(57)【要約】【課題】停止操作によるセル劣化を起こすことなく、不活性ガスを用いないで固体高分子形燃料電池を停止すること。【解決手段】本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、短絡装置と、該燃料電池及び短絡装置に対し並列に接続されたインバータと、燃料電池システムを制御する制御装置とを有し、前記燃料電池の停止時に、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、少なくとも開回路時のアノード電位が所定のアノード電位及びカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するか、又は開回路時のアノード電位とカソード電位の交点が、所定のアノード電位及びカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するステップを含む固体高分子形燃料電池の運転方法。燃料電池システム及びコンピュータ読み出し可能な燃料電池制御プログラムを記録した記録媒体も開示する。【選択図】図１０
2006086034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、短絡装置と、該燃料電池及び短絡装置に対し並列に接続されたインバータと、燃料電池システムを制御する制御装置とを有し、前記燃料電池の停止時に、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、当該電流を止める直前のアノードの終止電位が、所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するステップを含むことを特徴とする固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項２】
上記制御装置は燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給する開閉装置を制御することを特徴とする請求項１記載の固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項３】
上記終止電位が上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項４】
燃料ガス供給バルブを閉止した状態において、短絡装置を介して外部短絡電流が流れ始めた後、所定時間経過後にカソード供給バルブを閉止するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項５】
ＬＰを０．２Ｖ〜０．８Ｖ、ＨＰを０．２Ｖ〜０．８Ｖとし、かつＬＰ＜ＨＰに設定したことを特徴とする請求項１記載の固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項６】
燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、短絡装置と、該燃料電池及び短絡装置に対し並列に接続されたインバータと、燃料電池システムを制御する制御装置とを有し、前記燃料電池の停止時に、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、すくなくとも開回路時のアノード電位が、所定のアノード電位及びカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するステップを含むことを特徴とする固体高分子形燃料電池の運転方法。
【請求項７】
燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、該燃料電池に燃料ガスを供給する燃料製造装置と、該燃料電池に対し酸化剤ガスを供給する装置と、該燃料電池の出力を変換するインバータと、該燃料電池とインバータに対し並列に接続された短絡装置と、該燃料電池の運転を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該燃料電池の停止信号に基づいて、前記燃料電池に対する燃料ガスの供給停止と、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、当該電流を止める直前のアノードの終止電位が、所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御することを特徴とする固体高分子形燃料電池システム。
【請求項８】
更に燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給する開閉装置を備えることを特徴とする請求項７記載の固体高分子形燃料電池システム。
【請求項９】
上記制御装置は、上記所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）との交点が上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるように制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の固体高分子形燃料電池システム。
【請求項１０】
上記制御装置は、燃料電池システムの運転プログラム及び燃料電池システムの起動・停止プログラムと、開回路時のアノード電位とカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）を、上記燃料電池の運転特性として予め求めたデータをデータベースとして保持することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の固体高分子形燃料電池発電システム。
【請求項１１】
上記データベースはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていることを特徴とする請求項１０記載の固体高分子形燃料電池発電システム。
【請求項１２】
燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、該燃料電池に燃料ドガスを供給する燃料製造装置と、該燃料電池に対し酸化剤ガスを供給する装置と、該燃料電池の出力を変換するインバータと、該燃料電池とインバータに対し並列に接続された短絡装置と、該燃料電池の運転を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該燃料電池の停止信号に基づいて、前記燃料電池に対する燃料ガスの供給停止と、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、当該電流を止める直前のアノードの終止電位が、所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御することを特徴とする固体高分子形燃料電池システム。
【請求項１３】
燃料電池システムの運転プログラム及び燃料電池システムの起動・停止プログラムと、アノード電位及びカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）を上記燃料電池の運転特性として予め求めたデータを、コンピュータが読み取り可能な媒体に記録されていることを特徴とする記録媒体。
【請求項１４】
上記データは、上記アノード電位とカソード電位の交点が上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように制御するプログラムを含むことを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１５】
上記データは、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるプログラムを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の性能低下を起こすことなく電池システムを運転することができる固体高分子形燃料電池の運転方法、燃料電池システム、及びコンピュータにより読み出し可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、出力が高い、寿命が長い、起動・停止による劣化が少ない、運転温度が低い（約７０〜８０℃）などのため、起動・停止が容易である等の長所を有している。そのため、電気自動車用電源、業務用及び家庭用の分散電源等の幅広い用途が期待されている。
【０００３】
これらの用途の中で、固体高分子形燃料電池を搭載した分散電源（例えば、コジェネレーション発電システム）は、固体高分子形燃料電池より電気を取り出すと同時に、発電時に電池から発生する熱を温水として回収することにより、エネルギーを有効活用しようとするシステムである。このような分散電源は使用期間として５０，０００時間以上の寿命が要求され、膜−電極接合体、セル構成、発電条件等の改良が進められている。また、燃料電池を搭載した発電システム全体に関しては、起動−停止の繰り返しによる出力や発電効率の低下はできるだけ小さいことが、ユーザー側に望まれている。特に、システムの停止時には、燃料電池内部より燃料ガス（可燃性ガス）を除去することが、出力電圧の低下を防止するために必要であることが知られている（特許文献３）。この関連技術として、古くは、リン酸形燃料電池システムにおいて、不活性ガスパージを利用した停止技術（特許文献１、２）が知られている。また、発電システムの省スペース化、設備の小形化のため、不活性ガスを用いない停止方法が望まれており、抵抗器を用いた外部短絡方法による固体高分子形燃料電池の停止方法も知られている（特許文献３）。
【０００４】
固体高分子形燃料電池を搭載した発電システムを停止させる場合、システムの起動−停止、すなわち固体高分子形燃料電池の起動−停止の繰り返しによって、その条件によっては、出力低下が起こる場合がある。特に、燃料電池の停止時には、電池内部に含まれる燃料ガスと酸化ガスが存在し、膜−電極接合体の面内において、局部電池が形成されて電極中の白金触媒微粒子が凝集することによって、出力電圧が低下すると推定される。これを抑制するためには、燃料ガスを除去することが必要であり、従来は不活性ガスを電池に供給して、パージによる方法が採られていた（特許文献３）。
【０００５】
別の方法として、まず、燃料ガスの供給を停止し、燃料ガス出口のバルブも閉止した状態において、電池の外部に設けた抵抗器を介して、外部短絡により燃料ガスと酸化ガスを反応させる方法がある。
【０００６】
セル電圧を監視しながら、抵抗器を介してセル間を短絡させ、セル電圧を下げる停止操作を採用した場合、前記操作の終了時においてアノードとカソードの電位が劣化反応の起こる電位領域にあるとき、セルの劣化が起こり得る。セル電圧は、電極の一方の電位が変動することにより、他方の電位もそれに追随して動いたときに、セル電圧のみを監視しても、各電極が劣化反応の起こり得る電位状態にあるのか否か、判別することはできない。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１８３０３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４３３４号公報
【特許文献３】特公平７−９３１４７号公報
【非特許文献１】電気化学、第７１巻、第９号、８９８〜８９９ページ、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、不活性ガス供給装置などが不要で、燃料電池の性能低下をもたらすことなく、燃料電池を停止できる燃料電池の運転方法、燃料電池システム、及びこの燃料電池システムの運転に適合した運転情報を記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、該燃料電池に対し並列に接続されたインバータと短絡装置を有し、前記燃料電池の停止時に、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、少なくとも当該電流を止める直前のアノードの終止電位が、所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するか、もしくはアノードとカソードの電位が一致してセル電圧がゼロになることにより当該電流が流れなくなるときのアノードとカソードの終止電位が、所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するステップを含むことを特徴とする固体高分子形燃料電池の運転方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する燃料電池と、該燃料電池に燃料ドガスを供給する燃料製造装置と、該燃料電池に対し酸化剤ガスを供給する装置と、該燃料電池の出力を変換するインバータと、該燃料電池とインバータに対し並列に接続された短絡装置と、該燃料電池の運転を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該燃料電池の停止信号に基づいて、前記燃料電池に対する燃料ガスの供給停止と、前記短絡装置と燃料電池とを接続して外部短絡電流を流し、当該電流を止める直前のアノードの終止電位が、少なくとも所定の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御するか、若しくはアノードとカソードの電位が一致してセル電圧がゼロになることにより当該電流が流れなくなるときのアノードとカソードの終止電位が、所定のアノード電位とカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）の間に存在するように制御することを特徴とする固体高分子形燃料電池システムを提供するものである。
【００１１】
更に又、本発明は、燃料電池システムの運転プログラム及び燃料電池システムの起動・停止プログラムと、開回路時のアノード電位及びカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）を上記燃料電池の運転特性としてあらかじめ求めたデータをコンピュータが読み取り可能な媒体に記録されていることを特徴とする記録媒体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の運転方法によって、不活性ガスパージ設備を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の具体的な構成例は、燃料ガスと酸化剤ガスを分離する固体高分子形電解質膜を有する固体高分子形燃料電池と、短絡装置と、インバータと、燃料電池に対する前記インバータと前記短絡装置の接続を切り替えるスイッチと、該燃料電池に燃料ガスと酸化剤ガスの供給配管及び排出配管と、該供給配管及び排出配管の接続された供給バルブと排出バルブとを有するものである。上記短絡装置は、固定抵抗器、可変抵抗器等を含んでもよい。
【００１４】
本発明は、燃料電池の停止にあたり、燃料ガスの供給バルブを閉じ、前記短絡装置を介して短絡される電流が流れた終了時において、少なくともアノード電位が、開回路時の電位よりも所定の下限電位（ＬＰ）以上、上限電位（ＨＰ）以下であるように維持し、アノードへの悪影響、電池性能の低下を回避しつつ燃料電池を停止するステップを実施する。
【００１５】
本発明で規定した電位範囲にアノードとカソードの電位を制御することにより、多数積層セル（いわゆるセルスタック）においても、一部セルが転極しても、アノードやカソードの触媒層上の酸化反応あるいは還元反応によって劣化することを防止できる。例えば、セルスタック全体では電圧がプラスにあり外部短絡電流を流すことが状態にあるとき、各セルのアノード電位がＬＰとＨＰの範囲内になっていれば、一部のセルのアノード電位がカソード電位よりも高くなっても（いわゆる、転極になっても）、この範囲内であれば、Ｐｔ触媒上の酸化被膜が形成される程度の酸化反応しか進行せず、触媒層の大きなダメージを回避できる。また、カソードにおいても、電位がＬＰよりも高ければ、アノードよりも低い電位になっても（すなわち転極しても）、過酸化水素の生成による劣化を回避できる。
【００１６】
制御装置は、バルブと切り替えスイッチを操作するプログラムを動作させる制御回路を具備する。更に燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給する開閉装置を備えることができる。
【００１７】
上記制御装置は燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池に供給する開閉装置を制御するものである。また、制御装置は、上記アノード電位とカソード電位との交点が、上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように制御する。また別の制御方法として、前期短絡装置による外部短絡電流を止める直前に、少なくともアノードの終止電位がＬＰとＨＰの範囲内にあり、外部短絡電流を止めた後の開回路状態にて本発明の停止操作前の開回路電圧に復帰しなければ、当該交点まで外部短絡を継続することを省略しても良い。必要に応じ、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるステップを含むことが好ましい。
【００１８】
上記制御装置は、燃料ガス供給バルブを閉止した状態において、短絡装置を介して外部短絡電流が流れ始めた後、所定時間経過後にカソード供給バルブを閉止するように制御することができる。上記ＬＰを０．２Ｖ〜０．８Ｖ、ＨＰを０．２Ｖ〜０．８Ｖとし、かつＬＰ＜ＨＰであるように設定することが好ましい。また、Ｐｔ上の水素吸着−脱離および酸素吸着−脱離の開始電位がそれぞれ０．４Ｖ、０．７Ｖ近傍で起こるので、より精密な制御ができるのであれば、ＬＰは０．４〜０．５Ｖの範囲、ＨＰは０．６〜０．７Ｖであることが望ましい。これにより、セルの長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００１９】
上記制御装置は、上記交点または上記終止電位が上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるように制御することができる。上記制御装置はまた、燃料電池システムの運転プログラム及び燃料電池システムの起動・停止プログラムと、上記開回路時のアノード電位とカソード電位の下限電位（ＬＰ）と上限電位（ＨＰ）を上記燃料電池の運転特性として予め求めたデータをデータベースとして保持することが望ましい。上記データベースはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていることができる。記録媒体としては、磁気ディスク、磁気テープ、フレキシブル磁気ディスク、ＩＣカード、コンパクトディスク等、任意のものが使用できる。
【００２０】
上記データは、上記アノード電位とカソード電位の交点が上記ＬＰとＨＰの範囲内に存在するように制御するプログラムを含むことができる。上記データは、燃料ガス及び／又は酸化剤ガスの供給を遅延させるプログラムを含むことができる。
【００２１】
本発明の燃料電池システムの具体的構成例として、スタックに燃料ガスを供給する改質器と、燃料電池に燃料ガスまたは空気を供給するための供給バルブを閉じる為の制御装置を備える燃料電池システムがある。更に他の具体的構成例として、水素ガスの供給バルブと排出バルブが閉じられる前に、固体高分子形燃料電池と短絡装置が連結され、短絡装置に流れる外部電流を取り出し燃料ガス中の水素を酸化するように、抵抗器を制御する制御器を備える発電システムがある。燃料電池システムは、燃料電池より燃料ガスまたは空気を排出するための排出バルブを閉じる為の制御装置を備えていてもよい。
【００２２】
以下、発電システムを停止するための本発明の概念、特徴を説明するが、最初に図１〜図１０を、符号を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施例における燃料電池システムの停止操作プロセスを説明するためのアノードとカソードの開回路電圧の関係を示す概念図であり、１ａは、停止操作直前の発電状態、１ｂは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作、１ｃは、酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態を継続する操作である。
【００２４】
図２は、燃料電池停止操作プロセスにおけるアノードとカソードの開回路電圧の関係が不適切である場合の概念図であり、２ａは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作、２ｂは、燃料ガスと酸化剤ガスの供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作である。
【００２５】
図３は、燃料電池停止操作プロセスにおけるアノードとカソードの開回路電圧の関係が不適切である場合の他の例の概念図であり、３ａは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作、３ｂは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作、３ｃは、図１の１ｂよりも酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じる時間を遅延させ、抵抗器をオンの状態を継続する操作である。
【００２６】
図４は、開回路におけるアノード電位の測定法を説明するための概念図であり、４ａは、停止操作直前の発電状態、４ｂは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、カソード側に空気の供給を継続し、抵抗器をオンの状態にする操作である。
【００２７】
図５は、終止状態Ｑよりアノード電位を決定する方法を説明するための概念図であり、５ａは、停止操作直前の発電状態、５ｂは、燃料ガス供給・排出バルブを閉じ、カソード側に空気の供給を継続し、抵抗器をオンの状態にする操作、５ｃは、抵抗器をオフとし、燃料ガス供給・排出バルブを開き、アノード側に燃料ガスを供給する操作である。
【００２８】
図６は、開回路におけるカソード電位の測定方法を説明するための概念図であり、６ａは、停止操作直前の発電状態、６ｂは、酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じ、アノード側に燃料ガスの供給を継続し、抵抗器をオンの状態にする操作である。
【００２９】
図７は、終止状態Ｒよりカソード電位を決定する方法を説明するための概念図であり、７ａは、停止操作直前の発電状態、７ｂは、酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じ、アノード側に燃料ガスの供給を継続し、抵抗器をオンの状態にする操作、７ｃは、抵抗器をオフとし、酸化剤ガス供給・排出バルブを開き、カソード側に空気を供給する操作である。
【００３０】
図８は、本発明の実施例における終止条件の調整方法を説明するための概念図であり、９ａは、停止操作直前の発電状態、９ｂは、燃料ガスと酸化剤ガスの供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態にする操作である。
【００３１】
図９は、本発明の実施例における終止条件の他の調整方法を説明するための概念図であり、１０ａは、停止操作直前の発電状態、１０ｂは、図１の１ｂよりも酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じる時間を遅延させ、抵抗器をオンの状態を継続する操作、１０ｃは、酸化剤ガス供給・排出バルブを閉じ、抵抗器をオンの状態を継続する操作である。
【００３２】
発電システムの停止モードに切り替わるときには、それまでに発電状態にあることが通常である。このときの各電極の電位は、図１の（１ａ）に示すように、アノードはＯＣＶ（アノード）より高電位側、カソードはＯＣＶ（カソード）より下にあり、両電極の電位の差がセル電圧になる。なお、ＯＣＶは開回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）の略号である。
【００３３】
つぎに、発電状態から停止状態に移行するために、燃料電池スタックからインバータに供給されていた電流は、切り替えスイッチによって、抵抗器に流れるようにするのが停止モードの第１ステップになる。このようにすると、ガス欠発電を回避することができる。このとき、図１の（１ｂ）に示すように、発電状態の電流よりも抵抗器に流れる電流が小さいため、電位がわずかに変動することがある。
【００３４】
燃料ガスの供給を停止するときには、スタックの前後にある燃料ガス供給バルブと排出バルブを閉じる。バルブの閉止操作の直前まで供給されているガスは、通常の発電に必要な濃度の水素ガスを含有する燃料ガスであっても良いし、通常の発電時よりも低水素濃度の燃料ガスであっても良い。
【００３５】
スタックの外部端子を短絡する抵抗器には電流が流れ、アノードの電位は開回路時の電位（図１ではゼロ）は、図１の（１ｃ）に示すように、水素の酸化により次第に上昇する。
【００３６】
酸化剤ガスの場合は、通常の発電状態では一定電位を示す（図１（１ａ））ところまでは、アノードと同じである。その後、図１（１ｂ）の条件になってから、抵抗器によりセルが短絡される。図１では代表例として、図１（１ｃ）になる直前までにカソード側へ空気の供給を継続した例である。
【００３７】
図１（１ｃ）になったら、直ちにカソード供給側と排出側のバルブを閉じる操作を行う。バルブの閉止によりスタック内部の酸素濃度が減少するので、カソード電位は低下する。カソード電位とアノード電位の交点をＰとすると、セル電圧がゼロのときに、両電極の電位がＬＰとＨＰの間になる。ＬＰとＨＰによって区切られる電位域において、それぞれの電極において劣化反応が起こりにくいのであれば、停止操作によるセル劣化を抑制できる。なお、図２は、カソードバルブ閉止時間をアノードバルブ閉止時間と同時にした場合で、カソード電位がＬＰよりも小さくなった場合である。この場合は、バルブで仕切られたスタックのカソード流路内に存在する酸素が不足している状況であり、カソード電位が低くなりすぎるため、過酸化水素が発生しやすく、過酸化水素による電解質膜の酸化劣化が起こる。
【００３８】
図３は、カソードバルブ閉止時間を図１の場合よりも遅くした場合で、カソード電位がＨＰよりも高くなった場合である。この場合は、図２と逆に、バルブで仕切られたスタックのアノード流路内に存在する水素が不足している状況であり、アノード電位が高くなりすぎるため、電極触媒（白金、ルテニウム等）の金属溶解、導電材（炭素）等の溶解、酸化による触媒劣化、セパレータ材料の酸化が起こる可能性がある。
【００３９】
次に、本発明の停止操作の終了条件を決定するための具体的手順について説明する。発電システムにスタックを組み付けた状態において、該スタックの燃料ガス、酸化剤ガスは供給側と排出側にそれぞれ１個づつ、バルブがあるものとする。該バルブを閉止すると、燃料ガス、酸化剤ガスは、両端のバルブにより閉じられた空間（以下、ガス占有容積という）に閉じ込めることができる。該空間は、ガス配管、配管コネクター、スタック内にあるマニホールドや流路などから構成される。
【００４０】
まず、停止操作直前の発電状態を決定する。ここでは、システムの運用方法を考慮して、ガス流量、負荷電流を決める。次に、抵抗器の抵抗値を決定する。本発明で使用する抵抗器の抵抗値は、セルの積層数によって以下の条件に従って決める。セル１個当りに配分される抵抗の下限値として０．５Ω以上とすると、開回路時の電圧が約１Ｖ、電極面積を１００ｃｍ２として、セル当りに流れる短絡電流密度として、２０ｍＡ／ｃｍ２よりも大きな電流になることを回避でき、スタックの一部セルの転極を防止することができる。
【００４１】
スタックの種類（すなわちセル構造、膜−電極接合体の特性など）によっては、セル１個当りの電流密度が大きい場合に、スタックの一部セルが転極することがある。これを防止するために、望ましくはセル当りの電流が０．１ｍＡ／ｃｍ２以下になるように設定するのが良い。すなわち、この条件でのセル当りの抵抗値は１Ω以上に相当する。
【００４２】
逆に、あまり大きな抵抗の抵抗器を用いると、短絡電流が小さくなりすぎて、停止終了までの時間を要したり、セル電圧が高い状態が長時間になるとセル電圧の低下をもたらしたりといった問題が生じる。このため、抵抗の上限値も５０Ω（電流密度として０．２ｍＡ／ｃｍ２）以下にする必要がある。例えば、上述の燃料ガスの占有容積を６００ｃｃ（０℃基準）、水素濃度を７０％とした場合、占有容積内に含まれる水素のモル数は０．０１９モルとなる。この水素を定電流で完全に酸化させるとして、スタックの外部短絡時間を１０分以内にするためには、積層セル数５０個、電極面積１００ｃｍ２として短絡電流は１．２ｍＡ／ｃｍ２以上にする必要がある。ゆえに、抵抗値は約８５０Ω（端子間電圧１Ｖ時）となる。
【００４３】
したがって、本発明では、上限抵抗値ＨＲは以下の式により求めるものとする。
ＨＲ＝ｎ・Ｖ・Ｃ・Ｆ／（Ｎ・Ｓ・ｔ）………（式１）
ただし、ｎは酸化電子数（水素の場合は２）、Ｖは燃料ガス占有容積、Ｃは水素濃度、Ｎはスタックのセル数、Ｓは１セル当りの電極面積、ｔは外部短絡の制限時間である。
【００４４】
本発明で使用する抵抗器の抵抗値は可変とするか、もしくは抵抗値の異なる複数の抵抗器を用意し、短絡初期では、スタックのセル電圧の転極を防止するため、過大な電流を流さないように大きい値とし、短絡末期ではセル電圧が小さくなるので、抵抗値を大きくすることで、短絡時間を短縮することも可能である。
【００４５】
次は、酸化剤ガスの供給・停止条件を決める方法を説明する。この停止条件を決めるための手順は、後述するように、（１）アノード電位の挙動の評価、（２）カソード電位の挙動の評価、（３）これらのデータに基づいて酸化剤ガスの供給・排出バルブの閉止タイミングの決定、の３つのプロセスからなる。
【００４６】
まず（１）の試験方法について、図４を用いて説明する。実際にスタックが発電システムに組み込まれた状態において、まず、酸化剤ガスは停止操作直前のガス流量であって、抵抗器による短絡電流を流している間も連続的にスタックへ供給する。この条件において、抵抗器接続後に燃料ガス供給バルブを閉じることによって、燃料ガスの供給のみを遮断する。そしてアノード排出側のバルブも閉じる。この後、アノードの電位のみが上昇することにより、セル電圧が低下していく。
【００４７】
アノード電位は、電解質膜に参照極を接触させることで計測することが可能である（非特許文献１）。
【００４８】
実際の発電システムに搭載するスタックでは取り付けが困難な場合が多いので、本発明では以下で説明する簡便な手法により、アノード電位を決定することができる（図５）。図５の終止時Ｑの状態において、アノード側のガス排出バルブと供給バルブを開き、アノード側に通常発電時に相当するガスを再度、供給する。供給開始と同時に、セル電圧としては高くなり、開回路の電圧（ＯＣＶ）が得られる。このときに変化した電圧変化ΔＶａを計測する。アノード電位は、セル電圧の上昇と同時に、Ｑの位置から降下し、開回路時の電位に復帰する（図５）。アノード側へのガス供給の前後におけるセル電圧変化がアノード電位変化ΔＶａと一致することから、終止時Ｑにおけるアノード電位を求めることができる。
【００４９】
つぎに、（２）の試験方法について、図６を用いて説明する。実際にスタックが発電システムに組み込まれた状態において、まず、燃料ガスは停止操作直前のガス流量において、抵抗器による短絡電流を流している間も連続的にスタックへ供給する。この条件において、抵抗器接続後に酸化剤ガス供給バルブを閉じることによって、酸化剤ガスの供給のみを遮断する。そしてカソード排出側のバルブも閉じる。この後、カソードの電位のみが降下することにより、セル電圧が低下していく。
【００５０】
カソード電位も、図５において説明した同じ手法により、決定することが可能である（図７）。図７の終止時Ｒの状態において、カソード側のガス排出バルブと供給バルブを開き、カソード側に通常発電時に相当する空気を再度、供給する。供給開始と同時に、セル電圧としては高くなり、開回路の電圧（ＯＣＶ）が得られる。このときに変化した電圧変化ΔＶｃを計測する。カソード電位は、セル電圧の上昇と同時に、Ｒの位置から降下し、開回路時の電位に復帰する（図７）。カソード側へのガス供給の前後におけるセル電圧変化がカソード電位変化ΔＶｃと一致することから、終止時Ｒにおけるカソード電位を求めることができる。
【００５１】
図４、６の２つのグラフを重ねあわせると、図１のようになる。ここで、ＬＰを下限電位、ＨＰを上限電位と定義する。ＬＰはアノードの白金触媒上の吸着水素が脱離した状態の電位にするのが望ましい。すなわち、ＯＣＶ時のアノード電位に対して約０．４Ｖとなる。しかしながら、微量に吸着水素が残ったからといって、セルが直ちに劣化するのではなく、スタックの耐用年数を考慮して、０〜０．４Ｖの範囲に設定しても問題はない。
【００５２】
他方、ＨＰはアノード電極上で酸化反応を開始する電位とする。通常のＰｔ触媒では０．７〜０．８Ｖになるので、ＨＰは０．８Ｖ以下にするのが望ましい。また、カソード電位から考えると、酸素から過酸化水素への還元反応が約０．７Ｖなので、Ｐの電位があまり低いと過酸化水素による電解質膜の劣化が起こり得る。したがって、Ｐ点はＨＰになるべく近い方がセル劣化を防止できる点で有利である。
【００５３】
図１の場合は、交点ＰがＬＰとＨＰの間になる一例であり、アノードとカソードのバルブをほぼ同時に閉止しても、アノードとカソードの電位がセル劣化反応の起こりにくい電位範囲になるようにスタックを停止できる。
【００５４】
仮に、Ｐ点がＨＰを超えた場合は、アノードの劣化が起こり得るので、酸化剤ガスのバルブを閉じる時間を、アノード供給バルブを閉じる時刻より遅延させて、Ｐの電位を低電位側にシフトさせることができる。その考え方を図８に示した。
【００５５】
また、Ｐ点がＬＰを下回った場合は、カソードの酸素不足であるため、アノードの水素を十分に酸化できていない。この場合は、逆にカソード供給バルブを先に閉じて、燃料ガスの供給バルブを閉じる時間を、カソード供給バルブの閉止時刻より遅延させることにより、Ｐの電位をＬＰより高くすることができる。その考え方を図９に示した。
【００５６】
以上の説明のように、アノードとカソードの供給バルブの閉止タイミングを操作することによって、終止時のアノードとカソードの電位を、セル劣化反応の起こりにくい電位領域になるように制御することができる。なお、本実施例では、停止操作の終点（外部短絡電流がゼロになるタイミング）が、図１の交点になる状態としたが、その手前の状態で停止することも可能である。短絡装置をオフにする直前におけるアノードの終止電位がＬＰとＨＰの間に、カソードはＬＰ以上になるようにすれば良い。このようにすると、アノード側では水素が酸化除去され、カソードでは、過酸化水素の生成を抑制でき、セル電圧の低下を回避することができる。
【００５７】
抵抗器の切り替えスイッチ、バルブの開閉は、発電システムに搭載した演算機能を有する制御器を用い、信号ケーブルを介して制御器より切り替えスイッチ等の動作を制御することができる。制御器には予め動作条件を記録させておき、繰り返し動作を可能にすることができる。また、スタックの経年劣化によるアノードとカソードの電位変化を予測しておき、運転時間に応じて、バルブ開閉動作を変更することも可能である。
【００５８】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ３つの停止方法を示し、図１２ａは停止第１ステップのフロー図、図１２ｂは停止第２ステップのフロー図、図１２ｃは停止第３ステップのフロー図を示し、本発明の燃料電池システムの運転方法における停止ステップを簡略化して示した。図１２ａの右上に示したようなデータベースをコンピュータで読み出し可能な記録媒体上に用意し、このデータに基づいて制御装置により燃料電池システムを運転する。特に重要なのは、前述のようにして決めたＬＰ，ＨＰのデータを獲得することであり、さらには、アノード電位、カソード電位とＬＰ，ＨＰとの比較、燃料ガス、酸化剤ガスの停止、などのデータベースを準備することも必要である。図１２における手順は以下の説明から容易に理解される。
【００５９】
本発明の停止制御のデータベースは、下記のデータを有している。
（１）下限電位（ＬＰ）
（２）上限電位（ＨＰ）
（３）アノード電位とカソード電位のプロファイル・プログラム
（４）セル電圧またはセルスタック電圧計算プログラム
（５）アノード電位、カソード電位とＬＰ，ＨＰとの比較プログラム
（６）燃料ガス、酸化剤ガス供給停止プログラム
（７）短絡装置制御プログラム。
【００６０】
このデータベースは停止第２ステップ、停止第３ステップでも用いられる。ＬＰは０．２Ｖ〜０．８Ｖ、ＨＰを０．２Ｖ〜０．８Ｖの範囲に設定することができる。ただし、ＬＰ＜ＨＰとする。（３）のアノード電位とカソード電位のプロファイル・プログラム（以下、電位プロファイル・プログラムとする。）は、図４や図６に示したようなデータであり、短絡装置で流す電流パターンによってそれぞれ電位プロファイル・プログラムを作成する必要がある。
【００６１】
（４）のセル電圧またはセルスタック電圧計算プログラムでは、セル電圧等のデータと短絡装置で流した電流と時間の関係から、先の電位プロファイル・プログラムのデータに基づいて、アノード電位とカソード電位を算出することを目的としている。この電位の計算値をＬＰまたはＨＰと比較するものが、（５）の比較プログラムである。（６）の燃料ガス、酸化剤ガス供給停止プログラムは、ガス供給系と排出系のバルブ操作を行うためのプログラムである。（７）の短絡装置制御プログラムは、セル内部に存在する水素を外部短絡電流により消費させるため、短絡装置のオン、オフ、電流値を操作するためのものである。
【００６２】
つぎに、本発明の制御シーケンスを説明する。本発明の制御は、大きく分けて、３つの部分から構成される。以下、具体例として、図９に基づいて説明する。停止第１ステップは、停止信号を制御器が受けてから、停止操作を開始する部分である。停止信号を受けた後、インバータ等の外部負荷から切り離しの操作を行う（図９の９（ａ）の右端）。すなわち、外部負荷とのスイッチをオフにする。ついで、改質器や水素ボンベからの燃料ガス供給を停止させる。この停止操作は、後続するアノードガス開閉器の操作が予定されているので、省略しても良い。つぎに、短絡装置を接続させ、セルスタックから外部短絡電流が流れるようにする。ついで、（６）のガス供給停止プログラムを作動させ、燃料ガスの供給を停止する（図９の９（ｂ））。
【００６３】
停止第２ステップでは、カソードガスの供給停止タイミングの判断を行い、カソードガスの供給を停止させるステップである。まず、アノード、カソード電位の演算処理を行う。このとき、セルスタックからの情報として、スタック全体の電圧かセル電圧のデータを計測することになる。この電圧は、アノード電位とカソード電位の差であるので、単純にそれぞれの電位を求めることはできない。そこで、本発明では、（３）の電位プロファイル・プログラムを用い、外部短絡電流と時間の関係から計算を行い、アノードとカソードの電位を予測する。すなわち、短絡電流の積分値（電気量）から電位プロファイル上のどの電位にあるか計算することにより、アノードとカソードの電位が得られる。
【００６４】
この結果から、カソード供給を停止するタイミングを計算する。例えば、図１２の方法（ａ）を図９の停止操作に適用する場合、セル電圧がある設定電圧に達するまでカソードガスの供給を継続する。セル電圧は、図９では、アノード電位とカソード電位の差で表される。カソードガスを供給したまま（図９の９ｂ）、セル電圧が当該設定値に達したとき（図９の９ｃの左端）、カソードガス開閉器を駆動させ、カソードガスの供給を停止させる。
【００６５】
同様に、カソードガスの供給を時間で管理する方法もある（方法図１２（ｂ））。この場合は、ある設定時間（待機時間）が経過するまで、短絡電流を流したまま、カソードガスの供給を継続させる（図９の９ｂ）。設定時間に達したときに（図９の９ｃの左端）、カソードガス開閉器を駆動させ、カソードガスの供給を停止させる。
【００６６】
停止第２ステップでは、＊１；アノードとカソードの電位プロファイル・プログラムに基づき、カソードガス開閉器駆動のタイミング（設定電圧）を計算。セルスタック電圧またはセル電圧が設定電圧に達しないときは、その前のステップに戻る。設定電圧に達したときは、次のステップに進む。
【００６７】
＊２；アノードとカソードの電位プロファイル・プログラムに基づき、カソードガス開閉器駆動のタイミング（待機時間）を計算。アノードガス開閉器の駆動時刻からの経過時間が待機時間に達しないときは、前のステップに戻る。待機時間に達したときは、次のステップに進む。
【００６８】
停止第３ステップ（図１２（ｃ））では、アノードとカソードのガスの供給が閉止した状態にて、セル電圧またはスタック電圧からアノードとカソード電位を計算する。計算に当たって、電位プロファイル・プログラムと、それまでに短絡装置にて流した電流と時間のデータを用いる。アノードまたはカソードの電位とＨＰおよびＬＰとの大小関係を比較する。
【００６９】
停止第３ステップでは、＊３；アノードとカソードの電位プロファイル・プログラムに基づき、アノード、カソードのそれぞれの電位を予測（演算処理）する。アノード電位とカソード電位がともにＬＰとＨＰの範囲にあるときは、次のステップに進む。アノード電位がＬＰより低いかカソード電位がＨＰより高いとき（ただし、＊４の条件にないこと。）には、前のステップに戻る。
【００７０】
＊４；アノード電位がＨＰよりも高く、かつ、カソード電位がＬＰより低くなったときは、不良処理として、＊４の処理を行い、最後に警報表示を行う。
【００７１】
つぎに、得られた電位とＬＰあるいはＨＰとの大小関係を評価する。アノード電位とカソード電位がともにＬＰとＨＰの範囲にあるときは、次のステップに進み、短絡措置の切り離し（外部短絡電流をゼロにする。）、開閉装置を駆動させて、燃料電池を停止させて、本操作は終了する。
【００７２】
なお、開閉装置の駆動操作では、カソード側に大気を自然吸引させて、スタック内部のカソード圧力を大気圧に戻し、停止終了後の再起動を容易にするために行う。また、アノード側の水素が除去されていれば、アノード側にも大気を供給し、アノードとカソードともに大気圧状態にて保管することも可能である。このようにすると、アノードとカソードの差圧によるシール不良等の問題を回避できる点で有利な場合がある。ただし、本発明では、システムの種類によって、開閉装置の駆動を省略しても良い。
【００７３】
図９の９（ｃ）の状態で、カソード電位がＨＰより高いときには、アノード、カソード電位演算のステップに戻る。アノード電位とカソード電位がともに、ＬＰとＨＰの範囲にあるときは、短絡装置切り離しのステップに移行する。
【００７４】
もし、何らかのトラブルにより、アノード電位がＨＰより高いのに、カソード電位もＨＰより高い場合、アノード電位がＨＰを超えてカソード電位がＬＰを下回った場合、アノード電位とカソード電位がともにＬＰより低くなった場合といった異常状態では、警報表示のためのシーケンスに移行する。これらの場合は、短絡装置切り離し、開閉装置駆動の後、警報を表示することによって本操作を終了させる。
【００７５】
本操作は図９に基づいて説明したが、逆にアノードガスの供給バルブを閉じる時間を遅延させる必要がある場合は、カソードガスの供給は継続したまま、第２ステップ最後にてアノードガス開閉器を駆動させる。
【００７６】
以下に実施例により、本発明の内容を説明する。なお、本発明は以下に述べる実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
従来の電池構成を図１０（ａ），（ｂ）に示す。図１０（ａ）は本発明の燃料電池システムの概略を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）点線の円で示した部分の拡大図である。
【００７７】
発電部は単セルであり、通常は数十セル以上の多積層セルによって、燃料電池より直流電力を取り出している。本実施例では８０セルとした。この単セルは、固体高分子電解質膜の両面に電極層を設けた膜−電極接合体（図１０（ｂ）中の１０２と１０３からなる膜）とこれを挟持する２枚のセパレータ１０４より構成され、セパレータ１０４の間にはガスケット１０５を挿入した。この膜−電極接合体の周辺の拡大図を図１０中に示した。セパレータ１０４の一方には、燃料ガスが流通する溝が加工されている。他方のセパレータ１０４には、酸化剤ガス、通常は空気を流通させる溝がある。これらを積層し、末端に正極集電板１１３と負極集電板１１４を配置させる。この集電板１１３、１１４の外側から、絶縁板１０７を介して端板１０９によって加圧されている。端板１０９を固定する部品は、ボルト１１６、皿ばね１１７、ナット１１６である。燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水は、端板に設けたコネクター１１０、１１１、１１２より供給され、他方の端板に設けたコネクターより排出される。直流電力（出力）は、正極集電板１１３と負極集電板１１４より得ることができる。
【００７８】
本発明による停止法は、スタックの集電板１１３、１１４に接続した負荷ケーブル１２３の途中に、切り替えスイッチ１２０、抵抗器１２１によって行う。通常の発電時は、スイッチ１２０がインバータ１２２側につながっており、スタックよりインバータ１２２へ直流電力が供給される。停止モードになったときには、スイッチ１２０を抵抗器１２１の方に切り替えることにより、外部短絡電流を流すことができる。
【００７９】
図１１は、本発明の固体高分子形燃料電池システムの構成図である。改質ガスは、都市ガス等を原料ガスとして供給され、プレフィルター１０１３を経て、改質器１００３に供給される。改質ガスの生成のために必要な空気や水はポンプ１００８、１０１９により供給される。改質ガス中に含まれる水素濃度は７０％（ドライベース）とした。スタック１００５に供給される燃料ガスは改質器１００３にて製造され、燃料ガス供給バルブ１０１５を有する供給配管より供給される。
【００８０】
酸化剤ガスは、空気供給用ポンプ（ブロア−）１００９を駆動させ、酸化剤ガス供給バルブ１０１７を有する配管よりスタックに供給される。スタックにて発電された後には、燃料ガスは排出バルブ１０１６を有する配管を経由して、改質器１００３に戻され、改質触媒の保温等に利用される。空気は酸化剤ガス排出バルブ１０１８を有する配管より、大気に排出される。スタックからの熱を除去し、熱回収するために、純水をポンプ１０１０よりスタックに供給させる。スタックから出た水は、熱交換器１０１１にて、貯湯槽１００７に蓄えられた水に熱を移し、ポンプ１０１０によってスタックに循環する機構になっている。貯湯槽の水はポンプ１０１０によって循環する。
【００８１】
本発明では、燃料ガスの供給バルブ１０１５、排出バルブ１０１６、酸化剤ガスの供給バルブ１０１７、排出バルブ１０１８をマイコン１０１２によって開閉操作をする機構を有する。
【００８２】
スタックの定格発電状態より、停止運転モードに移り、スタックを停止する操作を行った。まず、マイコン１０１２より指令を出して、開閉スイッチ１０２０を抵抗器１０２１側に接続させ、インバータ１０２２に流れる電流をゼロとする。次に、燃料ガスの供給バルブ１０１５を停止させ、スタック１００５への水素の供給を遮断する。次いで、アノード排出バルブ１０１６も閉じて、スタック内部の燃料ガスを遮断させる。
【００８３】
酸化剤ガスの供給は、式（１０）を用いて与えられる時間Ｔｍｉｎまで供給を継続した後、直ちに、ブロア−１００９を停止させ、供給バルブ１０１７を閉じ、次いでバルブ１０１８を閉じた。
【００８４】
抵抗器１０２１は可変抵抗器とするのが好ましく、初期抵抗値はスタックの開回路電圧（Ｖｏ）に対して、１Ａ相当の電流が流れることとした。すなわち、本実施例ではＶｏは７９〜８０Ｖであったので、抵抗器の初期値（Ｒｏ）は８０Ωとした。抵抗器による外部短絡によりスタック電圧が時間の経過とともに低下するが、開回路電圧Ｖｏの５０％値（４０Ｖ）になった時点で、集電板１１３と１１４の電圧が４０ＢＶを保持できるように、抵抗値を増加させた。抵抗器による外部短絡時間は１５分とした。その時間が経過した後に、切り替えスイッチ１２０をインバータ側にも抵抗器側にも連結されない状態にしてからシステムの主電源をオフにした。
【００８５】
なお、抵抗器による外部短絡は、時間制御として、所定時間経過後に、電池と抵抗器の間の回路を開とする方法を採っても良い。また、このように外部短絡の操作が終了した後は、カソード配管より、スタックへ空気を供給し、カソード側のガス圧力を大気圧に戻しても良い。このようにすると、次の起動が比較的短時間の経過後に始まるときに、起動操作が簡便になる効果が得られる。水素が消費された後は、アノードとカソードに空気を供給し、セル内部のＭＥＡ間に加わる圧力をほぼ等しくし、差圧によるＭＥＡの引張破断や、気密不良を回避する上で望ましい。本実施例では、主電源をオフにした後、アノードとカソードに空気を大気圧になるまでゆっくりと供給した。
【００８６】
外部短絡による操作が終了した後は、スタックに供給する冷却水の温度を下げる操作を加えても良いし、そのまま自然冷却になるように冷却水の供給を継続するか、あるいは供給を停止させても良い。本実施例では、上述のように、システムの主電源をオフにするので、冷却水の供給を停止したが、主電源のオフをタイマー設定として、所定時間経過後に冷却水の循環を停止させても良い。
【００８７】
これらの一連のバルブ操作はマイコン１０１２の制御によって行った。実施例１にて製作した発電システムについて、発明の詳細の説明に記載した図４〜６の実験を行った結果、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を同時にしても、Ｐの電位がＬＰとＨＰの間になることを確認した。ここで、ＬＰは０．４Ｖ、ＨＰは０．８Ｖとした。
【００８８】
続いて、本発明の発電システムを起動させ、定格条件での発電試験を行い、同じ条件にて停止モードの運転を行った。このような起動−停止の運転を１００回繰り返した結果、インバータ１０２２に入力されるスタックの出力電圧は、定格条件にて初期５０Ｖに対し、１００回繰り返し試験後に５９．９Ｖであった。
（実施例２）
アノード排出バルブとカソード排出バルブの遅れ時間を、マイコンのパラメータを変更させ、それぞれ１秒、３０秒、６０秒、５分に設定し、各時間について１００回の起動−停止試験を行った。その結果、遅れ時間が１秒の場合は、初期電圧６０Ｖに対して、１００回の起動−停止操作後に発電試験を行ったときに計測した電圧は５９．７〜５９．９Ｖであった。スタック電圧の低下が実質上ないことを確認した。遅れ時間が３０秒以上の３条件のときには、試験後の電圧は５８．２〜５９．３Ｖに低下した。特に、遅れ時間が５分の場合は、試験後５８．２Ｖの最低値になった。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例における燃料電池システムの停止操作プロセスを説明するためのアノードとカソードの開回路電圧の関係を示す概念図。
【図２】燃料電池停止操作プロセスにおけるアノードとカソードの開回路電圧の関係が不適切である場合の概念図。
【図３】燃料電池停止操作プロセスにおけるアノードとカソードの開回路電圧の関係が不適切である場合の他の例の概念図。
【図４】開回路におけるアノード電位の測定方を説明するための概念図。
【図５】終止状態Ｑよりアノード電位を決定する方法を説明するための概念図。
【図６】開回路におけるカソード電位の測定方法を説明するための概念図。
【図７】終止状態Ｒよりカソード電位を決定する方法を説明するための概念図。
【図８】本発明の実施例における終止条件の調整方法を説明するための概念図。
【図９】本発明の実施例における終止条件の他の調整方法を説明するための概念図。
【図１０】本発明が適用される固体高分子形燃料電池システムの内部構成を示す断面概略図。
【図１１】本発明の実施例による固体高分子形燃料電池を搭載した発電システムの構成を示す線図。
【図１２ａ】本発明の燃料電池運転法における運転停止第１ステップの手順を示すフロー図である。
【図１２ｂ】本発明の燃料電池運転法における運転停止第２ステップの手順を示すフロー図である。
【図１２ｃ】本発明の燃料電池運転法における運転停止第３ステップの手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０１…単セル、１０２…固体高分子電解質膜、１０３…触媒層、１０４…単セル用セパレータ、１０５…ガスケット、１０６…ガス拡散層、１０７…絶縁板、１０８…冷却水用セパレータ、１０９…端板、１１０…燃料ガス配管用コネクター、１１１…冷却水配管用コネクター、１１２…酸化剤ガス配管用コネクター、１１３…集電板、１１４…集電板、１１６…ボルト、１１７…皿ばね、１１８…ナット、１２０…切り替えスイッチ、１２１…抵抗器、１２２…インバータ、１２３…負荷ケーブル、１００３…改質器、１００５…燃料電池の積層体、１００７…貯湯槽、１００８…空気供給ポンプ、１００９…酸化剤ガス用ポンプ、１０１０…循環水用ポンプ、１０１１…熱交換器、１０１３…プレフィルター、１０１４…燃料ガス戻り用配管、１０１５…燃料ガス供給バルブ、１０１６…燃料ガス排出バルブ、１０１７…酸化剤ガス供給バルブ、１０１８…酸化剤ガス排出バルブ、１０１９…水供給ポンプ、１０２０…切り替え器、１０２１…抵抗器、１０２２…インバータ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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