(57)【要約】【課題】燃料電池の発電停止時にカソードへの空気の供給を停止し、水素をアノードに供給して大気圧に対して正圧に維持すると、水素が電解質膜を透過してカソード側に流れ、水素の濃度が可燃範囲にあるカソードオフガスが大気中に排出される恐れがある。【解決手段】本願の燃料電池システム（１００）は、燃料電池スタック（１３）で発電が停止すると、圧力維持手段（１２）を作動させて燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持する。燃料電池スタック（１３）の発電停止時に電解質膜を透過してカソード側に流れた水素含有ガスは、カソードオフガスに流れ込むが、排気部（２１）にて所定タイミングで希釈手段（２０）により希釈された後、大気中に排気されることになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池スタックと、
発電停止された前記燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持する圧力維持手段と、
前記燃料電池スタックのカソードから、カソードオフガス経路を介して排出されるカソードオフガスを希釈ガスで希釈する希釈手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池スタックが発電停止後、前記圧力維持手段を作動させて前記燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持し、
所定タイミングで、前記希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記燃料電池スタックの発電停止後、前記圧力維持手段の作動回数が所定回数に達する毎に、前記希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記燃料電池スタックの発電停止後、所定の時間間隔で、前記希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する、請求項１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】
本発明は水素を含む燃料ガスが供給されるアノードと酸化剤ガスが供給されるカソードとの間に電解質膜を設けて構成される燃料電池を備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質を燃料極（アノード）と空気極（カソード）で挟持してセルを構成し、アノードに水素を含む燃料ガスを、カソードに酸素を含む空気を供給すると、電気化学反応により、電気エネルギーを得て、発電を行うもので、小型で高効率な発電が可能であり、近年、一般家庭用をはじめ、車載用や、業務用としても用いられるようになってきている。
【０００３】
燃料電池システムは、一般的に、必要な電力量に合わせて、起動と停止を繰り返しながら運転が行われる。例えば車載用では、起動時はアクセルを踏み込むことによって、アノードに供給する水素を含む燃料ガスの量が調整され、発電が行われる。一方、停止時は、水素を含む燃料ガスのアノードへの供給が停止され、発電は行われない。
【０００４】
燃料電池システムで発電と停止を行う場合、発電停止状態の燃料電池スタック内への外気混入を防ぐために燃料排出弁を閉じたまま、定期的に燃料ガス供給弁を開閉し、燃料電池スタック内へ燃料ガスを供給するものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
図５は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システム２００の構成図である。図５に示すように、燃料電池システム２００は、アノード１４、カソード１５、電解質膜１６で構成される燃料電池スタック１３と、燃料処理器２５、加湿器２６、開閉弁２９、開閉弁３０、燃料ガス供給経路２７、未反応燃料ガス排出経路２８から構成されている。
【０００５】
従来の燃料電池システム２００は、発電中は、燃料ガスである炭化水素を燃料処理器２５によって水素に改質し、開閉弁２９と開閉弁３０を開放することで燃料ガスが改質された水素を燃料ガス供給経路２７、加湿器２６を通過して燃料電池スタック１３のアノード１４へ供給する。
【０００６】
また、発電停止中は、カソード１５から電解質膜１６を介してアノード１４へ大気中の空気が侵入してアノード１４が劣化することを防ぐ為に開閉弁３０は常時閉止状態で、定期的に開閉弁２９を開いている。これによって、燃料ガスである炭化水素を定期的に燃料電池スタック１３のアノード１４へ供給することが可能となり、アノード１４の圧力が大気圧あるいはカソード１５に対して正圧となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５７３５６０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムの発電停止時に、カソードへの酸化剤ガスの供給を停止し、水素をアノードに供給して大気圧に対して正圧で維持すると、水素が電解質膜を透過してカソード側に流れ、カソードオフガス中の水素濃度が上昇し、カソードオフガスの水素濃度が可燃限界(４％)以上のまま大気中に排出される恐れがあるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、発電停止中の燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持する圧力維持手段を作動させて、所定のタイミングで、希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、水素濃度を可燃限界（４％）以下に希釈してから、大気中に排気することで、発電停止維持を安全に行なう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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムの一態様は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池スタックと、発電停止された燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持する圧力維持手段と、燃料電池スタックのカソードから、カソードオフガス経路を介して排出されるカソードオフガスを希釈ガスで希釈する希釈手段と、制御部と、を備え、制御部は、燃料電池スタックが発電停止後、圧力維持手段を作動させて燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持し、所定タイミングで希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する構成を備えている。
【００１１】
これによって、燃料電池システムの発電停止後のアノード内の圧力を正圧に保つ間、カソードオフガスの水素濃度が可燃限界（４％）以上のまま大気中に排気されることを防止することができ、発電停止維持を安全に行なうことができる燃料電池システムを提供することができる。また、カソードオフガス経路に封止弁を設置しないことで、流路抵抗の増加を抑えることができるので、酸化剤ガスの供給手段の消費電力を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、圧力維持手段を作動させることで発電停止状態の燃料電池スタック内を大気圧に対して正圧に維持し、所定のタイミングで希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、水素濃度を可燃限界（４％）以下に希釈してから、大気中に排気する構成を備えているので、発電停止維持を安全に行なうことができる燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１および２、および３における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの動作を示すフローチャート
【図５】特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池スタックと、発電停止された燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持する圧力維持手段と、燃料電池スタックのカソードから、カソードオフガス経路を介して排出されるカソードオフガスを希釈ガスで希釈する希釈手段と、制御部と、を備え、制御部は、燃料電池スタックが発電停止後、圧力維持手段を作動させて燃料電池スタックのアノード内を大気圧に対して正圧に維持し、所定タイミングで希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、燃料電池システムのカソードオフガスの水素濃度が可燃限界（４％）以上のまま大気中に排気されることを防止することができ、発電停止維持を安全に行なうことができる燃料電池システムを提供することができる。また、カソードオフガス経路に封止弁を設置しないことで、流路抵抗の増加を抑えることができるので、酸化剤ガスの供給手段の消費電力を抑えることができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムにおいて、制御部は、燃料電池スタックの発電停止後、圧力維持手段の作動回数が所定回数に達する毎に、希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、希釈手段を連続ではなく、圧力維持手段の動作が所定回数に達する度に動作させるので、希釈手段の消費電力を抑えることができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムにおいて、制御部は、燃料電池スタックの発電停止後、所定の時間間隔で、希釈手段によりカソードオフガスを希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、希釈手段を連続ではなく、所定の時間間隔で動作させるので、希釈手段の消費電力を抑えることができるとともに制御を簡素化できる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図を示すものである。
【００１９】
図１において、燃料電池システム１００は、アノード経路１１と、電磁弁１２と、燃料電池スタック１３と、アノード１４と、カソード１５と、電解質膜１６と、アノードリサイクル経路１７と、カソード経路１８と、カソードオフガス経路１９と、ファン２０と、排気部２１と、制御部２２と、空気加圧ポンプ２４と、これらを収納する筐体２３を備えている。
【００２０】
アノード経路１１は、燃料電池システム１００に燃料ガス（水素）を供給するもので、筐体２３外部から、電磁弁１２を経て、燃料電池スタック１３のアノード１４へつながる配管である。本実施の形態では、水素への耐性が高いＳＵＳ３１６Ｌを用いている。
【００２１】
電磁弁１２は、筐体２３内に設けられ、燃料電池スタック１３へ水素の供給と停止を行うものである。
【００２２】
燃料電池スタック１３は、水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質からなる電解質膜１６と、電解質膜１６を挟むように設けられたアノード１４及びカソード１５で構成される燃料電池セルを複数積層して構成される固体高分子型燃料電池である。
【００２３】
アノード１４は、電解質膜１６の一方の面に形成され、白金粒子が担持されたカーボンと水素イオン伝導性を有する高分子電解質からなる触媒層と、その触媒層に積層されるように配置されたカーボンとフッ素樹脂からなる導電性のガス拡散層で構成されている。
【００２４】
カソード１５は、電解質膜１６のもう一方の面に形成され、白金ルテニウム合金粒子が担持されたカーボンと水素イオン伝導性を有する高分子電解質からなる触媒層と、その触媒層に積層されるように配置された、カーボンとフッ素樹脂からなる導電性のガス拡散層で構成されている。
【００２５】
アノードリサイクル経路１７は、アノード１４の出口から排出されるアノードオフガスを、電磁弁１２の下流のアノード経路１１に戻すための配管である。本実施の形態では、アノード経路１１と同様に水素への耐性が高いＳＵＳ３１６Ｌを用いている。
【００２６】
カソード経路１８は、酸化剤ガスである大気中の空気を、カソード１５へ供給するための配管であり、筐体２３外部から、燃料電池スタック１３のカソード１５をつなぐものである。
【００２７】
カソードオフガス経路１９は、カソード１５の出口から排気されるカソードオフガスを排気部２１へ供給する配管である。
【００２８】
排気部２１は、ファン２０とセットで構成されており、ファン２０は大気中の空気を供給し、カソードオフガス経路１９から排気されるカソードオフガスを希釈して、筐体２３外へ排気するものである。
【００２９】
空気加圧ポンプ２４は、カソード１５へ加圧した空気を送るものである。
【００３０】
以上のように構成された燃料電池システムにおいて、以下にその動作、作用を説明する。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【００３２】
本実施の形態においては、まず、電源がＯＮされると、発電指示の有無を確認する（Ｓ１０１）、発電指示があった場合、電磁弁１２を開く（Ｓ１０２）。これにより、図示しない水素ボンベ等の水素供給手段から、大気圧に対して正圧である水素がアノード経路１１を通って、アノード１４へ供給された後、アノードリサイクル経路１７を経由して、再度、アノード経路１１に合流する。供給される水素の圧力は大気圧に対して正圧であるので、電磁弁１２より下流のアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７にも大気圧より高い圧力がかかる。
【００３３】
次に、カソード経路１８から、空気加圧ポンプ２４により、大気圧に対して正圧の空気をカソード１５へ供給する（Ｓ１０３）と、酸素と、電解質膜１６を通った水素イオンとの電気化学反応により発電が行われる（Ｓ１０４）。発電に利用されなかった水素は、アノードリサイクル経路１７により、電磁弁１２の下流のアノード経路１１に戻され、リサイクルすることで、水素利用率を高めることができる。
【００３４】
次に、燃料電池システム１００の発電停止維持について説明する。
【００３５】
まず、制御部２２から、燃料電池スタック１３の発電を停止する指示（Ｓ１０５）がなされれば、Ｓ１０４へ戻り、そのまま発電を継続する。
【００３６】
また、発電停止指示（Ｓ１０５）があれば、発電を停止する（Ｓ１０６）。
【００３７】
次に、カソード１５への空気の供給を停止する（Ｓ１０７）と、カソード経路１８からカソード１５、カソードオフガス経路１９までの圧力は、大気圧と等しくなる。
【００３８】
次に、電磁弁１２を閉じる（Ｓ１０８）と、アノード１４への水素の供給が停止され、電磁弁１２の下流からのアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７は、経路内に大気圧に対して正圧である水素が充填された状態となる。
【００３９】
電磁弁１２を閉じた（Ｓ１０８）後、ファン２０の作動を停止する（Ｓ１０９）。
【００４０】
その後、発電停止中、時間の経過とともに、大気圧に対して正圧である水素が、微量ずつ、アノード１４から電解質膜１６を透過して、カソード１５へ流れ、カソード１５内の水素濃度が上昇する恐れがある。
【００４１】
また、水素がアノード１４から電解質膜１６を透過してカソード１５へ流れる状態が続くと、当初は大気圧に対して正圧であった水素の圧力が低下し、最終的には大気圧と等しくなる。
【００４２】
アノード経路１１内の圧力とアノードリサイクル経路１７内の圧力が大気圧と等しくなると、電解質膜１６、カソード１５、カソードオフガス経路１９までが等しい圧力となるため、アノード１４の触媒層が酸素により劣化し、燃料電池スタック１３の寿命を低下させる可能性がある。
【００４３】
ここで、Ｐ０を大気圧（Ｐ０＝１０１．３［ｋＰａ］）、アノード経路１１内の圧力をＰＡｈ［ｋＰａ］とし、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係になっているかを１分毎に確認する（Ｓ１１０）。
【００４４】
【数１】
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アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たす場合、電磁弁１２を１０秒間開いた（Ｓ１１１）後、電磁弁１２を再度閉じる（Ｓ１１２）。
【００４５】
一方、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数２）の関係を満たす場合には、ファン２０でカソードオフガスを希釈する動作を３０分間に３０秒の割合で実施する。
【００４６】
【数２】
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例えば、カソードオフガス２Ｌを２００Ｌ／ｍｉｎの風量の空気で３０秒間希釈することで、水素濃度を２％以下に希釈し（Ｓ１１３）、希釈後のガスを大気中に排気した（Ｓ１１４）後、発電指示が継続されているか確認（Ｓ１０１）し、以降は指示に基づいた運転を行う。
【００４７】
以上のように、本実施の形態において、発電停止後、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数２）の関係を満たす場合、電磁弁１２を１０秒間開いた後、ファン２０により、カソードオフガスを４%以下に希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、発電停止維持を安全に行うことができ、燃料電池システムの安全性を向上できる。また、カソードオフガス経路に封止弁を設置しないことで、流路抵抗の増加を抑えることができるので、酸化剤ガスの供給手段の消費電力を抑えることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、発電停止中のファン２０を動作させるタイミングを３０分間に３０秒としたが、これは燃料電池スタック１３の特性によって変更してもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態２の燃料電池システムの構成図は実施の形態１と同じであり、実施の形態２の構成図は図１に示すものである。
【００５０】
図３は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【００５１】
本実施の形態においては、まず、電源がＯＮされると、発電指示の有無を確認する（Ｓ２０１）、発電指示があった場合、電磁弁１２を開く（Ｓ２０２）。これにより、図示しない水素ボンベ等の水素供給手段から、大気圧に対して正圧である水素がアノード経路１１を通って、アノード１４へ供給された後、アノードリサイクル経路１７を経由して、再度、アノード経路１１に合流する。供給される水素の圧力は大気圧に対して正圧であるので、電磁弁１２より下流のアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７にも大気圧より高い圧力がかかる（Ｓ２０２）。
【００５２】
次に、カソード経路１８から、空気加圧ポンプ２４により、大気圧に対して正圧の空気をカソード１５へ供給する（Ｓ１０３）と、酸素と、電解質膜１６を通った水素イオンとの電気化学反応により発電が行われる（Ｓ１０４）。発電に利用されなかった水素は、アノードリサイクル経路１７により、電磁弁１２の下流のアノード経路１１に戻され、リサイクルすることで、水素利用率を高めることができる。
【００５３】
次に、燃料電池システム１００の発電停止維持について説明する。
【００５４】
まず、制御部２２から、燃料電池スタック１３の発電を停止する指示（Ｓ２０５）がなければ、Ｓ２０４へ戻り、そのまま発電を継続する。
【００５５】
また、発電停止指示（Ｓ２０５）があれば、発電を停止する（Ｓ２０６）。
【００５６】
次に、カソード１５への空気の供給を停止する（Ｓ２０７）と、カソード経路１８からカソード１５、カソードオフガス経路１９までの圧力は、大気圧と等しくなる。
【００５７】
次に、電磁弁１２を閉じる（Ｓ２０８）と、アノード１４への水素の供給が停止され、電磁弁１２の下流からのアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７経路内に大気圧に対して正圧である水素が充填された状態となる。電磁弁１２を閉じた（Ｓ２０８）後、ファン２０の作動を停止する（Ｓ２０９）。
【００５８】
その後、発電停止中、時間の経過とともに、大気圧に対して正圧である水素が、微量ずつ、アノード１４から電解質膜１６を透過して、カソード１５へ流れ、カソード１５内の水素濃度が上昇する恐れがある。
【００５９】
また、水素がアノード１４から電解質膜１６を透過してカソード１５へ流れる状態が続くと、当初は大気圧に対して正圧であった水素の圧力が低下し、最終的には大気圧と等しくなる。
【００６０】
アノード経路１１内の圧力とアノードリサイクル経路１７内の圧力が大気圧と等しくなると、電解質膜１６、カソード１５、カソードオフガス経路１９までが等しい圧力となるため、アノード１４の触媒層が酸素により劣化し、燃料電池スタック１３の寿命を低下させる可能性があるので、Ｓ２０９でファン２０の作動を停止する。
【００６１】
ここで、Ｐ０を大気圧（Ｐ０＝１０１．３［ｋＰａ］）、アノード経路１１内の圧力をＰＡｈ［ｋＰａ］とし、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係になっているかを確認する（Ｓ２１０）。
【００６２】
アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たす場合、電磁弁１２を１０秒間開いた（Ｓ２１１）後、電磁弁１２を再度閉じる（Ｓ２１２）。ここで、電磁弁１２の弁開放回数がカウントされる（Ｓ２１３）。
【００６３】
次に、再度、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たすかどうかを確認し（Ｓ２１０）、再度、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）を満たす場合には、同様に電磁弁１２を１０秒間開いた（Ｓ２１１）後、電磁弁１２を再度閉じる（Ｓ２１２）と同時に、電磁弁１２の弁開放回数のカウントが１プラスされる（Ｓ２１３）。
【００６４】
また、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数２）を満たす場合（Ｓ２１０）には、電磁弁１２の弁開放回数カウントが４回未満（Ｓ２１４）であれば、再度、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）を満たすかどうかを確認する。
【００６５】
ここで、電磁弁１２の弁開放回数カウントが４回以上（Ｓ２１４）であれば、ファン２０でカソードオフガスを４％以下に希釈（Ｓ２１５）し、希釈後のガスを大気中に排気した（Ｓ２１６）後、電磁弁１２の弁開放回数カウントをリセット（Ｓ２１７）した後、発電指示が継続されているか確認（Ｓ２０１）し、以降は指示に基づいた運転を行う。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては、発電停止後、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たし、電磁弁１２の作動回数が４回以上に達すると、ファン２０によりカソードオフガスを４％以下に希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、発電停止維持を安全に行えるとともに、希釈手段を連続ではなく、圧力維持手段の動作が所定回数になる毎に動作させるので、希釈手段の消費電力を抑えることができる。
【００６７】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態３の燃料電池システムの構成図は、実施の形態１と同じであり、実施の形態３の構成図は図１に示すものである。
【００６８】
図４は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【００６９】
本実施の形態においては、まず、電源がＯＮされると、発電指示の有無を確認する（Ｓ３０１）、発電指示があった場合、電磁弁１２を開く（Ｓ３０２）。これにより、図示しない水素ボンベ等の水素供給手段から、大気圧に対して正圧である水素がアノード経路１１を通って、アノード１４へ供給された後、アノードリサイクル経路１７を経由して、再度、アノード経路１１に合流する。供給される水素の圧力は大気圧に対して正圧であるので、電磁弁１２より下流のアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７にも大気圧より高い圧力がかかる（Ｓ３０２）。
【００７０】
次に、カソード経路１８から、空気加圧ポンプ２４により、大気圧に対して正圧の空気をカソード１５へ供給する（Ｓ３０３）と、酸素と、電解質膜１６を通った水素イオンとの電気化学反応により発電が行われる（Ｓ３０４）。発電に利用されなかった水素は、アノードリサイクル経路１７により、電磁弁１２の下流のアノード経路１１に戻され、リサイクルすることで、水素利用率を高めることができる。
【００７１】
次に、燃料電池システム１００の発電停止維持について説明する。
【００７２】
まず、制御部２２から、燃料電池スタック１３の発電を停止する指示（Ｓ３０５）がなければ、Ｓ３０４へ戻り、そのまま発電を継続する。
【００７３】
また、発電停止指示があれば（Ｓ３０５）、発電を停止する（Ｓ３０６）。
【００７４】
次に、カソード１５への空気の供給を停止する（Ｓ３０７）と、カソード経路１８からカソード１５、カソードオフガス経路１９までの圧力は、大気圧と等しくなる。
【００７５】
次に、電磁弁１２を閉じる（Ｓ３０８）と、アノード１４への水素の供給が停止され、電磁弁１２の下流からのアノード経路１１とアノード１４、アノードリサイクル経路１７は、経路内に大気圧に対して正圧である水素が充填された状態となる。
【００７６】
次に、電磁弁１２を閉じた（Ｓ３０８）後、ファン２０の作動を停止する（Ｓ３０９）。
【００７７】
その後、発電停止中、時間の経過とともに、大気圧に対して正圧である水素が、微量ずつ、アノード１４から電解質膜１６を透過して、カソード１５へ流れ、カソード１５内の水素濃度が上昇する恐れがある。
【００７８】
また、水素がアノード１４から電解質膜１６を透過してカソード１５へ流れる状態が続くと、当初は大気圧に対して正圧であった水素の圧力が低下し、最終的には大気圧と等しくなる。
【００７９】
アノード経路１１内の圧力とアノードリサイクル経路１７内の圧力が大気圧と等しくなると、電解質膜１６、カソード１５、カソードオフガス経路１９までが等しい圧力となるため、アノード１４の触媒層が酸素により劣化し、燃料電池スタック１３の寿命を低下させる可能性があるので、Ｓ３０９でファン２０の作動を停止する。
【００８０】
ここで、Ｐ０を大気圧（Ｐ０＝１０１．３［ｋＰａ］）、アノード経路１１内の圧力をＰＡｈ［ｋＰａ］とし、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たすかを確認する（Ｓ３１０）。
【００８１】
アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たす場合、電磁弁１２を１０秒間開いた（Ｓ３１１）後、電磁弁１２を再度閉じる（Ｓ３１２）。ここで、最初に電磁弁１２を開いてからの経過時間が６０分以上かを確認するための６０分タイマが起動しているかの確認（Ｓ３１３）の後、起動していれば再度、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）を満たすかを確認する。
【００８２】
また、６０分タイマが起動していなければ起動（Ｓ３１４）し、同様に、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）を満たすかの確認を行う（Ｓ３１０）。６０分タイマが６０分以上経過していなければ、再度、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）を満たすかどうかを確認し、６０分以上経過していれば、ファン２０でカソードオフガスを４％以下に希釈（Ｓ３１６）し、希釈後のガスを大気中に排気した（Ｓ３１７）後、６０分タイマをリセット（Ｓ３１８）して、発電指示が継続されているか確認（Ｓ３０１）し、以降は指示に基づいた運転を行う。
【００８３】
以上のように、本実施の形態においては、発電停止後、アノード経路１１内の圧力と大気圧の関係が（数１）の関係を満たす場合、電磁弁１２を最初に開いてからの経過時間が６０分以上になると、ファン２０によりカソードオフガスを４％以下に希釈し、大気中に排気する構成を備えたことにより、発電停止維持を安全に行えるとともに、希釈手段を連続ではなく、定期的に動作させるので、希釈手段の消費電力を抑えることができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態においては、アノード経路１１に設けられた電磁弁１２を作動させることで発電停止状態の燃料電池スタック１３のアノード１４内を大気圧に対して正圧に維持し、制御部２２で所定のタイミングや、電磁弁１２の作動回数によって、ファン２０によりカソード１５及びカソードオフガス経路１９に溜まった水素を、可燃限界（４％以下）に希釈してから、大気中に排気することで、停止状態維持を安全に行うことができる。また、希釈手段を連続ではなく、所定の時間間隔で動作させるので、希釈手段の消費電力を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、起動、停止を繰り返しながら長時間の発電を行う形態、例えば一般家庭用または業務用の燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１１    アノード経路
１２    電磁弁
１３    燃料電池スタック
１４    アノード
１５    カソード
１６    電解質膜
１７    アノードリサイクル経路
１８    カソード経路
１９    カソードオフガス経路
２０    ファン
２１    排気部
２２    制御部
２３    筐体
２４    空気加圧ポンプ
２５    燃料処理器
２６    加湿器
２７    燃料ガス供給経路
２８    未反応燃料ガス排出経路
１００  燃料電池システム
２００  燃料電池システム 
【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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