(57)【要約】【課題】電解質膜、電極等にダメージを与えることを防止して、連続して発電を行いながら、ＣＯ被毒した電極に対して効率的なＣＯ酸化除去を可能とする固体高分子発電装置、及びそれを用いた発電方法を提供する。【解決手段】水素イオンを透過する固体高分子電解質１５の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス又は酸化ガスを通すガス通路を含み、かつガス拡散層１９，２０を介して電極に接続されるバイポーラプレート２１，２２とを有する発電セル１４を備え、一対のガス通路のそれぞれと、燃料ガス供給路５，３５及び酸化ガス供給路６，３６のそれぞれとの接続を切換え可能にするガス切換手段１０，１２，４０，４２が設けられ、ガス切換手段の切換動作とともに、一対の電極の出力極性が燃料極又は酸素極に切換可能に構成されていることを特徴とする固体高分子発電装置１，３１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオンを透過する固体高分子電解質と、前記固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている固体高分子発電装置において、
前記一対のガス通路のそれぞれと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給路及び酸化ガスを供給する酸化ガス供給路のそれぞれとの接続を切換え可能にするガス切換手段が設けられ、
前記ガス切換手段の切換動作とともに、前記一対の電極の出力極性が燃料極又は酸素極に切換可能に構成されていることを特徴とする固体高分子発電装置。
【請求項２】
前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に窒素ガスを流すように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子発電装置。
【請求項３】
前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に水蒸気を流すように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子発電装置。
【請求項４】
前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路を閉鎖するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子発電装置。
【請求項５】
前記バイポーラプレートの上流側には、前記一対のガス通路のそれぞれと、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス供給路のそれぞれとを接続可能にする接続路が設けられ、
前記接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体高分子発電装置。
【請求項６】
前記ガス通路を通過した燃料ガスを排出する燃料ガス排出路と、
前記ガス通路を通過した酸化ガスを排出する酸化ガス排出路と
をさらに備え、
前記一対のガス通路のそれぞれには、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス排出路のそれぞれと接続可能な第１の接続路と、前記酸化ガス供給路及び前記燃料ガス排出路のそれぞれと接続可能な第２の接続路とが設けられ、
前記第１の接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体高分子発電装置。
【請求項７】
前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を固体高分子発電装置の運転温度より５℃〜２０℃高くするように構成した加熱手段と、
前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を前記加熱手段による加熱前の温度に冷却するように構成した冷却手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載の固体高分子燃料装置。
【請求項８】
前記ＣＯ吸着カラムには、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の固体高分子発電装置。
【請求項９】
水素イオンを選択的に透過する固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている固体高分子発電装置を用いた発電方法であって、
燃料極に設定される前記一方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給し、かつ酸素極に設定される前記他方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給するステップと、
前記一方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給し、かつ前記他方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給するようにガスの供給を切換えるとともに、前記一方の電極を酸素極に設定し、かつ前記他方の電極を燃料極に設定するように前記電極の出力極性を切換えるステップと
を含む発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質を備える固体高分子発電装置、及び当該固体高分子発電装置を用いた発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子発電装置、例えば、固体高分子形燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、ＰＥＦＣ）は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることによって、電力と熱とを発生させるように構成されている。固定高分子形燃料電池は、常温から１００℃程度の低温で作動可能であることによって急速に起動可能であるという点で優れているため、広く利用されている。
【０００３】
この固体高分子形燃料電池に用いられる電解質膜には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系の膜基材にスルフォル酸基を付加することによって、水素イオンを透過する性質を有するものが多く用いられている。この電解質膜の両面には、Ｐｔ等の白金系金属微粒子を炭素粉末とともにペースト化しかつ塗布することによって、燃料極（アノード、負極）と酸素極（カソード、正極、空気極）とが形成されている。
【０００４】
しかしながら、燃料電池に設けられる燃料の改質器を起動させた直後等、燃料電池の非定常運転操作時には、多量のＣＯ（一酸化炭素）が発生する。このようなＣＯを含んだ燃料ガスが固定高分子形燃料電池に供給されると、ＣＯが燃料極及び酸素極のＰｔに吸着して、これらの電極がＣＯ被毒することがある。この場合、燃料極及び酸素極の性能が著しく劣化するので問題である。
【０００５】
このような電極の性能劣化を防ぐために、特許文献１の燃料電池では、燃料極に燃料ガスを供給するように接続される燃料供給ラインと、酸素極に酸化剤ガスを供給するように接続される酸化剤供給ラインとが、バイパスラインによって接続されており、燃料供給ラインには遮断弁が設けられ、バイパスラインには仕切弁が設けられている。この燃料電池では、燃料極がＣＯ被毒した場合、遮断弁を閉じることにより燃料ガスの供給を止めるとともに、仕切弁を開くことにより酸化剤ガスを燃料極に供給して、燃料極に吸着したＣＯを酸化除去可能としている。
【０００６】
また、特許文献２の燃料電池では、酸化剤極に酸化剤ガスを供給するように接続される入口通路に酸化剤取り出し口が設けられ、燃料極に燃料ガスを供給するように接続される入口通路に酸化剤導入口が設けられ、酸化剤取り出し口と酸化剤導入口とが酸化剤供給配管によって接続され、酸化剤供給管に酸化剤供給弁が設けられている。この燃料電池では、酸化剤取り出し口の圧力を酸化剤導入口の圧力より高めて、酸化剤供給弁を開き、酸化剤を燃料とともに燃料極に供給して、燃料電池の運転中に燃料極に吸着したＣＯを酸化除去可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４２２５０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１２３９号公報
【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、特許文献１の燃料電池では、燃料極に燃料ガスが残存した状態で酸化剤ガスが供給されると、燃料ガスと酸化剤ガスとが混合して、爆発性混合ガスが発生することがある。この爆発性混合ガスは電解質膜や電極等にダメージを与えるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２の燃料電池では、酸化剤ガスが燃料ガスと混合されて燃料極に供給されるので、燃料極に吸着したＣＯを酸化除去する効率が悪い。特に、燃料電池を長時間運転する際にはＣＯを酸化除去する効率が悪くなる。
【００１０】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、電解質膜、電極等にダメージを与えることを防止して、連続して発電を行いながら、ＣＯ被毒した電極に対して効率的なＣＯ酸化除去を可能とする固体高分子発電装置、及び当該固体高分子発電装置を用いた発電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
課題を解決するために本発明の固体高分子発電装置は、水素イオンを透過する固体高分子電解質と、前記固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている。さらに当該固体高分子発電装置では、前記一対のガス通路のそれぞれと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給路及び酸化ガスを供給する酸化ガス供給路のそれぞれとの接続を切換え可能にするガス切換手段が設けられ、
前記ガス切換手段の切換動作とともに、前記一対の電極の出力極性が燃料極又は酸素極に切換可能に構成されている。
【００１２】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に窒素ガスを流すように構成されている。
【００１３】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に水蒸気を流すように構成されている。
【００１４】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路を閉鎖するように構成されている。
【００１５】
本発明の固体高分子発電装置では、前記バイポーラプレートの上流側には、前記一対のガス通路のそれぞれと、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス供給路のそれぞれとを接続可能とする接続路が設けられ、前記接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられている。
【００１６】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス通路を通過した燃料ガスを排出する燃料ガス排出路と、前記ガス通路を通過した酸化ガスを排出する酸化ガス排出路とをさらに備え、前記一対のガス通路のそれぞれには、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス排出路のそれぞれと接続可能な第１の接続路と、前記酸化ガス供給路及び前記燃料ガス排出路のそれぞれと接続可能な第２の接続路とが設けられ、前記第１の接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられている。
【００１７】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を固体高分子発電装置の運転温度より５℃〜２０℃高くするように構成した加熱手段と、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を前記加熱手段による加熱前の温度に冷却するように構成した冷却手段とをさらに備えている。
【００１８】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ＣＯ吸着カラムには、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられている。
【００１９】
課題を解決するために本発明の発電方法は、水素イオンを選択的に透過する固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている固体高分子発電装置を用いる。当該発電方法は、燃料極に設定される前記一方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給し、かつ酸素極に設定される前記他方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給するステップと、前記一方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給し、かつ前記他方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給するようにガスの供給を切換えるとともに、前記一方の電極を酸素極に設定し、かつ前記他方の電極を燃料極に設定するように前記電極の出力極性を切換えるステップとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明の固体高分子発電装置は、水素イオンを透過する固体高分子電解質と、前記固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている。さらに当該固体高分子発電装置では、前記一対のガス通路のそれぞれと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給路及び酸化ガスを供給する酸化ガス供給路のそれぞれとの接続を切換え可能にするガス切換手段が設けられ、前記ガス切換手段の切換動作とともに、前記一対の電極の出力極性が燃料極又は酸素極に切換可能に構成されている。
そのため、燃料極の一方電極がＣＯ被毒した場合に、この一方電極に対して燃料ガスの供給を止めて酸化ガスを供給するので、ＣＯ被毒した一方電極に対して短時間で効率的にＣＯを酸化除去でき、前記固体高分子電解質、及び前記電極に与えるダメージが少ない。同時にＣＯ被毒した一方電極の出力極性が酸素極に切換えられるとともに、他方電極は燃料極に切換えられて、さらに他方電極に燃料ガスが供給されるので、連続して発電を行なうことができる。また、１つの電極に対して燃料ガスと酸化ガスとが同時に供給されないので、燃料ガスと酸化剤ガスとの爆発性混合ガスの発生を防止でき、このような爆発性混合ガスによって固体高分子電解質及び電極がダメージを受けることを防止できる。よって、固体高分子電解質及び電極にダメージを与えずに、連続して発電を行いながらＣＯ被毒した電極にて効率的にＣＯを酸化除去ができる。
【００２１】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に窒素ガスを流すように構成されている。または、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路に水蒸気を流すように構成されている。または、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ガス通路を閉鎖するように構成されている。
そのため、供給ガス及び出力極性の切換え前に電極に残った燃料ガス又は酸化ガスを、供給ガス及び出力極性の切換え時に確実に除去できる。従って、電極にて燃料ガスと酸化剤ガスとの爆発性混合ガスの発生を確実に防止でき、爆発性混合ガスによって固体高分子電解質及び電極がダメージを受けることをより確実に防止できる。また、ＣＯ被毒した一方電極に対して確実に酸化ガスが供給されるので、一方電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００２２】
本発明の固体高分子発電装置では、前記バイポーラプレートの上流側には、前記一対のガス通路のそれぞれと、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス供給路のそれぞれとを接続可能にする接続路が設けられ、前記接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられているので、燃料ガスが電極に供給される前に燃料ガスに含まれるＣＯが減少して、燃料ガスを供給した電極に吸着するＣＯが減少する。よって、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００２３】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ガス通路を通過した燃料ガスを排出する燃料ガス排出路と、前記ガス通路を通過した酸化ガスを排出する酸化ガス排出路とをさらに備え、前記一対のガス通路のそれぞれには、前記燃料ガス供給路及び前記酸化ガス排出路のそれぞれと接続可能な第１の接続路と、前記酸化ガス供給路及び前記燃料ガス排出路のそれぞれと接続可能な第２の接続路とが設けられ、前記第１の接続路に、ＣＯを吸着可能なＣＯ吸着カラムが設けられているので、燃料ガスが電極に供給される前に燃料ガスに含まれるＣＯが減少して、燃料ガスを供給した電極に吸着するＣＯが減少する。また、電極に供給される前の酸化ガスがＣＯ吸着カラムを通過しないので、酸化ガスを電極に供給する効率は維持される。よって、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００２４】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を固体高分子発電装置の運転温度より５℃〜２０℃高くするように構成した加熱手段と、前記ガス及び出力極性の切換え時に、前記ＣＯ吸着カラムの設定温度を前記加熱手段による加熱前の温度に冷却するように構成した冷却手段とをさらに備えているので、ＣＯ吸着カラムが燃料ガスの通過時にはＣＯを吸着し易くでき、さらにＣＯ吸着カラムが酸化ガスの通過時には酸化ガスを通し易くできる。よって、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００２５】
本発明の固体高分子発電装置では、前記ＣＯ吸着カラムに、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられているので、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００２６】
本発明の発電方法は、水素イオンを選択的に透過する固体高分子電解質の両面にそれぞれ配置され、かつ金属及び炭素粒の混合物を用いた電極と、燃料ガス及び酸化ガスのいずれかを通すガス通路を含み、かつガス拡散層を介して前記電極に接続されるバイポーラプレートとを有する発電セルを備えている固体高分子発電装置を用いる。当該発電方法は、燃料極に設定される前記一方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給し、かつ酸素極に設定される前記他方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給するステップと、前記一方の電極側のガス通路に酸化ガスを供給し、かつ前記他方の電極側のガス通路に燃料ガスを供給するようにガスの供給を切換えるとともに、前記一方の電極を酸素極に設定し、かつ前記他方の電極を燃料極に設定するように前記電極の出力極性を切換えるステップとを含む。
そのため、燃料極の一方電極がＣＯ被毒した場合に、この一方電極に対して燃料ガスの供給を止めて酸化ガスを供給するので、ＣＯ被毒した一方電極に対して効率的にＣＯを酸化除去できる。同時にＣＯ被毒した一方電極が酸素極に切換られるとともに、他方電極は燃料極に切換えられて、さらに他方電極には燃料ガスが供給されるので、連続して発電を行なうことができる。また、１つの電極に対して燃料ガスと酸化ガスとが同時に供給されないので、燃料ガスと酸化剤ガスとの爆発性混合ガスの発生を防止でき、このような爆発性混合ガスによって固体高分子電解質及び電極がダメージを受けることを防止できる。よって、固体高分子電解質及び電極にダメージを与えずに、連続して発電を行いながらＣＯ被毒した電極に対して効率的なＣＯを酸化除去ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の固体高分子発電装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の固体高分子発電装置について、ガス供給及び出力極性の切換前における燃料ガス及び酸化ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の固体高分子発電装置について、図２の状態からガス供給及び出力極性を切換中における置換ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の固体高分子発電装置について、図２の状態からガス供給及び出力極性の切換後における燃料ガス及び酸化ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態の固体高分子発電装置について、図４の状態からガス供給及び出力極性を切換中における置換ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の固体高分子発電装置を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の固体高分子発電装置について、ガス供給及び出力極性の切換前における燃料ガス及び酸化ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の固体高分子発電装置について、図７の状態からガス供給及び出力極性を切換中における置換ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態の固体高分子発電装置について、図７の状態からガス供給及び出力極性の切換後における燃料ガス及び酸化ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の固体高分子発電装置について、図９の状態からガス供給及び出力極性を切換中における置換ガスの供給経路を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態における固体高分子発電装置（以下、「発電装置」という）、及び発電方法を説明する。図１に示すように、発電装置１には、燃料ガス、酸化ガス、及び置換ガスとして窒素ガスを供給可能とするガス供給部２と、発電のための発電部３と、発電部３を通過したガスを排出するガス排出部４とが設けられている。
【００２９】
ガス供給部２について説明する。ガス供給部２には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給路５と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給路６と、窒素ガスを供給する置換ガス供給路７とが設けられている。燃料ガス供給路５には、燃料ガスの供給量を調節可能とする燃料ガス調節弁８が設けられている。燃料ガス調節弁８は制御部９に接続されている。この燃料ガス供給路５が燃料ガス調節弁８の下流側で分岐することによって、燃料ガス供給路５に第１の燃料ガス供給分流部５ａと第２の燃料ガス供給分流部５ｂとが設けられている。燃料ガス供給路５の分岐部には、ガス切換手段として燃料ガス供給切換弁１０が設けられている。この燃料ガス供給切換弁１０によって、ガスを第１の燃料ガス供給分流部５ａに送る状態と、ガスを第２の燃料ガス分流部５ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。燃料ガス供給切換弁１０は制御部９に接続されている。
【００３０】
酸化ガス供給路６には、酸化ガスの供給量を調節可能とする酸化ガス調節弁１１が設けられている。酸化ガス調節弁１１は制御部９に接続されている。この酸化ガス供給路６が酸化ガス調節弁１１の下流側で分岐することによって、酸化ガス供給路６に第１の酸化ガス供給分流路６ａと第２の酸化ガス供給分流路６ｂとが設けられている。酸化ガス供給路６の分岐部には、ガス切換手段として酸化ガス供給切換弁１２が設けられており、この酸化ガス供給切換弁１２によって、ガスを第１の酸化ガス供給分流部６ａに送る状態と、ガスを第２の酸化ガス供給分流部６ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。酸化ガス供給切換弁１２は制御部９に接続されている。
【００３１】
置換ガス供給路７には、窒素ガスの供給量を調節可能とする置換ガス調節弁１３が設けられている。置換ガス調節弁１３は制御部９に接続されている。置換ガス供給路７は置換ガス調節弁１３の下流側で分岐しており、置換ガス供給路７には、第１の置換ガス供給分流部７ａと第２の置換ガス供給分流部７ｂとが設けられている。第１の置換ガス供給分流部７ａは、燃料ガス調節弁８及び燃料ガス供給切換弁１０の間で燃料ガス供給路５に接続されている。第２の置換ガス供給分流部７ｂは、酸化ガス調節弁１１及び酸化ガス供給切換弁１２の間で酸化ガス供給路６に接続されている。
【００３２】
発電部３について説明する。発電部３には、発電のための発電セル１４が設けられている。発電セル１４には、水素イオンを透過する固体高分子電解質１５が設けられている。固体高分子電解質１５の両面には、Ｐｔ、Ｒｕ、その他貴金属及び炭素粒の混合物を用いた第１の電極１６及び第２の電極１７がそれぞれ配設されている。第１の電極１６及び第２の電極１７は、それぞれ出力極性切換手段１８に接続されており、出力極性切換手段１８は制御部９に接続されている。この出力極性切換手段１８は外部に電力を供給可能に構成されており、第１の電極１６及び第２の電極１７の出力極性が燃料極（アノード、負極）又は酸素極（カソード、正極、空気極）に変化した場合でも、出力極性切換手段１８から外部に供給される電力の出力極性は変化せずに同一となるように構成されている。
【００３３】
第１の電極１６及び第２の電極１７における固体高分子電解質１５との当接面と反対側の面には、炭素繊維から成る第１のガス拡散層１９及び第２のガス拡散層２０がそれぞれ配設されている。第１のガス拡散層１９及び第２のガス拡散層２０における電極１６，１７との当接面と反対側の面には、ガスを通過させるガス通路（図示せず）を設けた第１のバイポーラプレート２１及び第２のバイポーラプレート２２がそれぞれ配設されている。
【００３４】
第１のバイポーラプレート２１には、そのガス通路と上流側で連通する上流側接続路２１ａと、そのガス通路と下流側で連通する下流側接続路２１ｂとが取付けられている。この上流側接続路２１ａは、第１の燃料ガス供給分流部５ａ、及び第２の酸化ガス供給分流部６ｂと接続されている。上流側接続路２１ａには、通過するガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）を吸着する第１のＣＯ吸着カラム２３が設けられている。第１のＣＯ吸着カラム２３は、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられている。第１のＣＯ吸着カラム２３には、その温度を検知可能な第１の温度センサ２３ａと、第１のＣＯ吸着カラム２３を加熱する加熱手段である第１の加熱器２３ｂと、第１のＣＯ吸着カラム２３を冷却する冷却手段である第１の冷却器２３ｃとが設けられている。第１の温度センサ２３ａ、第１の加熱器２３ｂ、及び第１の冷却器２３ｃは、制御部９に接続されている。なお、下流側接続路２１ｂはガス排出部４に接続されており、詳細は後述する。
【００３５】
第２のバイポーラプレート２２には、そのガス通路と上流側で連通する上流側接続路２２ａと、そのガス通路と下流側で連通する下流側接続路２２ｂとが取付けられている。この上流側接続路２２ａは、第２の燃料ガス分流部５ｂ、及び第１の酸化ガス分流部６ａに接続されている。この上流側接続路２２ａには、通過するガスに含まれるＣＯを吸着する第２のＣＯ吸着カラム２４が設けられている。第２のＣＯ吸着カラム２４は、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられている。第２のＣＯ吸着カラム２４には、その温度を検知可能な第２の温度センサ２４ａと、第２のＣＯ吸着カラム２４を加熱する加熱手段である第２の加熱器２４ｂと、第２のＣＯ吸着カラム２４を冷却する冷却手段である第２の冷却器２４ｃとが設けられている。第２の温度センサ２４ａ、第２の加熱器２４ｂ、及び第２の冷却器２４ｃは、制御部９に接続されている。なお、下流側接続路２２ｂはガス排出部４に接続されており、詳細は後述する。
【００３６】
ガス排出部４について説明する。ガス排出部４には、発電セル１４を通過した燃料ガスを排出する燃料ガス排出路２５と、発電セル１４を通過した酸化ガスを排出する酸化ガス排出路２６とが設けられている。この燃料ガス排出路２５が分岐することによって、燃料ガス排出路２５に第１の燃料ガス排出分流部２５ａと、第２の燃料ガス排出分流部２５ｂとが設けられている。また、酸化ガス排出路２６が分岐することによって、酸化ガス排出路２６に第１の酸化ガス排出分流部２６ａと、第２の酸化ガス排出分流部２６ｂとが設けられている。第１の燃料ガス排出分流部２５ａ及び第２の酸化ガス排出分流部２６ｂは、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂと接続されており、この接続部分には第１のガス排出切換弁２７が設けられている。この第１のガス排出切換弁２７によって、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂから供給されるガスを第１の燃料ガス排出分流部２５ａに送る状態と、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂから供給されるガスを第２の酸化ガス排出分流部２６ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。また、第２の燃料ガス排出分流部２５ｂ及び第１の酸化ガス排出分流部２６ａは、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂに接続されており、この接続部分には第２のガス排出切換弁２８が設けられている。この第２のガス排出切換弁２８によって、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂから供給されるガスを第１の酸化ガス排出分流部２６ａに送る状態と、下流側接続路２２ｂから供給されるガスを第２の燃料ガス排出分流部２５ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。第１のガス排出切換弁２７及び第２のガス排出切換弁２８は、制御部９に接続されている。
【００３７】
第１実施形態の発電装置１を用いた発電方法について説明する。
ガス供給及び出力極性の切換前では、図２に示すように、燃料ガス調節弁８及び酸化ガス調節弁１１は開かれており、置換ガス調節弁１３は閉じられている。燃料ガス供給切換弁１０は、第１の燃料ガス供給分流部５ａにガスを送るように切換えられ、酸化ガス供給切換弁１２は、第１の酸化ガス供給分流部６ａにガスを送るように切換えられている。第１のガス排出切換弁２７は、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂから供給されるガスを燃料ガス排出路２５に送るように切換えられ、第２のガス排出切換弁２８は、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂから供給されるガスを酸化ガス排出路２６に送るように切換えられている。なお、第１の電極１６は燃料極（アノード、負極）となり、第２の電極１７は酸素極（カソード、正極、空気極）となっている。
【００３８】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度が第１の温度センサ２３ａにより検知され、検知した温度に関する情報が制御部９に送られ、この制御部９によって、第１の加熱器２３ｂが、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を発電装置１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように制御されている（図１参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４は、加熱されていない初期状態の温度なっている。
【００３９】
このような状態で、図２に示すように、燃料ガス供給路５に供給された燃料ガスは、第１の燃料ガス供給分流部５ａを通るとともに、第１のＣＯ吸着カラム２３を通って、第１のバイポーラプレート２１に供給される。燃料ガスに含まれるＣＯの一部は、第１のＣＯ吸着カラム２３により吸着される。酸化ガス供給路６に供給された酸化ガスは、第１の酸化ガス供給分流部６ａを通るとともに、第２のＣＯ吸着カラム２４を通って、第２のバイポーラプレート２２に供給される。このとき、第２のバイポーラプレート２２側の第２の電極１７にてＰｔ電極活物質にＣＯが吸着している場合、ＣＯは、酸化ガスによりＣＯ２（二酸化炭素）に変化して、吸着能を失い、離脱する。
【００４０】
第１のバイポーラプレート２１に供給された燃料ガスは、燃料極となる第１の電極１６にて水素イオン化され、この水素イオンが固体高分子電解質１５を通って、酸素極となる第２の電極１７側に移動する。同時に水素イオン化の際に放出される電子が出力極性切換手段１８に向かって流れて、電流が流れる（図１参照）。第２のバイポーラプレート２２に供給された酸化ガスは、固体高分子電解質１５を通って第２の電極１７側に移動した水素イオンと、出力極性切換手段１８から流れてくる電子とに反応して、水となる（図１参照）。
【００４１】
第１のバイポーラプレート２１を通過した燃料ガスは、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂに送られ、燃料ガス排出路２５の第１の燃料ガス排出分流部２５ａを通って、燃料ガス排出路２５に送られる。第２のバイポーラプレート２２にて生成された水は、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂに送られ、酸化ガス排出路２６の第１の酸化ガス排出分流部２６ａを通って、酸化ガス排出路２６に送られる。
【００４２】
所定時間発電を行なった後に、ＣＯ被毒した第１の電極１６に対してＣＯ酸化除去をするためにガス供給及び出力極性を切換える動作について説明する。
図３に示すように、燃料ガス調節弁８及び酸化ガス調節弁１１を閉じて、置換ガス調節弁１３を開く。燃料ガス供給切換弁１０については、第２の燃料ガス供給分流部５ｂにガスを供給するように切換え、かつ酸化ガス供給切換弁１２については、第２の酸化ガス供給分流部６ｂにガスを供給するように切換える。第１のガス排出切換弁２７については、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂから供給されるガスを酸化ガス排出路２６に送るように切換え、かつ第２のガス排出切換弁２８については、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂから供給されるガスを燃料ガス排出路２５に送るように切換える。
【００４３】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度を第１の温度センサ２３ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部９に送り、この制御部９によって、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を加熱前の初期状態の温度に冷却するように、第１の冷却器２３ｃを制御する（図１参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４では、その温度を第２の温度センサ２４ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部９に送り、この制御部９によって、第２のＣＯ吸着カラム２４の温度を発電装置１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように、第２の加熱器２４ｂを制御する（図１参照）。
【００４４】
このような状態で、図３に示すように、窒素ガスは、置換ガス供給路７から燃料ガス供給路５に送られ、燃料ガス供給路５から第２のバイポーラプレート２２に送られ、第２のバイポーラプレート２２から燃料ガス排出路２５に送られる。また、窒素ガスは、置換ガス供給路７から酸化ガス供給路６に送られ、酸化ガス供給路６から第１のバイポーラプレート２１に送られ、第１のバイポーラプレート２１から酸化ガス排出路２６に送られる。
【００４５】
Ｏ２（酸素）とＨ２（水素）とが拡散消費される間の所定時間窒素ガスの供給を行なった後の動作について説明する。
図４に示すように、置換ガス調節弁１３を閉じて、燃料ガス調節弁８及び酸化ガス調節弁１１を開く。同時に出力極性切換手段１８を、第１の電極１６を酸素極（カソード、正極、空気極）とし、第２の電極１７を燃料極（アノード、負極）とするように切換える。
【００４６】
このような状態で、図４に示すように、燃料ガス供給路５に燃料ガスが供給された燃料ガスは、第２の燃料ガス供給分流部５ｂを通るとともに、第２のＣＯ吸着カラム２４を通って、第２のバイポーラプレート２２に供給される。燃料ガスに含まれるＣＯの一部は、第２のＣＯ吸着カラム２４により吸着される。酸化ガス供給路６に酸化ガスが供給された酸化ガスは、第２の酸化ガス供給分流部６ｂを通るとともに、第１のＣＯ吸着カラム２３を通って、第１のバイポーラプレート２１に供給される。このとき、第１のバイポーラプレート２１側における第１の電極１６にてＰｔ電極活物質にＣＯが吸着している場合、ＣＯは、酸化ガスによりＣＯ２に変化して、吸着能を失い、離脱する。
【００４７】
第２のバイポーラプレート２２に供給された燃料ガスは、燃料極となる第２の電極１７にて水素イオン化され、この水素イオンが固体高分子電解質１５を通って、酸素極となる第１の電極１６側に移動する。同時に水素イオン化の際に放出される電子が出力極性切換手段１８に向かって流れて、電流が流れる（図１参照）。第１のバイポーラプレート２１に供給された酸化ガスは、固体高分子電解質１５を通って第１の電極１６側に移動した水素イオンと、出力極性切換手段１８から流れてくる電子とに反応して、水となる（図１参照）。
【００４８】
第２のバイポーラプレート２２を通過した燃料ガスは、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂに送られ、燃料ガス排出路２５の第２の燃料ガス排出分流部２５ｂを通って、燃料ガス排出路２５に送られる。第１のバイポーラプレート２１にて生成された水は、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂに送られ、酸化ガス排出路２６の第２の酸化ガス排出分流部２６ｂを通って、酸化ガス排出路２６に送られる。
【００４９】
所定時間発電を行なった後に、さらにＣＯ被毒した第２の電極１７に対してＣＯ酸化除去をするためにガス供給及び出力極性を切換える動作について説明する。
図５に示すように、燃料ガス調節弁８及び酸化ガス調節弁１１を閉じて、置換ガス調節弁１３を開く。燃料ガス供給切換弁１０については、第１の燃料ガス供給分流部５ａにガスを供給するように切換え、かつ酸化ガス供給切換弁１２については、第１の酸化ガス供給分流部６ａにガスを供給するように切換える。第１のガス排出切換弁２７については、第１のバイポーラプレート２１の下流側接続路２１ｂから供給されるガスを燃料ガス排出路２５に送るように切換え、かつ第２のガス排出切換弁２８については、第２のバイポーラプレート２２の下流側接続路２２ｂから供給されるガスを酸化ガス排出路２６に送るように切換える。
【００５０】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度を第１の温度センサ２３ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部９に送り、この制御部９によって、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を発電装置１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように、第１の加熱器２３ｂを制御する（図１参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４では、その温度を第２の温度センサ２４ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部９に送り、この制御部９によって、第２のＣＯ吸着カラム２４の温度を加熱前の初期状態の温度に冷却するように、第２の冷却器２４ｃを制御する（図１参照）。
【００５１】
このような状態で、図５に示すように、窒素ガスは、置換ガス供給路７から燃料ガス供給路５に送られ、燃料ガス供給路５から第１のバイポーラプレート２１に送られ、第１のバイポーラプレート２１から燃料ガス排出路２５に送られる。また、窒素ガスは、置換ガス供給路７から酸化ガス供給路６に送られ、酸化ガス供給路６から第２のバイポーラプレート２２に送られ、第２のバイポーラプレート２２から酸化ガス排出路２６に送られる。
【００５２】
Ｏ２とＨ２とが拡散消費される間の所定時間窒素ガスの供給を行なった後、再び図２に示すように、置換ガス調節弁１３を閉じて、燃料ガス調節弁８及び酸化ガス調節弁１１を開く。同時に出力極性切換手段１８を、第１の電極１６を燃料極（アノード、負極）とし、かつ第２の電極１７を酸素極（カソード、正極、空気極）とするように切換える。この場合、ガスは再び図２に示すような経路を流れる。第１実施形態の発電装置１を用いた発電方法では、このような操作を繰り返す。
【００５３】
以上、本発明の第１実施形態の発電装置１及び当該発電装置１を用いた発電方法によれば、燃料極の一方電極がＣＯ被毒した場合に、この一方電極に対して燃料ガスの供給を止めて酸化ガスを供給するので、ＣＯ被毒した一方電極に対して短時間で効率的にＣＯを酸化除去でき、固体高分子電解質１５、第１の電極１６，及び第２の電極１７に与えるダメージが少ない。同時にＣＯ被毒した一方電極の出力極性が酸素極に切換られるとともに、他方電極は燃料極に切換えられて、さらに他方電極に燃料ガスが供給されるので、連続して発電を行なうことができる。また、１つの電極に対して燃料ガスと酸化ガスとが同時に供給されないので、燃料ガスと酸化剤ガスとの爆発性混合ガスの発生を防止でき、このような爆発性混合ガスによって固体高分子電解質１５、第１の電極１６，及び第２の電極１７がダメージを受けることを防止できる。よって、固体高分子電解質１５、第１の電極１６，及び第２の電極１７にダメージを与えずに、連続して発電を行いながらＣＯ被毒した電極に対して効率的にＣＯを酸化除去ができる。
【００５４】
本発明の第１実施形態の発電装置１によれば、窒素ガスを供給することによって、供給ガス及び出力極性の切換え前に第１の電極１６，又は第２の電極１７に残った燃料ガス又は酸化ガスを、供給ガス及び出力極性の切換え時に確実に除去できる。従って、第１の電極１６及び第２の電極１７にて燃料ガスと酸化剤ガスとの爆発性混合ガスの発生を確実に防止でき、爆発性混合ガスによって固体高分子電解質１５、第１の電極１６、及び第２の電極１７がダメージを受けることをより確実に防止できる。また、ＣＯ被毒した一方電極に対して確実に酸化ガスが供給されるので、一方電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００５５】
本発明の第１実施形態の発電装置１によれば、上流側接続路２１ａに、ＣＯを吸着可能な第１のＣＯ吸着カラム２３、及び第２のＣＯ吸着カラム２４が設けられているので、燃料ガスが第１の電極１６又は第２の電極１７に供給される前に燃料ガスに含まれるＣＯが減少し、燃料ガスを供給した第１の電極１６又は第２の電極１７に吸着するＣＯが減少する。よって、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００５６】
本発明の第１実施形態の発電装置１によれば、第１のＣＯ吸着カラム２３、及び第２のＣＯ吸着カラム２４によりＣＯ吸着を行なう際には、第１の加熱器２３ｂ，及び第２の加熱器２４ｂによって設定温度を発電装置１の運転温度より５℃〜２０℃高くし、第１のＣＯ吸着カラム２３、及び第２のＣＯ吸着カラム２４によりＣＯ吸着を行なわない際には、第１のＣＯ吸着カラム２３、及び第２のＣＯ吸着カラム２４の設定温度を第１の冷却器２３ｃ，及び第２の冷却器２４ｃによって、加熱前の初期状態の温度に冷却するので、ＣＯ吸着カラム２３，２４が燃料ガスの通過時にはＣＯを吸着し易くでき、さらにＣＯ吸着カラム２３，２４が酸化ガスの通過時には酸化ガスを通し易くできる。よって、ＣＯ被毒した第１の電極１６，及び第２の電極１７にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００５７】
本発明の第１実施形態の発電装置１によれば、第１のＣＯ吸着カラム２３、及び第２のＣＯ吸着カラム２４には、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子が担持されたものが用いられているので、ＣＯ被毒した第１の電極１６，及び第２の電極１７にて、より効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００５８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の発電装置及び発電方法を以下に説明する。第２実施形態の発電装置及び発電方法の基本的な構成は、第１実施形態の発電装置及び発電方法の構成と同様になっている。第１実施形態と同様な要素は、第１実施形態と同様の符号および名称を用いて説明する。ここでは、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【００５９】
図６に示すように、第２実施形態の発電装置３１には、燃料ガス、酸化ガス、及び置換ガスとして窒素ガスを供給及び排出可能とする第１のガス搬送部３２と、発電のための発電部３３と、さらに燃料ガス、及び酸化ガスを供給及び排出可能とする第２のガス搬送部３４とが設けられている。
【００６０】
第１のガス搬送部３２について説明する。第１のガス搬送部３２には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給路３５と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給路３６と、窒素ガスを供給する置換ガス供給路３７とが設けられている。燃料ガス供給路３５には、燃料ガスの供給量を調節可能とする燃料ガス調節弁３８が設けられている。燃料ガス調節弁３８は制御部３９に接続されている。燃料ガス供給路３５が燃料ガス調節弁３８の下流側で分岐することによって、燃料ガス供給路３５には第１の燃料ガス供給分流部３５ａと、第２の燃料ガス供給分流部３５ｂとが設けられている。燃料ガス供給路３５の分岐部には燃料ガス供給切換弁４０が設けられており、この燃料ガス供給切換弁４０によって、ガスを第１の燃料ガス供給分流部３５ａに送る状態と、ガスを第２の燃料ガス分流部３５ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。燃料ガス供給切換弁４０は制御部３９に接続されている。
【００６１】
酸化ガス供給路３６には、酸化ガスの供給量を調節可能とする酸化ガス調節弁４１が設けられている。酸化ガス調節弁４１は制御部３９に接続されている。酸化ガス供給路３６が酸化ガス調節弁４１の下流側で分岐することによって、酸化ガス供給路３６には第１の酸化ガス供給分流路３６ａと、第２の酸化ガス供給分流路３６ｂとが設けられている。酸化ガス供給路３６の分岐部には酸化ガス供給切換弁４２が設けられており、この酸化ガス供給切換弁４２によって、ガスを第１の酸化ガス供給分流部３６ａに送る状態と、ガスを第２の酸化ガス供給分流部３６ｂに送る状態とが切換えられるように構成されている。酸化ガス供給切換弁４２は制御部３９に接続されている。
【００６２】
置換ガス供給路３７には、窒素ガスの供給量を調節可能とする置換ガス調節弁４３が設けられている。置換ガス調節弁４３は制御部３９に接続されている。置換ガス供給路３７が置換ガス調節弁４３の下流側で分岐することによって、置換ガス供給路３７には第１の置換ガス供給分流部３７ａと、第２の置換ガス供給分流部３７ｂとが設けられている。第１の置換ガス供給分流部３７ａは、燃料ガス調節弁３８及び燃料ガス供給切換弁４０の間で燃料供給路３５に接続されている。第２の置換ガス供給分流部３７ｂは、酸化ガス調節弁４１及び酸化ガス供給切換弁４２の間で酸化ガス供給路３６に接続されている。
【００６３】
第１のガス搬送部３２には、燃料ガスを排出可能とする第１の燃料ガス排出路４４が設けられている。第１の燃料ガス排出路４４は、酸化ガス供給切換弁４２の下流側で酸化ガス供給路３６に接続されている。さらに、第１のガス搬送部４２には、酸化ガスを排出可能とする第１の酸化ガス排出路４５が設けられている。第１の酸化ガス排出路４５は、燃料ガス供給切換弁４０の下流側で燃料ガス供給路３５に接続されている。
【００６４】
発電部３３について説明する。発電部３３には、第１実施形態と同様の発電セル１４が設けられている。第１のバイポーラプレート２１には、そのガス通路と第１のガス搬送部３２側で連通する第１の接続路２１ｃと、そのガス通路と第２のガス搬送部３４側で連通する第２の接続路２１ｄとが取付けられている。この第１の接続路２１ｃは、第１の燃料ガス供給分流部３５ａ、及び第１の酸化ガス排出路４５と接続されている。第１の接続路２１ｃにおける第１の燃料ガス供給分流部３５ａ及び第１の酸化ガス排出路４５との接続部分には、第１の切換弁４６が設けられている。この第１の切換弁４６によって、燃料ガスを第１の燃料ガス供給分流部３５ａから第１の接続路２１ｃに送る状態と、酸化ガスを第１のバイポーラプレート２１における第１の接続路２１ｃから第１の酸化ガス排出路４５に送る状態とが切換えられるように構成されている。第１の接続路２１ｃには、第１実施形態と同様の第１のＣＯ吸着カラム２３が設けられている。第１のＣＯ吸着カラム２３は、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられている。第１のＣＯ吸着カラム２３の第１の温度センサ２３ａ、第１の加熱器２３ｂ、及び第１の冷却器２３ｃは、制御部３９に接続されている。なお、第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄは、第２のガス搬送部３４に接続されており、詳細は後述する。
【００６５】
第２のバイポーラプレート２２には、そのガス通路と第２のガス搬送部３４側で連通する第１の接続路２２ｃと、そのガス通路と第１のガス搬送部３２側で連通する第２の接続路２２ｄとが取付けられている。第１の接続路２２ｃは第２のガス搬送部３５に接続されており、詳細は後述する。また、第１の接続路２２ｃには、第１実施形態と同様の第２のＣＯ吸着カラム２４が設けられている。第２のＣＯ吸着カラム２４は、セラミックス担体にＣｕＣｌ粒子又はＰｔ粒子を担持したものが用いられている。第２のＣＯ吸着カラム２４の第２の温度センサ２４ａ、第２の加熱器２４ｂ、及び第２の冷却器２４ｃは、制御部３９に接続されている。さらに、第２の接続路２２ｄにおける第１の酸化ガス供給分流部３６ａ及び第１の燃料ガス排出路４４との接続部分には、第２の切換弁４７が設けられている。この第２の切換弁４７によって、燃料ガスを第２のバイポーラプレート２２における第２の接続路２２ｄから第１の燃料ガス排出路４４に送る状態と、酸化ガスを第１の酸化ガス供給分流部３６ａから第２の接続路２２ｄに送る状態とが切換えられるように構成されている。
【００６６】
第２のガス搬送部３４について説明する。第２のガス搬送部３４には、燃料ガスを排出可能とする第２の燃料ガス排出路４８と、酸化ガスを排出可能とする第２の酸化ガス排出路４９とが設けられている。第２の燃料ガス排出路４８は、第２の酸化ガス供給分流部３６ｂ、及び第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄと接続されている。これらの接続部分には第３の切換弁５０が設けられており、この第３の切換弁５０によって、燃料ガスを第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄから第２の燃料ガス排出路４８に送る状態と、酸化ガスを第２の酸化ガス供給分流部３６ｂから第２の接続路２１ｄに送る状態とが切換えられるように構成されている。第３の切換弁５０は制御部３９に接続されている。第２の酸化ガス排出路４９は、第２の燃料ガス供給分流部３５ｂ、及び第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２１ｃと接続されている。これらの接続部分には第４の切換弁５１が設けられており、この第４の切換弁５１によって、酸化ガスを第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２２ｃから第２の酸化ガス排出路４９に送る状態と、燃料ガスを第２の燃料ガス供給分流部３５ｂから第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２２ｃに送る状態とが切換えられるように構成されている。第４の切換弁５１は制御部３９に接続されている。
【００６７】
第２実施形態の発電装置３１を用いた発電方法について説明する。
図７に示すように、ガス供給及び出力極性の切換え前では、燃料ガス調節弁３８及び酸化ガス調節弁４１は開かれており、置換ガス調節弁４３は閉じられている。燃料ガス供給切換弁４０は、第１の燃料ガス供給分流部３５ａにガスを送るように切換えられ、酸化ガス供給切換弁４２は、第１の酸化ガス供給分流部３６ａにガスを送るように切換えられている。第１の切換弁４６は、ガスを第１の燃料ガス供給分流部３５ａから第１のバイポーラプレート２１における第１の接続路２１ｃに送るように切換えられている。第２の切換弁４７は、ガスを第１の酸化ガス供給分流部３６ａから第２のバイポーラプレート２２における第２の接続路２２ｄに送るように切換えられている。第３の切換弁５０は、ガスを第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄから第２の燃料ガス排出路４８に送るように切換えられている。第４の切換弁５１は、ガスを第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２２ｃから第２の酸化ガス排出路４９に送るように切換えられている。なお、第１の電極１６は燃料極（アノード、負極）となり、第２の電極１７は酸素極（カソード、正極、空気極）となっている。
【００６８】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度が第１の温度センサ２３ａにより検知され、検知した温度に関する情報が制御部３９に送られ、この制御部３９によって、第１の加熱器２３ｂが、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を発電装置３１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように制御されている（図６参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４は、加熱されていない初期状態の温度となっている。
【００６９】
このような状態で、図７に示すように、燃料ガス供給路３５に供給された燃料ガスは、第１の燃料ガス供給分流部３５ａを通るとともに、第１のＣＯ吸着カラム２３を通って、第１のバイポーラプレート２１に供給される。燃料ガスに含まれるＣＯの一部は、第１のＣＯ吸着カラム２３により吸着される。酸化ガス供給路３６に供給された酸化ガスは、第１の酸化ガス供給分流部３６ａを通って、第２のバイポーラプレート２２に供給される。このとき、第２のバイポーラプレート２２側の第２の電極１７にてＰｔ電極活物質にＣＯが吸着している場合、ＣＯは、酸化ガスによりＣＯ２に変化して、吸着能を失い、離脱する。
【００７０】
第１のバイポーラプレート２１に供給された燃料ガスは、燃料極となる第１の電極１６にて水素イオン化され、この水素イオンが固体高分子電解質１５を通って、酸素極となる第２の電極１７側に移動する。同時に水素イオン化の際に放出される電子が出力極性切換手段１８に向かって流れて、電流が流れる（図６参照）。第２のバイポーラプレート２２に供給された酸化ガスは、固体高分子電解質１５を通って第２の電極１７側に移動した水素イオンと、出力極性切換手段１８から流れてくる電子とに反応して、水となる（図６参照）。
【００７１】
第１のバイポーラプレート２１を通過した燃料ガスは、第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄに送られ、第２の燃料ガス排出路４８に送られる。第２のバイポーラプレート２２にて生成された水は、第２のバイポーラプレート２２の第１の接続路２２ｃに送られ、第２のＣＯ吸着カラム２４を通って、第２の酸化ガス排出路４９に送られる。
【００７２】
所定時間発電を行なった後に、ＣＯ被毒した第１の電極１６に対してＣＯ酸化除去をするためにガス供給及び出力極性を切換える動作について説明する。
図８に示すように、燃料ガス調節弁３８及び酸化ガス調節弁４１を閉じて、置換ガス調節弁４３を開く。燃料ガス供給切換弁４０については、第２の燃料ガス供給分流部３５ｂにガスを供給するように切換え、かつ酸化ガス供給切換弁４２については、第２の酸化ガス供給分流部３６ｂにガスを供給するように切換える。第１の切換弁４６については、第１のバイポーラプレート２１における第１の接続路２１ｃから供給されるガスを第１の酸化ガス排出路４５に送るように切換える。第２の切換弁４７については、第２のバイポーラプレート２２における第２の接続路２２ｄから供給されるガスを第１の燃料ガス排出路４４に送るように切換える。第３の切換弁５０については、第２の酸化ガス供給分流部３６ｂから供給されるガスを第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄに送るように切換える。第４の切換弁５１については、第２の燃料ガス供給分流部３５ｂから供給されるガスを第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２２ｃに送るように切換える。
【００７３】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度を第１の温度センサ２３ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部３９に送り、この制御部３９によって、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を加熱前の初期状態の温度に冷却するように、第１の冷却器２３ｃを制御する（図６参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４では、その温度を第２の温度センサ２４ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部３９に送り、この制御部３９によって、第２のＣＯ吸着カラム２４の温度を発電装置３１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように、第２の加熱器２４ｂを制御する（図６参照）。
【００７４】
このような状態で、図８に示すように、窒素ガスが、置換ガス供給路３７から燃料ガス供給路３５に送られ、燃料ガス供給路３５から第２のバイポーラプレート２２に送られ、第２のバイポーラプレート２２から第１の燃料ガス排出路４４に送られる。また、窒素ガスが、置換ガス供給路３７から酸化ガス供給路３６に送られ、酸化ガス供給路３６から第１のバイポーラプレート２１に送られ、第１のバイポーラプレート２１から第１の酸化ガス排出路４５に送られる。
【００７５】
Ｏ２とＨ２とが拡散消費される間の所定時間窒素ガスの供給を行なった後の動作について説明する。
図９に示すように、置換ガス調節弁４３を閉じて、燃料ガス調節弁３８及び酸化ガス調節弁４１を開く。同時に出力極性切換手段１８について、第１の電極１６を酸素極（カソード、正極、空気極）とし、第２の電極１７を燃料極（アノード、負極）とするように切換える。
【００７６】
このような状態で、図９に示すように、燃料ガス供給路３５に供給された燃料ガスは、第２の燃料ガス供給分流部３５ｂを通るとともに、第２のＣＯ吸着カラム２４を通って、第２のバイポーラプレート２２に供給される。燃料ガスに含まれるＣＯは、第２のＣＯ吸着カラム２４により吸着される。酸化ガス供給路３６に供給された酸化ガスは、第２の酸化ガス供給分流部３６ｂを通って、第１のバイポーラプレート２２に供給される。このとき、第１のバイポーラプレート２１側の第１の電極１６にてＰｔ電極活物質にＣＯが吸着している場合、ＣＯは、酸化ガスによりＣＯ２に変化して、吸着能を失い、離脱する。
【００７７】
第２のバイポーラプレート２２に供給された燃料ガスは、燃料極となる第２の電極１７にて水素イオン化され、この水素イオンが固体高分子電解質１５を通って、酸素極となる第１の電極１６側に移動する。同時に水素イオン化の際に放出される電子が出力極性切換手段１８に向かって流れて、電流が流れる（図６参照）。第１のバイポーラプレート２１に供給された酸化ガスは、固体高分子電解質１５を通って第１の電極１６側に移動した水素イオンと、出力極性切換手段１８から流れてくる電子とに反応して、水となる（図６参照）。
【００７８】
第２のバイポーラプレート２２を通過した燃料ガスは、第２のバイポーラプレート２２の第２の接続路２２ｄに送られ、第１の燃料ガス排出路４４に送られる。第１のバイポーラプレート２１にて生成された水は、第１のバイポーラプレート２１の第２の接続路２１ｃに送られ、第１のＣＯ吸着カラム２３を通って、第１の酸化ガス排出路４５に送られる。
【００７９】
さらに所定時間発電を行なった後に、さらにＣＯ被毒した第２の電極１７に対してＣＯ酸化除去をするためにガス供給及び出力極性を切換える動作について説明する。
図１０に示すように、燃料ガス調節弁３８及び酸化ガス調節弁４１を閉じて、置換ガス調節弁４３を開く。燃料ガス供給切換弁４０については、第１の燃料ガス供給分流部３５ａにガスを供給するように切換え、かつ酸化ガス供給切換弁４２については、第１の酸化ガス供給分流部３６ａにガスを供給するように切換える。第１の切換弁４６については、第１の燃料ガス供給分流部３５ａから供給されるガスを第１のバイポーラプレート２１の第１の接続路２１ｃに送るように切換える。第２の切換弁４７については、第１の酸化ガス供給分流部３６ａから供給されるガスを第２のバイポーラプレート２２の第２の接続路２２ｄに送るように切換える。第３の切換弁５０について、ガスを第１のバイポーラプレート２１における第２の接続路２１ｄから第２の燃料ガス排出路４８に送るように切換える。第４の切換弁５１について、ガスを第２のバイポーラプレート２２における第１の接続路２２ｃから第２の酸化ガス排出路４９に送るように切換える。
【００８０】
第１のＣＯ吸着カラム２３では、その温度を第１の温度センサ２３ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部３９に送り、この制御部３９によって、第１のＣＯ吸着カラム２３の温度を発電装置３１の運転温度より５℃〜２０℃高くするように、第１の加熱器２３ｂを制御する（図６参照）。一方で、第２のＣＯ吸着カラム２４では、その温度を第２の温度センサ２４ａにより検知し、検知した温度に関する情報を制御部３９に送り、この制御部３９によって、第２のＣＯ吸着カラム２４の温度を加熱前の初期状態の温度に冷却するように、第２の冷却器２４ｃを制御する（図６参照）。
【００８１】
さらにＯ２とＨ２とが拡散消費される間の所定時間窒素ガスの供給を行なった後、再び図７に示すように、置換ガス調節弁４３を閉じて、燃料ガス調節弁３８及び酸化ガス調節弁４１を開く。この場合、燃料ガス及び酸化ガスは再び図７に示す経路を流れる。第２実施形態の発電装置３１を用いた発電方法では、このような操作を繰り返す。
【００８２】
以上、本発明の第２実施形態の発電装置３１及び当該発電装置３１を用いた発電方法によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、第１の電極１６及び第２の電極１７に供給される前の酸化ガスがＣＯ吸着カラムを通過しないので、酸化ガスを第１の電極１６及び第２の電極１７に供給する効率は維持される。よって、ＣＯ被毒した電極にてより効率的にＣＯを酸化除去できる。
【００８３】
ここまで本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００８４】
例えば、本発明の第１実施形態及び第２実施形態の第１変形例として、置換ガスとして水蒸気が用いられても良い。本発明の第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８５】
本発明の第１実施形態及び第２実施形態の第２変形例として、置換ガスを発電装置１，３１に流す代わりに、ガス供給及び出力極性の切換え中に、Ｏ２とＨ２とが拡散消費される間の所定時間、燃料ガス調節弁８，３８、酸化ガス調節弁１１，４１、及び置換ガス調節弁１３，４３を閉鎖して、発電装置１，３１へのガスの供給を停止してもよい。本発明の第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８６】
１，３１  固体高分子発電装置
５，３５  燃料ガス供給路
６，３６  酸化ガス供給路
７，３７  置換ガス供給路
１０，４０  燃料ガス供給切換弁
１２，４２  酸化ガス供給切換弁
１４  発電セル
１５  固体高分子電解質
１６  第１の電極
１７  第２の電極
１８  出力極性切換手段
１９  第１のガス拡散層
２０  第２のガス拡散層
２１  第１のバイポーラプレート
２１ａ  上流側接続路
２１ｂ  下流側接続路
２２  第２のバイポーラプレート
２２ａ  上流側接続路
２２ｂ  下流側接続路
２３  第１のＣＯ吸着カラム
２４  第２のＣＯ吸着カラム
４６  第１の切換弁
４７  第２の切換弁
５０  第３の切換弁
５１  第４の切換弁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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