燃料电池系统、燃料电池系统的停止方法

专利名称：燃料电池系统、燃料电池系统的停止方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池系统及其停止方法。
背景技术：
对于以往的一般的固体高分子电解质型燃料电池的构成及动作，将在参照图1、2及7的同时进行说明。图1中，表示以往的燃料电池之中高分子电解质型燃料电池(以下称作PEFC)的基本构成。燃料电池是利用气体扩散电极使氢等燃料气体和空气等含氧气体发生电化学反应的电池，是同时产生电和热的电池。电解质1利用选择性地输送氢离子的高分子电解质膜等。在电解质1的两面，密接地配置有以担载了铂类的金属催化剂的碳粉末为主要成分的催化反应层2。该催化反应层中发生(化学式1)和(化学式2)中所示的反应，作为燃料电池整体发生(化学式3)所示的反应。
(化1)
(化2)
(化3)
至少含有氢的燃料气体(以下称作阳极气体)发生(化学式1)所示的反应(以下称作阳极反应)，穿过电解质1而移动的氢离子与含氧气体(以下称作阴极气体)在催化反应层2中发生(化学式2)所示的反应(以下称作阴极反应)，从而生成水，此时产生电和热。作为燃料电池整体如(式3)所示，氢和氧反应而生成水时，就可以利用电和热。将氢等燃料气体所参与的一侧称作阳极，在图中使用a表示，将空气等含氧气体所参与的一侧称作阴极，在图中使用c表示。另外，在催化反应层2a和2c的外面，与之密接地配置有兼具气体通过性和导电性的扩散层3a和3c。利用该扩散层3a和3c与催化反应层2a、2c构成电极4a和4c。5是电极电解质接合体(以下称作MEA)，由电极4和电解质1形成。MEA5配置有一对导电性隔板7a和7c，其将MEA5机械地固定，并且将相邻的MEA5之间相互电串联，另外在与MEA5接触的面上形成了用于向电极供给反应气体、并且将因反应而产生的气体或剩余的气体运走的气体流路6a和6c。由电解质1、1对催化反应层2a和2c、一对扩散层3a和3c、一对电极4a和4c、一对隔板7a和7c形成基本的燃料电池单位(以下称作单元电池)。在隔板7a和7c的与MEA5相反一面上，接触有相邻的单元电池的隔板7c和7a。冷却水通路8被设于与隔板7a和7c接触的一侧，在这里流过冷却水9。冷却水9经过隔板7a和7c而移动热量，从而调整MEA5的温度。MEA密封件10进行MEA5和隔板7a或7c的密封，隔板密封件11将隔板7a和7c密封。
在电解质1中具有固定电荷，作为固定电荷的平衡离子存在有氢离子。对于电解质1要求有使氢离子选择性地透过的功能，为此电解质1需要保持有水分。这是因为，电解质1通过含有水分，就可以使固定于电解质1内的固定电荷电离，作为固定电荷的平衡离子的氢发生离子化，而可以移动。
图2中对将单元电池层叠了的电池组进行说明。燃料电池单元电池的电压由于通常低至0.75v左右，因此将单元电池串联地层叠多个，从而形成高电压。集电板21是用于从电池组中将电流向外部输出的板，绝缘板22将单元电池和外部电绝缘。端板23将层叠了单元电池的电池组连结固定，并机械地保持。
参照图38对以往的燃料电池系统进行说明。在外筐体31中收纳有燃料电池系统。气体净化部32从燃料气体中除去对燃料电池带来不良影响的物质，经过原料气体配管33从外部导入燃料气体。阀34控制原料气体的流动。燃料生成器35从原料气体中生成至少含有氢的燃料气体。从燃料生成器35经过燃料气体配管37将燃料气体导向电池组38。鼓风机39将氧化剂气体穿过吸气管40导向电池组38。排气管42将从电池组38中排出的氧化剂气体向燃料电池系统之外排出。未被电池组38利用的燃料气体由废气管48再次流入燃料生成器35。来自废气管48的气体被气体燃烧等使用，在用于从原料气体中生成燃料气体的吸热反应等中被利用。电力回路部43从燃料电池组38中取出电能，控制部44控制气体或电力回路部等。泵45使水从冷却水入口配管46向燃料电池组38的水路径流动。流过了燃料电池组38的水被从冷却水出口配管47向外部运送。通过使水流过燃料电池组38，就可以在将发热了的电池组38保持一定的温度的同时，在燃料电池系统外部利用所产生的热。燃料电池系统由以燃料电池组成的电池组38、气体净化部32、燃料生成器35、电力回路部43、控制部44构成。
家庭用的燃料电池系统由燃料电池组38和燃料生成器35构成。需要使燃料电池系统的性能降低少，可以长时间维持性能。另外，当作为家庭用使用了以甲烷为主要成分的城市煤气的原料气体时，为了增大光热消耗优势及CO2的削减效果，在电和热的消耗量少的时间区域停止，在电和热的消耗量多的时间区域运转的运转方法是有效的。
一般来说，在白天运转而在深夜停止运转的DSS(Daily Start & Stop orDaily Start-up & Shut-down)运转可以增大光热消耗优势和CO2的削减效果，燃料电池系统最好能够弹性地与包括起动和停止的运转模式对应。迄今为止，还没有任何的报告。
例如，作为解决这些问题的方法，在起动时，直至开始系统的外部负载连接为止，在系统内连接别的消耗电能的机构，防止形成开环电位(参照特开平5-251101号公报)。另外，在系统内设置了用于开路电压的抑制的放电机构(参照特开平8-222258号公报)。另外，为了在保管时也将作为电解质的离子交换膜保持为保水状态，而将被加湿了的惰性气体封入而停止、保管(参照特开平6-251788号公报)。为了防止氧极的氧化或杂质附着，在停止了含氧气体的供给的状态下发电，进行氧消耗操作，而实现了耐久性的提高(参照特开2002-93448号公报)。另外，使用从阳极向阴极泄漏的氢，提高阴极的性能(参照特开2000-260454号公报)。
为了长期稳定地进行如上所述的燃料电池的电极的发电反应，电解质和电极的界面需要被长期稳定地保持。将氢和氧作为反应种的高分子电解质型的燃料电池的开路电压理论上被设为1.23V。但是，实际的开路电压显示氢极及阳极各个电极的与杂质、吸附种的混合电位，显示出大约0.93V～1.1V的电压。另外，还会引起由若干的电解质中的氢及氧的扩散造成的电压降低。氢极的电位当极端的金属种等杂质的溶解消失时，其电位受空气极的吸附种的影响变大，认为是由从(化学式4)到(化学式8)所示的化学反应的混合电位造成的(作为参考文献，参照H.Wroblowa，et al.，J.Electroanal.Chem.，15，p139-150(1967)，“Adosorption and Kineticsat Platinum Electrodes in The Presence of Oxygen at Zero Net Current”)。像这样，当电压超过0.88V时，即如(化学式7)所示，发生Pt的氧化，不仅有Pt的作为催化剂的活性降低，而且有发生向水中的溶解、流失的问题。
(化4)1.23V(化5)1.11V(化6)0.98V(化7)0.88V(化8)0.68V这样，虽然在以往的技术中公布了防止开环的方法，但是将电压设为0.88V以下的方法并未记载。
另外，所述以往的将水或被加湿了的惰性气体向阳极或阴极冲洗(purge)的方法中，由于并未显示将各电极的电位保持为一定值以下的方法，因此在单元电池内部被惰性气体充满时，阳极及阴极的电位并未确定，由于从外部慢慢侵入的氧，两极都显示出大约0.93V～1.1V的电压，因此电极氧化或溶出，从而有使性能降低的问题。
另外，所述的以往的冲洗水或被加湿了的惰性气体的方法中，由于在停止时燃料电池的电池组38的温度降低，燃料电池的电池组38内部产生结露，发生体积的减少，变为负压，因此有外部的氧流入，或电解质1发生破损，电极4a和4c短路等问题。
另外，在所述以往的在停止了氧化剂气体的供给的状态下使单元电池发电，在消耗了气体流路6c的氧后向气体流路6a冲洗惰性气体的方法中，由于未被气体流路6c消耗完而残留的氧、因扩散或泄漏等而混入的空气的影响，就会有电极4c被氧化、劣化这样的问题。另外，由于发电而强制性地消耗氧，因此电极4c的电位并不一样，在每次使之停止时，阴极的活化状况不同，从而有起动时的电池电压有偏差的问题。
另外，利用从阳极向存在有空气的阴极泄漏的氢使阴极的性能提高的方法会因氧和氢的混合而使电位变得不稳定，从而有在阴极的性能的提高上产生偏差的问题。
另外，通过在阴极流过氢而使阴极的性能提高的方法会使发电中未使用的氢的比例增加，从而有每单位能量的发电效率降低的问题。
另外，作为进行冲洗的惰性气体使用氮气的方法会有需要氮气瓶等特别的装置的问题。

发明内容
本发明是解决所述以往的问题的发明，其目的在于，提供防止电极的氧化或溶解，可以维持长时间寿命的燃料电池系统及其停止方法。
为了达成所述的目的，本发明之一是如下的燃料电池系统，即，包括由燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、将所述燃料气体向所述燃料电池的阳极侧供给的燃料气体供给机构、将所述氧化剂气体向所述燃料电池的阴极侧供给的氧化剂气体供给机构、将所述燃料气体的原料气体向所述燃料电池供给的原料气体供给机构、控制所述燃料气体的供给、所述氧化剂气体的供给及所述原料气体的供给的控制机构，利用所述控制机构的控制，在将所述燃料电池的电能输出设为关闭后，所述燃料气体供给机构停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体，所述氧化剂气体供给机构停止向所述燃料电池的阴极侧供给所述氧化剂气体，所述原料气体供给机构将所述原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧。
另外，本发明之二是具有如下特征的本发明之一的燃料电池系统，即，所述燃料气体供给机构具有设于所述燃料电池的阳极侧的燃料气体配管、设于所述燃料气体配管的途中的燃料气体开闭阀，所述氧化剂气体供给机构具有设于所述燃料电池的阴极侧的氧化剂气体配管、设于所述氧化剂气体配管的途中的氧化剂气体开闭阀，所述原料气体供给机构具有与所述氧化剂气体开闭阀和所述燃料电池的阴极侧之间的所述氧化剂气体配管的一部分连接的原料气体配管、设于所述原料气体配管的途中的原料气体开闭阀。
另外，本发明之三是具有如下特征的本发明之二的燃料电池系统，即，包括将从所述燃料电池的阴极侧排出的废气排出的阴极侧排出配管、设于所述阴极侧排出配管的途中的阴极侧废气开闭阀、将从所述燃料电池的阳极侧排出的废气排出的阳极侧排出配管、设于所述阳极侧排出配管的途中的阳极侧废气开闭阀，所述冲洗是通过将所述燃料气体开闭阀关闭，在所述燃料气体开闭阀被关闭后，将所述阴极侧废气开闭阀关闭，将所述氧化剂气体开闭阀关闭，在所述氧化剂气体开闭阀被关闭后，将所述原料气体开闭阀打开给定的期间后关闭，在所述原料气体开闭阀被关闭后，将所述阳极侧废气开闭阀关闭来进行的。
另外，本发明之四是具有如下特征的本发明之三的燃料电池系统，即，所述所谓给定的期间是指测定向所述燃料电池供给的所述原料气体的供给量时的、直至该测定值达到预先设定的值以上的期间。
另外，本发明之五是具有如下特征的本发明之三的燃料电池系统，即，所述冲洗结束后，判断所述燃料电池的所述阴极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，将所述原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
另外，本发明之六是具有如下特征的本发明之五的燃料电池系统，即，还包括与所述燃料气体开闭阀和所述燃料电池的阳极侧之间的所述燃料气体配管的一部分连接的附加原料气体配管、设于所述原料气体配管的途中的附加原料气体开闭阀，所述冲洗结束后，判断所述燃料电池的所述阳极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，将所述附加原料气体开闭阀打开，将所述原料气体穿过所述附加原料气体配管，从所述燃料电池的所述阳极的输入侧供给，将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
另外，本发明之七是具有如下特征的本发明之五或六的燃料电池系统，即，由所述燃料电池的所述阴极侧的内部的温度求得所述压力。
另外，本发明之八是具有如下特征的本发明之五或六的燃料电池系统，即，当在所述燃料电池内被维持在预先设定的压力以上的状态下经过了给定时间时，开始用于将系统整体的电源断开、或将所述燃料电池接通的运转。
另外，本发明之九是具有如下特征的本发明之八的燃料电池系统，即，包括生成所述燃料气体的燃料生成器、加热所述燃料生成器的燃烧器、在从所述燃料气体供给机构输出的燃料到达所述燃料气体开闭阀之前导向所述燃烧器的旁路机构，当开始用于将所述燃料电池接通的运转时，所述控制机构将所述燃料气体开闭阀及所述阳极侧开闭阀打开，所述燃烧器将所述原料气体、从所述燃料电池的所述阳极排出的废气、从所述燃料气体供给机构经由所述旁路机构供给的燃料的至少一个燃烧，加热所述燃料生成器。
另外，本发明之十是具有如下特征的本发明之一的燃料电池系统，即，在所述原料气体供给机构停止了利用所述原料气体实施的所述冲洗后，停止流向所述燃料电池的冷却水。
另外，本发明之十一是具有如下特征的本发明之九的燃料电池系统，即，还包括向所述燃料生成器供给冷却水的水供给机构。
另外，本发明之十二是具有如下特征的本发明之一的燃料电池系统，即，在将所述燃料电池的电能输出设为所述关闭后，最迟在所述燃料电池的电压达到开路电压以前开始如下的动作，即停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体。
另外，本发明之十三是一种燃料电池系统的运转停止方法，是包括由燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、向所述燃料电池供给氧化剂气体的氧化剂气体供给机构、向所述燃料电池供给所述燃料气体的燃料供给机构的燃料电池系统的停止方法，其特征是，包括将所述燃料电池的电能输出设为关闭的第1工序、停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体的第2工序、停止向所述燃料电池的阴极侧供给所述氧化剂气体的第3工序、将在生成所述燃料气体中所使用的原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧的第4工序。
另外，本发明之十四是具有如下特征的本发明之十三的燃料电池系统的运转停止方法，即，在所述第4工序结束后，判断所述燃料电池的所述阴极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，将所述原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
另外，本发明之十五是具有如下特征的程序，用于利用计算机控制本发明之十三的燃料电池系统的停止方法中的如下的工序，即，将所述燃料电池的电能输出设为关闭的第1工序、停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体的第2工序、停止向所述燃料电池的阴极侧供给所述氧化剂气体的第3工序、将在生成所述燃料气体中所使用的原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧的第4工序。
另外，本发明之十六是加载了本发明之十五的程序的记录介质，是能够利用计算机处理的记录介质。
根据本发明，即使进行起动和停止，也可以抑制由电极的氧化或溶解造成的劣化，可以实现燃料电池系统的长寿命化。


图1是表示本发明的实施方式1～3和以往例的高分子电解质型燃料电池的单电池的一部分的构造。
图2是表示将本发明的实施方式1～3和以往例的将高分子电解质型燃料电池层叠了的电池组的构造。
图3是表示本发明的实施方式1～3的高分子电解质型燃料电池系统的构成图。
图4是表示用于说明本发明的实施方式1的高分子电解质型燃料电池系统的动作的流程的图。
图5是表示用于说明本发明的实施方式2的高分子电解质型燃料电池系统的动作的流程的图。
图6是表示用于说明本发明的实施方式3的高分子电解质型燃料电池系统的动作的流程的图。
图7是表示用于说明本发明的实施方式1的高分子电解质型燃料电池系统的停止工序1的详细情况的流程的图。
图8是表示本发明的实施方式4的燃料电池系统的构成图。
图9是表示本发明的实施方式5的燃料电池系统的构成图。
图10是包括了电解质接合体(MEA；Membrane-Electrode Assembly)的固体高分子电解质型的燃料电池的剖面图。
图11是表示了燃料电池发电装置的基本构成的框图。
图12是表示了本发明的实施方式6的燃料电池发电装置的构成的框图。
图13是说明本发明的实施方式6的气体供给动作的流程的前半部分的图。
图14是说明本发明的实施方式6的气体供给动作的流程的后半部分的图。
图15是使对燃料电池的施加频率在0.1Hz～1kHz的范围中可变而测定的燃料电池的交流阻抗剖析图。
图16是表示电解质膜的相对湿度和导电率的关系的图。
图17是表示了本发明的实施方式7的燃料电池发电装置的构成的框图。
图18是说明本发明的实施方式7的气体供给动作的流程的前半部分的图。
图19是说明本发明的实施方式7的气体供给动作的流程的后半部分的图。
图20是表示本发明的实施方式8的燃料电池发电装置的构成的框图。
图21是说明本发明的实施方式8的气体供给动作的流程的前半部分的图。
图22是说明本发明的实施方式8的气体供给动作的流程的后半部分的图。
图23是基于起动停止次数的MEA电压的特性评价结果的图。
图24是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统的构成的图。
图25是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统的运转方法中单电池的内部电阻的平均值的推移的图。
图26是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统的运转方法中电池温度的推移的图。
图27是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统的运转方法中发电功率的推移的图。
图28是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统的运转方法中单电池的电压的平均值的推移的图。
图29是表示本发明的实施方式9的燃料电池系统中的燃料电池组的一部分的概略纵剖面图。
图30是用于说明本发明的实施方式10的高分子电解质型燃料电池的单电池的一部分的构造的概略剖面图。
图31是用于说明将本发明的实施方式10的高分子电解质型燃料电池层叠了的电池组的构造的概略图。
图32是本发明的实施方式10的燃料电池发电装置的概略图。
图33是本发明的实施方式11的燃料电池发电装置的概略图。
图34是表示了本发明的实施方式10的燃料电池发电装置的起动停止运转中的电压变化和氧浓度的关系的说明图。
图35是表示了本发明的实施方式11的燃料电池发电装置的起动停止运转的电压变化和阳极与阴极两极间的电位变化的关系的说明图。
图36是表示了本发明的比较例的燃料电池发电装置的起动停止运转中的电压变化的说明图。
图37是表示了本发明的实施方式10、实施方式11及比较例的燃料电池发电装置的起动停止次数和耐久性的关系的说明图。
图38是利用了以往的技术的燃料电池系统的构成图。
(符号的说明)1电解质，2a催化反应层(阳极侧)，2c催化反应层(阴极侧)，3a扩散层(阳极侧)，3c扩散层(阴极侧)，4a电极(阳极侧)，4c电极(阴极侧)，7a隔板(阳极侧)，7c隔板(阴极侧)，32净化部，35燃料生成器，41加湿器，43电力回路部，44控制部，52电压测定部，34、49、51、57、58开闭阀，59、60压力测定部，81燃料电池，82燃料生成器，83水供给机构，84燃烧器，85鼓风机，86冲洗用空气供给机构，87旁管，88流路切换机构，89开闭阀，810原料气体供给机构，811阴极关闭机构，812阳极关闭机构，111电解质膜，112a阳极的催化反应层，112c阴极的催化反应层，113a阳极的气体扩散层，113c阴极的气体扩散层，114a阳极，114c阴极，115a阳极侧的MEA密封件，115c阴极侧的MEA密封件，116a对阳极的导电性隔板，116c对阴极的导电性隔板，117MEA，118a燃料气体流路，118c氧化剂气体流路，119a形成于导电性隔板116a上的槽，119c形成于导电性隔板116c上的槽，120燃料电池单元电池，121燃料电池，122原料气体供给机构，122p气体净化部，123燃料生成器，123e重整部，123f转化部，123gCO除去部，124加湿部，125回路部，126测定部，127控制部，128鼓风机，129第一切换阀，130第一截流阀，131第二截流阀，132第三截流阀，133水除去部，134全热交换加湿器，135温水加湿器，141第一单向阀，142第二切换阀，143第三切换阀，144第四切换阀，145第一循环配管，146第二循环配管，147阳极排气配管，148第二单向阀，151原料气体分支配管，152第五切换阀，153第二连结配管，154第六切换阀，155分流阀，160阴极排气配管，161燃料气体供给配管，162氧化剂气体供给配管，163原料气体供给配管，164第一连结配管170a 阳极的质量流量计，170c阴极的质量流量计，171温度检测机构，172a阳极的输出端子，172c阴极的输出端子，173阻抗测定器，174第一水供给机构，175第二水供给机构，201燃料电池组，202氧化剂气体控制装置，203燃料生成器，203b旁管，204电压检测装置，205控制部，206电力回路部，2071～79电磁阀，208气体净化部，209全热交换式加湿器，2010温水式加湿器，2011高频电阻计，2012燃料气体供给配管，2012a连接管，2013氧化剂气体供给配管，2021氢离子传导性高分子电解质膜，2022a、22b催化剂层，2023a、23b气体扩散层，2024a阳极，2024b阴极，2025密封件，2026a阳极侧隔板，2026b阴极侧隔板，2027膜和电极接合体，2028a、28b气体流路，2029冷却水流路，2030密封部，301电解质膜，302a、302c催化反应层，303a、303c扩散层，307a、307c隔板，3021集电板，3022绝缘板，3031外筐体，3032净化部，3034燃料生成器，3036燃料电池组，3040加湿器，3044电力回路部，3045控制部，3050、3051氧浓度检测器，3052电压检测器具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)图1作为本发明的实施方式1的燃料电池的例子，表示着高分子电解质型燃料电池的基本构成。燃料电池是利用气体扩散电极使至少含有氢的燃料气体和空气等含有氧的氧化剂气体发生电化学反应的电池，是同时产生电和热的电池。电解质1使用选择性地输送氢离子的高分子电解质膜等。在电解质1的两面，密接地配置有以担载了铂类的金属催化剂的碳粉末为主要成分的催化反应层2。该催化反应层2a和2c中发生(化学式1)和(化学式2)中所示的反应。通过至少含有氢的燃料气体发生(化学式1)所示的反应(以下称作阳极反应)，穿过电解质1而移动的氢离子与氧化剂气体在催化反应层2中发生(化学式2)中所示的反应(以下称作阴极反应)，生成水，此时产生电和热。将氢等燃料气体所参与的一侧称作阳极，在图中使用a表示，将空气等含氧气体所参与的一侧称作阴极，在图中使用c表示。另外，在催化反应层2a和2c的外面，分别与之密接地配置有兼具气体通过性和导电性的扩散层3a和3c。利用该扩散层3a和催化反应层2a构成电极4a，利用扩散层3c和催化反应层2c构成电极4c。膜电极接合体(以下称作MEA)5由电极4a、4c和电解质1形成。MEA5配置有一对导电性隔板7a和7c，其将MEA5机械地固定，并且将相邻的MEA5之间相互电串联，另外在与MEA5接触的面上形成了用于向电极供给反应气体，并且将因反应而产生的气体或剩余的气体运走的气体流路6a和6c。由电解质1、1对催化反应层2a和2c、一对扩散层3a和3c、一对电极4a和4c、一对隔板7a和7c形成基本的燃料电池单位(以下称作单元电池)。在隔板7a和7c的与MEA5相反一面上，接触有相邻的单元电池的隔板7c和7a。冷却水通路8被设于与隔板7a和7c接触的一侧，在这里流过冷却水9。冷却水9经过隔板7a和7c而移动热量，从而调整MEA5的温度。将MEA5和隔板7a或7c用MEA密封件10进行密封，将隔板7a和7c用隔板密封件11进行密封。
电解质1具有固定电荷，作为固定电荷的平衡离子存在有氢离子。对于电解质1要求有使氢离子选择性地透过的功能，为此电解质1需要保持有水分。这是因为，电解质1通过含有水分，就可以使固定于电解质1内的固定电荷电离，作为固定电荷的平衡离子的氢发生离子化，而可以移动。
图2中对将单元电池层叠了的构造称作电池组。燃料电池单元电池的电压由于通常低至0.75v左右，因此将单元电池串联地层叠多个，从而形成高电压。从一对集电板21从电池组中将电流向外部输出，由一对绝缘板22将单元电池和外部电绝缘，利用一对端板23将层叠了单元电池的电池组连结固定，并机械地保持。
图3是本发明的实施方式的燃料电池系统的构成图。燃料电池系统被收纳于外筐体31中。从外部由原料气体配管33输入的原料气体在将对燃料电池造成不良影响的物质除去的气体净化部32中被净化后，经过净化气配管36而导向燃料生成器35。在原料气体配管33的路径中设有开闭阀34，控制原料气体的流动。燃料生成器35从原料气体中生成至少含有氢的燃料气体。38为电池组，是图1及图2中表示了详细情况的燃料电池及电池组。燃料气体被从燃料生成器35经过燃料气体配管37导向电池组38的阳极侧。
作为氧化剂气体的空气被鼓风机39从外部穿过吸气管40，并经过分配阀56，经过与吸气管40连接的氧化剂气体配管40a而导向电池组38的阴极侧。未被电池组38使用的氧化剂气体被从排气管42向燃料电池系统之外排出。燃料电池由于必须需要水分，因此流入电池组38的氧化剂气体被加湿器41加湿。未被电池组38使用的燃料气体由废气管48再次流入燃料生成器35。来自废气管48的气体被用于燃烧等中，在用于从原料气体中生成燃料气体的吸热反应等中被利用。在净化气配管36中设有分配阀60，在吸气管40中也设有分配阀56。分配阀60和分配阀56与旁管55相连。另外，在旁管55、燃料气体配管的电池组38和分配阀60之间，设有旁管61，在旁管61上设有开闭阀62。分配阀60调节被气体净化部32净化后的原料气体的流向燃料生成器35侧的气体量、流向旁管55侧的气体量，分配阀56可以将从鼓风机39送入的氧化剂气体和旁管55送来的净化后的原料气体以任意的比率混合而向电池组38传送。在燃料气体配管37上设有开闭阀49，对电池组38的燃料气体的供给路径的气体的流动进行断路或进行流量的控制。在废气管48上设有开闭阀54，对电池组38的燃料气体的排出路径的气体的流动进行断路。开闭阀57被设于氧化剂气体从加湿器41向电池组38的供给路径上，对电池组38的氧化剂气体的供给路径的气体的流动进行断路或进行流量的控制。开闭阀58被设于氧化剂气体从电池组38中的排出路径上，对电池组38的氧化剂气体的排出路径的气体的流动进行断路或进行流量的控制。在开闭阀49和电池组38的燃料气体供给路径中，设有压力计59a，计测燃料气体供给路径及电池组38中的燃料气体路径的压力。在开闭阀57和电池组38的氧化剂气体供给路径中设有压力计59b，计测氧化剂气体供给路径及电池组38中的氧化剂气体路径的压力。燃料电池组38的电压由电压测定部52计测，电能由电力回路部43取出，设于原料气体、燃料气体、氧化剂气体、废气、冷却水的各配管上的阀、各开闭阀或电力回路部等由控制部44控制。利用泵45，水从冷却水入口配管46流向燃料电池组38的水路径，流过了燃料电池38的水从冷却水出口配管47被运向外部。通过使水流过燃料电池的电池组38，就可以在将发热了的电池组38保持一定的温度的同时，将所产生的热在燃料电池系统外部利用。
燃料电池系统由以燃料电池组成的电池组38、气体净化部32、燃料生成器35、电力回路部43、控制部44构成。
对具有如上所示的构成的燃料电池系统的基本动作进行说明。图3中，阀34变为开，原料气体从原料气体配管33流入气体净化部32。作为原料气体虽然可以使用天然气、丙烷气体等烃类气体，但是作为本实施方式，使用了作为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的混合气体的城市煤气的13A。作为气体净化部32，使用特别将TBM(叔丁基硫醇)、DMS(二甲硫)、THT(四氢化噻吩)等恶臭气体除去的构件。这是因为，恶臭物质等的硫化合物会吸附在燃料电池的催化剂上，成为催化毒物而阻碍反应。在燃料生成器35中，利用(化学式9)所示的反应，生成氢。同时产生的一氧化碳被利用如(化学式10)所示的转移反应和(化学式11)所示的一氧化碳选择氧化反应除去而变为10ppm以下。
(化9)(-203.0KJ/mol)(化10)
(化11)
这里，当加入反应所需的最低限量以上的水时，即制成含有氢和水分燃料气体，经过燃料气体配管37流入燃料电池的电池组38。氧化剂气体在利用鼓风机39穿过了加湿器41后，流入电池组38。氧化剂气体的排出气体经过排气管42向外部排出。作为加湿器41，虽然可以使用在温水中流过氧化剂气体的加湿器、向氧化剂气体中吹入水的加湿器等，但是本实施方式中使用了全热交换型。它是在排出气体中的水和热通过加湿器41时，使之在从吸气管40中运来并成为原料的氧化剂气体中移动的加湿器。冷却水在利用泵45从冷却水入口配管46流向燃料电池组38的水路径后，水被从冷却水出口配管47运向外部。
虽然在本图中并未图示，但是在冷却水入口配管45或冷却水出口配管47上，通常连接有供热水器等的将热储存或利用的机器等。从而可以将燃料电池的电池组38中产生的热取出，用于供给热水等中。电池组38中的发电由电压测定部52测定电压，当控制部44判断为进行了充分发电时，即由电力回路部43取出电能。在电力回路部43中将从电池组38中取出的直流的电能变换为交流，由所谓的系统连接与在家庭等中所使用的电线连接。
使用图1对电池组38内的燃料电池的动作进行说明。空气等含氧气体流向气体流路6C，含氢的燃料气体流向气体流路6a。燃料气体中的氢在扩散层3a中扩散，到达催化反应层2a。在催化反应层2a中氢被分解为氢离子和电子。电子穿过外部回路而向阴极侧移动。氢离子透过电解质1而向阴极侧移动，到达催化反应层2C。空气等的氧化剂气体中的氧在扩散层3C中扩散，到达催化反应层2C。催化反应层2C中，氧与电子反应而变为氧离子，继而氧离子与氢离子反应，生成水。即，在MEA5的周围，含氧气体和燃料气体反应而生成水，电子流动。另外在反应时产生热，MEA5的温度上升。由此，通过使水等流向冷却水路径8a、8c，将反应中产生的热用水向外部运出。即，产生热和电流(电)。此时，所导入的气体的湿度和反应中产生的水的量的控制十分重要。当水分少时，由于电解质1干燥，固定电荷的电离变少，因此氢的移动减少，所以热或电的产生变少。另一方面，当水分过多时，则由于在MEA5的周围或催化反应层2a、2c的周围存留有水，阻碍气体的供给，反应被抑制，因此热和电的产生减少。(以下将该状态称作水淹)。
对于燃料电池的单元电池中反应后的动作，将使用图3进行说明。作为未被电池组38内使用的氧化剂气体的排出气体在经过加湿器41，将热和水分向由鼓风机39送来的氧化剂气体移动后，被向外部排出。作为未被电池组38内使用的燃料气体的废气由废气管48再次流入燃料生成器35。来自废气管48的气体在燃料生成器35中被用于燃烧等中。由于用于从原料气体中生成燃料气体的反应如(化学式6)所示那样为吸热反应，因此是作为反应所必需的热而被利用的。电力回路43起到在燃料电池开始发电后从电池组38中取出直流电能的作用。控制部44是按照将燃料电池系统的其他的部分的控制保持最佳的方式控制的部分。当要停止燃料电池的运转时，使分配阀56和分配阀60动作，使在气体净化部32中净化后的原料气体流入电池组38。
而且，本实施方式中，在图1中，如下所示地制成了MEA5。即，将作为碳粉末的乙炔黑(电化学工业(株)制的Denka Black，粒径35nm)与聚四氟乙烯(PTFE)的水性悬浮液(DAIKIN工业(株)制的D1)混合，调制了作为干燥重量含有20重量％PTFE的疏水墨液。将该墨液涂布在成为气体扩散层的基材的炭纸(Toray(株)制的TGPH060H)之上而使之浸渍，使用热风干燥机在300℃下热处理，形成了气体扩散层(约200μm)。
另一方面，将在作为碳粉末的Ketjen Black(Ketjen Black International(株)制的Ketjen Black EC，粒径30nm)上担载Pt催化剂而得的催化剂体(50重量％为Pt)66重量份，与作为氢离子传导材料并作为粘结剂的全氟碳磺酸离聚物(美国Aldrich公司制的5重量％Nafion分散液)33重量份(高分子干燥重量)混合，使所得的混合物成形而形成了催化剂层(10～20μm)。
将如上所述得到的气体扩散层和催化剂层与高分子电解质膜(美国Dupont公司的Nafion112膜)的两面接合，制作了MEA5。
然后，在如上所述制作的MEA5的电解质1的外周部接合橡胶制的密封板，形成了冷却水、燃料气体及氧化剂气体流通用的歧管孔。
另一方面，使用了由具有20cm×32cm×1.3mm的外部尺寸并且具有深度0.5mm的气体流路及冷却水流路的浸渍了酚醛树脂的石墨板制成的导电性的隔板7。
对具有如上所示的构成的本实施方式的燃料电池系统的动作说明如下，并且由此对本发明的燃料电池系统的停止方法的一个实施方式，使用图4所示的流程图进行说明。本实施方式中，作为惰性气体，使用了由气体净化部32净化了的原料气体。原料气体的主要成分由于为甲烷气体，因此对于本实施方式中所使用的高分子电解质型的燃料电池来说，基本上没有反应性，所以是可以作为惰性气体处理的气体。
首先，执行在图3的燃料电池系统中进行发电和发热的(运转工序)。(运转工序)中，原料气体使用城市煤气的13A气体，作为氧化剂气体使用空气。采用了燃料电池组38的温度设为70℃，燃料气体利用率(Uf)设为70％，氧利用率(Uo)设为40％的条件。燃料气体及空气分别按照具有65℃及70℃的露点的方式加湿，从电力回路部43中取出了形成电能的电压的电流。对电流进行调整，使电极的表观面积提供0.2A/cm2的电流密度。在冷却水入口配管46及冷却水出口配管47上安装有未图示的贮热水罐，按照使冷却水入口配管46中的水的温度达到70℃、使冷却水出口配管47中的水的温度达到75℃的方式，调节泵45。
其他的各个条件如下所示。(运转工序)之后接着进行了(停止工序1)。
(停止工序1)中，首先在停止了电池组38的发电后，关闭开闭阀49而停止向电池组38供给燃料气体，或停止向电池组供给燃料气体的同时停止鼓风机39，按照用分配阀60使净化后的燃料气体全部流向旁管55，用分配阀57使流入电池组38的气体全部成为来自旁管55的气体的方式调节。这样，氧化剂气体就被置换为作为惰性气体的原料气体。
下面，在图7中表示了(停止工序1)的更具体的流程图。
如图7所示，首先在按照不将来自电池组38的电能向未图示的外部负载供给的方式进行了控制后(S1)，为了在此后不再向电池组38供给燃料气体而关闭开闭阀49(S2)。当开闭阀49被关闭后，关闭开闭阀51(S3)。然后，在鼓风机39停止之前，为了在此后不再向电池组38供给氧化剂气体而将开闭阀57关闭(S4)。
然后切换分配阀60及56，使原料气体配管33从净化气体配管36一侧与旁管55及氧化剂气体配管40a连接后，将开闭阀57打开(S5)。这样，通过了气体净化部32的原料气体就提供给电池组38的阴极侧，利用该原料气体冲洗电池组38内的氧化剂气体。这里，控制部44测定所提供的原料气体的供给量(S6)，判定是否达到预先设定的值以上(S7)。持续进行原料气体的供给，直至到达该值为止，在判定为在该值以上后，关闭开闭阀57(S8)，其后关闭开闭阀58(S9)。然后，停止泵45而停止向电池组38的冷却水循环(S10)。
而且，在所述的S7的动作中，作为给定的值，所置换的原料气体的供给量相对于应当置换的体积设为2～5倍。这是利用以下的计算得到的。
当将应当置换的体积设为V(L)，将所置换的气体的流量设为v(L/min)，将氧化剂气体的目的成分的初期浓度设为c0，将t(min)时间后的浓度设为c时，则如(计算式1)中所示，在微小时间dt期间，体积V中的浓度变化dc与在微小时间dt期间被置换气体冲出的目的成分的量相等。
(数1)-Vdc＝c·v·dt在两边乘以-1后，对两边取对数时，则变为(计算式2)。
(数2)∫Vdc＝-∫c·v·dt当进行整理后，则变为(计算式3)，进行积分后变为(计算式4)。这里，x为积分常数。
(数3)∫1/c dc＝-∫v/V dt(数4)logc＝-(v/V)·t+X(计算式4)可以被如(计算式5)所示地改写。
(数5)c＝exp[-(v/V)·t]·expX这里，当t＝0时，由于c＝c0，因此代入(计算式5)后，就变为(计算式6)。
(数6)
c0＝expX这样，将(计算式6)代入(计算式5)，变为(计算式7)。
(数7)c＝c0exp(-v·t/V)(计算式7)中，v·t/V表示所置换的气体的体积为应当置换的体积的几倍。如果为2倍，则置换86％以上，如果为5倍则置换99.3％以上。这是因为，当置换气体的体积在2倍以下时，则氧化剂气体的残留量变多，当多于5倍时，则置换气体就会浪费。(停止工序1)中由于使燃料气体的供给的停止早于氧化剂气体的供给的停止，或者使之同时停止，因此就可以通过不浪费燃料气体而提高每单位燃料能量的发电效率。
当以上的(停止工序1)结束后，转移至(停止工序2)。即，关闭阀34，停止供给原料气体。而且，电流从电池组38中的取出如已经描述地那样，既可以与(停止工序1)的鼓风机39的停止相同，也可以用给定电压来控制电力回路部43。
本实施方式中如下控制，即，当电池组38的每个单电池的电压为0.5V以上时，在电力回路部43中取出电流，当小于0.5V时，则不取出电流。当用(停止工序2)使之停止时，则催化反应层2a由于被含有氢的气体充满，因此电位就变为(氢电极比)0V。虽然在催化反应层2c中充满作为惰性气体的原料气体，但是由于氢穿过电解质1而扩散，因此电位就变为(氢电极比)0V。这样，由于可以在使两极都不变为产生氧化或溶解的高电位的情况下停止，因此劣化情况少，可以长时间维持性能。
继而，转移至(停止工序3)。即，将从以上的(运转工序)～(停止工序2)为止处于关闭状态的开闭阀62打开，继而将开闭阀51打开，并且将分配阀60及57按照与旁管55及氧化剂气体配管40a侧连通的方式切换。这样，原料气体不但被提供给电池组38的阴极侧，并且经过旁管61也被提供给阳极侧。然后，再次打开开闭阀51，将阀34关闭。这样，原料气体就被密封在电池组38的整个内部。
(停止工序3)中对压力计59a和59b的变化进行监视。由于开闭阀49、51、57和58关闭，因此当由于电池组38的温度降低等，被封入(enclose)的气体中的湿度成分发生结露等时，所封入的原料气体的体积减少，电池组38的内部就变为负压。当电池组38的内部的压力变为负压时，不仅空气等气体容易侵入，而且有可能使电解质1或各种各样的密封件破损。所以，当由压力计59a和59b计测的值改变一定值以上时，则打打开34，追加原料气体。本实施方式中，当压力变化了5KPa时进行动作。当电池组38的内部的压力达到给定值以下时，打开开闭阀34，再次封入原料气体。虽然当向燃料气体中追加原料气体时，氢浓度会减少，但是由于排除了氧等显示高电位的气体的侵入，因此就可以将电极4a及4c的电位仍旧维持较低。这样，由于不仅可以抑制由电极氧化或溶解造成的劣化，而且还可以防止由压力变化造成的电池组38的构成材料的破损，因此就可以长时间维持高性能。
而且，在所述的说明中，虽然采用利用压力计59a和59b直接测定电池组38内的压力的例子进行了说明，但是也可以设置测定电池组38内的温度的温度计等机构，基于由之获得的测定值，间接地求得电池组38的内部压力。即，从阴极侧的冲洗结束后的温度T1到测定时的温度T2的差ΔT降低达到5℃左右时，即看作压力下降，打开开闭阀34，再次向电池组38内封入原料气体。
最后，在(停止工序3)持续了给定时间后，进行可否再次开始运转的判断。虽然当随着DSS运转的循环再次开始运转时，再次回到(运转工序)，但是当由于长时间不使用等理由而不再次开始时，将系统的主电源断路。
而且，本实施方式中，作为惰性气体，使用了在气体净化部32中净化了的原料气体。这是因为，由于使用原料气体，就可以不制作特别的装置，因而十分方便，但是搭载氮气瓶等，使用氮气等惰性气体，也可以获得相同的效果。另外，本实施方式中，用设于氧化剂气体及燃料气体的通过路径上的加湿器41，将作为惰性气体的原料气体加湿。通过在氧化剂气体及燃料气体的公共的通过路径上设置了加湿器41，就可以用一个加湿器给不同的气体加湿，从而更为有效。另外，对作为惰性气体的原料气体进行了加湿。虽然即使不加湿，只要向电池组38供给的体积比较少，影响就很小，但是当所供给的体积大时，由于会使电解质1干燥，减小氢离子的透过性，因此本实施方式中进行了加湿。所以，只要所供给的体积比较少，则也可以省略加湿。
另外，在所述的构成中，也可以采用省略了旁管61及开闭阀62的构成，省略停止工序3，也可以作为停止工序3实施仅对阴极侧密封原料气体的工序。
(实施方式2)对实施方式2的燃料电池系统的动作说明如下，并且由此对本发明的燃料电池系统的停止方法的一个实施方式，使用图5所示的流程图进行说明。基本的构成或动作与实施方式1相同。将详细的运转方法表示如下。(运转工序)与实施方式1相同。
然后，进行了(停止工序1)。(停止工序1)中，首先使鼓风机39停止，并且如下进行调节，即，用分配阀60使净化后的燃料气体流向旁管55和净化气体配管36中的任意一个，利用分配阀57的切换使流入电池组38的气体仅为来自旁管55的气体。
这样，就会在燃料气体流向电池组38的状态下，将电池组38内的氧化剂气体置换为作为惰性气体的原料气体。在给定时间后转移至(停止工序2)。
(停止工序2)中，将开闭阀57和58关闭，向电池组38内部封入作为惰性气体的原料气体。(停止工序2)中，由于供给燃料气体，因此也供给氢。由于原料气体被封入，因此从燃料气体在电解质1中扩散而向原料气体侧移动的氢就滞留在催化反应层2c附近。这样，由于电极4c的电位可以更快、更为可靠地下降，因此就可以更为可靠地抑制电极的劣化。(停止工序2)虽然可以进行被预先设定了的时间，但是本实施方式中，在电池组的每个单电池的电压变为0.1V以下后，转移至(停止工序3)。本实施方式的(停止工序2)中，由于电极4a总是为0V，因此单元电池的电压与电极4c的电位相等。当电极4c变为0.1V时，可以说因扩散的氢而使电极4c的电位可靠地下降，因而可以恰如其分地利用燃料气体，所以每单位能量的发电效率提高。
下面的(停止工序3)中，将开闭阀49和51关闭，向电池组38内封入燃料气体。本实施方式中，由于燃料气体及原料气体因开闭阀49及51的关闭而被封入电池组38内，因此在(停止工序3)的状态下就不会因对流等而产生气体的出入，所以就可以将电极4a和4c的电位仍旧保持较低，从而使由氧化或溶解造成的劣化较少，因而就可以长时间维持性能。
继而转移至(停止工序4)。利用开闭阀49、51、57及58，电池组38不会与外部有由气体的对流等造成的出入，但是氧等会从外部少量地扩散进来。所以，每隔一定时间，将利用气体净化部32净化了的原料气体利用分配阀60流向旁管55和净化气体配管36中的任意一个。这里，将开闭阀57和58略为打开，将穿过了旁管55的原料气体送入电池组38，与所封入的气体少量地替换。穿过了净化气体配管36的原料气体虽然被送入燃料生成器35，但是通过选择一定时间使得形成在燃料生成器35中不引起反应的构成或温度，就可以使原料气体维持原态地通过燃料生成器35。这里，将开闭阀49和51略为打开，将所封入的燃料气体用原料气体少量地置换。这样，由于可以降低在封入中从外部因扩散等而侵入的氧等的气体浓度，可以长时间抑制电极4a和4c的电位上升，因此即使在长时间停止中，也可以抑制由电极4a和4c的氧化或溶解造成的劣化，可以长时间维持性能。另外，在所述的构成中，也可以采用省略了旁管61及开闭阀62的构成。
(实施方式3)对实施方式3的燃料电池系统的动作说明如下，并且由此对本发明的燃料电池系统的停止方法的一个实施方式，使用图6所示的流程图进行说明。基本的构成和动作与实施方式1或2相同，但是采用将旁管61及开闭阀62省略了的构成。
将详细的运转方法表示如下。进行发电及发热的(运转工序)的基本条件与实施方式1相同。这里，用电力回路部43从电池组38中引入的电流会依照家庭等中的电能的消耗的大小，而被控制部44控制。当不消耗由燃料电池系统所发电的电能时，由于从电池组38中引入的电流减少，因此电压上升。当电压超过开路电压0.88V时，则由于会产生电极4c的氧化或溶解，因此转移至(停止工序1)。即，由于可以消除电压超过开路电压0.88V的状态下的运转，因此就可以长时间维持性能。
(停止工序1)与实施方式1相同，首先使鼓风机39停止，并且如下调节，即，用分配阀60使净化后的燃料气体流向旁管55和净化气体配管36中的任意一个，用分配阀57使流入电池组38的气体全都变为来自旁管55的气体。这样，在燃料气体流向电池组38的状态下，电池组38内的氧化剂气体就被置换为作为惰性气体的原料气体。
在给定时间后转移至(停止工序2)。(停止工序2)中，在冲洗结束后，也在流动原料气体的状态下，将开闭阀49和51关闭，在电池组38中密封燃料气体。这样，就可以减少燃料气体的使用。继而转移至(停止工序3)。将开闭阀57和58关闭，在电池组38内部封入作为惰性气体的原料气体。在电池组38内，从燃料气体中在电解质1中扩散而向原料气体侧移动的氢就滞留在催化反应层2c附近。这样，由于可以可靠地降低电极4c的电位，因此就可以可靠地抑制电极的劣化。由于在(停止工序3)的状态下不会因对流等而产生气体的出入，所以就可以将电极4a和4c的电位仍旧保持较低，从而使由氧化或溶解造成的劣化较少，因而就可以长时间维持性能。继而转移至(停止工序4)。
(停止工序4)中，监视压力计59a和59b的变化。由于开闭阀49、51、57和58关闭，因此当因电池组38的温度降低等，使所封入的气体中的湿度成分发生结露等时，所封入的原料气体的体积就减少，电池组38的内部变为负压。当电池组38的内部的压力变为负压时，不仅空气等气体容易侵入，而且有可能使电解质1或各种各样的密封件破损。所以，当由压力计59a和59b计测的值改变一定值以上时，则将开闭阀49或57打开，追加原料气体。本实施方式中，当压力变化了5KPa时进行动作。在停止中使原料气体流向电池组38的动作与实施方式2相同。当电池组38的内部的压力达到给定值以下时，打开开闭阀49或57，再次封入原料气体。虽然当向燃料气体中追加原料气体时，氢浓度会减少，但是由于排除氧等显示高电位的气体的侵入，因此就可以将电极4a及4c的电位仍旧维持较低。这样，由于不仅可以抑制由电极氧化或溶解造成的劣化，而且还可以防止由压力变化造成的电池组38的构成材料的破损，因此就可以长时间维持高性能。
而且，在所述的说明中，虽然采用利用压力计59a和59b直接测定电池组38内的压力的例子进行了说明，但是也可以设置测定电池组38内的温度的温度计等机构，基于由之获得的测定值，间接地求得电池组38的内部压力。即，阴极侧的冲洗结束后的温度T1与测定时的温度T2的差ΔT低至5℃左右时，即看作压力下降，打开开闭阀49或57，再次向电池组38内封入原料气体。
而且，在以上的实施方式1～3中，电池组38相当于本发明的燃料电池，燃料气体配管37相当于本发明的燃料气体配管，开闭阀49相当于本发明的燃料气体开闭阀，它们构成本发明的燃料气体供给机构。另外，氧化剂气体配管40a相当于本发明的氧化剂气体配管，开闭阀57相当于本发明的氧化剂气体开闭阀，它们构成本发明的氧化剂气体供给机构。另外，原料气体配管33、旁管55相当于本发明的原料气体配管，分配阀56、60相当于本发明的原料气体开闭阀，它们构成本发明的原料气体供给机构。另外，控制部44相当于本发明的控制机构。
另外，废气管48相当于本发明的阳极侧排出配管，开闭阀51相当于本发明的阳极侧废气开闭阀，排气管42相当于本发明的阴极侧排出配管，开闭阀58相当于本发明的阳极侧废气开闭阀。另外，旁管61相当于本发明的附加原料气体配管，开闭阀62相当于本发明的附加原料气体开闭阀。
另外，以上的实施方式1～3也可以采用与如下所示的发明的实施方式相当的方式。即，作为本发明之一，在包括如下部分的燃料电池系统中，即包括具有高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，所述燃料电池系统通过形成在燃料电池停止时，停止燃料气体和氧化剂气体的供给，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部的燃料电池系统，在停止中的燃料电池的内部就不存在氧，或成为氧很少的状态，因此阳极就变为氢的电位(氢电极基准约0V)，阴极也因从阳极扩散来的氢而变为氢的电位，从而可以将两极都保持较低电位，因而可以抑制由停止造成的性能降低。
另外，作为本发明之二，特别是通过将本发明之一的燃料电池系统设为如下的燃料电池系统，即，在燃料气体及氧化剂气体的供给路径及排出路径上包括截流阀，在燃料电池的停止时停止燃料气体和氧化剂气体的供给，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部，将截流阀关闭，从而可以将燃料气体及相对于燃料电池为惰性的气体封入燃料电池内，由于在停止中燃料电池内部和外部的气体的流动被断路，因此即使长时间停止，燃料电池的电极的电位也被保持较低，因此就可以抑制由停止造成的性能降低。
作为本发明之三，特别是通过将本发明之一或本发明之二的燃料电池系统设为如下的燃料电池系统，即，在氧化剂气体及原料气体的通过路径上设置加湿器，从而可以向燃料电池供给加湿了的氧化剂气体及原料气体，由于在使用以气体净化部除去了对燃料电池造成不良影响的成分的原料气体作为将氧化剂气体的一部分或全部置换的惰性气体的情况下，可以使加湿了的原料气体流向燃料电池内部，因此就可以防止高分子电解质膜的干燥，从而就可以抑制由停止中产生的高分子电解质膜的干燥造成的性能的降低。
另外，作为本发明之四，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，所述燃料电池系统通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，当燃料电池的电压超过0.88V时，即停止燃料气体和氧化剂气体的供给，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部，由于一定(以氢电极基准)可以将燃料电池的各电极的电位设为0.88V以下，因此就可以防止Pt等催化剂的氧化及溶解，从而可以长时间维持性能。
另外，作为本发明之五，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，同时停止燃料气体和氧化剂气体的供给，或在停止了燃料气体后停止氧化剂气体，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部，由于阳极被氢充满，因此就变为(氢电极基准)大约0V的电位，阴极即使有因降低路径的压力或由鼓风机的惯性造成的氧化剂气体供给，在用惰性气体置换后，也会因从阳极扩散来的氢而使阴极的电位(以氢电极基准表示)变为大约0V，即使进行停止，也可以抑制性能的降低。另外，由于在氧化剂气体之前停止燃料气体，可以将发电中所不使用的氢的使用量最小化，因此就可以实现每单位能量的发电效率更高的燃料电池系统。
另外，作为本发明之六，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，在停止了氧化剂气体的供给后，停止燃料气体的供给，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部，由于在阴极用惰性气体将氧化剂气体置换的至少最初期间，氢流向阳极，因此即使氧从阴极向阳极扩散，阳极的电位也完全不产生变化，而维持(氢电极基准)大约0V，并且足够量的氢向阴极扩散，因此就可以很快地可靠地将阴极的电位降低至(氢电极基准)大约0V，从而可以可靠地产生阴极的性能提高，即使进行停止，也可以抑制性能的降低。
另外，作为本发明之七，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，停止供给燃料气体后，用截流阀向燃料电池内部封入燃料气体，停止供给氧化剂气体，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部后，用截流阀封入惰性的气体，在一定时间后，向燃料气体封入部及惰性气体封入部注入惰性气体，根据该运转方法，由于即使在停止中，因燃料电池内部的气体结露或收缩，或因残留的氧和氢的反应而使体积减少，内部的压力变为负压，或者在阳极和阴极的压力中产生差，也可以通过向燃料气体封入部或惰性气体封入部注入惰性气体，来消除内部的压力变为负压的情况或消除阳极和阴极的压力差，因此就可以消除加在高分子电解质膜等上的应力，因而即使进行停止，也可以抑制性能的降低。另外，在惰性气体的注入时，通过打开燃料气体或氧化剂气体的排出路径的断流阀，就可以利用惰性气体来替换封入气体。在燃料电池的停止中，即使空气中的氧穿过密封件或隔板材料而慢慢地侵入，也可以向燃料电池的外部排出。
另外，作为本发明之八，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板、在燃料气体及氧化剂气体的供给路径及排出路径上包括了截流阀的的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和测定燃料电池的电压的电压测定部，和控制气体或电力回路部等的控制部，通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，在停止供给燃料气体后，用截流阀向燃料电池内部封入燃料气体，停止供给氧化剂气体，将燃料电池内部的氧化剂气体用相对于燃料电池为惰性的气体置换一部分或全部后，用截流阀封入惰性的气体，当燃料电池的内部的压力变化了一定值以上时，向燃料气体封入部及惰性气体封入部注入惰性气体，或打开截流阀，将燃料电池内部的空间向外部开放，根据该运转方法，由于即使在停止中，因燃料电池内部的气体结露或收缩，或因残留的氧和氢的反应而使体积减少，内部的压力变为负压，或者阳极和阴极有压力差，也可以通过向燃料气体封入部或惰性气体封入部注入惰性气体，来可靠地消除内部的压力变为负压的情况，或可靠地消除阳极和阴极的压力差，因此就可以消除加在高分子电解质膜等上的应力，因而即使进行停止，也可以抑制性能的降低。另外，在惰性气体的注入时，通过打开燃料气体或氧化剂气体的排出路径上的截流阀，就可以利用惰性气体来替换封入气体。在燃料电池的停止中，即使空气中的氧穿过密封件或隔板材料而慢慢地侵入，也可以向燃料电池的外部排出。
另外，作为本发明之九，在具有如下部分的燃料电池系统中，即具有包括了高分子电解质膜、夹持高分子电解质膜的一对电极、具有向电极的一方供给和排出至少含有氢的燃料气体而向另一方供给和排出含有氧的氧化剂气体的气体流路的一对隔板、在燃料气体及氧化剂气体的供给路径及排出路径上包括了截流阀的的燃料电池，和由原料气体生成向燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，和将对燃料电池造成不良影响的成分从原料气体中除去的气体净化部，和从燃料电池中取出电能的电力回路部，和控制气体或电力回路部等的控制部，通过采用如下的燃料电池系统的运转方法，即，在燃料电池的停止时，在停止供给燃料气体后，用截流阀向燃料电池内部封入燃料气体，停止供给氧化剂气体，使相对于燃料电池为惰性的气体流向燃料电池内部的氧化剂气体路径，在燃料电池的电压达到给定的电压后，用截流阀封入惰性的气体，由于阳极可以可靠地保持(氢电极基准)大约0V，电压计可以检测出阴极的电位，直至使阴极的电位达到给定的电位为止，可以可靠地用惰性气体置换，因此即使进行停止，也可以抑制性能的降低。
另外，根据本发明之十，由于特别是通过将本发明之一～之九的任意一个发明设为如下的燃料电池系统或燃料电池系统的运转方法，即，作为相对于燃料电池为惰性的气体，使用以气体净化部除去了对燃料电池造成不良影响的成分的原料气体，就可以不设置气瓶等特别的装置，而简单地用惰性气体将氧化剂气体置换，因此就可以利用简单的构成，即使在进行了停止时，也能抑制性能的降低。
(实施方式4)图8是本发明的实施方式4的燃料电池系统的构成图。
本发明的实施方式4的燃料电池系统包括使用燃料气体和氧化剂气体来进行发电的固体高分子型的燃料电池81、向原料气体中添加水而重整以生成富含氢的燃料气体的燃料生成器82、向燃料生成器82供给水的水供给机构83、使来自燃料电池81的排出燃料气体燃烧的燃烧器84、将作为氧化剂气体的空气向燃料电池81的阴极供给的鼓风机85、冲洗用空气供给机构86、将从燃料生成器82中送出的流体向燃料电池81的阳极供给的燃料气体供给流路、将从燃料生成器82中送出的流体切换到旁管87中的流路切换机构88、其中所述旁管87绕过燃料电池将排出的燃料气体导向燃烧器供给的路径、位于从燃料电池81中排出剩余燃料气体的路径上的开闭阀89、将原料向燃料电池81的阴极供给的原料阴极供给机构810、具有将空气从鼓风机85到燃料电池81的入口侧和从燃料电池1中排出的空气的出口侧开闭的开闭阀的阴极关闭机构811。而且，这里，所述原料并不限定于天然气，只要是包括至少由碳及氢构成的化合物的物质，可以是任意的材料，例如城市煤气、甲烷、丙烷等烃和甲醇、乙醇等醇类。但是，醇等液体原料优选被气化了的原料气体。
另外，流路切换机构88被按照形成旁通流路，将从燃料生成器82送出的流体向旁管87供给的方式设定时，由于燃料气体向燃料电池81流入的入口侧成为关闭状态，因此由流路切换机构88和开闭阀89构成阳极关闭机构812。另外，燃料电池81的内部构成与图1、2所示的构成相同。
对具有如上所示的构成的本实施方式的燃料电池系统的动作说明如下，并且根据此，对本发明的燃料电池系统的停止方法的一个实施方式进行说明。
在燃料电池系统进行运转时，燃料生成器82被维持在大约640℃左右的温度而由天然气和水生成富含氢的燃料气体，燃料气体经由形成了供给流路的流路切换机构88而运送到燃料电池81。燃料电池81中，利用燃料气体中的氢和从鼓风机85经由开放状态的阴极关闭机构供给的空气中的氧进行发电，未被发电消耗的剩余燃料气体经由开放状态的开闭阀89而被送向燃烧器84，被用作用于进行燃料生成器82的温度维持的热源。
在燃料电池系统停止发电之时，停止鼓风机85而停止向燃料电池81的阴极供给空气，在燃料电池81的电压达到开路电压之前，原料阴极供给机构810开始向燃料电池81的阴极供给原料。在原料将燃料电池81阴极内的空气大致全部赶出时，将阴极关闭机构811设为关闭状态，原料阴极供给机构810停止向燃料电池81的阴极供给原料。
另外，通过流路切换机构88被切换到旁管87一侧而形成旁通流路，同时将开闭阀89设为关闭状态，就将存在于燃料电池81的阳极的燃料气体封入，停止向燃料生成器82供给原料。
另一方面，利用水供给机构83进行的向燃料生成器82的水的供给被继续进行。向燃料生成器82供给的水因燃料生成器82的热而变为水蒸气，将残留在燃料生成器82内的富含氢的燃料气体挤出，经由流路切换机构88、旁管87而使之在燃烧器84中燃烧。其后，由于富含氢的燃料气体的量逐渐减少，因此燃烧器84中的燃烧停止，但是由于燃料生成器82的余热，继续生成水蒸气。
在燃料生成器82中所生成的水蒸气的量达到将燃料生成器82内的富含氢的燃料气体充分赶出的量，并且燃料生成器82的温度降低至400℃左右时，停止利用水供给机构83进行的水的供给，并利用冲洗用空气供给机构86供给空气，将燃料生成器82之中的水蒸气挤出，经由流路切换机构88、旁管87而从燃烧器84中排出。在将燃料生成器82或各部配管内部的水蒸气完全赶出时，冲洗用空气供给机构86停止空气的供给，结束燃料电池系统的停止处理。
所述的400℃这样的温度是假设在燃料生成器82中所使用的催化剂为以钌作为主要成分的情况，是考虑为了不使催化剂因在高温时与空气接触而氧化从而引起性能恶化的程度的安全率而设定的温度。因此随着安全率的设定不同，温度发生变化是当然的，另外，如果催化剂的种类不同，则自然应当被设定为不同的温度。
然后，当起动燃料电池系统时，流路切换机构88在形成了旁通流路的状态下，将原料经由燃料生成器82、流路切换机构88、旁管87供给到燃烧器84，使之进行燃烧。与此同时，水供给机构3向燃料生成器82进行水的供给。此后，利用燃烧器84将燃料生成器82加热至大约640℃，从原料转变为富含氢的燃料气体。在燃料生成器82中所含的一氧化碳除去部(未图示)的温度稳定化、燃料气体中所含的一氧化碳的浓度降低至不使燃料电池81的阳极劣化的程度(大约20ppm)的时刻，将开闭阀89打开，流路切换机构88被切换至燃料气体供给流路侧，将燃料气体经由流路切换机构88、燃料电池81、开闭阀89而向燃烧器84供给。
同时将阴极关闭机构811设为开放状态，鼓风机85开始向燃料电池81的阴极供给空气，开始燃料电池81的发电。
如上所述，根据本实施方式，由于在燃料电池系统的停止时，与实施方式1～3相同，通过使流路切换机构88形成旁通流路、开闭阀89成为关闭状态，来将燃料气体封入燃料电池1的阳极，从而即使在不使用氮的情况下，也可在不使空气流入燃料电池1的阴极的条件下安全地停止燃料电池系统，因此就不会使燃料电池81的阳极暴露在存在氧的氧化气氛中。另外，原料阴极供给机构810由于在向燃料电池1的阴极供给原料而将阴极的空气赶出后停止，因此在燃料电池81中，即使产生气体穿过高分子电解质膜而从阴极向阳极扩散的情况，由于空气不会混入阳极，因此阳极电位维持较低，没有阳极催化剂的溶出，不会导致燃料电池系统的耐久性降低。
并且，由于在燃料电池81到达开路电压以前开始利用所述的原料进行的排出阴极空气的动作，因此也不会发生由阴极高电位造成的阴极催化剂的溶出，不会导致燃料电池系统的耐久性降低。
另外，通过将阴极关闭机构811设为关闭状态，利用原料阴极供给机构810向燃料电池81的阴极供给的原料就被封入，因此即使停止期间变长，空气也不会从外部到达燃料电池81，不用担心包括长期停止时导致燃料电池系统的耐久性的降低的情况。
另一方面，由于燃料生成器82最初用水蒸气将内部的燃料气体挤出，在温度充分降低后用空气将水蒸气赶出，因此就不会有在高温状况下使可燃性气体滞留在内部的危险性，在停止时不会使水滞留在内部，因此在下次起动时，就不会有水存留在配管中而使燃料气体的供给不稳定的情况。
此外，在起动时，通过在开始燃烧器84中的燃烧后，将流路切换机构88切换至燃料气体供给流路侧，将开闭阀89打开，使封入在燃料电池1中的燃料气体在燃烧器84中燃烧，就不会有将已被封入燃料电池81的燃料气体向外部放出的情况，不会产生燃料气体被向外部排出的危险性。
(实施方式5)图9是本发明的实施方式5的燃料电池系统的构成图。对于与以往例或本发明的实施方式4相同的构成要素，使用相同的编号。
本发明的实施方式5的燃料电池系统在还包括了将原料向燃料电池1的阳极供给的原料阳极供给机构813这一点上，与实施方式4不同。
对具有如上所示的构成的本实施方式的燃料电池系统的动作说明如下，并且根据此，对本发明的燃料电池系统的停止方法的一个实施方式进行说明。
在燃料电池系统的运转时，燃料生成器82被维持在大约640℃左右的温度而由天然气和水生成富含氢的燃料气体，燃料气体经由形成了供给流路的流路切换机构88而运送到燃料电池81。燃料电池81中，利用燃料气体中的氢和从鼓风机85经由开放状态的阴极关闭机构供给的空气中的氧进行发电，未被发电消耗的剩余燃料气体经由开放状态的开闭阀89而被送向燃烧器84，被用作用于进行燃料生成器82的温度维持的热源。
在燃料电池系统停止发电之时，首先，停止鼓风机85而停止向燃料电池81的阴极的空气供给，在燃料电池81的电压达到开路电压之前，原料阴极供给机构810开始向燃料电池81的阴极供给原料。在原料将燃料电池81阴极内的空气大致全部赶出时，将阴极关闭机构811设为关闭状态，原料阴极供给机构810停止向燃料电池81的阴极供给原料。
然后，流路切换机构88被切换到旁管87侧，形成旁通流路，同时将开闭阀89一直维持在开放状态，阳极关闭机构812向燃料电池1的阳极供给原料。在原料将燃料电池81的阳极内的燃料气体大致全部赶出时，将开闭阀89设为关闭状态，原料阳极供给机构813停止向燃料电池81的阳极供给原料。
另一方面，停止向燃料生成器82供给原料，利用水供给机构83进行的向燃料生成器82的水的供给被继续进行。向燃料生成器82供给的水因燃料生成器82的热而变为水蒸气，将残留在燃料生成器82内的富含氢的燃料气体挤出，经由流路切换机构88、旁管87，使之在燃烧器84中燃烧。其后，由于富含氢的燃料气体的量逐渐减少，因此燃烧器84中的燃烧停止，而由于燃料生成器82的余热，继续生成水蒸气。
在燃料生成器82中所生成的水蒸气的量达到将燃料生成器82内的富含氢的燃料气体充分赶出的量，并且燃料生成器82的温度降低至400℃左右时，停止利用水供给机构83进行的水的供给，利用冲洗用空气供给机构86供给空气，从而将燃料生成器82之中的水蒸气挤出，经由流路切换机构88、旁管87而从燃烧器84中排出。在将燃料生成器82或各部配管内部的水蒸气完全赶出时，冲洗用空气供给机构86停止空气的供给，结束燃料电池系统的停止。
所述的400℃这样的温度是假设在燃料生成器82中所使用的催化剂为以钌作为主要成分的情况，是考虑为了不使催化剂因在高温时与空气接触而氧化从而引起性能恶化的程度的安全率而设定的温度。因此，随着安全率的设定不同，温度发生变化是当然的，另外，如果催化剂的种类不同，则自然应当被设定为不同的温度。
然后，当起动燃料电池系统时，流路切换机构88在形成了旁通流路的状态下，将原料经由燃料生成器82、流路切换机构88、旁管87供给燃烧器84，使之进行燃烧。与此同时，水供给机构83向燃料生成器82进行水的供给。此后，利用燃烧器84将燃料生成器82加热至大约640℃，从原料转变为富含氢的燃料气体。在燃料生成器82中所含的一氧化碳除去部(未图示)的温度稳定化，燃料气体中所含的一氧化碳的浓度降低至不使燃料电池81的阳极劣化的程度(大约20ppm)的时刻，将开闭阀89打开，流路切换机构88被切换至燃料气体供给流路侧，将燃料气体经由流路切换机构88、燃料电池81、开闭阀89而向燃烧器84供给。
同时将阴极关闭机构811设为开放状态，鼓风机85开始向燃料电池81的阴极供给空气，开始燃料电池81的发电。
如上所示，在燃料电池系统的停止时，通过阳极关闭机构812向燃料电池1的阳极供给原料，在原料将燃料电池81的阳极内的燃料气体大致全部赶出时，将开闭阀89设为关闭状态而将原料封入，则即使在不使用氮的情况下，也可以在不使空气流入燃料电池1的阴极的条件下安全地停止，因此就不会使燃料电池1的阳极暴露在存在氧的氧化气氛中。
另外，在发电停止时的最初阶段，原料阴极供给机构810由于在向燃料电池1的阴极供给原料而将阴极的空气赶出后停止，因此即使燃料电池81为固体高分子型，并产生气体穿过由固体高分子制成的电解质膜而从阴极向阳极扩散的情况，由于空气不会混入阳极，因此不会导致燃料电池系统的耐久性降低。并且，由于在燃料电池81到达开路电压以前开始利用所述的原料进行排出阴极空气的动作，因此不会在燃料电池1的阴极、阳极之间产生高的电位差，也不会发生由微弱电流流过造成的电极的溶出，不会导致燃料电池系统的耐久性降低。
另外，通过将阴极关闭机构811设为关闭状态，利用原料阴极供给机构810向燃料电池81的阴极供给的原料就被封入，因此即使停止期间变长，空气也不会从外部到达燃料电池81，不用担心包括长期停止时导致燃料电池系统的耐久性的降低的情况。
另一方面，由于燃料生成器82最初用水蒸气将内部的燃料气体挤出，在温度充分降低后用空气将水蒸气赶出，因此就不会有在高温状况下使可燃性气体滞留在内部的危险性，在停止时不会使水滞留在内部，因此在下次起动时，就不会有水存留在配管中而使燃料气体的供给不稳定的情况。
此外，在起动时，通过在开始燃烧器84中的燃烧后，流路切换机构88形成燃料气体供给流路，而将开闭阀89打开，使被封入在燃料电池1的燃料气体在燃烧器84中燃烧，就不会有将已被封入到燃料电池81中的燃料气体向外部放出的情况，不会产生燃料气体排到外部的危险性。
而且，在以上的实施方式4～5中，燃料电池81相当于本发明的燃料电池，燃料生成器82相当于本发明的燃料生成器。另外，将燃料生成器82和燃料电池81连接的配管相当于本发明的燃料气体配管，流路切换机构相当于本发明的燃料气体开闭阀，它们构成本发明的燃料气体供给机构。另外，阴极关闭机构811的空气的入口侧的开闭阀相当于本发明的氧化剂气体开闭阀，将它和燃料电池连接的配管相当于本发明的氧化剂气体配管，它们构成本发明的氧化剂气体供给机构。
另外，原料阴极供给机构相当于本发明的原料气体开闭阀，将它和燃料电池81连接的配管相当于本发明的原料气体配管，它们构成本发明的原料气体供给机构。
另外，阳极关闭机构812的燃料气体的出口侧的开闭阀89相当于本发明的阳极侧废气开闭阀，将它和燃料电池连接的配管相当于本发明的阳极侧排出配管。另外，阴极侧关闭机构811的空气出口侧的开闭阀89相当于本发明的阴极侧废气开闭阀，将它和燃料电池连接的配管相当于本发明的阴极侧排出配管。
另外，旁管87相当于本发明的旁路机构，燃烧器84相当于本发明的燃烧器。
而且，也可以通过将原料阳极供给机构813作为本发明的附加原料气体开闭阀使用，将连接原料阳极供给机构813和燃料电池81的配管作为本发明的附加原料气体配管使用，而在实施方式4、5中进行实施方式1的停止工序3。
另外，以上的实施方式4及5也可以采用相当于如下所示的发明的方式。即，作为本发明之一，也可以采用具有如下特征的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括由含有氢的燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、由原料生成所述燃料气体的燃料生成器、向所述燃料生成器供给空气的冲洗空气供给机构、向所述燃料电池的阴极供给原料的原料阴极供给机构、在从所述燃料生成机构到所述燃料电池的燃料气体路径上绕过所述燃料电池的旁路机构、将从所述燃料生成器中排出的气体的路径切换到所述燃料气体路径或旁路机构中的任意一个的切换机构、将所述燃料电池的阳极的入口及出口关闭的阳极关闭机构；在停止所述燃料电池的发电时，在所述原料阴极供给机构向所述燃料电池的阴极供给原料，所述阳极关闭机构将阳极的入口及出口关闭，并且利用所述切换机构切换至旁路机构侧，利用所述水供给机构供给水后，利用所述冲洗空气供给机构供给空气。
另外，作为本发明之二，也可以采用具有如下特征的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括由含有氢的燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、由原料生成所述燃料气体的燃料生成器、向所述燃料生成器供给水的水供给机构、向所述燃料生成器供给空气的冲洗空气供给机构、向所述燃料电池的阴极供给原料的原料阴极供给机构、向所述燃料电池的阳极供给原料的原料阳极供给机构、在从所述燃料生成机构到所述燃料电池的燃料气体路径上绕过所述燃料电池的旁路机构、将从所述燃料生成器中排出的气体的路径切换到所述燃料气体路径或旁路机构中的任意一个的切换机构；在停止所述燃料电池的发电时，在所述原料阴极供给机构向所述燃料电池的阴极供给原料，所述原料阳极供给机构向所述燃料电池的阳极供给原料，并且利用所述切换机构切换至旁路机构侧，利用所述水供给机构供给水后，利用所述冲洗空气供给机构供给空气。
另外，作为本发明之三，也可以采用具有如下特征的本发明之一或本发明之二的燃料电池系统，即，最迟在所述燃料电池的电压到达开路电压以前，开始所述燃料电池的停止动作。
另外，作为本发明之四，也可以采用具有如下特征的本发明之二的燃料电池系统，即，所述原料阳极供给机构在所述原料阴极供给机构开始向所述燃料电池的阴极供给原料后，开始向所述燃料电池的阳极供给原料。
另外，作为本发明之五，也可以采用具有如下特征的本发明之二至本发明之四的任意一项的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括将所述燃料电池的阳极的入口及出口关闭的阳极关闭机构，所述阳极关闭机构在所述原料阳极供给机构向所述燃料电池的阳极供给原料后，将所述燃料电池的阳极的入口及出口关闭。
另外，作为本发明之六，也可以采用具有如下特征的本发明之一至本发明之五的任意一项的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括将所述燃料电池的阴极的入口及出口关闭的阴极关闭机构，所述阴极关闭机构在所述原料阴极供给机构向所述燃料电池的阴极供给原料后，将所述燃料电池的阴极的入口及出口关闭。
另外，作为本发明之七，也可以采用具有如下特征的本发明之一、之五或之六的任意一项的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括使原料、从所述燃料电池的阳极排出的剩余燃料、从所述燃料生成器经由所述旁路机构供给的燃料的至少1个燃烧的燃烧器，在装置的起动时，在所述燃烧器中开始了燃烧后，所述阳极关闭机构将所述燃料电池的阳极的入口及出口开放。
(实施方式6)在进行本发明的燃料电池系统及其停止方法的说明之前，重新再对固体高分子电解质型的燃料电池的基本的发电原理进行概括叙述，并且为了理解利用加湿原料气体来防止电解质膜的干燥的目的，对电解质膜的保水管理的必要性进行说明。
燃料电池是通过将氢气等燃料气体向阳极供给，将空气等氧化剂气体向阴极供给而使它们发生电化学反应，同时生成电和热的装置。
作为电解质膜利用将氢离子选择性地输送的高分子电解质膜，配置在该电解质膜的两面的多孔的催化反应层以担载了铂类的金属催化剂的碳粉末为主要成分，在阳极的催化反应层中发生下述的(12)式的反应，在阴极的催化反应层中发生下述的(13)式的反应，作为燃料电池整体发生下述的(14)式的反应。
(化12)
(化13)
(化14)
即，将(12)式的反应中生成的氢离子经过电解质膜而从阳极向阴极输送，并且使电子从阳极经过外部电路向阴极移动，在阴极中氧气及氢离子以及电子如(13)式所示那样发生反应而生成水，并且可以获得由催化反应产生的反应热。
像这样电解质膜就需要具有选择性地输送氢离子的功能，通过使电解质膜保水，将电解质膜中所含的水作为移动路径，认为就会获得可以从阳极向阴极输送氢离子的离子传导性。
所以，为了确保氢离子输送能力，必须使电解质膜保水，为了防止电解质膜的干燥化而恰当地进行电解质膜的保水管理，对于电解质膜的基本性能来说是十分重要的技术内容。
下面参照附图，对已有的高分子电解质型的燃料电池的构成进行说明。
图10表示包括了电解质接合体(MEA；Membrane-ElectrodeAssembly)的固体高分子电解质型的燃料电池的剖面图。
在包括了氢离子传导性的由全氟碳磺酸制成的高分子电解质膜111的两面，按照夹持该电解质膜111的方式，配置有阳极114a及阴极114c。而且，参照编号的附加字符a表示与氢气等燃料气体参与侧的阳极114a有关，附加字符c表示与空气等氧化剂气体参与侧的阴极114c有关。
阳极114a及阴极114c都具有双层膜构造，与电解质膜111接触的第一层膜为由在多孔碳上担载了铂等贵金属的催化剂和具有氢离子传导性的高分子电解质膜的混合物构成的阳极114a的催化反应层112a(以下称作催化反应层112a)及阴极114c的催化反应层112c(以下称作催化反应层112c)，与这些催化反应层112a、112c的外面密接地层叠的第二层膜为兼具通气性和电传导性的阳极114a的气体扩散层113a(以下称作气体扩散层113a)及阴极114c的气体扩散层113c(以下称作气体扩散层113c)。
而且，MEA117由电解质膜111及阳极114a以及阴极114c构成，该MEA117被机械地固定，并且相邻的MEA117之间被电串联。
另外，与阳极114a的外面接触地配置有对于阳极114a的导电性的隔板116a(以下称作导电性隔板116a)，与阴极114c的外面接触地配置有对于阴极114c的导电性隔板116c(以下称作导电性隔板116c)。
另外，由向阳极114a及阴极114c供给反应气体、将反应后的反应生成气体或未参与反应的剩余的反应气体运走的槽(深度0.5mm)形成的、对于阳极114a的燃料气体流路18a(以下称作气体流路18a)及对于阴极114c的氧化剂气体流路18c(以下称作气体流路18c)，被形成于导电性隔板116a、116c的与MEA117的接触面上。
像这样就形成由MEA117和隔板116a、116c构成的燃料电池单元电池(单电池)20。
而且，在燃料电池121的内部，例如层叠有160个左右的燃料电池单元电池120，更具体来说，按照使一方的燃料电池单元电池120的导电性隔板116a的外面、与另一方的燃料电池单元电池120的导电性隔板116c的外面相互面对地接触而相邻的方式，层叠燃料电池单元电池120。
另外，在导电性隔板116a和与之相邻的导电性隔板116c的接触面上，设有由形成于导电性隔板116a上的槽(深度0.5mm)119a、形成于导电性隔板116c上的槽(深度0.5mm)119c构成的冷却水通路119。
像这样利用在冷却水通路119的内部流动的冷却水进行导电性隔板116a、116c的温度调整，并可以借助这些导电性隔板116a、116c来进行MEA117的温度调整。
而且，作为导电性隔板116a、116c，例如可以使用外形尺寸为20cm×32cm×1.3mm并浸渍了酚醛树脂的石墨板。
另外，另一方面，在MEA117的外周部的阳极侧主面及阴极侧主面上，分别设有环状的橡胶制的阳极114a侧的MEA密封环115a(以下称作MEA密封环115a)及阴极114c侧的MEA密封环115c(以下称作MEA密封环115c)，将导电性隔板116a、116c和MEA117之间利用MEA密封环115a、115c密封。像这样，利用MEA密封环115a、115c就可以防止在气体流路118a、118c中流动的气体的气体混合或气体泄漏。另外，在MEA密封环115a、115c的外侧，形成有冷却水流通用及燃料气体流通用以及氧化剂气体流通用的歧管孔(未图示)。
对于使用了如上所示的燃料电池的燃料电池发电装置的气体供给系统的构成及动作，将在参照附图的同时进行说明。图11是表示燃料电池发电装置的基本构成的框图。
首先，使用图11及图12，对本发明的实施方式6的燃料电池发电装置1100的基本构成进行说明。
燃料电池发电装置1100主要由如下部分组成，即，用于向燃料生成器123供给原料气体的原料气体供给机构122，和用于向燃料生成器123供给水的第二水供给机构175，和从由原料气体供给机构122供给的原料气体及由第二水供给机构175供给的水利用重整反应生成富氢的燃料气体的燃料生成器123，和用于向加湿器123供给氧化剂气体(空气)的作为空气供给机构的鼓风机128，和用于向加湿器124供给水的第一水供给机构174，和利用由燃料生成器123供给的热及由第一水供给机构174供给的水对由鼓风机128供给的空气进行加湿的加湿器134，和使用由燃料生成器123向阳极114a供给的燃料气体及由加湿器124向阴极114c供给的加湿氧化剂气体发电、及生成热的燃料电池121，和对原料气体供给机构122及第一、第二水供给机构174、175以及燃料生成器123及鼓风机128、燃料电池121进行恰当的控制的控制部127，和将燃料电池121中生成的电能取出的回路部125及测定该回路部125的电压(发电电压)的测定部126等。
另外，在燃料电池发电装置1100上，设有如后面详细说明所示的第一切换阀129及第一、第二、第三断流阀130、131、132，由控制部127控制。而且，图11中的虚线表示控制信号。
下面，对燃料电池发电装置的通常运转时(发电时)的气体供给的动作进行说明。
在原料气体供给机构122的气体净化部122p中将原料气体中所含有的燃料电池的性能恶化物质除去而使原料气体净化后，将净化后的原料气体经过原料气体供给配管163向燃料生成器123供给。而且，这里由于在原料气体中使用含有甲烷气体、乙烷气体、丙烷气体及丁烷气体的城市煤气13A，因此用气体净化部22p将城市煤气13A中所含的恶臭物质叔丁基硫醇(TBM)及二甲硫(DMS)以及四氢化噻吩(THT)等杂质吸附除去。
另外，另一方面，从第二水供给机构175(例如水供给泵)向燃料生成器23的内部供给水。
像这样，由原料气体和水蒸气，在燃料生成器123的重整部123e中利用重整反应生成富含氢气的燃料气体(重整气体)。从燃料生成器123中送出的燃料气体在利用第一切换阀129将燃料气体供给配管161和阳极侧入口121a连通以后，经过燃料气体供给配管161而向燃料电池121的阳极侧入口121a供给，在阳极114a中被用于(1)式的反应。而且，第一切换阀129被配置于阳极侧入口121a和燃料生成器123之间的燃料气体供给配管161的途中。
另外，向燃料电池121供给的燃料气体当中的未在燃料电池121中被发电反应所利用的部分，从阳极侧出口121b被送出，经过阳极排气配管147并通过打开状态的第一断流阀130而导向燃料电池121的外部。
而且，第一断流阀130被配置在阳极侧出口121b和水除去部133之间的阳极排气配管147的途中。被导向外部的剩余的燃料气体经过位于阳极排气配管147的途中的第二单向阀148(第二单向阀148所容许流动的方向)，并且利用第一单向阀141防止向第一连结配管164的方向的倒流。此外，剩余的燃料气体在被配置于阳极排气配管147上的水除去部133除去了水后，被送向燃料生成器123的燃烧部(未图示)，在燃烧部的内部燃烧。而且，利用该燃烧产生的热被作为重整反应之类的吸热反应用的热利用。
另一方面，从作为氧化剂气体供给机构的鼓风机128经过氧化剂气体供给配管162而向加湿器124供给的氧化剂气体(空气)在加湿器124中被进行了加湿处理后，经过打开状态的第二断流阀131，经过氧化剂气体供给配管162，供给到燃料电池121的阴极侧入口121c，在阴极114c中被用于(2)式的反应。而且，第二断流阀131被配置于加湿器124和阴极侧入口121c之间的氧化剂气体供给配管162的途中。
加湿中所必需的水由第一水供给机构174(例如水供给泵)向加湿器124的内部补给，加湿中所必需的热由图11中以双线表示的燃料生成器123向加湿器124供给。向燃料电池121供给的加湿氧化剂气体当中的未在燃料电池121中被用于发电反应的部分，从阴极侧出口121d经过打开状态的第三断流阀132而被导向燃料电池121的外部，剩余的氧化剂气体经过阴极排气配管160，再次向加湿器124回流，将回流氧化剂气体中所含的水及热在加湿器124的内部提供给由鼓风机128送来的新的氧化剂气体。而且，第三断流阀132被配置于阴极侧出口121d和加湿器124之间的阴极排气配管160的途中。另外，作为加湿部124，使用了离子交换膜的全热交换加湿器134和温水加湿器135被组合使用。
而且，这里，原料气体供给机构122、鼓风机128、第一、第二水供给机构174、175、燃料生成器123、燃料电池121的动作以及第一切换阀129的切换动作以及第一、第二、第三断流阀130、131、132的开闭动作，被基于各种机器的检测信号(例如温度信号)而由控制部127控制，实施恰当的DSS运转。
像这样，在阳极114a的输出端子172a(以下称作输出端子172a)及阴极114c的输出端子172c(以下称作输出端子172c)上连接回路部125，将在燃料电池121的内部生成的电能向回路部125取出，回路部125的发电电压由测定部126监控。
这里，在燃料生成器123的内部，除了包括使用水蒸气对甲烷气体等原料气体重整的重整部123e以外，还包括将从重整部123e中送出的燃料气体中所含有的一氧化碳气体(CO气体)的一部分利用转化反应除去的CO转化部123f、能够将从CO转化部123f中送出的燃料气体中的CO气体浓度降低至10ppm以下的CO除去部123g。将CO气体浓度降低至给定浓度水平以下，在燃料电池121的动作温度区域中防止因CO气体而使阳极114a中所含的铂的中毒，从而能够避免其催化活性的恶化。当然，在阳极114a中使用铂—铑等具有耐CO气体性的催化剂，在催化剂材料方面也可以称作是CO气体中毒的应对方法。
如果将甲烷气体作为原料气体的例子，对燃料生成器123的内部的反应变化进行具体说明，则进行如下所示的反应。
在重整部123e中，利用(4)式所示的水蒸气重整反应，生成氢气(约90％)和CO气体(约10％)。
(4)然后在CO转化部123f中，该CO气体被氧化为二氧化碳，其浓度被减少至大约5000ppm(参照式(5))。在转化部123f的下游侧的CO除去部123g中，虽然也可以利用氧化排除CO气体，但是CO除去部123g由于除了CO气体以外，还可以氧化至有用的氢气，因此在CO转化部123f中最好尽可能地降低CO气体浓度。
(5)在转化部123f中未被除净的残留CO气体在CO除去部123g中氧化而被除去，将其浓度降低至大约10ppm以下(参照(6)式)。像这样，就可以到达能够作为燃料电池121中所使用的燃料气体而可以使用的CO气体浓度水平。另外，将燃料生成器123的全部反应式表示在(7)式中。
(6)(7)下面，对燃料电池发电装置100的起动开始时的动作进行说明。
如果燃料生成器123(重整部123e)的温度在640℃以下，则在燃料生成器123(重整部123e)中无法产生(4)式的重整反应。因此，在起动开始时，从燃料气体中送出的气体不会被导向阳极侧入口121a，利用第一切换阀129的切换动作，借助第一连通配管164和设于其途中的第一单向阀141，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，将从燃料生成器123中送出的气体经过第一单向阀141(第一单向阀所容许流动的方向)而导向阳极排气配管147。其后，利用第二单向阀148防止该气体向阳极侧出口121b的方向倒流，在水除去部133除去水后，供给到燃料生成器123的燃烧器内部，在燃烧器的内部燃烧。这样，就可以快速地进行燃料生成器123(重整部123e)的升温，缩短从起动开始到发电的时间。
另外，对燃料电池发电装置1100的起动停止时的动作进行说明。
在燃料电池发电装置1100的起动停止时，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，将燃料气体供给配管161和阳极侧入口121a断路。另外，将第一、第二、第三断流阀130、131、132分别关闭。这样，在起动停止后，就可以将燃料气体封入燃料电池121的阳极114a，并且可以将氧化剂气体封入燃料电池121的阴极114c。
以上虽然对通常运转时(发电时)及起动开始时以及运转停止时燃料电池发电装置的基本构成的气体供给系统的动作进行了概括叙述，但是在具有停止期间及发电期间而将停止和发电频繁地交互反复进行的燃料电池发电装置(例如家庭用的燃料电池发电装置)中，在从燃料电池的停止期间向发电期间的转移期间，通过将燃料电池的内部暴露在经过加湿的原料气体的气氛中，就可以消除燃料电池的停止时的电解质膜的干燥化或在长期保管中带来的由氧气混入引起的燃料电池的局部燃烧这样的有关燃料电池的起动及停止的反复动作的技术问题。
而且，这里，所谓原料气体的加湿是指，按照使原料气体的露点达到燃料电池的工作温度以上的方式，维持原料气体的气氛。
以下将对其特征在于将燃料电池的内部在所述的转移期间暴露在加湿原料气体中的燃料电池发电装置的气体供给系统的构成例及动作例进行说明，并且根据此，对本发明的燃料电池系统的起动方法的一个实施方式进行说明。
图12是表示了实施方式1的燃料电池发电装置的构成的框图，图13及图14是说明图12的燃料电池发电装置的气体供给动作的流程图。
燃料电池121、第一水供给机构174、第二水供给机构175、原料气体供给机构122、燃料生成器123、加湿器124、阻抗测定器173、回路部125、测定部126及控制部127的构成，在基本构成上(参照图10及图11)与已经说明的内容相同。
但是，在以下说明的燃料电池发电装置中，加湿原料气体向燃料电池121的导入配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计等的控制部127的输入传感器，在如下所示的方面，与基本构成不同，这里，以配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计等的输入传感器的变更点为中心进行说明。
图12中，在燃料生成器123的出口后不远处的燃料气体供给配管161的途中配置有用于测定气体流量的阳极114a的质量流量计170a(以下称作质量流量计170a)。而且，位于质量流量计170a的下游侧并处于燃料电池121的阳极侧入口121a的上游侧的第一切换阀129，被配置于从燃料生成器123延伸而与阳极侧入口121a连通的燃料气体供给配管161的途中。
另外，第一切换阀129与图11相同，借助配置了第一单向阀141的第一连结配管164而与阳极排气配管147连通。而且，第一连结配管164及阳极排气配管147的连接部位的位置处于水除去部133和第二单向阀148之间。
在从阳极出口侧121b向燃料生成器123延伸的阳极排气配管147的途中配置有第二切换阀142，在位于该第二切换阀142的下游侧并位于水除去部133的上游侧处，将第一断流阀130及第二单向阀148以该顺序配置在阳极排气配管147的途中。
另外，在从加湿器124向阴极侧入口121c延伸的氧化剂气体供给配管162的途中，第二断流阀131及第三切换阀143被以该顺序设置，在从阴极侧出口121d向加湿器121延伸的阴极排气配管160的途中，第四切换阀144及第三断流阀132被以该顺序设置。
此外，第三切换阀143借助第一循环配管145与阳极排气配管147的途中连结，第四切换阀144借助第二循环配管146与第二切换阀142连结。而且，第一循环配管145及阳极排气配管147的连接部位的位置位于水除去部133和第二单向阀148之间。
另外，检测燃料电池121的内部的温度的温度检测机构(优选Pt电阻体的热电偶)171如图12所示，被配置于燃料电池21的大致中央附近，被埋入燃料电池单元电池120中的阴极114c的导电性隔板116c的内部(参照图10)。
另外，为了求出在后面详细说明的燃料电池121的电解质膜111的膜电阻(导电率)，设有与输出端子172a、172c连接的阻抗测定器173。
而且，在输出端子172a、172c上连接有回路部125，在回路部125中将在燃料电池121的内部生成的电能取出，回路部125的电压(发电电压)由测定部126监控。
这里，质量流量计170a的输出信号、温度检测机构171的输出信号(借助测定部126)及输出端子172a、172c的输出信号(借助阻抗测定器173)被输入控制部127。像这样，根据质量流量计170a的输出信号，原料气体的流量就被控制部127监控，根据将温度检测机构171的输出信号用测定部126处理了的处理信号，燃料电池121的内部温度被控制部127监控，根据将输出端子172a、172c的输出信号用阻抗测定器173处理了的处理信号，电解质膜111的膜电阻被控制部127监控。另外，利用控制部127对以下所说明的第一、第二、第三、第四切换阀129、142、143、144的切换动作及第一、第二、第三断流阀130、131、132的开闭动作进行控制。
以下，参照图12的框图及图13、图14的流程图，对燃料气体及氧化剂气体的供给的动作，分为燃料电池发电装置的停止保管动作及起动开始动作以及可否开始发电的确认动作及发电动作，进行详细说明。
在燃料电池发电装置1100停止后，将燃料电池121的内部利用原料气体保持在填充密封的状态，长期保管燃料电池发电装置1100。这里，为了进行燃料电池发电装置1100的停止保管，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S401)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与第一循环配管145断路。继而，再使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。
像这样，就可以将燃料气体及氧化剂气体可靠地封入燃料电池21的内部。而且，燃料电池21的内部被维持在燃料电池工作温度(70℃)以下，通常被保持在接近室温(大约20℃～30℃)。
为了利用后面说明的加湿原料气体对燃料电池121的内部进行冲洗处理，最初进行对燃料电池121的催化剂不会造成不良影响的原料气体的选定及原料气体的净化处理(步骤S402)。
具体来说，为了防止将燃料电池121的铂催化剂吸附在表面而使氢过电压上升，原料气体中的杂质的除去，特别是硫成分的除去是不可欠缺的净化处理。另外，作为原料气体自身的选择，选定不会带来对燃料电池121的铂催化剂的活性阻碍等的气体是必要的，从该观点考虑，优选使用甲烷气体、丙烷气体、丁烷气体及乙烷气体(或它们的混合气体)的任意种气体。
然后，将燃料电池121的内部升温至工作温度(70℃)(步骤S403)。
作为具体的升温方法，例如使用加热器(未图示)或燃料电池发电装置1100的热电联供热水器(未图示)的贮藏温水。而且，对燃料电池121的内部温度基于温度监控机构171的检测信号由控制部27进行监控，控制燃料电池121的恰当的升温动作。
这里，判定燃料电池121的内部温度是否达到工作温度(70℃)以上(步骤S404)，如果升温不够(S404中为No)，则继续S403的升温动作，如果已经到达70℃以上(S404中为Yes)，则进入下一个步骤。
然后，为了对燃料生成器123的内部进行预加热，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S405)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。继而，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与第一循环配管145断路。继而，再使第四切换阀144动作而将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。
像这样，使从燃料生成器123送出而流过燃料气体供给配管161的气体，经过第一连结配管164(第一单向阀141所容许流动的方向)及阳极排气配管147而回流到燃料生成器123的燃烧部，使之在燃烧部的内部燃烧。
这样，就将燃料生成器123预加热至给定温度范围(在燃料生成器123(重整部123e))中，不会由原料气体及水蒸气产生CO气体，而且不会使原料气体的碳析出的温度范围)(步骤S406)。
作为具体的燃料生成器123的升温温度的范围，依照如下的理由设为300℃以下。从最有效地加热原料气体而使之加湿的观点考虑，升温温度的范围优选250℃以上。
当燃料生成器23的温度超过640℃时，则因燃料生成器123(重整部123e)的重整反应，由原料气体和水蒸气生成氢气，当利用此种氢气对燃料电池21的内部进行冲洗处理时，有可能与发电开始同时地因氢气在燃料电池21的内部产生局部燃烧。
当燃料生成器123(重整部123e)的温度在640℃以下时，虽然不会由重整反应而产生氢气，但是在500℃以上、640℃以下的温度的范围内，在燃料生成器123(重整部123e)中就会有可能使原料气体碳化而使碳从原料气体中析出，将燃料生成器123(重整部123e)的温度保持在500℃以上的温度也不够理想。此外，如果燃料生成器123(重整部123e)的温度在300℃以下，则在燃料生成器123(重整部123e)中就不会由原料气体及水蒸气产生具有MEA117的催化剂中毒作用的一氧化碳气体。
由于以上的理由，最好将燃料生成器123(重整部123e)的温度保持在300℃以下，将在该温度范围中被加湿了的原料气体作为冲洗处理用气体使用。
而且，对燃料生成器123(重整部123e)的温度，基于重整温度测定部(未图示)的检测信号由控制部127进行监控，从而实现燃料生成器123(重整部123e)的恰当的升温动作。
这里，判定燃料生成器123(重整部123e)的温度是否已经升温至250℃～300℃的范围(步骤S407)，如果升温不够(S407中为No)，则继续进行S406的燃料生成器123的预加热动作，如果升温至250℃～300℃的范围(S407中为Yes)，则进入下一个步骤。
在燃料生成器123的预加热后，使燃料生成器123的内部转移至如下的状态，即，能够按照可以将由原料气体供给机构122供给的原料气体的露点维持在燃料电池121的工作温度(70℃)以上的方式对原料气体进行加湿处理的状态(步骤S408)。由于燃料生成器123已经被升温至300℃附近，加湿中所需的水可以从第二水供给机构175向燃料生成器123供给，因此就能够利用这些热和水在燃料生成器123的内部将原料气体加湿。
然后，为了进行加湿原料气体的供给，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S409)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147断路，另一方面，使燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a连通。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130断路，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146连通。继而，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131断路，另一方面，将阴极侧入口121c与第一循环配管145连通。继而，再使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132断路，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146连通。
在进行了所述的阀动作后，进行冲洗处理，即，从燃料生成器123中送出的加湿原料气体如下所示地对燃料电池121的内部进行加湿后被导向外部，从而将燃料电池121的内部置换为加湿原料气体的气氛(步骤S410)。
由原料气体供给机构122供给的原料气体在气体净化部122p中被净化后，经过原料气体供给配管163送到燃料生成器123，在燃料生成器123的内部被加湿。其后，加湿原料气体从燃料生成器123中被送出，经过燃料气体供给配管161而从燃料电池121的阳极侧入口121a流入燃料电池121的内部，在阳极114a被暴露在加湿原料气体的气氛中后，加湿原料气体被从阳极侧出口121d送出而向燃料电池121的外部流出。然后，加湿原料气体由第二切换阀142其流向被切换为第二循环配管146的方向，通过该第二循环配管146后，由第四切换阀144其流向被切换为燃料电池阴极侧出口121d的方向，再次流入燃料电池121的内部。像这样，阴极114c被暴露在加湿原料气体的气氛中，原料气体被从阴极侧入口121c送出而再次向燃料电池121的外部流出。
其后，原料气体由第三切换阀143其流向被切换为流向第一循环配管145的方向，到达阳极排气配管147。到达了阳极排气配管147的原料气体利用第一、第二单向阀141、148倒流得以防止，被导向水除去部133的方向，在该水除去部133中从加湿原料气体中除去了水后，被送到燃料生成器123的燃烧部。
即，如图12中的粗虚线所示，加湿原料气体依次通过燃料电池121的阳极侧入口121a、阳极侧出口121b、阴极侧出口121d、阴极侧入口121c而在燃料电池121的周围成环状流动，到达阳极排气配管147。向燃烧部供给的燃料气体在燃烧部的内部燃烧，该燃烧中产生的热被用于燃料生成器123的加热。
加湿原料气体的总供给量需要为燃料电池121的内部空间的气体可能填充容积的至少3倍以上，例如如果气体可能填充容积约为1.0L，则将加湿原料气体以1.5L/分钟的流量向燃料电池121的内部供给大约5分钟即可，对于该总供给量，是基于质量流量计170a的输出信号由控制部127进行监控。
像这样，在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间，就可以将燃料电池121的内部暴露在加湿原料气体中，可以将在停止保管中干燥了的燃料电池21的电解质膜111加湿，并且假设在停止保管中氧气混入了燃料电池121的内部时，可以预先防止由该氧气导致的与燃料气体的局部燃烧。
另外，由于是在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间中，将加湿原料气体导向燃料电池121的内部，因此就不会将燃料电池121的内部长时间暴露在加湿原料气体的气氛中，从而不会损害燃料电池的电极的疏水性。
此外，如果在燃料电池121的停止保管中混入了的氧气万一残留在阳极114a中，则会导致钌溶出而丧失催化作用，因此从防止催化剂劣化的观点考虑，如下的原料气体供给法是合理的，即，采用在经过阳极114a后导向阴极114c这样的加湿原料气体的导入路径，来将容易被氧化劣化的阳极114a的氧气优先地排出的原料气体供给法。
另外，利用使用图12的粗虚线表示的单一的加湿原料气体供给路径，可以对阳极114a和阴极114c双方进行加湿处理，从而可以将气体供给配管简单化。
在向燃料电池121的内部充分地供给了加湿原料气体后，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S411)，促进燃料电池发电装置1100的燃料生成器123的加热，使燃料生成器123(重整部123e)的内部温度快速地升温至可以进行重整反应的温度(大约640℃以上)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与第一循环配管145断路。继而，再使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。
像这样，就可以使从燃料生成器123向燃料气体供给配管161送出的气体经过第一连结配管164(第一单向阀141所容许流动的方向)及阳极排气配管147而向燃料生成器123的燃烧部回流，使之在燃烧部的内部燃烧。这样，就可以将燃料生成器123加热至给定温度范围(利用重整反应，由原料气体及水蒸气产生氢气的温度范围；640℃以上)(步骤S412)。
这里，判定燃料生成器123(重整部123e)的温度是否已经升温至640℃以上(步骤S413)，如果升温不够(S413中为No)，则继续进行S412的加热动作，如果已经达到640℃以上(S413中为Yes)，则进入下一个步骤。
在使燃料生成器123的内部升温至640℃以上后，进行燃料电池121的内部温度的确认及燃料电池21的电解质膜11的导电率的确认，判定可否开始燃料电池发电装置1100的发电。
作为第一确认动作，判定燃料电池121的内部温度是否在工作温度(70℃)以上(步骤S414)，如果升温不够(S414中为No)，则再次执行S404的动作，如果已经升温至70℃以上(S414中为Yes)，则进入下一步骤。
作为第二确认动作，求出燃料电池121的电解质膜111的导电率，判定是否该导电率σ在1.93×10-2Scm-1以上(步骤S416)，如果σ小于1.93×10-2Scm-1(S416中为No)，则判断为电解质膜11的加湿不足，再次执行S409及S410的动作(步骤S417)，如果σ在1.93×10-2Scm-1以上(S416中为Yes)，则进入下一步骤。
这里，参照附图对电解质膜的导电率的算出方法及电解质膜的导电率和相对湿度的关系进行说明。
图15中，横轴取实际电阻成分Z’，纵轴取电抗成分Z”，使施加在燃料电池121(电极面积144cm2)上的交流电流的频率在0.1Hz～1kHz的范围中可变，表示出所测定的燃料电池121的交流阻抗曲线图(利用交流法进行的阻抗测定)。根据图15，由于交流阻抗曲线在交流电流频率为1kHz时与横轴(Z’)交叉，因此推定频率1kHz的交流电流下的阻抗表示电解质膜111的电阻Rs。即，图15是测定了交流阻抗的所谓Cole-Cole图的示意图，此时，半圆和横轴的交点当中的电阻值小的表示(图15所示的Rs)电解质膜11的膜电阻。
对与由控制部127控制的阻抗测定器173(参照图12)连接的燃料电池121的输出端子172a、172c，从阻抗测定器173施加测定用交流电压(1kHz)。基于由此得到的燃料电池121的电解质膜111的交流阻抗，可以推定电解质膜111的导电率。具体来说，对燃料电池单元电池120，例如对每110个单元电池施加交流电压(1kHz)而测定交流阻抗，从该测定值和电解质膜111的膜厚及面积算出电解质膜11的导电率。
如果由此种算出方法得到的导电率为σ＝1.93×10-2Scm-1以上，则基于图16，根据如下的理由，可以判定燃料电池121为可以开始发电的状态。
图16是将电解质膜11的温度保持在80℃时、横轴取高分子电解质膜(美国DuPont公司的Nafion112的电解质膜，膜厚为50μm)的相对湿度并且纵轴取电解质膜的导电率，来表示两者相关关系的图，是用于说明电解质膜的导电率如何依赖于电解质膜的相对湿度的图。
根据图16，观察到如下的倾向，即，随着使电解质膜干燥，电解质膜的导电率逐渐接近零(相对湿度20％附近)，另一方面，如果增大电解质膜的湿度，则导电率也会单调地增加。这里，在电解质膜的性能上，当将被充分保水的相对湿度看作50％以上时，则与该相对湿度对应的导电率为σ＝1.93×10-2Scm-1。
这样，就可以像这样将电解质膜的导电率(例如Nafion112的电解质膜中，σ＝1.93×10-2Scm-1)作为求得电解质膜的保水状态的简单的指标来使用，可以基于导电率来预测燃料电池121是否可以开始发电。
由于除了像这样基于燃料电池温度来判定具有停止期间及发电期间的燃料电池的发电开始时期以外，还基于燃料电池单元电池的电解质膜的导电率来进行判定，因此就可以可靠地预测电解质膜的保水状态，从而可以提高燃料电池发电装置的发电开始时期的判断的可靠性。
在所述的确认动作的数值达到了给定值后(具体来说，燃料电池121的温度在70℃以上，电解质膜的导电率σ在1.93×10-2Scm-1以上)，使切换阀及断流阀如下所示地动作，使燃料电池21发电(步骤S418及步骤S419)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132全部打开。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147断路，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a连通。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。并且，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与第一循环配管145断路。继而，再使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。
利用此种切换阀及断流阀的动作，将经过燃料气体供给配管161由燃料生成器123送出的富氢的燃料气体导入燃料电池121的阳极侧入口121a，并且将其从阳极侧出口121b送出，而未被阳极114a消耗的剩余的燃料气体经过阳极排气配管147向燃料电池121的燃料生成器123回流。
另一方面，将经过氧化剂气体供给配管162从加湿器123送出的加湿空气(加湿氧化剂气体)，导入燃料电池121的阴极侧入口121c，并且使从阴极侧出口121d送出而未被阴极114c消耗的剩余的氧化剂气体，经过阴极排气配管160向燃料电池121的加湿器124回流。
像这样将燃料气体向阳极114a供给，将氧化剂气体向阴极114c供给，在燃料电池121的内部生成氢离子和电子，就可以经由输出端子172a、172c向回路部125输出电流，在测定部126中监测发电电压。
(实施方式7)下面，对将燃料电池121的内部在从停止期间到发电期间之间的转移期间中暴露在加湿原料气体中的燃料电池发电装置1100的气体供给系统的其他的构成例进行说明，并且根据此，对本发明的燃料电池的起动方法的一个实施方式进行说明。
图17是表示了实施方式7的燃料电池发电装置的构成的框图。
燃料电池121、第一水供给机构174、第二水供给机构175、原料气体供给机构122、燃料生成器123、加湿器124、阻抗测定器173、回路部125、测定部126及控制部127的构成，与实施方式6中已经说明的内容相同。
但是，实施方式7在将加湿原料气体向燃料电池121导入的导入配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计的配置如下所示地变更的方面，与实施方式6(图12)不同，这里，以配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计等的输入传感器的变更点为中心进行说明。
将图12中所示的连接第三切换阀143和阳极排气配管147的第一循环配管145去除。另外，在气体净化部122p的出口后不远处配置第六切换阀154，由此进行将净化原料气体向加湿器124(原料气体分支配管151)送出的情况和向燃料生成器123送出的情况的切换。此外，设有穿过加湿部124的内部将第三切换阀143和第六切换阀154连通的原料气体分支配管151。另外，在连接第一切换阀129的下游侧和燃料电池121的阳极侧入口121a的上游侧的燃料气体供给配管161的途中，追加有第五切换阀152，并且设有将该第五切换阀152和阳极排气配管147连接的第二连结配管153。而且，第二连结配管153和阳极排气配管147的连接部位的位置位于第二单向阀148和水除去部133之间。另外，将质量流量计170a(参照图12)去除，将用于测定气体流量的阴极114c的质量流量计170c(以下称作质量流量计170c)配置在位于加湿器124和第三切换阀143之间的原料气体分支配管151的途中。
下面，将分为燃料电池发电装置的停止保管动作及起动开始动作以及可否开始发电的确认动作及发电动作，对燃料气体及氧化剂气体的供给的动作在参照图17的方框图及图18、图19的流程图的同时进行详细说明。
在燃料电池发电装置的停止后，将燃料电池121的内部利用原料气体保持在填充密封的状态来长期保管。这里，为了进行燃料电池发电装置1100的停止保管，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S801)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与第五切换阀152连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147断路。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。另外，使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。此外，使第五切换阀152动作，将阳极侧入口121a与第一切换阀129连通，另一方面，将阳极侧入口121a与阳极排气配管127断路。
像这样，就可以将燃料气体及氧化剂气体可靠地封入燃料电池121的内部。而且，燃料电池121的内部的温度通常接近室温(大约20℃～30℃)，其被保持为低于燃料电池工作温度(70℃)。
最初，进行对燃料电池121的催化剂不会造成不良影响的原料气体的选定及原料气体的净化的处理(步骤S802)。原料气体的净化方法及原料气体选择的内容与实施方式6相同。
然后，将燃料电池121的内部升温至工作温度(70℃)(步骤S803)。而且，燃料电池121的内部的升温方法与实施方式6中说明的方法相同。
这里，判定燃料电池121的内部温度是否达到工作温度(70℃)以上(步骤S804)，如果升温不够(S804中为No)，则继续S803的升温动作，如果已经到达70℃以上(S804中为Yes)，则进入下一个步骤。
接着，转移至可以使用由第一水供给机构174向加湿器124供给的水及由燃料生成器123向加湿器124供给的热，对原料气体在加湿器124的内部进行加湿处理的状态(步骤S805)。
具体来说，虽然在原料气体的加湿中需要温水，但是由于在加湿器124中没有作为热源的燃烧器，因此需要从加湿器124的外部适当地接收热量。在实施方式7中，如图17所示，利用双线表示了从燃料生成器123向加湿器124的热供给线，通过将在燃料生成器123的燃烧器中产生的热提供给加湿器124来实现加湿器124的升温。
然后，为了将加湿原料气体向燃料电池121的内部供给，使各种断流阀及切换阀如下所示地动作(步骤S806)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130断路，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146连通。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151连通，另一方面，将阴极侧入口121c与断流阀131断路。另外，使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第二断流阀131断路，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146连通。此外，使第五切换阀152动作，将阴极侧出口121a与第一切换阀129断路，另一方面，将阳极侧入口121a与阳极排气配管147连通。另外，使第六切换阀154动作，将气体净化部122p和原料气体分支配管151连通，另一方面，将气体净化部122p与燃料生成器123断路。
像这样，经过净化后的原料气体就由如下所示的路径供给到燃料电池121的内部(步骤S807)，进行将燃料电池121的内部置换为加湿原料气体的气氛的冲洗处理。
由原料气体供给机构122送出并被气体净化部122p净化后的原料气体穿过原料气体供给配管163，由第六切换阀154被转向原料气体分支配管151的方向，经由原料气体分支配管151而流入加湿器124中，在加湿器124的内部(准确地说是温水加湿器)中被加湿。
然后，加湿原料气体由第三切换阀143其流向被切换为燃料电池121的阴极侧入口121c的方向，流入燃料电池121的内部。像这样，就将阴极114c暴露在加湿原料气体的气氛中，该加湿原料气体从阴极侧出口121d向外部流出。
加湿原料气体其后由第四切换阀144其流向被切换为第二循环配管146的方向，沿着燃料电池121的一边，原料气体通过第二循环配管146，由第二切换阀142其流向被切换为燃料电池121的阳极侧出口121b的方向，再次流入燃料电池121的内部。像这样就将阳极114a暴露在加湿原料气体的气氛中，该加湿原料气体从阳极侧入口121a向外部再次流出。
再次流出后的加湿原料气体由第五切换阀152其流向被切换为第二连结配管153的方向，穿过该第二连结配管153而到达阳极排气配管147。到达了阳极排气配管147的原料气体利用第一、第二单向阀141、148倒流得以防止，被导向水除去部133的方向，在该水除去部133中从加湿原料气体中除去了水后，被送向燃料生成器123的燃烧部，使之在燃烧器的内部燃烧。
即，如图17中的粗虚线所示，加湿原料气体依次通过燃料电池121的阴极侧入口121c及阴极侧出口121d以及阳极出口侧121b以及阳极侧入口121a，在燃料电池121的周围成コ丿字形流动，到达阳极排气配管471。加湿原料气体的总供给量需要为燃料电池121的内部空间的气体可能填充容积的至少3倍以上，例如如果气体可能填充容积约为1.0L，则以1.5L/分钟的流量将加湿原料气体向燃料电池121的内部供给大约5分钟即可，对于该总供给量，是基于质量流量计70c的输出信号由控制部127进行监控。
像这样，就可以在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间中，将燃料电池121的内部暴露在加湿原料气体中，从而可以将在停止保管中干燥了的燃料电池121的电解质膜111加湿，并且假设在停止保管中氧气混入了燃料电池121的内部时，可以预先防止由该氧气导致的与燃料气体的局部燃烧。
另外，由于是在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间中，将加湿原料气体导向燃料电池121的内部，因此就不会将燃料电池121的内部长时间暴露在加湿原料气体的气氛中，从而不会损害燃料电池的电极的疏水性。
此外，如图17的粗虚线所示，可以利用单一的路径对阳极114a和阴极114c双方进行加湿处理，从而可以将气体供给配管简单化。
在向燃料电池121的内部充分地供给了加湿原料气体后，为了进行燃料生成器123的加热，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S808)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与第五切换阀152断路。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。此外，使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。另外，使第五切换阀152动作，将阳极侧入口121a与第一切换阀129连通，另一方面，将阳极侧入口121a与阳极排气配管147断路。
另外，使第六切换阀154动作，将气体净化部122p与燃料生成器123连通，另一方面，使气体净化部122p与原料气体分支配管151断路。
由于在进行了所述的阀动作后，从燃料生成器123中送出的气体由第一切换阀129进行切换，穿过第一连结配管164及阳极排气配管147(第一单向阀141所容许流动的方向)，在水除去部133中被除去水后，向燃料生成器123回流，可在该燃料生成器123的燃烧部中燃烧，因此就可以快速地加热燃料生成器123(步骤S809)，从而可以将燃料生成器123(重整部123e)的内部温度升温至可以进行(4)式的重整反应的温度(约640℃以上)。
这里，判定燃料生成器123的温度是否已经升温至640℃以上(步骤S810)，如果升温不够(S810中为No)，则继续进行S809的加热动作，如果已经达到640℃以上(S810中为Yes)，则进入下一个步骤。
在使燃料生成器123升温至640℃以上后，进行燃料电池121的内部温度的确认及燃料电池121的电解质膜111的导电率的确认，判定是否可以开始燃料电池发电装置1100的发电。
作为第一确认动作，判定燃料电池121的内部温度是否在工作温度(70℃)以上(步骤S811)，如果升温不够(S811中为No)，则再次执行S803的升温动作(步骤S812)，如果已经升温至70℃以上(S811中为Yes)，则进入下一步骤。
作为第二确认动作，求出燃料电池121的电解质膜111的导电率，判定是否该导电率σ在1.93×10-2Scm-1以上(步骤S813)，如果σ小于1.93×10-2Scm-1(S813中为No)，则判断为电解质膜111的加湿不足，再次执行S806及S807的动作(步骤S814)，如果σ在1.93×10-2Scm-1以上(S813中为Yes)，则进入下一步骤。而且，对于电解质膜的导电率的测定方法及电解质膜的导电率与相对湿度的关系，与在实施方式6中说明的内容相同。
由于除了像这样根据燃料电池温度来判定具有停止期间及发电期间的燃料电池的发电开始时期以外，还根据燃料电池单元电池的电解质膜的导电率来判定燃料电池的发电开始时期，因此就可以可靠地预测电解质膜的保水状态，从而可以提高燃料电池发电装置的发电开始时期的判断的可靠性。
在所述的确认动作的数值达到了给定值后(具体来说，燃料电池121的温度在70℃以上、电解质膜的导电率σ＝1.93×10-2Scm-1以上)，使切换阀及断流阀如下所示地动作，使燃料电池121发电(步骤S815及步骤S816)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与第四切换阀144连接的第三断流阀132全部打开。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147断路，另一方面，将燃料气体供给配管161与第五切换阀152连通。另外，使第二切换阀142动作，将阳极侧出口121b与第一断流阀130连通，另一方面，将阳极侧出口121b与第二循环配管146断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。继而，再使第四切换阀144动作，将阴极侧出口121d与第三断流阀132连通，另一方面，将阴极侧出口121d与第二循环配管146断路。另外，使第五切换阀152动作，将阳极侧入口121a与第一切换阀129连通，另一方面，将阳极侧入口121a与阳极排气配管147断路。另外，使第六切换阀154动作，将气体净化部122p和燃料生成器123连通，另一方面，将气体净化部122p与原料气体分支配管151断路。
像这样利用切换阀及断流阀的动作，经由燃料气体供给配管161从燃料生成器123将富氢的燃料气体导入燃料电池121的阳极侧入口121a，并且将其从阳极侧出口121b送出，而使未被阳极114a消耗的剩余的燃料气体经由阳极排气配管147向燃料电池121的燃料生成器123回流。
另一方面，将经过氧化剂气体供给配管162从加湿器123送出的加湿空气(氧化剂气体)导入燃料电池121的阴极侧入口121c，并且将从阴极侧出口121d送出，而未被阴极114c消耗的剩余的氧化剂气体经过阴极排气配管160向燃料电池121的加湿器124回流。
这样就可以将燃料气体供给阳极114a，将氧化剂气体供给阴极114c，在燃料电池121的内部生成氢离子和电子，经由输出端子172a、172c向回路部125输出电流，在测定部126中监测发电电压。
(实施方式8)下面，将对具有如下特征的燃料电池发电装置的气体供给系统的其他的构成例进行说明，即，在从停止期间到发电期间之间的转移期间将燃料电池121的内部暴露在加湿原料气体中。
图20是表示了实施方式3的燃料电池发电装置的构成的框图。燃料电池121、第一水供给机构174、第二水供给机构175、原料气体供给机构122、燃料生成器123、加湿器124、阻抗测定器173、回路部125、测定部126及控制部127的构成，与实施方式6中已经说明的内容相同。
实施方式8在改变了加湿原料气体向燃料电池121的导入配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计的配置方面，与实施方式6不同，这里，相对于实施方式6，以导入配管及切换阀以及断流阀以及质量流量计的变更点为中心进行说明。
将实施方式6(图12)中所使用的第二、第四切换阀142、144及第一、第二循环配管145、146去除。另外，在气体净化部122p的出口后不远处配置分流阀155，利用该分流阀155就可以决定流向加湿器123方向的原料气体的流量和流向燃料生成器123方向的原料气体的流量的比率。此外，设有穿过加湿部124的内部将第三切换阀143和分流阀155连通的原料气体分支配管151。另外，除了质量流量计170a以外，在加湿器124和第三切换阀143之间并处于原料气体分支配管151的途中设有质量流量计170c。
下面，将分为停止保管动作及起动开始动作以及可否开始发电的确认动作及发电动作，对燃料气体及氧化剂气体的供给的动作，在参照图20的框图及图21、图22的流程图的同时进行详细说明。
在燃料电池发电装置1100的停止后，将燃料电池121的内部利用原料气体保持在填充密封的状态来长期保管。这里，为了进行燃料电池发电装置1100的停止保管，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S1001)。
将与阳极侧出口121b连接的第一断流阀及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与阴极侧出口121d连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。
像这样，就可以将燃料气体及氧化剂气体可靠地封入燃料电池121的内部。而且，燃料电池121的内部的温度被维持在燃料电池工作温度(70℃)以下，被保持为大致室温(约20℃～30℃)。
进行对燃料电池121的催化剂不会造成不良影响的原料气体的选定及原料气体的净化处理(步骤S1002)。原料气体的净化方法及原料气体选择的内容与实施方式6相同。
然后，将燃料电池121的内部升温至工作温度(70℃)(步骤S 1003)。而且，燃料电池121的内部的升温方法与实施方式6中说明的方法相同。
这里，判定燃料电池121的内部温度是否达到工作温度(70℃)以上(步骤S1004)，如果升温不够(S1004中为No)，则继续S1003的升温动作，如果已经到达70℃以上(S1004中为Yes)，则进入下一个步骤。
然后，为了对燃料生成器123的内部进行预加热，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S1005)。
将与阳极侧出口121b连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与阴极侧出口121d连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。另外，使分流阀155动作，为了将流过原料气体供给配管163的原料气体全部导向燃料生成器123，将流过燃料气体供给配管161的原料气体流量相对于流过原料气体供给配管163的原料气体流量的分流比率设定为1。
像这样，使从燃料生成器123中送出的气体利用第一切换阀129的切换动作而通过第一连结配管164(第一单向阀141所容许流动的方向)，并经过阳极排气配管147，利用第二单向阀148防止倒流，使之向燃料生成器123的燃烧部回流，在燃烧部中燃烧，对燃料生成器123进行预加热(步骤S1006)。
对于燃料生成器123的预加热的升温温度范围而言，与实施方式6中所说明的范围相同(将燃料生成器123(重整部123e)的温度升温至250℃～300℃的范围)。
这里，判定燃料生成器123(重整部123e)的温度是否已经升温至250℃～300℃的范围(步骤S1007)，如果升温不够(S1007中为No)，则继续进行S1006的燃料生成器123的预加热动作，如果已经升温至250℃～300℃的范围(S1007中为Yes)，则进入下一个步骤。
在燃料生成器123的预加热后，转移至可以按照如下方式对原料气体进行加湿处理的状态(步骤S1008)，即，在燃料生成器123及加湿器124中将由原料气体供给机构122供给的原料气体的露点维持在燃料电池121的工作温度(70℃)以上的方式。燃料生成器123已经被升温至300℃附近，加湿中所需的水从第二水供给机构175供给燃料生成器123，由此就能够将原料气体在燃料生成器123的内部加湿。同时，利用由第一水供给机构174向加湿器124的内部供给的水及由燃料生成器123向加湿器124供给的热，可以在加湿器124的内部将原料气体加湿。
然后，为了供给加湿原料气体，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S1009)。
将与第二切换阀142连接的第一断流阀130及与第四切换阀144连接的第三断流阀132分别打开。
该状态下，使第一切换阀129动作而将阳极侧入口121a与燃料气体供给配管161连通，另一方面，使阳极侧入口121a与阳极排气配管147断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151连通，另一方面，将阴极侧入口121c与断流阀131断路。继而，使分流阀155动作，为了能够将由气体净化部122p中送出的净化原料气体大致均等地导向加湿器123和燃料生成器123的双方，将分流比率设为0.5。
像这样，从气体净化部122p中送出的加湿原料气体就如下所示地将燃料电池121的内部加湿后导出到外部，进行将燃料电池121的内部置换为加湿原料气体气氛的冲洗处理(步骤S1010)。
在气体净化部122p中被净化并经由原料气体供给配管163送出的原料气体，被大致均等地(分流比率0.5)分流为流过原料气体分支配管151的第一原料气体和流过燃料气体供给配管161的第二原料气体。
在第一原料气体中，从气体净化部122p中经由原料气体供给配管163而送出的清净化原料气体由分流阀155分流，穿过原料气体分支配管151而被导向加湿器124，在加湿器124中被加湿。其后，加湿原料气体由第三切换阀143其流向被切换为燃料电池121的阴极侧入口121c，经过原料气体分支配管151，供给到阴极114c。这样在将燃料电池121的阴极114c暴露在加湿原料气体的气氛中后，加湿原料气体从阴极侧出口121d向外部流出。流出后的加湿原料气体穿过阴极排气配管160回到加湿部124，在该加湿部124经过处理后，被适当地稀释，排到大气。
在第二原料气体中，从气体净化部122p经由原料气体供给配管163而送出的净化原料气体被分流阀155分流，导向燃料生成器123，在燃料生成器123的内部被加湿。其后，从燃料生成器123中送出的加湿原料气体由第一切换阀129其流向被切换为燃料电池的阳极侧入口121a，经过燃料气体供给配管161供给燃料电池121的阳极114a。这样在将阳极114a暴露在加湿原料气体的气氛中后，加湿原料气体从阳极侧出口121b向燃料电池121的外部流出。流出后的加湿原料气体穿过阳极排气配管147而在水除去部133中被除去水后，回到燃料生成器123的燃烧部，在燃烧部中被燃烧，被用于燃料生成器123的加热。
这里，加湿原料气体的总供给量需要为燃料电池121的内部空间的气体可能填充容积的至少3倍以上，例如，如果气体可能填充容积约为1.0L，则将加湿原料气体以1.5L/分钟的流量，向燃料电池121的内部供给大约5分钟即可，对于该总供给量，根据质量流量计170a及质量流量计170c的输出信号由控制部127进行监控。
像这样，就可以在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间中，将燃料电池121的内部暴露在加湿原料气体中，从而可以将在停止保管中干燥了的燃料电池121的电解质膜111加湿，并且假设在停止保管中氧气混入了燃料电池的内部时，可以预先防止由该氧气导致的与燃料气体的局部燃烧。另外，由于是在从燃料电池121的停止期间到发电期间之间的转移期间中，将加湿原料气体导向燃料电池121的内部，因此就不会将燃料电池121的内部长时间暴露在加湿原料气体的气氛中，从而不会损害燃料电池的电极的疏水性。此外，由于采用了使第一原料气体和第二原料气体不相互混合而各自独立，使第一原料气体通过燃料电池121的阴极114c，使第二原料气体通过燃料电池121的阳极114a的构成，因此就可以对阳极114a和阴极114c双方可靠地进行加湿处理。
在向燃料电池121的内部充分地供给了加湿原料气体后，为了将燃料生成器123加热，使切换阀及断流阀如下所示地动作(步骤S1011)。
将与阳极侧出口121b连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与阴极侧出口121d连接的第三断流阀132分别关闭。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147连通，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a断路。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。使分流阀155动作，为了将流过原料气体供给配管163的原料气体全部导向燃料生成器123，将流过燃料气体供给配管161的原料气体流量相对于流过原料气体供给配管163的原料气体流量的分流比率设定为1。
像这样，利用第一切换阀129的切换动作使从燃料生成器123中送出的气体通过第一连结配管164(第一单向阀141所容许流动的方向)，并使之经由阳极排气配管147，利用第二单向阀148防止其向阳极侧出口121b的方向倒流，使之向燃料生成器123的燃烧部回流，在燃烧部中燃烧，对燃料生成器123进行加热(步骤S1012)。
这里，判定燃料生成器123的温度是否已经升温至640℃以上(步骤S1013)，如果升温不够(S1013中为No)，则继续进行S1012的加热动作，如果已经升温至640℃以上(S1013中为Yes)，则进入下一个步骤。
在燃料生成器123的升温结束后，进行燃料电池121的内部温度的确认及燃料电池121的电解质膜11的导电率的确认，判定是否可以开始燃料电池发电装置1100的发电。
作为第一确认动作，判定燃料电池121的内部温度是否在工作温度(70℃)以上(步骤S1014)，如果升温不够(S1014中为No)，则再次执行步骤S1003的升温动作(步骤S1015)，如果已经升温至70℃以上(S1014中为Yes)，则进入下一步骤。
作为第二确认动作，求出燃料电池121的电解质膜111的导电率，判定是否该导电率σ在1.93×10-2Scm-1以上(步骤S1016)，如果σ小于1.93×10-2Scm-1(S1016中为No)，则判断为电解质膜111的加湿不足，再次执行S1009及S1010的动作(步骤S1017)，如果σ在1.93×10-2Scm-1以上(S1017中为Yes)，则进入下一步骤。
而且，对于电解质膜的导电率的测定方法及电解质膜的导电率与相对湿度的关系，与在实施方式6中说明的内容相同。
由于除了像这样根据燃料电池温度来判定具有停止期间及发电期间的燃料电池的发电开始时期以外，还根据燃料电池单元电池的电解质膜的导电率进行判定，因此就可以可靠地预测电解质膜的保水状态，从而可以提高燃料电池发电装置的发电开始时期的判断的可靠性。
在所述的确认动作达到了给定值后(具体来说，燃料电池121的内部温度在70℃以上，电解质膜的导电率σ＝1.93×10-2Scm-1以上)，使切换阀及断流阀如下所示地动作，使燃料电池21发电(步骤S1018及步骤S1019)。
将与阳极侧出口121b连接的第一断流阀130及与第三切换阀143连接的第二断流阀131以及与阴极侧出口121d连接的第三断流阀132全部打开。
该状态下，使第一切换阀129动作，将燃料气体供给配管161与阳极排气配管147断路，另一方面，将燃料气体供给配管161与阳极侧入口121a连通。另外，使第三切换阀143动作，将阴极侧入口121c与第二断流阀131连通，另一方面，将阴极侧入口121c与原料气体分支配管151断路。此外，使分流阀155动作，为了将流过原料气体供给配管163的原料气体全部导向燃料生成器123，将流过燃料气体供给配管161的原料气体流量相对于流过原料气体供给配管163的原料气体流量的分流比率设定为1。
利用此种切换阀及断流阀的动作，经由燃料气体供给配管161将从燃料生成器123送出的富氢的燃料气体导入燃料电池121的阳极侧入口121a，并且将其从阳极侧出口121b送出，而使未被阳极114a消耗的剩余的燃料气体经由阳极排气配管147向燃料电池121的燃料生成器123回流。另外，经由氧化剂气体供给配管162从加湿器123中将加湿空气(氧化剂气体)导入到燃料电池121的阴极侧入口121c，并且从阴极侧出口121d将其送出，将未被阴极114c消耗的剩余的氧化剂气体经由阴极排气配管160向燃料电池121的加湿器124回流。
这样就可以将燃料气体供给阳极114a，将氧化剂气体供给阴极114c，在燃料电池121的内部生成氢离子和电子，经由输出端子172a、172c向回路部125输出电流，在测定部126中监测发电电压。
(实施例)对由实施方式6～实施方式8所述的加湿原料气体的冲洗处理带来的燃料电池的性能稳定化的效果，利用如下所示的燃料电池121的特性评价(MEA17的电压评价)进行了验证。而且，在该燃料电池121的特性评价中，作为燃料电池发电装置1100的催化剂材料，使用如下所示的材料。
作为脱硫催化体的材质例子使用沸石，作为重整部23e的重整催化体例子使用Ru/Al2O3，作为转化部23f的转化催化体例子使用Pt/CeZrOx(Pt＝2wt％，Ce∶Zr＝1∶1，x＝3或4)，另外作为CO除去部23g的CO除去催化体例子，将Pt/Al2O3及Ru/沸石制成蜂窝结构，将Pt/Al2O3(上游侧)和Ru/沸石以1∶1使用。
另外，燃料电池121的MEA117使用以如下所示的制作方法制作的材料。
将在作为碳粉末的Ketjen Black(Ketjen Black Internationl株式会社制的Ketjen Black EC，粒径30nm)上担载Pt催化剂而得到的催化体(50重量％的Pt)66重量份，与作为氢离子传导材料的粘结剂全氟碳磺酸离聚物(美国Aldrich公司制的5重量％的Nafion分散液)33重量份(高分子干燥重量)混合得到混合物，并将该混合物成形而形成催化反应层12a、12c(10～20μm)。
将作为碳粉末的乙炔黑(电化学工业株式会社制的Denka Black，粒径35nm)与聚四氟乙烯(PTFE)的水性悬浮液(DAIKIN工业株式会社制的D1)混合，调制作为干燥重量含有20重量％PTFE的疏水墨液。将该墨液涂布在成为气体扩散层113a、113c的基材的炭纸(Toray株式会社制的TGPH060H)之上并使之浸渍，使用热风干燥机在300℃下热处理，形成气体扩散层13a、13c(约200μm)。
将如此制作的气体扩散层13a、13c与催化反应层12a、12c接合在高分子电解质膜111(美国DuPont公司的Nafion112的电解质膜)的两面，从而制成MEA117。
在此种燃料电池发电装置1100的催化剂材料系统中，将燃料电池121的起动(发电)停止的次数进行至4000次，然后与未进行加湿原料气体的冲洗处理的比较例一起，将实施方式6～8中所述的加湿原料气体的冲洗处理例的MEA电压的变化集中表示在以下的表中。而且，图23中，横轴取燃料电池的起动停止次数，纵轴取MEA117的电压，表示了加湿原料冲洗处理例(实施方式8)和比较例的MEA117的电压变化的情况。
根据实施方式6～8的利用加湿原料气体进行的冲洗处理，由于可以防止基于发电及停止的反复动作的局部燃烧等，因此MEA117的劣化被抑制，可以不依赖于起动停止次数、长时间稳定地维持燃料电池121的电压。
与之相反，在比较例中，由于局部燃烧等，MEA117的催化剂劣化加速，在起动停止次数1000次以后观察到MEA117的电压的轻微的降低，另外，在3000次以后，MEA117被破坏(开孔)，MEA117的电压急剧地降低。
表1

而且，在所述的各实施方式中，燃料电池发电装置1100相当于本发明的燃料电池系统，燃料电池121相当于本发明的燃料电池，燃料气体供给配管161相当于本发明的燃料气体配管，第一切换阀129相当于本发明的燃料气体开闭阀，它们构成本发明的燃料气体供给机构。
另外，氧化剂气体供给配管162相当于本发明的氧化剂气体配管，第二断流阀131相当于本发明的氧化剂气体开闭阀，它们构成本发明的氧化剂气体供给机构。
另外，原料气体供给配管151、将第三切换阀143与燃料电池121的阴极侧入口之间连结的配管相当于本发明的原料气体配管，第三切换阀143相当于本发明的原料气体开闭阀，它们构成本发明的原料气体供给机构。
另外，第二切换阀152相当于本发明的阳极侧废气开闭阀，第二连结配管153相当于本发明的阳极侧排出配管。另外，第四切换阀144相当于本发明的阴极侧废气开闭阀，第二循环配管146相当于本发明的阴极侧排出配管。
另外，第二循环配管146相当于本发明的附加原料气体配管，第四切换阀144及第二切换阀142相当于本发明的附加原料气体开闭阀。另外，控制部127相当于本发明的控制机构。
另外，以上的实施方式6～8也可以采用与如下所示的发明的实施方式相当的方式。即，作为本发明之一，也可以采用如下的燃料电池发电装置，即，该燃料电池发电装置包括具有燃料气体流路的燃料电池、和供给原料气体的原料气体供给机构；在所述燃料电池的发电期间，通过向所述燃料气体流路供给由所述原料气体中生成的燃料气体而使所述燃料电池发电，在使停止和发电交互反复进行的燃料电池的从停止期间到发电期间之间的所述燃料电池的转移期间中，将由所述原料气体供给机构送出的原料气体加湿，将所述燃料电池的内部暴露在该被加湿了的原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之二，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，通过使所述原料气体流过所述燃料气体流路而将所述燃料电池的内部的电解质膜暴露在所述原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之三，也可以采用如下的本发明之二的燃料电池发电装置，即，按照可以将所述原料气体的露点维持在所述燃料电池的工作温度以上的方式，将所述原料气体加湿。
另外，作为本发明之四，也可以采用如下的本发明之一至之三的任意一个燃料电池发电装置，即，所述原料气体供给机构包括气体净化部，在利用所述气体净化部将所述原料气体中的硫成分除去后，将所述燃料电池的内部暴露在所述原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之五，也可以采用如下的本发明之四的燃料电池发电装置，即，所述原料气体为甲烷气体、丙烷气体、丁烷气体及乙烷气体当中的任意种气体。
另外，作为本发明之六，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，包括从由所述原料气体供给机构供给的所述原料气体和水蒸气生成向所述燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，在所述转移期间将由所述原料气体供给机构送出的原料气体在所述燃料生成器的内部加湿时，比在所述燃料生成器中使所述原料气体碳化的下限温度更低地维持所述燃料生成器的温度。
另外，作为本发明之七，也可以采用如下的本发明之六的燃料电池发电装置，即，将所述燃料生成器的温度维持在300℃以下。
另外，作为本发明之八，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，在所述燃料电池的内部配置有夹持电解质膜的阳极和阴极，在将所述阳极暴露在所述原料气体的气氛中后，将所述阴极暴露在所述原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之九，也可以采用如下的本发明之八的燃料电池发电装置，即，包括从由所述原料气体供给机构供给的所述原料气体和水蒸气生成向所述燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器，将所述原料气体在所述燃料生成器的内部加湿。
另外，作为本发明之十，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，在所述燃料电池的内部配置有夹持电解质膜的阳极和阴极，在将所述阳极暴露在所述原料气体的气氛中后，将所述阴极暴露在所述原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之十一，也可以采用如下的本发明之十的燃料电池发电装置，即，该燃料电池发电装置包括加湿器，该加湿器对向所述阴极供给的与所述燃料气体的发电反应用的氧化剂气体进行加湿，并将所述原料气体用所述加湿器加湿。
另外，作为本发明之十二，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，在所述燃料电池的内部配置有夹持电解质膜的阳极和阴极，将所述阴极暴露在从所述原料气体中分流的所述第一原料气体的气氛中，并且将所述阳极暴露在从所述原料气体中分流的所述第二原料气体的气氛中。
另外，作为本发明之十三，也可以采用如下的本发明之十二的燃料电池发电装置，即，包括从由所述原料气体供给机构供给的所述原料气体和水蒸气生成向所述燃料电池供给的燃料气体的燃料生成器及将向所述阴极供给的氧化剂气体加湿的加湿器，将所述第一原料气体在所述加湿器的内部加湿，将所述第二原料气体在所述燃料生成器的内部加湿。
另外，作为本发明之十四，也可以采用如下的本发明之一的燃料电池发电装置，即，在所述燃料电池的内部包括电解质膜，根据所述电解质膜的导电率开始所述发电期间。
另外，作为本发明之十五，也可以采用如下的本发明之十四的燃料电池发电装置，即，根据与所述燃料电池的内部的给定的相对湿度对应的所述电解质膜的导电率，开始所述发电期间。
(实施方式9)在参照图24的同时，对本发明的实施方式9的燃料电池系统进行说明。图24是本实施方式的燃料电池系统的构成图。
燃料电池组201是将单电池(C1～Cn)层叠多个(n个)而构成的。单电池由氢离子传导性高分子电解质膜、夹持所述电解质膜的一对电极及具有向所述一对电极分别供给燃料气体及氧化剂气体的气体流路的一对隔板构成。
在燃料电池组的空气极侧，连接有根据燃料电池组的电压及内部电阻来控制氧化剂气体的供给量的氧化剂气体控制装置202、以及作为将氧化剂气体加湿的加湿部设置了全热交换式加湿器209及温水式加湿器2010的氧化剂气体供给配管2013。
另一方面，在燃料极侧，连接有设置了从原料气体生成燃料气体的燃料生成器203及将原料气体净化的气体净化部208的燃料气体供给配管2012。
另外，在燃料气体供给配管2012及氧化剂气体供给配管2013上，设置有切换气体流路的电磁阀2071～2079。在燃料电池组1的集电板(未图示)上连接有电力回路部6，各单电池(C1～Cn)的电压由电压检测装置204检测，单电池内部电阻由高频电阻仪2011等测定部测定。控制部205控制燃料电池组、燃料生成器、气体净化部、加湿部、电力回路部及测定部，特别是根据所检测的电压及内部电阻，控制在电力回路部206中输出的电功率、在燃料生成器203中生成的燃料气体量、电磁阀2071～2079的阀的开闭。
下面，在参照表2及图25～28的同时，对所述的本实施方式的燃料电池系统的运转方法进行说明。表2表示本实施方式的燃料电池系统的运转方法的工序(顺序)，图25～28分别表示表2的各步骤的单电池的内部电阻的平均值、燃料电池组的温度、发电功率及单电池电压的平均值的推移。而且，这里表示将单电池层叠了70个的情况(n＝70的情况)。
表2

首先，在通常运转时(步骤1)，向空气极供给加湿空气，向燃料极供给加湿重整气体(SRG)，从而进行发电。此时，电池温度为70℃，各单电池的平均电压约为0.75V，发电功率为1kW。
在将该燃料电池系统的运转停止的情况下，进行包括如下工序(1)的操作，即，所述工序(1)在停止前将干燥了的惰性气体供给燃料电池组，将单电池的内部电阻设为1.0Ω·cm2以上。
利用该操作，在停止时，就可以抑制电极内的局部电池的形成。另外，即使在停止中从外部混入了氧的情况下，由于高分子电解质膜的质子传导性小，反应性低，因此就可以抑制由空气极的氧化、杂质向空气极上的吸附及燃料极的催化剂成分的溶出造成的电极的劣化。
工序(1)的单电池的内部电阻优选1.0～3.0Ω·cm2。当超过3.0Ω·cm2时，则在反复进行停止时的干燥和起动时的加湿的情况下，水分量的变化变大，由高分子电解质膜的膨胀和收缩的反复进行造成的体积变化变大，电极容易破损。
首先，在步骤2中，将向空气极供给的气体替换为干燥的惰性气体，停止外部输出。此时，电池电压慢慢地降低，单电池的平均电压变为约0.10～0.15V。这是因为，由于空气极内部被置换为惰性气体，燃料极的氢向空气极自然扩散而使两极的电位接近。而且，通常的燃料电池的构成中，由于空气极的流路体积和燃料极的流路体积大致相同，当氢和氧扩散进行反应时，氢的一方过多地存在，因此两极的电位相对于标准氢电极接近0V。
然后，在步骤3中，向两极供给干燥的惰性气体，直至燃料电池组的单电池的内部电阻达到1.0Ω·cm2以上。在步骤2及3中，燃料电池组的温度被维持在70℃。
即，表1中，所述的工序(1)相当于步骤3。
在燃料电池组的单电池的内部电阻为1.0Ω·cm2以上的步骤4中，将燃料极及空气极的气体流路密封，阻止气体的流通，降低电池温度，停止运转。
当开始燃料电池系统的运转时，进行包括如下工序(2)的操作，该工序(2)中，在发电开始前向燃料电池组供给加湿了的惰性气体，将单电池的内部电阻设为0.3Ω·cm2以下。利用该操作，在起动时，就可以抑制由热的产生造成的内部电阻的增大。
工序(2)中单电池的内部电阻优选0.1～0.3Ω·cm2。运转时的单电池的内部电阻为0.1Ω·cm2左右。
步骤5中，在将燃料电池组升温的同时，向空气极及燃料极供给加湿了的惰性气体，直至燃料电池组的单电池的内部电阻变为0.3Ω·cm2以下。利用该步骤5，在停止中处于干燥状态的高分子电解质膜被加湿，燃料电池组回到可以发电的状态。
即，表1中，所述的工序(2)相当于步骤5。
步骤6中，将向燃料极供给的气体替换为加湿了的重整气体(SRG)，在单电池的平均电压约为0.10～0.15V的状态下暂时运转。此时，通过自然扩散氢从燃料极向空气极移动，从而电极催化剂被还原、净化。
此后，在步骤7中，将向空气极供给的气体替换为加湿空气，进行1kW的发电。
当用所述的方法运转时，就可以抑制由运转的起动、停止的反复进行造成的燃料电池组的劣化。
作为所述讨论中所使用的惰性气体，可以使用在气体净化部208中被净化了的原料气体。例如，当作为原料气体使用包括甲烷或丙烷等的城市煤气时，将作为杂质包含于城市煤气中的恶臭物质(S成分)除去，将净化后的气体作为惰性气体使用。而且，该杂质的除去是为了防止催化剂层中所含的Pt的中毒而进行的。
作为步骤2及3中所使用的干燥的惰性气体，例如可以使用经由气体净化部208并通过了设于燃料生成器203之间的旁管203b的原料气体。
另外，在步骤5及6中使用的加湿了的惰性气体，例如可以使用经由气体净化部208，通过了300℃以下的燃料生成器203的原料气体。当燃料生成器203的温度在300℃以下时，原料气体不被重整为含氢气体，仅进行原料气体的加湿。
另外，加湿了的惰性气体，例如可以使用将经过了气体净化部208后通过了连结燃料气体供给管和空气供给管的连结管2012a的原料气体，利用在燃料生成器203中产生的热和水，用温水式加湿器2010加湿后的气体。
另外，被作为惰性气体向燃料电池组201供给的所述的原料气体可以作为燃料生成器203的燃烧用燃料再利用。
由于可以像这样将原料气体作为惰性气体利用，因此就不需要另外设置氮气瓶等供给惰性气体的装置。所以，可以容易地抑制燃料电池组的劣化，并且不使燃料电池系统复杂化，不增加成本。
下面将对本发明的实施例进行具体说明，但是本发明并不仅限于它们。
(实施例)利用以下所示的方法制作了图29所示的构成的燃料电池组。图29是表示燃料电池组的一部分的概略纵剖面图。
(1)膜电极接合体的制作将作为碳粉末的乙炔黑(电化学工业(株)制的Denka Black，粒径35nm)与聚四氟乙烯(PTFE)的水性悬浮液(DAIKIN工业(株)制的D1)混合，得到了作为干燥重量含有20重量％PTFE的疏水墨液。在将该墨液涂布在作为气体扩散层用基材的炭纸(Toray(株)制的TGPH060H)之上而使之浸渍后，利用热风干燥机在300℃下热处理，得到了厚度约为200μm的气体扩散层2023a、2023b。
另一方面，在作为碳粉末的Ketjen Black(Ketjen Black International(株)制的Ketjen Black EC，粒径30nm)上作为催化剂担载Pt，得到了含有50重量％的Pt的催化剂粉末。将该催化剂粉末、作为氢离子传导性高分子材料并作为粘结剂的全氟碳磺酸离聚物(美国Aldrich公司制，5重量％Nafion分散液)以干燥重量表示按2∶1的重量比混合，使所得的混合物成形而形成了厚度10～20μm的催化剂层2022a、2022b。
将在所述操作中得到的催化剂层2022a、2022b及气体扩散层2023a、2023b与氢离子传导性高分子电解质膜21(美国Dupont公司，Nafion112膜)的两面接合。这样，就得到了由高分子电解质膜21、夹持高分子电解质膜21的由催化剂层2022a及气体扩散层2023a形成的阳极2024a、及由催化剂层2022b及气体扩散层2023b形成的阴极2024b构成的膜电极接合体(以下表示为MEA)2027。
此时，在MEA2027的高分子电解质膜2021的外周缘部接合了橡胶制的密封件2025。在密封件2025上，形成了燃料气体、氧化剂气体及冷却水所流通的歧管孔。
(2)燃料电池组的组装准备具有向阳极2024a供给燃料气体的深0.5mm的气体流路2028a的阳极侧隔板2026a、具有向阴极2024b供给氧化剂气体的深0.5mm的气体流路2028b的阴极侧隔板2026b。在隔板2026a及2026b中，都使用了外形尺寸为20cm×32cm×1.3mm的浸渍了酚醛树脂的石墨板。另外，在与具有气体流路的面相反的一面上，形成有深0.5mm的冷却水流路2029。
将阳极侧隔板2026a的具有气体流路2028a的面与MEA2027的阳极2024a的面重合，另外将阴极侧隔板2026b的具有气体流路2028b的面与MEA2027的阴极2024b的面重合，得到了单电池。将该单电池层叠70个，得到了电池叠层体。此时，通过使隔板2026a的具有冷却水流路2029的面、隔板2026b的具有冷却水流路2029的面重合，就在每个单电池上形成了冷却部。另外，在隔板的具有冷却部的面上，为了防止冷却水向外部流出，包围冷却水流路的周围设置了橡胶制的密封部2030。
此后，在该电池叠层体的两端，配置不锈钢制的集电板、由电绝缘材料制成的绝缘板及端板，将整体用连结杆固定，制作了燃料电池组。此时的连结压力对于隔板的每单位面积设为15kgf/cm2。
此后，将在所述操作中得到的燃料电池组201与和所述的图24相同的构成的燃料电池系统连接，用与所述的表2相同的工序进行了如下所示的运转实验。
作为步骤1，向在所述操作中得到的燃料电池系统的燃料气体供给管及氧化剂气体供给管，分别供给作为原料气体的13A气体及作为氧化剂气体的空气。此时，将燃料电池组的电池温度设为70℃，将燃料气体利用率(Uf)设为70％，将空气利用率(Uo)设为40％。而且，对燃料气体及空气分别按照具有65℃及70℃的露点的方式加湿。作为冲洗用的气体，使用了通过了气体净化部8的13A气体。
此后，将所述的表2的步骤1～6的时间分别设为步骤180分钟、步骤220分钟、步骤330分钟、步骤448小时、步骤530分钟及步骤620分钟，将步骤1～6进行了100次循环。而且，运转实验在室温(27℃)下进行(实验编号1)。
而且，作为干燥了的惰性气体，使用了被气体净化部净化了的原料气体。另外，作为加湿了的惰性气体，使用了通过了300℃以下的燃料生成器的原料气体。
除了将步骤1～6的时间改变为表3所示的条件以外，与所述实验编号1相同地进行了运转实验。
表3

在通常运转(步骤1)中，对于实验编号1～12的任意一个情况，单电池的内部电阻都为0.1Ω·cm2。
首先，将改变了步骤3的时间的实验编号1、2、6～8的运转实验的结果表示在表3中。而且，表4中的内部电阻表示步骤3及5结束时刻的各单电池的内部电阻的平均值。另外，劣化率表示将起动和停止交互地反复进行时的每1个循环(步骤1～6)的各单电池的电压的降低量的平均值。
表4

在步骤3的时间不同的这些条件下，得到了运转停止中的内部电阻不同的结果。
这里，为了使燃料电池组的发电也能相对于一般的发电站的电能在运转费上具有优势，作为容许范围，将伴随着起动停止的反复进行导致的劣化即电压降低设为在大约4000次循环时80mV以下，即20μV/循环以下。停止时的内部电阻为1.0～3.0Ω·cm2的实验编号1及2中，燃料电池组的电压降低被抑制。
与此相反，在停止时的内部电阻为1.0Ω·cm2的实验编号6及7中，电压降低变大。这是因为，由于停止时的干燥状态不充分，引起由电极内部的加湿水分造成的细孔堵塞，形成局部电池，使得电极劣化。另外，停止时的内部电阻为10Ω·cm2的实验编号8中，电压大幅度地降低。
这是因为，由于由停止时的干燥和起动时的加湿的反复进行造成的水分量的变化过大，因此高分子电解质膜的由膨胀和收缩的反复进行造成的体积变化变大，使得电极破损。
下面，将实验编号1、3、9及10的运转实验的结果表示在表5中。
表5

步骤5中的升温和湿润时间不同的这些条件下，得到了起动时的内部电阻值不同的结果。在起动时的内部电阻为0.3Ω·cm2以下的实验编号1及3中，电压的降低被抑制。
与此相反，起动时的内部电阻超过0.3的实验编号9及10中，电压降低很大。这是因为，因在起动时的内部电阻较高的状态下开始发电，因而高分子电解质膜的质子传导性降低，反应电阻变大，使得高分子电解质膜劣化。
下面，将实验编号1、2、4～8、11及12的运转实验的结果表示在表6中。
表6

对于实验编号1及4以及实验编号2及5来讲，虽然步骤4的停止时间不同，但是无论停止时间的长度如何，电压降低小，燃料电池组的劣化被抑制。
与此相反，实验编号6及11以及实验编号7及12中，停止时间长，实验编号11及12的电压降低更大。这是因为，在它们的步骤3的干燥条件下，停止前的干燥不充分，在电极内部形成局部电池，停止时间越长，则电极的劣化越加速进行。
而且，本实施例中，虽然作为高分子电解质膜使用了Nafion112，但是在作为高分子电解质膜所使用的其他的材料中，也可以获得相同的效果。另外，本实施例中，虽然将实验温度设为27℃的室温，但是除此以外的温度下，例如由参照文献1(Handbook of Fuel Cell，vol.3，p567，Fundamentals，Technology and Applicantions)所述的Nafion112的导电性的阿雷尼乌斯图，可以算出本发明的有效的内部电阻的范围。
另外，以上的实施方式9也可以采用相当于如下所示的发明的方式。即，作为本发明之一，也可以采用具有如下特征的燃料电池系统，即，该燃料电池系统包括将单电池层叠多个而形成的燃料电池组，所述燃料电池组由具有氢离子传导性高分子电解质膜、夹持所述电解质膜的一对电极、及具有向所述一对电极分别供给燃料气体及氧化剂气体的流路的一对隔板构成；由原料气体生成所述燃料气体的燃料生成器；将所述原料气体净化的气体净化部；将所述氧化剂气体加湿的加湿部；从所述燃料电池组中取出电能的电力回路部；测定所述单电池的电压及电阻的测定部；以及控制所述燃料电池组、燃料生成器、气体净化部、加湿部、电力回路部及测定部的控制部，所述燃料电池系统的运转停止时，所述单电池的内部电阻在1.0Ω·cm2以上。
另外，作为本发明之二，也可以采用具有如下特征的本发明之一所述的燃料电池系统，即，所述测定部包括了高频电阻仪。
另外，作为本发明之三，也可以采用具有如下特征的本发明之一所述的燃料电池系统，即，所述控制部在停止所述燃料电池系统的运转之前，通过在维持所述运转温度的状态下，将干燥了的惰性气体供给所述燃料电池组，而将所述单电池的内部电阻控制在1.0Ω·cm2以上。
另外，作为本发明之四，也可以采用具有如下特征的本发明之三所述的燃料电池系统，即，所述控制部在维持所述运转的温度的状态下，将干燥了的惰性气体供给所述燃料电池组。
另外，作为本发明之五，也可以采用具有如下特征的本发明之一所述的燃料电池系统，即，所述控制部通过在开始所述燃料电池组的运转之前，向所述燃料电池组供给加湿了的惰性气体，将所述单电池的内部电阻控制在0.3Ω·cm2以下。
另外，作为本发明之六，也可以采用具有如下特征的本发明之三至之五的任意一项所述的燃料电池系统，即，所述惰性气体是被所述气体净化部净化后的原料气体。
另外，作为本发明之七，也可以采用具有如下特征的本发明之五所述的燃料电池系统，即，所述惰性气体，是在起动时的所述燃料生成器中在300℃以下的温度下产生的加湿了的原料气体。
另外，作为本发明之八，也可以采用具有如下特征的本发明之五所述的燃料电池系统，即，所述惰性气体，是使用在起动时的所述燃料生成器中产生的热和水，在所述加湿部中加湿了的原料气体。
另外，作为本发明之九，也可以采用具有如下特征的本发明之六～之八的任意一项所述的燃料电池系统，即，所述原料气体被供给到所述燃料电池组后，被作为所述燃料生成器的燃烧用燃料利用。
另外，作为本发明之十，是包括了将单电池层叠多个而形成的燃料电池组的燃料电池系统的运转方法，所述燃料电池组由氢离子传导性高分子电解质膜、夹持所述电解质膜的一对电极、及具有向所述一对电极分别供给燃料气体及氧化剂气体的流路的一对隔板构成，其中包括在停止所述燃料电池组的运转前，将干燥了的惰性气体供给所述燃料电池组，将所述单电池的内部电阻设为1.0Ω·cm2以上的工序(1)。
另外，作为本发明之十一，也可以采用具有如下特征的本发明之十的燃料电池系统的运转方法，即，在所述工序(1)中，将所述燃料电池组维持在运转温度。
另外，作为本发明之十二，也可以采用具有如下特征的本发明之十的燃料电池系统的运转方法，即，包括在开始所述燃料电池系统的运转之前，向所述燃料电池组供给加湿了的惰性气体，将所述单电池的内部电阻设为0.3Ω·cm2以下的工序(2)。
另外，作为本发明之十三，也可以采用具有如下特征的本发明之十或十二的燃料电池系统的运转方法，即，包括将原料气体净化的工序(3)，在所述工序(1)及(2)中，将所述被净化了的原料气体作为所述惰性气体使用。
另外，作为本发明之十四，也可以采用具有如下特征的本发明之十二的燃料电池系统的运转方法，即，包括从所述原料气体生成所述燃料气体的工序(4)及将原料气体加湿的工序(5)，在所述工序(2)中，将所述加湿了的原料气体作为所述惰性气体使用。
另外，作为本发明之十五，也可以采用具有如下特征的本发明之十四的燃料电池系统的运转方法，即，使用在所述工序(4)中产生的热和水，在所述工序(5)中将原料气体加湿。
(实施方式10)首先，在主要参照图30～32的同时，对本实施方式的燃料电池发电装置的构成进行说明。
图30表示在本发明的实施方式10的燃料电池中高分子电解质型燃料电池(以下称作PEFC)的基本构成。
燃料电池是利用气体扩散电极使氢气等燃料气体和空气等氧化剂气体发生电化学反应的装置，是同时产生电和热的装置。
将氢等燃料气体所参与的一侧称作阳极，在与其有关的机构的符号上附加a，将空气等氧化剂气体所参与的一侧称作阴极，在与其有关的机构的符号上附加c。
301为电解质，使用选择性地输送氢离子的高分子电解质膜等。在电解质1(以下也有称作膜的情况)的两面，密接地配置有以担载了铂类的金属催化剂的碳粉末为主要成分的催化反应层302a、302c。该催化反应层中，发生所述的(化1)和(化2)所示的反应。
至少含有氢的燃料气体(以下称作阳极气体)进行(化1)所示的反应(以下称作阳极反应)。
穿过电解质1而移动的氢离子与氧化剂气体(以下称作阴极气体)在催化反应层302c中进行(化2)所示的反应(以下称作阴极反应)，生成水，此时产生电和热。
另外，在催化反应层302a、302c的外面，与之密接地配置有兼具气体通过性和导电性的扩散层303a、303c。利用该扩散层303a、303c和催化反应层302a、302c构成电极304a、304c。
305为膜电极接合体(以下称作MEA)，由电极304a、304c和电解质301形成。
配置有一对导电性的隔板307a、307c，其将MEA305机械地固定，并且将相邻的MEA305之间相互地电串联，另外在与MEA5接触的面上形成了用于向电极供给反应气体并且将因反应而产生的气体或剩余的气体运走的气体流路306a、306c。
由膜301、1对催化反应层302a、302c、一对扩散层303a、303c、一对电极304a、304c、一对隔板307a、307c形成基本的燃料电池(以下称作单元电池)。
在隔板307a、307c的与MEA305相反的一面上，接触有相邻的单元电池的隔板307c或隔板307a。
308a、308c为设于隔板307a、307c之间所接触的一侧的冷却水通路，冷却水在这里流动。冷却水经过隔板307a、307c而移走热量，从而调整MEA305的温度。
309为将MEA305和隔板307a、307c密封的MEA密封件。
膜301具有固定电荷，作为固定电荷的平衡离子存在有氢离子。对于膜301要求有使氢离子选择性地透过的功能，为此膜301需要保持有水分。这是因为，膜301通过含有水分，就可以使固定于膜301内的固定电荷电离，作为固定电荷的平衡离子的氢发生离子化，而可以移动。
图31是将单元电池层叠了的电池组的立体图。
燃料电池单元电池的电压由于通常低至0.75V左右，因此将单元电池串联地层叠多个，形成高电压。
3021为用于从电池组中向外部输出电流的集电板，3022为用于将单元电池和外部电绝缘的绝缘板。3023为将层叠了单元电池的电池组连结并机械地保持的端板。
图32是表示本发明的实施方式1的燃料电池发电装置的图。
3031为燃料电池系统的外筐体。
3032为从燃料气体中将对燃料电池造成不良影响的物质除去的净化部，从原料气体配管中导出燃料气体。
3033为隔离阀，控制原料气体的流动。
3034为燃料生成器，从原料气体中生成至少包含氢的燃料气体。
燃料电池的运转时，经过原料气体配管和隔离阀3035将原料气体导向燃料生成器3034。
3036为电池组，是在图30及图31中表示了具体情况的电池组。穿过燃料气体配管，从燃料生成器3034将燃料气体导向燃料电池组3036。
3037为隔离阀，控制燃料气体向燃料电池组3036的流动。另外，在停止保管时，隔离阀3037起到向电池组内冲洗及密封惰性气体的作用。另外，在停止保管时，隔离阀3037起到向电池组冲洗及密封惰性气体的作用。
而且，所谓惰性气体并不一定限定于氦气、氖气等所谓的稀有气体或氮气，只要是像在气体净化部中被净化了的原料气体等那样相对于燃料电池为惰性的气体即可，简而言之，为给定的冲洗用气体(以下相同)。
3039为鼓风机，将氧化剂气体穿过吸气管导入燃料电池组3036。
3041为隔离阀，控制燃料气体向燃料电池组3036的流动。
在燃料电池组3036中未被利用的氧化剂气体经由隔离阀3042而被排出。另外，在停止保管时，隔离阀3042起到向电池组内冲洗及密封惰性气体的作用。
3040为加湿器。由于燃料电池需要水分，因此流入燃料电池组3036的氧化剂气体在这里被加湿。
在燃料电池组3036中未被利用的燃料气体由废气管再次流入燃料生成器3034。来自废气管的气体被用于燃烧等，在用于从原料气体中生成燃料气体的吸热反应等中被利用。
在停止保管时，隔离阀3042起到向电池组内冲洗及密封惰性气体的作用。
3043为隔离阀，控制从燃料电池组3036向燃料生成器3034流动的废气。
3044为从燃料电池组3036中取出电能的电力回路部，3045为控制气体或电力回路部、隔离阀等的控制部。
3046为泵，使水流过从冷却水入口配管到燃料电池组3036的水路径。流过了燃料电池组3036的水被从冷却水出口配管运向外部。通过使水流过燃料电池组3036，就可以在将发热了的燃料电池组3036保持在一定的温度的同时，将产生的热在燃料电池系统外部利用。
氧浓度检测器3050、3051检测充满了燃料电池组3036内的惰性气体的氧浓度变化，当检测到了给定浓度以上的氧浓度时，则向控制部3045发送信号，进行隔离阀的动作。
实施方式10的燃料电池发电装置由以燃料电池形成的燃料电池组3036、气体净化部3032、燃料生成器3034、电力回路部3044、控制部3045、氧浓度检测器构成。
而且，包括氧浓度检测器3050、3051的机构与本发明的氧浓度检测机构对应，控制部3045与本发明的冲洗用气体注入机构对应，本实施方式的燃料电池发电装置与本发明的燃料电池运转装置对应。
另外，气体净化部3032与本发明的燃料气体净化机构对应。
另外，隔离阀3041与本发明的氧化剂气体流路上游阀对应，隔离阀3042与本发明的氧化剂气体流路下游阀对应，隔离阀3037与本发明的燃料气体流路上游阀对应，隔离阀3043与本发明的燃料气体流路下游阀对应。
下面，对本实施方式的燃料电池发电装置的动作进行说明。而且，在对本实施方式的燃料电池发电装置的动作进行说明的同时，对本发明的燃料电池运转方法的一个实施方式也进行说明(以下相同)。
首先说明基本动作，对于与成为本实施方式的燃料电池发电装置的发明点的保管有关的动作将在后面叙述。
图32中，阀3033变为开，原料气体从原料气体配管流入气体净化部3032。
作为原料气体，虽然可以使用天然气、丙烷气体等烃类的气体，但是本实施方式中，使用了作为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷气体的混合气体的13A。
作为气体净化部32，使用特别是除去TBM(叔丁基硫醇)、DMS(二甲硫)、THT(四氢化噻吩)等恶臭气体的构件。这是因为，恶臭物质等的硫化合物会吸附在燃料电池的催化剂上，成为催化毒物而阻碍反应。
在燃料生成器34中，利用(化9)所示的反应，生成氢。
(化9)(-203.0KJ/mol)这里，形成含有氢和水分的燃料气体，该燃料气体经由燃料气体配管流入燃料电池的燃料电池组3036。
氧化剂气体在利用鼓风机3039通过了加湿器3040后，流入燃料电池组3036。氧化剂气体的排出气体由排气管向外部排出。
作为加湿器3040，虽然可以使用使氧化剂气体流过温水的加湿器、向氧化剂气体中吹入水的加湿器等，但是本实施方式中使用了全热交换型。它是在排出气体通过加湿器3040时，使排出气体中的水和热转移到从吸气管中运来的成为原料的氧化剂气体中的加湿器。
利用泵3046，冷却水从冷却水入口配管流向燃料电池组3036的水路径后，水从冷却水出口配管被运向外部。虽然在图32中省略了图示，但是在冷却水入口配管或冷却水出口配管上，通常配设有供热水器等。从而可以将燃料电池的电池组38中产生的热取出，用于热水的供给等中。将燃料电池的燃料电池组3036中产生的热取出，从而可以用于供给热水等。
对于燃料电池组3036内的燃料电池的动作，将使用图30进行说明。
气体流路306c中流过空气等氧化剂气体，在气体流路306a中流过含有氢的燃料气体。
燃料气体中的氢在扩散层303a中扩散，到达催化反应层302a。催化反应层302a中氢被分解为氢离子和电子。电子经过外部回路向阴极侧移动。氢离子透过膜301向阴极侧移动，到达催化反应层302c。
空气等氧化剂气体中的氧在扩散层303c中扩散，到达催化反应层302c。在催化反应层302c中氧与电子反应而变为氧离子，继而氧离子与氢离子反应而生成水。即，在MEA305的周围，氧化剂气体和燃料气体反应而生成水，电子流动。
另外，在反应时产生热，MEA305的温度上升。
由此，通过使水等流过冷却水路径308a、308c，将反应中产生的热用水向外部运出。即，产生热和电流(电)。
此时，所导入的气体的湿度和反应中产生的水的量的管理十分重要。当水分少时，则由于膜301干燥，固定电荷的电离变少，因此氢的移动减少，所以热或电的产生变小。另一方面，当水分过多时，则MEA305的周围或催化反应层302a、302c的周围就会存留有水，由于气体的供给被阻碍，反应被抑制，因此热和电的产生减少。(以下将该状态称作水淹)。
对于在燃料电池的单元电池反应后的动作，将使用图32进行说明。
氧化剂气体的未被使用的排出气体经过加湿器3040，将热和水分向从鼓风机3039送来的氧化剂气体转移后，被排到外部。
燃料气体的未被使用的废气经由废气管再次流入燃料生成器3034。来自废气管的气体在燃料生成器3034中被用于燃烧等中。由于用于从原料气体生成燃料气体的反应如(化4)所示那样为吸热反应，因此是作为反应所必需的热而被利用的。
电力回路部44起到在燃料电池开始发电后从燃料电池组3036中取出直流电能的作用。
控制部3045是进行控制，以便最佳地保持对燃料电池系统其他部分的控制的部分。
下面，对与成为本实施方式的燃料电池发电装置的发明点的保管有关的动作进行具体说明。
作为原料气体使用城市煤气的13A气体，作为氧化剂气体使用空气。
燃料电池的温度设为70℃，燃料气体利用率(Uf)设为70％，氧利用率(Uo)设为40％。
对燃料气体及空气分别按照使之具有70℃的露点的方式加湿。
从电力回路部3044中取出电流。对于电流，按照以电极的单位表观面积表示电流达到0.2A/cm2的方式进行了调整。
在冷却水入口配管及冷却水出口配管上，安装有贮热水罐(未图示)。
按照使冷却水入口配管中的水的温度达到70℃，使冷却水出口配管中的水的温度达到75℃的方式，调节了泵3046。
起动停止及保管的条件如下所示。
而且，图34中表示了电池组的电压变化和氧浓度变化。
运转条件A中，在进行了稳态运转工序后，转移至停止工序1。
另外，由电力回路部3044取出来自电池组的电流，并且利用控制部3045进行控制，使得当燃料电池组3036的代表性的单电池的电压超过0.5V时，即停止电流的取出，当超过0.7V时，则再次取出电流。
停止工序1中，使鼓风机3039停止，停止向燃料电池组3036供给空气，将隔离阀3048打开，使在气体净化部3032中将恶臭物质等硫化合物、氨或胺物质等氮化合物、一氧化碳等对燃料电池造成不良影响的物质除去后的原料气体由泵3049流入。
然后，进行了停止工序2。
将隔离阀3035关闭，停止从燃料生成器3034向燃料电池组3036供给燃料气体，将隔离阀3047打开，使在气体净化部3032中将恶臭物质等硫化合物、氨或胺物质等氮化合物、一氧化碳等对燃料电池造成不良影响的物质除去后的原料气体流入燃料电池组3036。将从燃料电池组3036由原料气体挤出的燃料气体从废气管流回燃料生成器3034，将燃料电池组3036内的燃料气体用原料气体进行替换。
然后，进行了停止工序3。
停止工序3中，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3034关闭，将位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042关闭，将燃料电池组3036内用原料气体充满、密封，停止泵3049。另外，泵3046停止，与外部的冷却水移动消失。
然后进入保管工序1。保管工序1中达到高温的燃料生成器3034或燃料电池组3036的温度慢慢下降，最终变为与外部的温度相同。
保管工序2中，由于氧浓度检测器3050、3051都检测到了10ppm(大约相当于在通常的检测方法中可以检测出的氧浓度的下限值)的氧浓度，因此根据来自控制部3045的信号，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3043打开，另外，将位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042打开，使泵3049动作，再次向燃料电池组3036中注入原料气体，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3043与位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042关闭、密封。
简而言之，在氧化剂气体及燃料气体供给路径的氧化剂极及燃料极的上下游设置隔离阀，在两极和下游的隔离阀之间配置氧浓度检测器，通过氧浓度检测器检测给定浓度，将配置于两极的上下游的隔离阀开闭，而再次将惰性气体注入。
更具体来说，通过氧浓度检测器将使隔离阀动作的氧浓度设为10ppm以上，就可以实现不会产生由氧造成的催化剂劣化的耐久性优良的燃料电池发电装置。
然后进入起动工序1。
起动工序1中，将隔离阀3035打开，使原料气体流向燃料生成器3034，对原料气体进行处理，使得含有氢的一氧化碳等并非燃料的物质的浓度达到一定值以下，然后将隔离阀3047关闭，停止泵3049，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3043打开，向燃料电池组3036供给原料气体。
燃料电池组3036也可以使泵3046动作，使比燃料电池组3036的温度更高的水进行循环，从而使燃料电池组3036的温度上升。
然后进入起动工序2。
起动工序2中，使鼓风机3039动作，将位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042打开，将空气送入了燃料电池组3036。
然后，控制燃料、电流，在达到了稳态运转工序的条件后，作为稳态运转工序进行运转。
本实施方式中，虽然表示了原料气体的再次注入为1次的例子，但是并不限定于此，当氧浓度检测器检测到给定浓度时，即使进行多次相同的动作，也可以获得相同的效果。
因此，利用将燃料电池发电装置的燃料极及氧化剂极用惰性气体冲洗并密封的停止方法，就可以防止由氧造成的催化剂劣化，在保管中测定两极的氧浓度，当检测到给定值以上的浓度时，再次注入惰性气体来抑制催化剂劣化，从而可以实现即使长时间保管也不会产生催化剂劣化的耐久性优良的燃料电池发电装置。
这里，通过将在气体净化部中被净化了的原料气体作为相对于燃料电池为惰性的气体使用，就可以简便地减少由起动停止及保管造成的劣化。
而且，在所述的本实施方式中，对隔离阀3041和隔离阀3042之间的部分的氧化剂气体流路的氧浓度进行了检测，并且(b)对隔离阀3037和隔离阀3043之间的部分的燃料气体流路氧浓度也进行了检测。但是，并不限定于此，也可以是对隔离阀3041和隔离阀3042之间的部分的氧化剂气体流路的氧浓度进行检测、或者(b)对隔离阀3037和隔离阀3043之间的部分的燃料气体流路氧浓度进行检测。
另外，在所述的本实施方式中，(a)向隔离阀3041和隔离阀3042之间的部分注入了给定的冲洗用气体、并且(b)向隔离阀3037和隔离阀3043之间的部分注入了给定的冲洗用气体。但是，并不限定于此，也可以是(a)向隔离阀3041和隔离阀3042之间的部分注入给定的冲洗用气体、或者(b)向隔离阀3037和隔离阀3043之间的部分注入给定的冲洗用气体。
而且，在所述的本实施方式中，此种给定的冲洗用气体的注入是在所检测的氧化剂气体流路氧浓度及所检测的燃料气体流路氧浓度都在给定值以上的情况下进行的。但是，并不限定于此，此种给定的冲洗用气体的注入也可以在所检测的氧化剂气体流路氧浓度或所检测的燃料气体流路氧浓度的一方在给定值以上的情况下进行。
(实施方式11)首先，在主要参照图33的同时，对本实施方式的燃料电池发电装置的构成进行说明。
图33是表示本发明的实施方式11的燃料电池发电装置的图。
本实施方式的燃料电池发电装置虽然与图32所示的实施方式10的燃料电池发电装置基本上相同，然而是取代氧浓度检测器，配置了观察燃料电池组3036的阳极和阴极的电位变化的电压检测器3052的燃料电池发电装置。简而言之，本实施方式的原理在于，观测因氧在电极上的吸附而产生的吸附电位所引起的电位上升。
而且，本实施方式中，将MEA305(参照图30)如下所示地制成。
将作为碳粉末的乙炔黑(电化学工业(株)制的Denka Black，粒径35nm)与聚四氟乙烯(PTFE)的水性悬浮液(DAIKIN工业(株)制的D1)混合，调制了作为干燥重量含有20重量％PTFE的疏水墨液。
将该墨液涂布在成为气体扩散层的基材的炭纸(Toray(株)制的TGPH060H)之上而使之浸渍，使用热风干燥机在300℃下热处理，形成了气体扩散层(约200μm)。
另一方面，将在作为碳粉末的(Ketjen Black International(株)制的Ketjen Black EC，粒径30nm)上担载Pt催化剂而得的催化剂体(50重量％为Pt)66重量份、与作为氢离子传导材料并作为粘结剂的全氟碳磺酸离聚物(美国Aldrich公司制的5重量％Nafion分散液)33重量份(高分子干燥重量)混合，将所得的混合物成形而形成了催化剂层(10～20μm)。
将如上所述得到的气体扩散层和催化剂层与高分子电解质膜(美国Dupont公司的Nafion112膜)的两面接合，制作了MEA305。
然后，在如上所述制作的MEA305的膜301的外周部接合橡胶制的密封板，形成了冷却水、燃料气体及氧化剂气体流通用的歧管孔。
另一方面，使用了由具有20cm×32cm×1.3mm的外部尺寸并且具有深度0.5mm的气体流路及冷却水流路的浸渍了酚醛树脂的石墨板制成的导电性的隔板307a、307c。
而且，控制部3045与本发明的包括第一冲洗用气体注入机构及第二冲洗用气体注入机构的机构对应，电压检测器52与本发明的电位差检测机构对应，本实施方式的燃料电池发电装置与本发明的燃料电池运转装置对应。
另外，气体净化部3032与本发明的燃料气体净化机构对应。
下面，对本实施方式的燃料电池发电装置的动作进行说明。
除了燃料电池组3036的保管工序2以外的基本动作与实施方式10相同。
实施方式11的保管工序2在保管工序1之后，将位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042暂时打开，将原料气体仅向阴极注入。
此时当电压检测器3052检测到了阳极和阴极这两极的电位差相对于将原料气体暂时注入前的值变化了10mV(与大约相当于用通常的测定方法可以检测的氧浓度下限值的所述10ppm对应)以上时，根据来自控制部3045的信号，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3043打开。此后，将位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042打开，使泵3049动作，再次向燃料电池组3036中注入原料气体，将位于阳极侧的隔离阀3037和隔离阀3043与位于阴极侧的隔离阀3041和隔离阀3042关闭、密封。
图35中表示了电池组的电压变化和与注入了原料气体的阴极不同的阳极的电位变化。
本实施方式中虽然对阴极侧进行了暂时的原料气体注入，但是并不限定于此，即使在阳极侧进行暂时注入的动作，也可以获得相同的结果。
而且，像这样首先仅向阴极或阳极的一方进行原料气体注入是因为，由于氧从燃料电池组3036的密封部分等遍及燃料电池组3036的整体地侵入，因此两极的电位经常会大致同等地变化。
像这样，通过在停止保管中将惰性气体向燃料极或氧化剂极的一方暂时追加冲洗，检测两极间的电位差变化后，再次将惰性气体注入，来抑制催化剂劣化，就可以实现即使长时间保管也不会产生催化剂劣化的耐久性优良的燃料电池发电装置。
简而言之，在氧化剂气体及燃料气体供给路径的氧化剂极及燃料极的上下游设置隔离阀，配置检测氧化剂极和燃料极的电位差的电压检测装置，在部分追加冲洗惰性气体时的两极的电位差显示为给定的值以上时，则将配置于两极的上下游的隔离阀开闭，而再次将惰性气体注入。
更具体来说，电压检测器使隔离阀动作，使再次注入惰性气体的两极电位差变化设为10mV以上，就可以实现不会产生由来自外部的侵入气体或微量的气体泄漏造成的催化剂劣化的耐久性优良的燃料电池发电装置。
(比较例)比较例虽然与实施方式10及实施方式11类似，但是并不包括氧浓度检测器及电压检测器，是仅在检测到给定的电位差时进行保管工序2的原料气体的再次注入的起动停止及保管方法。
图36表示了比较例的电池组的电压变化和阳极的电位变化。
从图34所示的电池组电压的变化可知，在保管工序中，即使氧侵入燃料电池组36中，也并未在燃料电池组3036的电压中看到变化(如前所述，由于氧遍及燃料电池组3036的整体地侵入，因此两极的电位大致同等地变化，作为它们的电位差的燃料电池组36的电压没有变化)。所以，通过在外筐体3031上设置氧浓度检测器3050、3051，就可以观察燃料电池组36内的由氧造成的影响。
即，通过进行实施方式10的操作，就可以防止催化剂劣化，可以提供即使进行起动停止其耐久性也很优良的燃料电池发电装置。
从图35所示的电池组电压的变化可知，通过向阴极或阳极暂时地注入原料气体而在两极间的电位差中观察到变化。这被认为是由氧从外部侵入引起的电位变化。
即使两极间的电位差为零，电位本身也经常上升(根据前面所述的理由，即使氧侵入燃料电池组3036，两极间的电位差也观察为零)。当阳极受到该电位上升的影响时，即发生Ru溶出。实施方式11中，可以利用使原料气体向一方的电极暂时地流入时的各单元电池的电位变化，用电压检测器观察到该电位上升的变化。
即，通过进行实施方式11的操作，不仅可以防止由氧造成的催化剂劣化，而且可以防止由电位上升造成的催化剂劣化，从而可以提供即使进行起动停止运转，耐久性也优良的燃料电池发电装置。
图37中表示进行了实施方式10、实施方式11及比较例的起动停止方法的电池组的耐久性的结果。
如图37所示，在保管工序中进行了原料气体的再次注入的实施方式10及实施方式11与比较例相比，可以将起动停止次数1000次时的耐久性劣化率维持在非常低的值。
这说明如前所述，通过在保管停止时再次注入原料气体，就可以防止由氧造成的催化剂劣化及由电位上升引起的催化剂劣化。
根据本实施方式，可以提供即使长时间将燃料电池发电装置停止保管时，也可以不产生催化剂的劣化并且发挥高耐久性能的燃料电池发电装置。
另外，以上的实施方式10及11也可以采用相当于如下所示的发明的方式。即，作为本发明之一，也可以采用如下所示的燃料电池运转装置，即，该燃料电池运转装置包括氧浓度检测机构和冲洗用气体注入机构，所述氧浓度检测机构在燃料电池的保管期间进行(1)在氧化剂气体流路上游阀和氧化剂气体流路下游阀之间的部分的氧化剂气体流路氧浓度的检测、及/或(2)在燃料气体流路上游阀和燃料气体流路下游阀之间的部分的燃料气体流路氧浓度的检测，所述氧化剂气体流路上游阀，在对所述燃料电池的氧化剂极供给、排出给定的氧化剂气体用的氧化剂气体流路中设于比所述氧化剂极更靠上游，所述氧化剂气体流路下游阀，在所述氧化剂气体流路中设于比所述氧化极更靠下游，所述燃料气体流路上游阀，在对所述燃料电池的燃料极供给、排出给定的燃料气体用的燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠上游，所述燃料气体流路下游阀，在所述燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠下游，所述冲洗用气体注入机构在所述被检测的氧化剂气体流路氧浓度及/或所述被检测的燃料气体流路氧浓度在给定值以上的情况下，(a)向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及/或(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体。
另外，作为本发明之二，也可以采用具有如下特征的本发明之一的燃料电池运转装置，即，还包括将所述给定的燃料气体净化的燃料气体净化机构，所述给定的冲洗用气体为所述被净化的燃料气体。
另外，作为本发明之三，也可以采用具有如下特征的本发明之一的燃料电池运转装置，即，所述给定值为10ppm。
另外，作为本发明之四，也可以采用具有如下特征的燃料电池运转方法，即，包括氧浓度检测步骤和冲洗用气体注入步骤，所述氧浓度检测步骤，在燃料电池的保管期间，进行(1)在氧化剂气体流路上游阀和氧化剂气体流路下游阀之间的部分的氧化剂气体流路氧浓度的检测及/或(2)在燃料气体流路上游阀和燃料气体流路下游阀之间的部分的燃料气体流路氧浓度的检测，所述氧化剂气体流路上游阀，在对所述燃料电池的氧化剂极供给、排出给定的氧化剂气体用的氧化剂气体流路中设于比所述氧化剂极更靠上游，所述氧化剂气体流路下游阀，在所述氧化剂气体流路中设于比所述氧化极更靠下游，所述燃料气体流路上游阀，在对所述燃料电池的燃料极供给、排出给定的燃料气体用的燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠上游，所述燃料气体流路下游阀，在所述燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠下游，所述冲洗用气体注入步骤，在所述被检测的氧化剂气体流路氧浓度及/或所述被检测的燃料气体流路氧浓度在给定值以上的情况下，(a)向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及/或(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体。
另外，作为本发明之五，也可以是用于在计算机上实施本发明之四的燃料电池运转方法中的冲洗用气体注入步骤的程序，即，所述冲洗用气体注入步骤，在被检测的氧化剂气体流路氧浓度及/或所述被检测的燃料气体流路氧浓度在给定值以上的情况下，(a)向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及/或(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体。
另外，作为本发明之六，也可以采用如下的燃料电池运转装置，即，包括第一冲洗用气体注入机构、电位差检测机构、第二冲洗用气体注入机构，所述第一冲洗用气体注入机构，在燃料电池的保管期间，(1)向氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及/或(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体，所述氧化剂气体流路上游阀，在对所述燃料电池的氧化剂极供给、排出给定的氧化剂气体用的氧化剂气体流路中设于比所述氧化剂极更靠上游，所述氧化剂气体流路下游阀，在所述氧化剂气体流路中设于比所述氧化极更靠下游，所述燃料气体流路上游阀，在对所述燃料电池的燃料极供给、排出给定的燃料气体用的燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠上游，所述燃料气体流路下游阀，在所述燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠下游，所述电位差检测机构进行所述氧化剂极的电位和所述燃料极的电位的电位差的检测，第二冲洗用气体注入机构，在检测的电位差的变化在给定值以上的情况下，再次(a)向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体，所述检测，是在向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体或向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体的前后进行。
另外，作为本发明之七，也可以采用具有如下特征的本发明之六的燃料电池运转装置，即，还包括将所述给定的燃料气体净化的燃料气体净化机构，所述给定的冲洗用气体为所述被净化了的燃料气体。
另外，作为本发明之八，也可以采用具有如下特征的本发明之六的燃料电池运转装置，即，所述给定值为10mV。
另外，作为本发明之九，也可以采用如下的燃料电池运转方法，即，包括第一冲洗用气体注入步骤、电位差检测步骤、第二冲洗用气体注入步骤，所述第一冲洗用气体注入步骤，在燃料电池的保管期间，进行(1)向氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及/或(2)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体，所述氧化剂气体流路上游阀，在对所述燃料电池的氧化剂极供给、排出给定的氧化剂气体用的氧化剂气体流路中设于比所述氧化剂极更靠上游，所述氧化剂气体流路下游阀，在所述氧化剂气体流路中设于比所述氧化极更靠下游，所述燃料气体流路上游阀，在对所述燃料电池的燃料极供给、排出给定的燃料气体用的燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠上游，所述燃料气体流路下游阀，在所述燃料气体流路中设于比所述燃料极更靠下游，所述第二冲洗用气体注入步骤，在检测的电位差的变化在给定值以上的情况下，再次(a)向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体及(b)向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体。在检测的电位差的变化在给定值以上的情况下，所述检测，是在向所述氧化剂气体流路上游阀和所述氧化剂气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体或向所述燃料气体流路上游阀和所述燃料气体流路下游阀之间的部分注入给定的冲洗用气体的前后进行。
另外，作为本发明之十一，是加载了本发明之五或之十的程序的记录介质，是能够利用计算机进行处理的记录介质。
而且，本发明的程序是用于利用计算机执行所述的本发明的燃料电池系统的全部或一部分的机构(或装置、元件、回路、部等)的功能的程序，是与计算机协同地动作的程序。
另外，本发明是加载了用于利用计算机执行所述的本发明的燃料电池发电系统的全部或一部分机构的全部或一部分功能的程序的介质，是可以利用计算机读取并且所读取的所述程序与所述计算机协同地执行所述功能的介质。
而且，所谓本发明的所述「一部分的机构(或装置、元件、回路、部等)」、本发明的所述「一部分的步骤(或工序、动作、作用等)」是指，这些多个机构或步骤之内的几个机构或步骤，或者是指一个机构或步骤之内的一部分的功能或一部分的动作。
另外，本发明的所谓一部分的装置(或元件、回路、部等)是指，这些多个装置之内的几个装置，或者是指一个装置之内的一部分的机构(或元件、回路、部等)，或者是指一个机构之内的一部分的功能。
另外，记录了本发明的程序的、可以在计算机上读取的记录介质也包含于本发明中。
另外，本发明的程序的一个利用方式也可以是被记录于能够利用计算机读取的记录介质上，与计算机协同动作的方式。
另外，本发明的程序的一个利用方式也可以是在传送介质中传送，由计算机读取，与计算机协同动作的方式。
另外，作为本发明的数据结构，包括数据库、数据格式、数据表、数据清单、数据的种类等。
另外，作为记录介质，包括ROM等，作为传送介质，包括网络等传送机构、光·电波·声波等。
另外，所述的本发明的计算机并不限定于CPU等纯粹的硬件，也可以包括软件、OS以及周边机器。
而且，如以上说明所示，本发明的构成既可以用软件实现，也可以用硬件实现。
工业上的利用可能性本发明的燃料电池系统即使反复进行燃料电池的停止及发电，也可以抑制由电极的氧化或溶解造成的劣化，可以实现燃料电池的性能稳定化，例如作为便携式电源、携带机器用电源、电动汽车用电源、家庭用的燃料电池系统十分有用。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括由燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、将所述燃料气体供给所述燃料电池的阳极侧的燃料气体供给机构、将所述氧化剂气体供给所述燃料电池的阴极侧的氧化剂气体供给机构、将所述燃料气体的原料气体供给所述燃料电池的原料气体供给机构、控制所述燃料气体的供给、所述氧化剂气体的供给及所述原料气体的供给的控制机构，利用所述控制机构的控制，在将所述燃料电池的电能输出设为关闭后，所述燃料气体供给机构停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体，所述氧化剂气体供给机构停止向所述燃料电池的阴极侧供给所述氧化剂气体，所述原料气体供给机构将所述原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料气体供给机构具有设于所述燃料电池的阳极侧的燃料气体配管、设于所述燃料气体配管的途中的燃料气体开闭阀，所述氧化剂气体供给机构具有设于所述燃料电池的阴极侧的氧化剂气体配管、设于所述氧化剂气体配管的途中的氧化剂气体开闭阀，所述原料气体供给机构具有与所述氧化剂气体开闭阀和所述燃料电池的阴极侧之间的所述氧化剂气体配管的一部分连接的原料气体配管、设于所述原料气体配管的途中的原料气体开闭阀。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，包括将从所述燃料电池的阴极侧排出的废气排出的阴极侧排出配管、设于所述阴极侧排出配管的途中的阴极侧废气开闭阀、将从所述燃料电池的阳极侧排出的废气排出的阳极侧排出配管、设于所述阳极侧排出配管的途中的阳极侧废气开闭阀，所述冲洗是通过将所述燃料气体开闭阀关闭，在所述燃料气体开闭阀被关闭后，将所述阴极侧废气开闭阀关闭，将所述氧化剂气体开闭阀关闭，在所述氧化剂气体开闭阀被关闭后，将所述原料气体开闭阀打开给定的期间后关闭，在所述原料气体开闭阀被关闭后，将所述阳极侧废气开闭阀关闭来进行的。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，所述所谓给定的期间是指测定向所述燃料电池供给的所述原料气体的供给量时的、直至该测定值达到预先设定的值以上的期间。
5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，所述冲洗结束后，判断所述燃料电池的所述阴极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，将所述原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，还包括与所述燃料气体开闭阀和所述燃料电池的阳极侧之间的所述燃料气体配管的一部分连接的附加原料气体配管、设于所述原料气体配管的途中的附加原料气体开闭阀，所述冲洗结束后，判断所述燃料电池的所述阳极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，将所述附加原料气体开闭阀打开，将所述原料气体经由所述附加原料气体配管，从所述燃料电池的所述阳极的输入侧供给，由此将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
7.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统，其中，由所述燃料电池的所述阴极侧的内部的温度求得所述压力。
8.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统，其中，当在所述燃料电池内被维持在预先设定的压力以上的状态下经过了给定时间时，开始用于将系统整体的电源断开，或将所述燃料电池接通的运转。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，包括生成所述燃料气体的燃料生成器、加热所述燃料生成器的燃烧器、在从所述燃料气体供给机构输出的燃料到达所述燃料气体开闭阀前将燃料导向所述燃烧器的旁路机构，当开始用于将所述燃料电池接通的运转时，所述控制机构将所述燃料气体开闭阀及所述阳极侧开闭阀打开，所述燃烧器将所述燃料气体、从所述燃料电池的所述阳极排出的废气、从所述燃料气体供给机构经由所述旁路机构供给的燃料的至少一个燃烧，加热所述燃料生成器。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述原料气体供给机构停止了利用所述原料气体实施的所述冲洗后，停止流向所述燃料电池的冷却水。
11.根据权利要求9所述的燃料电池系统，还包括向所述燃料生成器供给冷却水的水供给机构。
12.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在将所述燃料电池的电能输出设为所述关闭后，最迟在所述燃料电池的电压达到开路电压以前，开始将向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体的工作停止的动作。
13.一种燃料电池系统的运转停止方法，所述燃料电池系统包括由燃料气体和氧化剂气体产生电能的燃料电池、向所述燃料电池供给氧化剂气体的氧化剂气体供给机构、向所述燃料电池供给所述燃料气体的燃料供给机构，该燃料电池系统的运转停止方法包括将所述燃料电池的电能输出设为关闭的第1工序、将所述燃料气体的向所述燃料电池的阳极侧的供给停止的第2工序、将所述氧化剂气体的向所述燃料电池的阴极侧的供给停止的第3工序、将在生成所述燃料气体中所使用的原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧的第4工序。
14.根据权利要求13所述的燃料电池系统的运转停止方法，包括如下的第5工序，即，在所述第4工序结束后，判断所述燃料电池的所述阴极侧的内部是否在预先设定的压力以上，当小于该压力时，从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给所述原料气体，将所述内部保持在所述预先设定的压力以上。
15.一种程序，用于利用计算机控制权利要求13所述的燃料电池系统的停止方法中的如下的工序，即，将所述燃料电池的电能输出设为关的第1工序、将所述燃料气体的向所述燃料电池的阳极侧的供给停止的第2工序、将所述氧化剂气体的向所述燃料电池的阴极侧的供给停止的第3工序、将在生成所述燃料气体中所使用的原料气体从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧的第4工序。
16.一种加载了权利要求15所述的程序的记录介质，是能够利用计算机处理的记录介质。
全文摘要
本发明提供燃料电池系统及其停止方法。所述燃料电池系统包括由燃料气体和氧化剂气体产生电能的电池组(38)、燃料气体供给机构、氧化剂气体供给机构、将所述燃料气体的原料向所述燃料电池供给的作为原料气体供给机构的原料气体配管(33)、旁管(55)、分配阀(56、60)、控制部(44)，在将所述燃料电池的电能输出设为关闭后，所述燃料气体供给机构停止向所述燃料电池的阳极侧供给所述燃料气体，所述氧化剂气体供给机构停止向所述燃料电池的阴极侧供给所述氧化剂，所述原料气体供给机构将所述原料从所述燃料电池的所述阴极的输入侧供给，冲洗所述燃料电池的阴极侧。利用本发明，即使在长时间的保管中，也不会产生催化剂的劣化，可以提高燃料电池的耐久性。
文档编号H01M8/06GK1781206SQ20048001114
公开日2006年5月31日 申请日期2004年8月24日 优先权日2003年8月25日
发明者菅原靖, 尾关正高, 中村彰成, 田中良和, 浦田隆行, 古佐小慎也, 森田纯司, 柴田础一, 内田诚, 梅田孝裕, 辻庸一郎 申请人:松下电器产业株式会社