(57)【要約】    【課題】燃料電池の停止保管時にアノードへの酸化剤の侵入を防ぎ、カソードの劣化を抑制できる燃料電池システム及びその運転停止方法を提供すること。    【解決手段】本方法は、アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段及び配管を介してアノードの排気口に接続されるタンクと、一端がアノードの排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、第３開閉手段を介して前記アノードに供給し、第４開閉手段を介してタンクに供給する燃料ガス生成部とを備える燃料電池システムにおいて、燃料電池の停止動作を開始する所定時間前に、第４開閉手段を開き、水素含有ガスをタンクに貯蔵する第１ステップ（Ｓ１）と、停止動作が開始すると、第３及び第４開閉手段を閉め、第１開閉手段を開く第２ステップ（Ｓ２、Ｓ３）とを含む。【選択図】図２
2008251356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有する燃料電池と、
第１開閉手段が配置された配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、
一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、
原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給し、第４開閉手段を介して前記タンクに供給する燃料ガス生成部と、を備え、
前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第４開閉手段が開き、前記水素含有ガスを前記タンクに貯蔵し、前記停止動作が開始すると、前記第３及び第４開閉手段が閉まり、前記第１開閉手段が開くことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
アノード及びカソードを有する燃料電池と、
第１開閉手段が配置された配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、
一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、
原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給する燃料ガス生成部と、を備え、
前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第１開閉手段が開き、前記アノードの前記排気口から前記排ガスを前記タンクに貯蔵し、前記停止動作が開始すると、前記第３開閉手段が閉まることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記停止動作が開始すると、前記第２開閉手段が閉まることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記温度検出部によって検出された温度が所定値以下の場合に、前記第２開閉手段が閉まることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記アノードの前記排気口の付近に触媒をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記タンクが、前記タンク内の圧力を調整する調圧手段を備え、
前記調圧手段が、前記原燃料ガスを供給する配管に第５開閉手段を介して接続され、
前記第１開閉手段が開いている場合に、前記第５開閉手段が開いて前記調圧手段に前記原燃料ガスが供給されることにより、前記タンクを昇圧させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段及び配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給し、第４開閉手段を介して前記タンクに供給する燃料ガス生成部とを備える燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第４開閉手段を開き、前記水素含有ガスを前記タンクに貯蔵する第１ステップと、
前記停止動作が開始すると、前記第３及び第４開閉手段を閉め、前記第１開閉手段を開く第２ステップと、を含むことを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。
【請求項８】
アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段及び配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを第３開閉手段を介して前記アノードに供給する燃料ガス生成部とを備える燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第１開閉手段を開き、前記アノードの前記排気口からの排ガスを前記タンクに貯蔵する第１ステップと、
前記停止動作が開始すると、前記第３開閉手段を閉める第２ステップと、を含むことを特徴とする燃料電池システムの運転停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその運転停止方法に関し、より詳細には、燃料電池システムの停止時にアノードに空気の混入を防いでカソードの劣化を抑制することができる燃料電池システム及びその運転停止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜を介装するアノード（燃料極）とカソード（酸素極）とを有するセルを備え、アノード側に燃料ガスである水素含有ガスを供給し、カソード側に酸化剤である酸素含有ガスを供給することにより、電気エネルギーを出力する装置である。アノード及びカソードは、それぞれ、触媒を備え、燃料ガスや酸化剤を触媒に接触させ、電解質膜に伝達させるために多孔質状に形成されている。
【０００３】
一般に、このような燃料電池は、システムが停止している際、カソード側からアノード側に空気が侵入することによって、アノード側とカソード側の両方に空気が存在する状態になる。そして、空気が存在するアノードの裏側のカソードの電位が上昇し、カソードの電極材料の劣化が起こる。この劣化は燃料電池のセル温度が高いほど促進される。
【０００４】
また、燃料電池の開回路電圧（ＯＣＶ）状態でアノード側に水素と酸素が混入する場合にも、同様な問題が起こる。
【０００５】
特に、例えば家庭などで使用される、起動、停止、保管の繰り返し動作を比較的短い周期で行う燃料電池では問題が一層深刻となる。
【０００６】
この問題に対して、従来の技術では、燃料電池を停止するときに、カソード電極への酸素含有ガスの供給を停止した状態で、セルを発電させて、酸素極の酸素を消費する酸素消費処理を行い、その後、カソード極にパージ用ガスを存在させるパージ処理を行って燃料電池を保管していた（特許文献１を参照）。また、燃料電池の停止後にセル温度が低下してセル内が負圧になること、保管中にガスが拡散することなどによって、セル内に空気が侵入する場合にさらに対処するために、燃料電池本体を、還元性雰囲気または不活性雰囲気に保たれた密閉容器内に収納することにより、燃料電池のセル内への酸素の侵入を防止して電極の劣化を防止する技術も提案された（特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−９３４４８号公報
【特許文献２】特開２００６−８５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献１では、酸素含有ガスの供給を停止した後の発電制御がどの程度まで続くかを判断することが難しいという問題がある。また、燃料電池の冷却時に酸素を含んだ外気の逆流、又は燃料電池の保管時の外気の侵入によるカソード側の電極の劣化が依然問題として残っている。
【０００８】
さらに、上記した特許文献２では、密閉容器が燃料電池の冷却に不利な面を有する以外に、燃料電池本体を密閉する密閉容器を製造すること自体も燃料電池システムのコスト高につながるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、アノード側への酸素侵入を防ぎ、カソード側の電極の劣化を抑制することができる燃料電池システム及びその運転停止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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システム（１）は、アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段が配置された配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給し、第４開閉手段を介して前記タンクに供給する燃料ガス生成部と、を備え、前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第４開閉手段が開き、前記水素含有ガスを前記タンクに貯蔵し、前記停止動作が開始すると、前記第３及び第４開閉手段が閉まり、前記第１開閉手段が開くことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システム（２）は、アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段が配置された配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給する燃料ガス生成部と、を備え、前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第１開閉手段が開き、前記アノードの前記排気口から前記排ガスを前記タンクに貯蔵し、前記停止動作が開始すると、前記第３開閉手段が閉まることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池システム（３）は、上記の燃料電池システム（１）又は（２）において、前記停止動作が開始すると、前記第２開閉手段が閉まることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システム（４）は、上記の燃料電池システム（１）又は（２）において、前記燃料電池の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記温度検出部によって検出された温度が所定値以下の場合に、前記第２開閉手段が閉まることを特徴としている。
【００１４】
さらに、本発明に係る燃料電池システム（５）は、上記の燃料電池システム（１）〜（４）の何れかにおいて、前記アノードの前記排気口の付近に触媒をさらに備えることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る燃料電池システム（６）は、上記の燃料電池システム（１）〜（５）の何れかにおいて、前記タンクが、前記タンク内の圧力を調整する調圧手段を備え、前記調圧手段が、前記原燃料ガスを供給する配管に第５開閉手段を介して接続され、前記第１開閉手段が開いている場合に、前記第５開閉手段が開いて前記調圧手段に前記原燃料ガスが供給されることにより、前記タンクを昇圧させることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムの運転停止方法（１）は、アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段及び配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを、第３開閉手段を介して前記アノードに供給し、第４開閉手段を介して前記タンクに供給する燃料ガス生成部とを備える燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第４開閉手段を開き、前記水素含有ガスを前記タンクに貯蔵する第１ステップと、前記停止動作が開始すると、前記第３及び第４開閉手段を閉め、前記第１開閉手段を開く第２ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る燃料電池システムの運転停止方法（２）は、アノード及びカソードを有する燃料電池と、第１開閉手段及び配管を介して前記アノードの排気口に接続されるタンクと、一端が前記アノードの前記排気口に接続され、他端から排ガスが排出される第２開閉手段と、原燃料ガスを供給されて水素含有ガスを生成し、生成された前記水素含有ガスを第３開閉手段を介して前記アノードに供給する燃料ガス生成部とを備える燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の停止動作を開始する所定の時間前に、前記第１開閉手段を開き、前記アノードの前記排気口からの排ガスを前記タンクに貯蔵する第１ステップと、前記停止動作が開始すると、前記第３開閉手段を閉める第２ステップと、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料電池システムにおいて、運転を停止するときに燃料電池内のアノードに別のタンク内に予め貯蔵していた水素含有ガスを流し、燃料電池のセルスタック内の気圧をできるだけ外気圧よりも高くすることにより、停止状態における酸素を含んだ外気の混入を防ぎ、燃料電池の劣化、特に、カソード側の劣化を抑制することができる。
【００１９】
また、万一、外気が逆流しても、アノード側の出口及びその付近の排気管に備えられた触媒により酸素が燃焼し、カソード側の電極の劣化を防止することができるという効果がある。
【００２０】
さらに、燃料電池の保管時に、タンク内に貯蔵していたガスによって燃料電池のセルスタック内の気圧を所定のレベルに維持することにより、簡単に、保管時の外気侵入を一層確実に防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本第１の実施の形態に係る燃料電池システムは、燃料電池１、燃料ガス生成部２、酸素供給部３、タンク４、温度検出部５、これら各部を図示するように互いに接続する配管に配置された開閉手段Ｖ１〜Ｖ７、これら各部（開閉手段を含む）を制御する制御部６、及び触媒７を備える。図１においては、本発明の第１の実施の形態を説明するために必要となる構成を示し、その他の構成要素は省略しているが、本燃料電池システムは電力を供給する機能を実現する上で必要となる通常の構成要素を備えている。
【００２４】
燃料電池１は、電解質膜を介装するアノード（水素極）とカソード（酸素極）とを有するセルが複数直列に接続されたセルスタックを備えて構成され、水素含有ガスがアノードに供給され、酸素含有ガスがカソードに供給されて水素含有ガスと酸素含有ガスとが電気化学反応することにより発電する装置である。図１においては、図面の簡潔さ及び説明の容易さのために燃料電池１のセルスタックに１つの単位セルのみを示しているが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００２５】
燃料ガス生成部２は、燃料ガスである水素含有ガスを燃料電池１に供給する手段である。例えば、改質器として具現されて、都市ガス（１３Ａ）のような原燃料ガス（例えば、ＣＨ４等）を改質して燃料である水素含有ガスを生成する。生成された水素含有ガスは、配管及び開閉手段Ｖ３を通じてセルスタック内のアノードに供給され、また配管及び開閉手段Ｖ４を通じてタンク４に供給され、反応後は排気路１１及び開閉手段Ｖ２を介して排出される。アノード及びタンク４への水素含有ガスの供給量及び供給時期は、燃料電池１の発電状況に応じて制御部６からの制御信号によって、開閉手段Ｖ３又は開閉手段Ｖ４が開閉することによって制御される。
【００２６】
酸素供給部３は、酸素又は酸素含有ガスを、配管及び開閉手段Ｖ６を通じて燃料電池１内のセルスタックのカソードに供給する手段である。例えば、空気ファン又は空気ブロアーとして具現され、制御部６からの制御信号によってＯＮ・ＯＦＦが制御され、空気を酸素含有ガスとしてセルスタックのカソードに供給する。また、反応後に燃料電池１内に残存する酸素を含むガスは、所定の排気路（図示せず）を通じて排出される。
【００２７】
タンク４は水素を含有するガスを収容する容器であり、本実施の形態では、燃料ガス生成部２から供給される水素含有ガスを貯蔵するように構成される。燃料電池１の運転が停止動作に入ると、燃料電池の冷却によるセルスタック内の減圧につれて、貯蔵されていた水素含有ガスは配管及び開閉手段Ｖ１を通じて自動的に燃料電池１のアノード側に流れていく。
【００２８】
タンク４は、気体を収容する簡単な容器であってもよいが、本実施の形態では、さらに開閉手段及びピストンのような構成要素を有し、原燃料ガスによって加圧されることができるようになっているものとする。即ち、加圧の状態では、開閉手段Ｖ５を開き、開閉手段Ｖ７を閉めてタンク４内の圧力を上昇させる。そうではない状態では、開閉手段Ｖ５を閉め、開閉手段Ｖ７を開き、例えば、タンク４内に貯めているガスが外気と均衡状態になることができる。
【００２９】
また、タンク４の容量は、燃料電池の出力容量によって決まり、例えば家庭用の出力が約１ｋＷの燃料電池の場合、約数十〜数百ｍＬの範囲内である。
【００３０】
温度検出部５は、燃料電池１のセルスタックの温度を検出する手段であって、例えば、セルスタックのアノードの排気口等に配置された熱電対や測温抵抗体であることができる。
【００３１】
Ｖ１〜Ｖ７は、ガスの通過をコントロールする開閉手段であり、例えば、電磁バルブのようなものであり、制御部６からの制御信号によって開閉が制御される。
【００３２】
制御部６は、上記各部に接続され、また各部とのインターフェース部（何れも図示せず）を備え、燃料電池の運転時に、燃料電池１へ供給する水素含有ガスの量や、酸素含有ガスの量、及び温度等を制御し、また停止するときの停止動作や、停止状態における燃料電池１の保管状態を制御するように構成されている。
【００３３】
触媒７は、セルスタックのアノードの排気口の外側、及び排気口に接続される配管１１の一部に塗布された白金系の金属触媒である。排気配管１１からバルブＶ２を通じて酸素を含んだ外気が逆流してくる場合、アノードの出口で燃焼させて、アノードへの酸素の逆流を防ぐ役割を果たすものである。
【００３４】
以上の構成によって、本燃料電池システムは、運転停止前にタンク４が燃料ガスである水素含有ガスを予め貯蔵し、停止動作の開始と共に、貯蔵していた水素含有ガスを燃料電池１のアノードに向かって流すことにより、アノードへの酸化剤の混入や侵入を防ぎ、よって、カソードの電極材料の劣化を抑える。以下、本実施の形態に係る燃料電池システムの運転停止方法について具体的に説明する。
【００３５】
図２は、図１に示した本第１の実施の形態に係る燃料電池システムの運転停止方法を説明するフローチャートである。なお、以下では、Ｖ１〜Ｖ７をバルブとして説明する。
【００３６】
本燃料電池システムが通常運転している際に、ステップＳ０において、制御部６の制御により、バルブＶ１、Ｖ４及びＶ５が閉じ、バルブＶ２、Ｖ３及びＶ６が開いている状態にセットされている。燃料ガス生成部２は、原燃料の都市ガス１３Ａを供給されて、水素含有ガスを生成して燃料電池１内のセルスタックのアノードに出力し、酸素供給部３は、空気を燃料電池１内のカソードに供給し、燃料電池１からは電力が供給される。  ステップＳ１において、本燃料電池システムが停止する所定時間前に、バルブＶ４を開き、タンク４に燃料ガス生成部２から出力された水素含有ガスを充填する。
【００３７】
ステップＳ２において、燃料ガス生成部２及び酸素供給部３が制御されて水素含有ガス及び空気の供給を停止し、バルブＶ３、Ｖ４、Ｖ６が制御されて閉じ、燃料電池の運転が停止する。同時に、バルブＶ１が制御されて開き、燃料電池１の冷却に伴うセルスタック内の減圧により、タンク４内に貯蔵された水素含有ガスが自動的に、配管を通じてアノードに流れだす。この時、燃料電池１が冷却中であるために、バルブＶ２は開いた状態を維持するように制御される。
【００３８】
ステップＳ３において、燃料電池１が冷却状態に置かれる。即ち、バルブＶ３、Ｖ４、Ｖ６が閉じており、バルブＶ１、Ｖ２が開いており、燃料電池１の温度が下がるにつれて、セルスタック内の圧力が低下するので、同じ圧力になるようにタンク４から水素含有ガスがセルスタックに流れる。
【００３９】
ステップＳ４において、温度検出部５が燃料電池１の温度を検出する。
【００４０】
ステップＳ５において、制御部６は、ステップＳ４において温度検出部５の検出した燃料電池１の温度が所定の温度、例えば、外気の温度まで下がったか否かを判断する。所定の温度まで下がった場合、ステップＳ６に進む。所定の温度まで下がっていない場合には、ステップＳ３に戻って、燃料電池１を引き続き冷却させる。
【００４１】
ステップＳ６において、バルブＶ２を閉めて、燃料電池１を保管状態に維持する。即ち、この保管モードでは、燃料電池１と接続する配管に配置されたバルブＶ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６を閉めて、燃料電池１を保管状態に維持する。
【００４２】
また、必要に応じて、保管状態において外部から酸素を含んだ外気の侵入を防ぐために、原燃料ガスを止めているバルブＶ５を開き、バルブＶ７を閉め、タンク４に圧力をかけることにより、燃料電池１内の圧力を一定に維持し、即ち、外気圧よりすこし高く維持するようにしてもよい。これにより、外気の混入を一層確実に回避することができる。
【００４３】
このように、本第１の実施の形態に係る燃料電池システム及びその運転停止方法によれば、燃料電池のアノードの出口に接続されたタンクを設け、燃料電池の運転停止の前に、タンクに燃焼ガスである水素含有ガスを充填し、停止動作と同時に、タンク内に貯蔵したガスが圧力差により自動的にアノードへ流れ出すことにより、運転を停止させた後、燃料電池の温度低下に伴うセルスタック内の圧力の低下に起因して外気がアノードに侵入することを防ぐことができる。同時に、保管状態においても燃料電池のセルスタック内の圧力を一定レベルに維持できるので、一層確実に外気の侵入を防ぐことができる。これにより、カソード側の電極材料の劣化を軽減することが可能となる。
【００４４】
また、燃料電池のセルスタック内の圧力が外気圧とそれほど変わらない状態の場合、たとえ外気が例えばバルブＶ２を通じて多少侵入したとしても、触媒７がアノードの出口等に設けられているため、酸素を燃焼させるので、カソード側の電極材料の劣化を引き起こさない。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。本燃料電池システムは、図１に示した第１の実施の形態に係る燃料電池システムに類似する構成をしており、図３では、図１と同じ機能の構成要素には同じ符号を付している。即ち、図３に示した燃料電池システムは、通常水素を含んでいる燃料電池１のセルスタックのアノード側の排ガスをタンク４に貯蔵するように構成されている点、及び触媒７が省かれている点で、図１に示した燃料電池システムと異なる。
【００４６】
以上の構成によって、本燃料電池システムは、運転停止前にタンク４が予め燃料電池のセルスタックのアノード側の排ガスを貯蔵し、停止動作の開始と共に、貯蔵していた水素を含む排ガスを再び燃料電池１のアノードに向かって流すことにより、アノードへの酸化剤の混入や侵入を防ぎ、よって、カソードの電極材料の劣化を抑える。以下、その運転停止方法について具体的に説明する。
【００４７】
図４は、図３に示した本燃料電池システムの停止動作を説明するフローチャートである。なお、以下では、図２を用いて説明した処理と同様の処理は簡略に記載する。
【００４８】
ステップＳ１０において、図２のステップＳ０と同様に、本燃料電池システムが通常運転する際に、制御部６の制御により、バルブＶ１及びＶ５が閉じ、バルブＶ２、Ｖ３及びＶ６が開いた状態にセットされる。燃料ガス生成部２は、原燃料の都市ガス１３Ａを供給されて、水素含有ガスを生成して燃料電池１内のセルスタックのアノードに出力し、酸素供給部３は、空気を燃料電池１内のセルスタックのカソードに供給し、燃料電池１からは電力が供給される。
【００４９】
ステップＳ１１において、本燃料電池システムが停止する所定の時間前に、バルブＶ１を開き、タンク４に燃料電池１のセルスタックのアノード側の排ガスを充填する。
【００５０】
ステップＳ１２において、燃料ガス生成部２及び酸素供給部３が制御されて水素含有ガス及び空気の供給を停止し、バルブＶ３、Ｖ６が制御されて閉じ、燃料電池の運転が停止する。燃料電池１の冷却につれて、セルスタック内の減圧が徐々に始まり、バルブＶ１が開いているままになっているので、タンク４内に貯蔵した排ガスが自動的に、配管を通じてアノード側に流れだす。なお、この時、燃料電池１が冷却中であるために、バルブＶ２は引き続いて開いた状態に制御される。
【００５１】
ステップＳ１３において、燃料電池１が冷却状態に置かれる。即ち、バルブＶ３、Ｖ６が閉じており、バルブＶ１、Ｖ２が開いており、燃料電池１の温度が下がるにつれて、セルスタック内の圧力が低下するので、同じ圧力になるようにタンク４から水素を含有する排ガスがセルスタックに流れる。
【００５２】
ステップＳ１４において、温度検出部５が燃料電池１の温度を検出する。
【００５３】
ステップＳ１５において、制御部６は、ステップＳ１４において温度検出部５の検出した燃料電池１の温度が所定の温度、例えば、外気の温度まで下がったか否かを判断する。所定の温度に下がった場合、ステップＳ１６に進む。所定の温度に下がっていない場合には、ステップＳ１３に戻って、燃料電池１を引き続き冷却させる。
【００５４】
ステップＳ１６において、バルブＶ２を閉めて、燃料電池１を保管状態に維持する。即ち、この保管モードでは、燃料電池１と接続される配管に配置されたバルブＶ２、Ｖ３、Ｖ６を閉め、燃料電池１を保管状態に維持する。
【００５５】
また、必要に応じて、保管状態において外部から酸素を含んだ外気の侵入を防ぐために、原燃料ガスを止めているバルブＶ５を開き、バルブＶ７を閉め、タンク４に圧力をかけることにより、燃料電池１内の圧力を一定に維持するようにしてもよい。これにより、外気の混入を一層確実に回避することができる。
【００５６】
このように、本第２の実施の形態に係る燃料電池システム及びその運転停止方法によれば、燃料電池のセルスタックのアノードの出口に接続されたタンクを設け、燃料電池の運転停止の前に、タンクに水素を含有する燃料電池の排ガスを充填し、停止動作と同時に、タンク内に貯蔵した排ガスが圧力差により自動的にアノードへ流れ出すことにより、燃料電池が運転停止した後、セルスタックの温度低下に伴う圧力の低下により外気がアノードに侵入することを防ぐことができる。同時に、保管状態においても燃料電池のセルスタック内の圧力を一定レベルに維持することができるので、一層確実に外気の侵入を防ぐことができる。これにより、カソード側の電極材料の劣化を軽減することが可能となる。
【００５７】
もちろん、本第２の実施の形態でも、上記した第１の実施の形態と同様に、アノードの出口側に触媒７を備えて、セルスタック内の圧力が外気圧とそれほど変わらない状態等の場合において、たとえ外気が例えばバルブＶ２を通じて多少侵入したとしても、触媒７が酸素を燃焼させるので、カソード側の電極材料の劣化を引き起こさない。
【００５８】
さらに、上記した第１及び第２の実施の形態では、タンクからアノードへのガスの供給は、燃料電池の冷却に伴うセルスタックの減圧により自動的に行われたが、バルブＶ５を開いてタンクを昇圧し、タンクが原燃料の都市ガスの供給ラインと平衡圧になることにより行われてもよい。
【００５９】
また、燃料電池の発電開始時には、タンク内のガスが、例えば都市ガスのよう原燃料ガスによりパージされるようにしてもよい。
【００６０】
以上では、本発明を具体的な実施の形態によって説明したが、本発明は、決してそれらに限定されるものではなく、本発明に係る燃料電池システム及びその運転停止方法は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々変更して実現することが可能である。
【００６１】
例えば、第1実施の形態において、バルブＶ３は、燃料ガス生成部２からの配管が分岐する点と燃料ガス生成部２との間の配管に配置されていてもよい。
【００６２】
また、第１及び第２実施の形態において、温度検出部を用いて燃料電池の温度を検出し、燃料電池１が十分に冷却された後にバルブＶ２を閉じる場合を説明したが、燃料電池の冷却を待たずに、バルブＶ２を閉めてもよい。例えば、運転停止動作に入ると、バルブＶ２は、ステップＳ２またはＳ１２において、バルブＶ３やバルブＶ６と同時に閉じるように制御されてもよい。即ち、冷却モードと保管モードを区別しなくてもよい。この場合、温度検出部を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの運転停止方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの運転停止方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１  燃料電池
２  燃料ガス生成部
３  酸素供給部
４  タンク
５  温度検出部
６  制御部
７  触媒
１１  （排気）配管
Ｖ１〜Ｖ７  開閉手段（バルブ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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