(57)【要約】  【課題】  長期間の保管において触媒劣化を生じてしまい、燃料電池の耐久性が悪化することがあった。  【解決手段】  燃料電池の保管期間において、（ａ）酸化剤極よりも上流に設けられた仕切弁４１と、酸化剤極よりも下流に設けられた仕切弁４２との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および／または（ｂ）燃料極よりも上流に設けられた仕切弁３７と、燃料極よりも下流に設けられた仕切弁４３との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知を行う酸素濃度検知器５０、５１と、検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）仕切弁４１と仕切弁４２との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）仕切弁３７と仕切弁４３との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う制御部４５とを備えた、燃料電池発電装置である。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および／または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知を行う酸素濃度検知手段と、
前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入手段とを備えた、燃料電池運転装置。
【請求項２】
前記所定の燃料ガスを清浄化する燃料ガス清浄化手段をさらに備え、
前記所定のパージ用ガスは、前記清浄化された燃料ガスである請求項１記載の燃料電池運転装置。
【請求項３】
前記所定値は、１０ｐｐｍである請求項１記載の燃料電池運転装置。
【請求項４】
燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および／または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知を行う酸素濃度検知ステップと、
前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入ステップとを備えた、燃料電池運転方法。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池運転方法の、前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入手段と、              
前記酸化剤極の電位と前記燃料極の電位との電位差の検知を行う電位差検知手段と、
前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入手段とを備えた、燃料電池運転装置。
【請求項７】
前記所定の燃料ガスを清浄化する燃料ガス清浄化手段をさらに備え、
前記所定のパージ用ガスは、前記清浄化された燃料ガスである請求項６記載の燃料電池運転装置。
【請求項８】
前記所定値は、１０ｍＶである請求項６記載の燃料電池運転装置。
【請求項９】
燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入ステップと、            前記酸化剤極の電位と前記燃料極の電位との電位差の検知を行う電位差検知ステップと、
前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入ステップとを備えた、燃料電池運転方法。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池運転方法の、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入ステップと、前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項５または１０記載のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池運転装置、燃料電池運転方法、プログラム、および記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池の一般的な構成を固体高分子形燃料電池で説明する。
【０００３】
燃料電池とは、主に水素と酸素から電気エネルギーと熱エネルギーを得るものである。
【０００４】
Ｐｔなどの触媒作用により、燃料極側では
（化１）
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
に示す反応が起こり、酸化剤極側では
（化２）
Ｏ２／２＋２Ｈ＋→Ｈ２Ｏ
で表される反応が起こる。
【０００５】
全反応は
（化３）
Ｈ２＋Ｏ２／２→Ｈ２Ｏ
で表される。
【０００６】
燃料極側では一酸化炭素などによる劣化を防ぐため、Ｐｔの他にもＲｕとの混合物や合金が使用される。これらの作用により燃料電池は、水素と酸素が反応し、反応生成物としては水のみができる。環境への影響物質が排出されないのが大きな特徴である。
【０００７】
しかし、電気や熱のエネルギーを必要としていない時まで動かす必要はないため、必要なときに起動し不必要なときに停止する「起動・停止型」の運転が求められている。
【０００８】
その起動・停止の方法としていくつかの方法が考えられてきた。
【０００９】
停止時には、酸素含有ガスと燃料ガスの供給を停止しそのままにしておく方法や、酸化剤極のみをパージする方法や、燃料極のみをパージする方法がある。
【００１０】
また、保管時に電解質であるイオン交換膜の保水状態を維持するために加湿された不活性ガスあるいは水を封入した停止・保管の方法が示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、運転停止時おける酸化剤極の酸化または不純物付着を防止するため、酸素含有ガスの供給を停止した状態で発電し、酸素消費操作を行い耐久性の向上を図る方法が示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２５１７８８号公報
【特許文献２】特開２００２−９３４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、燃料ガスを保持したまま停止保管する方法は、安全性に問題があり、酸素含有ガスを保持したまま停止保管する方法は、酸素による触媒酸化による性能低下と電位による触媒機能の低下が問題である。たとえば、停止時に酸化剤極では電位が０．９Ｖの高電位に達し、Ｐｔ触媒の溶出やシンタリングが発生し、燃料極では電位が０．６８Ｖ以上に達しＲｕの溶出が発生し、触媒機能が低下する。
【００１３】
また、両極を不活性ガスなどでパージする停止保管方法では、両極の電位差はゼロになるが、両極の電位は、停止の方法により様々な値をとる。たとえば、燃料極をパージしてから酸化剤極をパージした場合、両極の電位差はゼロ、電位は０．９Ｖに近い高電位を示す。一方、酸化剤極をパージしてから燃料極をパージすると両極の電位差はゼロ、電位は０Ｖに近い値を示す。
【００１４】
そして、本発明者は、両極の電位は停止時だけでなく保管時にも変化することに気付いた。
【００１５】
燃料電池発電装置の停止保管期間は、数時間から数日、数ヶ月が考えられる。そのため、両極をある一定の電位で電位差ゼロに停止保管した後、微量のガスリークなどにより両極の電位が変化したりすることがあるのである。
【００１６】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、長期間の保管においても触媒劣化を生じにくくし、燃料電池の耐久性をより向上させることができる燃料電池運転装置、燃料電池運転方法、プログラム、および記録媒体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】
【００１７】
第１の本発明は、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および／または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知を行う酸素濃度検知手段）と、
前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入手段とを備えた、燃料電池運転装置である。
【００１８】
第２の本発明は、前記所定の燃料ガスを清浄化する燃料ガス清浄化手段をさらに備え、
前記所定のパージ用ガスは、前記清浄化された燃料ガスである第１の本発明の燃料電池運転装置である。
【００１９】
第３の本発明は、前記所定値は、１０ｐｐｍである第１の本発明の燃料電池運転装置である。
【００２０】
第４の本発明は、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および／または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知を行う酸素濃度検知ステップと、
前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入ステップとを備えた、燃料電池運転方法である。
【００２１】
第５の本発明は、請求項４記載の燃料電池運転方法の、前記検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および／または前記検知された燃料ガス流路酸素濃度が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および／または（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行うパージ用ガス注入ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２２】
第６の本発明は、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入手段と、                                                            
前記酸化剤極の電位と前記燃料極の電位との電位差の検知を行う電位差検知手段と、
前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入手段とを備えた、燃料電池運転装置である。
【００２３】
第７の本発明は、前記所定の燃料ガスを清浄化する燃料ガス清浄化手段をさらに備え、
前記所定のパージ用ガスは、前記清浄化された燃料ガスである第６の本発明の燃料電池運転装置である。
【００２４】
第８の本発明は、前記所定値は、１０ｍＶである第６の本発明の燃料電池運転装置である。
【００２５】
第９の本発明は、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入ステップと、                                                            
前記酸化剤極の電位と前記燃料極の電位との電位差の検知を行う電位差検知ステップと、
前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入ステップとを備えた、燃料電池運転方法である。
【００２６】
第１０の本発明は、、第９の本発明の燃料電池運転方法の、燃料電池の保管期間において、（１）前記燃料電池の酸化剤極に対して所定の酸素含有ガスを供給し排出するための酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも上流に設けられた酸素含有ガス流路上流弁と、前記酸素含有ガス流路において前記酸化剤極よりも下流に設けられた酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（２）前記燃料電池の燃料極に対して所定の燃料ガスを供給し排出するため燃料ガス流路において前記燃料極よりも上流に設けられた燃料ガス流路上流弁と、前記燃料ガス供給流路において前記燃料極よりも下流に設けられた燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を行う第一のパージ用ガス注入ステップと、前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入が行われる前後における前記検知が行われた電位差の変化が所定値以上である場合に、（ａ）前記酸素含有ガス流路上流弁と前記酸素含有ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）前記燃料ガス流路上流弁と前記燃料ガス流路下流弁との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入を再び行う第二のパージ用ガス注入ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２７】
第１１の本発明は、第５または第１０の本発明のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、長期間の保管においても触媒劣化を生じにくくし、燃料電池の耐久性をより向上させることができるという長所を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
はじめに、図１〜３を主として参照しながら、本実施の形態の燃料電池発電装置の構成について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池の中でも高分子電解質型燃料電池（以降、ＰＥＦＣと称する）の基本構成を示している。
【００３２】
燃料電池は、水素などの燃料ガスと空気などの酸素含有ガスをガス拡散電極によって電気化学的に反応させるもので、電気と熱とを同時に発生させるものである。
【００３３】
水素などの燃料ガスの関与する側をアノードと呼び、関連する手段の符号にａを付け、空気などの酸素含有ガスの関与する側をカソードと呼び、関連する手段の符号にｃを付けた。
【００３４】
１は電解質であり、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜等が利用させる。電解質１（以降、膜と称することもある）の両面には、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒反応層２ａ、２ｃを密着して配置してある。この触媒反応層で前述の（化１）と（化２）に示す反応が発生する。
【００３５】
少なくとも水素を含む燃料ガス（以降、アノードガスと称する）は（化１）に示す反応（以降、アノード反応と称する）を行う。
【００３６】
電解質１を介して移動した水素イオンは、酸素含有ガス（以降、カソードガスと称する）と触媒反応層２ｃで（化２）に示す反応（以降、カソード反応と称する）を行い、水を生成し、このとき電気と熱を生ずる。
【００３７】
さらに触媒反応層２ａ、２ｃの外面には、ガス通気性と導電性を兼ね備えた拡散層３ａ、３ｃをこれに密着して配置する。この拡散層３ａ、３ｃと触媒反応層２ａ、２ｃにより電極４ａ、４ｃを構成する。
【００３８】
５は電極電解質接合体（以降、ＭＥＡと称する）であり、電極４ａ、４ｃと電解質１とで形成している。
【００３９】
ＭＥＡ５を機械的に固定するとともに、隣接するＭＥＡ５同士を互いに電気的に直列に接続し、さらに電極に反応ガスを供給し、かつ反応により発生したガスや余剰のガスを運び去るためのガス流路６ａ、６ｃをＭＥＡ５に接する面に形成した一対の導電性のセパレータ７ａ、７ｃを、配置する。
【００４０】
膜１と、１対の触媒反応層２ａ、２ｃと、一対の拡散層３ａ、３ｃと、一対の電極４ａ、４ｃと、一対のセパレータ７ａ、７ｃで基本の燃料電池（以降、セルと称する）を形成する。
【００４１】
セパレータ７ａ、７ｃにはＭＥＡ５とは反対の面に、隣のセルのセパレータ７ｃまたはセパレータ７ａが接する。
【００４２】
８ａ、８ｃはセパレータ７ａ、７ｃ同士が接する側に設けられた冷却水通路であり、ここに冷却水が流れる。冷却水はセパレータ７ａ、７ｃを介してＭＥＡ５の温度を調整するように熱を移動させる。
【００４３】
９はＭＥＡ５とセパレータ７ａ、７ｃを封止するＭＥＡガスケットである。
【００４４】
膜１は固定電荷を有しており、固定電荷の対イオンとして水素イオンが存在している。膜１には水素イオンを選択的に透過させる機能が求められるが、そのためには膜１が水分を保持していることが必要である。膜１が水分を含むことにより、膜１内に固定されている固定電荷が電離し、固定電荷の対イオンである水素がイオン化し、移動できるようになるからである。
【００４５】
図２は、セルを積層したスタックの斜視図である。
【００４６】
燃料電池セルの電圧は通常０．７５Ｖ程度と低いために、セルを直列に複数個積層し、高電圧と成るようにしている。
【００４７】
２１はスタックから外部に電流を取り出すための集電板であり、２２はセルと外部を電気的に絶縁するための絶縁板である。２３はセルを積層したスタックを締結し、機械的に保持する端板である。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態１の燃料電池発電装置を表す図である。
【００４９】
３１は燃料電池システムの外筐体である。
【００５０】
３２は燃料ガスから燃料電池に悪影響を与える物質を除去する清浄部であり、原料ガス配管から燃料ガスを導く。
【００５１】
３３は仕切弁であり、原料ガスの流れを制御する。
【００５２】
３４は燃料生成器であり、原料ガスから少なくとも水素を含む燃料ガスを生成する。
【００５３】
燃料電池の運転時は燃料生成器３４には原料ガス配管と仕切弁３５を介して原料ガスが導かれる。
【００５４】
３６はスタックであり、図１および図２で詳細を示したものである。燃料ガス配管を通じ、燃料生成器３４から燃料電池スタック３６に燃料ガスが導かれる。
【００５５】
３７は仕切弁であり、燃料ガスの燃料電池スタック３６への流れを制御する。また、停止保管時には仕切弁３７はスタック内に不活性ガスをパージおよび封止する働きを行う。また、停止保管時には仕切弁３７はスタック内に不活性ガスをパージおよび封止する働きを行う。
【００５６】
なお、不活性ガスとは、必ずしもヘリウム、ネオンなどのいわゆる希ガスや窒素のこととは限らず、ガス清浄部で清浄化された原料ガスなどのように燃料電池に対し不活性なガスであればよく、要するに所定のパージ用ガスのことである（以下同様）。
【００５７】
３９はブロアであり、酸素含有ガスは吸気管を通して燃料電池スタック３６に導入される。
【００５８】
４１は仕切弁であり、燃料ガスの燃料電池スタック３６への流れを制御する。
【００５９】
燃料電池スタック３６で利用されなかった酸素含有ガスは仕切弁４２を介して排気される。また、停止保管時には仕切弁４２はスタック内に不活性ガスをパージおよび封止する働きを行う。
【００６０】
４０は加湿器である。燃料電池は水分が必要なため、燃料電池スタック３６に流れ込む酸素含有ガスはここで加湿される。
【００６１】
燃料電池スタック３６で利用されなかった燃料ガスはオフガス管により再び、燃料生成器３４に流れ込む。オフガス管からのガスは燃焼などに用いられ、原料ガスから燃料ガスを生成するための吸熱反応等に利用される。
【００６２】
停止保管時には仕切弁４２はスタック内に不活性ガスをパージおよび封止する働きを行う。
【００６３】
４３は仕切弁であり、燃料電池スタック３６から燃料生成器３４へ流れるオフガスを制御する。
【００６４】
４４は燃料電池スタック３６から電力を取り出す電力回路部であり、４５はガスや電力回路部、仕切弁などを制御する制御部である。
【００６５】
４６はポンプであり、冷却水入り口配管から燃料電池スタック３６の水経路に水を流す。燃料電池スタック３６を流れた水は冷却水出口配管から外部に水が運ばれる。燃料電池スタック３６を水が流れることにより、発熱した燃料電池スタック３６を一定の温度に保ちながら、発生した熱を燃料電池システム外部で利用できるようになるのである。
【００６６】
酸素濃度検知器５０、５１は燃料電池スタック３６内を満たした不活性ガスの酸素濃度変化を検知し、所定濃度以上の酸素濃度を検知した場合、制御部４５へ信号発信し、仕切弁の動作を行う。
【００６７】
実施の形態１の燃料電池発電装置は、燃料電池からなる燃料電池スタック３６と、ガス清浄部３２と、燃料生成器３４と、電力回路部４４と、制御部４５と、酸素濃度検知器より構成されている。
【００６８】
なお、酸素濃度検知器５０、５１を含む手段は本発明の酸素濃度検知手段に対応し、制御部４５は本発明のパージ用ガス注入手段に対応し、本実施の形態の燃料電池発電装置は本発明の燃料電池運転装置に対応する。
【００６９】
また、ガス清浄部３２は、本発明の燃料ガス清浄化手段に対応する。
【００７０】
また、仕切弁４１は本発明の酸素含有ガス流路上流弁に対応し、仕切弁４２は本発明の酸素含有ガス流路下流弁に対応し、仕切弁３７は本発明の燃料ガス流路上流弁に対応し、仕切弁４３は本発明の燃料ガス流路下流弁に対応する。
【００７１】
つぎに、本実施の形態の燃料電池発電装置の動作について説明する。なお、本実施の形態の燃料電池発電装置の動作について説明しながら、本発明の燃料電池運転方法の一実施の形態についても説明する（以下同様）。
【００７２】
まず、基本動作を説明し、本実施の形態の燃料電池発電装置のポイントとなる保管に関する動作については後述する。
【００７３】
図３において、弁３３が開となり、原料ガス配管から原料ガスがガス清浄部３２に流れ込む。
【００７４】
原料ガスとしては、天然ガス、プロパンガスなど炭化水素系のガスを使用することが出来るが、本実施の形態ではメタン、エタン、プロパン、ブタンガスの混合ガスである１３Ａを用いた。
【００７５】
ガス清浄部３２としては、特にＴＢＭ（ターシャリブチルメルカプタン）、ＤＭＳ（ジメチルサルファイド）、ＴＨＴ（テトラヒドロチオフィン）等のガス付臭剤の除去の除去を行う部材を用いている。付臭剤などの硫黄化合物は燃料電池の触媒に吸着し、触媒毒となり反応を阻害するためである。
【００７６】
燃料生成器３４では（化４）に示す反応等により、水素が生成される。
【００７７】
（化４）
ＣＨ３＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ（−２０３．０ＫＪ／ｍｏｌ）
ここで水素と水分を含む燃料ガスが作成し、燃料ガス配管を介して燃料電池の燃料電池スタック３６に流れ込む。
【００７８】
酸素含有ガスはブロア３９により加湿器４０を通った後、燃料電池スタック３６に流れ込む。酸素含有ガスの排ガスは排気管より外部に排出される。
【００７９】
加湿器４０として、温水に酸素含有ガスを流すものや、酸素含有ガス中に水を吹き込むもの等が使用できるが、本実施の形態では全熱交換型を使用した。これは、排ガス中の水と熱とを加湿器４０を通過する際に、吸気管から運ばれる原料となる酸素含有ガス中に移動させるものである。
【００８０】
冷却水は、ポンプ４６より冷却水入り口配管から燃料電池スタック３６の水経路に流された後、冷却水出口配管から外部に水が運ばれる。図３では図示が省略されているが、冷却水入り口配管や冷却水出口配管には、通常給湯器などが配管されている。燃料電池の燃料電池スタック３６で発生する熱を取りだし、給湯等に利用できるようになるのである。
【００８１】
燃料電池スタック３６内での燃料電池の動作について図１を用いて説明する。
【００８２】
ガス流路６ｃに空気などの酸素含有ガスを流し、ガス流路６ａに水素を含む燃料ガスを流す。
【００８３】
燃料ガス中の水素は拡散層３ａを拡散し、触媒反応層２ａに達する。触媒反応層２ａで水素は水素イオンと電子に分けられる。電子は外部回路を通じてカソード側に移動される。水素イオンは膜１を透過しカソード側に移動し触媒反応層２ｃに達する。
【００８４】
空気などの酸素含有ガス中の酸素は拡散層３ｃを拡散し、触媒反応層２ｃに達する。触媒反応層２ｃでは酸素が電子と反応し酸素イオンとなり、さらに酸素イオンは水素イオンと反応し水が生成される。つまりＭＥＡ５の周囲で酸素含有ガスと燃料ガスが反応し水が生成され、電子が流れる。
【００８５】
さらに反応時に熱が生成し、ＭＥＡ５の温度が上昇する。
【００８６】
そのため冷却水経路８ａ、８ｃに水などを流すことにより反応で発生した熱を水で外部に運び出す。つまり、熱と電流（電気）が発生するのである。
【００８７】
このとき、導入されるガスの湿度と反応で発生する水の量の管理が重要である。水分が少ないと膜１が乾燥し、固定電化の電離が少なくなるために水素の移動が減少するので、熱や電気の発生が小さくなる。一方水分が多すぎると、ＭＥＡ５の周りまたは触媒反応層２ａ、２ｃの周囲に水が溜まってしまい、ガスの供給が阻害され反応が抑制されるため、熱と電気の発生が減少してしまう。（以降、この状態をフラッティングと称する。）
燃料電池のセルで反応した後の動作について図３を用いて説明する。
【００８８】
酸素含有ガスの使用されなかった排ガスは加湿器４０を介し、熱と水分をブロア３９から送られてきた酸素含有ガスに渡した後、外部へ排出される。
【００８９】
燃料ガスの使用されなかったオフガスはオフガス管により再び、燃料生成器３４に流れ込む。オフガス管からのガスは燃料生成器３４中では燃焼などに用いられる。原料ガスから燃料ガスを生成するための反応は（化４）で示されるように吸熱反応であるため、反応に必要な熱として利用されるのである。
【００９０】
電力回路部４４は燃料電池が発電を開始した後、燃料電池スタック３６から直流の電力を引き出す役割をする。
【００９１】
制御部４５は燃料電池システムの他の部分の制御を最適に保つよう制御するものである。
【００９２】
つぎに、本実施の形態の燃料電池発電装置のポイントとなる保管に関する動作についてより具体的に説明する。
【００９３】
原料ガスは都市ガスの１３Ａガス、酸素含有ガスとしては空気をそれぞれ用いた。
【００９４】
燃料電池の温度は７０℃、燃料ガス利用率（Ｕｆ）は７０％、酸素利用率（Ｕｏ）は４０％の条件とした。
【００９５】
燃料ガスおよび空気は、それぞれ７０℃の露点を有するように加湿した。
【００９６】
電力回路部４４から電流を取り出した。電流は電極の見かけ面積あたりで、０．２Ａ／ｃｍ２となるように調整した。
【００９７】
冷却水入り口配管および冷却水出口配管には、貯湯タンク（図示されていない）が取り付けてある。
【００９８】
冷却水入り口配管中の水の温度は７０℃、冷却水出口配管中の水の温度は７５℃となるようにポンプ４６を調節した。
【００９９】
起動停止および保管の条件は以下のようにした。
【０１００】
なお、図５にスタックの電圧変化と酸素濃度変化を示した。
【０１０１】
運転条件Ａでは、定常運転工程を行った後、停止工程１に移った。
【０１０２】
なお、スタックからの電流は電力回路部４４により取り出されるが、燃料電池スタック３６の代表的な単セルの電圧が０．５Ｖを切ると電流の取り出しを停止し、０．７Ｖを超えると再び電流を取り出すように制御部４５により制御した。
【０１０３】
停止工程１では、ブロア３９を停止させ燃料電池スタック３６への空気の供給を停止し、仕切弁４８を開け、ガス清浄部３２で付臭剤などの硫黄化合物、アンモニアやアミン物質などの窒素化合物、一酸化炭素などの燃料電池に悪影響を与える物質を取り除いた原料ガスをポンプ４９より流し込んだ。
【０１０４】
次に、停止工程２を行った。
【０１０５】
仕切弁３５を閉め、燃料生成器３４から燃料電池スタック３６への燃料ガスの供給を停止し、仕切弁４７を開け、ガス清浄部３２で付臭剤などの硫黄化合物、アンモニアやアミン物質などの窒素化合物、一酸化炭素などの燃料電池に悪影響を与える物質を取り除いた原料ガスを燃料電池スタック３６へ流し込んだ。燃料電池スタック３６から原料ガスにより燃料電池スタック３６から押し出された燃料ガスをオフガス管から燃料生成器３４へ戻し、燃料電池スタック３６内の燃料ガスを原料ガスにより入れ替えた。
【０１０６】
次に、停止工程３を行った。
【０１０７】
停止工程３では、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３を閉じ、カソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を閉じ燃料電池スタック３６内を原料ガスで満たし封止し、ポンプ４９を停止した。また、ポンプ４６は停止し、外部との冷却水移動を無くした。
【０１０８】
次に保管工程１となる。保管工程１は高温になっている燃料生成器３４や燃料電池スタック３６の温度が徐々に下がり、最終的には外部の温度と同じとなる。
【０１０９】
保管工程２では、酸素濃度検知器５０、５１がともに１０ｐｐｍ（通常の測定方法で検出可能な酸素濃度の下限値におよそ相当する）の酸素濃度を検知したため、制御部４５からの信号により、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３を開け、また、カソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を開け、ポンプ４９を作動し、再度燃料電池スタック３６へ原料ガスを再注入し、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３とカソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を閉め封止した。
【０１１０】
要するに、酸素含有ガスおよび燃料ガス供給路の酸化剤極および燃料極の上下流に仕切弁を設置し、両極と下流の仕切弁の間に酸素濃度検知器を配置し、酸素濃度検知器が所定濃度を検知することで両極の上下流に配置された仕切弁を開閉し再度不活性ガスを再注入するわけである。
【０１１１】
より具体的には、酸素濃度検知器が仕切弁を作動させる酸素濃度を１０ｐｐｍ以上とすることで酸素による触媒劣化を生じない耐久性に優れた燃料電池発電装置を実現できる。
【０１１２】
次に起動工程１となる。
【０１１３】
起動工程１では、仕切弁３５を開け、燃料生成器３４に原料ガスが流され、水素を含み一酸化炭素などの燃料ではない物質の濃度が一定以下となるように処理を行い、次いで仕切弁４７を閉め、ポンプ４９を停止し、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３を開け、燃料電池スタック３６に原料ガスを供給した。
【０１１４】
燃料電池スタック３６は、ポンプ４６を動作させ、燃料電池スタック３６よりも温度の高い水を循環させ、温度を上昇させても良い。
【０１１５】
次に起動工程２に入る。
【０１１６】
起動工程２では、ブロア３９を動作させ、カソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２とを開け、空気を燃料電池スタック３６に送り込んだ。
【０１１７】
次いで燃料や電流を制御し、定常運転工程の条件になった後は、定常運転工程として運転する。
【０１１８】
本実施の形態では、原料ガスの再注入が１回である例を示したが、これに限らず酸素濃度検知器が所定濃度を検知した場合同様の動作を数回行っても同様の効果が得られた。
【０１１９】
かくして、燃料電池発電装置の燃料極および酸化剤極を不活性ガスでパージし封止する停止方法により、酸素による触媒劣化を防止し、保管中に両極の酸素濃度を測定し、所定以上の濃度を検出した場合、再度不活性ガスを再注入することで触媒劣化を抑制し、長期間の保管においても触媒劣化を生じない耐久性に優れた燃料電池発電装置を実現することができる。
【０１２０】
ここに、燃料電池に対し不活性なガスとしてガス清浄部で清浄化された原料ガスを用いることにより、簡便に起動停止および保管による劣化を少なくできる。
【０１２１】
なお、上述した本実施の形態においては、仕切弁４１と仕切弁４２との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、および（ｂ）仕切弁３７と仕切弁４３との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知の両方が行われた。しかし、これに限らず、仕切弁４１と仕切弁４２との間の部分における酸素含有ガス流路酸素濃度の検知、または（ｂ）仕切弁３７と仕切弁４３との間の部分における燃料ガス流路酸素濃度の検知の一方が行われてもよい。
【０１２２】
また、上述した本実施の形態においては、（ａ）仕切弁４１と仕切弁４２との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、および（ｂ）仕切弁３７と仕切弁４３との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入の両方が行われた。しかし、これに限らず、（ａ）仕切弁４１と仕切弁４２との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入、または（ｂ）仕切弁３７と仕切弁４３との間の部分に対する所定のパージ用ガスの注入の一方が行われてもよい。
【０１２３】
なお、このような所定のパージ用ガスの注入は、上述した本実施の形態においては、検知された酸素含有ガス流路酸素濃度および検知された燃料ガス流路酸素濃度の両方が所定値以上である場合に行われた。しかし、これに限らず、このような所定のパージ用ガスの注入は、検知された酸素含有ガス流路酸素濃度または検知された燃料ガス流路酸素濃度の一方が所定値以上である場合に行われてもよい。
【０１２４】
（実施の形態２）
はじめに、図４を主として参照しながら、本実施の形態の燃料電池発電装置の構成について説明する。
【０１２５】
図４は、本発明の実施の形態２の燃料電池発電装置を表す図である。
【０１２６】
本実施の形態の燃料電池発電装置は、図３に示した実施の形態１の燃料電池発電装置と基本的に同様であるが、酸素濃度検知器の変わりに、燃料電池スタック３６のアノードとカソードの電位変化を観察する電圧検知器５２を配置した燃料電池発電装置である。要するに、本実施の形態の原理は、酸素の電極への吸着により生じる吸着電位に起因した電位上昇を観測する点にある。
【０１２７】
なお、本実施の形態では、ＭＥＡ５（図１参照）を以下のようにして作成した。
【０１２８】
炭素粉末であるアセチレンブラック（電気化学工業（株）製のデンカブラック、粒径３５ｎｍ）を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製のＤ１）と混合し、乾燥重量としてＰＴＦＥを２０重量％含む撥水インクを調製した。
【０１２９】
このインクを、ガス拡散層の基材となるカーボンペーパー（東レ（株）製のＴＧＰＨ０６０Ｈ）の上に塗布して含浸させ、熱風乾燥機を用いて３００℃で熱処理し、ガス拡散層（約２００μｍ）を形成した。
【０１３０】
一方、炭素粉末であるケッチェンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル（株）製のＫｅｔｊｅｎ  Ｂｌａｃｋ  ＥＣ、粒径３０ｎｍ）上にＰｔ触媒を担持させて得られた触媒体（５０重量％がＰｔ）６６重量部を、水素イオン伝導材かつ結着剤であるパーフルオロカーボンスルホン酸アイオノマー（米国Ａｌｄｒｉｃｈ社製の５重量％Ｎａｆｉｏｎ分散液）３３重量部（高分子乾燥重量）と混合し、得られた混合物を成形して触媒層（１０〜２０μｍ）を形成した。
【０１３１】
上述のようにして得たガス拡散層と触媒層とを、高分子電解質膜（米国ＤｕＰｏｎｔ社のＮａｆｉｏｎ１１２膜）の両面に接合し、ＭＥＡ５を作製した。
【０１３２】
つぎに、以上のように作製したＭＥＡ５の膜１の外周部にゴム製のガスケット板を接合し、冷却水、燃料ガスおよび酸化剤ガス流通用のマニホールド穴を形成した。
【０１３３】
一方、２０ｃｍ×３２ｃｍ×１．３ｍｍの外寸を有し、かつ深さ０．５ｍｍのガス流路および冷却水流路を有する、フェノール樹脂を含浸させた黒鉛板からなる導電性のセパレータ７ａ、７ｃを用いた。
【０１３４】
なお、制御部４５は本発明の第一のパージ用ガス注入手段および第二のパージ用ガス注入手段を含む手段に対応し、電圧検知器５２は本発明の電位差検知手段に対応し、本実施の形態の燃料電池発電装置は本発明の燃料電池運転装置に対応する。
【０１３５】
また、ガス清浄部３２は、本発明の燃料ガス清浄化手段に対応する。
【０１３６】
つぎに、本実施の形態の燃料電池発電装置の動作について説明する。
【０１３７】
燃料電池スタック３６の保管工程２以外の基本動作は、実施の形態１と同様である。
【０１３８】
実施の形態２の保管工程２は、保管工程１の後、カソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を一時的に開け、原料ガスをカソードのみに注入する。
【０１３９】
このとき電圧検知器５２がアノードとカソードの両極の電位差が原料ガスを一時注入する前の値に対し１０ｍＶ（通常の測定方法で検出可能な酸素濃度の下限値におよそ相当する前述の１０ｐｐｍに対応する）以上の変化を検知したとき、制御部４５からの信号により、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３を開ける。そして、カソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を開け、ポンプ４９を作動し、再度燃料電池スタック３６へ原料ガスを再注入し、アノード側にある仕切弁３７と仕切弁４３とカソード側にある仕切弁４１と仕切弁４２を閉め封止した。
【０１４０】
図６にスタックの電圧変化と原料ガスが注入されたカソードとは異なるアノードの電位変化を示した。
【０１４１】
本実施の形態ではカソード側について一時原料ガス注入を行ったがこれに限られたものではなく、アノード側で一時注入の動作を行っても同様の結果が得られた。
【０１４２】
なお、このようにカソードまたはアノードの一方にのみまず原料ガス注入を行うのは、酸素が燃料電池スタック３６のシーリング部分などから燃料電池スタック３６の全体にわたって侵入するために、両極の電位がほぼ同等に変化する場合が多いからである。
【０１４３】
このようにして、停止保管中に不活性ガスを燃料極あるいは酸化剤極の一方に一時追加パージし、両極間の電位差変化を検知し、再度不活性ガスを再注入することで触媒劣化を抑制し、長期間の保管においても触媒劣化を生じない耐久性に優れた燃料電池発電装置を実現することができる。
【０１４４】
要するに、酸素含有ガスおよび燃料ガス供給路の酸化剤極および燃料極の上下流に仕切弁を設置し、酸化剤極と燃料極の電位差を検知する電圧検知装置を配置し、不活性ガスを一部追加パージした際の両極の電位差が所定の値以上を示したとき、両極の上下流に配置された仕切弁を開閉し再度不活性ガスを再注入するわけである。
【０１４５】
より具体的には、電圧検知器が仕切弁を作動させ、不活性ガスを再注入させる両極の電位差変化を１０ｍＶ以上にすることで外部からの侵入ガスあるいは微量ガスリークによる触媒劣化を生じない耐久性に優れた燃料電池発電装置を実現できる。
【０１４６】
（比較例）
比較例は、実施の形態１および実施の形態２と類似しているが、酸素濃度検知器および電圧検知器は具備されておらず、保管工程２における原料ガスの再注入を所定の電位差を検知したときにのみ行う起動停止および保管方法である。
【０１４７】
図７に比較例のスタックの電圧変化とアノードの電位変化を示した。
【０１４８】
図５に示したスタック電圧の変化より、保管工程中、燃料電池スタック３６に酸素が侵入して来ていても燃料電池スタック３６の電圧に変化は見られない（前述したように、酸素は燃料電池スタック３６の全体にわたって侵入するために、両極の電位がほぼ同等に変化し、これらの電位差である燃料電池スタック３６の電圧は変化しないのである）。そこで外筐体３１に酸素濃度検知器５０、５１を具備することで燃料電池スタック３６内の酸素による影響を観察することができる。
【０１４９】
すなわち実施の形態１の操作を行うことで触媒劣化を防止することができ、起動停止運転を行っても耐久性に優れた燃料電池発電装置を提供することができる。
【０１５０】
図６に示したスタック電圧の変化より、カソードないしアノードに一時的に原料ガスを注入することで両極間の電位差に変化が観察される。これは、外部から酸素が侵入していたことに起因する電位変化と考えられる。
【０１５１】
両極間の電位差がゼロでも電位そのものは上昇している場合が多い（前述の理由により、酸素が燃料電池スタック３６に侵入していても両極間の電位差はゼロが観察される）。その電位上昇の影響をアノードが受けるとＲｕ溶出が発生する。実施の形態２は、この電位上昇の変化を、一方の電極側へ一時的に原料ガスを流した時の各セルの電位変化を利用して、電圧検知器で観察することができる。
【０１５２】
すなわち実施の形態２の操作を行うことで、酸素による触媒劣化だけでなく電位上昇による触媒劣化を防止することができ、起動停止運転を行っても耐久性に優れた燃料電池発電装置を提供することができる。
【０１５３】
図８に実施の形態１、実施の形態２および比較例の起動停止方法を行ったスタックの耐久性の結果を示す。
【０１５４】
図８に示すように、保管工程において原料ガスの再注入を行った実施の形態１および実施の形態２は、比較例と比較して、起動停止回数１００００回における耐久劣化率を非常に低い値を維持することが可能である。
【０１５５】
これは、前述したように、保管停止時に原料ガスを再注入することで酸素による触媒劣化および電位上昇による触媒劣化を防止することができたことを示している。
【０１５６】
本発明によれば、長期間燃料電池発電装置を停止保管した場合でも触媒の劣化を生じず高い耐久性能を発揮できる燃料電池発電装置を提供することができる。
【０１５７】
なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の燃料電池運転方法の全部または一部のステップ（または、工程、動作、作用等）の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
【０１５８】
また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の燃料電池運転方法の全部または一部のステップ（または、工程、動作、作用等）の全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体である。
【０１５９】
なお、本発明の上記「一部のステップ（または、工程、動作、作用等）」とは、それらの複数のステップの内の、一つまたは幾つかのステップを意味する。
【０１６０】
また、本発明の上記「ステップ（または、工程、動作、作用等）の動作」とは、前記ステップの全部または一部の動作を意味する。  
【０１６１】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【０１６２】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【０１６３】
また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
【０１６４】
また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
【０１６５】
なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明にかかる燃料電池発電装置は、起動停止を可能とした耐久性に優れた燃料電池発電装置であり、家庭用コ―ジェネレーション、分散型電源などとして有用である。また、自動車用、携帯用機器電源などの用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】本発明の実施の形態１における高分子電解質型燃料電池の単電池の一部の構造を説明するための概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における高分子電解質型燃料電池を積層したスタックの構造を説明するための概略図
【図３】本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置の概略図
【図４】本発明の実施の形態２における燃料電池発電装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置の起動停止運転における電圧変化と酸素濃度の関係を示した説明図
【図６】本発明の実施の形態２における燃料電池発電装置の起動停止運転における電圧変化とアノードとカソードの両極間の電位変化の関係を示した説明図
【図７】本発明の比較例における燃料電池発電装置の起動停止運転における電圧変化を示した説明図
【図８】本発明の実施の形態１、実施の形態２および比較例における燃料電池発電装置の起動停止回数と耐久性の関係を示した説明図
【符号の説明】
【０１６８】
１  電解質膜
２ａ、２ｃ  触媒反応層
３ａ、３ｃ  拡散層
７ａ、７ｃ  セパレータ
２１  集電板
２２  絶縁板
３１  外筐体
３２  清浄部
３４  燃料生成器
３６  燃料電池スタック
４０  加湿器
４４  電力回路部
４５  制御部  
５０、５１  酸素濃度検知器
５２  電圧検知器
【図１】
2005116375.tif 000003
【図２】
2005116375.tif 000004
【図３】
2005116375.tif 000005
【図４】
2005116375.tif 000006
【図５】
2005116375.tif 000007
【図６】
2005116375.tif 000008
【図７】
2005116375.tif 000009
【図８】
2005116375.tif 000010