(57)【要約】      （修正有）【課題】非発電時に燃料電池内への酸素の浸入を抑制することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池スタック２２と水素入口配管２３および水素出口配管３５との間に、それぞれ選択的に酸素を除去する酸素トラップボックス２７ｉ、２７ｏを設ける。酸素トラップボックス２７は、燃料電池スタック２２の端部に接続して構成する。酸素トラップボックス２７内部には、遷移金属の微粒子３７１を付着させる。これにより、水素入口、出口配管２３、２５から浸入した酸素は、酸素トラップボックス２７内で遷移金属と反応し除去されるので、非発電時に燃料電池スタック２２内に酸素が浸入するのを抑制することができる。【選択図】      図２
2006079878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電反応を行う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燃料ガス入口配管と、
前記燃料電池スタックから発電後の燃料排ガスを回収する燃料ガス出口配管と、
前記燃料電池スタックと前記燃料ガス入口配管との間、または、前記燃料電池スタックと前記燃料ガス出口配管との間の少なくとも一方に、前記燃料電池スタックの端部に接して配置され、前記燃料ガス入口配管または前記燃料ガス出口配管に連通し、酸素を選択的に除去する酸素トラップ手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記酸素トラップ手段は、内壁に遷移金属からなる微粒子を有する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記酸素トラップ手段は、内部に燃料ガスの流通方向に並行な板面を有する板を備え、
さらに、前記板の表面に、遷移金属からなる微粒子を有する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記酸素トラップ手段の内部に還元ガスとしての燃料ガスを導入する請求項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】
少なくとも前記燃料電池スタックと、前記酸素トラップ手段と、これらを収容するケースを備え、
前記酸素トラップ手段の外壁に、遷移金属からなる微粒子を有する請求項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】
前記酸素トラップ手段の外壁に突起物を備え、
前記突起物表面に、遷移金属からなる微粒子を有する請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記ケース内に選択的に還元ガスを導入する還元ガス導入手段を備える請求項５または６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記酸素トラップ手段の外壁に設けた遷移金属の微粒子の電気抵抗値を検出する抵抗値検出手段を備え、
発電停止直後に、前記酸素トラップ手段の外壁に設けた遷移金属の微粒子の抵抗値が、燃料電池製造時の抵抗値である初期抵抗値の１０００倍を超えたら、前記ケース内に還元ガスを導入する請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記酸素トラップ手段の外壁に設けた遷移金属の微粒子の電気抵抗値が、前記初期抵抗値まで回復したら前記還元ガスの導入を停止する請求項８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。特に、固体高分子型燃料電池の起動時の劣化を抑制するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池では、燃料極内に酸素が存在している状況で発電開始のために水素ガスが供給されると、触媒の劣化反応が生じて電池性能が低下してしまう。従来は、発電終了直後に窒素により電極内をパージすることで電極内を窒素雰囲気下にしているが、この方法では、このパージ用の窒素タンクを燃料タンクとは別に設ける必要があり、システム全体としての体積を増大してしまう。
【０００３】
そこで、前述したパージ用の窒素タンクを設置するのを避けるため、空気を用いてパージを行うことを試みている。この際に空気中の酸素が電極内に浸入するのを防ぐために、パージガスの供給ライン途中に遷移金属からなる酸素除去システムを配置している（例えば、特許文献１、参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２８００３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の燃料電池システムでは、発電終了直後における電極内への酸素の浸入を抑制することは可能であるが、非発電時、つまり保管中において、配管の隙間等から侵入してくる酸素を除去するための手段は設けられていない。発電開始時の触媒の劣化を抑制するには、非発電時にスタック内、とりわけアノード電極内に浸入してくる酸素を発電開始時に残存させないようにする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題を鑑みて、非発電時の燃料電池内への酸素の浸入を抑制することができる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】
【０００６】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電反応を行う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燃料ガス入口配管と、前記燃料電池スタックから発電後の燃料排ガスを回収する燃料ガス出口配管と、を備える。また、前記燃料電池スタックと前記燃料ガス入口配管との間、または、前記燃料電池スタックと前記燃料ガス出口配管との間の少なくとも一方に、前記燃料電池スタックの端部に接して配置され、前記燃料ガス入口配管または前記燃料ガス出口配管に連通し、酸素を選択的に除去する酸素トラップ手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
燃料電池スタックの端部に接して、酸素を選択的に除去する酸素トラップ手段を設けることにより、燃料ガス入口配管や燃料ガス出口配管を通って燃料電池スタックの燃料極に酸素が導入されるのを抑制することができる。そのため、発電開始時に、燃料極内に酸素が存在するのを抑制することができ、触媒の劣化反応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】
図１を参照して、第１の実施形態による燃料電池システム１の構成を説明する。
【０００９】
燃料電池システム１は、水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池２と、燃料電池２に供給する水素を貯蔵する水素貯蔵装置３と、水素貯蔵装置３から燃料電池２に供給する水素流量を調整する水素流量制御装置４と、を備える。また、燃料電池システム１は、燃料電池２に供給する空気を導入するエアーコンプレッサ５と、エアーコンプレッサ５から燃料電池２に供給する空気流量を調整する空気流量制御装置６を備える。
【００１０】
また、燃料電池システム１の制御を行うコントローラ７を備える。コントローラ７は、要求負荷に応じて、燃料電池２に導入する水素および空気流量を設定し、水素流量制御装置４、空気流量制御装置６を制御する。
【００１１】
次に、図２を参照して、燃料電池２の構成を説明する。
【００１２】
燃料電池２を、複数の単位セル２１を積層し、さらにその両端にエンドプレート２８を設けた燃料電池スタック２２から構成する。燃料電池スタック２２は、各単位セル２１に水素、空気を分配する図示しない水素入口マニホールド、空気入口マニホールドを有し、水素入口マニホールド、空気入口マニホールドには、水素、空気を導入する水素入口配管２３、空気入口配管２４が接続される。また、燃料電池スタック２２は、各単位セル２１から発電反応後の排ガスを回収する図示しない水素出口マニホールド、空気出口マニホールドを有し、水素出口マニホールド、空気出口マニホールドには、水素、空気を排出する水素出口配管２５、空気出口配管２６が接続される。
【００１３】
燃料電池２の非発電時には、水素入口配管２３と燃料電池スタック２２との接続部や、水素出口配管２５と燃料電池スタック２２との接続部から、燃料電池スタック２２のアノード側に空気が浸入してしまう可能性がある。これにより、次回の発電開始時に、燃料電池スタック２２のアノード側に酸素が存在する状態で水素の供給が開始され、その結果、触媒の腐食反応が生じて燃料電池２が劣化してしまうという問題があった。
【００１４】
そこで、本実施形態は、水素入口配管２３と燃料電池スタック２２の間と、水素出口配管２５と燃料電池スタック２２との間に、それぞれ酸素トラップボックス２７ｉ、２７ｏを備える。酸素トラップボックス２７を、それぞれの一端が燃料電池スタック２２の端部に配置されたエンドプレート２８に接触するように配置する。例えば、エンドプレート２８と、水素入口配管２３、水素出口配管２５それぞれの端部を接続して構成する。ここでは特に、エンドプレート２８に設けられた水素入口マニホールドと、水素出口マニホールドそれぞれの端部と、酸素トラップボックス２７ｉ、２７ｏの端部とを溶接等により接続して構成する。なお、接続方法は、溶接に限らない。
【００１５】
ここでは、酸素トラップボックス２７を、６ｃｍ×６ｃｍ×１０ｃｍのＳＵＳ製の箱により構成する。酸素トラップボックス２７の断面は、水素入口配管２３、水素出口配管２５の流路断面積に比較して同じ、または大きくなるように構成する。つまり、酸素トラップボックス２７は、発電時に水素入口配管２３から水素ガスが供給される際に、酸素トラップボックス２７を配置したことにより水素ガスの供給量低減や圧力損失が生じないように構成される。
【００１６】
図２の点線内に描かれた拡大図に示すように、酸素トラップボックス２７の内壁２７１には、スパッタリングにより遷移金属の薄膜３７を形成する。ここでは、遷移金属として銅を用いる。薄膜３７の厚みを１μｍ程度とする。薄膜３７の表面に、顕微鏡で観察した際に、粒子径約５０〜１００ｎｍの銅の微粒子３７１が多数存在するように形成する。
【００１７】
燃料電池システム１の停止時に、水素入口配管２３、水素出口配管２５内に空気が入り込んだ場合、この空気は燃料電池スタック２２に導入される以前に酸素トラップボックス２７に導入される。酸素トラップボックス２７では、内壁２７１に設けた銅の薄膜３７に空気が接触することにより、空気中の酸素と銅が反応して金属酸化物が生成される。これにより、空気中の酸素は除去されて、燃料電池スタック２２内に酸素が浸入するのを防ぐことができる。つまり、酸素トラップボックス２７の内壁２７１に設けた銅粒子３７１を有する薄膜３７が酸素トラップとしての役割を担い、燃料電池スタック２２内への酸素の浸入を妨げる。
【００１８】
なお、設置された遷移金属である銅の薄膜３７は、酸素を捕捉した結果、酸化銅へと変化する。このように酸化銅となると、それ以上酸素を捕捉することは不可能となる。用いられた遷移金属の全てが金属酸化物になってしまうと、薄膜３７はそれ以降、酸素トラップとしての機能を果たすことができなくなる。そこで、この金属酸化物をもとの遷移金属に戻し、再度酸素トラップとして機能させる必要がある。
【００１９】
ここでは、金属酸化物をとなった酸素トラップを元の遷移金属に還元する手法として、発電に必要な燃料ガスである水素を用いた還元を行う。酸素トラップである銅の薄膜３７は燃料ガスの流通路内に設けられており、発電時に常に燃料ガスと接触している。従って、非発電時に銅から酸化銅へと変化しても、発電中に元の遷移金属である銅へと還元されるため、酸素トラップとしての機能を連続的に果たすことが可能となる。また、燃料ガスを酸化銅の還元に用いることにより、還元に必要な物資を供給するための新たな配管や貯蔵タンクを配備する必要がなく、燃料電池システム１のサイズをコンパクトにすることができる。
【００２０】
なお、酸素トラップボックス２７を構成する材料は、特にＳＵＳ製に限らなくてもよく、金属でも非金属であっても構わない。また、酸素トラップとして用いる遷移金属は、特に銅に限られておらず、鉄やニッケル、銀などのように、容易に酸化還元されるものであれば構わない。また、酸素トラップとしての金属の微粒子３７１を有する薄膜３７の形成方法は、特にスパッタリングに限定されず、真空蒸着等により形成してもよい。また、酸素トラップボックス２７は、箱型に限らなくても良い。例えば、配管の一部に銅の薄膜を形成することで、酸素トラップを形成してもよい。
【００２１】
このように、燃料ガスの燃料電池スタック２２への入口と出口に、酸素トラップボックス２７を燃料電池スタック２２に接触するように配置する。これにより、非発電時に、燃料ガスの通る配管２３、２５の隙間から空気が浸入して、次回の発電開始時にアノード電極内に酸素が残存するのを抑制することができる。
【００２２】
また、本実施形態では、燃料電池システム１の停止時には、燃料電池スタック２２のアノード側を図示しないバルブ等により閉塞し、アノード内に燃料ガスを保持した状態で放置する。ただし、この限りではなく、酸素トラップボックス２７を、停止時に窒素や空気を用いてパージを行う燃料電池システムに適用してもよい。パージガスとして空気を用いる場合には、空気のガス流量制御装置６の下流側を分岐して燃料電池２のアノード上流側に接続する。分岐路にバルブ等の空気の供給／遮断を選択する手段を備える。停止時に、バルブを開としてアノードに空気を供給することにより、燃料ガスをパージする。このとき、酸素トラップボックス２７を流通する際に、空気中の酸素が低減されるため、パージ後の燃料電池２のアノード内の酸素濃度を抑制することができる。なお、入口側に配置された酸素トラップボックス２７ｉの容積を、パージガスとして用いられる空気中の酸素を十分に低減できる大きさとすることが好ましい。または、酸素トラップボックス２７ｉに加熱手段を備え、パージ時に、酸素トラップボックス２７ｉを酸素除去に適した温度に調整可能としてもよい。
【００２３】
一方、窒素ガスをパージガスとして用いる場合には、窒素タンク等の窒素貯蔵装置と、窒素貯蔵装置から選択的に燃料電池２のアノード上流側に窒素を導入する手段と、燃料電池２のアノードの上流側と下流側の流路を選択的に遮断する手段を備える。この場合にも、酸素トラップボックス２７を設けることで、燃料電池２の非発電時に配管２３や２５の接続部分等から空気が混入して燃料電池２のアノードに酸素が存在するのを抑制することができる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００２５】
燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電反応を行う燃料電池スタック２２と、燃料電池スタック２２に燃料ガスを供給する水素入口配管２３と、燃料電池スタック２２から発電後の燃料排ガスを回収する水素出口配管２５と、を備える。また、燃料電池スタック２２と水素入口配管２３との間、または、燃料電池スタック２２と水素出口配管２５との間の少なくとも一方に、燃料電池スタック２２の端部に接して配置され、水素入口配管２３または水素出口配管２５に連通し、酸素を選択的に除去する酸素トラップボックス２７と、を備える。これにより、非発電時に燃料電池スタック２２内に酸素が浸入するのを抑制し、燃料電池スタック２２の性能劣化を抑制することができる。
【００２６】
酸素トラップボックス２７は、内壁２７１に遷移金属からなる微粒子３７１を有する。ここでは、酸素トラップボックス２７の内壁２７１に、遷移金属からなり、表面に微粒子３７１を有する薄膜３７を形成する。微粒子３７１を酸素トラップとして用いることで、小さな体積で多量の酸素を捉えることが可能となる。また、容易に還元することが可能であり、繰り返し、酸素トラップとして機能させることが可能となる。また、微粒子３７１をトラップ２７の内壁２７１に設けることにより、燃料電池スタック２２への燃料ガスの供給経路の断面積を低減させるのを避け、燃料ガスの供給量や供給圧等を低減するのを抑制することができる。
【００２７】
酸素トラップボックス２７の内部に還元ガスとしての燃料ガスを導入する。これにより、酸素トラップ２７を連続して使用することができる。また、還元ガスとして燃料ガスを導入することにより、燃料電池システム１のサイズを抑えることができる。
【００２８】
次に、第２の実施形態について説明する。図３に、第２の実施形態による燃料電池２の構成を示す。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００２９】
燃料電池２の非発電時間が長時間にわたるとき、もしくは、配管２３、２５等に欠陥が生じ、相当量の空気が燃料電池スタック２２内に侵入する可能性がある際には、酸素トラップボックス２７中に、相当量の酸素トラップが必要となってくる。しかしながら、酸素トラップボックス２７の体積を増大させると、燃料電池システム１全体の体積が増大してしまう。また、酸素トラップボックス２７の内壁２７１に設けられた酸素トラップである微粒子３７１の量を増大させると、微粒子３７１は粒子として存在できなくなり、バルク金属となってしまう可能性がある。これにより、遷移金属の表面積が低下してしまい、酸素トラップとしての有効面積の低下につながる。このように、酸素トラップボックス２７の体積を必要最低限にし、かつ酸素トラップとして機能する微粒子３７１の表面積を十分に確保する必要がある。
【００３０】
そこで、酸素トラップボックス２７内に銅製の板２９を備える。酸素トラップボックス２７内に、燃料ガスの流通方向に平行に板面が形成されるように板２９を配置する。ここでは、それぞれの酸素トラップボックス２７の内部に、四つの板２９を等間隔に配置する。板２９は、溶接等により酸素トラップボックス２７に接続される。
【００３１】
板２９としては、幅４０ｍｍ、厚み５ｍｍ、長さ７００ｍｍのものを用いる。板２９の両面には、スパッタリングにより銅の薄膜３８を形成する。この銅の薄膜３８の厚みを１μｍ程度とする。板２９の表面を顕微鏡で観察すると、粒子径約５０〜１００ｎｍの銅の微粒子３８１が多数存在するように薄膜３８を形成する。
【００３２】
酸素トラップボックス２７内に燃料ガスの流れ方向と平行な面２９１を有する遷移金属製の板２９を設け、その板２９の両面２９１に銅の微粒子３８１を設けることで、水素ガスの流れを妨げることなく、酸素トラップの表面積を増大させることが可能となり、長期間の保管等に対応が可能となる。
【００３３】
なお、酸素トラップボックス２７内部に配置する板２９は銅に限らず、鉄やニッケル、銀のような容易に酸化還元反応を起こす遷移金属であれば構わない。
【００３４】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００３５】
酸素トラップボックス２７は、内部に燃料ガスの流通方向に並行な板面２９１を有する板２９を備え、さらに、板２９の表面２９１に、遷移金属からなる微粒子３８１を有する。これにより、酸素トラップボックス２７の容積を増大したり、燃料ガスの流れの深刻な妨げとなるのを避けつつ、酸素トラップの有効面積を増大することができる。
【００３６】
次に、第３の実施形態について説明する。図４に、本実施形態による燃料電池２の概略構成を示す。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
燃料電池２は、燃料電池スタック２２を収容するケース３０を備える。ここでは、ケース３０は、燃料電池スタック２２、酸素トラップボックス２７および配管２３〜２６の一部を収容する。また、水素入口配管２３から分岐してケース３０内に接続する入口側分岐配管３２と、水素入口配管２３からケース３０内に水素を導入するか否かを選択する三方弁３４を備える。また、ケース３０内と、水素出口配管２５とを接続する出口分岐路３３と、ケース３０内のガスを水素出口配管２５を介して排出するか否かを選択する三方弁３５を備える。
【００３８】
また、酸素トラップボックス２７は、外壁２７２に酸素トラップとして、銅の微粒子４０１を有した銅の薄膜４０を備える。酸素トラップボックス２７の外壁２７２に設けた酸素トラップを、図４の点線で囲まれた拡大図（ａ）に示す。酸素トラップである薄膜４０を、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に、スパッタリングにより粒子径５０〜１００ｎｍ程度の銅の微粒子４０１を付着させることにより構成する。
【００３９】
更に、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に突起物を構成する。ここでは、酸素トラップボックス２７から放射状に突出するように板３６を配置する。板３６として、厚み３ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの銅板を用いる。また、図４の点線で囲まれた拡大図（ｂ）に示すように、この外壁２７２に設置した板３６の表面３６１にもスパッタリングにより銅の微粒子３９１を有する薄膜３９を構成する。ここで、銅の微粒子３９１の粒子径を５０〜１００ｎｍ程度とする。なお、拡大図（ｂ）は、板３６のＡ方向から見た断面図である。
【００４０】
このような薄膜３９、４０からなる酸素トラップを、燃料ガスの入口と出口の両側に配置した酸素トラップボックス２７ｉ、２７ｏの外側面に設ける。燃料電池スタック２２がケース３０内に設置されている場合に、ケース３０内の空気中の酸素を薄膜３９、４０よりなる酸素トラップで除去することができるので、単位セル２１間の隙間等から燃料電池スタック２２内に酸素が侵入するのを抑制することができる。
【００４１】
ここでは、水素出口配管２５を通った水素は図示しないパージ弁が閉の場合には、水素入口配管２３に再導入されて、燃料ガスとして再使用されるシステムとする。また、図示しないパージ弁が開である場合には、水素出口配管２５から図示しない燃焼器等において浄化された後、外部に排出されるシステムとする。
【００４２】
ここで、ケース３０内の酸素は、酸素トラップボックス２７の外壁２７２および板３６に設けた薄膜３９、４０よりなる酸素トラップにより除去されるが、この酸素トラップは燃料ガスの流通経路外に設けられているために発電中にも燃料ガスに接触しないため還元されず、酸素トラップとしての機能を連続的に果たすことができなくなる。
【００４３】
そこで、外壁２７２および板３６に設けた酸素トラップを還元するために、三方弁３４を入口側分岐配管３２側に切り替えてケース３０内に燃料ガスを導入し、酸化銅の還元を行う。また、燃料ガスがケース３０内に導入される際には、三方弁３５を出口側分岐配管３３側に切り替えることで、ケース３０内のガスを水素出口配管２５を介して排出する。
【００４４】
このような外壁２７２、板３６に設けた酸素トラップの還元が必要であるか否かを判定するために、外壁２７２、板３６に設けた酸素トラップの電気抵抗値を測定する電気抵抗検出手段８を備える。電気抵抗検出手段８の出力はコントローラ７に読み込まれ、コントローラ７で、外壁２７２、板３６に設けた酸素トラップの還元制御を行って、薄膜３９、４０の酸素の除去能力を回復させる。ケース３０内に燃料ガスを供給するタイミング、燃料ガスの供給量（供給時間）を以下の通りとする。
【００４５】
まず、作製直後の外壁２７２、板３６に設けた酸素トラップの電気抵抗を測定し、予めコントローラ７に初期抵抗値として記憶させておく。燃料電池２の発電終了時に、電気抵抗検出手段８により、外壁２７２、板３６に設けた薄膜３９、４０の電気抵抗値を測定する。電気抵抗値が初期抵抗値の１０００倍を超えていた場合、発電停止後に二箇所の三方弁３４、３５の方向をケース３０に接続する側に切り替えることにより、燃料ガスをケース３０内に供給する。燃料ガスをケース３０内に供給する際に、薄膜３９、４０の電気抵抗をモニタし、初期抵抗値、またはそれに近い値となったら、再度三方弁３４、３５の方向を切り替える。
【００４６】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００４７】
少なくとも燃料電池スタック２２と、酸素トラップボックス２７と、を収容するケース３０を備え、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に、遷移金属からなる微粒子４０１を有する。非発電時において、配管等の隙間から酸素が混入するのとは別に、収納ケース３０に収められた燃料電池スタック２２の単位セル２１同士の隙間から酸素が混入する可能性がある。このような現象を防止するためには、燃料電池スタック２２を収納しているケース３０内に酸素が存在することを抑制する必要がある。酸素トラップボックス２７の外壁２７２に金属の微粒子４０１を配置することで、ケース３０内に存在する酸素が燃料電池スタック２２内部に侵入することを抑制することが可能となる。
【００４８】
また、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に突起物を備える。ここでは、突起物として板３６を設ける。板３６の表面３６１に、遷移金属からなる微粒子３９１を有する。長期間の非発電時等でこのケース３０内に多量の空気が侵入した際に、この酸素を全て除去するためには、必要とされる酸素トラップの量が多量になる。ケース３０内の酸素を十分に除去するため、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に遷移金属からなる突起物（板３６）を設け、その突起物の表面に遷移金属の微粒子３９１を付着させることで、酸素トラップの表面積を増大させることが可能となる。
【００４９】
また、ケース３０内に選択的に還元ガスを導入する還元ガス導入手段を備える。ここでは、入口側分岐配管３２、出口側分岐配管３３、三方弁３４、３５により還元ガス導入手段を構成する。これにより、外壁２７２、板３６に設けた酸素トラップを連続して使用することができる。特にここでは、燃料ガスを還元ガスとして導入する。これにより、新たに還元ガスの供給システムを構成する必要がなくなり、システムサイズを抑えることができる。
【００５０】
また、酸素トラップボックス２７の外側面に設けた遷移金属の微粒子４０１の電気抵抗値を検出する電気抵抗検出手段８を備える。発電停止直後に、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に設けた遷移金属の微粒子４０１の抵抗値が、燃料電池製造時の抵抗値である初期抵抗値の１０００倍を超えたら、ケース３０内に還元ガスを導入する。なお、電気抵抗検出手段８により、板３６に設けた微粒子３９１を有する薄膜３９の電気抵抗値を検出してもよい。このように停止時に還元を行うことで、発電中に燃料電池スタック２２に供給される燃料ガスの流量を低減することなく、酸素除去性能を回復することができる。特に発電終了時に行うことで、非発電時に燃料電池スタック２２内に酸素が浸入するのを防ぐことができる。このように、発電終了直後において、酸素トラップの回復操作を行うことで、非発電時の保管開始直後においては、必ず、酸素トラップが十分に機能を果たす状態に保つことが可能となる。
【００５１】
さらに、酸素トラップボックス２７の外壁２７２に設けた遷移金属の微粒子４０１の電気抵抗値が、初期抵抗値まで回復したら還元ガスの導入を停止する。供給する水素の量を酸素トラップの遷移金属の抵抗値で判断することで、必要最低限の水素で酸素トラップの回復が可能となり、無駄な水素ガスの消費を回避し、また、酸素トラップの回復を完全に行うことが可能となる。
【００５２】
なお、酸素トラップボックス２７の外側面に設けた酸素トラップとして、外壁２７２に設けた微粒子４０１と、板３６に設けた微粒子３９１を用いたが、必要に応じてどちらか一方としてもよい。また、薄膜３７〜４０は必ずしも形成される必要はなく、銅基材の表面に微粒子３７１、３８１、３９１、４０１を付着させてもよい。さらに、銅微粒子をもうける突起物は板３６に限らず、例えば棒状の銅等を用いても良い。
【００５３】
このように、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で、様々な変更を為し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、燃料電池システムに適用することができる。特に、運転／停止の繰り返される移動体の駆動源として用いられる燃料電池システムに適用することで、好適な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施形態による燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態による燃料電池の概略構成図である。
【図３】第２の実施形態による燃料電池の概略構成図である。
【図４】第３の実施形態による燃料電池の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    燃料電池システム
２    燃料電池
３    水素供給装置
４    空気供給装置
７    コントローラ
８    電気抵抗検出手段
２１  単位セル
２２  スタック
２３  水素入口配管
２５  水素出口配管
２７  酸素トラップボックス
３０  ケース
３２  入口側分岐配管
３３  出口側分岐配管
３４  三方バルブ
３５  三方バルブ
【図１】
2006079878.tif 000003
【図２】
2006079878.tif 000004
【図３】
2006079878.tif 000005
【図４】
2006079878.tif 000006