JP2008198402A

JP2008198402A - 燃料電池システム

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Publication number: JP2008198402A
Application number: JP2007029873A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Kobayashi; 朋能小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: JP5125135B2

Abstract

【課題】燃料電池システムにおいて、運転停止時のアノードでの水素濃度の不均一を緩和して、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を安価に抑えることである。
【解決手段】エアコンプレッサ２６と、燃料ガス供給弁４２と、燃料ガス循環流路４６に設ける水素ポンプ４８と、制御部６８とを備える。制御部６８は、発電停止指令を表す信号を受けることにより、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給弁４２を閉じる燃料電池運転停止手段７０と、水素ポンプ制御手段７２とを備える。水素ポンプ制御手段７２は、燃料電池スタック１８の発電運転停止後の所定時間経過後に、水素ポンプ４８が駆動するように、水素ポンプ４８を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられた燃料ガス循環装置とを備える燃料電池システムに関する。

燃料電池スタックは、例えばアノード側電極、電解質膜およびカソード側電極から成る膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ）とセパレータとを１組の燃料電池セルとして、これを複数組積層することにより構成している。すなわち、各燃料電池セルは、高分子イオン交換膜から成る電解質膜の一方の面にアノード側電極を、他方の面にカソード側電極を、それぞれ配置して、さらに両側にセパレータを設けることにより構成している。そして、このような燃料電池セルを複数組積層し、さらに集電板、絶縁板およびエンドプレートで狭持することにより、高電圧を発生する燃料電池スタックを構成する。

このような燃料電池では、アノード側電極に燃料ガス、例えば水素を含むガスを供給すると共に、カソード側電極に、酸化ガス、例えば空気を供給する。これにより、燃料ガスおよび酸化ガスが電気化学反応に供されて、起電力を発生し、カソード側電極では、水が生成される。

従来から、特許文献１に記載されているように、空気と水素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、燃料電池本体に水素を供給する水素供給流路と、水素供給流路の上流側に設けられた水素タンクと、燃料電池スタックから排出される水素を水素供給流路に戻す水素循環流路と、水素循環流路に設けられた水素循環ポンプとを備える燃料電池システムが考えられている。この燃料電池システムは、運転停止の際に、水素循環ポンプをオンした状態で、外部負荷を燃料電池本体から切り離し、コンプレッサから燃料電池本体への空気の供給を停止する。また、ダミー抵抗開閉器を閉じて、燃料電池本体とダミー抵抗とを接続する。次に、燃料電池本体の電圧が第１の所定電圧以下になった場合には、水素循環ポンプの回転数を増加し、水素不足を防止するとされている。また、電圧が高い状態で水素供給元弁を閉じて、水素タンクからの水素供給を停止するようにする。また、特許文献１には、残留水素をダミー抵抗に流れる負荷電流で消費するが、負荷電流が適切でないと水素不足を起こして、触媒を支持するカーボン材の腐食劣化反応を引き起こすと記載されている（特許文献１の段落[００３４]等参照。）

また、非特許文献１では、燃料電池の起動時や停止処理時に、燃料電池内のアノード側の流路で水素と酸素とが偏在することにより、異常電位が生じて燃料電池が劣化する可能性があるとされている。

特開２００５−２３５４２７号公報ＣａｒｌＡ．Ｒｅｌｓｅｒ、外６名，「A Reverse−Current Decay Mechanism for Fuel Cells」、Electrochemical and Solid-State Letters、米国、The Electrochemical Society Inc、２００５年、８（６）、ｐ．Ａ２７３−Ａ２７６

上記の特許文献１に記載された燃料電池システム等、従来から知られている燃料電池システムの場合、発電運転を停止し、燃料電池本体から外部に電流が取り出されないようにした後に、燃料電池本体のアノード極において、部分的に水素濃度が高い部分と低い部分とが生じて、その部分同士の間での水素濃度差が大きくなる、すなわち、水素濃度の不均一が大きくなる可能性がある。

ここで、図７は、発電運転停止時において、燃料電池本体を外部負荷から切り離した状態で、燃料電池本体を構成する燃料電池セルの内部の様子を模式的に示す図である。図７に示すように、燃料電池セルの内部には、金属触媒を担持した炭素担体が表面に形成された電解質膜１０が設けられ、電解質膜１０の両側にアノード１２とカソード１４とが存在する。そして、発電運転時には、アノード１２側からのプロトンＨ⁺とカソード１４側の酸素とが反応し、アノード１２の水素が消費されるが、アノード１２側の流路でも水素が届きやすい部分と届きにくい部分とがある。例えば、アノード１２側の流路の出口付近、中央部分等は水素が届きにくくなる可能性がある。そして、発電運転停止時に、コンプレッサから燃料電池本体への空気の供給と、水素タンクから燃料電池本体への水素ガスの供給とを停止すると、クロスリークによりアノード１２側の水素濃度の低い部分に酸素が入り込んで、アノード１２に水素と酸素とが偏在した状態となる。この場合、アノード１２の水素が存在する部分とこれに対応するカソード１４側とで、式（１）（２）に表される反応が生じる。
Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- ‐‐‐ （１）
Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- → ２Ｈ₂Ｏ ‐‐‐ （２）

また、アノード１２側の酸素が存在する部分で、電子の移動およびプロトンＨ⁺の移動により、（３）式の反応が生じる。
Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- → ２Ｈ₂Ｏ ‐‐‐ （３）

また、カソード１４側で、アノード１２側の酸素が存在する部分に対応する領域において、プロトンＨ⁺の移動および電子の移動により、（４）式の反応が生じ、電解質膜１０のカソード１４側で触媒を支持する炭素担体が劣化する、炭素被毒が生じる。また、この場合には、燃料電池本体で異常電位が生じる。
Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ→ ＣＯ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- ‐‐‐ （４）

すなわち、発電運転停止時に、アノード１２において、水素濃度の不均一が大きくなることにより、燃料電池本体で異常電位が生じて、カソード１４側で炭素被毒が生じる可能性がある。この炭素被毒は、燃料電池の性能が早期に低下する原因となる。

また、非特許文献１に記載された燃料電池の場合、運転停止時のアノードでの水素濃度の不均一を緩和して、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を抑える手段を開示するものではない。

本発明の目的は、燃料電池システムにおいて、運転停止時のアノードでの水素濃度の不均一を緩和して、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を安価に抑えることである。

本発明の第１の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。

また、本発明の第２の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。

また、好ましくは、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する。

また、本発明の第３の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。

また、上記の各燃料電池システムにおいて、好ましくは、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後において、燃料ガス循環装置の駆動開始後、予め設定した所定時間を経過すること、または燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が所定値以下になることにより、燃料ガス循環装置の駆動を停止するように、燃料ガス循環装置を制御する。

本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように燃料ガス循環装置を制御する（第１の発明の場合）か、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する（第２の発明の場合）か、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する（第３の発明の場合）。このため、燃料ガス循環装置の駆動により、燃料電池のアノードの水素濃度の不均一を緩和して、異常電位を抑えることができる。この結果、発電運転停止後において、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を安価に抑えることができる。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図面を用いて本発明に係る第１の実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、第１の実施の形態を示している。図１に示すように、燃料電池システム１６は、例えば、燃料電池車に搭載して使用するもので、燃料電池スタック１８を有する。この燃料電池スタック１８は、複数の燃料電池セルを積層すると共に、燃料電池スタック１８の積層方向両端部に、集電板と、エンドプレートとを設けている。そして、複数の燃料電池セルと集電板とエンドプレートとをタイロッド、ナット等で締め付けている。なお、集電板とエンドプレートとの間に絶縁板を設けることもできる。

各燃料電池セルの詳細図は省略するが、例えば、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とにより狭持して成る膜−アセンブリと、その両側のセパレータとを備えたものとする。また、アノード側電極（以下、単に「アノード」という。）には燃料ガスである水素ガスを供給可能とし、カソード側電極（以下、単に「カソード」という。）には酸化ガスである空気を供給可能としている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオン、すなわちプロトンＨ⁺を、電解質膜を介してカソードまで移動させ、カソードで酸素と電気化学反応を起こさせることにより、水を生成する。また、アノードからカソードへ外部回路を通じて電子を移動させることにより起電力を発生する。すなわち、図１に示す、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタック１８は、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する。

また、燃料電池スタック１８の内部で、セパレータの一部またはセパレータの近くに、図１で略示する内部冷却水流路２０を設けている。この内部冷却水流路２０に冷媒である冷却水を流すことにより、燃料電池スタック１８の発電に伴う発熱により温度が上昇しても、その温度が過度に上昇しないようにしている。

また、酸化ガスである空気を燃料電池スタック１８に供給するために、酸化ガス供給流路２２を設けている。また、燃料電池スタック１８から電気化学反応に供された後の空気である空気オフガスを排出するために、酸化ガス系排出流路２４を設けている。酸化ガス供給流路２２の上流部に、酸化ガス供給装置であるエアコンプレッサ２６を設けている。そして、エアコンプレッサ２６により加圧された空気が、加湿器２８で加湿された後、燃料電池スタック１８のカソード側の酸化ガス流路に供給されるようにしている。また、空気を加湿器２８に通過させてから燃料電池スタック１８に供給する本経路３０とは別に、本経路３０と並行にバイパス経路３２を設けている。バイパス経路３２を通過する空気は、加湿器２８を通過せずに、燃料電池スタック１８に供給される。バイパス経路３２の途中に加湿器バイパス弁３４を設けている。

燃料電池スタック１８に供給され、各燃料電池セルで電気化学反応に供された後の空気オフガスは、燃料電池スタック１８から酸化ガス系排出流路２４を通じて排出された後、加湿器２８を通過してから圧力制御弁３６を介して大気に放出される。圧力制御弁３６は、燃料電池スタック１８に送られる空気の供給圧力が、燃料電池スタック１８の運転状態に応じた適切な圧力値になるように制御される。また、加湿器２８は、燃料電池スタック１８から排出された後の空気オフガスから得た水分を、燃料電池スタック１８に供給される前の空気に与えて、加湿する役目を果たす。

また、燃料ガスである水素ガスを燃料電池スタック１８に供給するために燃料ガス供給流路３８を設けている。また、燃料電池スタック１８から電気化学反応に供された後の水素ガスである水素オフガスを排出するために、燃料ガス系排出流路４０を設けている。水素オフガスには、未反応の水素も含まれる。また、燃料ガス供給流路３８の上流部に、燃料ガス供給装置である、高圧水素タンク等の図示しない水素ガス供給装置を設けている。そして、水素ガス供給装置から電磁弁である燃料ガス供給弁４２を介して燃料電池スタック１８に水素ガスが供給されるようにしている。

燃料電池スタック１８のアノード側の燃料ガス流路に供給され、電気化学反応に供された後の水素オフガスは、燃料電池スタック１８から燃料ガス系排出流路４０を通じて排出される。燃料ガス系排出流路４０には気液分離器４４を介して燃料ガス循環流路４６を接続している。燃料ガス循環流路４６は、燃料電池スタック１８から排出された、未反応の水素ガスを含む水素オフガスを、燃料ガス供給流路３８に戻すために設けている。また、燃料ガス循環流路４６に燃料ガス循環装置である、水素ポンプ４８を設けている。水素ポンプ４８は、水素オフガスを、燃料ガス循環流路４６を通じて燃料ガス供給流路３８に戻し、水素ガス供給装置から送られる新たな水素ガスと合流させてから、再び燃料電池スタック１８に供給する。水素ポンプ４８は、二次電池５０に接続され、二次電池５０から電力を供給されて駆動する。水素ポンプ４８は、回転数を調節可能としている。

また、燃料電池スタック１８から排出された水素オフガスは、気液分離器４４で、水分を除去されてから、燃料ガス循環流路４６に送られる。気液分離器４４に排気排水流路５２を接続しており、排気排水流路５２の途中に排気排水弁であり、電磁弁であるパージ弁５４を設けている。排気排水流路５２の下流側に送られたガスおよび水分は、酸化ガス系排出流路２４を通じて送られる空気オフガスと図示しない希釈器で合流させ、水素濃度を十分に低下させてから外部に排出させるようにしている。なお、燃料ガス系排出流路４０または燃料ガス循環流路４６の途中の気液分離器４４から外れた部分等、排気排水流路５２とは別の部分に、電磁弁である排気弁を設けることもできる。

また、二次電池５０はニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。ただし、二次電池５０としては、ニッケルカドミウム電池等、すべての充電可能な電池を使用できる。また、二次電池５０に燃料電池スタック１８が接続されており、燃料電池スタック１８で発電した電力の少なくとも一部を二次電池５０で充電できるようにしている。

また、燃料電池スタック１８を冷却するための冷媒である冷却水は、冷却水経路５６を流れて、燃料電池スタック１８に送られる。冷却水は、燃料電池スタック１８内の内部冷却水流路２０を流れた後、再び冷却水経路５６に送られる。このように冷却水を冷却水経路５６に循環させるために、吐出流量を変化させることができる冷却水ポンプ５８を設けている。また、図１では、冷却水を冷却するためのラジエータ６０、冷却水中の金属イオンを除去するためのイオン交換樹脂６２、冷却水をラジエータに通過させずに流すためのバイパス経路６４および三方弁６６を、それぞれ設けている。

また、エアコンプレッサ２６と水素ポンプ４８と燃料ガス供給弁４２とは、制御部（ＥＣＵ）６８に接続している。制御部６８は、エアコンプレッサ２６と水素ポンプ４８とに駆動を制御する制御信号を出力するとともに、燃料ガス供給弁４２の開閉を制御するための制御信号を出力する。また、制御部６８は、燃料電池運転停止手段７０と、燃料ガス循環装置制御手段である水素ポンプ制御手段７２とを有する。

また、制御部６８には、燃料電池システム１６のイグニッションスイッチとして機能する図示しない起動スイッチが接続されており、起動スイッチからオン状態に対応する発電開始信号を受け取ることを条件に、発電開始処理が実行され、オフ状態に対応する発電停止信号を受け取ることを条件に、発電運転停止処理が実行される。

また、燃料電池運転停止手段７０は、起動スイッチのオフに対応する燃料電池スタック１８の発電運転停止指令を受け取ることを条件に、エアコンプレッサ２６の回転駆動を停止させて（オフさせて）、エアコンプレッサ２６から燃料電池スタック１８への空気の加圧供給を停止させるとともに、燃料ガス供給弁４２を閉じて、水素ガス供給装置から燃料電池スタック１８への水素ガスの供給を停止させる機能を有する。また、燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を受け取ることを条件に、水素ポンプ４８の回転駆動を停止させて（オフさせて）、水素ポンプ４８による燃料ガス循環流路４６から燃料ガス供給流路３８への水素ガスの還流を停止させる機能を有する。

また、水素ポンプ制御手段７２は、発電運転停止から所定時間Ｔａ１経過後に水素ポンプ４８が所定時間Ｔｘ１だけ予め設定した所定回転数で回転駆動するように、水素ポンプ４８を制御する。さらに、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止から所定時間Ｔａｉ（ｉ＝２，３・・・）経過後に、水素ポンプ４８が所定時間Ｔｘｉ（ｉ＝２，３・・・）だけ予め設定した所定回転数で回転駆動するように、水素ポンプ４８を制御する機能を有する。そして、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転駆動がＮ回繰り返されると、回転を停止した状態のまま維持し、発電運転停止処理を終了する。

ここで、所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉおよび回数Ｎは、予め設定しておき、制御部６８のメモリに記憶させておく。所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉは、以下の条件を満たすように求める。図２は、燃料電池スタック１８（図１）の電圧と、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率、すなわち、変化速度と、燃料ガス供給弁４２（図１）の開閉状態と、水素ポンプ４８の駆動状態、すなわち、オンオフ状態とのそれぞれの時間経過を示すタイムチャートである。燃料電池運転停止手段７０が、起動スイッチのオフに対応して運転停止指令を表す信号を受け取り、燃料ガス供給弁４２が閉じられ、水素ポンプ４８の駆動が停止されると、アノードの残留水素とカソードの酸素との反応により、水素が消費されて、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に低下する。そして、燃料電池スタック１８の電圧が一端０近くまで低下した後、再び上昇する。この理由は、上記の図７に示した燃料電池本体の燃料電池セルの模式図を用いて説明したように、燃料電池本体に対応する燃料電池スタック１８を外部負荷から切り離した状態で、アノード１２で水素濃度の不均一が生じて、クロスリークにより、アノード１２に水素と酸素とが偏在することにより、アノード１２の酸素が存在する部分に対応して異常電位が生じることによる。

また、図２に示すように、運転停止、すなわち起動停止から、燃料電池スタック１８（図１）の電圧が所定電圧Ｖａ（図２）以上に上昇するまでの時間Ｔａ１を求めるとともに、燃料電池スタック１８が所定電圧Ｖａ以上になった時点から、水素ポンプ４８の駆動を再開することにより燃料電池スタック１８の電圧がＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下になるまでの時間Ｔｘ１を求める。すなわち、水素ポンプ４８（図１）を駆動すると、アノード側の水素濃度の不均一が緩和されて、異常電位が小さく抑えられる。したがって、水素ポンプ４８の駆動により、図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧はＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下に低下する。水素ポンプ４８は、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖｂになった時点で駆動を停止する。時間Ｔｘ１は、このように電圧がＶａに達した時点からＶｂに低下するまでの時間であり、一方、時間Ｔａ１は運転停止から水素ポンプ４８の駆動を開始するまでの時間である。

また、水素ポンプ４８の駆動を停止してから、燃料電池スタック１８の電圧がアノード側の水素濃度の不均一により、再度所定電圧Ｖａ以上になるまでの時間Ｔａ２（図２）と、所定電圧Ｖａ以上になった時点から、水素ポンプ４８の駆動を再開することにより燃料電池スタック１８の電圧がＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下に低下するまでの時間Ｔｘ２（図２）とを求める。以後、これを繰り返すことにより、水素ポンプ４８の駆動停止から駆動再開までの時間Ｔａｉ（ｉ＝２，３・・・）と、駆動時間Ｔｘｉ（ｉ＝２，３・・・）とを求め、さらに、水素ポンプ４８の駆動を再開しなくても燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上にならなくなるまでの水素ポンプ４８の駆動繰り返し回数を、Ｎ（回）として求める。図２の例の場合は、Ｎ＝３、すなわち、水素ポンプ４８の駆動を３回繰り返し、駆動を停止した後、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ未満に維持されるようになっている。このような所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉおよび回数Ｎは、実験またはシミュレーションから予め求めて、制御部６８（図１）のメモリに記憶させておく。

また、制御部６８は、起動スイッチからの信号等に対応して、エアコンプレッサ２６の駆動状態、加湿器バイパス弁３４、圧力制御弁３６、パージ弁５４等の制御を行う。

次に、図３に示すフローチャートを用いて、起動スイッチのオフに対応する発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタック１８（図１）の発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システム１６の制御方法を説明する。まず、図３のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８（図１）の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２のそれぞれを制御する。また、この場合、制御部６８は、パージ弁５４も閉弁するように制御する。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に０付近まで低下する。なお、パージ弁５４は発電運転停止時に開弁するようにしてもよい。

次に、図３のステップＳ２で、制御部６８（図１）の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、図３のステップＳ３で、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、発電運転停止時点であるｔ₀（図２）から予め設定した所定時間Ｔａ１を経過したか否かを判定する。そして、所定時間Ｔａ１を経過したと判定された場合には、図３のステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１（図２）だけ回転駆動する（オンする）。水素ポンプ４８の回転駆動を開始する時点では、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上となっている。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降し、水素ポンプ４８の回転駆動を停止した所定時間Ｔｘ１経過時点で、所定電圧Ｖａよりも低い所定電圧Ｖｂに低下し、さらに図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に０付近まで低下する。

そして、図３のステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いで図３のステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、水素ポンプ４８の回転停止から所定時間ＴａｉであるＴａ２（図２）を経過したか否かを判定し、回転停止から所定時間Ｔａ２を経過したと判定された場合には、図３のステップＳ７で再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そして図３のステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、図３のステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８までのルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。図２に示す例の場合には、Ｎが３であり、発電運転停止後に水素ポンプ４８の回転駆動を３回繰り返した後、発電運転停止処理を終了する。これにより、発電運転停止処理終了後の放置時間中に燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上になることを防止できる。

このような本実施の形態によれば、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、燃料電池スタック１８の発電運転停止処理後の所定時間Ｔａ１（図２）経過後に、水素ポンプ４８が駆動するように水素ポンプ４８を制御するので、水素ポンプ４８の駆動により、燃料電池スタック１８（図１）のアノードの水素濃度の不均一を緩和して、異常電位を抑えることができる。この結果、発電運転停止後において、カソード側の炭素被毒による燃料電池スタック１８の性能低下を安価に抑えることができる。

また、通常、発電運転停止時に異常電位が生じる部分はある程度限られる。例えば、残留水素が届きにくいアノード側の流路の出口付近、中央付近等に対応する部分で異常電位は生じやすい。このため、本実施の形態のように発電停止処理時に水素ポンプ４８を駆動することにより、残留水素を届きにくい部分にも送りやすくでき、燃料電池システム１６の長寿命化を図れる。また、本実施の形態によれば、発電停止処理時に、水素ガス供給装置から燃料電池スタック１８への水素供給を停止した状態で、水素ポンプ４８を駆動することにより、燃料電池スタック１８内の残留水素を消費できるとともに、クロスリークによりカソードからアノードに窒素が流入するため、最終的には不活性ガスで燃料電池スタック１８のアノード側の流路を掃気したことと同様の効果を得られる。また、水素ポンプ４８は二次電池５０から電力が供給されることにより駆動するので、本実施の形態のように、水素ポンプ４８の駆動回数および駆動時間を制限することで、消費電力を少なくでき、二次電池５０の耐久性を有効に確保できる。

なお、燃料電池スタック１８の温度を検出する温度センサを設けるとともに、検出温度または検出温度の時間変化率が所定値以上であることを条件に水素ポンプ４８を駆動させることにより、水素ポンプ４８の無駄な駆動を抑えるようにすることもできる。

なお、上記の図３に示したフローチャートでは、発電停止処理時の水素ポンプ４８の駆動回数であるＮが２以上の場合を示しているが、駆動回数Ｎが１である、すなわち１回の水素ポンプ４８の駆動で、その後の燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧以上に達しないようにすることもできる。また、水素ポンプ４８の駆動停止から駆動開始までの時間であるＴａ１、Ｔａｉはそれぞれ少なくとも一部同士で同じとすることも互いに異ならせることもできる。また、水素ポンプ４８の１回毎の駆動時間であるＴｘ１、Ｔｘｉも、それぞれ少なくとも一部同士で同じとすることも互いに異ならせることもできる。例えば、水素ポンプ４８の駆動繰り返し回数のそれぞれの状況に応じて、１回毎の駆動時間であるＴｘ１、Ｔｘｉを異ならせることもできる。

［第２の発明の実施の形態］
図４は、本発明に係る第２の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合には、上記の第１の実施の形態と異なり、発電運転停止処理の実行時に、水素ポンプ４８の回転駆動を開始する時点を判定するために、予め設定した所定時間Ｔａ１、Ｔａｉを用いるのではなく、燃料電池スタック１８の電圧の測定値を用いている。このために、本実施の形態の場合には、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧取得部である電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。

そして、図４のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２をそれぞれ制御する。

次に、図４のステップＳ２で、制御部６８の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、ステップＳ３で、水素ポンプ制御手段７２は、燃料電池スタック１８の電圧が第１の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖｂ（図２参照）以下に低下した後、所定電圧Ｖｂよりも高い第２の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１（図２参照）だけ回転駆動する（オンする）。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降し、水素ポンプ４８の回転駆動を停止した時点で、所定電圧Ｖａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下となる。

次いで、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いでステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止後、燃料電池スタック１８の電圧が再度第２の所定電圧に対応する、Ｖａ以上に上昇したか否かを判定し、Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ７で、再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そしてステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８のルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。

［第３の発明の実施の形態］
図５は、本発明に係る第３の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、本実施の形態の場合も、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合も、上記の図４に示した第２の実施の形態と同様に、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。特に、本実施の形態の場合には、上記の図４に示した第２の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８を回転駆動する毎の、水素ポンプ４８を回転駆動する時間Ｔｘ１，Ｔｘｉ（図２参照）を予め設定するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動後、燃料電池スタック１８の電圧が第２の所定電圧に対応する、Ｖｂ（図２参照）以下に低下したことを条件に水素ポンプ４８の回転駆動を停止するようにしている。

すなわち、図５のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２を、それぞれ制御する。

次に、図５のステップＳ２で、制御部の水素ポンプ制御手段７２は、ｎに１を代入する。次いで、水素ポンプ制御手段７２は、ステップＳ３で、燃料電池スタック１８の電圧が第１の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖｂ（図２参照）以下に低下した後、所定電圧Ｖｂよりも高い第２の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖａ以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転駆動を開始する。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降する。そして、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖｂ以下に低下したか否かを判定し、所定電圧Ｖｂ以下となった場合にステップＳ６で水素ポンプ４８の回転駆動を停止する。

次いで、ステップＳ７において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ８に移行し、水素ポンプ制御手段７２は、ｎにｎ＋１を代入し、ステップＳ９において、水素ポンプ４８の回転停止後に燃料電池スタック１８の電圧が再度所定電圧Ｖａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４からステップＳ９のルーチンを、ステップＳ７でｎがＮ以上と判定されるまで繰り返す。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態または図４に示した第２の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。

［第４の発明の実施の形態］
図６は、本発明に係る第４の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、本実施の形態の場合も、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合も、上記の図４に示した第２の実施の形態および図５に示した第３の実施の形態と同様に、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。特に、本実施の形態の場合には、上記の図４に示した第２の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８の回転駆動を開始するか否かを判定するために、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率、すなわち電圧の変化速度を測定し、電圧の時間変化率が所定値以上か否かを判定している。

すなわち、図６のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２を、それぞれ制御する。

次に、図６のステップＳ２で、制御部６８の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、水素ポンプ制御手段７２は、ステップＳ３で、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値に対応する、所定電圧Ｖｂまたは所定変化率ｄＶｂ（図２参照）以下に低下した後、電圧の時間変化率が所定変化率ｄＶｂよりも高い第２の所定値に対応する、所定変化率ｄＶａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。すなわち、上記の図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率は、発電運転停止時以降に徐々に低下した後、徐々に上昇し、一定値で推移した後、燃料電池スタック１８の電圧が上昇を開始する前に上昇し、下降を開始する前に下降する。

このことから、ステップＳ３において、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率の測定値が所定変化率ｄＶａ以上に上昇したと判定された場合に、ステップＳ４で、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１だけ回転駆動する（オンする）。これにより、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率は少し上昇した後、下降し、所定変化率ｄＶａよりも小さくなる。

そして、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いでステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止後、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率が再度所定変化率ｄＶａ以上に上昇したか否かを判定し、ｄＶａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ７で、再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そしてステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８のルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。

このように本実施の形態の場合には、水素ポンプ制御手段７２は、発電運転停止後、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値に対応する、所定電圧Ｖｂまたは所定変化率ｄＶｂ以下に低下した後、所定変化率ｄＶｂよりも高い第２の所定値に対応する、所定変化率ｄＶａ以上に上昇することにより、水素ポンプ４８が駆動するように、水素ポンプ４８を制御する。このため、上記の図４、図５に示した第２の実施の形態、第３の実施の形態のように、発電運転停止後の水素ポンプ４８の駆動開始を燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧以上に上昇することを条件とする場合に比べて、水素ポンプ４８の駆動開始をより有効に判定できる。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。

なお、図示は省略するが、その他の実施の形態として、上記の図６に示した第４の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８（図１）を回転駆動する毎の、水素ポンプ４８を回転駆動する時間Ｔｘ１、Ｔｘｉを予め設定するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動後、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が、Ｖｂ、ｄＶｂ等の所定値以下に低下したことを条件に水素ポンプ４８の回転駆動を停止するようにすることもできる。

また、上記の各実施の形態において、水素ポンプ４８（図１）の駆動回数が予め設定したＮ回に達した時点で発電運転停止処理を終了するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動停止後、予め設定した所定時間内等において、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が所定値以上に上昇しないことを条件に、発電運転停止処理を終了することもできる。また、上記の図４から図６に示した第２の実施の形態から第４の実施の形態において、発電運転停止後の燃料電池スタック１８の電圧を連続的に監視する以外に、燃料電池スタック１８の電圧を一定時間置きや、ある特定のパターンで間欠監視を行うようにすることもできる。

第１の発明の実施の形態の燃料電池システムの基本構成を示す図である。同じく燃料電池システムの発電運転停止処理を行う場合に、燃料電池スタックの電圧、燃料電池スタックの電圧の時間変化率、燃料ガス供給弁の開閉状態、水素ポンプの駆動状態の時間経過をそれぞれ示すタイムチャートである。同じく発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。第２の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。第３の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。第４の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。従来構成の燃料電池システムの１例において、発電運転停止時における燃料電池本体の燃料電池セル内部の様子を模式的に示す図である。

符号の説明

１０電解質膜、１２アノード、１４カソード、１６燃料電池システム、１８燃料電池スタック、２０内部冷却水流路、２２酸化ガス供給流路、２４酸化ガス系排出流路、２６エアコンプレッサ、２８加湿器、３０本経路、３２バイパス経路、３４加湿器バイパス弁、３６圧力制御弁、３８燃料ガス供給流路、４０燃料ガス系排出流路、４２燃料ガス供給弁、４４気液分離器、４６燃料ガス循環流路、４８水素ポンプ、５０二次電池、５２排気排水流路、５４パージ弁、５６冷却水経路、５８冷却水ポンプ、６０ラジエータ、６２イオン交換樹脂、６４バイパス経路、６６三方弁、６８制御部（ＥＣＵ）、７０燃料電池運転停止手段、７２水素ポンプ制御手段。

Claims

酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。
酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。
酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後において、燃料ガス循環装置の駆動開始後、予め設定した所定時間を経過すること、または燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が所定値以下になることにより、燃料ガス循環装置の駆動を停止するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。