(57)【要約】      （修正有）【課題】異常電位の発生を遅らせることができる燃料電池システムの制御方法を提供する。【解決手段】燃料電池システム停止時に、コンプレッサ１の停止前に予め排出酸化剤ガス開閉弁３を閉じ、その後、酸化剤ガス流路におけるガス圧力が大気圧を超える所定圧力以上となったときに、供給酸化剤ガス開閉弁２を閉じてコンプレッサ１を停止する。これにより、コンプレッサ停止直後の酸化剤ガス流路を大気圧を超える圧力に保ち、その結果、排出酸化剤ガス開閉弁を再度解放した際に酸化剤ガス排出管から酸化剤ガス流路へ空気の逆流を防止し、異常電位の発生を遅らせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の一面側にアノード電極を備え、他面側にカソード電極を備える膜・電極接合体を備える燃料電池セルが、複数積層して構成される燃料電池スタックと、
前記膜・電極接合体の一面側に配置され、前記カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路と、
前記酸化剤ガス流路の一端に配置される酸化剤ガス供給管と、
前記酸化剤ガス流路の他の一端に配置され、前記酸化剤ガス流路から酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出管と、
前記酸化剤ガス供給管を介して前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサと、
前記酸化剤ガス供給管上においてガス流れ方向に沿って前記コンプレッサ以降に位置する供給酸化剤ガス開閉弁と、
前記酸化剤ガス排出管上に配置された排出酸化剤ガス開閉弁と、
前記酸化剤ガス流路におけるガス圧力を測定する圧力測定手段と、を備える燃料電池システムを制御する方法であって、
燃料電池システム停止時に、コンプレッサを稼働したまま排出酸化剤ガス開閉弁を閉じ、
圧力測定手段により酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＡを測定し、
前記ガス圧力ＰＡが大気圧を超える所定の圧力Ｐ１以上であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁を閉じると共にコンプレッサを停止し、
圧力測定手段によりコンプレッサ停止後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＢを測定し、
前記ガス圧力ＰＢが大気圧を超え、かつ前記圧力Ｐ１未満の圧力Ｐ２以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも開き、
供給及び排出酸化剤ガス開閉弁開放後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＣを圧力測定手段により測定し、
前記ガス圧力ＰＣが大気圧以上であり、かつ前記圧力Ｐ２未満の圧力Ｐ３以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも閉じることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常電位の発生を遅らせることができる燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムには、システム停止後に外部から混入するガスを防ぐための様々な工夫が凝らされている。特許文献１には、燃料電池システムの運転停止時に、燃料電池スタックの酸化剤ガス中の酸素を取り除く酸素除去手段と、燃料電池スタックへの外部からの酸素の侵入を防止する酸素遮断手段と、を備える燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０９４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者が検討した結果、上記特許文献１に開示された燃料電池システムは、システム停止後に、カソード側の供給管及び排出管に残存する酸素がスタックに流れ込み、異常電位を引き起こすことが明らかとなった。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、異常電位の発生を遅らせることができる燃料電池システムの制御方法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】
【０００５】
本発明の燃料電池システムの制御方法は、電解質膜の一面側にアノード電極を備え、他面側にカソード電極を備える膜・電極接合体を備える燃料電池セルが、複数積層して構成される燃料電池スタックと、前記膜・電極接合体の一面側に配置され、前記カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路と、前記酸化剤ガス流路の一端に配置される酸化剤ガス供給管と、前記酸化剤ガス流路の他の一端に配置され、前記酸化剤ガス流路から酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管を介して前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサと、前記酸化剤ガス供給管上においてガス流れ方向に沿って前記コンプレッサ以降に位置する供給酸化剤ガス開閉弁と、前記酸化剤ガス排出管上に配置された排出酸化剤ガス開閉弁と、前記酸化剤ガス流路におけるガス圧力を測定する圧力測定手段と、を備える燃料電池システムを制御する方法であって、燃料電池システム停止時に、コンプレッサを稼働したまま排出酸化剤ガス開閉弁を閉じ、圧力測定手段により酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＡを測定し、前記ガス圧力ＰＡが大気圧を超える所定の圧力Ｐ１以上であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁を閉じると共にコンプレッサを停止し、圧力測定手段によりコンプレッサ停止後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＢを測定し、前記ガス圧力ＰＢが大気圧を超え、かつ前記圧力Ｐ１未満の圧力Ｐ２以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも開き、供給及び排出酸化剤ガス開閉弁開放後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＣを圧力測定手段により測定し、前記ガス圧力ＰＣが大気圧以上であり、かつ前記圧力Ｐ２未満の圧力Ｐ３以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも閉じることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コンプレッサ停止前に予め排出酸化剤ガス開閉弁を閉じ、酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＡが所定の圧力Ｐ１（大気圧を超える圧力）以上となったときに供給酸化剤ガス開閉弁を閉じてコンプレッサを停止することにより、コンプレッサ停止直後の酸化剤ガス流路を大気圧を超える圧力に保つことができ、その結果、排出酸化剤ガス開閉弁を再度開放した際に酸化剤ガス排出管から酸化剤ガス流路へ逆流する空気を防止できるため、異常電位の発生を遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に使用される燃料電池システムの３つの実施形態を示す回路模式図である。
【図２】本発明の燃料電池システムの制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートの各段階における燃料電池システムの状態を示す回路模式図である。
【図４】本発明の燃料電池システムの制御方法の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図５】従来の燃料電池システムの制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートの各段階、及び制御終了後しばらく経過した後における燃料電池システムの状態を示す回路模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の燃料電池システムの制御方法は、電解質膜の一面側にアノード電極を備え、他面側にカソード電極を備える膜・電極接合体を備える燃料電池セルが、複数積層して構成される燃料電池スタックと、前記膜・電極接合体の一面側に配置され、前記カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路と、前記酸化剤ガス流路の一端に配置される酸化剤ガス供給管と、前記酸化剤ガス流路の他の一端に配置され、前記酸化剤ガス流路から酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管を介して前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するコンプレッサと、前記酸化剤ガス供給管上においてガス流れ方向に沿って前記コンプレッサ以降に位置する供給酸化剤ガス開閉弁と、前記酸化剤ガス排出管上に配置された排出酸化剤ガス開閉弁と、前記酸化剤ガス流路におけるガス圧力を測定する圧力測定手段と、を備える燃料電池システムを制御する方法であって、燃料電池システム停止時に、コンプレッサを稼働したまま排出酸化剤ガス開閉弁を閉じ、圧力測定手段により酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＡを測定し、前記ガス圧力ＰＡが大気圧を超える所定の圧力Ｐ１以上であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁を閉じると共にコンプレッサを停止し、圧力測定手段によりコンプレッサ停止後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＢを測定し、前記ガス圧力ＰＢが大気圧を超え、かつ前記圧力Ｐ１未満の圧力Ｐ２以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも開き、供給及び排出酸化剤ガス開閉弁開放後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＣを圧力測定手段により測定し、前記ガス圧力ＰＣが大気圧以上であり、かつ前記圧力Ｐ２未満の圧力Ｐ３以下であるとき、供給酸化剤ガス開閉弁及び排出酸化剤ガス開閉弁をいずれも閉じることを特徴とする。
【０００９】
燃料電池の酸化剤ガス流路への空気の逆流を防ぐことを目的として、酸化剤ガス流路の入口側及び出口側に封止機能を有する弁を設ける従来技術が知られている。しかし、封止機能を有する弁の作製にコストがかさむというデメリットがある。
【００１０】
一方、上記空気の逆流防止を目的として、燃料電池の酸化剤ガス流路に空気を供給し、強制的にガス置換することにより、アノード電極及びカソード電極をいずれも瞬時に空気に曝す従来技術も知られている。このような技術により、異常電位に晒される時間を短くすることができる。
しかし、このような技術は、異常電位が毎回発生してしまう為、耐久性に問題が残る。
【００１１】
以下、従来の燃料電池について、運転後に停止し、再始動するまでにおける、セル電圧、カソード電位及びアノード電位の各変化と、当該燃料電池における燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路の状態との関係について説明する。
初めに、運転時の燃料電池において、酸化剤ガス流路中に空気（酸素及び窒素）が、燃料ガス流路中に水素がそれぞれ供給されているとする。この場合、アノード電位０Ｖに対し、カソード電位は所定の電圧（例えば０．８５Ｖ）に維持されている。
これに対し、停止直後の燃料電池においては、カソード電位、アノード電位はいずれも０Ｖとなる。また、燃料ガス流路中の水素がＭＥＧＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＆  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を介して酸化剤ガス流路中にクロスリークするため、酸化剤ガス流路中の酸素が消費される結果、水素豊富な状態となる。電圧が低下する他の原因としては、外部負荷による電力の消費も挙げられる。
【００１２】
停止後しばらく時間が経過した後の燃料電池において、カソード電位及びアノード電位は未だ０Ｖである。しかし、水素のクロスリークが依然続いており、さらに酸化剤ガス流路下流から酸素が混入するため、水素が消費される結果、燃料ガス流路における水素の分圧が低下する。
さらに時間が経過した後の燃料電池において、酸化剤ガス流路下流から混入した酸素は、ＭＥＧＡを介して燃料ガス流路側へクロスリークし始める。その結果カソード電位が上昇し、セル電圧は所定の電圧（例えば１．３Ｖ程度）まで上がる。
【００１３】
さらに時間が経過した後の燃料電池において、下流側から燃料ガス流路にクロスリークした空気は、徐々に燃料ガス流路上流へと遡り、水素の部分欠乏状態を形成する。燃料ガス流路内の水素が最終的に全て消費される結果、燃料電池内部が完全に空気により置換された状態となる。その結果、カソード電位とアノード電位が逆転する。
再始動直後の燃料電池において、燃料ガス流路は、その上流から水素により置換され、空気が燃料ガス流路下流に押しやられる結果、最終的に排気弁から外部へ放出される。この水素置換の過程において、燃料ガス流路に供給される水素と残存する酸素とが反応する結果、異常電位（例えば１．３Ｖ程度）が発生する。
【００１４】
ここで、酸化剤ガス流路に空気を供給し、強制的にガス置換する場合には、酸素が酸化剤ガス流路下流から燃料ガス流路側へクロスリークした際のセル電位の上昇時間を短くすることはできるものの、再始動直後の燃料電池における異常電位の発生を防ぐことはできない。
【００１５】
図５は、従来の燃料電池システムの制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。また、図６は、図５のフローチャートの各段階、及び制御終了後しばらく経過した後における燃料電池システムの状態を示す回路模式図である。図６には、コンプレッサ１、三方弁２（供給酸化剤ガス開閉弁）、調圧弁３（排出酸化剤ガス開閉弁）、及び燃料電池スタックを備える実施形態が模式的に示されている。燃料電池スタック内部には酸化剤ガス流路１６ａ〜１６ｃが設けられ、酸化剤ガス流路１６ａ〜１６ｃのガス流れ方向上流には酸化剤ガス供給管１５ａ〜１５ｃが、ガス流れ方向下流には酸化剤ガス排出管１７ａ〜１７ｃが、それぞれ設けられている。コンプレッサ１は酸化剤ガス供給管１５ａ〜１５ｃのガス流れ方向上流側に設けられ、三方弁２は酸化剤ガス供給管１５ａ〜１５ｃ上の、コンプレッサ１と燃料電池スタックとの間に設けられている。また、調圧弁３は、酸化剤ガス排出管１７ａ〜１７ｃ上に設けられている。三方弁２から延びる残り１つの肢は、酸化剤ガス調整流路として、調圧弁３よりもガス流れ方向下流側の酸化剤ガス排出管１７ａ〜１７ｃと合流する。
図５において、まず、燃料電池システムを停止した後（Ｓ３１）、三方弁２及び調圧弁３を閉じ、コンプレッサ１を停止する（Ｓ３２）。
図６（ａ）は、上記Ｓ３２の段階における燃料電池システムの状態を示した模式図である。三方弁２及び調圧弁３を閉じた直後は、酸化剤ガス供給管１５ａ、酸化剤ガス流路１６ａ、及び酸化剤ガス排出管１７ａの圧力に変化は見られない。
図６（ｂ）は、三方弁２及び調圧弁３を閉じてしばらく放置した後の燃料電池システムの状態を示した模式図である。なお、図６（ｂ）〜（ｃ）中の「丸に十字」の表示は、その流路（又は管）におけるガス圧力が正圧（すなわち大気圧よりも高い圧力）であることを示す。また、図６（ｂ）〜（ｃ）中の「丸に一」の表示は、その流路（又は管）におけるガス圧力が負圧（すなわち大気圧よりも低い圧力）であることを示す。
図６（ｂ）に示すように、酸化剤ガス供給管１５ｂ及び酸化剤ガス排出管１７ｂはいずれも正圧であるのに対し、酸化剤ガス流路１６ｂは負圧である。これは、クロスリークした水素により酸素が消費された結果、酸化剤ガス流路１６ｂ内のガス圧力が低下したためである。この状態のままでは、図６（ｃ）に示すように、酸化剤ガス供給管１５ｃ及び酸化剤ガス排出管１７ｃ中の空気がスタック内の酸化剤ガス流路１６ｃに流入し、その分だけ水素が消費されてしまう。
【００１６】
本発明者は、鋭意努力の結果、燃料電池の停止直後において、デッドボリューム部を含む全ての酸化剤ガス流路内を窒素で満たし、かつデッドボリューム部を含む全ての燃料ガス流路内を水素で満たすことにより、ガス流路上に優れた封止機能を有する弁を設置することなく異常電位の発生を遅くできる（すなわち、異常電位の発生までに時間を稼ぐことができる）ことを見出し、本発明を完成させた。
【００１７】
本発明に使用される燃料電池システムは、（１）燃料電池スタック、（２）酸化剤ガス流路、（３）酸化剤ガス供給管、（４）酸化剤ガス排出管、（５）コンプレッサ、（６）供給酸化剤ガス開閉弁、（７）排出酸化剤ガス開閉弁、及び（８）圧力測定手段を備える。以下、燃料電池システムを構成するこれら装置について説明する。
【００１８】
本発明に使用される燃料電池スタックは、燃料電池セルを複数積層してなるものである。燃料電池セルは、電解質膜の一面側にアノード電極を備え、他面側にカソード電極を備える膜・電極接合体を備える。膜・電極接合体に用いられる電解質膜、アノード電極、及びカソード電極は、燃料電池を構成する膜・電極接合体に通常使用されるものをそれぞれ用いることができる。アノード電極及びカソード電極は、それぞれガス拡散層を備えていてもよい。
【００１９】
膜・電極接合体の一面側には、酸化剤ガス流路が設けられている。酸化剤ガス流路は、膜・電極接合体中のカソード電極に酸化剤ガスを供給する働きを有する。酸化剤ガス流路の態様は特に限定されず、例えば、カソード電極内に設けられた溝であってもよいし、ガス拡散層中の空孔であってもよいし、カソード電極に隣接する管であってもよい。
膜・電極接合体の他面側には、燃料ガス流路が設けられていてもよい。
【００２０】
酸化剤ガス供給管は、酸化剤ガス流路の一端に設けられている。コンプレッサは、酸化剤ガス供給管により酸化剤ガス流路と接続されており、酸化剤ガス供給管を介して酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する働きを有する。
コンプレッサにより供給される酸化剤ガスは、例えば、空気又は酸素である。
酸化剤ガス供給管上には、ガス流れ方向に沿ってコンプレッサ以降に位置する供給酸化剤ガス開閉弁が設けられている。封止機能を有するコンプレッサは、供給酸化剤ガス開閉弁を兼ねていてもよい。供給酸化剤ガス開閉弁の他の態様としては、例えば、三方弁やオンオフ弁などがある。
【００２１】
酸化剤ガス排出管は、酸化剤ガス供給管の反対側に位置し、酸化剤ガス流路の他の一端に設けられている。酸化剤ガス流路から排出した酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出管を介して外部へと放出される。
酸化剤ガス排出管上には、排出酸化剤ガス開閉弁が設けられている。排出酸化剤ガス開閉弁としては、例えば、調圧弁が挙げられる。
【００２２】
さらに、燃料電池システムは、酸化剤ガス流路におけるガス圧力を測定する圧力測定手段を備える。圧力測定手段は、酸化剤ガス流路におけるガス圧力を正確に測定できるものであれば、特に限定されない。また圧力測定手段は、燃料電池システムのどの部位に設けられていてもよい。圧力測定手段の例としては、例えば、圧力計等が挙げられる。
【００２３】
図１は、本発明に使用される燃料電池システムの３つの実施形態を示す回路模式図である。図１においては、燃料電池システムを構成する各装置を、酸化剤ガスの流通経路を線で示して結んでいる。なお、本発明に使用される燃料電池システムは、必ずしもこれら３つの実施形態のみに限られるものではない。
図１（ａ）は、コンプレッサ１、三方弁２、調圧弁３、及び燃料電池スタックを備える実施形態である。燃料電池スタック内部には酸化剤ガス流路６が設けられ、酸化剤ガス流路６のガス流れ方向上流には酸化剤ガス供給管５が、ガス流れ方向下流には酸化剤ガス排出管７が、それぞれ設けられている。コンプレッサ１は酸化剤ガス供給管５のガス流れ方向上流側に設けられ、三方弁２は酸化剤ガス供給管５上の、コンプレッサ１と燃料電池スタックとの間に設けられている。また、調圧弁３は、酸化剤ガス排出管７上に設けられている。三方弁２から延びる残り１つの肢は、酸化剤ガス調整流路８として、調圧弁３よりもガス流れ方向下流側の酸化剤ガス排出管７と合流する。酸化剤ガス調整流路８は、コンプレッサ１より供給される酸化剤ガスのうち過剰分を酸化剤ガス排出管７に逃がす役割を有する。圧力測定手段（図示せず）は、燃料電池スタック内部に設けられている。
図１（ｂ）は、コンプレッサ１、オンオフ弁４、調圧弁３、及び燃料電池スタックを備える実施形態である。図１（ｂ）に示す実施形態は、三方弁２の替わりにオンオフ弁４が設けられ、かつオンオフ弁４の位置が、酸化剤ガス供給管５上かつ酸化剤ガス調整流路８よりもガス流れ方向下流側であること以外は、図１（ａ）と同様である。
図１（ｃ）は、封止機能つきコンプレッサ１ａ、調圧弁３、及び燃料電池スタックを備える実施形態である。図１（ｃ）に示す実施形態は、三方弁２がなく、コンプレッサ１の替わりに封止機能つきコンプレッサ１ａが設けられていること以外は、図１（ａ）と同様である。封止機能つきコンプレッサ１ａは、コンプレッサと供給酸化剤ガス開閉弁の両方の役割を果たす。
【００２４】
図２は、本発明の燃料電池システムの制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。また、図３は、図２のフローチャートの各段階における燃料電池システムの状態を示す回路模式図である。図２の回路模式図は、上述した図１（ａ）と同様の実施形態を指す。
まず、燃料電池システムを停止した後（Ｓ１）、調圧弁３（排出酸化剤ガス開閉弁）を閉じる（Ｓ２）。この際、コンプレッサ１は稼働したままとする。
次に、圧力測定手段により酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＡを測定する（Ｓ３）。ガス圧力ＰＡが所定の圧力Ｐ１以上になったとき、三方弁２（供給酸化剤ガス開閉弁）を閉じると共にコンプレッサ１を停止する（Ｓ４）。ここで、所定の圧力Ｐ１とは、大気圧を超える圧力である。圧力Ｐ１は、酸化剤ガス供給管５ａ、酸化剤ガス流路６ａ、及び酸化剤ガス排出管７ａにおける酸素が全て消費されても、ガス圧力が正圧（すなわち大気圧よりも高い圧力）となる圧力を設定することが好ましい。ガス圧力ＰＡが圧力Ｐ１未満の場合には、引き続き数秒間隔〜数分間隔でガス圧力ＰＡを測定し、圧力Ｐ１と比較する。
図３（ａ）は、上記Ｓ４の段階における燃料電池システムの状態を示した模式図である。なお、図３（ａ）〜（ｃ）中の「丸に十字」の表示は、その流路（又は管）におけるガス圧力が正圧であることを示す。
図３（ａ）に示すように、酸化剤ガス供給管５ａ、酸化剤ガス流路６ａ、及び酸化剤ガス排出管７ａにおいて、いずれも大気圧よりも高いガス圧力であることが分かる。
【００２５】
次に、圧力測定手段によりコンプレッサ１停止後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＢを測定する（Ｓ５）。ガス圧力ＰＢが大気圧を超えかつ圧力Ｐ２以下となったとき、三方弁２及び調圧弁３をいずれも開く（Ｓ６）。ここで、圧力Ｐ２とは、大気圧を超えかつ圧力Ｐ１未満の圧力である。圧力Ｐ２は、予め所定の条件で酸素が完全に消費された後の圧力であることが好ましい。ガス圧力ＰＢが圧力Ｐ２を超える場合には、引き続き数秒間隔〜数分間隔でガス圧力ＰＢを測定し、圧力Ｐ２と比較する。
図３（ｂ）は、上記Ｓ６の段階における燃料電池システムの状態を示した模式図である。図３（ｂ）中の矢印は、三方弁２及び調圧弁３の開放によりガスが出る方向を示す。図３（ｂ）に示すように、酸化剤ガス供給管５ｂ、酸化剤ガス流路６ｂ、及び酸化剤ガス排出管７ｂにおいて、いずれも大気圧よりも高いガス圧力であることが分かる。測定したガス圧力ＰＢが所定の圧力Ｐ２以下であることにより、酸化剤ガス流路中の酸素が全て消費され、酸化剤ガス流路が窒素で満たされると共に、燃料ガス流路が水素で満たされる状態に移行したことが分かる。また、三方弁２及び調圧弁３をいずれも開くことにより、デッドボリューム部（すなわち、酸化剤ガス供給管５ｂ及び酸化剤ガス排出管７ｂ）に残存する酸化剤ガスを排出することができる。その結果、燃料電池の停止完了後に、配管内に残存する酸素によって水素が消費されることを防止できる。
【００２６】
続いて、圧力測定手段により上記２つの弁を開放した後の酸化剤ガス流路におけるガス圧力ＰＣを測定する（Ｓ７）。ガス圧力ＰＣが大気圧以上圧力Ｐ３以下となったとき、三方弁２及び調圧弁３をいずれも閉じる（Ｓ８）。ここで、圧力Ｐ３とは、大気圧を超えかつ圧力Ｐ２未満の圧力である。ガス圧力ＰＣが圧力Ｐ３を超える場合には、引き続き数秒間隔〜数分間隔でガス圧力ＰＣを測定し、圧力Ｐ３と比較する。
図３（ｃ）は、上記Ｓ８の段階における燃料電池システムの状態を示した模式図である。図３（ｃ）に示すように、酸化剤ガス供給管５ｃ、酸化剤ガス流路６ｃ、及び酸化剤ガス排出管７ｃにおいて、いずれも大気圧よりも高いガス圧力であることが分かる。
このように、Ｓ１〜Ｓ８まで一貫して大気圧よりも高い圧力を維持できるため、酸化剤ガス流路中の酸素が全て消費された後も、対流によって外部から酸素を取り込むことが無い。したがって、アノード電極における水素の消費を抑制できる結果、異常電位の発生を遅らせることができる。
【００２７】
Ｓ６〜Ｓ８までの制御は、短時間で行うことが好ましい。三方弁２及び調圧弁３を開いて閉じるまでの時間は、例えば、０．５秒間としてもよい。もっとも、弁を開いて閉じる時間間隔は、弁の種類、配管径、デッドボリューム等に応じて最適化することができる。
【００２８】
図４は、本発明の燃料電池システムの制御方法の他の実施形態を示すフローチャートである。Ｓ１１〜Ｓ１２については、上記図２のＳ１〜Ｓ２と同様である。
次に、燃料ガス流路におけるガス圧力（燃料ガス圧力）を測定する（Ｓ１３）。燃料ガス圧力が所定の圧力Ｐ０未満である場合には、燃料ガス流路に燃料ガスを供給し（Ｓ１４）、次の工程に移る。アノードガス圧力が所定の圧力Ｐ０以上である場合には、そのまま次の工程に移る。
以下、Ｓ１５〜Ｓ２０については、上記図２のＳ３〜Ｓ８と同様である。
このように、水素を適宜供給することにより、燃料ガス流路側における、酸素消費に伴う燃料ガス分圧の低下を防止できる。
【００２９】
以上のように、本発明の燃料電池システムの制御方法においては、燃料電池の停止後、速やかに燃料ガス流路を水素で満たし、かつ酸化剤ガス流路を窒素で満たした状態にできるとともに、デッドボリューム部分における空気を排出することができる。その結果、燃料電池システム停止後に、デッドボリューム部分に残存する酸素による水素の消費を防止できる。さらに、燃料電池システム停止時に酸化剤ガス流路が負圧にならないように制御することによって、対流による酸素の流入を防止できるため、異常電位の発生を遅らせることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  コンプレッサ
１ａ  封止機能つきコンプレッサ
２  三方弁
３  調圧弁
４  オンオフ弁
５，５ａ，５ｂ，５ｃ  酸化剤ガス供給管
６，６ａ，６ｂ，６ｃ  酸化剤ガス流路
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  酸化剤ガス排出管
８  酸化剤ガス調整流路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  酸化剤ガス供給管
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  酸化剤ガス流路
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  酸化剤ガス排出管
【図１】
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【図２】
2015204190.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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