CN101542811B - 燃料电池系统及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种充分确保质子的传导性以及能量的转换效率、并且对应于启动停止型的运转方式的可以有效地抑制高分子电解质膜的劣化、且具备卓越的耐久性的燃料电池系统以及其运转方法，燃料电池系统(100)具备燃料电池(11)、燃料气体供给装置(16)以及氧化剂气体供给装置(17)、控制所述燃料电池温度的温度控制装置(19)、加湿氧化剂气体的加湿器(18)；还具备控制装置(20)，该控制装置(20)被构成为：在发电时将燃料气体的露点控制为所述燃料电池的温度以上、并且将氧化剂气体的露点控制为小于所述燃料电池的温度，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，至少使该燃料电池的温度与氧化剂气体的露点一致。

Description

燃料电池系统及其运转方法
技术领域
本发明涉及使用含氢燃料气体以及含氧氧化剂气体进行发电的燃料电池系统及其运转方法。
背景技术
一直以来，由于利用发电时所产生的热能的系统构筑较为容易，所以可以高效率小规模发电的燃料电池系统作为可以实现能源高利用率的分散型发电系统正在不断被开发。
燃料电池系统具备燃料电池作为其发电部的主体。该燃料电池可以使用，例如磷酸型电池、熔融碳酸盐型燃料电池、碱性水溶液型燃料电池以及高分子电解质型燃料电池等。在这些燃料电池内，高分子电解质型燃料电池可以在50℃～120℃左右的比较低的温度条件下发电，且具有输出密度高及寿命长的特征。为此，高分子电解质型燃料电池被期待应用于要求高输出特性及瞬间启动的电动汽车的动力电源或者要求长期可靠性的家庭用热电联供系统等。
在高分子电解质型燃料电池中，在其发电运转时，含氢燃料气体被提供给阳极侧，含氧氧化剂气体则被提供给阴极侧。然后，在高分子电解质型燃料电池的阳极上，所提供的氢被转换成电子和质子。在阳极上所产生的电子经由被连接于燃料电池系统的外部负载而达到高分子电解质型燃料电池的阴极。而在阳极上所产生的质子通过高分子电解质膜而到达阴极。此外，在高分子电解质型燃料电池的阴极上，使用经由外部负载而到达的电子、通过高分子电解质膜而到达的质子以及被提供给阴极侧的氧化剂气体而生成水。由这一系列机制从高分子电解质型燃料电池输出电力，从而驱动外部负载。其中，燃料气体是由，例如由甲烷通过水蒸汽重整反应而生成氢的燃料气体供给装置提供的。此外，氧化剂气体是由，例如由西洛克风扇从大气中采集空气的氧化剂气体供给装置提供。
然而，在具备高分子电解质型燃料电池的燃料电池系统中，为了确保从阳极侧到阴极侧的质子的传导性，有必要将其高分子电解质膜维持在湿润状态。为此，在这个燃料电池系统中，被加湿的燃料气体以及被加湿的氧化剂气体分别被提供给阳极侧以及阴极侧。此外，在这个燃料电池系统中，为了充分确保在将化学反应的自由能转换为电能时的能量转换效率，例如在将燃料气体的露点设定为Tda、将氧化剂气体的露点设定为Tdc、将高分子电解质型燃料电池的温度设定为Tcell时，在满足Tcell＞Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的运转条件(以下将该运转条件称为“低加湿运转条件”)下运转高分电解质型燃料电池。由此，燃料电池系统可以在长时间内保持稳定并发挥规定的发电能力(例如参照日本专利文献1)。
此外，在该燃料电池系统的发电运转中，由于在不需要燃料电池系统所产生的电能以及热能中的任一个的情况下没有必要进行发电运转，所以，通常采用对应于具体情况而使高分子电解质型燃料电池的发电运转启动或者停止的启动停止型的运转方式。在该启动停止型的运转方式中，当不需要电能以及热能中的任一个时，燃料电池系统的控制装置在使燃料气体供给装置以及氧化剂气体供给装置的工作停止之后，切断高分子电解质型燃料电池与外部负载的电连接。由此，高分子电解质型燃料电池的状态变成了开路状态。然后，为了防止高分子电解质膜的干燥，控制装置将被加湿的惰性气体封入到高分子电解质型燃料电池的内部。或者，控制装置切断高分子电解质型燃料电池与燃料气体供给装置以及氧化剂气体供给装置的连接，从而密闭高分子电解质型燃料电池的燃料气体用通道以及氧化剂气体用通道。由此，可以在长时间内防止燃料电池系统的高分子电解质膜的干燥(例如参照日本专利文献2，3，4)
日本专利文献1：日本专利申请平04-502749号公报
日本专利文献2：日本专利申请公开平06-251788号公报
日本专利文献3：日本专利申请公开2004-163037号公报
日本专利文献4：日本专利申请公开2004-006166号公报
发明内容
然而，在上述以往的燃料电池系统中，尽管利用密封入被加湿的惰性气体或者密闭燃料气体用通道以及氧化剂气体用通道以防止经长时期搁置而引起的电解质膜的干燥，但是高分子电解质膜的劣化却仍然会随着时间而不断发展，所以存在高分子电解质型燃料电池的发电能力随着时间而下降的问题。这是由于燃料电池系统在停止发电运转时，在低加湿运转条件下进行运转的高分子电解质型燃料电池与外部负载的电连接被切断而形成开路状态。
此外，在以往的燃料电池中，伴随着高分子电解质型燃料电池的启动停止次数的增加，高分子电解质膜上的破裂等的破损会不断发展，从而造成高分子电解质型燃料电池随着时间的推移而引起发电能力下降的问题。这是由于重复进行发电运转时的低加湿运转和发电运转后的被加湿的惰性气体的封入而引起高分子电解质膜的反复膨涨和反复收缩，使应力被集中于高分子电解质膜的一部分上。
本发明正是为了解决上述一直以来的课题而悉心研究的结果，目的在于提供一种充分确保质子的传导性以及能量的转换效率且对应于启动停止型运转方式、可以有效地抑制高分子电解质膜的劣化的、具备卓越耐久性的燃料电池系统以及其运转方法。
本发明人为了达到上述目的而反复悉心研究，结果发现如果是在与上述“低加湿运转条件”有若干不同的“适宜的低加湿运转条件”之下，不必进行在Tcell＞Tda以及Tcell＞Tdc的低加湿运转条件下的运转，就可以充分确保高分子电解质型燃料电池中从阳极侧到阴极侧的质子传导性以及获得电能时的能量转换效率，从而完成了本发明。
此外，本发明人基于以下事实，即在低加湿运转条件下运转燃料电池系统的情况下，从以该低加湿运转条件进行运转的状态停止发电运转时，特别容易发生高分子电解质膜的干燥所导致的劣化，发现在使高分子电解质型燃料电池的放电停止之前，将输出电压保持在比开路电压更低的指定范围内，适宜地调节高分子电解质膜的含水量，有利于达到上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明所涉及的燃料电池系统，具备使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池、将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置、将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置、以及至少控制所述燃料电池、所述燃料气体供给装置以及所述氧化剂气体供给装置的控制装置；还具备控制所述燃料电池温度的温度控制装置以及加湿装置的至少一方，其中所述加湿装置加湿提供给所述燃料电池的所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方；所述控制装置被构成为：在所述燃料电池发电时，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置的至少一方，以将所述燃料气体以及所述氧化剂气体的一方的露点控制在所述燃料电池的温度以上、并且将另一方的露点控制为小于所述燃料电池的温度，此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置的至少一方，从而至少使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
此外，本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法是具备使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池、将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置、以及将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置的燃料电池系统的运转方法，在所述燃料电池发电时，将所述燃料气体以及所述氧化剂气体的一方的露点控制在所述燃料电池的温度以上，并且将另一方的露点控制为小于所述燃料电池的温度，此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，至少使所述燃料电池的温度和所述另一方的露点一致，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
采用所涉及的构成，则通过在燃料电池系统发电时将燃料气体以及氧化剂气体的一方的露点控制在燃料电池的温度以上并且将另一方的露点控制为小于所述燃料电池的温度，由于大幅度地抑制了高分子电解质膜重复地膨胀与收缩，所以可以有效地抑制应力被集中于高分子电解质膜的一部分上。
此外，在将燃料电池系统的状态从发电运转状态转换至发电运转停止状态的过程中，控制装置控制温度控制装置以及加湿装置的至少一方，从而至少使燃料电池的温度与燃料气体以及氧化剂气体中露点较低的一方的露点一致之后，切断燃料电池与负载的电连接，所以可以使高分子电解质膜的含水量相对地上升。
于是，由此，因为可以抑制高分子电解质膜的劣化，从而可以提供一种具备卓越的耐久性的燃料电池系统。
在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，所述控制装置控制所述温度控制装置以及所述加湿装置的至少一方，以使所述另一方的露点在所述燃料电池的温度以上。
此外，在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法中，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，将所述另一方的露点控制为所述燃料电池的温度以上。
采用所涉及的构成，可以充分地加湿高分子电解质膜。由此，可以抑制高分子电解质膜的劣化，充分确保燃料电池的耐久性。
在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池中，所述控制装置控制所述温度控制装置，以降低所述燃料电池的温度，从而使该燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
此外，在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法中，降低所述燃料电池的温度，以使该燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
采用所涉及的构成，可以容易地使燃料电池的温度与燃料气体以及氧化剂气体的另一方的露点一致。
在上述的情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，在降低所述燃料电池的温度时，将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
此外，在上述情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法中，在降低所述燃料电池的温度时，将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
采用所涉及的构成，由于在降低燃料电池的温度时将燃料电池的输出电流密度控制在发电时的输出电流密度以下，从而可以抑制伴随着发电而生成的水的生成量。由此，可以防止在燃料电池中发生通道闭塞。
在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，所述控制装置控制所述温度控制装置内的冷媒的流量以及温度的至少一方，从而使所述燃料电池的温度下降。
采用所涉及的构成，由于控制了温度控制装置内的冷媒的流量以及温度的至少一方，因此可以容易地使燃料电池的温度下降。
此外，在上述的情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，所述控制装置控制所述加湿装置，以使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升，从而使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
此外，在上述的情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法中，使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升，以使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
采用所涉及的构成，也可以容易地使燃料电池的温度与燃料气体以及氧化剂气体的另一方的露点一致。
在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升时，所述控制装置将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
此外，在此情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法中，在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升时，将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
采用所涉及的构成，由于在使燃料气体以及氧化剂气体的至少一方的露点上升时将燃料电池的输出电流密度控制在发电时的输出电流密度以下，因此可以抑制伴随着发电而生成的水的生成量。由此，可以防止在燃料电池中发生通道闭塞。
在上述的情况下，在本发明所涉及的燃料电池系统中，所述控制装置利用所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的流量以及温度的至少一方控制所述加湿装置内的加湿器的温度，从而使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升。
采用所涉及的构成，由于利用燃料气体以及氧化剂气体的至少一方的流量以及温度的至少一方来控制加湿装置内的加湿器的温度，因此可以容易地使燃料气体以及氧化剂气体的至少一方的露点上升。
发明效果
本发明是以上述的形式构成的，可以提供一种对应于充分确保质子的传导性以及能量的转换效率、并且对应于启动停止型运转方式的、可以有效地抑制高分子电解质膜的劣化、具备卓越耐久性的燃料电池系统以及其运转方法。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的燃料电池的截面构成的截面图。
图2是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的方块图。
图3是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中的燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、燃料电池的输出电压Vfc随时间变化的时间图表。
图4是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
图5是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的方块图。
图6是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中的燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。
图7是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
图8是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中的燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。
图9是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
图10是示意性地表示本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中的燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。
图11是示意性地表示本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
图12是概念性地表示利用本发明解决以往的问题的机理的解说图。
符号说明
1.高分子电解质膜、2a，2c.催化剂反应层、3a，3c.其气体扩散层、
4a.阳极、4c.阴极、5.MEA(膜/电极接合体)、
6a.燃料气体通道、6c.氧化剂气体通道、7a，7c.隔板、
8a，8c.冷却水通道、9a，9c.密封垫圈、10.密封垫圈
11.燃料电池(高分子电解质型燃料电池)、12.燃料气体供给部、
13.氧化剂气体供给部、14.燃料气体排出部、
15.氧化剂气体排出部、16.燃料气体供给装置
17.氧化剂气体供给装置、18.加湿器、18a，18c.加湿器
19.温度控制装置、20.控制装置、21a，21c.露点传感器
22.温度传感器、23.控制器、24.露点控制装置、25.三通阀
101.燃料电池(主要部分)、102.单电池(cell)、
100～200.燃料电池系统
具体实施方式
以下参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。其中，在以下的说明中，将具备高分子电解质型燃料电池的高分子电解质型燃料电池系统简称为“燃料电池系统”。此外，在以下的说明中将高分子电解质型燃料电池简称为“燃料电池”。此外，在以下的说明中，将膜/电极接合体记为“MEA”
(第1实施方式)
首先，参照图1以及图2说明本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的构成。
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的燃料电池的截面构成的截面图。其中，在图1中，为了清楚地说明燃料电池的基本构成，仅摘录了燃料电池的主要部分进行图示。
如图1所示，在本实施方式所涉及的燃料电池101中，在MEA5的周边部配置有一对密封垫圈9a以及密封垫圈9c配置，并由一对隔板7a以及隔板7c夹持。由此，在本实施方式所涉及的燃料电池101中构成了单电池102。于是，多个该单电池被串联层叠从而形成燃料电池101。
更加详细地说，如图1所示，MEA5具备拥有质子传导性的高分子电解质膜1。该高分子电解质膜1在含水状态下选择性地输送质子。该高分子电解质膜1的质子输送功能是通过在含水状态下被固定于高分子电解质膜1的固定电荷的电离、同时作为该固定电荷的反离子的氢被离子化从而成为可移动来实现的。然后，如图1所示，在该高分子电解质膜1的两面的中央部，将以担载白金类的金属催化剂的碳粉末为主成分的催化剂反应层2a以及催化剂反应层2c彼此相对地设置。在此，在这些催化剂反应层2a，2c中的催化剂反应层2a上，由图1中未图示的燃料气体供给装置提供的燃料气体中的氢，如化学式(1)所示，被转换成电子和质子。在催化剂反应层2a生成的电子，经由被连接于燃料电池系统的图1中未图示的外部负载，到达催化剂反应层2c。此外，在催化剂反应层2a生成的质子通过高分子电解质膜1而到达催化剂反应层2c。此外，如化学式(2)所示，在燃料电池101的催化剂反应层2c上，经由外部负载而到达的电子和通过高分子电解质膜1而到达的质子以及由图1中未图示的由氧化剂气体供给装置所提供的氧化剂气体中的氧生成了水。由这一系列的化学反应，燃料电池101在输出电力的同时也产生了热。
H2→2H++2e-             化学式(1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O    化学式(2)
此外，如图1所示，在没有与催化剂反应层2a以及催化剂反应层2c的高分电解质膜1接触的面上，气体扩散层3a以及气体扩散层3c被设置为彼此相对。这些气体扩散层3a以及气体扩散层3c兼备燃料气体以及氧化剂气体的通气性和传导性，并且被设置为分别电连接于催化剂反能应层2a以及催化剂反应层2c的表面。
然后，在该燃料电池101中，由催化剂反应层2a和气体扩散层3a构成阳极4a。此外，在该燃料电池101中，由催化剂反应层2c和气体扩散层3c构成阴极4c。此外，在该燃料电池101中，由高分子电解质膜1和阳极4a以及阴极4c构成MEA5。
此外，如图1所示，MEA5的高分子电解质膜1被电绝缘性的密封垫圈9a以及密封垫圈9c所夹持，此外，这些密封垫圈9a以及密封垫圈9c和气体扩散层3a以及气体扩散层3c被传导性的隔板7a以及隔板7c所夹持。由此，在燃料电池中101中构成了单电池102。在此，在该单电池102中，在与隔板7a的气体扩散层3a相接触的面上设置凹陷的燃料气体通道6a。该燃料气体通道6a在将由燃料气体供给装置所提供的燃料气体提供给MEA5的气体扩散层3a的同时，将通过催化剂反应而产生的气体以及剩余的燃料气体排出至单电池102的外部。此外，在该单电池102中，在与隔板7c的气体扩散层3c相接触的面上设置凹陷的氧化剂气体通道6c。该氧化剂气体通道6c在将由氧化剂气体供给装置所提供的氧化剂气体提供给MEA5的气体扩散层3c的同时，将利用催化剂而产生的气体以及剩余的氧化剂气体排出至单电池102的外部。此外，隔板7a以及气体扩散层3a被电连接，同样，隔板7c以及气体扩散层3c也被电连接。
然后，如图1所示，多个单电池102被串联地层叠从而构成了燃料电池101。在此，在该燃料电池101中，使一方的单电池102的隔板7a与另一方的单电池102的隔板7c电连接，并将多个单电池102串联地电连接，以获得所期望的输出电压。此外，在该燃料电池101中，在与隔板7a所邻接的隔板7c相接触的面上、以及在与隔板7c所邻接的隔板7a相接触的面上分别形成彼此相对的凹部。由此，构成了冷却水通道8a以及冷却水通道8c。此外，为了防止贯穿流经于这些冷却水通道8a以及冷却水通道8c的冷却水的泄漏，在与隔板7a所邻接的隔板7c之间设置密封垫圈10。从图1中未图示的冷却水供给装置将冷却水提供给冷却水通道8a以及冷却水通道8c，该冷却水冷却发电运转时发热的燃料电池101。在此，利用冷却水从燃料电池101回收的热能被用于，例如加热热水。
图2是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的方块图。其中，在图2中，所显示的只是摘录了用于说明本发明所必要的构成要素，其他的构成要素则被省略了图示。
如图2所示，本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统100具备被供给燃料气体以及氧化剂气体而进行发电的燃料电池11(相当于由图1所表示的燃料电池101)作为其发电部的主体。此外，该燃料电池系统100具备分别生成提供给燃料电池11的燃料气体以及氧化剂气体的燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17、在传送途中加湿从该氧化剂气体供给装置17提供给燃料电池11的氧化剂气体的加湿器18、分别检测该加湿器18以及上述的燃料气体供给装置16所提供的氧化剂气体以及燃料气体的露点温度(以下简称为“露点”)的露点传感器21a以及露点传感器21c。
此外，该燃料电池系统100具备利用冷却介质(例如冷却水)控制被提供燃料气体以及氧化剂气体而进行发电的燃料电池11的温度的温度控制装置19、检测在该温度控制装置19和上述燃料电池11之间进行循环的冷却介质的温度的温度传感器22。此外，该燃料电池系统100具备上述的燃料电池11、燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17、适宜控制温度控制装置19的工作的控制装置20。
更为详细地说，如图2所示，燃料电池11具有燃料气体供给部12以及氧化剂气体供给部13、燃料气体排出部14以及氧化剂气体排出部15。在燃料电池系统100发电运转时，燃料气体供给装置16所生成的燃料气体，在利用露点传感器21a检测出其露点之后，被提供给燃料电池11的燃料气体供给部12。然后，燃料电池11中剩余的燃料气体(废燃料气体)从燃料电池11的燃料气体排出部14排出。此外，氧化剂气体供给装置17所提供的氧化剂气体在被加湿器18加湿并且利用露点传感器21c检测出其露点之后，被提供给燃料电池11的氧化剂气体供给部13。然后，燃料电池11中剩余的氧化剂气体(废氧化剂气体)从燃料电池11的氧化剂气体排出部15排出。
燃料气体供给装置16是由，例如重整器构成的，使用城市燃气或者丙烷气等原料并通过水蒸汽重整反应生成富含氢的燃料气体。该燃料气体在水蒸汽重整反应时被加湿，并以含有水蒸汽的状态被提供给燃料电池11。这样，通过将含有水蒸汽的燃料气体从燃料气体供给装置16提供给燃料电池11，将燃料电池11的图2中未图示的高分子电解质膜维持在湿润状态。在此，虽然在本实施方式中没有例示，但是在使用被充填于氢气耐高压钢瓶的纯氢作为燃料气体的情况下，为了加湿该纯氢，在燃料气体供给装置16和露点传感器21a之间设置加湿器。
氧化剂气体供给装置17是由，例如西洛克风扇构成的，从大气中获取作为氧化剂气体的空气。然后，将所获取的空气提供给燃料电池11。在此，从大气中获取的空气中通常不含有用于湿润燃料电池11的高分子电解质膜所必需的量的水蒸汽。为此，如图2所示，在燃料电池系统100中，在氧化剂气体供给装置17和露点传感器21c之间设置加湿器18。该加湿器18在加湿由氧化剂气体供给装置17所排出的空气之后将其提供给燃料电池11。由此，通过从氧化剂气体供给装置17提供被加湿器18加湿的空气，也可以将燃料电池11的高分子电解质膜维持在湿润状态。
露点传感器21a检测从燃料气体供给装置16被提供给燃料电池11的燃料气体的露点。此外，露点传感器21c检测从氧化剂气体供给装置17被提供给燃料电池11的氧化剂气体的露点。在本实施方式中，将由这些露点传感器21a以及露点传感器21c检测出的燃料气体的露点以及氧化剂气体的露点看作燃料电池11内部的燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc。在此，这些露点传感器21a以及露点传感器21c，只要相对于燃料气体以及氧化剂气体的种类具备耐久性而且具备温度耐久性，则可以使用任意的露点传感器。此外，燃料气体的露点Tda依赖于燃料气体供给装置16(正确地说应该是构成燃料气体供给装置16的重整器)的性能，氧化剂气体的露点Tdc依赖于加湿器18的性能。为此，可以使用根据重整器的工作条件计算出的露点作为燃料气体的露点Tda，也可以使用根据加湿器18的工作条件计算出的露点或者加湿器18的温度(实测值)作为氧化剂气体的露点Tdc。
温度控制装置19是由，例如使冷却介质循环的循环泵、使循环的冷却介质放热的放热器(冷却叶片、热交换器等)构成的。该温度控制装置19在，例如将由水构成的冷却介质提供给燃料电池11的同时，从燃料电池11回收利用伴随着发电所产生的热被加热而温度上升的冷却介质。然后，温度控制装置19在冷却了温度上升了的冷却介质之后，再将其提供给燃料电池11。或者，该温度控制装置19，通过变化冷却介质的流量以及温度的至少1个条件，从而降低燃料电池11的温度。例如，通过增加温度控制装置19内的冷却介质的流量，从而可以使燃料电池11的温度下降。此外，通过降低冷却介质的温度，可以使燃料电池11的温度下降。由此，温度控制装置19将燃料电池11的温度维持在一定的温度。在此，利用冷却介质从燃料电池11回收的热能被用于，例如加热热水。
温度传感器22检测从燃料电池11向温度控制装置19排出的冷却介质的温度。在本实施方式中，将由该温度传感器22检测出的冷却介质的温度看作燃料电池11的温度Tcell。在此，在本发明中，将在燃料电池11中实际最高温度定义为燃料电池11的温度Tcell。温度Tcell的检测方法可以为测定被提供给燃料电池11的冷却介质的温度的方法、利用热电偶直接测定构成燃料电池11的图2中未图示的隔板的温度的方法、测定从燃料电池11排出的冷却介质的温度的方法等。此外，因为从入口被提供的冷却介质与燃料电池11热交换之后从出口排出，所以燃料电池11中的最高温度部分被设定为燃料电池11中的冷却介质的出口部分。因此，在本实施方式中，利用温度传感器22检测从燃料电池11被排出到温度控制装置19的冷却介质的温度。
此外，控制装置20至少要适宜地控制燃料电池11、燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17、温度控制装置19的工作。该控制装置20具备，例如MPU以及储存器，根据预先存储在储存器中的数据，分别适宜控制至少燃料电池11、燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17、温度控制装置19的工作。
接着，参照附图2～图4说明本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的工作。
在本发明的实施方式中，在燃料电池系统的发电运行中，燃料电池的温度Tcell以及燃料气体的露点Tda满足Tcell≤Tda的关系。此外，在本发明的实施方式中，在燃料电池系统的发电运行中，燃料电池的温度Tcell以及氧化剂气体的露点Tdc满足Tcell＞Tdc的关系。在本说明书中，将满足Tcell≤Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的运转条件称为“适宜的低加湿运转条件”。
其中，在本发明的实施方式中，在燃料电池系统的发电运转中，也可以采用，例如分别满足燃料电池中的冷却介质的入口部分的温度≤Tda＜Tcell、且燃料电池中的冷却介质的入口部分的温度≤Tdc＜Tcell的相互关系的运转条件。这样，即使在燃料电池的温度Tcell以及燃料气体的露点Tda不满足Tcell≤Tda的相互关系的情况下，只要氧化剂气体的露点Tdc为比较接近于燃料电池的温度Tcell的指定范围内的露点，也可以取得本发明的效果。
本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作，除了燃料电池在被适宜地低加湿运转条件下进行运转、切断该燃料电池和外部负载的电连接(总之，燃料电池成为开路状态)之前充分而且切实地加湿高分子电解质膜之外，其余均与以往的燃料电池系统的工作相同。为此，以下只就有关本实施方式所涉及的燃料电池系统的特征性的工作加以详细的说明。
图3是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中的燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、以及燃料电池的输出电压Vfc的随时间变化的时间图表。其中，在图3中，仅选择并图示了用于说明本发明所必要的操作，其他的操作则被省略其图示。
此外，图4是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。其中，在图4中，仅选择并图示了用于说明本发明所必要的运转步骤，其他的运转步骤则被省略其图示。
如图3(a)的状态1～操作1～状态2所示，在停止燃料电池系统100的发电运转时，控制装置20首先通过控制温度控制装置19的工作，将在满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件之下运转的燃料电池11的温度Tcell降低为与氧化剂气体的露点Tdc一致(运转步骤S1)。在此，在图3(a)所示的状态2下，控制装置20并不切断燃料电池11与外部负载的电连接，而是使燃料电池11继续放电。
接着，控制装置20使燃料电池11继续放电，并根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号，判断燃料电池11的温度Tcell是否与氧化剂气体的露点Tdc一致(运转步骤S2)。
在运转步骤S2中，如果判断燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc不一致(在运转步骤S2中为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，继续由运转步骤S1所表示的控制，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致。
而在运转步骤S2中，如果判断燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致(在运转步骤S2中为是)，则控制装置20使燃料电池11继续放电并使温度控制装置19的冷却工作停止(操作2以及运转步骤S3)，维持燃料电池系统100的运转状态(状态3)，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。在该图3(a)所示的状态3下，燃料电池11的高分子电解质膜通过使用包含于燃料气体以及氧化剂气体中的水分，充分加湿直至可以防止高分子电解质膜的劣化的状态。
接着，控制装置20判断测定时间Tm是否达到预先设定的指定时间Tpd(运转步骤S4)。
在运转步骤S4中，如果判断测定时间Tm没有达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4上为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，进而维持燃料电池系统100的运转状态，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
此外，在运转步骤S4中，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接(操作3)，使燃料电池11停止放电(运转步骤S5)。由此，控制装置20使得燃料电池11成为开路状态(状态4)。在图3(a)所示的状态4中，虽然通过成为开路状态而使得燃料电池11的输出电压Vfc上升，然而燃料电池11的高分子电解质膜的湿润状态比发电运转中的高分子电解质膜的湿润状态好。在此，燃料电池11与外部负载的电连接的切断是通过燃料电池系统100所具备的变频器等输出控制装置实行的。
之后，控制装置20停止燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17的工作。此外，为了更进一步在长时间内切实地防止高分子电解质膜的干燥，根据需要，控制装置20将事前被加湿的惰性气体封入到燃料电池11的内部。然后，控制装置20停止燃料电池系统100的发电运转所涉及的所有工作。
这样，在本实施方式中，由于重复进行满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转和封入被加湿的惰性气体，所以缓和了高分子电解质膜的膨胀以及收缩。由此，可以缓和高分子电解质膜上的应力集中，并且防止伴随着高分子电解质型燃料电池的启动停止次数的增加所导致的高分子电解质膜的破裂等的破损。
此外，在本实施方式中，在满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下，在从使燃料电池11进行运转的状态停止其发电运转时，控制装置20使燃料电池11的温度Tcell降低，并使燃料电池11继续放电，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致，当燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致之后，停止向外部负载的放电。由此，燃料电池11在停止了向外部负载放电的开路状态下，实现了满足Tcell≤Tdc以及Tcell＜Tda的相互关系，并且高分子电解质膜被充分加湿，因此可以抑制高分子电解质膜的劣化，充分确保燃料电池11的耐久性。
接着，就有关本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作的变形例作如下说明。
在本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作的变形例中，只有如下一点与上述的燃料电池系统100的工作不同。即替代上述的满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件，在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的第2适宜的低加湿运转条件(以下，为方便起见也将该第2适宜的低加湿运转条件称为“适宜的低加湿运转条件”)下使燃料电池11运转。因此，本变形例所涉及的工艺流程图与由图4所表示的流程图相同。
如图3(b)的状态1～操作1～状态2所示，在停止燃料电池系统100的发电运转时，控制装置20首先通过控制温度控制装置19的工作，使在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下运转的燃料电池11的温度Tcell降低(运转步骤S1)，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致。在此，在由图3(b)所示的状态2下，控制装置20也维持燃料电池11与外部负载的电连接。
接着，控制装置20使燃料电池继续放电，同时根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号，判断燃料电池11的温度Tcell是否与氧化剂气体的露点Tdc一致(运转步骤S2)。然后，如果判断燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致(在运转步骤S2中为是)，则控制装置20使燃料电池11继续放电，同时使温度控制装置19的冷却工作停止(操作2以及运转步骤S3)，维持燃料电池系统100的运转状态(状态3)，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
然后，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接(操作3)，停止燃料电池11的放电(运转步骤S5)，从而形成开路状态(状态4)。
这样，在本变形例中，在适宜的低加湿运转条件下，当从使燃料电池11进行运转的状态停止其发电运转时，控制装置20使燃料电池11的温度Tcell降低，并使燃料电池11继续放电，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致。当燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致之后，停止向外部负载的放电。由此，因为进一步重复适宜的低加湿运转和被被加湿的惰性气体的封入，所以更进一步缓和了高分子电解质膜的膨胀以及收缩。因此，可以进一步缓和高分子电解质膜上的应力集中，并且更进一步防止伴随着高分子电解质型燃料电池的启动停止次数的增加而引起的高分子电解质膜的破裂等的破损。
此外，利用本变形例，在燃料电池11停止向外部负载的放电的开路状态下，就实现了Tcell≤Tdc以及Tcell《Tda的相互关系，并且高分子电解质膜被更进一步充分加湿，因此可以更进一步抑制高分子电解质膜的劣化，充分确保燃料电池11的耐久性。
以上，在本实施方式中，作为适宜的低加湿运转条件，采用满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系或者满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的运转条件。利用这个适宜的低加湿运转条件，可以充分确保从高分子电解质型燃料电池中的阳极侧到阴极侧的质子传导性或获得电能时的能量转换效率，且可以避免高分子电解质膜被过度加湿。
在此，在本实施方式中，虽然说明了由露点传感器21c以及温度传感器22实际测定燃料电池11的温度Tcell以及氧化剂气体的露点Tdc从而停止其发电运转的方式，但是并不限定于这样的方式。例如，也可以为根据表示预先测定的Tcell以及Tdc的关系的时间图表而停止燃料电池11的发电运转的方式。利用该方式，也可以取得与由本实施方式相同的效果。
此外，在本实施方式中，虽然说明了在测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd之后切断燃料电池11与外部负载的电连接的方式，但是并不限定于这样的方式。例如，也可以是在燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致之后，立即切断燃料电池11与外部负载的电连接的方式。利用该方式，也可以取得与由本实施方式相同的效果。
此外，在本实施方式中，在实现Tcell＜Tda的相互关系时，或者在实现Tcell《Tda的相互关系时，Tda指将包含于燃料气体中的水分的总量换算成露点温度时的温度。在此，所谓包含于燃料气体中的水分的总量是指包含于燃料气体中的水蒸汽与水之和的水的总量。例如，即使是包含于燃料气体中的水分的一部分结露、燃料气体中包含水蒸汽和水的情况，，根据上述的定义，也将包含于该燃料气体中的水蒸汽和水之和的水分的总量换算成露点温度而得到的温度作为Tda。
与此相同，在实现Tcell＝Tdc的相互关系时，或者在实现Tcell＜Tdc的相互关系时，Tdc是指将包含于氧化剂气体中的水分的总量换算成露点温度时的温度。在此，所谓包含于氧化剂气体中的水分的总量，是指包含于氧化剂气体中的水蒸汽和水之和的水的总量。例如，即使是包含于氧化剂气体中的水分的一部分结露、氧化剂气体中包含水蒸汽和水时，，根据上述的定义，也将包含于该氧化剂气体中的水蒸汽和水之和的水分的总量换算成露点温度而得到的温度作为Tdc。
此外，如以上所述，在本实施方式中，在燃料电池11发电时，控制装置20将燃料气体以及氧化剂气体的一方的露点(在本实施方式中为Tda)控制为燃料电池11的温度以上、并且将另一方的露点(在本实施方式中为Tdc)控制为小于燃料电池11的温度，此后，在切断燃料电池11与负载的电连接之前，使燃料电池11的温度Tcell与所述另一方的露点一致，于是，切断燃料电池11与负载的电连接。在此，所谓“使燃料电池11的温度Tcell与所述另一方的露点一致”是指，例如在将满足燃料电池11的温度Tcell＞所述另一方的露点的条件作为条件1、将满足燃料电池11的温度Tcell≤所述另一方的露点的条件作为条件2的情况下，在燃料电池系统100中从上述的条件1转换至上述的条件2。此外，在此，所谓“在切断燃料电池11与负载的电连接之前使燃料电池11的温度Tcell与所述另一方的露点一致”是指，例如在燃料电池11进行发电时，满足形成上述条件1的条件，并且在切断燃料电池11与负载的电连接时满足形成上述条件2的条件的情况。
接着，参照图12概念性地说明利用本发明解决以往的问题的机理作。
图12是概念性地表示利用本发明解决以往的问题的机理的解说图。在该图12中，图12(a)是解决高分子电解质膜的破裂等的破损导致的劣化的机理的解说图，图12(b)是解决高分子电解质膜的干燥导致的劣化的机理的解说图。其中，在图12(a)中，曲线a表示利用了本发明的情况的燃料电池系统的启动停止运转时的高分子电解质膜的含水量的变化，曲线c表示利用了本发明的情况的燃料电池系统的启动停止运转时的高分子电解质膜的膨胀量的变化，此外，在图12(a)中，曲线b表示以往的燃料电池系统的启动停止运转时的高分子电解质膜的含水量的变化，曲线d表示以往的燃料电池系统的启动停止运转时的高分子电解质膜的膨胀量的变化。
如图12(a)的曲线b所示，在以往的燃料电池系统中，在其启动停止运转时，在按照停止1～启动1～停止2～启动2顺序进行停止和启动时，因为重复进行低加湿运转和被加湿的惰性气体的封入，所以燃料电池所具备的高分子电解质膜的含水量在W1和W2之间会发生较大的变化。因此，如图12(a)的曲线d所示，在以往的燃料电池系统中，燃料电池所具备的高分子电解质膜的膨胀量在S1和S2之间发生较大的变化。为此，在以往的燃料电池系统中，伴随着其启动停止次数的增加，在燃料电池所具备的高分子电解质膜的一部分上产生应力集中，从而使得在高分子电解质膜的一部分上不断产生破裂等的破损。这就是引起所谓的燃料电池系统的发电能力随着时间延长而降低的问题的原因。
在此，在本发明中，通过采用适宜的低加湿运转条件作为发电运转中的燃料电池系统的运转条件，从而抑制燃料电池所具备的高分子电解质膜的含水量的变化。于是，通过抑制高分子电解质膜的膨胀量的变化，从而避免了高分子电解质膜上的应力集中。由此，可以防止在高分子电解质膜的一部分上不断产生破裂等的破损，从而解决了燃料电池系统的发电能力随着时间而降低的问题。
参照图12(a)的曲线a进行说明，则在本发明所涉及的燃料电池系统中，在停止和启动时，由于在按照停止1～启动1～停止2～启动2顺序进行启动停止运转时重复进行适宜的低加湿运转和被加湿的惰性气体的封入，所以燃料电池所具备的高分子电解质膜的含水量在W3和W4之间发生变化。在此，由于作为发电运转中的燃料电池系统的运转条件而采用适宜的低加湿运转条件，因此在该W3和W4之间的高分子电解质膜的含水量的变化，小于曲线b所示的W1和W2之间的高分子电解质膜的含水量的变化。为此，如图12(a)的曲线c所示，在本发明所涉及的燃料电池系统中，燃料电池所具备的高分子电解质膜的膨胀量在S3和S4之间较小地变化。在此，在该S3和S4之间的高分子电解质膜的膨胀量的变化小于曲线d所示的S1和S2之间的高分子电解质膜的膨胀量的变化。由此，由于避免了高分子电解质膜上的应力集中，所以可以防止在高分子电解质膜的一部分上不断产生破裂等的破损。
此外，以下解决高分子电解质膜的干燥导致的劣化的机理。即，在本发明所涉及的燃料电池系统中，在停止其发电运转时，例如使在满足Tcell≤Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下进行运转的燃料电池的温度Tcell降低为与氧化剂气体的露点Tdc一致。这样，如图12(b)所示，贯穿流经燃料电池的阳极侧隔板内的燃料气体中的水透过MEA，并向贯穿流经燃料电池的阴极侧隔板内的氧化剂气体中移动，使得燃料气体的露点与氧化剂气体的露点一致。此时，如图12(b)所示，如果将从阳极侧通过MEA向阴极侧移动的水量作为α、将对应于此的露点的变化作为Tα，则在燃料气体的露点从Tda过渡性地降低到Tda+Tα的同时，氧化剂气体的露点则从Tdc过渡性地上升到Tdc+Tα。在此，这些燃料气体的露点Tda-Tα以及氧化剂气体的露点Tdc+Tα均高于燃料电池的温度Tcell。因此，燃料电池所具备的高分子电解质膜从燃料气体以及氧化剂气体的双方接受水的供给，从而充分且切实地被加湿。于是，在本发明所涉及的燃料电池系统中，在该高分子电解质膜被充分加湿的状态下，切断燃料电池与外部负载的电连接。由此，在燃料电池停止放电的开路状态下，由于高分子电解质膜被充分加湿，因此可以抑制高分子电解质膜的劣化，从而充分确保燃料电池的耐久性。
在此，在以往的燃料电池系统中，在停止其发电运转时，由于在满足Tcell＞Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的低加湿运转条件下进行运转的燃料电池为被切断了与外部负载的电连接的开路状态，以因此高分子电解质膜的劣化会不断进行。因此，在以往的燃料电池系统中，不能充分确保燃料电池的耐久性。
此外，如本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作的变形例所示，在采用满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件的情况下，在该发电运转被停止时，如果使燃料电池的温度Tcell变化为与更高露点侧的露点的燃料气体露点Tda一致，则由于发生水从燃料气体到氧化剂气体的移动，使得燃料电池的内部成为了低加湿状态。因此，在像这样的使燃料电池的温度Tcell和氧化剂气体的露点Tda一致的方式中，与以往的燃料电池系统的情况相同，不能充分确保燃料电池的耐久性。
(第2实施方式)
首先，参照图5说明本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的构成。
本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的构成，除了替代图2所示的加湿器18而具备露点控制装置之外，其他均与图1以及图2所示的第1实施方式所涉及的燃料电池系统的构成相同。因此，在此，说明本实施方式所涉及的燃料电池系统的构成与第1实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的不同点，省略相同部分的说明。
图5是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的方块图。其中，在图5中，仅摘录并图示了用于说明本发明所必要的构成要素，省略其他的构成要素的图示。
如图5所示，本实施方式所涉及的燃料电池系统200具备露点控制装置24。该露点控制装置24根据需要分别控制由燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17提供的燃料气体以及氧化剂气体的露点。这些燃料气体以及氧化剂气体的露点，实际上是被露点控制装置24所具备的加湿器18a以及加湿器18c控制的。在此，加湿器18a以及加湿器18c的工作直接被露点控制装置24所具备的控制器23控制。于是，与第1实施方式所涉及的燃料电池系统100的情况相同，被分别控制了露点的燃料气体以及氧化剂气体通过露点传感器21a以及露点传感器21c的检测点被提供给燃料电池11。在此，控制器23的工作是由燃料电池系统200所具有的控制装置20控制的。
此外，如图5所示，露点控制装置24具备三通阀25。该三通阀25的作用是：在没有必要调整由燃料气体供给装置16提供的燃料气体的露点的情况下，不是将该燃料气体提供加湿器18a，而是直接提供给露点传感器21a。
接着，参照图5～图7说明本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的工作。
图6是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。其中，在图6中，仅摘录并图示了用于说明本发明所必要的操作，省略其他操作的图示。
此外，图7是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。其中，在图7中，仅摘录并图示了用于说明本发明所必要的操作，省略其他操作的图示。
如图6(a)的状态1～操作1～状态2所示，在停止燃料电池系统200的发电运转时，在满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下实行燃料电池11的发电运转的状态(状态1)下，控制装置20首先通过恰当控制露点控制装置24的工作(操作1)，使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升(运转步骤S1)，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致。在此，在由该图6(a)所示的状态2下，控制装置20并不切断燃料电池11与外部负载的电连接，而是使燃料电池11继续放电。
接着，控制装置20使燃料电池11继续放电，同时根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号，判断氧化剂气体的露点Tdc是否与燃料电池11的温度Tcell一致(运转步骤S2)。
在运转步骤S2中，如果判断氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell不一致(在运转步骤S2上为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，继续运转步骤S1所示的控制，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致。
而在运转步骤S2中，如果判断氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致(在运转步骤S2中为是)，则控制装置20使燃料电池11继续放电，同时使取决于露点控制装置24的使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升的工作停止(操作2以及运转步骤S3)，维持燃料电池系统200的运转状态，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(状态3)。在由该图6(a)所示的状态3下，通过使用包含于燃料气体以及氧化剂气体中的水分，燃料电池11的高分子电解质膜被充分加湿为可以防止高分子电解质膜的劣化的状态。
接着，控制装置20判断测定时间Tm是否达到预先设定的指定时间Tpd(运转步骤S4)。
在运转步骤S4中，如果判断测定时间Tm没有达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4上为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，进一步维持燃料电池系统200的运转状态，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
而在运转步骤S4中，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接(操作3)，从而使燃料电池11停止放电(运转步骤S5)。于是，控制装置20使得燃料电池11成为开路状态(状态4)。
之后，控制装置20使燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17停止工作。此外，为了更进一步切实地防止由于长时间内高分子电解质膜的干燥，根据需要，与第1实施方式的情况相同，控制装置20将事前被加湿的惰性气体封入到燃料电池11的内部。然后，控制装置20使涉及燃料电池系统200的发电运转的所有工作停止。
如上所述，在本实施方式中，因为重复进行满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转和被加湿的惰性气体的封入，所以与第1实施方式的情况相同缓和了高分子电解质膜的膨胀以及收缩。由此，与第1实施方式的情况相同，可以缓和高分子电解质膜上的应力集中，因此，可以防止伴随着高分子电解质型燃料电池的启动停止次数的增加而引起的高分子电解质膜的破裂等的破损。
此外，在本实施方式中，在适宜的低加湿运转条件之下，从使燃料电池11运转的状态使其发电运转停止时，控制装置20使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升，使燃料电池11继续放电，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度一致，当氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致之后，停止向外部负载的放电。由此，在燃料电池11停止了向外部负载的放电的开路状态下，实现了满足Tcell≤Tdc以及Tcell＜Tda的相互关系，且高分子电解质膜被充分加湿，因此，可以抑制高分子电解质膜的劣化，与第1实施方式的情况相同，可以充分确保燃料电池11的耐久性。
接着，与第1实施方式的情况相同，说明本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作的变形例。
与第1实施方式所示的燃料电池系统的工作的变形例相同，本实施方式所涉及的燃料电池系统的工作的变形例与上述的燃料电池系统200的工作不不同仅在于，替代满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件，在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件之下使燃料电池11运转。因此，本变形例所涉及的工艺流程图与由图7所示的流程图相同。
如图6(b)的状态1～操作1～状态2所示，在停止燃料电池系统200的发电运转时，在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下实行燃料电池11的发电运转的状态(状态1)下，控制装置20首先通过适宜地控制露点控制装置24的工作(操作1)，使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升(运转步骤S1)，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致。其中，在由该图6(b)所示的状态2下，控制装置20也维持燃料电池11与外部负载的电连接。
接着，控制装置20使燃料电池11继续放电，同时根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号，判断氧化剂气体的露点Tdc是否与燃料电池11的温度Tcell一致(运转步骤S2)。于是，如果判断氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致(在运转步骤S2中为是)，则控制装置20使燃料电池11继续放电，同时使露点控制装置24的控制工作停止(操作2以及运转步骤S3)，维持燃料电池系统200的运转状态(状态3)，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
然后，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接(操作3)，使燃料电池11的放电停止(运转步骤S5)，从而形成开路状态(状态4)。
这样，在本变形例中，在更加适宜的低加湿运转条件下从使燃料电池11进行运转的状态停止其发电运转时，控制装置20使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升，并使燃料电池11继续放电，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致，当氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致之后，停止向外部负载的放电。由此，由于重复进行更加适宜的低加湿运转和被加湿的惰性气体的封入，所以更进一步缓和了高分子电解质膜的膨胀以及收缩。因此，更进一步缓和了高分子电解质膜上的应力集中，从而可以更进一步切实地防止伴随着高分子电解质型燃料电池的启动停止次数的增加而引起的高分子电解质膜的破裂等的破损。
此外，利用本变形例，在燃料电池11停止向外部负载放电的开路状态下，实现了成为Tcell≤Tdc以及Tcell《Tda的相互关系，并且高分子电解质膜被更进一步充分加湿，因此可以更进一步抑制高分子电解质膜的劣化，充分确保燃料电池11的耐久性。
这样，在本实施方式中，由于利用露点控制装置24使氧化剂气体的露点Tdc和燃料电池11的温度Tcell一致，因此可以获得与第1实施方式的情况相同的效果。
其中，在本实施方式中，虽然说明了在停止燃料电池系统200的发电运转时使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc的双方上升的方式，但是并不限定于该方式，也可以是仅仅使氧化剂气体的露点Tdc上升的方式。例如，在仅仅使氧化剂气体的露点Tdc上升的情况下，控制装置20通过控制三通阀25，从而将由燃料气体供给装置16所提供的燃料气体直接提供给露点传感器21a。利用该方式也可以获得与本实施方式相同的效果。
此外，在本实施方式中，虽然说明了假定由商用电力等的外部电力控制露点控制装置24所具备的加湿器的温度从而控制燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc的方式，但是并不限定于这样的方式。例如，也可以通过改变由燃料气体供给装置16提供给燃料电池11的燃料气体的流量以及温度的至少1个条件，从而控制露点控制装置24的加湿器的温度，由此，控制燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc。此外，也可以通过改变由氧化剂气体供给装置17提供给燃料电池11的氧化剂气体的流量以及温度的至少1个条件，从而控制露点控制装置24的加湿器的温度，由此，控制燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc。此外，也可以为改变燃料气体以及氧化剂气体的双方的流量以及温度的至少1个条件的方式。利用所涉及的方式也可以获得与本实施方式相同的效果。
在此，其他方面均与第1实施方式的情况相同。
(第3实施方式)
本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的构成与由图5所示的第2实施方式所涉及的燃料电池系统200的构成相同。因此，在此就省略了有关本实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的说明。
以下参照图5，8，9说明本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的工作。
图8是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、以及燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。其中，图8(a)是在满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下燃料电池运转时的时间图表。此外，图8(b)是在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下燃料电池运转时的时间图表。
此外，图9是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
如图8(a)以及图8(b)的状态1～操作1～状态2所示，在停止燃料电池系统200的发电运转时，在满足Tcell≤Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下实行燃料电池11的发电运转的状态(状态1)下，控制装置20首先通过适宜控制温度控制装置19以及露点控制装置24的双方的工作(操作1)，使燃料电池11的温度降低，且使燃料气体的露点Tda以及氧化剂气体的露点Tdc上升(运转步骤S1)，直至氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致。
接着，控制装置20使燃料电池11继续放电，同时根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号判断氧化剂气体的露点Tdc和燃料电池11的温度Tcell是否与一致(运转步骤S2)。于是，如果判断氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell一致(在运转步骤S2中为是)，则控制装置20使燃料电池11继续放电，同时分别使温度控装置19以及露点控制装置24的控制工作停止(操作2以及运转步骤S3)，维持燃料电池系统200的运转状态(状态3)，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
然后，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接(操作3)从而使燃料电池11的放电停止(运转步骤S5)，从而形成开路状态(状态4)。
在此，如果判断氧化剂气体的露点Tdc与燃料电池11的温度Tcell不一致(在运转步骤S2上为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，继续运转步骤S1所示的控制，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致为止。此外，如果判断测定时间Tm没有达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S4上为否)，则控制装置20依旧使燃料电池11继续放电，进一步维持燃料电池系统200的运转状态，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。
这样，在停止燃料电池系统200的发电运转时候，控制装置20通过控制温度控制装置19和露点控制装置24的双方而控制Tcell以及Tdc的双方，从而可以使燃料电池系统200的发电运转在短时间内停止。由此，可以提供一种具备卓越的耐久性和便利性的适宜的燃料电池系统以及其运转方法。
在此，其他方面均与第1、第2实施方式的情况相同。
(第4实施方式)
本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的构成与图2所示的第1实施方式所涉及的燃料电池系统100的构成相同。因此，在此省略有关本实施方式所涉及的燃料电池系统的构成的说明。
以下参照图2，10，11说明本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的工作。
图10是示意性地表示本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作中燃料电池的温度Tcell、燃料气体的露点Tda、氧化剂气体的露点Tdc、以及燃料电池的输出电压Vfc的变化的时间图表。其中，图10(a)是在满足Tcell＝Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下燃料电池运转情况的时间图表。此外，图10(b)是在满足Tcell＜Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系的适宜的低加湿运转条件下燃料电池运转情况的时间图表。
此外，图11是示意性地表示本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池系统的特征工作的流程图。
在停止燃料电池系统100的发电运转时，控制装置20通过控制温度控制装置19的工作(操作1)，使在适宜的低加湿运转条件下进行运转的状态(状态1)的燃料电池11的温度Tcell降低，直至燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致(运转步骤S1以及状态2)。此时，在图10(a)以及(b)所示的状态2下，控制装置20使燃料电池11的放电时的输出电流密度降低，直至达到状态1的放电时的输出电流密度(运转步骤S2以及操作2)以下。由该图10(a)以及(b)所示的操作2，在燃料电池11的输出电压Vfc上升的同时，减少伴随着燃料电池11的发电而生成的水的生成量。
接着，燃料电池系统100的控制装置20根据露点传感器21c以及温度传感器22的输出信号，判断燃料电池的温度Tcell是否与氧化剂气体的露点Tdc一致(运转步骤S3)。于是，如果判断燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致(在运转步骤S3中为是)，则控制装置20使温度控制装置19的冷却工作停止(运转步骤S4以及操作3)，维持燃料电池系统100的运转状态(状态3)，直至测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd。在由该图10(a)以及(b)所示的状态3下，燃料电池11的高分子电解质膜利用包含于燃料气体以及氧化剂气体中的水分而被充分地加湿。
接着，控制装置20判断测定时间Tm是否达到预先设定的指定时间Tpd(运转步骤S5)。
然后，如果判断测定时间Tm达到预先设定的指定时间Tpd(在运转步骤S5中为是)，则控制装置20切断燃料电池11与外部负载的电连接并停止放电(运转步骤S6以及操作4)，使燃料电池11为开路状态(状态4)。
之后，在停止燃料气体供给装置16以及氧化剂气体供给装置17的工作之后，控制装置20进行用于防止高分子电解质膜干燥的规定的处置，停止涉及燃料电池系统100的发电运转的所有工作。
这样，在本实施方式中，在适宜的低加湿运转条件下，从使燃料电池11进行运转的状态停止其发电运转时，控制装置20降低燃料电池11的温度Tcell，并在燃料电池11的温度Tcell与氧化剂气体的露点Tdc一致之后，停止向外部负载的放电。此时，控制装置20在降低燃料电池11的温度Tcell期间，将燃料电池11的放电时的输出电流密度降低至发电运转时的输出电流密度以下。由此，可以减少在降低燃料电池11的温度Tcell时的水的生成量，从而可以有效地抑制由于降低燃料电池11的温度Tcell而产生的溢流导致水堵塞的可能性。
此外，在燃料电池系统中，通常，随着燃料电池的温度的降低，阳极以及阴极上的反应阻力变大。总之，在燃料电池系统中，在将放电时的输出电流密度保持在一定的状态下，如果降低燃料电池的温度，则燃料电池的输出电压将变成0伏以下，从而发生所谓的反向电极现象。如果发生该反向电极现象，则燃料电池的发电能力会有显著下降。然而，在本实施方中，由于在降低燃料电池11的温度Tcell时，是将燃料电池11的放电时的输出电流密度降低至发电运转时的输出电流密度以下，所以可以有效地抑制燃料电池11陷入反向电极状态。由此，可以防止燃料电池11的发电能力的降低。
在此，其他方面均与第1～3实施方式的情况相同。
利用本发明，则燃料电池系统在适宜的低加湿运转条件下进行运转，在停止其发电运转时，在与外部负载的电连接被切断而成为开路状态之前，燃料电池的高分子电解质膜被充分而且切实地加湿，因此，可以解决燃料电池随着时间的推移而发生发电能力下降的问题。由此，可以提供一种可以防止高分子电解质型燃料电池在向开路状态转换时高分子电解质膜的劣化、具备卓越的耐久性的燃料电池系统以及其运转方法。
在此，在控制装置控制温度控制装置并使燃料电池的温度与氧化剂气体的露点一致的方式中，优选氧化剂气体的露点不随时间的推移而发生变化。采用这种方式，可以缩短直至使燃料电池的温度与氧化剂气体的露点一致的待机时间。这样的氧化剂气体的露点不随时间发生变化的露点控制装置的加湿器，可以使用气泡发生器。在此，所谓气泡发生器，是指使氧化剂气体在温水中通过从而进行加湿的加湿器。在该气泡发生器中，氧化剂气体被加湿为具有与温水的温度相同的露点。作为驱动气泡发生器的热源，可以使用冷却燃料电池的冷却介质、加热器，或者使用重整器的燃烧废气。这样，通过使用气泡发生器作为露点控制装置的加湿器，可以容易地使氧化剂气体的露点保持一定。由此，以比较简单的构成，可以容缩短直至使燃料电池的温度与氧化剂气体的露点一致的待机时间。
此外，在本发明的第1～4实施方式中，虽然例示了在燃料电池系统的发电运转中，燃料电池的温度Tcell以及燃料气体的露点Tda满足Tcell≤Tda的相互关系、并且燃料电池的温度Tcell以及燃料气体的露点Tda满足Tcell＞Tdc的相互关系的方式，但是并不限定于这样的方式。例如，替代本发明的第1～4实施方式所例示的满足Tcell≤Tda以及Tcell＞Tdc的相互关系，在满足Tcell≤Tdc以及Tcell＞Tda的相互关系的情况下也可以实施。
产业上利用的可能性
作为充分确保质子的传导性以及能量的转换效率且对应于启动停止型的运转方式的、可以有效地抑制高分子电解质膜的劣化的、具备卓越的耐久性的燃料电池系统及其运转方法，本发明所涉及的燃料电池系统以及其运转方法可以在产业上被利用。
此外，在需要高输出特性以及短时间启动的电动汽车的动力电源、或者需要长期可靠性的家庭用热电联供系统等方面，本发明所涉及的燃料电池系统及其运转方法可以在产业上被利用。

Claims (24)

1.一种燃料电池系统，其特征在于：
具备：
使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池；
将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置；
将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置；以及
至少控制所述燃料电池、所述燃料气体供给装置以及所述氧化剂气体供给装置的控制装置；
还具备控制所述燃料电池温度的温度控制装置以及加湿装置的至少一方，所述加湿装置加湿提供给所述燃料电池的所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方，
所述控制装置被构成为：在所述燃料电池发电时，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置的至少一方，从而将所述燃料气体以及所述氧化剂气体的一方的露点控制在所述燃料电池的温度以上，并且将另一方的露点控制为小于所述燃料电池的温度，
此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置的至少一方，从而使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
2.如权利要求1所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述温度控制装置，以降低所述燃料电池的温度，从而使该燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
3.如权利要求2所记载的燃料电池系统，其特征在于：
在降低所述燃料电池的温度时，所述控制装置将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
4.如权利要求2所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述温度控制装置内的冷媒的流量以及温度的至少一方，从而使所述燃料电池的温度下降。
5.如权利要求1所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述加湿装置，以使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升，从而使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
6.如权利要求5所记载的燃料电池系统，其特征在于：
在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升时，所述控制装置将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
7.如权利要求5所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置，利用所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的流量以及温度的至少一方，控制所述加湿装置内的加湿器的温度，从而使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升。
8.一种燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
所述燃料电池系统具备使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池、将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置、以及将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置，
在所述燃料电池发电时，将所述燃料气体以及所述氧化剂气体的一方的露点控制在所述燃料电池的温度以上，并且将另一方的露点控制为小于所述燃料电池的温度，
此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，使所述燃料电池的温度和所述另一方的露点一致，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
9.如权利要求8所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
降低所述燃料电池的温度，以使该燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
10.如权利要求9所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
在降低所述燃料电池的温度时，将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
11.如权利要求8所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升，从而使所述燃料电池的温度与所述另一方的露点一致。
12.如权利要求11所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体的至少一方的露点上升时，将所述燃料电池的输出电流密度控制在所述发电时的输出电流密度以下。
13.一种燃料电池系统，其特征在于：
具有：
使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池；
将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置；
将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置；以及
至少控制所述燃料电池、所述燃料气体供给装置以及所述氧化剂气体供给装置的控制装置，
此外至少具备以下装置中的任意一个：控制所述燃料电池的温度的温度控制装置、以及对提供给所述燃料电池的所述燃料气体和所述氧化剂气体中的至少一方进行加湿的加湿装置，
所述控制装置被构成为，
在所述燃料电池发电时，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置中的至少一方，从而使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中一方的露点为所述燃料电池的温度以上，且使另一方的露点小于所述燃料电池的温度，
此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，控制所述温度控制装置以及所述加湿装置中的至少一方，以使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
14.如权利要求13所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述温度控制装置，从而使所述燃料电池的温度降低而使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上。
15.如权利要求14所记载的燃料电池系统，其特征在于：
在使所述燃料电池的温度降低时，所述控制装置将该燃料电池的输出电流密度控制为所述发电时的输出电流密度以下。
16.如权利要求14所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述温度控制装置内的冷媒的流量以及温度的至少一方，从而使所述燃料电池的温度降低。
17.如权利要求14所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置控制所述加湿装置，从而使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的露点上升而使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上。
18.如权利要求17所记载的燃料电池系统，其特征在于：
在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的露点上升时，所述控制装置将所述燃料电池的输出电流密度控制为所述发电时的输出电流密度以下。
19.如权利要求17所记载的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制装置利用所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的流量以及温度的至少一方控制所述加湿装置内的加湿器的温度，从而使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的露点上升。
20.一种燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
所述燃料电池系统具有：
使用含氢的燃料气体以及含氧的氧化剂气体进行发电的燃料电池；
将所述燃料气体提供给所述燃料电池的燃料气体供给装置；以及
将所述氧化剂气体提供给所述燃料电池的氧化剂气体供给装置，
所述燃料电池系统的运转方法为，
在所述燃料电池发电时，使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中一方的露点为所述燃料电池的温度以上，且使另一方的露点小于所述燃料电池的温度，
此后，在切断所述燃料电池与负载的电连接之前，使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上，此后，切断所述燃料电池与所述负载的电连接。
21.如权利要求20所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
使所述燃料电池的温度降低，从而使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上。
22.如权利要求21所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
在使所述燃料电池的温度降低时，使该燃料电池的输出电流密度为所述发电时的输出电流密度以下。
23.如权利要求20所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的露点上升而使所述另一方的露点为所述燃料电池的温度以上。
24.如权利要求23所记载的燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
在使所述燃料气体以及所述氧化剂气体中至少一方的露点上升时，使所述燃料电池的输出电流密度为所述发电时的输出电流密度以下。
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