CN102668209A - 燃料电池系统以及燃料电池系统的停止方法 - Google Patents

燃料电池系统以及燃料电池系统的停止方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃料电池系统以及燃料电池系统的停止方法，作为该燃料电池系统的系统停止时的停止前处理，控制部通过第一气体供给机构而使包含燃料气体的第一气体供给至阴极，并且在残留在阳极和阴极上的气体中的、至少燃料气体的分压的差达到预定值以下的第一情况下，所述控制部使第一气体供给机构停止第一气体的供给。

Description

燃料电池系统以及燃料电池系统的停止方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统以及燃料电池系统的停止方法。
背景技术
具备燃料电池的燃料电池系统通过向燃料电池供给燃料气体(例如氢气)和氧化剂气体(例如空气)，从而利用电化学反应来实施发电。在燃料电池系统的系统停止时，停止燃料气体和氧化剂气体向燃料电池的供给。目前，由于在系统停止之后，空气会从燃料电池的外部混入到阴极中，并且该空气的一部分会透过电解质膜而混入到阳极中，因此阴极的电极电位将上升，从而有时会出现构成阴极的阴极构成部件(例如，气体扩散层等的碳、以及被用作催化剂载体的碳)发生氧化的情况。
针对这种问题，提出了一种通过在燃料电池系统的系统停止时供给氢气从而向阴极填充氢气的技术(例如，专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-147250号公报
专利文献2：日本特许第4028363号公报
专利文献3：日本特表2003-504807号公报
专利文献4：日本特开2006-66107号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，即使在向阴极填充氢气的情况下，有时也会出现从系统停止后起随着时间的经过，而有空气从燃料电池的外部混入到阴极中，该空气再透过燃料电池的电解质膜而混入到阳极中的情况。由此，有时会有阴极构成部件发生氧化的情况。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种抑制在燃料电池系统的系统停止之后阴极构成部件发生氧化的现象的技术。
用于解决课题的方法
本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而实施的，其能够作为以下的方式或应用例而实现。
[应用例1]一种燃料电池系统，具备：第一燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；第一气体供给机构，其向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体；控制部，其对该燃料电池系统的动作进行控制，
作为该燃料电池系统的系统停止时的停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，并且在残留于所述阳极和所述阴极上的气体中，至少燃料气体的分压的差成为预定值以下的第一情况下，所述控制部使所述第一气体供给机构停止所述第一气体的供给。
根据应用例1的燃料电池系统，由于在第一情况下停止第一气体的供给，因此能够在系统停止之后，抑制将阳极与阴极(以下，称为“两极”)之间的燃料气体的分压差作为驱动力的、燃料气体从电解质膜中的透过。由此，能够降低阴极的总压的变动幅度，从而能够抑制空气从燃料电池的外部混入到阴极中的情况。因此，能够抑制在系统停止之后的阴极构成部件的氧化。另外，当残留在阳极以及阴极上的气体成分仅为燃料气体时，这里所说的分压是指总压。
[应用例2]一种燃料电池系统，具备：第一燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；第一气体供给机构，其向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体；控制部，其对该燃料电池系统的动作进行控制，
作为该燃料电池系统的系统停止时的停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，并且在对于残留在所述阳极和所述阴极上的氮气和燃料气体而言，所述阳极和所述阴极之间的每种气体成分的分压的差分别达到预定值以下的第二情况下，所述控制部使所述第一气体供给机构停止所述第一气体的供给。
根据应用例2的燃料电池系统，由于在第二情况下停止第一气体的供给，因此能够在系统停止之后，抑制分别将两极间的氮气和燃料气体的分压差作为驱动力的、氮气和燃料气体从电解质膜中的透过。由此，能够进一步降低阴极的总压的变动幅度，从而能够进一步抑制空气从燃料电池的外部混入到阴极中的情况。因此，能够进一步抑制在燃料电池系统的系统停止之后的、阴极构成部件的氧化。
[应用例3]如应用例1或应用例2所述的燃料电池系统，其中，还具备：阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放，所述第一气体供给机构具有第一电源部，所述第一电源部对第一所述燃料电池施加预定的电压，
所述控制部在作为所述停止前处理而停止了所述阴极气体供排系统将所述氧化剂气体向所述阴极的供给之后，通过在持续进行所述阳极气体供排系统将所述燃料气体向所述阳极的供给的状态下，由所述第一电源部对所述燃料电池施加预定的电压，从而通过所述第一气体供给机构而使作为所述第一气体的所述燃料气体供给至所述阴极。
根据应用例3的燃料电池系统，由于以电化学的方式而将被供给至阳极的氢气向阴极供给，因此能够经由电解质膜而向阴极的全部区域均匀地供给第一气体。
[应用例4]如应用例3所述的燃料电池系统，其中，还具备第一运行模式，所述第一运行模式为，使残留在所述阴极上的氧气的浓度与所述停止处理前的状态相比而降低的模式，
所述控制部在通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极之前，通过第一运行模式而使残留在所述阴极上的氧气的浓度成为，与所述停止前处理开始之前相比更低的、预定的状态。
根据应用例4的燃料电池，还能够抑制通过第一气体供给机构而被供给至阴极的燃料气体在阴极催化剂上与氧气发生反应从而燃烧的情况。
[应用例5]如应用例1或应用例2所述的燃料电池系统，其中，由所述第一气体供给机构实施的、朝向所述阴极的所述第一气体的供给以如下方式而实施，即，所述控制部使所述第一燃料电池以与通常发电时被供给至所述阴极的氧化剂气体的化学计量比相比更小的化学计量比，来实施发电。
根据应用例5的燃料电池系统，仅通过使氧化剂气体的化学计量比成为与通常运行时相比更小的状态，便能够容易地向阴极供给第一气体。
[应用例6]如应用例5所述的燃料电池系统，其中，还具备温度检测部，所述温度检测部对与所述第一燃料电池的发电部的温度相关的值进行检测，
当基于所述温度检测部检测的、所述第一燃料电池的发电部的温度高于0℃时，作为所述停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，当基于所述温度检测部检测的、所述发电部的温度在0℃以下时，所述控制部不通过所述第一气体供给机构使第一气体供给至所述阴极，而使该燃料电池系统停止。
本发明的发明者们发现，当在燃料电池的发电部的温度在0℃以下的条件下，以与通常发电时相比更小的、氧化剂气体的化学计量比来使燃料电池发电时，构成阴极的阴极催化剂层的性能将降低。另一方面，当发电部的温度在0℃以下时，即使在阴极的电极电位上升了的情况下，也能够抑制阴极构成部件的氧化。因此，根据应用例6的燃料电池系统，通过根据发电部的温度来决定是否向阴极供给第一气体，从而能够在抑制阴极催化剂层的性能的降低的同时，抑制阴极构成部件的氧化。
[应用例7]如应用例1至应用例6中任意一项所述的燃料电池系统，其中，所述第一气体供给机构还具备第一气体循环机构，所述第一气体循环机构将在所述停止前处理的处理中从所述阴极排出的第一废气中的至少一部分，作为第一气体而再次向所述阴极供给。
根据应用例7的燃料电池系统，能够有效地利用第一气体。
[应用例8]如应用例7所述的燃料电池系统，其中，所述第一气体循环机构还具有燃料气体分离机构，所述燃料气体分离机构从所述第一废气中分离出燃料气体，通过所述第一气体循环机构而被供给至所述阴极的气体为，通过所述燃料气体分离机构而被分离出的燃料气体。
根据应用例8的燃料电池系统，能够向阴极供给更多的燃料气体，从而能够高效地提高阴极的燃料气体的分压。
[应用例9]如应用例8所述的燃料电池系统，其中，所述燃料气体分离机构还具有：第二燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；第二电源部，其对所述第二燃料电池施加预定的电压，
所述控制部通过由所述第二电源部对所述第二燃料电池施加预定的电压，从而通过所述第二燃料电池而分离出所述第一废气中所含有的燃料气体。
根据应用例9的燃料电池系统，能够通过电化学处理而高效地从第一废气中分离出燃料气体。
[应用例10]如应用例1或应用例2所述的燃料电池系统，其中，所述第一气体供给机构还具有阳极供给机构，所述阳极供给机构向所述阳极供给所述第一气体，
作为所述停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体不仅被供给至所述阴极，还被供给至所述阳极。
根据应用例10的燃料电池系统，通过向阴极和阳极供给相同组成的第一气体，从而能够容易地使阴极和阳极上的残留气体的分压差达到第一情况或者第二情况。
[应用例11]如应用例10所述的燃料电池系统，其中，所述第一气体供给机构还具有废气循环机构，在被供给至所述阳极以及所述阴极的所述第一气体中，所述废气循环机构将从所述阴极以及所述阳极排出的废气进行混合，并再次作为第一气体而向所述阳极和所述阴极进行供给。
根据应用例11的燃料电池系统，能够有效地利用第一气体。
[应用例12]如应用例11所述的燃料电池系统，其中，还具备：阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放，
所述第一气体为，在所述控制部停止了由所述阳极供排系统以及所述阴极供排系统实施的燃料气体以及氧化剂气体的供给之后，使残留在所述阳极供排系统以及所述阴极供排系统中的气体混合而成的混合气体。
根据应用例12的燃料电池系统，由于使用残留在阳极供排系统以及阴极供排系统中的气体作为第一气体，因此不需要在通常发电时所使用的反应气体之外，另外准备第一气体。
[应用例13]如应用例12所述的燃料电池系统，其中，具备电位处理机构，所述电位处理机构使所述阴极的电极电位与所述停止处理前的状态相比而降低，所述控制部在通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阳极以及所述阴极之前，通过所述电位处理机构实施处理以使所述阴极的电极电位成为，与实施所述停止前处理之前相比而更低的预定的状态。
根据应用例13的燃料电池系统，能够抑制阴极的异常电位的发生，所述异常电位的发生可能在使残留于阴极供排系统以及阳极供排系统中的气体作为第一气体而在阳极与阴极之间循环的情况下产生。此处，“异常电位”是指，与通常发电时相比阴极的电极电位上升，并升高至阴极构成部件的氧化能够进行的水平的电极电位。
[应用例14]如应用例13所述的燃料电池系统，其中，所述电位处理机构还具有阳极残留气体供给机构，所述阳极残留气体供给机构将残留在所述阳极供排系统中的阳极残留气体向所述阴极供给，
所述控制部以如下方式实施处理，即，通过由所述阳极残留气体供给机构使所述阳极残留气体供给至所述阴极，且使残留在所述阴极的氧气排出至所述阴极的外部，从而成为所述预定的状态。
根据应用例14的燃料电池系统，不需要另外准备用于使残留在阴极上的氧气从阴极排出的气体，而能够有效地利用阳极残留气体来使电极电位降低。
[应用例15]如应用例1或应用例2所述的燃料电池系统，其中，还具备：阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放；压力调节部，其对所述阳极供排系统的气体的压力进行调节，
所述第一气体供给机构具有：旁通流道，其将所述阳极气体供排系统与所述阴极气体供排系统连通；第一机构，其被设置在所述旁通流道上，并在所述旁通流道中的所述阳极气体供排系统侧的压力成为预定值以上时，将所述旁通流道置于连通状态，而在所述阳极气体供排系统侧的压力成为小于预定值时，将所述旁通流道置于非连通状态，
由所述第一气体供给机构实施的、朝向所述阴极的所述第一气体的供给以如下方式实施，即，所述控制部在持续进行由所述阳极气体供排系统实施的燃料气体的供给的状态下，停止所述阳极气体供排系统将所述氧化剂气体向所述阴极的供给，并且通过由压力调节部进行设定以使所述燃料气体供排系统成为预定值以上的压力，从而将所述旁通流道置于所述连通状态，进而从所述旁通流道向所述阴极气体供排系统导入作为所述第一气体的燃料气体。
根据应用例15的燃料电池系统，能够通过使阳极气体供排系统的压力上升，从而容易地将作为第一燃料气体的燃料气体向阴极供给。
[应用例16]如应用例15所述的燃料电池系统，其中所述第一机构为安全阀。
根据应用例15的燃料电池系统，能够使停止前处理时的控制简化。
另外，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以燃料电池的停止方法、用于在计算机中执行该停止方法的程序、存储了该程序的存储介质、搭载了燃料电池系统的车辆等方式来实现。
附图说明
图1为搭载有燃料电池系统100的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统100应用了本发明的第一实施例。
图2为表示停止前处理的第一方式的流程图。
图3为表示停止前处理的第二方式的流程图。
图4为搭载有燃料电池系统100a的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统100a应用了本发明的第二实施例。
图5为表示停止前处理第三方式的流程图。
图6为搭载有燃料电池系统110的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统110应用了本发明的第三实施例。
图7为表示停止前处理的第四方式的流程图。
图8为表示每个阴极电极电位下的、单电池温度与CO2浓度之间的关系的图表。
图9为搭载有燃料电池系统110a的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统110a应用了本发明的第四实施例。
图10为表示停止前处理的第五方式的流程图。
图11为搭载有燃料电池系统120的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统120应用了本发明的第五实施例。
图12为表示停止前处理的第六方式的流程图。
图13为表示停止前处理的第七方式的流程图。
图14为表示第一改变例的燃料电池系统120a的结构的图。
图15为表示停止前处理的第八方式的流程图。
图16为搭载有燃料电池系统130的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统130应用了本发明的第六实施例。
图17为表示停止前处理的第九方式的流程图。
图18为搭载有第一改变方式的燃料电池系统130a的电动汽车的整体结构图
图19为表示停止前处理的第十方式的流程图。
图20为表示停止前处理的第十一方式的流程图。
图21为搭载有燃料电池系统140的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统140应用了本发明的第三改变方式。
图22为表示停止前处理的第十二方式的流程图。
图23为表示停止前处理的第十三方式的流程图。
具体实施方式
A.第一实施例：
A-1.第一实施例的结构：
图1为，搭载有燃料电池系统100的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统过100应用了本发明的第一实施例。如图所示，搭载于该电动汽车上的燃料电池系统100具备：燃料电池组10、燃料气体供排系统20、氧化剂气体供排系统30、冷却水系统40、负载连接部45、控制部500。此外，该电动汽车在燃料电池系统100之外，还具备：逆变器400、电机410、二次电池200以及DC/DC换流器300。
燃料电池组10具有层叠了多个比较小型且发电效率优异的固体高分子型燃料电池单电池的结构。具体而言，燃料电池组10采用层叠有多个单电池的电池组结构，其中，所述单电池由具有燃料气体、氧化剂气体以及冷却水的流道的分离器和被夹在一对分离器之间的EMA(膜电极组件：Membrane ElectrodeAssembly)构成。MEA采用了将固体高分子电解质膜(以下，简称为“电解质膜”)夹在阳极(燃料极)和阴极(空气极)这两个电极之间的结构。
燃料电池组10使作为燃料气体的氢气供给至阳极，并使作为氧化剂气体的空气供给至阴极。由此，通过使氢气和空气中的氧气在各个电极上发生电化学反应，从而实施发电。由燃料电池组10发出的电力被供给至逆变器400，并被转换成交流电，且被供给至车辆驱动用的电机410。此外，二次电池200在燃料电池组10的发电电力存在剩余时实施蓄电，而在发电电力不足时向逆变器400实施放电。并且，二次电池200也能够作为用于对燃料电池组10施加电压的外部电源而使用。在燃料电池组10上设置有多个用于对各个单电池的电压进行检测的电压传感器VM1。此处，燃料电池组10相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一燃料电池”。
对于阳极而言，在高分子电解质膜的一侧的表面上依次配置有阳极催化剂层和阳极气体扩散层。对于阴极而言也同样地，在另一侧的表面上依次配置有阴极催化剂层和阴极气体扩散层。阳极催化剂层以及阴极催化剂层由承载了催化剂的材料形成。例如，能够由使承载有作为催化剂的铂的炭黑、与高分子电解质混合而成的材料形成。阳极气体扩散层以及阴极气体扩散层由具有透气性且导电性良好的材料形成。作为这种材料，可以使用例如碳纸或碳布来形成。
燃料气体供排系统20具有向燃料电池组10供给作为燃料气体的氢气并且将从燃料电池组10排出的排出燃料气体向阳极进行再供给的功能、以及将排出燃料气体向燃料电池系统100的外部排出的功能。
燃料气体供排系统20主要具备：燃料气体供给源(燃料气体罐)21、燃料气体供给配管22、燃料气体循环配管24以及燃料气体排出配管28。燃料气体罐21为，对高压的燃料气体进行贮藏的储气瓶。燃料气体罐21具备截止阀V1。燃料气体供给配管22的一端与燃料气体罐21相连接，另一端与燃料电池组10(详细而言，为未图示的燃料电池组10的燃料气体供给口)相连接。燃料电池组10的燃料气体供给口经由被形成在燃料电池组10内的歧管(未图示)而与单电池内的燃料气体流道连通。
在燃料气体供给配管22上设置有调压阀V2。通过使截止阀V1按照来自控制部500的指示而进行开闭，从而使燃料气体罐21实施朝向燃料气体供给配管22的燃料气体的放出以及放出停止。从燃料气体罐21被放出至燃料气体供给配管22中的燃料气体通过调压阀V2而被调压成预定压力，并向燃料电池组10进行供给。
燃料气体循环配管24的一端与燃料电池组10的燃料气体排出口(未图示)相连接，而其另一端与燃料气体供给配管22相连接。在燃料气体循环配管24上设置有压力传感器P1、氢气浓度计D1、气液分离器25以及燃料气体循环泵26。压力传感器P1对燃料气体循环配管24的内压进行检测。氢气浓度计D1对存在于燃料气体循环配管24内的循环气体中的氢气浓度进行检测。此外，在本实施例中，将由压力传感器P1检测出的内压作为燃料电池组10的阳极内的压力(以下，又称为“阳极总压”)而使用，并将由氢气浓度计D1检测出的氢气浓度作为阳极内的氢气浓度而使用，从而应用于后文叙述的停止前处理中。通过使燃料气体循环泵26工作，从而使从阳极被排出的排出燃料气体被导入至燃料气体供给配管22中，并再次作为燃料气体而被用于燃料电池组10的电化学反应中。气液分离器25去除燃料废气中所含有的多余的水分，从而实现作为供给用的燃料气体的再生。
燃料气体排出配管28用于，将从燃料电池组10中被排出的排出燃料气体的一部分向燃料电池系统100的外部排出。燃料气体排出配管28的一端与气液分离器相连接，另一端与后文叙述的稀释器37相连接。在燃料气体排出配管28上设置有排气阀V3。排气阀V3在通常情况下被关闭，但是通过在预定的正时开阀，从而将排出燃料气体向稀释器37中导入。并且，被导入至稀释器37中的排出燃料气体通过配管34以及消声器38而向外部被排出。通过以这种方式而将排出燃料气体的一部分排出至燃料电池系统100的系统外部，从而抑制了在燃料电池组10中循环的排出燃料气体中的杂质(经由电解质膜而从阴极移动到阳极的空气中的氮气等)的浓度的上升。并且，为了对后文叙述的停止前处理的阳极的气体分压或者阳极总压进行调节，而实施排气阀V3的开闭。
氧化剂气体供排系统30具有如下功能，即，向燃料电池组10供给作为氧化剂气体的空气，并且将从燃料电池组10被排出的排出氧化剂气体向燃料电池系统100的外部排出。
氧化剂气体供排系统30主要具备：氧化剂气体供给配管32和氧化剂气体排出配管33。氧化剂气体供给配管32的一端向存在于燃料电池系统100的外部的大气开放，另一端与燃料电池组10(具体而言，为未图示的燃料电池组10的氧化剂气体供给口)相连接。燃料电池组10的氧化剂气体供给口经由形成在燃料电池组10内的歧管(未图示)而与单电池内的氧化剂气体流道连通。
在氧化剂气体供给配管32上设置有空气压缩机36。空气压缩机36对从空气滤清器(未图示)进入到氧化剂气体供给配管32内的氧化剂气体(空气)进行压缩。被压缩后的氧化剂气体向燃料电池组10被供给。
氧化剂气体排出配管33的一端与燃料电池组10的氧化剂气体排出口(未图示)相连接，另一端与稀释器37相连接。在氧化剂气体配出配管33上设置有：压力传感器P2、氢气浓度计D2以及阀V4。压力传感器P2对氧化剂气体排出配管33的内压进行检测。氢气浓度计D2对存在于氧化剂排出配管33内的排出氧化剂气体中的氢气浓度进行检测。此外，在本实施例中，通过将由压力传感器P2检测出的内压作为燃料电池组10的阴极内的压力(以下，又称为“阴极总压”)而使用，且将由氢气浓度计D2检测出的氢气浓度作为阴极内的氢气浓度而使用，从而应用于后文叙述的停止前处理中。从阴极被排出的排出氧化剂气体通过氧化剂气体排出配管33而被导入至稀释器37中。
稀释器37将排出氧化剂气体、和在上述的预定正时被导入至稀释器37中的排出燃料气体进行混合而成为混合废气。由此，对混合气体中的氢气进行稀释，从而使氢气浓度降低。从稀释器37被排出的混合废气通过配管34而到达消声器38，并从消声器38向燃料电池系统100的外部被排出。
朝向燃料电池组10的氧化剂气体的供给量能够通过如下方式进行调节，即，通过控制部500而对空气压缩机36的转数和阀V4的开闭状态进行控制。
冷却水系统40具有如下功能，即，通过向燃料电池组10供给作为冷却介质的冷却水，从而适宜地保持燃料电池组10的温度。冷却水系统40具备：冷却水配管42和散热器44。在冷却水配管42上设置有循环泵46和温度传感器T1。冷却水经由冷却水配管42并通过循环泵46而在燃料电池组10和散热器44之间进行循环。由此，对在燃料电池组10中伴随电化学反应而产生的放热进行吸收，并在散热器44中对所吸收的热量进行散热。温度传感器T1被设置在冷却水配管42的部分中的、冷却水从燃料电池组10被排出的一侧附近。温度传感器T1对冷却水的温度进行检测。通过将该检测出的冷却水的温度作为燃料电池组10的发电部的温度而使用，从而应用于后文叙述的停止前处理中。
负载连接部45为，通过按照控制部500的指示来对开关SW1、SW2的导通、断开进行控制，从而实施后文叙述的二次电池200、逆变器400以及燃料电池组10之间的电连接的装置。
控制部500内输入有来自各种传感器610的信号、和有关对燃料电池组10的负载要求的信息，并向各种作动器600输出驱动信号，从而对燃料电池系统100的整体运行进行控制。控制部500被构成为，以微型计算机为中心的逻辑电路。控制部500具备：CPU(中央处理器)502、ROM(只读存储器)504、RAM(随机存取存储器)506以及接口508。CPU502按照被预先设定的控制程序而执行预定的运算等。ROM504用于存储在CPU502中执行各种运算处理所需要的控制程序以及控制数据等。在RAM506内，对在CPU502内执行各种运算处理所需要的各种数据暂时性地进行读写。接口508经由控制用信号线而将各种作动器600以及各种传感器610与控制部500进行连接。此处，作为各种作动器600，具体而言，可以列举出截止阀V1、调压阀V2、燃料气体循环泵26、排气阀V3、阀V4、空气压缩机36以及负载连接部45等。此外，作为各种传感器610，具体而言，可以列举出压力传感器P1、P2、氢气浓度计D1、D2、温度传感器T1以及电压传感器VM1等。
此外，控制部500为，不仅对燃料电池系统100的运行进行控制，还对电动汽车的整体运行进行控制的部件，所述控制部500向DC/DC换流器300以及逆变器400输出控制信号。
在燃料电池组10的通常发电时，截止阀V1、调压阀V2置于打开状态从而使氢气供给至阳极，并且燃料气体循环泵26进行工作从而使排出燃料气体被导入至燃料气体供给配管22中并被再利用。此外，空气压缩机36进行工作，从而使氧化剂气体被供给至阴极，并且阀V4处于打开状态，从而使排出氧化剂气体向外部被排出。此外，循环泵46进行工作，从而使冷却水被循环供给至燃料电池组。此外，在通常发电时，负载连接部45的开关SW1、SW2处于导通，从而使发电电力至少被供给至逆变器400。此处，通常发电时是指如下的状态，即，通过使预定量的燃料气体以及氧化剂气体被供给至燃料电池组10，从而由燃料电池组10稳定地实施发电，并向逆变器400等外部负载供给电力的状态。此外，在系统停止时，停止燃料电池组的发电，且停止向燃料电池组10的燃料气体和氧化剂气体的供给，并且，停止冷却水的循环以及由燃料气体循环泵26实施的排出燃料气体的循环。并且，系统整体的电源被断开。另外，“燃料电池组的发电停止”是指如下的状态，即，与作为外部负载的二次电池200以及逆变器400之间的电连接被切断，从而使向外部负载的电力的输出变为断开的状态。
A-2.第一实施例的停止前处理：
A-2-1.停止前处理的第一方式：
图2为，表示由第一实施例的控制部500执行的停止前处理的第一方式(以下，称为“第一停止前处理”)的流程图。当用户停止车辆，并将点火开关(以下，又称为“IG开关”)置于断开时，IG开关断开信号将被输入至控制部500(步骤S100)。另外，在停止前处理的开始之前，阴极上主要残留有氮气和氧气，阳极上主要残留有氢气和氮气。当使用空气来作为氧化剂气体时，在通常运行停止之后，残留在阴极上的气体中的氮气和氧气的摩尔分数例如处于如下状态，即，氮气约为0.8、氧气约为0.2，与氧气相比氮气的浓度较高，且对于分压而言，也是与氧气分压相比氮气分压较高。此外，残留在阳极上的气体中的氮气和氢气的摩尔分数例如处于如下状态，即，氮气约为0.2，氢气约为0.8，与氮气相比氢气的浓度较高，对于分压而言，也是与氮气分压相比氢气分压较高。对于本说明书中所记载的其他停止前处理，停止前处理的开始之前的阳极以及阴极的气体浓度以及气体分压也设为与本方式同样的情况。另外，在第一停止前处理中，当输入有IG开关断开信号时，控制部500将负载连接部45的开关SW1断开，从而切断与逆变器400的电连接。此时，SW2被维持为导通状态。
此外，在步骤S100之后，控制部500通过停止空气压缩机36的动作，从而停止朝向阴极的、氧化剂气体的供给(步骤S110)。此外，在步骤S110中，继续进行使用了燃料气体罐21以及燃料气体循环泵26的、燃料气体朝向阳极的供给。通过在步骤S110的状态下使燃料电池组10发电，从而使残留在阴极上的氧化剂气体中的氧气的浓度与通常发电时相比而降低。另外，此时所发出的电力被蓄电于二次电池200中。
接下来，控制部500根据来自电压传感器VM1的信号，而对各个单电池的电压是否均小于预定值进行判断(步骤S120)。此处，预定值被设定为，在残留在阴极上的氧气浓度达到预定浓度(氧气已被充分消耗时的浓度)以下时所获得的电压值。例如，对各个单电池电压是否均小于0.05V(通常发电时的各个单电池的电压约为0.7V)进行判断。此处，以在继续进行燃料气体的供给的状态下停止氧化剂气体的供给的方式而使燃料电池发电的模式，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一运行模式”。此外，如步骤S110以及S120这样、在后文叙述的气体供给工序之前降低阴极的氧气的浓度的工序又称为“氧气减少工序”。
另外，在本实施例中，当根据电压值而实施是否满足预定的条件的判断时，也可以对是否多个单电池中的任意一个单电池均满足预定的条件进行判断。此外，还可以采用如下方式，即，将多个单电池分成几个组，并根据各个组的平均值，来对是否满足预定的条件进行判断。此外，还可以根据多个单电池中的任意的单电池的电压值，来对是否满足预定的条件进行判断。此外，还可以根据燃料电池组整体的输出电压值，来对是否满足预定的条件进行判断。
当判断为各个单电池的电压并非均小于预定值时(步骤S120：否)，控制部500继续进行第一运行模式。另一方面，当判断为各个单电池的电压均小于预定值时(步骤S120：是)，控制部500对DC/DC换流器300进行控制，以开始从二次电池200向燃料电池组10的电压施加(步骤S130)。具体而言，对燃料电池组10施加使氢气的电极反应能够进行的程度上的电压，从而使直流电流从阴极起经由包括二次电池200在内的外部电路而流动至阳极。由此，在燃料电池组10的阳极中，氢气发生电离从而生成氢离子，且所生成的氢离子经由电解质膜而移动至阴极。此外，在阴极处，从二次电池200被供给至阴极的电子与氢离子发生反应从而生成氢气。如此，通过由外部电源对燃料电池组10施加电压从而使阳极的氢气移动至阴极的现象又称为“氢气抽送现象”。通过由于氢气抽送现象而被供给至阴极的氢气，从而使残留在阴极上的氮气被排出至燃料电池组10的外部(阀V4的下游侧)。由此，阴极的氮气分压将降低，氢气分压将上升。此处，如步骤S130这样、向阴极供给包含氢气的气体的工序又称为“气体供给工序”。另外，二次电池200和DC/DC换流器300相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一电源部”。此外，在本实施例中，通过氢气抽送现象而向阴极供给氢气的机构(二次电池200、DC/DC换流器300、负载连接部45、燃料气体供给配管22、燃料气体罐21)相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体供给机构”。
在步骤S130之后，控制部500对存在(残留)于阳极以及阴极上的氢气的分压差是否在预定值以下进行判断(步骤S140)。此处，阳极以及阴极的分压以及分压差，由控制部500基于从压力传感器P1、P2输出的与阳极和阴极的总压相关的信号、以及从氢气浓度计D1、D2输出的与阳极和阴极的氢气浓度相关的信号，来进行计算。
氢气的分压差的预定值能够以如下的方式进行设定。即设定为，在燃料电池系统100停止之后到下一次燃料电池系统100启动之前的期间(即，系统停止的期间)内，能够抑制由于因分压差而使氢气在两极间移动，从而产生阴极的总压变动，进而使阴极成为负压，因而造成大气从燃料电池系统100的外部流入的情况。考虑到搭载这种燃料电池系统100的车辆的种类以及系统停止期间等，该值能够在达到与停止前处理的开始之前的分压差相比更小的状态的范围内进行设定。此外，优选为，例如将氢气的分压差的预定值设定在0至30Kpa中的某一个范围内。此处，如步骤S140这种、使预定的气体成分的两极间的分压差成为预定值以下的工序又称为“气体压力差降低工序”。另外，为了以较短时间来实施步骤S140，从而优选为，在气体供给工序以及气体压力差降低工序的执行过程中，控制部500对排气阀V3的开闭、以及由调压阀V2所调节的燃料气体的供给量进行控制，以使阳极的氢气分压不大产生变动。
当判断为两极间的氢气的分压差未达到预定值以下时(步骤S140：否)时，则继续实施气体供给工序直至两极间的氢气的分压差达到预定值以下为止。另一方面，当判断为两极间的氢气的分压差为预定值以下时(步骤S140：是)时，控制部500使阀V1、V2闭阀，并且停止循环泵46以及燃料气体循环泵26的工作，从而停止燃料气体的供给和循环以及冷却水的循环(步骤S150)。并且，控制部500停止从二次电池200向燃料电池组10施加电压，并将开关SW2断开(步骤S160)。并且，使阀V4闭阀(步骤S170)。由此，系统停止前处理结束，且系统停止。另外，步骤S150至步骤S160可以不限顺序地在任意的正时执行。此外，虽然在步骤S150中，使燃料气体循环泵的工作也停止了，但并不限定于此，而能够在步骤S110之后的任意正时(例如实施步骤S110的正时)实施工作停止。此外，在步骤S150中执行的冷却水的循环停止并不限定于该正时，而是为了适宜地保持燃料电池组10的温度，从而能够在任意的正时实施循环开始以及循环停止。
如此，通过作为燃料电池系统100的停止时的停止前处理，而向阴极供给氢气，以使两极间的氢气的分压差成为预定值以下，从而能够抑制将氢气的分压差作为驱动力的、氢气从电解质膜中的透过。由此，能够降低阴极的总压的变动幅度，进而抑制阴极成为负压的情况。因此，能够抑制空气从燃料电池系统100的外部混入阴极中，进而抑制系统停止之后的阴极构成部件(例如，构成阴极气体扩散层以及阴极催化剂层的碳)的氧化。
此外，由于能够抑制在系统停止之后阴极成为负压的情况，因此设置在氧化剂气体排出配管33上的阀V4不需要使用密封性较高的阀(例如，截止阀)。因此，能够实现燃料电池系统的成本降低。例如，作为阀V4可以采用背压阀或蝶阀等密封性较低的阀。
此外，由于通过氢气抽送现象而实施向阴极的氢气的供给，因此能够经由电解质膜而均匀地向阴极的全部区域供给氢气。即，能够降低单电池的阴极内的氢气的浓度不均。
并且，由于在气体供给工序(步骤S130)之前，执行了氧气减少处理(步骤S110、S120)，因此能够抑制在氢气被供给至阴极时氢气和氧气在阴极催化剂上发生反应而进行燃烧的情况，从而能够抑制燃料电池组10的性能降低。
此外，通过在步骤S170中，使阀V4闭阀，从而能够防止由于来自燃料电池系统100的外部的空气的扩散，而导致空气混入阴极中的情况。因此，能够切实地防止阴极构成部件的氧化。
另外，作为第一停止前处理的更加优选的方式，可以列举以下的方式。在步骤S140中，控制部500基于用于对氢气分压进行计算的信号(此处为总压和氢气浓度)，而对两极间的氢气的分压进行计算。此外，在步骤S140中，控制部500根据所计算出的分压，而对两极间的氢气的分压差是否达到了大致零进行判断。即，对两极间的氢气的分压是否达到了大致相等进行判断。而且，当两极间的氢气的分压差达到了大致零时，控制部500执行步骤150之后的处理。由此，由于能够防止由氢气的分压差而导致的氢气从电解质膜中的透过，因此能够进一步降低阴极的总压的变动幅度。此优选的方式同样能够适用于后文叙述的其他停止前处理的气体压力差降低工序。
A-2-2.停止前处理的第二方式：
图3为，表示由第一实施例的控制部500所执行的停止前处理的第二方式(以下，称为“第二停止前处理”)的流程图。与第一停止前处理的不同点在于，实施步骤S140a来代替步骤S140，其他的工序与第一停止前处理相同。因此，对于与第一停止前处理相同的工序，标注相同的符号并省略其说明。此外，在执行第二停止前处理的期间内，控制燃料气体供排系统20的阀V1、V2、V3的动作，以使阳极和阴极的总压大致相等(例如，大气压的程度)。例如，当通过气体供给工序而使阳极总压达到高于大气压时，实施使排气阀V3开阀从而使阳极总压降低等的控制。
在步骤S140a中，控制部500对存在(残留)于阳极以及阴极上的氢气以及氮气中的每种成分的分压差是否分别达到预定值以下进行判断。此处，由于在本方式中，在气体降低处理的执行中残留在两极的气体为氮气和氢气，因此控制部500根据与总压和氢气浓度相关的信号，而对两极各自的氮气和氢气的分压进行计算，并根据该计算出的值而对分压差进行计算。另外，氮气的分压差也可以通过在氧化剂气体排出配管33以及燃料气体循环配管24上设置氮气浓度计而进行计算。
此处，氢气的分压差的预定值(以下，又称为“第一预定值”)能够以与第一停止前处理同样的方式而进行设定。此外，氮气的分压差的预定值(以下，又称为“第二预定值”)能够在如下范围内进行设定，即，能够抑制将两极间的氮气的分压差作为驱动力的、氮气在两极间的移动的范围。换言之，即设定为，能够抑制由于在系统停止期间阴极的总压发生变动并成为负压而导致大气从燃料电池系统100的外部流入的情况。此处，与氢气的分压差的设定方法同样地，考虑到搭载燃料电池系统100的车辆的种类以及系统停止期间等，而能够在达到与停止前处理的开始之前的分压差相比更小的状态的范围内进行设定。此外，优选为，例如将氮气的分压差的预定值设定在0至30Kpa中的某一个范围内。另外，氮气与氢气相比对于电解质膜的透过系数较小，而具有不易透过的性质。考虑到该性质，氮气的分压差的预定值也可以设定为，与氢气的分压差的预定值相比更大的值。
如此，在第二停止前处理中，以不仅使两极间的氢气的分压差达到预定值以下、还使氮气的分压差也达到预定值以下的方式来执行处理(步骤S140a)。因此，不仅能够抑制氢气从电解质膜中的透过，还能够抑制将氮气的分压差作为驱动力的、氮气从电解质膜中的透过。由此，能够进一步降低阴极的总压的变动幅度，从而能够进一步抑制阴极成为负压的情况。由此，通过进一步抑制空气从燃料电池系统100的外部混入阴极中的情况，从而能够进一步抑制系统停止之后的阴极构成部件的氧化。此外，第二停止前处理不仅能够获得上述效果，还能够获得与第一停止前处理相同的效果。
另外，作为第二停止前处理的更加优选的方式，可以列举以下的方式。在步骤S140a中，控制部500根据用于对氢气分压以及氮气分压进行计算的信号(此处为总压和氢气浓度)，而对两极间的氢气的分压进行计算。此外，在步骤S140a中，控制部500根据所计算出的分压，而对两极间的氢气以及氮气各自的分压差是否均达到了大致零进行判断。即，对两极间的氢气以及氮气的分压是否分别达到了大致相等进行判断。而且，当两极间的氢气以及氮气的分压差分别达到了大致零时，控制部500执行步骤150以后的处理。由此，能够进一步降低阴极的总压的变动幅度。该优选方式同样能够适用于后文叙述的其他停止前处理的气体压力差降低工序。
A-3.第一实施例的改变例：
A-3-1.第一改变例：
在第一、第二停止前处理中，可以省略氧气减少工序(步骤S110、S120)。在采用这种方式的情况下，也能够通过具备气体压力差降低工序(步骤S140、S140a)，从而抑制系统停止之后的阴极的总压的变动幅度。
此外，虽然在步骤S110中，使燃料气体循环泵26的工作继续进行，但是也可以使工作停止。
A-3-2.第二改变例：
对于燃料电池系统100的结构(图1)而言，虽然在氧化剂气体排出配管33上设置有阀V4，但也可以不设置。在采用这种方式的情况下，也能够抑制阴极的负压产生，从而防止由负压产生而导致的空气从系统的外部混入阴极中的情况。因此，能够抑制阴极构成部件的氧化。
A-3-3.第三改变例：
虽然在本实施例中，作为氧化剂气体而使用了空气，但也可以使用纯净的氧气来代替空气。如果采用这种方式，则在停止前处理中，残留在阴极以及阳极上的气体成分中不含有氮气，而仅为氢气，从而不需要考虑将其他的气体成分(例如氮气)的分压差作为驱动力的、阴极的总压变动。此时，在第二停止前处理的步骤S140a(图3)中，与第一停止前处理的步骤S140(图2)同样地，对两极间的残留氢气的分压(即，两极间的总压)的差是否为预定值以下进行判断。
A-3-4.第四改变例：
虽然在第一、第二停止前处理中，于氧气减少工序(步骤S110、S120)中，将电压作为指标而对氧气是否已减少进行判断，但并不特别限定于此。例如，还可以采用如下方式，即，在氧化剂气体排出配管33(图1)中设置氧气浓度计，并根据氧气浓度计的检测值是否在预定值以下，而对氧气是否已减少进行判断。
B.第二实施例：
B-1.第二实施例的结构：
图4为，搭载有燃料电池系统100a的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统100a应用了本发明的第二实施例。与第一实施例的不同点在于，在第一实施例的结构的基础上，设置了将在停止前处理的执行中从燃料电池组10的氧化剂气体排出口被排出至氧化剂气体排出配管33中的废气(以下，又称为“第一废气”)，再次作为第一气体而向阴极供给的机构。对于其他的结构而言，由于是与第一实施例同样的机构，因此对于同样的机构以相同的符号表示并省略其说明。
第二实施例的燃料电池系统100a还具备：第二燃料电池组12、外部直流电源210、负载连接部48、废气回送配管52以及三通阀V5。第二燃料电池组12具有主要部分与燃料电池组10同样的结构。不同点在于，不具备用于供给氧化剂气体的阴极供给口这一点。另外，如后文所述，由于第二燃料电池组12并非用于供给发电电力的装置，因此单电池的层叠个数可以与燃料电池组10相比更少。此处，第二燃料电池组12和外部直流电源210分别相当于，用于解决课题的方法中所记载的“第二燃料电池”和“第二电源部”。
第二燃料电池组12被用于，从包含流过氧化剂气体排出配管33的氮气和氢气在内的第一废气中分离出氢气。在第二燃料电池组12上设置有与第二燃料电池组12的阳极(以下，称为“第二阳极”)连通的废气供给口以及废气排出口。此外，设置了与第二燃料电池组12的阴极(以下，称为“第二阴极”)连通的分离气体排出口。废气供给口与氧化剂气体排出配管33的部分中的、作为上游侧部分的上游侧配管33a相连接。此外，废气排出口与氧化剂气体排出配管33的部分中的、作为下游侧部分的下游侧配管33b相连接。此外，第二燃料电池组12的分离气体排出口与废气回送配管52相连接。另外，在本说明书中，上游侧以及下游侧以在通常发电时流过燃料电池系统内的反应气体以及冷却介质的流动方向为基准。
在废气回送配管52和氧化剂气体供给配管32的连接部上设置有三通阀V5。控制部500通过对三通阀V5的气门的开闭进行控制，从而对废气回送配管52以及氧化剂气体供给配管32的连通状态进行切换。另外，将氧化剂气体供给配管32的部分中的、三通阀V5的上游侧的部分设为上游侧配管32a，将三通阀V5的下游侧的部分设为下游侧配管32b。
外部直流电源210被用于，对第二燃料电池组12施加电压，从而使第二燃料电池组12内产生氢气抽送现象。该外部直流电源210能够使用例如将二次电池和DC/DC换流器组装而成的装置。负载连接部48为，按照控制部500的指示，而实施外部直流电源210与第二燃料电池组12之间的连接的装置，且具备开关SW3。另外，也可以使用对燃料电池组10施加电压的二次电池200以及DC/DC换流器300来代替外部直流电源210。
B-2.第二实施例的停止前处理：
图5为，表示由第二实施例的控制部500所执行的停止前处理的第三方式(以下，称为“第三停止前处理”)的流程图。与第二停止前处理(图3)的不同点在于，在气体供给工序中，从流过氧化剂气体排出配管33的第一废气中分离出氢气，并将该氢气作为第一气体而再次向阴极供给这一点。由于其他的工序与第二停止前处理相同，因此对于同样的工序标注相同的符号并省略其说明。另外，第三停止前处理与第二停止前处理同样地，在停止前处理的执行中，控制阀V1、V2、V3的动作，以使燃料电池组10的阳极和阴极的总压大致相等(例如，大气压的程度)。
在通过步骤S130而开始实施气体供给工序之后，控制部500对三通阀V5的气门的开闭进行切换(步骤S132)。由此，使废气回送配管52与下游侧配管32b连通，从而形成第一气体循环路径(步骤S132)。接下来，控制部500将负载连接部48的开关SW3导通，并且对外部直流电源210进行控制，以开始实施从外部直流电源210向第二燃料电池组12的电压施加(步骤S134)。由此，在经由氧化剂气体排出配管33而被导入至第二燃料电池组12的第二阳极中的第一废气的气体成分中，氢气通过电化学反应而向第二阴极移动。即，利用氢气抽送现象，而从第一废气中分离出氢气。移动至第二阴极中的氢气经由废气回送配管52以及下游侧配管32b，而再次作为第一气体而被供给至燃料电池组10的阴极。另一方面，第一废气中的、氢气以外的气体(主要为氮气)经由配管33b、34而向燃料电池系统100a的外部被排出。另外，步骤S130至步骤S134能够不限顺序地在任意的正时执行。此处，通过氢气抽送现象而向第二燃料电池组12的阴极供给氢气并将所供给的氢气经由废气回送配管52以及下游侧配管32b而再次向燃料电池组10的阴极供给的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体循环机构”。此外，通过第二燃料电池组12的氢气抽送现象而从第一废气中分离出氢气的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“燃料气体分离机构”。
在步骤S134之后，与第二停止前处理(图3)同样地，实施步骤S140a至S160。在步骤S160之后，控制部500停止从外部直流电源210向第二燃料电池组12施加电压，并将负载连接部48的开关SW3置于断开(步骤S164)。接下来，控制部500使三通阀V5的气门的开闭返回至停止处理前的状态，从而使上游侧配管32a与下游侧配管32b连通(步骤S166)。然后，执行步骤S170并结束停止前处理。另外，步骤S150至步骤S164能够不限顺序地在任意的正时执行。
如此，由于第三停止前处理从第一废气中分离出氢气，并再次向燃料电池组10的阴极供给，因此能够有效地利用停止前处理中所使用的氢气。并且，由于能够向燃料电池组10的阴极供给更多的氢气，因此能够在更短的时间内使阴极的氢气分压上升，并且使阴极的氮气分压降低。因此，能够在更短的时间内满足步骤S140a的条件，从而能够缩短停止前处理的动作时间。
B-3：第二实施例的改变例：
B-3-1：第一改变例：
也可以与第一停止前处理同样地，执行步骤S140(图2)来代替步骤S140a。在采用这种方式的情况下，也能够降低阴极的总压的变动幅度。即，通过至少使氢气的分压差成为预定值以下，从而能够降低阴极的总压的变动幅度，进而能够抑制阴极产生负压，其中，氢气的由预定的分压差所导致的从电解质膜的透过速度与氮气相比更高。由此，能够抑制空气从燃料电池组10的外部混入到阴极中的情况。
B-3-2：第二改变例：
可以省略第二燃料电池组12、负载连接部48以及外部直流电源210。即，只要仅设置废气回送配管52即可，所述废气回送配管52从氧化剂气体排出配管33分歧出来，且与氧化剂气体供给配管32相连接。由此，能够省略步骤S134、S164(图5)。由于在采用这种方式的情况下，也将包含氢气的第一废气再次向阴极供给，因此能够有效地利用停止前处理中所使用的氢气。
B-3-3.第三改变例：
在第二实施例中，也可以与第一实施例的第一改变例同样地，省略氧气减少工序。此外，可以与第一实施例的第一改变例同样地，使气体供给工序中的朝向阳极的氢气的供给仅由燃料气体罐21来执行。此外，还可以与第一实施例的第二改变例同样地，不设置阀V4。此外，还可以与第一实施例的第三改变例同样地，供给纯净的氧气来作为氧化剂气体。此外，还可以与第一实施例的第四改变例同样地，在氧气减少工序中，使氧气浓度计的检测值来代替电压以作为判断的指标。
B-3-4.第四改变例：
虽然在上述第三停止前处理中，作为从第一废气中分离出氢气的方法而利用了氢气抽送现象，但并不限定于此。例如，还可以设置氢气分离膜，并通过该膜而从第一废气中分离出氢气。通过采用这种方式，从而不设置用于使第二燃料电池组等的氢气抽送现象产生的装置，便可以实现氢气分离。
C.第三实施例：
C-1.第三实施例的结构：
图6为，搭载有燃料电池系统110的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统110应用了本发明的第三实施例。与第一实施例的不同点在于，在氧化剂气体排出配管33上设置有氧气浓度计D3这一点。对于其他的结构而言，由于是与第一实施例同样的结构，因此对于同样的结构，标注相同的符号并省略其说明。
氧气浓度计D3对存在于氧化剂气体排出配管33内的氧气的浓度进行检测。此外，通过氧气浓度计D3而检测出的氧气浓度被用于后文叙述的停止前处理的控制中。
C-2.第三实施例的停止前处理：
图7为，表示由第三实施例的控制部500所执行的停止前处理的第四方式(以下，称为“第四停止前处理”)的流程图。与第二停止前处理(图2)的主要不同在于，气体供给工序中的气体供给的方法、和在气体供给工序之前执行的工序。此外，对于与第二停止前处理同样的工序，标记相同的符号并省略其说明。
在步骤S100之后，控制部500对发电部的温度是否高于0℃进行判断(步骤S102)。在本实施例中，将从温度传感器T1取得的温度看作发电部的温度而进行判断。当发电部的温度未高于0℃时(步骤S102：否)，即，发电部的温度在0℃以下时，控制部500在不实施后文叙述的气体供给工序以及气体压力差降低工序的情况下，停止向燃料电池组10的氧化剂气体以及燃料气体的供给和循环以及冷却水的循环(步骤S150a)，最后执行步骤S170。
另一方面，当发电部的温度高于0℃时(步骤S102：是)，将氧化剂气体的化学计量比(在本说明书中，又称为“空气化学计量比”)设定为与通常发电时相比更低的第二状态，并使燃料电池组10实施发电(步骤S104)。通过执行步骤S104而产生的发电电力既可以蓄电于二次电池200中，也可以作为用于停止前处理的电力来进行消耗。通过减小向燃料电池组10供给的空气化学计量比，从而使阳极的氢气被供给至阴极。具体而言，由于在阴极上氧气不足，因此从阳极经由电解质膜而移动到阴极的氢离子未能与氧气发生反应，从而通过获得电子而成为氢气。另外，空气化学计量比是指氧气剩余率，即表示相对于与氢气恰好完全反应所需要的氧气，所供给的氧气的剩余程度如何的值。即，当将氧气的供给量设为W1，且将所供给的氢气恰好完全消耗所需要的氧气的量设为W2时，空气化学计量比用W1/W2来表示。此处，在本实施例中，将空气化学计量比设定得较小而实施发电、并将被供给至阳极的氢气向阴极供给的机构(燃料气体罐21、燃料气体供给配管22、燃料电池组10、氧化剂气体供给配管32、空气压缩机36、二次电池200以及逆变器400、负载连接部45)，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体供给机构”。
空气化学计量比能够通过停止前处理的动作状况，而在与通常运行时的空气化学计量比相比而降低的范围内适当地进行设定以及变更。另外，空气化学计量比优选为，设定在0.8至1.05的范围内，进一步优选为设定在1左右。其原因在于，当空气化学计量比小于0.8时，燃料电池组10的发电电力过小，从而有可能氢气不会从阳极向阴极移动。此外，其原因还在于，当空气化学计量比大于1.05时，阴极上的氧气不会成为不足状态，从而有可能在阴极上不会产生氢气。控制部500基于由氧气浓度计D3输送至控制部500的、与氧气浓度相关的信号，而对阴极处的氧气是否处于不足状态进行判断，并对低效率运行进行控制。另外，通常运行时的空气化学计量比被设定在1.2至1.5的范围内。
在步骤S104之后，对两极间的残留氮气以及残留氢气的分压差是否满足预定的条件进行判断(步骤S140a)。当判断为，未满足预定的条件时(步骤S140a)，继续进行在空气化学计量比比较小的第二状态下的发电。由此，阴极的氢气分压将进一步上升，氮气分压将进一步降低。通过使阴极的氢气分压上升，并使氮气分压降低，从而使两极间的氢气分压的差以及氮气分压的差分别达到预定值以下。
当判断为，两极间的残留氮气以及残留氢气的分压差满足预定的条件时(步骤S140a：是)，控制部500停止氧化剂气体和燃料气体的供给以及循环，并且停止冷却水的循环(步骤S150a)。接下来，控制部500执行步骤S170，并停止燃料电池系统110的系统。
如此，由于能够通过降低空气化学计量比来执行气体供给工序(步骤S104)，因此能够容易地向阴极供给氢气。此外，能够在不使用用于对燃料电池组10施加电压的外部电源的情况下，向阴极供给氢气。此外，通过本方式的停止前处理而产生的电力既可以蓄电于二次电池200中，也可以作为用于停止前处理的电力来进行消耗，从而能够有效地利用发电电力。此外，由于以与通常运行时的空气化学计量比相比更小的空气化学计量比而实施发电，因此能够将在通常运行时堆积的阴极催化剂层表面的氧化物从该表面去除，从而恢复阴极催化剂层的性能。并且，与第二实施例同样地实施处理(步骤S140a)，以使两极间的氢气以及氮气各自的分压差满足预定的条件。因此，与第二实施例同样地，能够进一步降低阴极的总压的变动幅度，从而能够进一步抑制阴极构成部件的氧化。
此处，对执行步骤S102的处理的理由进行说明。图8为，表示阴极的每个电极电位下的、单电池(发电部)的温度与二氧化碳(CO2)的浓度之间的关系的图表。CO2浓度是指，从通常运行时的燃料电池组排出的排出氧化剂气体中的CO2浓度，其与构成阴极的阴极构成材料的氧化的发生程度成比例。另外，图8为通过实验的方式而求出的图表。
如图8所示，当电池温度在0℃以下时，无论阴极的电极电位的值如何，CO2浓度都极小。即，在燃料电池组中，即使在通常状况下碳的氧化将开始进行的、电极电位1.4V以上的情况下，也几乎不会发生碳的氧化。相对于此，当电池温度大于0℃时，随着阴极的电极电位的升高，CO2浓度将增大。即，在电池温度大于0℃的情况下，当阴极的电极电位上升并达到1.4V以上时，碳的氧化的发生频率将增大。
此外，本发明的发明者们发现，当在电池温度在0℃以下的情况下，以空气化学计量比与通常发电时相比更小的状态而使燃料电池组发电时，阴极催化剂层的性能将降低。具体而言，发现了阴极催化剂层的一部分从电解质膜上剥离的情况。
在第四停止前处理中，当在步骤S102中发电部的温度大于0℃时(步骤S102：是)，执行气体供给工序以及气体压力差降低工序(步骤S104、步骤S140a)(图7)。另一方面，当在步骤S102中发电部的温度在0℃以下时(步骤S102：否)，在不执行气体供给工序以及气体压力差降低工序的情况下，执行系统的停止。由此，能够在防止阴极催化剂层的性能降低的同时，抑制阴极构成部件的氧化。
C-3.第三实施例的改变例：
C-3-1.第一改变例：
可以省略步骤S102。在采用这种方式的情况下，也能够至少降低阴极总压的变动幅度，从而能够抑制阴极构成部件的氧化。此外，可以省略二次电池200以及DC/DC换流器300。在采用这种方式的情况下，也能够执行气体供给工序。
C-1-2.第二改变例：
还可以与第三实施例的第一改变例同样地，执行步骤S140(图2)来代替步骤S140a。此外，还可以与第一实施例的第二改变例同样地，不在氧化剂气体排出配管33上设置阀V4。此外，还可以与第一实施例的第三改变例同样地，使用纯净的氧气来作为氧化剂气体。
C-1-3：第三改变例：
还可以采用如下方式，即，在步骤S 104(图7)中，不仅将空气化学计量比设为与通常发电时相比更低的状态，还将燃料气体的化学计量比(以下，又称为“氢气化学计量比”)设为与通常发电时相比更低的状态，而实施发电。由于通过采用这种方式，从而阳极的氮气浓度将上升(即阳极的氮气分压将上升)，氢气浓度将降低(即氢气分压将降低)，因此能够在更短时间内满足步骤S140a的条件。由此，能够缩短停止前处理的动作时间。氢气化学计量比能够在与通常发电时相比更小的范围内进行适当地设定以及变更。另外，氢气化学计量比优选为，设定在1.0至1.2的范围内，进一步优选为，设定在1.0至1.05的范围内。另外，在本实施例中，通常运行时的氢气化学计量比被设定为1.2左右。
D.第四实施例：
D-1.第四实施例的结构：
图9为，搭载有燃料电池系统110a的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统110a应用了本发明的第四实施例。与第三实施例的不同点在于，设置了将排出至氧化剂气体排出配管33中的废气再次作为第一气体而向阴极供给的机构这一点。对于其他的结构而言，由于是与第三实施例同样的结构，因此对于同样的结构标记相同的符号并省略其说明。
燃料电池系统110a具备废气回送配管60。废气回送配管60与配管34以及氧化剂气体供给配管32相连接。此外，在废气回送配管60上设置有阀V8。在燃料电池组10的通常运行时，阀V8处于关闭状态。
D-2.第四实施例的停止前处理：
图10为，表示由第四实施例的控制部500所执行的停止前处理的第五方式(以下，称为“第五停止前处理”)的流程图。与第四停止前处理的不同点在于，增加了步骤S105、S168这一点，对于其他的工序标记相同的符号并省略其说明。
在步骤S104之后，控制部500使阀V8开阀(步骤S105)。由此，使包含氢气的第一废气的一部分从配管34分歧出来，并经由废气回送配管60而被导入至氧化剂气体供给配管32中。其结果为，使包含氢气的第一废气再次作为第一气体而供给至阴极。另外，步骤S104、S105能够不限顺序地执行。
当步骤S140a中为是时，控制部500不仅执行步骤150a，还使阀V8闭阀(步骤S168)。
如此，由于第五停止前处理将包含氢气的第一废气再次向阴极供给，因此能够有效地利用停止前处理中所使用的氢气。并且，将获得与第四停止前处理同样的效果。
D-3.第四实施例的改变例：
D-3-1.第一改变例：
可以采用第三实施例的第一至第三改变例。
D-3-2.第二改变例：
可以设置从废气回送配管60中的第一废气中分离出氢气，并将分离后的氢气向氧化剂气体供给配管32回送的机构。例如，还可以采用如下方式，即，如在第二实施例中的记载，设置第二燃料电池组12、负载连接部48以及外部直流电源210(图4)，并利用氢气抽送现象，而从废气回送配管60中的第一废气中分离出氢气，并再次作为第一气体而向燃料电池组10的阴极供给。通过采用这种方式，从而能够在更短的时间内实施步骤S140a的气体压力差降低工序。此外，还可以通过氢气分离膜而从第一废气中分离出氢气。
E.第五实施例：
E-1.第五实施例的结构：
图11为，搭载有燃料电池系统120的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统120应用了本发明的第五实施例。与第一实施例的不同点在于，设置了第一和第二旁通配管74、76以及三通阀V10、V12这一点。对于其他的机构，由于是与第一实施例同样的结构，因此对于同样的结构标记相同的符号并省略其说明。另外，在第五实施例中，省略了冷却水系统40(图1)的图示。
第一旁通配管74与燃料气体供给配管22以及氧化剂气体供给配管32相连接。此外，在氧化剂气体供给配管32和第一旁通配管74的连接部上设置有三通阀V12。此处，燃料气体供给配管22的部分中的、三通阀V12的上游侧的部分又称为第一配管32c，三通阀V12的下游侧的部分又称为第二配管32d。
第二旁通配管76与燃料气体循环配管24以及氧化剂气体排出配管33相连接。此外，在氧化剂气体排出配管33与第二旁通配管76的连接部上设置有三通阀V10。此处，氧化剂气体排出配管33的部分中的、三通阀V10的上游侧的部分又称为第三配管33c，三通阀V10的下游侧的部分又称为第四配管33d。控制部500通过对三通阀V10、V12的气门的开闭进行控制，从而对配管的连通状态进行切换。另外，在燃料电池组10的通常发电时，第一旁通配管74与氧化剂气体供给配管32、以及第二旁通配管76与氧化剂气体排出配管33分别处于未连通状态。
E-2.第五实施例的停止前处理：
E-2-1.停止前处理的第六方式：
图12为，表示由第五实施例的控制部500所执行的停止前处理的第六方式(以下，称为“第六停止前处理”)的流程图。步骤S200为，与第一停止前处理中的步骤S100同样的工序。在步骤S100中，当控制部500接收到IG开关断开信号时，控制部500停止燃料电池组10的发电(步骤S210)。即，控制部500对负载连接部45进行控制，以将开关SW1、SW2同时断开，从而停止电力的输出。
接下来，控制部500停止氧化剂气体和燃料气体的供给，并且停止冷却水的循环(步骤S220)。即，控制部500关闭阀V1、V2，从而停止空气压缩机36以及循环泵的工作。另外，步骤S210中的“停止燃料气体的供给”是指，关闭截止阀V1、调压阀V2，从而停止从燃料气体罐21的燃料气体的供给的含义，而燃料气体循环泵26的工作将继续进行。另外，步骤S210至S220能够不限顺序地在任意的正时执行。
接下来，控制部500对三通阀V10、V12的气门的开闭进行切换(步骤S230)。即，将第一旁通配管74与第二配管32d置于连通状态，并将第一配管32c与第二配管32d置于非连通状态。此外，将第二旁通配管76与第三配管33c置于连通状态，并将第三配管33c与第四配管33d置于非连通状态。即，形成用于向阳极以及阴极循环供给第一气体的循环供给路径。
由此，通过燃料气体循环泵26的动作，从而使残留在燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30中的燃料气体以及氧化剂气体进行循环并搅拌，并作为第一气体而供给至阳极以及阴极(步骤S240)。
接下来，控制部500对在步骤S240开始后是否经过了预定时间进行判断(步骤S250)。此处的预定时间被设定为，可使残留在阳极、阴极、燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30中的气体的浓度不均降低的程度上的时间。即，如果气体的浓度不均被降低，则能够判断为，相同组成且大致相同浓度的气体被供给至两极，并且，两极间的每种气体成分的分压差均达到了预定值以下(在此，分压差大致为零)。因此，步骤S250可以理解为，代替第二停止前处理(图3)的步骤S140a的工序，其与步骤S140a同样，相当于气体压力差降低工序。
当判断为未经过预定时间时(步骤S250：否)，控制部500继续进行由燃料气体循环泵26执行的循环。另一方面，当判断为经过了预定时间时(步骤S250：是)，控制部500通过停止燃料气体循环泵26的工作，从而停止残留气体的供给以及循环(步骤S260)。接下来，控制部500使三通阀V10、V12的气门的开闭状态返回至停止处理前的状态，从而将第一配管32c与第二配管32d、第三配管33c与第四配管33d分别置于连通状态。
如此，在第六停止前处理中，通过将浓度不均被降低了的、相同组成的气体作为第一气体而向阴极以及阳极供给，从而能够在不实施特别的控制的条件下容易地使阴极以及阳极的每种气体成分的分压差分别达到预定值以下。此外，由于作为第一气体而使用残留在燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30中的气体，因此能够减少停止前处理中所使用的第一气体的量。并且，不需要在通常发电时的反应气体之外，另外准备用于停止前处理的气体。此外，与其他的停止前处理同样地，通过实施气体压力差降低工序，从而能够降低阴极的总压的变动幅度，进而能够抑制阴极构成部件的氧化。此外，由于在系统停止之后，能够抑制阴极成为负压的情况，因此不需要在阴极出口侧设置密封性较高的机构。因此能够实现成本降低。
此处，在本实施例中，对三通阀V10、V12的气门的开闭进行切换，从而将第一旁通配管74与第二配管32d、第二旁通配管76与第三配管33c分别置于连通状态，并通过燃料气体循环泵26的工作，而将残留在燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30中的气体向阴极以及阳极供给的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体供给机构”。此外，对三通阀V10的气门的开闭进行切换，从而将第二旁通配管76与第三配管33c置于连通状态，以对从阳极以及阴极排出的废气进行混合，并通过燃料气体循环泵26的工作而使其向燃料气体供给配管22循环的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“废气循环机构”。此外，对三通阀V12的气门的开闭进行切换，并在将第一旁通配管74与第二配管32d置于连通状态的状态下，从燃料气体供给配管22向阳极供给第一气体的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“阳极供给机构”。
E-2-2.停止前处理的第七方式：
图13为，表示由第五实施例的控制部500所执行的停止前处理的第七方式(以下，称为“第七停止前处理”)的流程图。与第六停止前处理(图12)的不同点在于，在气体供给工序之前，执行使阴极的电极电位与通常发电时相比而降低的“电位降低工序”这一点，由于其他的工序为与第六停止前处理同样的工序，因此对于相同的工序标记相同的符号并省略其说明。
在步骤S200之后，控制部500通过停止空气压缩机36的工作，从而停止朝向阴极的氧化剂气体的供给(步骤S201)。接下来，控制部500对DC/DC换流器300进行控制，从而开始进行从二次电池200向燃料电池组10的电压施加(步骤S203)。另外，在步骤S203中，控制部500对负载连接部45进行控制从而使开关SW1处于断开。由此，产生氢气抽送现象，从而向阴极供给氢气，进而使残留在阴极上的包含氧气的气体经由第三、第四配管33c、33d以及配管34而向系统的外部被排出。因此，通过使阴极的气体被氢气置换，从而使阴极的电极电位与系统停止前处理开始之前(即，通常运行时)的状态相比而降低。此处，通过氢气抽送现象而向阴极供给氢气，并使阴极的电极电位降低的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“电位处理机构”。
在步骤S203之后，控制部500对各个单电池的电压是否小于预定值进行判断(步骤S205)。该预定值可以在如下范围内进行设定，即，能够防止通过后文叙述的气体供给工序而使阴极的电极电位上升至产生碳氧化的电极电位(例如，1.4V以上)的情况的范围。在本方式中，将预定值设定为0.05V。
当判断为各个单电池电压在0.05V以上时(步骤S205：否)，则反复实施步骤S205的判断。另一方面，当判断为各个单电池的电压均小于0.05V时(步骤S205：是)，控制部500停止燃料气体的供给以及冷却水的循环，并且停止从二次电池200向燃料电池组10施加电压(步骤S207、S209)。在此情况下，“停止燃料气体的供给”是指，与第六停止前处理同样地，停止从燃料气体罐21的燃料气体的供给的含义，而燃料气体循环泵26的工作将继续进行。在步骤S209之后，与第六停止前处理同样地，执行步骤S230至步骤S270的处理。
如此，通过在气体供给工序之前，预先使阴极的电极电位降低，从而能够抑制由于在气体供给工序的执行中使第一气体中所含有的氧气供给至阳极而产生的、阴极的异常电位的产生。并且，第七停止前处理实现了与第六停止前处理相同的效果。
E-3.第五实施例的改变例：
E-3-1.第一改变例：
图14为表示第一改变例的燃料电池系统120a的结构的图。与第五实施例的结构的不同点在于，在燃料气体供给配管22上设置了阀V14。对于其他的结构，由于是与第五实施例同样的结构，因此标记相同的符号并省略其说明。阀14被设置在燃料气体供给配管22中的、连接有第一旁通配管74的位置的下游侧(靠近燃料电池组10的一侧)。另外，阀14在通常运行时处于开阀。
图15为，表示由第一改变例的控制部500所执行的第一改变例的停止前处理(以下，称为“第八停止前处理”)的流程图。与第七停止前处理的不同点在于，电位降低工序的动作。对于与第六或第七停止前处理同样的工序，标记相同的符号并省略其说明。此外，对于在电位降低工序之后所执行的气体供给工序、气体压力差降低工序，由于以与第六停止前处理同样的方法而实施，因此省略其说明(图12)。
在步骤S200之后，控制部500停止燃料电池组10的发电(步骤S201a)。接下来，控制部500停止氧化剂气体和燃料气体的供给，并且停止冷却水的循环(步骤S202a)。另外，燃料气体循环泵26的工作将继续进行。此外，步骤S201a、S202a为，与第六停止前处理的步骤S210、S220同样的工序。
接下来，控制部500使阀14闭阀(步骤S203a)。接下来，控制部500对三通阀V12的气门的开闭进行切换，从而使第一旁通配管74与第二配管32d连通(步骤S203b)。由此，通过燃料气体循环泵的工作，而优先使残留在燃料气体供排系统20中的燃料气体供给至阴极，并使残留在阴极上的、包含氧气的气体经由第三、第四配管33c、33d以及配管34而向系统的外部被排出(步骤S203c)。此处，使阀V14闭阀并将残留在燃料气体供排系统20中的燃料气体向阴极供给的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“阳极残留气体供给机构”。
接下来与第七停止前处理同样地(图13)，执行步骤S205，当判断为未满足在步骤S205中所设定的条件时(步骤S205：否)，继续进行朝向阴极的残留气体的供给。另一方面，当判断为满足在步骤S205中所设定的条件时(步骤S205：是)，控制部500对三通阀V10的气门的开闭进行切换，从而使第三配管33c与第二旁通配管76连通(步骤S209a)。接下来，控制部500使阀V14开阀(步骤S210a)。由此，残留在燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30中的气体被混合，并作为第一气体而被供给至阳极以及阴极。
如此，第八停止前处理能够通过对阀V14的开闭进行控制，从而实施电位降低处理。因此，不需要用于如第七停止前处理那样实施氢气抽送现象的外部直流电源等，从而能够容易地执行电位降低工序。另外，还可以采用如下方式，即，在第八停止前处理的步骤S203b中，还对三通阀V10的气门的开闭进行控制，从而使第三配管33c与第二旁通配管76连通。即，在步骤S203的执行中，还可以将残留在阴极上的、包含氧气的气体经由第二旁通配管76而再次向阴极供给。采用这种方式，氧气也能够在阴极催化剂上燃烧从而使阴极的电极电位降低。此外，能够将残留在阴极的、包含氧气的气体有效地利用在之后的气体供给工序中。
E-3-2.第二改变例：
虽然在第七以及第八的停止前处理(图13、图15)的步骤S205中，控制部500对各个单电池电压是否在预定值以下进行了判断，但也可以采用对是否经过了预定时间进行判断的方式来代替上述方式。此处，预定时间可以根据在电位降低工序中每单位时间内被供给至阴极的气体的量、和阴极的容积，而被设定为能够将残留在阴极上的气体排出至外部的时间。
此外，还可以采用如下方式，即，对被供给至阴极的气体量进行计算，并根据该气体量是否在预定值(例如，阴极的容积值)以上来进行判断。具体而言，例如对于第七停止前处理而言，可以采用如下方式，即，根据氢气抽送现象中所使用的电荷量，而对从阳极移动至阴极的氢气量进行计算，并根据该氢气量是否在预定值以上(例如，在阴极的容积以上)，而决定是否实施第一气体供给工序。
此外，还可以对在设置于氧化剂气体排出配管33上的氢气浓度计D2(图11)中是否检测到氢气进行判断。当检测到氢气时，可以判断为，阴极的气体被氢气置换，从而阴极的电极电位已降低至预定值以下。
E-3-3.第三改变例：
虽然在第五实施例的第六至第八停止前处理中，在气体压力差降低工序中对是否经过了预定时间进行了判断(图12的步骤S250)，但并不限定于此。例如，还可以与第一停止前处理的步骤S140(图2)或者第二停止前处理的步骤S140a(图3)同样地，使用预定的气体成分在阳极以及阴极中的分压差来作为判断的指标。
E-3-4.第四改变例：
虽然在上述实施例中，使用燃料气体供排系统20以及氧化剂气体供排系统30的一部分的配管以及设备(燃料气体罐21以及燃料气体循环泵26等)，而向两极供给第一气体，但并不限定于此，也就是说，还可以采用如下方式，即，从用于贮留包含燃料气体的相同组成的气体的罐，经由分别与两极相连接的第一气体供给用配管，而将该气体作为第一气体来向两极供给。此外，此时，两极的总压被设定为大致相等。如此，即使在从相同的第一气体供给源向两极供给第一气体的情况下，也能够容易地使两极的每种气体成分的分压差分别达到预定值以下。即，通过在气体供给工序中，将包含浓度不均降低了的燃料气体的气体填充至阴极以及阳极中，从而能够在短时间内满足气体压力差降低工序中的预定的条件。
F.第六实施例：
F-1.第六实施例的结构：
图16为，搭载有燃料电池系统130的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统130应用了本发明的第六实施例。与第一实施例的不同点在于，设置了第三旁通配管80、安全阀(relief valve)V18以及阳极出口阀V16这一点。对于其他的结构，由于是与第一实施例同样的结构，因此对于同样的结构标记相同的符号并省略其说明。另外，在第六实施例中，省略了冷却水系统40、二次电池200、DC/DC换流器300、负载连接部45、逆变器400以及电机410(图1)的图示。
第三旁通配管80与燃料气体供给配管22以及氧化剂气体供给配管32相连接。此外，在第三旁通配管80上设置有安全阀V18。阳极出口阀V16被设置在，作为燃料气体循环配管24的一部分的、气液分离器25的上游侧的部分上。另外，压力传感器P1和氢气浓度计D1被设置在，燃料气体循环配管24的部分中的、阳极出口阀V16的上游侧的部分上。
F-2.停止前处理的第九方式：
图17为，表示由第六实施例的控制部50所执行的停止前处理的第九方式(以下，称为“第九停止前处理”)的流程图。当IG开关断开信号被输入至控制部500时(步骤S400)，控制部500停止燃料电池组10的发电(步骤S410)。接下来，控制部500停止氧化剂气体的供给，并且停止循环泵26、46的工作，从而停止燃料气体以及冷却水的循环(步骤S420)。另外，由燃料气体罐21实施的燃料气体的供给将继续进行。
在步骤S420之后，控制部500使阳极出口阀V16闭阀(步骤S430)。由此，燃料气体供给配管22的压力将上升，当压力达到预定值以上时，安全阀V18将开阀，从而第三旁通配管80将成为连通状态。由此，从燃料气体罐21被供给的燃料气体作为第一气体，经由第三旁通配管80以及氧化剂气体排出配管33而被供给至阴极。其结果为，使残留在阴极上的氧气以及氮气向系统的外部被排出。此处，将第三旁通配管80置于连通状态并向阴极供给燃料气体的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体供给机构”。此外，阳极出口阀V16相当于用于解决课题的方法中所记载的“压力调节部”。
接下来，控制部500对阴极是否已被置换为氢气进行判断(步骤S440)。例如，根据燃料气体罐21的氢气供给量和阴极容积，而预先求出从安全阀18开阀到阴极被氢气置换为止的时间，并根据是否经过了该时间而进行判断。
当判断为阴极未被氢气置换时(步骤S440：否)，维持安全阀V18的开阀状态，并继续进行燃料气体的供给。另一方面，当判断为，阴极已被氢气置换时(步骤S440：是)，控制部500使排气阀V3以及阳极出口阀V16开阀(步骤S450)。由此，燃料气体供给配管22的压力将降低，而安全阀V18将闭阀。此外，阳极的总压将逐渐降低至大气压的程度，并且阳极将逐渐被氢气置换。
接下来，控制部500对阳极是否已被氢气置换进行判断(步骤S460)。例如，根据燃料气体罐21的氢气供给量和阳极容积，而预先求出到阳极被氢气置换为止的时间，并根据是否经过了该时间而进行判断。
当判断为阳极未被氢气置换时(步骤S460：否)，控制部500继续进行燃料气体的供给。另一方面，当判断为阳极已被氢气置换时(步骤S460：是)，控制部500停止燃料气体的供给(步骤S470)。
接下来，控制部500对阳极以及阴极的总压的差是否在预定值以下进行判断(步骤S480)。当判断为不在预定值以下时(步骤S480：否)，反复实施S480的判断。由此，随着时间的经过，阳极总压将降低至大气压的程度。另一方面，当判断为在预定值以下时(步骤S480：是)，控制部500使排气阀V3以及阀V4闭阀(步骤S490)。
如此，通过设置第三旁通配管80以及安全阀V18，并使燃料气体供给配管22的压力上升至预定值以上，从而能够容易地向阴极供给氢气。此外，由于安全阀V18与其他的阀(例如三通阀)相比能够更容易地实施控制，因此能够容易地实施停止前处理的控制。
此外，通过设置第三旁通配管80以及安全阀V18，从而能够抑制在通常运行时，由于某种异常(例如水的滞留)而导致燃料气体供排系统20(尤其是燃料气体供给配管22)的压力急剧上升的情况，进而防止由阳极和阴极的压力差而导致电解质膜的形态发生变化的情况。
此外，通过实施气体压力差降低工序，从而能够降低阴极的总压变动的幅度，进而能够抑制阴极成为负压的情况。由此，能够抑制在系统停止之后的阴极构成部件的氧化。此外，由于能够抑制在系统停止之后阴极成为负压的情况，因此不需要在与大气连通的燃料电池组10的阴极出口侧设置密封性较高的机构，从而能够实现成本降低。此外，通过在步骤S490中使阀V4闭阀，从而能够防止由于空气的扩散而导致空气从外部混入到阴极中的情况。
F-3.第六实施例的改变例：
F-3-2.第一改变例：
虽然在步骤S440以及步骤S460中，控制部500对是否经过了预定时间进行了判断，但并不限定于此。例如，也可以在步骤S440中，对氢气浓度计D2的浓度是否在预定值以上进行判断。此外，同样地，还可以在步骤S480中，对氢气浓度计D1的浓度是否在预定值以上进行判断。
F-3-2.第二改变例：
还可以采用如下方式，即，在步骤S430中，还对调压阀V2进行调节，从而增大来自燃料气体罐21的氢气供给量，进而使燃料气体供给配管22的压力上升。如果采用这种方式，则能够在更短的时间内使燃料气体供给配管22内达到预定值以上的压力。
F-3-3.第三改变例：
还可以用排气阀V3代替阳极出口阀V16。即，可以省略阳极出口阀V16。在此情况下，步骤S430以及步骤S450中的阳极出口阀V16的开闭可以被排气阀V3的开闭代替。在采用这种方式的情况下，也能够获得与第六实施例同样的效果。
F-3-4.第四改变例：
在上述实施例中，可以省略二次电池200以及DC/DC换流器300。采用这种方式也能够执行气体供给工序。
本发明并不限定于上述实施例、实施方式以及改变例，可以在不脱离其主旨的范围内在各种各样的方式中实施，例如也可以实施如下改变。
G.其他改变方式：
G-1.第一改变方式：
G-1-1.第一改变方式的结构：
图18为，搭载有第一改变方式的燃料电池系统130a的电动汽车的整体结构图。与第六实施例(图16)的不同点在于，第三旁通配管80的安装位置。对于其他的结构，由于是与第六实施例同样的结构，因此对于同样的结构标记相同的符号并省略其说明。
第三旁通配管80与氧化剂气体排出配管33以及燃料气体循环配管24相连接。详细而言，第三旁通配管80的一端与氧化剂气体排出配管33的部分中的、阀V4的上游侧的部分相连接，另一端与燃料气体循环配管24的部分中的、阳极出口阀V16的上游侧的部分相连接。此外，与第六实施例同样地，在第三旁通配管上设置有安全阀V18。
G-1-2.第一改变例的停止前处理：
图19为，表示由第一改变方式的控制部500所执行的停止前处理的第十方式(以下，称为“第十停止前处理”)的流程图。与第九停止前处理的不同点在于，步骤S430以后的内容。因此，对于与第九停止前处理相同的工序，标记相同的符号并省略其说明。
当控制部500使阳极出口阀V16闭阀时(步骤S430)，燃料气体循环配管24(具体而言，配管24中的、阳极出口阀V16的上游侧的部分)的压力将上升，当压力达到预定值以上时，安全阀将开阀。由此，使氢气填充至氧化剂气体排出配管33中(步骤S500)。另外，对于氧化剂气体排出配管33中是否填充了氢气，可以根据如下时长而进行判断，该时长为，根据氢气浓度计D2测量出的氢气浓度值、氧化剂气体排出配管33的容积和氢气的供给量而计算出的、到填充完成为止的时长。在步骤S500之后，控制部500停止燃料气体的供给(步骤S510)。接下来，控制部500使排气阀V3以及阳极出口阀V16开阀(步骤S520)，从而使燃料气体供排系统20降低至预定的压力(例如，大气压左右)。接下来，控制部500使排气阀V3以及阀V4闭阀(步骤S530)。
如此，由于在第十停止前处理中，用氢气填充了氧化剂气体排出配管33，因此即使在系统停止之后阴极产生负压的情况下，也能够抑制氧气向阴极的混入。由此，能够抑制阴极构成部件的氧化。此外，可以用排气阀V3来代替阳极出口阀V16。即，可以不设置阳极出口阀V16。
另外，在第一改变方式中，可以省略阀V4。如果采用这种方式，则即使在阴极产生负压的情况下，填充在氧化剂气体排出配管33内的氢气也会混入至阴极中，从而也能够抑制氧气向阴极的混入。
G-2.第二改变方式：
图20为，表示由第一实施例的燃料电池系统100的控制部所执行的停止前处理的第十一方式(以下，称为“第十一停止前处理”)的流程图。
当用户将车辆停止，并将IG开关置于断开时，IG开关断开信号被输入至控制部500(步骤S600)。于是，控制部500停止燃料电池组10的发电(步骤S610)，并停止反应气体(燃料气体和氧化剂气体)以及冷却水的供给以及循环(步骤S620)。
接下来，控制部500对阳极总压是否在第一基准值以下进行判断(步骤S630)。第一基准值可以被设定为如下预定的值，该预定的值为，能够对由于从阳极向阴极的氢气的移动，而导致阳极的氢气与停止前处理的执行之前相比而降低的情况进行判断的值。在本方式中，将第一基准值设定为低于大气压的、90Kpa左右。
当判断为不在第一基准值以下时(步骤S630：否)，控制部500对从停止发电起是否经过了预定时间进行判断(步骤S640)。当判断为，未经过预定时间时(步骤S640：否)，则反复执行步骤S630。当判断为经过了预定时间时(步骤S640：是)，则使阀V4闭阀，并结束停止前处理。此处，在经过了预定时间时则结束停止前处理是基于以下的理由。这是因为，由于在尽管经过了预定时间但未满足步骤S630的条件的情况下，阳极总压将处于第一基准值与后文叙述的第二基准值之间的范围内，并且，将两极间的氢气的分压差作为驱动力的、从阳极向阴极的氢气的移动几乎不会进行，因此可以判断为，阳极总压几乎不会发生变动。即，在尽管经过了预定时间但未仍满足步骤S630的条件的情况下，可以判断为，至少两极间的氢气的分压差达到了预定值以下(此处，大致相等)。
当判断为满足步骤S630中所设定的条件时，控制部500实施燃料气体朝向阳极的再供给(步骤S650)。此时，燃料气体循环泵26的工作重新开始。
接下来，控制部500对阳极总压是否在第二基准值以上进行判断(步骤S660)。当判断为，未在第二基准值以上时(步骤S660：否)，则继续进行燃料气体的再供给。另一方面，当判断为，在第二基准值以上时(步骤S660：是)，控制部500停止燃料气体的再供给(步骤S670)。另外，在步骤S670中，由燃料气体循环泵26实施的燃料气体的循环也停止。此处，第二基准值可以在能够防止由两极间的总压差而导致电解质膜的变形的范围内进行设定，在本方式中，所述第二基准值与阴极总压(大气压的程度)同样地，被设定为大气压的程度。此外，还可以采用如下方式，即，步骤S660的条件以是否经过了预定的时间为基准，从而代替以阳极总压为基准。即，还可以根据氢气的供给量和阳极的氢气的减少量，而预先计算出仅使减少量的氢气供给至阳极的时间，并将该时间设定为预定的时间。
接下来，控制部500对残留在两极上的氢气以及氮气中的每种成分的分压差是否分别达到预定值以下进行判断(步骤S680)。此处，氢气和氮气的分压差的预定值采用与第二停止前处理的步骤S140a(图3)同样的基准。
当判断为，分压差未满足预定的条件时(步骤S680：否)，控制部500实施步骤S630的判断。另一方面，当判断为，分压差满足预定的条件时(步骤S680：是)，控制部500使阀V4闭阀(步骤S690)。此处，将两极间的氢气的分压差作为驱动力而使阳极的氢气供给至阴极的机构，相当于用于解决课题的方法中所记载的“第一气体供给机构”。
如此，由于第十一停止前处理使两极间的氢气以及氮气各自的分压差降低，因此能够降低阴极的总压的变动幅度，从而能够抑制阴极成为负压的情况。由此，能够抑制系统停止之后的阴极构成部件的氧化。此外，与第一实施例同样地，不需要在氧化剂气体排出配管33上使用截止阀等密封性较高的机构。
此外，在本方式中，也可以不设置阀V4。在采用这种方式的情况下，也能够抑制阴极的负压产生，从而抑制由负压产生导致空气从系统的外部混入到阴极中的情况。因此，能够抑制阴极构成部件的氧化。另外，由于在本方式的停止前处理中，于气体供给工序中未利用氢气抽送现象，因此能够省略燃料电池系统100(图1)的二次电池200以及DC/DC换流器300。
G-3.第三改变方式：
G-3-1.第三改变方式的结构：
图21为，搭载有燃料电池系统140的电动汽车的整体结构图，其中，所述燃料电池系统140应用了第三改变方式。与第一实施例的不同点在于，设置了回送配管29以及三通阀V20和阀V22这一点。对于其他结构，由于是与第一实施例同样的结构，因此对于相同的结构标记相同的符号并省略其说明。另外，燃料电池系统140省略了二次电池200、DC/DC换流器300、负载连接部45、逆变器400以及电机410的图示。
回送配管29与稀释器37以及燃料气体循环配管24相连接。在回送配管29与燃料气体循环配管24的连接部上，设置有三通阀V20。此外，在配管34上设置有阀V22。另外，燃料气体循环配管24的部分中的、三通阀V20的上游侧的部分又称为上游侧配管24a，三通阀V20的下游侧的部分又称为下游侧配管24b。
G-3-2.停止前处理的第十二方式：
图22为，表示由第三改变方式的控制部500所执行的停止前处理的第十二方式(以下，称为“第十二停止前处理”)的流程图。与第十一停止前处理的不同点在于，步骤S630之后的燃料气体的供给以及循环方法。由于其他的工序为与第十一停止前处理同样的工序，因此对于相同的工序标记相同的符号并省略其说明。
当判断为满足步骤S630的条件时(步骤S630：是)，控制部500实施燃料气体的再供给(步骤S650)。此外，控制部500使阀V3开阀，使阀V22闭阀，并且对三通阀V20的气门的开闭进行切换，从而使回送配管29与下游侧配管24b连通(步骤S652)。即，通过回送配管29和下游侧配管24b来形成燃料气体循环路径。接下来，控制部500使燃料气体循环泵26工作，从而实施燃料气体的再循环(步骤S654)。另外，步骤S650至S654可以不限顺序地在任意的正时执行。
当判断为满足步骤S660的条件时(步骤S660：是)，控制部500停止燃料气体的再供给以及再循环(步骤S670、S672)。此外，控制部500通过使阀V3闭阀，使阀V22开阀，并且使三通阀V20返回至初始的状态，从而将上游侧配管24a与下游侧配管24b置于连通状态(步骤S674)。另外，步骤S670至S674可以不限顺序地在任意的正时执行。
如此，由于在第十二停止前处理中，燃料气体的再循环通过稀释器而被实施，因此能够进一步对气体进行搅拌。由此，使浓度不均降低了的气体经由燃料气体供给配管22而供给至阳极。因此，能够防止在各个单电池的阳极中产生氢气局部性缺乏的氢气缺乏部位，从而能够进一步抑制阴极的异常电位的产生。此外，通过执行气体压力差降低工序(步骤S680)，从而能够降低阴极的总压的变动幅度，进而抑制在系统停止之后空气从系统外部混入到阴极中的情况。由此，能够抑制阴极构成部件的氧化。
G-3-3.停止前处理的第十三方式：
图23为，表示由第三改变方式的控制部500所执行的停止前处理的第十三方式(以下，称为“第十三停止前处理”)的流程图。与第十二停止前处理的不同点在于，在判断为阳极总压在第一基准值以下并使燃料气体进行再供给之前(步骤S630、步骤S650)，设置了降低阳极的压力损失的压力损失降低工序这一点。由于其他的工序为与第十二停止前处理同样的工序，因此对于相同的工序，标记相同的符号并省略其说明。此外，为了对阳极的压力损失进行测量，在燃料电池系统140(图21)中，在燃料电池供给配管22的部分中的、燃料电池组10的燃料气体供给口附近，另外设置有供给侧压力传感器。而且，控制部500根据供给侧压力传感器和被设置在燃料气体排出侧的压力传感器P1的检测，而对阳极的压力损失进行计算。另外，本方式的压力损失降低工序也能够适用于第十一停止前处理(图1、图20)。
在步骤S620之后，控制部500使燃料气体循环泵26工作，并且使泵的转数与通常动作时相比而增大，从而使燃料气体循环量增大(步骤S622)。接下来，控制部500使排气阀V3开阀。由此，滞留在阳极中的水经由燃料气体循环配管24以及燃料气体排出配管28而向外部被排出，从而降低阳极的压力损失。
接下来，控制部500对阳极的压力损失是否在预定值以下进行判断(步骤S625)。此处，预定值能够在与停止了燃料电池组的发电时(步骤S610)的压力损失相比更低的范围内进行设定。此外，优选为，将预定值设定为，燃料电池系统的通常运行开始之前的压力损失(即，阳极中几乎没有水滞留的状态下的压力损失)。当判断为，阳极的压力损失未在预定值以下时(步骤S625：否)，控制部500反复实施步骤S625的判断。另一方面，当判断为，阳极的压力损失在预定值以下时(步骤S625：是)，控制部500停止燃料气体循环泵26的工作，从而停止燃料气体的循环(步骤S626)。而且，控制部500使排气阀V3闭阀。另外，步骤S622、S644可以不限顺序地执行。此外，步骤S626、S628也可以不限顺序地执行。
如此，通过在使燃料气体的再供给开始之前，实施压力损失降低工序(步骤S622至S628)，从而能够在执行燃料气体再供给时，均匀地向各个单电池供给燃料气体。由此，能够进一步抑制在各个单电池的阳极中的氢气缺乏部位的产生，从而能够进一步抑制阴极的异常电位的产生。此外，能够与第十二停止前处理同样地，抑制系统停止之后的阴极构成部件的氧化。
另外，关于第三改变方式的燃料电池系统140的结构(图21)，虽然将回送配管29的一端与稀释器37相连接，但并不限定于此，只要为对气体进行进一步搅拌的机构，则也可以为其他的结构。例如，还可以使回送配管29的一端与消声器38相连接。采用这种方式，也能够充分地对气体进行搅拌。并且，还可以采用如下方式，即，例如在燃料气体供给配管22的一部分上设置直径较大的大径部，或者在燃料气体通过的燃料电池组140的阳极歧管上设置挡板，以代替回送配管29。
G-4.第四改变方式：
虽然在上述实施例以及上述改变方式中，例示了燃料电池系统被搭载于车辆中的示例，但并不限定于被搭载于车辆中的情况，而能够用于各种用途。例如，燃料电池系统也可以被用于家庭用热电联产系统。此时，还可以采用如下方式，即，家庭用热电联产系统具备燃料电池组的发电停止按钮，当用户按下发电停止按钮时，发电停止按钮导通信号被输入至控制部500，从而控制部500执行第一至第十三中的某一个停止前处理。
G-5.第五改变方式：
虽然在上述停止前处理中，于气体供给工序中，利用了“氢气抽送现象”、“低空气化学计量比运行”以及“安全阀的开闭”等通常运行时所使用的阳极供排系统以及阴极供排系统的一部分，而向阳极供给包含燃料气体的气体，但气体供给方法并不限定于此，也可以采用其他的方法。例如，还可以采用如下方式，即，另外设置用于在停止前处理时向阴极供给包含氢气的气体的处理用燃料气体罐，并从该气体罐向阴极供给包含燃料气体的气体(例如氢气或氢气和氮气的混合气体)。在采用这种方式的情况下，也能够通过实施气体压力差降低工序，从而抑制系统停止之后的阴极构成部件的氧化。此外，虽然作为停止前处理，而向阴极供给了包含氢气的气体，但并不限定于此。例如也可以设定为，作为停止前处理，使用甲烷或氮气等惰性气体而对阴极以及阳极进行置换，从而使两极间的每种气体成分的分压差分别成为预定值以下。在采用这种方式的情况下，也能够在系统停止之后，降低阴极的总压的变动幅度，从而能够抑制系统停止之后的阴极构成部件的氧化。
符号说明
10…燃料电池组；
12…第二燃料电池组；
20…燃料气体供排系统；
21…燃料气体罐；
22…燃料气体供给配管；
24…燃料气体循环配管；
24a…上游侧配管；
24b…下游侧配管；
25…气液分离器；
26…燃料气体循环泵；
28…燃料气体排出配管；
29…回送配管；
30…氧化剂气体供排系统；
32…氧化剂气体供给配管；
32a…上游侧配管；
32b…下游侧配管；
32c…第一配管；
32d…第二配管；
33…氧化剂气体排出配管；
33a…上游侧配管；
33b…下游侧配管；
33c…第三配管；
33d…第四配管；
34…配管；
36…空气压缩机；
37…稀释器；
38…消声器；
40…冷却水系统；
42…冷却水配管；
44…散热器；
45…负载连接部；
46…循环泵；
48…负载连接部；
52、60…废气回送配管；
74…第一旁通配管；
76…第二旁通配管；
80…第三旁通配管；
100…燃料电池系统；
100a…燃料电池系统；
110、110a、120、120a、130、130a、140…燃料电池系统；
200…二次电池；
210…外部直流电源；
300…DC/DC换流器；
400…逆变器；
410…电机；
500…控制部；
502…CPU；
508…接口；
V1…截止阀；
P1…压力传感器；
D1…氢气浓度计；
T1…温度传感器；
V2…调压阀；
P2…压力传感器；
D2…氢气浓度计；
V3…排气阀；
D3…氧气浓度计；
V4…阀；
V5…三通阀；
V8…阀；
V10、V12、V20…三通阀；
V22…阀；
V14…阀；
V16…阳极出口阀；
V18…安全阀；
VM1…电压传感器。

Claims (18)

1.一种燃料电池系统，具备：
第一燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；
第一气体供给机构，其向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体；
控制部，其对该燃料电池系统的动作进行控制，
作为该燃料电池系统的系统停止时的停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，
并且在残留于所述阳极和所述阴极上的气体中，至少燃料气体的分压的差成为预定值以下的第一情况下，所述控制部使所述第一气体供给机构停止所述第一气体的供给。
2.一种燃料电池系统，具备：
第一燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；
第一气体供给机构，其向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体；
控制部，其对该燃料电池系统的动作进行控制，
作为该燃料电池系统的系统停止时的停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，
并且在对于残留在所述阳极和所述阴极上的氮气和燃料气体而言，所述阳极和所述阴极之间的每种气体成分的分压的差分别达到预定值以下的第二情况下，所述控制部使所述第一气体供给机构停止所述第一气体的供给。
3.如权利要求1或权利要求2所述的燃料电池系统，其中，还具备：
阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；
阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放，
所述第一气体供给机构具有第一电源部，所述第一电源部对所述第一燃料电池施加预定的电压，
所述控制部在作为所述停止前处理而停止了所述阴极气体供排系统将所述氧化剂气体向所述阴极的供给之后，通过在持续进行所述阳极气体供排系统将所述燃料气体向所述阳极的供给的状态下，由所述第一电源部对所述燃料电池施加预定的电压，从而通过所述第一气体供给机构而使作为所述第一气体的所述燃料气体供给至所述阴极。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
还具备第一运行模式，所述第一运行模式为，使残留在所述阴极上的氧气的浓度与所述停止处理前的状态相比而降低的模式，
所述控制部在通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极之前，通过第一运行模式而使残留在所述阴极上的氧气的浓度成为，与所述停止前处理开始之前相比更低的、预定的状态。
5.如权利要求1或权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
由所述第一气体供给机构实施的、朝向所述阴极的所述第一气体的供给以如下方式而实施，即，所述控制部使所述第一燃料电池以与通常发电时被供给至所述阴极的氧化剂气体的化学计量比相比更小的化学计量比，来实施发电。
6.如权利要求5所述的燃料电池系统，其中，
还具备温度检测部，所述温度检测部对与所述第一燃料电池的发电部的温度相关的值进行检测，
当基于所述温度检测部的检测的、所述第一燃料电池的发电部的温度高于0℃时，作为所述停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阴极，
当基于所述温度检测部的检测的、所述发电部的温度在0℃以下时，所述控制部不通过所述第一气体供给机构使所述第一气体供给至所述阴极，而使该燃料电池系统停止。
7.如权利要求1至权利要求6中任意一项所述的燃料电池系统，其中，
所述第一气体供给机构还具备第一气体循环机构，所述第一气体循环机构将在所述停止前处理的处理中从所述阴极排出的第一废气中的至少一部分，作为第一气体而再次向所述阴极供给。
8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其中，
所述第一气体循环机构还具有燃料气体分离机构，所述燃料气体分离机构从所述第一废气中分离出燃料气体，
通过所述第一气体循环机构而被供给至所述阴极的气体为，通过所述燃料气体分离机构而被分离出的燃料气体。
9.如权利要求8所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料气体分离机构还具有：
第二燃料电池，其以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极；
第二电源部，其对所述第二燃料电池施加预定的电压，
所述控制部通过由所述第二电源部对所述第二燃料电池施加预定的电压，从而通过所述第二燃料电池而分离出所述第一废气中所含有的燃料气体。
10.如权利要求1或权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
所述第一气体供给机构还具有阳极供给机构，所述阳极供给机构向所述阳极供给所述第一气体，
作为所述停止前处理，所述控制部通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体不仅被供给至所述阴极，还被供给至所述阳极。
11.如权利要求10所述的燃料电池系统，其中，
所述第一气体供给机构还具有废气循环机构，在被供给至所述阳极以及所述阴极的所述第一气体中，所述废气循环机构将从所述阴极以及所述阳极排出的废气进行混合，并再次作为所述第一气体而向所述阳极以及所述阴极进行供给。
12.如权利要求11所述的燃料电池系统，其中，还具备：
阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；
阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放，
所述第一气体为，在所述控制部停止了由所述阳极供排系统以及所述阴极供排系统实施的燃料气体以及氧化剂气体的供给之后，使残留在所述阳极供排系统以及所述阴极供排系统中的气体混合而成的混合气体。
13.如权利要求12所述的燃料电池系统，其中，
具备电位处理机构，所述电位处理机构使所述阴极的电极电位与所述停止处理前的状态相比而降低，
所述控制部在通过所述第一气体供给机构而使所述第一气体供给至所述阳极以及所述阴极之前，通过所述电位处理机构实施处理以使所述阴极的电极电位成为，与实施所述停止前处理之前相比而更低的预定的状态。
14.如权利要求13所述的燃料电池系统，其中，
所述电位处理机构还具有阳极残留气体供给机构，所述阳极残留气体供给机构将残留在所述阳极供排系统中的阳极残留气体向所述阴极供给，
所述控制部以如下方式实施处理，即，通过由所述阳极残留气体供给机构使所述阳极残留气体供给至所述阴极，且使残留在所述阴极的氧气排出至所述阴极的外部，从而成为所述预定的状态。
15.如权利要求1或权利要求2所述的燃料电池系统，其中，还具备：
阳极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阳极的、燃料气体的供给以及排放；
阴极气体供排系统，其在所述第一燃料电池的通常发电时，实施对所述阴极的、氧化剂气体的供给以及排放；
压力调节部，其对所述阳极供排系统的气体的压力进行调节，
所述第一气体供给机构具有：
旁通流道，其将所述阳极气体供排系统与所述阴极气体供排系统连通；
第一机构，其被设置在所述旁通流道上，并在所述旁通流道中的所述阳极气体供排系统侧的压力成为预定值以上时，将所述旁通流道置于连通状态，而在所述阳极气体供排系统侧的压力成为小于预定值时，将所述旁通流道置于非连通状态，
由所述第一气体供给机构实施的、朝向所述阴极的所述第一气体的供给以如下方式实施，即，所述控制部在持续进行由所述阳极气体供排系统实施的燃料气体的供给的状态下，停止所述阴极气体供排系统将所述氧化剂气体向所述阴极的供给，并且通过由所述压力调节部进行设定以使所述燃料气体供排系统成为预定值以上的压力，从而将所述旁通流道置于所述连通状态，进而从所述旁通流道向所述阴极气体供排系统导入作为所述第一气体的燃料气体。
16.如权利要求15所述的燃料电池系统，其中，
所述第一机构为安全阀。
17.一种燃料电池系统的停止方法，其为用于使具备如下燃料电池的燃料电池系统停止的方法，所述燃料电池为，以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极的燃料电池，
在所述燃料电池系统的停止方法中，
向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体，
当残留于所述阳极和所述阴极上的气体中，至少所述阳极和所述阴极之间的燃料气体的分压的差成为预定值以下之后，停止所述第一气体的供给。
18.一种燃料电池系统的停止方法，其为用于使具备如下燃料电池的燃料电池系统停止的方法，所述燃料电池为，以隔着电解质膜的形式而具有阳极和阴极的燃料电池，
在所述燃料电池系统的停止方法中，
向所述阴极供给包含燃料气体的第一气体，
当对于残留在所述阳极和所述阴极上的氮气和燃料气体中的各个气体成分而言，所述阳极和所述阴极之间的每种气体成分的分压差分别成为预定值以下之后，停止第一气体的供给。
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