JP2001189165A - 燃料電池システム、該燃料電池システムの停止方法及び立ち上げ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池システムのパージに関して、システ
ムを複雑にすることなく、しかもコスト及びメンテナン
スの負担が低減される燃料電池システムを得る。 【解決手段】 燃料電池システムを、炭化水素系の原燃
料を改質してＨ₂を生成する改質系（６，７，８）と、
該改質系（６，７，８）において生成したＨ₂を燃料と
して発電する燃料電池（１）と、該改質系（６，７，
８）を空気でパージするために該改質系（６，７，８）
に空気を供給するパージ用空気供給手段（２２）、該改
質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージするために原燃料
燃焼用のＯ₂を該改質系（６，７，８）に供給するＯ₂供
給手段（２２）、又は該改質系を炭化水素ガスでパージ
するために該改質系に炭化水素ガスを供給する炭化水素
ガス供給手段（２５）とを備えたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システ
ム、該燃料電池システムの停止方法及び立ち上げ方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、水素極に送り込まれるＨ₂
を燃料とし、酸素極に送り込まれるＯ₂を酸化剤とし
て、これらを電解質を通じて反応させる発電器として一
般に知られている。そして、かかる燃料電池を備えた燃
料電池システムが特開平１０−３０８２３０号公報に開
示されている。

【０００３】この燃料電池システムは、炭化水素を下記
（１）式に示す部分酸化反応反応によりＨ₂とＣＯとに
改質する燃料改質器と、この改質の際生成するＣＯを下
記（２）式に示す水性ガスシフト反応により酸化させ、
ＣＯ濃度の低減及びＨ₂の収率を向上させるＣＯ変成器
と、さらに残存するＣＯを下記（３）式に示す選択酸化
反応により酸化させ、残留するＣＯを低減させる選択酸
化反応器とを有する改質系を備えており、この改質系に
供給された炭化水素系の原燃料がＨ₂に改質されて水素
極に送り込まれる。また、酸素極には空気が送り込まれ
る。そして、燃料電池において電池反応が起こり、発電
がなされるものである。

【０００４】 ＣnＨm＋ｎＨ₂Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ₂ ………（１） ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ₂ ………（２） ＣＯ＋１／２Ｏ₂→ＣＯ₂ ………（３） そして、かかる燃料電池システムの停止時には、改質系
に残ったＨ₂やＣＯがＮ₂により置換されてパージされて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにＮ₂でパージを行うこととすると、Ｎ₂を供給する
ためのボンベ等が必要となり、構造が複雑となると共に
コストが高くなり、また、ボンベの交換等のメンテナン
スも必要となる。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、燃料電池システムの
パージに関して、システムを複雑にすることなく、しか
もコスト及びメンテナンスの負担が低減される燃料電池
システムを得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池シス
テムの改質系のパージを空気、原燃料の完全燃焼ガス又
は炭化水素ガスによりパージすることとしたものであ
る。

【０００８】具体的には、本出願の発明は燃料電池シス
テムであって、炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を生
成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料
として発電する燃料電池（１）と、該改質系を空気でパ
ージするために該改質系に空気を供給するパージ用空気
供給手段とを備え、上記改質系への原燃料の供給を停止
すると共に、上記パージ用空気供給手段により該改質系
に空気を供給し、該改質系の温度が所定温度以下となっ
た後、空気の供給を停止して、該改質系を空気でパージ
して停止するように構成されていることを特徴とする。

【０００９】上記の構成によれば、空気により改質系を
パージすることができるので、従来のようにＮ₂のボン
ベを設ける必要がなく、従来のＮ₂のボンベを備えた燃
料電池システムに比べてシステムの簡略化及びコストの
削減を図ることができる。また、パージガス用のボンベ
の交換等も不要となるので、メンテナンスの負担も軽減
されることとなる。

【００１０】ここで、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）とが連通して空気でパージして停止するように構
成されていてもよい。かかる構成によれば、燃料電池
（１）の水素極（３）も空気でパージされることとなる
ので、水素極（３）に吸着されたＣＯを酸化して除去す
ることができ、燃料電池（１）の耐久性向上を図ること
ができる。

【００１１】また、原燃料の改質が部分酸化改質系の場
合には、パージ用空気供給手段は、原燃料を部分酸化改
質するために改質系に空気を供給する改質用空気供給手
段を兼ねていることが好ましい。システムの構造を簡略
化することができるからである。具体的には、パージ用
空気供給手段兼改質用空気供給手段を、燃料電池（１）
の酸素極（２）に空気を供給する空気供給管（２０）か
ら分岐して改質系に空気を供給する改質用空気供給管
（２１）とする構成が挙げられる。

【００１２】そして、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）との間の気体の流通を遮断することができる遮断
手段（１１）と、燃料電池（１）の水素極（３）に空気
を供給する電池パージ用空気供給手段とを備え、改質系
と燃料電池（１）の水素極（３）とを別個に空気でパー
ジして停止するように構成されていてもよい。かかる構
成によれば、改質系において酸化除去された硫黄成分の
燃料電池（１）への流入及び吸着が防止されることとな
る。具体的には、電池パージ用空気供給手段が、燃料電
池（１）の酸素極（２）に空気を供給する空気供給管
（２０）又は原燃料を部分酸化改質するために改質系に
空気を供給する改質用空気供給管（２１）から分岐して
燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給する電池パ
ージ用空気供給管（２２）と、電池パージ用空気供給管
（２２）に介設された開閉弁（１３）とを備えている構
成を挙げることができる。また、この場合、燃料電池
（１）の水素極（３）のみを空気でパージするように構
成してもよい。

【００１３】また、改質系の排熱を回収する排熱回収装
置（５０）を備え、停止操作時に排熱回収装置（５０）
が停止するように構成されていてもよい。かかる構成に
よれば、燃料電池システムの停止操作時に改質系の温度
が上昇することとなり、改質系に吸着した硫黄成分を酸
化して有効に除去することができる。

【００１４】そして、改質系が酸化触媒を備えている構
成としてもよい。かかる構成によれば、燃料電池システ
ムの停止操作時に改質系内の原燃料が減少していても、
その原燃料を完全燃焼させることが可能となり、また、
改質系において吸着した硫黄成分を酸化して確実に除去
することもできる。そして、その酸化触媒が貴金属であ
ることが望ましい。改質系を空気でパージしても触媒が
酸化されることがないからである。かかる貴金属として
は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ及びＲｈ等を挙げることができ
る。

【００１５】そして、炭化水素系の原燃料を改質してＨ
₂を生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を
燃料として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池
（１）の水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバ
イパス管（２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極
（３）又は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替
手段（１１，１２）とを備え、該改質系が空気でパージ
された状態で停止している燃料電池システムの立ち上げ
方法としては、流路切替手段（１１，１２）により改質
系とバイパス管（２７）とを連通させると共に、改質系
に原燃料を供給して原燃料の改質を開始し、改質系が所
定温度以上となった後、流路切替手段（１１，１２）に
より改質系と燃料電池（１）の水素極（３）とを連通さ
せる、という方法がある。

【００１６】本出願の別の発明も燃料電池システムであ
って、炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を生成する改
質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料として発
電する燃料電池（１）と、該改質系への原燃料の供給量
を制御する原燃料供給量制御手段（１４）と、該改質系
を原燃料の完全燃焼ガスでパージするために原燃料燃焼
用のＯ₂を該改質系に供給するＯ₂供給手段とを備え、上
記原燃料供給量制御手段（１４）により上記改質系に供
給される原燃料を減じると共に、上記Ｏ₂供給手段によ
り該改質系にＯ₂を供給して該改質系内を理論空燃比よ
り酸素過剰状態とすることにより原燃料を完全燃焼さ
せ、該改質系の温度が所定温度以上となった後又は停止
操作開始から所定時間経過後、原燃料及びＯ₂の供給を
停止して、該改質系を原燃料の完全燃焼ガスによりパー
ジして停止するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１７】上記の構成によれば、原燃料の完全燃焼ガ
スにより改質系をパージすることができるので、従来の
ようにＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従来のＮ₂のボ
ンベを備えた燃料電池システムに比べてシステムの簡略
化及びコストの削減を図ることができる。また、パージ
ガス用のボンベの交換等も不要となるので、メンテナン
スの負担も軽減されることとなる。さらに、改質系にお
いて吸着した硫黄成分の酸化除去をも図ることができ
る。

【００１８】また、原燃料の改質が部分酸化改質系の場
合には、Ｏ₂供給手段は、原燃料を部分酸化改質させる
ために改質系に空気を供給する改質用空気供給手段を兼
ねていることが好ましい。システムの構造を簡略化する
ことができるからである。具体的には、このＯ₂供給手
段兼改質用空気供給手段を、燃料電池（１）の酸素極
（２）に空気を供給する空気供給管（２０）から分岐し
て改質系に空気を供給する改質用空気供給管（２１）と
する構成が挙げられる。

【００１９】そして、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）との間の気体の流通を遮断することができる遮断
手段（１１）と、燃料電池（１）の水素極（３）に空気
を供給する電池パージ用空気供給手段とを備え、改質系
を原燃料の完全燃焼ガスでパージし、且つ燃料電池
（１）の水素極（３）を空気でパージして停止するよう
に構成されていてもよい。かかる構成によれば、燃料電
池（１）の水素極（３）が空気でパージされることとな
るので、水素極（３）内がエアブリードされ、水素極
（３）に吸着したＣＯを酸化して除去することができ、
燃料電池（１）の耐久性向上を図ることができる。具体
的には、電池パージ用空気供給手段が、燃料電池（１）
の酸素極（２）に空気を供給する空気供給管（２０）又
は原燃料を部分酸化改質させるために上記改質系に空気
を供給する改質用空気供給管（２１）から分岐して上記
燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給する電池パ
ージ用空気供給管（２２）と、電池パージ用空気供給管
（２２）に介設された開閉弁（１３）とを備えている構
成を挙げることができる。

【００２０】そして、改質系が酸化触媒を備えている構
成としてもよい。かかる構成によれば、燃料電池システ
ムの停止操作時に改質系内の原燃料が減少していても、
その原燃料を完全燃焼させることが可能となり、また、
改質系において吸着した硫黄成分を酸化して確実に除去
することもできる。そして、その酸化触媒が貴金属であ
ることが望ましい。改質系を空気でパージしても触媒が
酸化されることがないからである。かかる貴金属として
は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ及びＲｈ等を挙げることができ
る。

【００２１】また、炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂
を生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を
燃料として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池
（１）の水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバ
イパス管（２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極
（３）又は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替
手段（１１，１２）とを備え、該改質系が原燃料の完全
燃焼ガスでパージされた状態で停止している燃料電池シ
ステムの立ち上げ方法としては、流路切替手段（１１，
１２）により改質系とバイパス管（２７）とを連通させ
ると共に、改質系に原燃料を供給して原燃料の改質を開
始し、改質系が所定温度以上となった後、流路切替手段
（１１，１２）により改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）とを連通させる、という方法がある。

【００２２】本出願の他の別の発明もまた燃料電池シス
テムであって、炭化水素の原燃料を改質してＨ₂を生成
する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料と
して発電する燃料電池（１）と、該改質系を炭化水素ガ
スでパージするために該改質系に炭化水素ガスを供給す
る炭化水素ガス供給手段とを備え、上記改質系における
原燃料の改質を停止すると共に、上記炭化水素ガス供給
手段により該改質系に炭化水素ガスを供給し、該改質系
の温度が所定温度以下となった後、炭化水素ガスの供給
を停止して、該改質系を炭化水素ガスでパージして停止
するように構成されていることを特徴とする。

【００２３】上記の構成によれば、炭化水素ガスにより
改質系をパージすることができるので、従来のようにＮ
₂のボンベを設ける必要がなく、従来のＮ₂のボンベを備
えた燃料電池システムに比べてシステムの簡略化及びコ
ストの削減を図ることができる。また、パージガス用の
ボンベの交換等も不要となるので、メンテナンスの負担
も軽減されることとなる。

【００２４】ここで、炭化水素ガス供給手段は、上記改
質系に原燃料を供給する原燃料供給管（２５）である構
成とすることが好ましい。かかる構成によれば、システ
ムの構造を簡略化することができるからである。

【００２５】また、改質系と燃料電池（１）との間の気
体の流通を遮断することができる遮断手段（１１）と、
燃料電池（１）の水素極（３）が空気でパージされるよ
うに燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給する電
池パージ用空気供給手段とを備え、改質系を炭化水素ガ
スでパージし、且つ燃料電池（１）の水素極（３）を空
気でパージして停止するように構成されていてもよい。
かかる構成によれば、燃料電池（１）の水素極（３）が
空気でパージされることとなるので、水素極（３）内が
エアブリードされ、水素極（３）に吸着したＣＯを酸化
して除去することができ、燃料電池（１）の耐久性向上
を図ることができる。具体的には、電池パージ用空気供
給手段が、燃料電池（１）の酸素極（２）に空気を供給
する空気供給管（２０）又は原燃料を部分酸化改質する
ために改質系に空気を供給する改質用空気供給管（２
１）から分岐して燃料電池（１）の水素極（３）に空気
を供給する電池パージ用空気供給管（２２）と、電池パ
ージ用空気供給管（２２）に介設された開閉弁（１３）
とを備えている構成を挙げることができる。

【００２６】また、燃料電池（１）の水素極（３）の入
口側と出口側とを接続するバイパス管（２７）と、流路
を燃料電池（１）の水素極（３）又はバイパス管（２
７）に切り替える流路切替手段（１１，１２）とを備え
ている構成としてもよい。かかる構成によれば、燃料電
池システムの立ち上げ時にＣＯ濃度が高くなるようなこ
とがあっても、バイパス管（２７）を流通可能な状態と
することにより、燃料電池（１）の水素極（３）にＣＯ
が流入するのを防止でき、ＣＯの吸着による燃料電池
（１）の劣化を防止することができる。

【００２７】そして、燃料電池（１）のオフガスを燃焼
するオフガスバーナー（１０）を備えている構成として
もよい。かかる構成によれば、改質系をパージしていた
炭化水素ガスを完全燃焼して排出することができる。ま
た、この場合、オフガスバーナー（１０）が酸化触媒を
備えている構成としてもよい。

【００２８】そして、炭化水素の原燃料を改質してＨ₂
を生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を
燃料として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池
（１）の水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバ
イパス管（２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極
（３）又は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替
手段（１１，１２）とを備え、該改質系が炭化水素ガス
でパージされた状態で停止している燃料電池システムの
立ち上げ方法としては、流路切替手段（１１，１２）に
より改質系とバイパス管（２７）とを連通させると共
に、改質系に原燃料を供給して原燃料の改質を開始し、
改質系が所定温度以上となった後、流路切替手段（１
１，１２）により改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）とを連通させる、という方法がある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、空気により改質系をパージすることができるの
で、従来のようにＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従
来のＮ₂のボンベを備えた燃料電池システムに比べてシ
ステムの簡略化及びコストの削減を図ることができる。
また、パージガス用のボンベの交換等も不要となるの
で、メンテナンスの負担も軽減することができる。

【００３０】また、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）とが連通して空気でパージして停止するように構
成することにより、燃料電池（１）の水素極（３）も空
気でパージされることとなるので、水素極（３）に吸着
されたＣＯを酸化して除去することができ、燃料電池
（１）の耐久性向上を図ることができる。

【００３１】また、原燃料の改質が部分酸化改質系の場
合、パージ用空気供給手段を、原燃料を部分酸化改質す
るために改質系に空気を供給する改質用空気供給手段と
兼ねる構成とすることにより、システムの構造を簡略化
することができる。

【００３２】また、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）との間の気体の流通を遮断することができる遮断
手段（１１）と、燃料電池（１）の水素極（３）に空気
を供給する電池パージ用空気供給手段とを備え、改質系
と燃料電池（１）の水素極（３）とを別個に空気でパー
ジして停止するように構成することにより、改質系を空
気でパージすることにより酸化除去された硫黄成分が燃
料電池（１）内に流入及び吸着することを防止すること
ができる。

【００３３】また、改質系の排熱を回収する排熱回収装
置（５０）を備え、停止操作時に排熱回収装置（５０）
が停止するように構成することにより、燃料電池システ
ムの停止操作時に改質系の温度が上昇することとなり、
改質系に吸着した硫黄成分を酸化して有効に除去するこ
とができる。

【００３４】また、改質系が酸化触媒を備えている構成
とすることにより、燃料電池システムの停止操作時に改
質系内の原燃料が減少していても、その原燃料を完全燃
焼させることが可能となり、また、改質系において吸着
した硫黄成分を酸化して確実に除去することもできる。
そして、その酸化触媒を貴金属とすることにより、改質
系を空気でパージしても触媒の酸化を防止することがで
きる。

【００３５】本出願の別の発明によれば、原燃料の完全
燃焼ガスにより改質系をパージすることができるので、
従来のようにＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従来の
Ｎ₂のボンベを備えた燃料電池システムに比べてシステ
ムの簡略化及びコストの削減を図ることができる。ま
た、パージガス用のボンベの交換等も不要となるので、
メンテナンスの負担も軽減することができる。さらに、
改質系において吸着した硫黄成分の酸化除去をも図るこ
とができる。

【００３６】また、原燃料の改質が部分酸化改質系の場
合、Ｏ₂供給手段を、原燃料を部分酸化改質させるため
に改質系に空気を供給する改質用空気供給手段を兼ねて
いる構成とすることにより、システムの構造を簡略化す
ることができる。

【００３７】また、改質系と燃料電池（１）の水素極
（３）との間の気体の流通を遮断することができる遮断
手段（１１）と、燃料電池（１）の水素極（３）に空気
を供給する電池パージ用空気供給手段とを備え、改質系
を原燃料の完全燃焼ガスでパージし、且つ燃料電池
（１）の水素極（３）を空気でパージして停止するよう
に構成することにより、燃料電池（１）の水素極（３）
が空気でパージされることとなるので、水素極（３）内
がエアブリードされ、水素極（３）に吸着したＣＯを酸
化して除去することができ、燃料電池（１）の耐久性向
上を図ることができる。

【００３８】また、改質系が酸化触媒を備えている構成
とすることにより、燃料電池システムの停止操作時に改
質系内の原燃料が減少していても、その原燃料を完全燃
焼させることが可能となり、また、改質系において吸着
した硫黄成分を酸化して確実に除去することもできる。
そして、その酸化触媒を貴金属とすることにより、改質
系を空気でパージしても触媒の酸化を防止することがで
きる。

【００３９】本出願の他の別の発明によれば、炭化水素
ガスにより改質系をパージすることができるので、従来
のようにＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従来のＮ₂の
ボンベを備えた燃料電池システムに比べてシステムの簡
略化及びコストの削減を図ることができる。また、パー
ジガス用のボンベの交換等も不要となるので、メンテナ
ンスの負担も軽減されることとなる。

【００４０】また、炭化水素ガス供給手段を、上記改質
系に原燃料を供給する燃料供給管とする構成とすること
により、システムの構造を簡略化することができる。

【００４１】また、改質系と燃料電池（１）との間の気
体の流通を遮断することができる遮断手段（１１）と、
燃料電池（１）の水素極（３）が空気でパージされるよ
うに燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給する電
池パージ用空気供給手段とを備え、改質系を炭化水素ガ
スでパージし、且つ燃料電池（１）の水素極（３）を空
気でパージして停止するように構成することにより、燃
料電池（１）の水素極（３）が空気でパージされること
となるので、水素極（３）内がエアブリードされ、水素
極（３）に吸着したＣＯを酸化して除去することがで
き、燃料電池（１）の耐久性向上を図ることができる。

【００４２】また、燃料電池（１）の水素極（３）の入
口側と出口側とを接続するバイパス管（２７）と、流路
を燃料電池（１）の水素極（３）又はバイパス管（２
７）に切り替える流路切替手段（１１，１２）とを備え
ている構成とすることにより、燃料電池システムの立ち
上げ時にＣＯ濃度が高くなるようなことがあっても、バ
イパス管（２７）を流通可能な状態とすることにより、
燃料電池（１）の水素極（３）にＣＯが流入するのを防
止でき、ＣＯの吸着による燃料電池（１）の劣化を防止
することができる。

【００４３】また、燃料電池（１）のオフガスを燃焼す
るオフガスバーナー（１０）を備えている構成とするこ
とにより、改質系をパージしていた炭化水素ガスを完全
燃焼して排出することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 （実施形態１） −燃料電池システムの構成− 図１は、実施形態１に係る燃料電池システムの概略構成
を示す。この燃料電池１は、触媒電極である酸素極（カ
ソード）２と、同じく触媒電極である水素極（アノー
ド）３とを有する固体高分子膜電解質型のものである。

【００４５】そして、酸素極２には空気圧縮機４が空気
供給管２０により接続されており、この空気供給管２０
には加湿器５が介設されている。

【００４６】また、水素極３には燃料改質器６が改質ガ
ス供給管２４により接続されており、改質ガス供給管２
４には、ＣＯ変成器７及び選択酸化反応器８が燃料電池
１に向かって順に設けられている。そして、改質ガス供
給管２４の選択酸化反応器８の下流側には第１開閉弁１
１が介設されている。

【００４７】そして、燃料改質器６には炭化水素系の原
燃料源（都市ガス）が原燃料供給管２５により接続され
ており、原燃料供給管２５には原燃料供給量制御弁１４
及び脱硫器９が燃料改質器６に向かって順に設けられて
いる。また、原燃料供給管２５の脱硫器９の下流部位に
は、部分酸化反応用の空気を供給する改質用空気供給管
２１が空気供給管２０の加湿器５の下流部位から分岐し
て接続されている。

【００４８】また、燃料改質器６には、部分酸化反応に
活性を呈する触媒（Ｒｕ又はＲｈをＡｌ₂Ｏ₃に担持させ
てなる触媒）が充填されており、ＣＯ変成器７には、水
性ガスシフト反応に対して活性を呈する触媒（Ｐｔ又は
Ｐｔ−ＲｕをＡｌ₂Ｏ₃又はゼオライトに担持させてなる
触媒）が充填されており、選択酸化反応器８には、ＣＯ
選択酸化反応に活性を呈する触媒（Ｐｔ、Ｒｕ又はＰｔ
−ＲｕをＡｌ₂Ｏ₃又はゼオライトに担持させてなる触
媒）が充填されている。

【００４９】そして、燃料電池１の下流部位にはオフガ
スバーナー１０が設けられており、燃料電池１の酸素極
２のオフガス及び水素極３のオフガスがそれぞれの極の
出口からオフガスバーナー１０に導かれるように管が接
続されている。また、オフガスバーナー１０には、酸化
触媒が充填されている。

【００５０】また、改質ガス供給管２４における選択酸
化反応器８の下流側であって且つ第１開閉弁１１の上流
側の部位と、燃料電池１の水素極３とオフガスバーナー
１０とを結ぶ管とを接続するバイパス管２７が設けられ
ており、このバイパス管２７には第２開閉弁１２が介設
されている。そして、第１開閉弁１１及び第２開閉弁１
２の開閉により改質ガス供給管２４から燃料電池１の水
素極３又はバイパス管２７への流路の切替が行えるよう
になっている。

【００５１】さらに、ＣＯ変成器７及び選択酸化反応器
８には改質系熱交換部４１が、燃料電池１には燃料電池
熱交換部４２がそれぞれ設けられている。そして、ポン
プ７１から燃料電池熱交換部４２、改質系熱交換部４１
の順に直列に連結された水回路５０が設けられている。
−燃料電池システムの定常運転時の動作−上記燃料電池
システムの定常運転時の動作について説明する。なお、
本燃料電池システムの定常運転時において、第１開閉弁
１１は開いた状態であり、且つ第２開閉弁１２は閉じた
状態にある。

【００５２】原燃料供給管２５から供給される原燃料は
脱硫器９を経て、改質用空気供給管２１から供給される
空気及び水蒸気と共に燃料改質器６の触媒に供給され、
燃料改質器６の触媒上で原燃料の部分酸化反応が起こ
り、Ｈ₂とＣＯとが生成する（（１）式参照）。また、
一部、水性ガスシフト反応をも起こす（（２）式参
照）。

【００５３】燃料改質器６を出た改質ガスは、ＣＯ変成
器７へ送られ、そこの触媒上で生ずる水性ガスシフト反
応によりＣＯ濃度が低下する（（２）式参照）。

【００５４】ＣＯ変成器７を出た改質ガスは、選択酸化
反応器８に送られ、そこの触媒上で生ずるＣＯ選択酸化
反応によりＣＯ濃度がさらに低下する（（３）式参
照）。

【００５５】選択酸化反応器８を出た改質ガスの温度
は、燃料電池１の水素極３に供給される。

【００５６】他方、空気圧縮機４から送られる空気は、
加湿器５を経て酸素極２に供給される。

【００５７】そして、燃料電池１では、水素極３の電極
表面で２Ｈ₂→４Ｈ⁺＋４ｅ^-、酸素極２の電極表面でＯ₂
＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂Ｏの電池反応を起こし、直流電
力が生じる。

【００５８】また、このとき、酸素極２のオフガスとし
て電池反応に使われなかった余剰空気と電池反応により
生成した水蒸気とが生じ、一方、水素極３のオフガスと
して電池反応に使用されなかった水素、二酸化炭素、窒
素、未改質の原燃料及び水蒸気が生じる。この酸素極２
及び水素極３の各オフガスは、それぞれオフガスバーナ
ー１０において触媒上で燃焼されて排出される。

【００５９】そして、ポンプ７１により水回路５０を流
通させる水により、燃料電池熱交換部４２、改質系熱交
換部４１の順に排熱回収がなされる。−燃料電池システ
ムの停止方法−定常運転状態にある上記燃料電池システ
ムを、燃料改質器６、ＣＯ変成器７，選択酸化反応器８
及び改質ガス供給管２４（以下「燃料改質器６等」と称
する）と燃料電池１の水素極３とを空気でパージして停
止する方法について説明する。

【００６０】まず、原燃料供給量制御弁１４を徐々に閉
めて原燃料の供給を停止する一方、改質用空気供給管２
１から燃料改質器６への空気の供給を継続して行うこと
により、燃料改質器６内及び燃料電池１の水素極３内を
理論空燃比より酸素過剰状態とする。また、ポンプ７１
の運転を停止し、改質系（ＣＯ変成器７、選択酸化反応
器８）及び燃料電池１の排熱回収を停止する。このと
き、燃料改質器６には貴金属の酸化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ）
が設けられていることから、原燃料の完全燃焼が起こる
こととなる。また、燃料電池１の水素極３はエアブリー
ドされることとなり、電池内部に吸着したＣＯが酸化さ
れることとなる。さらに、排熱回収を停止することか
ら、改質系（ＣＯ変成器７、選択酸化反応器８）及び燃
料電池１は高温度となり、それぞれに設けられた触媒に
吸着した硫黄成分もが酸化されることとなる。

【００６１】次いで、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以下となった後、改質用空気供給管２１から燃料改質
器６への空気の供給を停止する。このとき、燃料改質器
６等に残留した原燃料の完全燃焼が各反応器の触媒上又
はオフガスバーナー１０の触媒上において完了し、燃焼
された排ガスは排出されて、燃料改質器６等及び燃料電
池１の水素極３の内部は空気が充填された状態となって
いる。

【００６２】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等及
び燃料電池１の水素極３を空気でパージして燃料電池シ
ステムを停止する。−燃料電池システムの立ち上げ方法
−燃料改質器６等及び燃料電池１の水素極３が空気でパ
ージされた燃料電池システムの立ち上げ方法について説
明する。

【００６３】まず、第１開閉弁１１を閉じ、第２開閉弁
１２を開く。

【００６４】次いで、原燃料供給量制御弁１４を徐々に
開いて原燃料を燃料改質器６に供給する共に、改質用空
気供給管２１からの空気及び水蒸気の供給を開始する。
また、オフガスバーナー１０への空気の供給も開始す
る。このとき、燃料改質器６において原燃料の部分酸化
反応、ＣＯ変成器７において水性ガスシフト反応、選択
酸化反応器８においてＣＯ選択酸化反応がそれぞれ起こ
るようになり、各反応器の温度が上昇することとなる。
但し、立ち上げ時は改質ガスの組成が安定せずＣＯを多
く含むこととなるので、生成した改質ガスはバイパス管
２７を通ってオフガスバーナー１０で燃焼されて排出さ
れることとなる。

【００６５】そして、燃料改質器６等がそれぞれの所定
温度以上となった後、第１開閉弁１１を開き、第２開閉
弁１２を閉じる。このとき、昇温した各反応器では各反
応が適正に営まれ、組成の安定した改質ガスが燃料電池
１の水素極３に供給されて燃料電池システムの定常運転
へと移行することとなる。−作用・効果−上記構成の燃
料電池システムによれば、空気により燃料改質器６等を
パージすることができるので、従来のようにＮ₂のボン
ベを設ける必要がなく、従来のＮ₂のボンベを備えた燃
料電池システムに比べてシステムの簡略化及びコストの
削減を図ることができる。また、パージガス用のボンベ
の交換等も不要となるので、メンテナンスの負担も軽減
されることとなる。

【００６６】また、燃料電池１の水素極３もが空気でパ
ージされることとなるので、水素極３に吸着されたＣＯ
を酸化して除去することができ、燃料電池１の耐久性向
上を図ることができる。

【００６７】さらに、パージ用の空気は、原燃料を部分
酸化改質するために燃料改質器６に空気を供給する改質
用空気供給管２１によって供給されるので、別途空気供
給手段を設けるよりもシステムの構造が簡略化されるこ
ととなる。

【００６８】また、改質系（ＣＯ変成器７、選択酸化反
応器８）の排熱を回収する水回路５０が、システム停止
操作時に停止されるように構成されているので、改質系
（ＣＯ変成器７、選択酸化反応器８）の温度が上昇する
こととなり、各反応器の触媒に吸着した硫黄成分を酸化
して有効に除去することができる。

【００６９】そして、燃料改質器６が酸化触媒（Ｒｕ、
Ｒｈ）を備えているので、燃料電池システムの停止操作
時に燃料改質器６内の原燃料が減少しても、その原燃料
を完全燃焼させることが可能となり、また、触媒に吸着
した硫黄成分を酸化して除去することもできる。

【００７０】また、酸化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｔ
−Ｒｕ）が貴金属であることから、触媒が酸化されるこ
とがなく、起動時に還元する必要もない。 （実施形態２） −燃料電池システムの構成− 図２に実施形態２に係る燃料電池システムの概略構成を
示す。なお、実施形態１と同一部分は同一の符号で示し
ている。

【００７１】実施形態２に係る燃料電池システムは、実
施形態１において、燃料電池１の水素極３への空気の供
給が可能なように、改質用空気供給管２１からさらに分
岐して改質ガス供給管２４の第１開閉弁１１の下流部位
に接続された電池パージ用空気供給管２２が設けられ、
この電池パージ用空気供給管２２に第３開閉弁１３が介
設された構成となっている。その他の構成は実施形態１
と同一である。

【００７２】また、燃料電池システムの定常運転時の動
作も実施形態１と同一である。 −燃料電池システムの停止方法− 定常運転状態にある上記燃料電池システムを、燃料改質
器６等と燃料電池１の水素極３とを別個に空気でパージ
して停止する方法について説明する。

【００７３】まず、第１開閉弁１１を閉じ、第２開閉弁
１２及び第３開閉弁１３を開く。

【００７４】次いで、原燃料供給量制御弁１４を徐々に
閉めて原燃料の供給を停止する一方、改質用空気供給管
２１から燃料改質器６への空気の供給を継続して行うこ
とにより、燃料改質器６内を理論空燃比より酸素過剰状
態とする。また、電池パージ用空気供給管２２から燃料
電池１の水素極３にも空気の供給を行う。すなわち、燃
料改質器６等と燃料電池１の水素極３とに異なる経路か
ら空気が供給されることとなる。さらに、ポンプ７１の
運転を停止し、改質系（ＣＯ変成器７、選択酸化反応器
８）及び燃料電池１の排熱回収を停止する。このとき、
燃料改質器６には貴金属の酸化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ）が設
けられていることから、原燃料の完全燃焼が起こること
となる。また、燃料電池１の水素極３はエアブリードさ
れることとなり、電池内部に吸着したＣＯが酸化される
こととなる。さらに、排熱回収を停止することから、改
質系（ＣＯ変成器７、選択酸化反応器８）及び燃料電池
１は高温度となり、それぞれに設けられた触媒に吸着し
た硫黄成分もが酸化されることとなる。

【００７５】続いて、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以下となった後、改質用空気供給管２１から燃料改質
器６への空気の供給を停止すると共に、第３開閉弁１３
を閉じる。このとき、燃料改質器６等に残留した原燃料
の完全燃焼が各反応器の触媒上又はオフガスバーナー１
０の触媒上において完了し、燃焼された排ガスは排出さ
れて、燃料改質器６等の内部は空気が充填された状態と
なっている。同様に、燃料電池１の水素極３の内部も空
気が充填された状態となっている。

【００７６】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等と
燃料電池１の水素極３とを別個に空気でパージして燃料
電池システムを停止する。 −燃料電池システムの立ち上げ方法− 本燃料電池システムの立ち上げ方法は、実施形態１と同
一である。 −作用・効果− 上記構成の燃料電池システムでは、燃料改質器６等と燃
料電池１の水素極３とが別個に空気でパージされるよう
に構成されているので、燃料改質器６等において除去さ
れた硫黄成分の燃料電池１への流入及び吸着が防止され
ることとなる。

【００７７】その他の作用・効果は実施形態１と同一で
ある。 （実施形態３） −燃料電池システムの構成− 実施形態３に係る燃料電池システムの構成及び動作は実
施形態１と同一である。 −燃料電池システムの停止方法− 定常運転状態にある上記燃料電池システムを、燃料改質
器６等を原燃料の完全燃焼ガスでパージして停止する方
法について説明する。

【００７８】まず、第１開閉弁１１を閉じ、第２開閉弁
１２を開く。

【００７９】次いで、原燃料供給量制御弁１４を徐々に
閉めて原燃料の供給を減少させる一方、改質用空気供給
管２１から燃料改質器６への空気の供給を継続して行う
ことにより、燃料改質器６内部を理論空燃比より酸素過
剰状態とする。このとき、燃料改質器６には貴金属の酸
化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ）が設けられていることから、原燃
料の完全燃焼が起こることとなる。

【００８０】続いて、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以上となった後又はシステム停止操作開始から所定時
間経過後、原燃料及び空気の供給を停止する。このと
き、燃料改質器６等の内部は、原燃料の完全燃焼ガスが
充填された状態となっている。

【００８１】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等を
原燃料の完全燃焼ガスでパージして燃料電池システムを
停止する。 −作用・効果− 上記構成の燃料電池システムによれば、原燃料の完全燃
焼ガスにより改質系をパージすることができるので、従
来のようにＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従来のＮ₂
のボンベを備えた燃料電池システムに比べてシステムの
簡略化及びコストの削減を図ることができる。また、パ
ージガス用のボンベの交換等も不要となるので、メンテ
ナンスの負担も軽減されることとなる。さらに、燃料改
質器６等の触媒に吸着した硫黄成分の酸化除去をも図る
ことができる。

【００８２】また、原燃料を完全燃焼させるためのＯ₂
が、原燃料を部分酸化改質させるために改質系に空気を
供給する改質用空気供給管２１により供給されるので、
別途Ｏ₂供給手段を設けるよりもシステムの構造が簡略
化されることとなる。

【００８３】さらに、燃料改質器６が酸化触媒（Ｒｕ，
Ｒｈ）を備えているので、燃料電池システムの停止操作
時に燃料改質器６内の原燃料が減少していても、その原
燃料を完全燃焼させることが可能となり、また、触媒に
吸着した硫黄成分を確実に酸化して除去することもでき
る。

【００８４】そして、その酸化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｔ、Ｐｔ−Ｒｕ）が貴金属であることから、触媒が酸化
されることがなく、起動時に還元する必要もない。 （実施形態４）実施形態４に係る燃料電池システムの構
成及び動作は実施形態２と同一である。 −燃料電池システムの停止方法− 定常運転状態にある上記燃料電池システムを、燃料改質
器６等を原燃料の完全燃焼ガスでパージし、且つ燃料電
池１の水素極３を空気でパージして停止する方法につい
て説明する。

【００８５】まず、第１開閉弁１１を閉じ、第２開閉弁
１２及び第３開閉弁１３を開く。

【００８６】次いで、原燃料供給量制御弁１４を徐々に
閉めて原燃料の供給を減少させる一方、改質用空気供給
管２１から燃料改質器６への空気の供給を継続して行う
ことにより、燃料改質器６内部を理論空燃比より酸素過
剰状態とする。また、電池パージ用空気供給管２２から
燃料電池１の水素極３にも空気の供給を行う。このと
き、燃料改質器６には貴金属の酸化触媒（Ｒｕ、Ｒｈ）
が設けられていることから、原燃料の完全燃焼が起こる
こととなる。また、燃料電池１の水素極３はエアブリー
ドされることとなり、電池内部に吸着したＣＯが酸化さ
れることとなる。

【００８７】続いて、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以上となった後又はシステム停止操作開始から所定時
間経過後、原燃料及び空気の燃料改質器６への供給を停
止すると共に、第３開閉弁１３を閉じる。このとき、燃
料改質器６等の内部は、原燃料の完全燃焼ガスが充填さ
れた状態となっている。また、燃料電池１の水素極３は
空気が充填された状態となっている。

【００８８】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等を
原燃料の完全燃焼ガスでパージし、且つ燃料電池１の水
素極３を空気でパージして燃料電池システムを停止す
る。 −燃料電池システムの立ち上げ方法− 本燃料電池システムの立ち上げ方法は、実施形態１と同
一である。 −作用・効果− 上記構成の燃料電池システムによれば、燃料電池１の水
素極３が空気でパージされることとなるので、水素極３
内がエアブリードされ、水素極３に吸着したＣＯを酸化
して除去することができ、燃料電池１の耐久性向上を図
ることができる。

【００８９】その他の作用・効果は実施形態３と同一で
ある。 （実施形態５）実施形態５に係る燃料電池システムの構
成及び動作は実施形態１と同一である。 −燃料電池システムの停止方法− 定常運転状態にある上記燃料電池システムを、燃料改質
器６等及び燃料電池１の水素極３を炭化水素ガスでパー
ジして停止する方法について説明する。

【００９０】まず、改質用空気供給管２１からの燃料改
質器６への空気の供給を徐々に減らして停止する一方、
原燃料供給管２５からの燃料改質器６への原燃料の供給
は継続して行う。このとき、燃料改質器６では徐々に酸
素欠乏状態となる。

【００９１】次いで、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以下となった後、原燃料供給管２５から燃料改質器６
への原燃料の供給を停止する。このとき、酸素が存在し
ないため燃料改質器６等において反応が起こらなくな
り、燃料改質器６等及び燃料電池１の水素極３の内部が
炭化水素ガスで充填された状態となる。

【００９２】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等及
び燃料電池１の水素極３を炭化水素ガスでパージして燃
料電池システムを停止する。 −燃料電池システムの立ち上げ方法− 本燃料電池システムの立ち上げ方法は、実施形態１と同
一である。燃料改質器６等をパージしていた炭化水素ガ
スは、オフガスバーナー１０において完全燃焼されて排
出されることとなる。 −作用・効果− 上記構成の燃料電池システムによれば、炭化水素ガスに
より改質系をパージすることができるので、従来のよう
にＮ₂のボンベを設ける必要がなく、従来のＮ₂のボンベ
を備えた燃料電池システムに比べてシステムの簡略化及
びコストの削減を図ることができる。また、パージガス
用のボンベの交換等も不要となるので、メンテナンスの
負担も軽減されることとなる。

【００９３】また、パージのための炭化水素ガスが、燃
料改質器６に原燃料を供給する原燃料供給管２５から供
給されるので、別途炭化水素ガス供給手段を設けるより
もシステムの構造が簡略化されることとなる。

【００９４】そして、オフガスバーナー１０を備えてい
るので、パージしていた炭化水素ガスを完全燃焼して排
出されることとなり、有害物質の外部放出が防がれる。

【００９５】また、燃料電池システムの立ち上げ時にＣ
Ｏ濃度が高くなるようなことがあっても、第２開閉弁１
２を開き且つ第１開閉弁１１を閉じてバイパス管２７を
流通可能な状態とすることにより、燃料電池１の水素極
３にＣＯが流入するのを防止でき、ＣＯの吸着による燃
料電池１の劣化が防止されることとなる。 （実施形態６）実施形態６に係る燃料電池システムの構
成及び動作は実施形態２と同一である。 −燃料電池システムの停止方法− 次に定常運転状態にある上記燃料電池システムを、燃料
改質器６等を炭化水素ガスでパージし、且つ燃料電池１
の水素極３を空気でパージして停止する方法について説
明する。

【００９６】まず、第１開閉弁１１を閉じ、第２開閉弁
１２及び第３開閉弁１３を開く。

【００９７】次いで、改質用空気供給管２１からの燃料
改質器６への空気の供給を徐々に減らし空気の供給を停
止する一方、原燃料供給管２５からの燃料改質器６への
原燃料の供給は継続して行う。また、電池パージ用空気
供給管２２から燃料電池１の水素極３に空気の供給を行
う。このとき、燃料改質器６では徐々に酸素欠乏状態と
なる。また、燃料電池１の水素極３はエアブリードされ
ることとなり、電池内部に吸着したＣＯが酸化されるこ
ととなる。

【００９８】次いで、燃料改質器６等がそれぞれ所定温
度以下となった後、改質用空気供給管２１から燃料改質
器６への空気の供給を停止すると共に、第３開閉弁１３
を閉じる。このとき、酸素が存在しないため燃料改質器
６等において反応が起こらなくなり、燃料改質器６等の
内部は炭化水素ガスが充填された状態となっている。ま
た、燃料電池１の水素極３は空気が充填された状態とな
っている。

【００９９】そして、オフガスバーナー１０への空気の
供給を停止する。以上のようにして、燃料改質器６等を
炭化水素ガスでパージし、且つ燃料電池１の水素極３を
空気でパージして燃料電池システムを停止する。 −燃料電池システムの立ち上げ方法− 本燃料電池システムの立ち上げ方法は、実施形態１と同
一である。燃料改質器６等をパージしていた炭化水素ガ
スは、オフガスバーナー１０において完全燃焼されて排
出されることとなる。 −作用・効果− 上記構成の燃料電池システムによれば、燃料改質器６等
は炭化水素ガスでパージされ、且つ燃料電池１の水素極
３は空気でパージされることとなるので、水素極３内が
エアブリードされ、水素極３に吸着したＣＯを酸化して
除去することができ、燃料電池１の耐久性向上が図られ
ることとなる。

【０１００】その他の作用・効果は実施形態５と同一で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１，３，５に係る燃料電池システムの
概略構成図である。

【図２】実施形態２，４，６に係る燃料電池システムの
概略構成図である。

【符号の説明】

１ 燃料電池 ２ 酸素極 ３ 水素極 ４ 空気圧縮機 ５ 加湿器 ６ 燃料改質器 ７ ＣＯ変成器 ８ 選択酸化反応器 ９ 脱硫器 １０ オフガスバーナー １１ 第１開閉弁 １２ 第２開閉弁 １３ 第３開閉弁 １４ 原燃料供給量制御弁 ２０ 空気供給管 ２１ 改質用空気供給管 ２２ 電池パージ用空気供給管 ２４ 改質ガス供給管 ２５ 原燃料供給管 ２７ バイパス管 ４１ 改質系熱交換部 ４２ 燃料電池熱交換部 ５０ 水回路 ７１ ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 周司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA01 KK42 MM03 MM08 MM12 MM13

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を生
   成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料
   として発電する燃料電池（１）と、該改質系を空気でパ
   ージするために該改質系に空気を供給するパージ用空気
   供給手段とを備え、 上記改質系への原燃料の供給を停止すると共に、上記パ
   ージ用空気供給手段により該改質系に空気を供給し、該
   改質系の温度が所定温度以下となった後、空気の供給を
   停止して、該改質系を空気でパージして停止するように
   構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 【請求項２】 上記改質系と上記燃料電池（１）の水素
   極（３）とが連通して空気でパージして停止するように
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料
   電池システム。
3. 【請求項３】 上記パージ用空気供給手段は、原燃料を
   部分酸化改質するために上記改質系に空気を供給する改
   質用空気供給手段を兼ねていることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 【請求項４】 上記パージ用空気供給手段兼改質用空気
   供給手段は、燃料電池（１）の酸素極（２）に空気を供
   給する空気供給管（２０）から分岐して上記改質系に空
   気を供給する改質用空気供給管（２１）であることを特
   徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 【請求項５】 上記改質系と上記燃料電池（１）の水素
   極（３）との間の気体の流通を遮断することができる遮
   断手段（１１）と、上記燃料電池（１）の水素極（３）
   に空気を供給する電池パージ用空気供給手段とを備え、 改質系と燃料電池（１）の水素極（３）とを別個に空気
   でパージして停止するように構成されていることを特徴
   とする請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一に記
   載の燃料電池システム。
6. 【請求項６】 上記電池パージ用空気供給手段は、上記
   燃料電池（１）の酸素極（２）に空気を供給する空気供
   給管（２０）又は原燃料を部分酸化改質するために上記
   改質系に空気を供給する改質用空気供給管（２１）から
   分岐して該燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給
   する電池パージ用空気供給管（２２）と、該電池パージ
   用空気供給管（２２）に介設された開閉弁（１３）とを
   備えていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池
   システム。
7. 【請求項７】 上記改質系の排熱を回収する排熱回収装
   置（５０）を備え、停止操作時に該排熱回収装置（５
   ０）が停止するように構成されていることを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の燃料電池シ
   ステム。
8. 【請求項８】 上記改質系が酸化触媒を備えていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載
   の燃料電池システム。
9. 【請求項９】 上記酸化触媒が貴金属であることを特徴
   とする請求項８に記載の燃料電池システム。
10. 【請求項１０】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該改質系と該燃料
    電池（１）の水素極（３）との間の気体の流通を遮断す
    ることができる遮断手段（１１）と、該燃料電池（１）
    の水素極（３）に空気を供給する電池パージ用空気供給
    手段とを備え、 上記遮断手段（１１）により上記改質系と上記燃料電池
    （１）の水素極（３）とを遮断し、上記電池パージ用空
    気供給手段により該燃料電池（１）の水素極（３）を空
    気でパージして停止するように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
11. 【請求項１１】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該改質系を空気で
    パージするために該改質系に空気を供給するパージ用空
    気供給手段とを備えている燃料電池システムの停止方法
    であって、 上記改質系への原燃料の供給を停止すると共に、上記パ
    ージ用空気供給手段により該改質系に空気を供給し、該
    改質系の温度が所定温度以下となった後、空気の供給を
    停止して、該改質系を空気でパージすることを特徴とす
    る燃料電池システムの停止方法。
12. 【請求項１２】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池（１）
    の水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバイパス
    管（２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極（３）
    又は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替手段
    （１１，１２）とを備え、該改質系が空気でパージされ
    た状態で停止している燃料電池システムの立ち上げ方法
    であって、 上記流路切替手段（１１，１２）により上記改質系と上
    記バイパス管（２７）とを連通させると共に、上記改質
    系に原燃料を供給して原燃料の改質を開始し、該改質系
    が所定温度以上となった後、該流路切替手段（１１，１
    ２）により該改質系と上記燃料電池（１）の水素極
    （３）とを連通させることを特徴とする燃料電池システ
    ムの立ち上げ方法。
13. 【請求項１３】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該改質系への原燃
    料の供給量を制御する原燃料供給量制御手段（１４）
    と、該改質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージするため
    に原燃料燃焼用のＯ₂を該改質系に供給するＯ₂供給手段
    とを備え、 上記原燃料供給量制御手段（１４）により上記改質系に
    供給される原燃料を減じると共に、上記Ｏ₂供給手段に
    より該改質系にＯ₂を供給して該改質系内を理論空燃比
    より酸素過剰状態とすることにより原燃料を完全燃焼さ
    せ、該改質系の温度が所定温度以上となった後又は停止
    操作開始から所定時間経過後、原燃料及びＯ₂の供給を
    停止して、該改質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージし
    て停止するように構成されていることを特徴とする燃料
    電池システム。
14. 【請求項１４】 上記Ｏ₂供給手段は、原燃料を部分酸
    化改質させるために上記改質系に空気を供給する改質用
    空気供給手段を兼ねていることを特徴とする請求項１３
    に記載の燃料電池システム。
15. 【請求項１５】 上記Ｏ₂供給手段兼改質用空気供給手
    段は、燃料電池（１）の酸素極（２）に空気を供給する
    空気供給管（２０）から分岐して上記改質系に空気を供
    給する改質用空気供給管（２１）であることを特徴とす
    る請求項１４に記載の燃料電池システム。
16. 【請求項１６】 上記改質系と上記燃料電池（１）の水
    素極（３）との間の気体の流通を遮断することができる
    遮断手段（１１）と、 上記燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給する電
    池パージ用空気供給手段とを備え、 上記改質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージし、且つ上
    記燃料電池（１）の水素極（３）を空気でパージして停
    止するように構成されていることを特徴とする請求項１
    ３乃至請求項１５のいずれか一に記載の燃料電池システ
    ム。
17. 【請求項１７】 上記電池パージ用空気供給手段は、燃
    料電池（１）の酸素極（２）に空気を供給する空気供給
    管（２０）又は原燃料を部分酸化改質させるために上記
    改質系に空気を供給する改質用空気供給管（２１）から
    分岐して上記燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供
    給する電池パージ用空気供給管（２２）と、該電池パー
    ジ用空気供給管（２２）に介設された開閉弁（１３）と
    を備えていることを特徴とする請求項１６に記載の燃料
    電池システム。
18. 【請求項１８】 上記改質系が酸化触媒を備えているこ
    とを特徴とする請求項１３又は請求項１７に記載の燃料
    電池システム。
19. 【請求項１９】 上記酸化触媒が貴金属であることを特
    徴とする請求項１８に記載の燃料電池システム。
20. 【請求項２０】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該改質系への原燃
    料の供給量を制御する原燃料供給量制御手段（１４）
    と、該改質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージするため
    に原燃料燃焼用のＯ₂を該改質系に供給するＯ₂供給手段
    とを備えている燃料電池システムの停止方法であって、 上記原燃料供給量制御手段（１４）により上記改質系に
    供給される原燃料を減じると共に、上記Ｏ₂供給手段に
    より該改質系にＯ₂を供給して該改質系内を理論空燃比
    より酸素過剰状態とすることにより原燃料を完全燃焼さ
    せ、該改質系の温度が所定温度以上となった後又は停止
    操作開始から所定時間経過後、原燃料及びＯ₂の供給を
    停止して、該改質系を原燃料の完全燃焼ガスでパージす
    ることを特徴とする燃料電池システムの停止方法。
21. 【請求項２１】 炭化水素系の原燃料を改質してＨ₂を
    生成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃
    料として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池（１）
    の水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバイパス
    管（２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極（３）
    又は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替手段
    （１１，１２）とを備え、該改質系が原燃料の完全燃焼
    ガスでパージされた状態で停止している燃料電池システ
    ムの立ち上げ方法であって、 上記流路切替手段（１１，１２）により上記改質系と上
    記バイパス管（２７）とを連通させると共に、上記改質
    系に原燃料を供給して原燃料の改質を開始し、該改質系
    が所定温度以上となった後、該流路切替手段（１１，１
    ２）により該改質系と上記燃料電池（１）の水素極
    （３）とを連通させることを特徴とする燃料電池システ
    ムの立ち上げ方法。
22. 【請求項２２】 炭化水素の原燃料を改質してＨ₂を生
    成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料
    として発電する燃料電池（１）と、該改質系を炭化水素
    ガスでパージするために該改質系に炭化水素ガスを供給
    する炭化水素ガス供給手段とを備え、 上記改質系における原燃料の改質を停止すると共に、上
    記炭化水素ガス供給手段により該改質系に炭化水素ガス
    を供給し、該改質系の温度が所定温度以下となった後、
    炭化水素ガスの供給を停止して、該改質系を炭化水素ガ
    スでパージして停止するように構成されていることを特
    徴とする燃料電池システム。
23. 【請求項２３】 上記炭化水素ガス供給手段は、上記改
    質系に原燃料を供給する原燃料供給管（２２）であるこ
    とを特徴とする請求項２２に記載の燃料電池システム。
24. 【請求項２４】 上記改質系と上記燃料電池（１）との
    間の気体の流通を遮断することができる遮断手段（１
    １）と、 上記燃料電池（１）の水素極（３）が空気でパージされ
    るように該燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供給
    する電池パージ用空気供給手段とを備え、 上記改質系を炭化水素ガスでパージし、且つ上記燃料電
    池（１）の水素極（３）は空気でパージして停止するよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項２２又は請
    求項２３に記載の燃料電池システム。
25. 【請求項２５】 上記電池パージ用空気供給手段は、上
    記燃料電池（１）の酸素極（２）に空気を供給する空気
    供給管（２０）又は原燃料を部分酸化改質するために上
    記改質系に空気を供給する改質用空気供給管（２１）か
    ら分岐して該燃料電池（１）の水素極（３）に空気を供
    給する電池パージ用空気供給管（２２）と、該電池パー
    ジ用空気供給管（２２）に介設された開閉弁（１３）と
    を備えていることを特徴とする請求項２４に記載の燃料
    電池システム。
26. 【請求項２６】 上記燃料電池（１）の水素極（３）の
    入口側と出口側とを接続するバイパス管（２７）と、流
    路を該燃料電池（１）の水素極（３）又は該バイパス管
    （２７）に切り替える流路切替手段（１１，１２）とを
    備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２５
    のいずれか一に記載の燃料電池システム。
27. 【請求項２７】 上記燃料電池（１）のオフガスを燃焼
    するオフガスバーナー（１０）を備えていることを特徴
    とする請求項２２乃至請求項２６のいずれか一に記載の
    燃料電池システム。
28. 【請求項２８】 上記オフガスバーナー（１０）が酸化
    触媒を備えていることを特徴とする請求項２７に記載の
    燃料電池システム。
29. 【請求項２９】 炭化水素の原燃料を改質してＨ₂を生
    成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料
    として発電する燃料電池（１）と、該改質系を炭化水素
    ガスでパージするために該改質系に炭化水素ガスを供給
    する炭化水素ガス供給手段とを備えている燃料電池シス
    テムの停止方法であって、 上記改質系における原燃料の改質を停止すると共に、上
    記炭化水素ガス供給手段により該改質系に炭化水素ガス
    を供給し、該改質系の温度が所定温度以下となった後、
    炭化水素ガスの供給を停止して、該改質系を炭化水素ガ
    スでパージして停止することを特徴とする燃料電池シス
    テムの停止方法。
30. 【請求項３０】 炭化水素の原燃料を改質してＨ₂を生
    成する改質系と、該改質系において生成したＨ₂を燃料
    として発電する燃料電池（１）と、該燃料電池（１）の
    水素極（３）の入口側と出口側とを接続するバイパス管
    （２７）と、流路を該燃料電池（１）の水素極（３）又
    は該バイパス管（２７）に切り替える流路切替手段（１
    １，１２）とを備え、該改質系が炭化水素ガスでパージ
    された状態で停止している燃料電池システムの立ち上げ
    方法であって、 上記流路切替手段（１１，１２）により上記改質系と上
    記バイパス管（２７）とを連通させると共に、上記改質
    系に原燃料を供給して原燃料の改質を開始し、該改質系
    が所定温度以上となった後、該流路切替手段（１１，１
    ２）により該改質系と上記燃料電池（１）の水素極
    （３）とを連通させることを特徴とする燃料電池システ
    ムの立ち上げ方法。