(57)【要約】【課題】燃料電池周辺の構成が複雑化することを抑制しながら、クロスリーク、および、膜電極接合体の劣化を抑制することができる燃料電池の停止方法を提供すること。【解決手段】  アノード電極９とカソード電極１０とを備える膜電極接合体５と、膜電極接合体５のアノード電極９に燃料を供給するための燃料流路と、膜電極接合体５のカソード電極１０に酸素を供給するための酸素流路とを有する燃料電池システムＳを停止するときに、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を酸素流路内に密封し、酸素流路内の圧力を、燃料流路内の圧力よりも高くする加圧ステップ（Ｓ６〜Ｓ１１）を実行する。【選択図】図２
2016051520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードとを備える膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記アノードに燃料を供給するための燃料流路と、前記膜電極接合体の前記カソードに酸素を供給するための酸素流路とを有する燃料電池システムの停止方法であって、
酸素を含有せずに窒素を含有する気体を前記酸素流路内に密封し、前記酸素流路内の圧力を、前記燃料流路内の圧力よりも高くする加圧ステップを含むことを特徴とする、燃料電池システムの停止方法。
【請求項２】
前記酸素流路は、
前記酸素流路内に空気を供給するための供給部と、
前記酸素流路を通過した空気を排出するための排出部と、
前記供給部に設けられ、前記酸素流路内に供給された空気が逆流して前記供給部から排出されることを防止するための逆止弁と、
前記排気部に設けられ、前記酸素流路からの空気の排出を許容する開位置と、前記酸素流路からの空気の排出を規制する閉位置との間を移動可能な開閉弁と
を備え、
前記加圧ステップは、
前記開閉弁が閉位置に位置した状態で、前記供給部を介して前記酸素流路内に空気を供給し、前記酸素流路に空気を封入する封入ステップと、
前記酸素流路内に封入された空気に含まれる酸素を発電により消費する消費ステップと
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システムの停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムの停止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池システムとして、電解質層と、電解質層の一方面に形成されるアノード電極と、電解質層の他方面に形成されるカソード電極と、アノード電極に燃料を供給するための燃料供給路と、カソード電極に空気を供給するための空気供給路とを備える燃料電池を備える燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載されるような燃料電池システムでは、燃料供給路内の燃料成分が残存した状態で燃料電池の発電が停止されると、燃料供給路に残存している燃料成分が、経時的に、電解質膜を透過して空気供給路に漏出する場合がある（いわゆるクロスリーク）。
【０００５】
また、燃料供給路内に残存している燃料成分と、空気供給路内に残存している空気とによって、開回路電圧（ＯＣＶ）に応じた電気化学反応が生じ、膜電極接合体が劣化するおそれがある。
【０００６】
ここで、クロスリーク、および、膜電極接合体の劣化を抑制するために、燃料供給路内に残存している燃料成分を、燃料供給路から別のタンク等に移すことが検討されるが、別のタンク等を設けると、その分、燃料電池周辺の構成が複雑化する。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、燃料電池周辺の構成が複雑化することを抑制しながら、クロスリーク、および、膜電極接合体の劣化を抑制することができる燃料電池システムの停止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃料電池システムの停止方法は、アノードとカソードとを備える膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記アノードに燃料を供給するための燃料流路と、前記膜電極接合体の前記カソードに酸素を供給するための酸素流路とを有する燃料電池システムの停止方法であって、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を前記酸素流路内に密封し、前記酸素流路内の圧力を、前記燃料流路内の圧力よりも高くする加圧ステップを含むことを特徴としている。
【０００９】
この方法によれば、加圧ステップにおいて、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を酸素流路内に密封し、酸素流路内の圧力を、燃料流路内の圧力よりも高くしている。
【００１０】
そのため、酸素流路内の圧力と燃料流路内の圧力との差圧により、燃料流路から酸素流路へのクロスリークを抑制できる。
【００１１】
しかも、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を酸素流路内に密封しているので、燃料流路内に燃料成分が残存していたとしても、電気化学反応を生じない。これにより、膜電極接合体の劣化を抑制できる。
【００１２】
その結果、別途、燃料流路内の燃料成分を移すためのタンク等を設けることなく、燃料電池周辺の構成が複雑化することを抑制しながら、クロスリーク、および、膜電極接合体の劣化を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の燃料電池システムの停止方法では、前記酸素流路は、前記酸素流路内に空気を供給するための供給部と、前記酸素流路から空気を排出するための排出部と、前記供給部に設けられ、前記酸素流路内に供給された空気が逆流して前記供給部から排出されることを防止するための逆止弁と、前記排気部に設けられ、前記酸素流路からの空気の排出を許容する開位置と、前記酸素流路からの空気の排出を規制する閉位置との間を移動可能な開閉弁とを備え、前記加圧ステップは、前記開閉弁が閉位置に位置した状態で、前記供給部を介して前記酸素流路内に空気を供給し、前記酸素流路に空気を封入する封入ステップと、前記酸素流路内に封入された空気に含まれる酸素を発電により消費する消費ステップとを含むことが好適である。
【００１４】
この方法によれば、封入ステップにおいて、空気流路内に空気を封入し、消費ステップにおいて、封入された空気に含まれる酸素を発電により消費する。
【００１５】
そのため、封入ステップと消費ステップとを順次実行することにより、空気流路内に、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を密封できる。
【００１６】
その結果、別途、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を発生させる構成を設けることなく、簡易な構成で、空気流路内に、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を密封できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システムの停止方法によれば、燃料電池周辺の構成が複雑化することを抑制しながら、クロスリーク、および、膜電極接合体の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】図２は、燃料電池システムの停止方法の一実施形態を説明するためのフロー図である。
【図３】図３は、燃料電池システムの停止方法の第１変形例を説明するためのフロー図である。
【図４】図４は、燃料電池システムの停止方法の第２変形例を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．燃料電池システム
燃料電池システムＳは、図１に示すように、燃料電池１と、燃料給排部２と、空気給排部３とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池１は、燃料成分を含む液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、アニオン交換型燃料電池として構成されている。
【００２０】
燃料成分としては、例えば、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ヒドラジンなどのヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。
【００２１】
液体燃料としては、燃料成分をそのまま用いてもよいが、燃料成分を、例えば、水などで希釈して用いることができる。
【００２２】
液体燃料の燃料成分濃度は、燃料成分の種類によっても異なるが、燃料成分がヒドラジンである場合には、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、６０質量％以下、好ましくは、４０質量％以下である。
【００２３】
燃料電池１は、燃料電池セル４を備えている。なお、燃料電池１は、複数の燃料電池セル４が積層されたスタック構造として構成される場合があるが、図１においては、図解しやすいように１つの燃料電池セル４のみを示している。
【００２４】
燃料電池セル４は、膜電極接合体５と、燃料供給部材６、空気供給部材７とを備えている。
【００２５】
膜電極接合体５は、電解質膜８と、アノードの一例としてのアノード電極９と、カソードの一例としてのカソード電極１０とを備えている。
【００２６】
電解質膜８は、アニオン交換形の高分子電解質膜から形成されている。
【００２７】
アノード電極９は、電解質膜８の厚み方向一方側の表面に、薄層として積層されている。アノード電極９は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極９は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００２８】
カソード電極１０は、電解質膜８に対してアノード電極９の反対側、すなわち、電解質膜８の厚み方向他方側の表面に、薄層として積層されている。カソード電極１０は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、カソード電極１０は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００２９】
燃料供給部材６は、膜電極接合体５の厚み方向一方側に配置されている。燃料供給部材６は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。燃料供給部材６には、燃料流通溝１１が形成されている。なお、膜電極接合体５と燃料供給部材６との間には、図示しないガス拡散層が介在されている。
【００３０】
燃料流通溝１１は、燃料供給部材６の厚み方向他方面に形成されている。燃料流通溝１１は、燃料供給部材６の厚み方向他方面から厚み方向一方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。燃料流通溝１１は、アノード電極９に向かい合っている。
【００３１】
空気供給部材７は、膜電極接合体５の厚み方向他方側に配置されている。空気供給部材７は、ガス不透過性の導電性材料から形成されている。空気供給部材７には、空気流通溝１２が形成されている。なお、膜電極接合体５と空気供給部材７との間には、図示しないガス拡散層が介在されている。
【００３２】
空気流通溝１２は、空気供給部材７の厚み方向一方面に形成されている。空気流通溝１２は、空気供給部材７の厚み方向一方面から厚み方向他方へ凹む凹溝であり、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。空気流通溝１２は、カソード電極１０に向かい合っている。
（２）燃料給排部
燃料給排部２は、燃料タンク１３と、燃料供給ライン１４と、還流ライン１５と、排気ライン１６とを備えている。
【００３３】
燃料タンク１３は、上記した液体燃料を貯蔵する。
【００３４】
燃料供給ライン１４は、燃料タンク１３内の液体燃料を燃料流通溝１１に供給するための配管である。燃料供給ライン１４の供給方向下流端は、燃料流通溝１１の供給側端部に連通するように、燃料供給部材６の供給側端部に接続されている。燃料供給ライン１４は、燃料側ポンプ１７とバルブ１８とを備えている。
【００３５】
燃料側ポンプ１７は、燃料供給ライン１４の途中に介在されている。燃料側ポンプ１７としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。
【００３６】
バルブ１８は、燃料供給ライン１４の途中において、燃料側ポンプ１７と燃料タンク１３との間に介在されている。バルブ１８としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。
【００３７】
還流ライン１５は、燃料流通溝１１から排出された液体燃料を燃料供給ライン１４に還流するための配管である。還流ライン１５の還流方向上流端は、燃料流通溝１１の排出側端部に連通するように、燃料供給部材６の排出側端部に接続されている。還流ライン１５の還流方向下流端は、バルブ１８と燃料側ポンプ１７との間において、燃料供給ライン１４の途中に接続されている。これにより、燃料供給ライン１４から、燃料流通溝１１および還流ライン１５を順次介して燃料供給ライン１４に戻る循環ラインが形成される。還流ライン１５は、燃料供給ライン１４および燃料流通溝１１とともに、燃料流路を構成する。還流ライン１５は、気液分離器１９を備えている。
【００３８】
気液分離器１９は、還流ライン１５の途中に介在されている。気液分離器１９は、燃料電池１の燃料流通溝１１から排出された液体燃料と、ガス（気体）とを分離する。
【００３９】
排気ライン１６は、気液分離器１９で分離されたガスを排気するための配管である。排気ライン１６の排気方向上流端は、気液分離器１９に接続されている。排気ライン１６の排気方向下流端は、大気開放されている。なお、排気ライン１６の途中には、ガスを無害化および無臭化するための図示しない浄化装置が介在されている。
（３）空気給排部
空気給排部３は、供給部の一例としての空気供給ライン２０と、排出部の一例としての空気排出ライン２１とを備えている。
【００４０】
空気供給ライン２０は、空気流通溝１２内に空気を供給するための配管である。空気供給ライン２０の供給方向上流端は、大気開放されている。空気供給ライン２０の供給方向下流端は、空気流通溝１２の供給側端部に連通するように、空気供給部材７の供給側端部に接続されている。空気供給ライン２０は、空気側ポンプ２２と、逆止弁２３とを備えている。
【００４１】
空気側ポンプ２２は、空気供給ライン２０の途中に介在されている。空気側ポンプ２２としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。
【００４２】
逆止弁２３は、空気供給ライン２０の途中において、空気供給部材７と空気側ポンプ２２との間に介在されている。逆止弁２３は、空気供給部材７へ向かう方向への空気の通過を許容し、空気供給部材７へ向かう方向とは反対の方向へ向かう空気の通過（すなわち、逆流）を規制する。
【００４３】
空気排出ライン２１は、空気流通溝１２から空気を排出するための配管である。空気排出ライン２１の排出方向上流端は、空気流通溝１２の排出側端部に連通するように、空気供給部材７の排出側端部に接続されている。空気排出ライン２１の排出方向下流端は、大気開放されている。空気排出ライン２１は、空気供給ライン２０および空気流通溝１２とともに、酸素流路の一例としての空気流路を構成する。空気排出ライン２１は、開閉弁２４を備えている。
【００４４】
開閉弁２４は、空気排出ライン２１の途中に介在されている。開閉弁２４としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。開閉弁２４は、空気排出ライン２１における空気の流通を許容する開位置と、空気排出ライン２１における空気の流通を規制する閉位置との間を移動するように構成されている。
２．燃料電池の使用態様
図１に仮想線で示すように、燃料電池システムＳは、例えば、電動車両３０に搭載されて、電動車両３０の電源として使用される。
【００４５】
電動車両３０は、後述するモータ３４を動力源とし、燃料電池１および後述するバッテリ３６を電源としてモータ３４を駆動させる電動車両である。電動車両３０は、制御部３１と、動力部３２とを備えている。
【００４６】
制御部３１は、ＥＣＵ３３を備えている。
【００４７】
ＥＣＵ３３は、電動車両３０における電気的な制御を実行するコントロールユニット（すなわち、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ３３は、燃料側ポンプ１７、バルブ１８、空気側ポンプ２２、開閉弁２４に電気的に接続されており、それらを制御する。
【００４８】
動力部３２は、電動車両３０の前端部において、いわゆるエンジンルーム内に配置されている。動力部３２は、モータ３４と、インバータ３５と、バッテリ３６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７とを備えている。
【００４９】
モータ３４は、燃料電池１に電気的に接続されている。モータ３４は、燃料電池１またはバッテリ３６から出力される電気エネルギーを電動車両３０の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ３４としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
【００５０】
インバータ３５は、配線により、燃料電池１とモータ３４との間に電気的に接続されている。インバータ３５は、燃料電池１で発電された直流電力を交流電力に変換する。インバータ３５としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。
【００５１】
バッテリ３６は、燃料電池１とモータ３４との間の配線に電気的に接続されている。バッテリ３６としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。バッテリ３６は、燃料電池１からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３４に電力を供給可能である。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、配線により、燃料電池１とインバータ３５との間に電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、ＥＣＵ３３にも電気的に接続されており、ＥＣＵ３３の制御により、燃料電池１の出力電圧を昇圧または降圧し、燃料電池１の電力およびバッテリ３６の入出力電力を調整する。
３．発電動作
次いで、燃料電池システムＳにおける発電について説明する。
【００５３】
燃料電池システムＳにおいて発電するには、例えば、燃料電池システムＳが電動車両３０に搭載されている場合には、ＥＣＵ３３の制御により、バルブ１８および開閉弁２４が開放され、燃料供給ライン１４の燃料側ポンプ１７、および、空気供給ライン２０の空気側ポンプ２２が駆動される。
【００５４】
すると、燃料タンク１３内の液体燃料は、燃料供給ライン２６を介して燃料電池１の燃料流通溝１１に供給される。
【００５５】
燃料流通溝１１に供給された液体燃料は、アノード電極９と接触しながら燃料流通溝１１内を下側から上側へ流れて、還流ライン１５へ排出される。
【００５６】
また、電動車両３０の外部からの空気が、空気供給ライン２０を介して燃料電池１の空気流通溝１２に供給される。
【００５７】
空気流通溝１２に供給された空気は、カソード電極１０の厚み方向他方面と接触しながら空気流通溝１２内を上側から下側へ流れて空気排出ライン２１へ排出される。
【００５８】
このとき、燃料電池１では、燃料成分がヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極９での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極１０での反応）
（３）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
なお、燃料成分がメタノールである場合には、下記反応式（４）〜（６）で表される電気化学反応が生じ、発電が行なわれる。
（４）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  （アノード電極９での反応）
（５）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極１０での反応）
（６）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池１全体での反応）
これらの反応により、燃料成分（Ｎ２Ｈ４またはＣＨ３ＯＨ）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）およびガス（Ｎ２またはＣＯ２）が生成され、起電力（ｅ−）が発生される。発生した起電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７によって変圧され、インバータ３５により三相交流電力に変換された後、モータ３４に供給されて、電動車両３０の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリ３６に蓄電される。
【００５９】
ここで、上記の発電において、アノード電極９に供給された液体燃料が、アノード電極９において反応することなく電解質膜８を透過し、カソード電極１０に漏出する場合がある（クロスリーク）。この場合、起電力（ｅ−）が発生することなく、燃料成分がカソード電極１０において滞留する。
【００６０】
そして、燃料電池１から還流ライン１５に排出された液体燃料は、上記の電気化学反応において残存した燃料成分と、上記の電気化学反応により生成する水とが含まれており、気液分離器１９において、ガス成分（上記電気化学反応により生じるガス（Ｎ２またはＣＯ２）や、分解反応で生じるガス（Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３）と分離されて、燃料供給ライン１４に供給される。
４．燃料電池システムの停止
燃料電池システムＳを停止するには、例えば、燃料電池システムＳが電動車両３０に搭載されている場合には、電動車両３０のイグニッションスイッチがオフされた後、ＥＣＵ３３において、ＲＯＭに格納されている停止プログラムがＣＰＵにより実行される。なお、以下の停止プログラムの説明において、空気には、約２０％の酸素と、約８０％の窒素が含まれているものとする。
【００６１】
停止プログラムが実行されると、図２に示すように、まず、燃料電池システムＳにおける発電動作を停止するか否か判定する（Ｓ１）。
【００６２】
次いで、燃料電池システムＳにおける発電動作を停止する場合（Ｓ１、ＹＥＳ）、燃料給排部２において、燃料側ポンプ１７を停止し、バルブ１８を閉鎖する。また、空気給排部３において、空気側ポンプ２２を停止し、開閉弁２４を閉位置に位置させる（Ｓ２）。
【００６３】
これにより、燃料給排部２では、バルブ１８の閉鎖により、燃料流路（燃料供給ライン１４、燃料流通溝１１および還流ライン１５）内に液体燃料が残存した状態で、燃料流路内における液体燃料の循環が停止する。このときの燃料流路内の圧力は、外気圧とほぼ等しく、例えば、１０１．３ｋＰａである。なお、燃料流路内の圧力は、排気ライン１６が大気開放されていることにより、常に、外気圧とほぼ等しくなる。
【００６４】
また、空気給排部３では、逆止弁２３によって空気供給ライン２０からの空気の排出が規制されるとともに、開閉弁２４が閉位置に位置することによって、空気排出ライン２１からの空気の排出が規制され、空気流路（空気供給ライン２０、空気流通溝１２および空気排出ライン２１）内に空気が密封される。このときの空気流路内の圧力は、外気圧とほぼ等しく、例えば、１０１．３ｋＰａである。
【００６５】
次いで、停止プログラムでは、空気流路内に密封された空気に含まれる酸素を消費する１回目の消費ステップ（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）が実行される。
【００６６】
消費ステップでは、まず、ＥＣＵ３３によってＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１に発電させる（Ｓ３）。
【００６７】
すると、燃料電池１において、燃料流路内に残存した液体燃料の燃料成分と、空気流路内に密封された空気に含まれる酸素とが消費されて、上記したように発電される。
【００６８】
次いで、消費ステップでは、燃料電池１からの起電力の電圧Ｖが所定の電圧Ｖｘ以下となった後（Ｓ４、ＹＥＳ）、ＥＣＵ３３によってＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１の発電を停止させる（Ｓ５）。
【００６９】
このとき、空気流路内の圧力は、酸素が消費された分、１回目の消費ステップが実行される前よりも低くなり、約８０ｋＰａとなる。
【００７０】
次いで、停止プログラムでは、空気流路内に空気を封入する封入ステップ（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）が実行される。
【００７１】
封入ステップでは、まず、開閉弁２４が閉位置に位置している状態で、空気側ポンプ２２を駆動させる（Ｓ６）。
【００７２】
すると、空気流路内に空気が封入され、空気流路内の圧力が上昇する。
【００７３】
次いで、封入ステップでは、空気流路内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐｘ以上となった後（Ｓ７、ＹＥＳ）、空気側ポンプ２２を停止させる（Ｓ８）。所定の圧力Ｐｘは、例えば、後述する２回目の消費ステップが終了した後に、燃料流路内の圧力よりも高くなるように、例えば、１２０ｋＰａに設定される。
【００７４】
次いで、停止プログラムでは、空気流路内に新たに封入された空気に含まれる酸素を消費する２回目の消費ステップ（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）が実行される。なお、封入ステップが開始されてから２回目の消費ステップが終了するまでが加圧ステップである。
【００７５】
２回目の消費ステップにおいても、１回目の消費ステップと同様に、まず、ＥＣＵ３３によってＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１に発電させる（Ｓ９）。
【００７６】
すると、燃料電池１において、燃料流路内に残存した液体燃料の燃料成分と、空気流路内に新たに封入された空気に含まれる酸素とが消費されて、上記したように発電される。
【００７７】
そして、燃料電池１からの起電力の電圧Ｖが所定の電圧Ｖｘ以下となった後（Ｓ１０、ＹＥＳ）、ＥＣＵ３３によってＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１に発電を停止させる（Ｓ１１）。
【００７８】
このとき、空気流路内の圧力は、新たに封入された空気に含まれていた酸素が消費された分、２回目の消費ステップが実行される前よりも低くなり、約１１２ｋＰａとなる。
【００７９】
その後、停止プログラムを終了する。
【００８０】
停止プログラムを実行した後には、空気流路内の圧力（約１１２ｋＰａ）が燃料流路内の圧力（約１０１．３ｋＰａ）よりも高くなっているので、空気流路内の圧力と燃料流路内の圧力との差圧により、燃料流路内の液体燃料が電解質膜８を透過して空気流路に漏出すること（クロスリーク）が抑制される。
【００８１】
なお、停止プログラムを実行した後に空気流路内に密封されている空気は、酸素が消費され、窒素が残存しているので、酸素を含有せずに窒素を含有する気体の一例である。
５．作用効果
この燃料電池システムＳの停止方法によれば、図２に示すように、封入ステップ（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）において、開閉弁２４が閉位置に位置している状態で、空気側ポンプ２２を駆動させて、空気流路（空気供給ライン２０、空気流通溝１２および空気排出ライン２１）内に空気を封入し、空気流路内の圧力を上昇させた後、２回目の消費ステップ（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）において、空気流路内に封入された空気に含まれる酸素を消費して、空気流路内の圧力を、燃料流路（燃料供給ライン１４、燃料流通溝１１および還流ライン１５）内の圧力よりも高くしている。
【００８２】
そのため、空気流路内の圧力と燃料流路内の圧力との差圧により、燃料流路内の液体燃料が電解質膜８を透過して空気流路に漏出すること（クロスリーク）を抑制できる。
【００８３】
しかも、酸素流路内に密封されている空気は、酸素が消費され、窒素が残存しているので、燃料流路内に燃料成分が残存していたとしても、電気化学反応を生じない。これにより、膜電極接合体５の劣化を抑制できる。
【００８４】
そのため、別途、燃料流路内の燃料成分を移すためのタンク等を設けることなく、燃料電池周辺の構成が複雑化することを抑制しながら、クロスリーク、および、膜電極接合体５の劣化を抑制することができる。
【００８５】
また、この燃料電池システムＳの停止方法によれば、図２に示すように、空気流路内に空気を封入する封入ステップ（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）と、封入された空気に含まれる酸素を消費する消費ステップ（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）とを順次実行することにより、空気流路内に、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を密封している。
【００８６】
そのため、別途、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を発生させる構成を設けることなく、簡易な構成で、空気流路内に、酸素を含有せずに窒素を含有する気体を密封できる。
６．変形例
（１）第１変形例
上記した実施形態では、停止ステップにおいて、１回目の消費ステップを実行して、一旦、空気流路内の酸素を消費した後、加圧ステップ（封入ステップおよび２回目の消費ステップ）を実行して、空気流路内にさらに空気を封入した後、空気流路内の酸素を消費している。
【００８７】
しかし、膜電極接合体５の耐圧性が高い場合には、図３に示すように、１回目の消費ステップを省略することもできる。
【００８８】
この第１変形例では、停止プログラムが実行され、燃料電池システムＳにおける発電動作を停止する場合（Ｓ２１、ＹＥＳ）、燃料給排部２において、燃料側ポンプ１７を停止し、バルブ１８を閉鎖し、空気給排部３において、空気側ポンプ２２を停止し、開閉弁２４を閉位置に位置させた（Ｓ２２）後、封入ステップ（Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５）を実行する。
【００８９】
このとき、所定の圧力Ｐｙは、例えば、続いて実行される消費ステップが終了した後に、燃料流路内の圧力よりも高くなるように、例えば、１４０ｋＰａに設定される。
【００９０】
次いで、消費ステップ（Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８）が実行される。なお、封入ステップが開始されてから消費ステップが終了するまでが加圧ステップである。
【００９１】
消費ステップが終了したとき、空気流路内の圧力は、封入された空気に含まれていた酸素が消費された分、消費ステップが実行される前よりも低くなり、約１１２ｋＰａとなる。
【００９２】
その後、停止プログラムを終了する。
【００９３】
第１変形例においても、上記した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（２）また、図４に示すように、封入ステップと消費ステップとを並行して実行することもできる。
【００９４】
この第２変形例では、停止プログラムが実行され、燃料電池システムＳにおける発電動作を停止する場合（Ｓ３１、ＹＥＳ）、燃料給排部２において、燃料側ポンプ１７を停止し、バルブ１８を閉鎖し、空気給排部３において、空気側ポンプ２２を停止し、開閉弁２４を閉位置に位置させた（Ｓ３２）後、封入ステップ（Ｓ３３、Ｓ３５、Ｓ３６）と、消費ステップ（Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３７）とを並行して実行する。
【００９５】
詳しくは、まず、開閉弁２４が閉位置に位置している状態で、空気側ポンプ２２を駆動させる（Ｓ３３）。すると、空気流路内に空気が封入され、空気流路内の圧力が上昇する。
【００９６】
次いで、ＥＣＵ３３によってＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１に発電させる（Ｓ３４）。すると、燃料電池１において、燃料流路内に残存した液体燃料の燃料成分と、空気流路内に新たに封入された空気に含まれる酸素とが消費されて、上記したように発電される。
【００９７】
そして、燃料電池１からの起電力の電圧Ｖが所定の電圧Ｖｘ以下となり、かつ、空気流路内の圧力が所定の圧力Ｐｚ以上となった後（Ｓ３５、ＹＥＳ）に、空気側ポンプ２２を停止させ（Ｓ３６）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７を制御して、燃料電池１の発電を停止させる（Ｓ３７）。
【００９８】
なお、所定の圧力Ｐｚは、例えば、燃料流路内の圧力よりも高くなるように、例えば、１１２ｋＰａに設定される。
【００９９】
その後、停止プログラムを終了する。
【０１００】
第２変形例においても、上記した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
５    膜電極接合体
９    アノード電極
１０  カソード電極
１１  燃料流通溝
１２  空気流通溝
１４  燃料供給ライン
１５  還流ライン
２０  空気供給ライン
２１  空気排出ライン
２３  逆止弁
２４  開閉弁
Ｓ    燃料電池システム
【図１】
2016051520.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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