業を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の燃料電池システムの運転停止時における制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態の燃料電池システムの変形例を示す図である。
【図５】第３の実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態の燃料電池システムの運転停止時における制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃料電池スタック
２  燃料極
３  酸化剤極
４  燃料タンク
５  燃料供給量調整弁
８  ブロア
１１  加湿装置
１３  燃料極用酸化剤ガス供給配管
１４  開閉弁
１９  電荷消費手段
２０  電圧検出手段
２１  温度検出手段
２２  抵抗測定手段
【図１】
2006086015.tif 000003
【図２】
2006086015.tif 000004
【図３】
2006086015.tif 000005
【図４】
2006086015.tif 000006
【図５】
2006086015.tif 000007
【図６】
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