CN1514506A - 燃料电池发电系统及其燃料电池发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在发电开始前和发电结束后不用氮素即可实现燃料气体流路氛围的清除工序的燃料电池发电系统和发电方法。并提供一种在同一系统运行的起动时可防止高浓度一氧化碳向燃料电池流入的燃料电池发电系统和发电方法。燃料电池发电系统具备：生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向燃料气体生成机构供应原料的原料供应源，从燃料气体生成机构向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应机构，以及从原料供应源旁路过原料气体生成机构向燃料电池的燃料气体流路注入原料的旁路机构；在燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，经由上述旁路机构向燃料电池的燃料气体流路注入原料作为置换气体。

Description

燃料电池发电系统及其燃料电池发电方法
技术领域
本发明涉及一种采用燃料电池进行发电的燃料电池发电系统及其发电方法。
背景技术
现有的燃料电池发电系统或者发电方法如特开平3-257762号公报所述，采用图20的结构。即，具备燃料电池1，从天然气等原料气体中除去硫磺成分的脱硫器3，从脱硫的原料气体中产生富氢气体的燃料气体生成部2的反应部2a，作为加热反应部2a的加热机构的燃烧器2b，以及通过具有阻断阀6的氮素供应管7连接在燃料气体生成部2的上游的氮素设备5，在燃料气体生成部2中生成的燃料经由改性气体供应管8供应到燃料电池1的燃料极1a上，剩余的燃料经由排氢连接管9向燃烧器2b供应。通过鼓风机4将空气供应到燃料电池1的氧化剂极上。
在一般的燃料电池发电系统或者发电方法中，当使发电运行停止时，首先停止燃料的供应。若采用图20对此时产生的现象加以说明，则富氢气体将停留在从燃料气体生成部2经由改性气体供应管8和燃料电池1到排氢连接管9的流路中，特别是从燃料极1a到排氢连接管9的流路中。因此，在因来自向大气开放的燃烧器2b的自然对流而空气流入富氢气体流路内的情况下，氢有可能产生爆炸。
因此，在上述特开平3-257762号公报中记载的图20所示的燃料电池发电系统或者发电方法中，在发电运行停止时打开阻断阀6，从氮素设备5经由氮素供应管7将作为惰性气体的氮素气体注入从燃料气体生成部2经由改性气体供应管8和燃料电池1到排氢连接管9的流路中，特别是注入从燃料极1a到排氢连接管9的燃料气体流路中，通过氮素气体将富氢气体从该燃料气体流路中排出、即清除，通过燃烧器2b使被清除的富氢气体燃烧。这样，在现有的燃料电池发电系统中，通过将由氮素气体进行的将富氢气体从燃料气体流路中清除的工序防止氢爆炸，确保了安全性。
在现有的燃料电池发电系统或者发电方法中，必须具备用于清除以上述氮素气体进行的清除工序中的氮气瓶等氮素设备，在用于例如家庭用定置型分散发电或电动汽车用电源等中的情况下，存在需要大的空间，进而基本建设费增加的问题。而且，也需要定期更换、补充氮气瓶，存在运行费增加的问题。
而且，在燃料气体生成部起动时，在生成的燃料气体中包含高浓度的一氧化碳。在燃料电池为固体高分子电解质型燃料电池的情况下，这将使燃料电池燃料极的催化剂中毒。但是，在现有的燃料电池发电系统或者发电方法中，由于将起动时包含高浓度一氧化碳的燃料气体供应到燃料电池上，所以将产生燃料电池燃料极的催化剂中毒而引起的性能劣化。
发明内容
本发明的目的在于，考虑到上述现有的燃料电池发电系统或者发电方法所存在的问题，提供一种在发电开始前和发电结束后，不必采用氮素即可从燃料气体流路中清除富氢气体的燃料电池发电系统和发电方法。而且，其目的还在于可实现防止系统运行的起动时高浓度的一氧化碳向燃料电池流入的燃料电池发电系统和发电方法。
基于本发明第1方式的燃料电池发电系统的结构为，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应机构，向包含上述氧化剂极的上述燃料电池的氧化剂气体流路供应氧化剂气体的氧化剂气体供应机构，以及向上述燃料气体流路供应以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体的置换气体供应机构；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围。
根据本发明第1方式的燃料电池发电系统，优选地，还具备向上述燃料气体流路供应空气，将上述燃料气体流路的上述氛围置换成空气的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围。
基于本发明第1方式的燃料电池发电方法具备：向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应工序，以及在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方、向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序。
根据本发明第1方式的燃料电池发电方法，优选地，还具备在上述发电结束后实施了上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
基于本发明第2方式的燃料电池发电系统的结构为，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应机构，以及从上述原料供应源旁路过上述燃料气体生成机构、向上述燃料气体流路注入上述原料作为原料气体的旁路机构；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，经由上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围。
在本发明的第2方式中，优选的结构为，还具备向上述燃料气体流路供应空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围。
基于本发明第2方式的燃料电池发电方法具备：从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及将上述原料作为原料气体直接向上述燃料气体流路供应、以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，实施上述第1置换工序。
在本发明第2方式的发电方法中，优选地具备在上述发电结束后实施了上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
基于本发明第3方式的燃料电池发电系统为一种具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料供应机构，以及向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的置换气体供应机构的燃料电池发电系统，其中，在从上述燃料电池发电系统的起动开始后到发电开始前的任意时间段，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
基于本发明第3方式的燃料电池发电方法具备：从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序；在从上述燃料电池的起动开始后到发电开始前的任意时间段，实施上述第1置换工序。
本发明的新特征如记载在后述的权利要求书中所述，通过以下包含附图的本发明的详细说明，能够更加明确地理解其结构、内容、目的等。
附图说明
图1为示意表示本发明实施方式1的燃料电池发电系统结构的附图。
图2为示意表示本发明实施方式2的燃料电池发电系统结构的附图。
图3为表示本发明实施方式2的燃料电池发电系统的起电方法一例的流程图。
图4为表示本发明实施方式2的燃料电池发电系统的运行停止方法一例的流程图。
图5为表示本发明实施方式2的燃料电池发电系统的起电方法另一例的流程图。
图6为示意表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统结构的附图。
图7为表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统的起电方法一例的流程图。
图8为表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统的运行停止方法一例的流程图。
图9为表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统的运行停止方法另一例的流程图。
图10为表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统的起电方法其他例的流程图。
图11为示意表示本发明实施方式4的燃料电池发电系统结构的附图。
图12为表示本发明实施方式4的燃料电池发电系统的运行停止方法一例的流程图。
图13为示意表示本发明实施方式5的燃料电池发电系统结构的附图。
图14表示本发明实施方式5的燃料电池发电系统的运行停止方法一例的流程图。
图15为表示本发明实施方式5的燃料电池发电系统的运行停止方法另一例的流程图。
图16为示意表示本发明实施方式6的燃料电池发电系统结构的附图。
图17为表示本发明实施方式6的燃料电池发电系统的运行停止方法一例的流程图
图18为表示本发明实施方式6的燃料电池发电系统的运行停止方法另一例的流程图。
图19为示意表示可用于本发明各实施方式中的燃料电池生成部一例的结构的附图。
图20为示意表示现有的燃料电池发电系统结构的附图。
具体实施方式
基于本发明第1方式的燃料电池发电系统的结构为，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应机构，向包含上述氧化剂极的上述燃料电池的氧化剂气体流路供应氧化剂气体的氧化剂气体供应机构，以及向上述燃料气体流路供应以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体的置换气体供应机构；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路供应上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围。
同样，基于本发明第1方式的燃料电池发电方法具备：向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应工序，以及在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方、向上述燃料气体流路供应以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围。
在这些发电系统和发电方法中，通过在燃料电池发电开始前和/或发电结束后以置换气体清除包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的氛围，消除了残留在燃料电池内部的燃料气体与空气接触的危险，不必担心燃料电池在燃料电池内部爆炸。
在本发明第1方式的发电系统的优选形态中，具备向上述燃料气体流路供应空气，将上述燃料气体流路的上述氛围置换成空气的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体的上述氛围。
同样，在本发明第1方式的发电方法的优选形态中，具备上述发电结束后实施了上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
在这些发电系统和发电方法的形态中，由于在以置换气体清除了包含燃料极的燃料气体流路的氛围后，进一步由空气清除置换气体，所以在运行结束时能够以非常安全的状态保持燃料电池。而且，由于燃料气体不会与空气接触，所以也不必担心燃料电池内部的爆炸。
在本发明第1方式的发电系统的其他优选形态中，上述燃料气体供应机构包括从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，以及向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，在以上述置换气体供应机构进行的上述置换气体向上述燃料气体流路的注入结束之前，上述燃料气体生成机构一直进行上述燃料气体的生成。
同样，在本发明第1方式的发电方法的其他优选形态中，上述燃料气体供应工序具备从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体作为上述燃料气体的燃料气体生成工序，在上述第1置换工序中上述置换气体向上述燃料气体流路的注入结束之前，在上述燃料气体生成工序中一直生成上述燃料气体。
根据这些发电系统和发电方法的形态，可在包含燃料极的燃料气体流路的氛围由置换气体进行的置换结束之前，实现燃料气体生成机构中的加热反应部的燃烧器的稳定燃烧、即稳定的燃料气体生成工序。
在本发明第1方式的发电系统或者发电方法的其他优选形态中，具备从以水蒸气置换以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构的水蒸气供应机构或者水蒸气置换工序(第3置换工序)。这样，在燃料电池发电结束后，通过置换气体供应机构向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路注入置换气体，以置换气体置换其燃料气体流路，之后，使燃料气体生成机构的燃料气体生成停止，同时通过水蒸气供应机构向燃料气体生成机构注入水蒸气。或者，在燃料电池发电结束后，使燃料气体生成机构的燃料气体生成停止，同时通过水蒸气供应机构向燃料气体生成机构内部注入水蒸气，并且通过置换气体供应机构向上述燃料电池的上述燃料气体流路注入置换气体。即，在使燃料气体生成停止的同时，实施上述第3置换工序和上述第1置换工序。
根据这些发电系统或者发电方法的形态，通过以水蒸气清除燃料气体生成机构内部的氛围，可燃气体几乎不会残留在燃料气体流路中。通过向燃料气体生成机构注入水蒸气，可促进燃料气体生成机构的冷却，缩短运行结束的时间。当向燃料气体生成机构注入水蒸气时，通过独立地进行置换气体向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的注入，可缩短用于置换的时间。
在本发明第1方式的其他优选形态中，具备向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路和燃料气体生成机构供应空气，将上述燃料气体流路的氛围和上述燃料气体生成机构内部的氛围置换成空气的空气供应机构，在向其燃料气体流路供应上述置换气体的同时，向上述燃料气体生成机构注入水蒸气，之后，通过空气供应机构向燃料气体流路和燃料气体生成机构双方注入空气。这样一来，能够以空气置换燃料气体流路和燃料气体生成机构内部双方的氛围。
在此，上述空气供应机构进行的空气注入是从燃料气体生成机构向燃料电池的燃料气体流路串联地进行的。或者，上述空气供应机构进行的空气注入是与燃料气体生成机构和燃料电池的燃料气体流路并联地进行的。若根据前者，则能够从燃料气体流路的上游沿着顺序的流路朝向下游地以空气进行置换。而且，若根据后者，则能够在短时间内将燃料气体流路全部置换成空气。
在本发明第1方式的其他形态中，上述燃料气体生成机构具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部，以及向上述转换部供应至少包含一氧化碳和水蒸气作为辅助成分的氢气的氢气供应部。这样一来，由于提高了上述燃料气体生成机构内部的耐氧化性，所以即使向该内部注入空气，也不容易产生氧化的问题。
基于本发明第2方式的燃料电池发电系统的结构为，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应机构，以及从上述原料供应源旁路过所述燃料气体生成机构、向上述燃料气体流路注入上述原料作为原料气体的旁路机构，在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，经由上述旁通机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围。
同样，基于本发明第2方式的燃料电池发电方法具备：从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及直接向上述燃料气体流路供应上述原料作为原料气体、以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序，在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，实施上述第1置换工序。
在这些发电系统和发电方法中，在发电开始前和/或发电结束后，通过以原料气体清除包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的氛围，消除了残留在燃料电池内部的燃料气体与空气接触的危险，不必担心燃料气体在燃料电池内部爆炸。而且，由于用于清除要清除的氛围的气体是从与原料相同的供应源供应的，所以能够制成简单、有效的系统。
在本发明第2方式的发电系统的优选形态中，还具备作为向上述燃料气体流路供应空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围。
同样，在本发明第2方式的燃料电池发电方法的优选形态中，具备在上述发电结束后实施上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
根据这些发电系统或者发电方法的形态，在以原料气体清除了包含燃料极的燃料气体流路的氛围后，由于还以空气清除其原料气体，所以在运行结束时，可将燃料电池保持在非常安全的状态下。而且，由于燃料气体不会与空气接触，所以不必担心燃料电池内部的爆炸。
在本发明第2方式的发电系统的其他优选形态中，在上述旁通机构进行的上述原料气体向上述燃料气体流路的注入结束之前，上述燃料气体生成机构一直进行上述燃料气体生成。
同样，在本发明第2方式的发电方法的优选形态中，在上述第1置换工序中上述原料气体向上述燃料气体流路的注入结束之前，在上述燃料气体生成工序中一直生成上述燃料气体。
根据这些发电系统或者发电方法的形态，在包含燃料极的燃料气体流路由置换气体进行的置换结束之前，可实现燃料气体生成机构中加热反应部的燃烧器的稳定燃烧。即实现稳定的燃料气体生成工序。
在本发明第2方式的发电系统另一优选形态中，具备向上述燃料气体生成机构供应水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，通过上述旁通机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，使燃料气体生成机构的上述燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
而且，还具备以水蒸气置换燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构的燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构内部注入水蒸气，并且通过上述旁通机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
同样，在本发明第2方式的发电方法的另一优选形态中，还具备采用燃料气体生成机构实施上述燃料气体生成工序中的上述燃料气体生成，向上述燃料气体生成机构供应水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的第3置换工序，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构进行的上述燃料气体生成工序停止，同时实施上述第3置换工序和上述第1置换工序。
根据这些发电系统或者发电方法的形态，通过以水蒸气清除燃料气体生成机构内部的氛围，在燃料气体流路中几乎不残留燃料气体。通过向燃料气体生成机构内部注入水蒸气，可促进燃料气体生成机构的冷却，缩短运行结束的时间。由于水蒸气向燃料气体生成机构内部的注入和置换气体向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的注入是独立进行的，所以可缩短用于置换的时间。
在本发明第2方式的另一优选形态中，还具备向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构供应空气，将上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围置换成上述空气的空气供应机构，向上述燃料气体流路供应上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，同时向上述燃料气体生成机构内部注入水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构内部双方注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
这样一来，能够以空气置换系统内部全部的原料和燃料气体流路。
在此，在上述空气供应机构进行的空气注入的优选方式中，是从燃料气体生成机构向上述燃料气体流路串联地进行的。或者，在上述空气供应机构进行的空气注入的其他优选方式中，是与燃料气体生成机构和上述燃料气体流路并联地进行的。
若根据前者，则能够从燃料气体流路的上游沿着顺序的流路朝向下游地以空气进行置换。而且，若根据后者，则能够在短时间内将燃料气体流路全部置换成空气。
在本发明第2方式的其他形态中，上述燃料气体生成机构具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部，以及向上述转换部供应至少包含一氧化碳和水蒸气作为辅助成分的氢气的氢气供应部。这样一来，由于提高了上述燃料气体生成机构内部的耐氧化性，所以即使向该内部注入空气，也不容易产生氧化的问题。
基于本发明第3方式的燃料电池发电系统为一种具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应机构，以及向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的置换气体供应机构的燃料电池发电系统，在从上述燃料电池发电系统的起动开始后到发电开始前的任意时间段，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
而且，在本发明第3方式的优选形态中，上述置换气体供应机构为从上述原料供应源旁路过上述燃料气体生成机构而向上述燃料气体流路注入上述原料作为上述置换气体的机构。
同样，基于本发明第3方式的燃料电池发电方法具备从包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围第1置换工序，在从上述燃料电池起动开始后到发电开始前的任意时间段，实施上述第1置换工序。
根据这些发电系统或其形态、或者发电方法，消除了燃料电池内部中残留的燃料气体与空气接触的危险性，不必担心燃料气体在燃料电池内部爆炸。能够防止燃料气体生成机构的运行初期包含高浓度的一氧化碳的燃料气体通过扩散流入包含燃料极的燃料气体流路中而燃料极中毒的问题。
根据上述本发明的各方式和各形态中的任一形态，还具备检测在上述燃料气体生成机构中所生成的燃料气体中包含的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构，向包含上述燃料极的燃料气体流路注入置换气体或者作为置换气体的原料气体，直到由上述一氧化碳浓度检测机构检测的检测值降低到规定值以下。这样一来，在燃料气体生成机构的运行初期，可防止包含高浓度的一氧化碳的燃料气体由于扩散而流入燃料气体流路中而燃料极中毒的问题。
而且，在本发明的各方式和各形态中，优选的置换气体不包含硫磺成分。这样一来，可防止燃料极的催化剂中毒。
而且，在本发明的各方式和各形态中，从原料供应源供应的优选原料为将城市燃气中包含的硫磺成分除去后的气体。这样一来，可简单地利用原料，并且可防止燃料极的催化剂中毒。
以下，参照附图对本发明的实施方式加以说明。
实施方式1
图1表示本发明实施方式1的燃料电池发电系统的结构。本实施方式中的燃料电池发电系统具备燃料电池11，向燃料电池的燃料极11a供应燃料气体的燃料供应部，向燃料电池的氧化剂极供应氧化剂气体的的氧化剂气体供应部，以及将从城市燃气中除去硫磺成分的脱硫气体作为置换气体向燃料气体供应管10供应的脱硫气体供应管12，这种置换气体是以烃等包含碳素和氢的化合物为主要成分。
另外，在脱硫气体供应管12上具备从城市燃气等包含硫磺成分的置换气体的原料中除去硫磺成分的脱硫器13，以及进行脱硫气体的供应、切断的开闭阀14。在本实施方式中，作为燃料气体是使用以包含碳素和氢的化合物为主要成分的城市燃气。代表性的城市燃气大部分是甲烷，包含一部分丁烷。
对本实施方式中的燃料电池发电系统的动作加以说明。在进行发电的情况下，首先打开开闭阀14，从脱硫气体供应管12通过燃料气体供应管10向燃料电池11的燃料极11a注入由脱硫器13除去了城市燃气的硫磺成分的脱硫气体。因此，将残留在燃料电池的燃料极和其附近的气体排出到燃料电池11的外部，以脱硫气体清除包含燃料极11a的燃料电池内部的燃料气体流路的氛围。另外，本说明书中的“清除”表示排出的意思，若进一步明确表示，则表示通过清除用的气体等物质置换存在于一定空间内的气体等现有的物质。
当包含燃料极11a的燃料气体流路内部氛围由脱硫气体进行的清除结束后，关闭开闭阀14，停止脱硫气体的供应，向燃料电池11供应燃料气体和氧化剂气体流路，进行发电。当停止发电时，首先停止燃料气体和氧化剂气体流路向燃料电池11的供应。然后，打开开闭阀14，与进行发电的上述情况相同，通过向燃料电池11的燃料极11a注入脱硫气体，将未反应的燃料气体排出到燃料电池11的外部，由脱硫气体清除包含燃料极11a的燃料电池的燃料气体流路内部的氛围。
供应到燃料电池11的燃料极11a的燃料气体为富氢的气体，当与空气直接接触时有可能爆炸。在暂时停止燃料电池11的发电的情况下，外部的空气通过管等流入燃料电池11的燃料极11a。但是，当采取本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构时，在发电开始前首先用脱硫气体清除包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路的氛围，然后向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体，在发电结束时停止向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体之后，用脱硫气体清除包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路的氛围。
因此，消除了残留在燃料电池11内部的燃料气体与空气接触的危险性，不必担心燃料气体在燃料电池11内部爆炸。即，当采用本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构时，在燃料电池发电中，能够不供应氮素地实现安全的起动、停止。
另外，众所周知，通常在氢气和空气的混合气体中，氢气为4～75容量％的范围是可燃范围。虽然根据情况不同，即使在该可燃范围的情况下也有可能不燃烧或爆炸，但还是应该避免该可燃范围状态的发生。因此，即使在上述的清除工序中，或者在以下的实施方式的清除工序中，必须要注意不使氢气进入可燃范围。
在此，对在发电开始前和发电结束后的两种状态下用脱硫气体清除包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的氛围的清除工序加以说明。但是，可分别独立地得到上述对仅在发电开始前的清除动作说明所表示的发电开始前的清除效果和上述仅在发电结束后的清除动作说明所表示的发电结束后的清除效果。
实施方式2
图2为表示本发明实施方式2的燃料电池发电系统的结构图。本实施方式的燃料电池发电系统具备首先采用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池11，以及从城市燃气为代表的烃等以包含碳素和氢的化合物为主要成分、作为包含硫磺成分的气体中除去硫磺成分的脱硫器16。
本实施方式中使用城市燃气作为原料气体。本实施方式的燃料电池发电系统还具备由对脱硫的城市燃气进行水蒸气改性、生成富氢的燃料气体的反应部15a和作为进行改性反应的加热机构的燃烧器15b构成的燃料气体生成部15，向燃料电池11供应燃料气体的燃料气体管19，向燃烧器15b供应剩余燃料气体的剩余燃料气体管20，向燃料电极11供应作为氧化剂气体的空气的鼓风机17，以及向燃料气体供应管19供应从城市燃气中除去了硫磺成分的脱硫气体的脱硫气体供应管12。在脱硫气体供应管12上还具备从城市燃气中除去硫磺成分的脱硫器13，以及进行脱硫气体的供应、切断的开闭阀14。
而且，具备从燃料气体供应管19通向剩余燃料气体供应管20的燃料电池旁路管21，通过流路切换阀18向燃料电池11供应来自燃料气体生成部15的燃料气体，而且通过燃料电池旁路管21进行排气。在剩余燃料气体管20上与燃料电池旁路管21的合流部的上游还具备开闭阀22。根据需要，还具备检测由燃料气体生成部15生成的燃料气体内的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构32，以及根据该一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值控制开闭阀14开闭的控制部33。
参照图2中所示的本实施方式的燃料电池发电系统和图3中所示的本实施方式中包含具体的脱硫气体进行的清除工序的起动方法第1例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的起动动作的一例加以说明。在燃料电池发电系统开始发电前，首先通过流路切换阀18将流路切换成燃料气体在燃料电池旁路管21中流动。然后，打开开闭阀14和22，从脱硫气体供应管12向燃料气体供应管19注入由脱硫器13从城市燃气中除去了硫磺成分的脱硫气体，因而以脱硫气体清除燃料电极11的燃料极11a和流路切换阀18下游的燃料气体供应管19内部的氛围和开闭阀22上游的剩余燃料气体管20内部的氛围。
当脱硫气体的清除结束时，使开闭阀14和22关闭。然后，向燃料气体生成部15供应由脱硫器16除去了硫磺成分的脱硫气体，燃料气体的成分成为燃料电池11可发电的状态，之后，打开开闭阀22，通过流路切换阀18将燃料气体流路连接在燃料电池11上，向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体。同时通过鼓风机17向燃料电池11的空气极供应空气，进行发电。
向燃料电池11的燃料极11a供应的燃料气体为富氢的气体，当直接与空气接触时有可能爆炸。但是，当进行本实施方式的清除工序时，在发电开始前以脱硫气体清除从流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围，之后，在发电时向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体，进行发电。
因此，即使在运行开始前、即清除工序前的燃料电池11的燃料极11a上残留的气体中包含有空气，也消除了该空气与燃料气体接触的危险性，因此不必担心燃料气体在燃料电池11内部爆炸。即，通过本实施方式中所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体脱硫气体进行的燃料气体流路氛围的清除工序，在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即可实现安全的起动。
以下，参照图2中所示结构的燃料电池发电系统和图4中所示的本实施方式的包含脱硫气体进行的清除工序的运行停止方法的流程图，对本实施方式2的燃料电池发电系统的运行停止动作的一例加以说明。在燃料电池发电系统的发电结束时，首先，通过流路切换阀18将燃料气体流路连接在燃料电池旁路管21上，停止作为原料气体的城市燃气的供应。然后，打开开闭阀14，向燃料气体供应管19注入脱硫气体，由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的流路的氛围。
当这种清除工序结束时，关闭开闭阀14和开闭阀22，结束运行。向燃料电池11的燃料电池11a供应的燃料气体为富氢的气体，当直接与空气接触时有可能爆炸。但是，当进行本实施方式的清除工序时，由于在发电结束后停止向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体，之后，由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的流路的氛围，所以在燃料电池11的燃料极11a上几乎不残留燃料气体。
因此，即使空气流入燃料电池11的燃料极11a的内部，由于不残留燃料气体，所以也不必担心燃料电池11内部的爆炸。即，通过本实施方式所示的燃料电池的结构和本实施方式的具体清除工序，在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即可实现安全的运行停止。
在本清除工序中，是在清除结束时关闭开闭阀22的，当也可以在特别是打开开闭阀22的状态下结束运行。
以下，参照图2中所示的本实施方式的燃料电池发电系统和图5中所示的本实施方式的具体包含脱硫气体进行的清除工序的起动方法第2例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的起动动作的其他例加以说明。在这种燃料电池发电系统中，不必一定需要开闭阀22。但是，在动作的说明中，是以开闭阀22为常开设置的结构加以说明。
在燃料电池发电系统开始发电前，首先通过流路切换阀18切换成燃料气体在燃料电池旁路管21中流动。然后，打开开闭阀14，从脱硫气体供应管12向燃料气体供应管19注入由脱硫器13从城市燃气中除去了硫磺成分的脱硫气体，由脱硫气体清除燃料电池11的燃料极11a和流路切换阀18下游的燃料气体供应管19内部的氛围和开闭阀22上游的剩余燃料气体管20内部的氛围。
当脱硫气体的清除工序结束时，向燃料气体生成部15供应由脱硫器16除去了硫磺成分的脱硫气体，燃料气体的成分成为燃料电池11可发电的状态，之后，通过关闭开闭阀14停止脱硫气体的供应。然后，通过流路切换阀18向燃料电池11供应燃料气体，同时通过鼓风机17向燃料电池11供应空气，进行发电。
当进行根据上述第2例的流程图所说明的起动方法时，在获得了图3的第1例的流程图中所示的起电方法所说明的效果之外，还获得了以下的效果。即，在燃料电池发电等系统起动时，由于由燃料气体生成部15生成的燃料气体中含有高浓度的一氧化碳，所以当其流入燃料极时，燃料极将中毒。但是，如上所述，由于起动时向燃料气体供应管19注入脱硫气体，所以可实现防止包含高浓度的一氧化碳的燃料气体从旁路管21经由打开的开闭阀22向燃料极扩散地流入。
根据本实施方式的具体起动方法，在燃料电池发电系统运行中，不必供应氮素即可实现安全的起动，同时可实现防止起动时的燃料电池11的燃料极11a的一氧化碳中毒。
在上述的燃料电池发电系统中，根据需要，还可以具备检测由燃料气体生成部15生成的燃料气体内的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构32，以及根据该一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值控制开闭阀14开闭的控制部33。
通过将控制部33设定成，打开开闭阀14，向燃料极11a注入脱硫气体，直到由一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值降低到规定值，在检测值降低到规定值以下后关闭开闭阀14，禁止脱硫气体的注入，可防止一氧化碳向燃料电池11扩散地流入，能够确切地管理脱硫气体的使用量。
另外，在上述的动作说明中，开闭阀22是常开的，当在去掉开闭阀22的结构中也能够获得同样的效果，同时通过减少部件而实现成本降低。
实施方式3
图6为表示本发明实施方式3的燃料电池发电系统的结构图。对于与表示实施方式2的图2中相同的结构要素赋予相同的附图标记，省略其说明。23为将通过脱硫器16从以城市燃气为代表的烃等以碳素和氢的化合物为主要成分、作为包含硫磺成分的原料的气体中除去了硫磺成分的脱硫气体旁路过燃料气体生成部15，直接向燃料电池11供应的燃料气体生成部旁路管。在本实施方式中，采用城市燃气作为原料气体。
在燃料气体生成部旁路管23上具备开闭阀24。另外，在向燃料气体生成部15供应作为原料气体的脱硫气体的管上具有进行燃料气体的供应、停止的原料气体供应阀25。另外，根据需要，具备检测由燃料气体生成部15生成的燃料气体内的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构32，以及根据该一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值控制开闭阀24开闭的控制部34。
参照图6中所示的燃料电池发电系统和图7中所示的具体的起电方法第1例的流程图，对本实施方式3的燃料电池发电系统的起电动作加以说明。在燃料电池发电系统开始发电前，首先通过流路切换阀18将流路切换成燃料气体在燃料电池旁路管21中流动。然后，打开开闭阀24和开闭阀22，关闭原料气体供应阀25，从燃料气体生成部旁路管23向燃料气体供应管19注入由脱硫器16除去了城市燃气等作为原料的气体中的硫磺成分的脱硫气体，由脱硫气体清除燃料电池11的燃料极11a和流路切换阀18下游的燃料气体供应管内部的氛围，以及开闭阀22上游的剩余燃料气体管20内部的氛围。
脱硫气体的清除工序结束时，关闭开闭阀24和开闭阀22，然后，打开原料气体供应阀25，向燃料气体生成部15供应原料气体。这样，在燃料气体的成分成为燃料电池11可发电的状态之后，打开开闭阀22，通过流路切换阀18向燃料电池11供应燃料气体，同时通过鼓风机17向燃料电池11供应空气，进行发电。
当进行上述脱硫气体的清除工序时，发电开始前由脱硫气体清除了流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围之后，由于在发电时向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体进行发电，所以即使残留在运行开始前、即清除工序前的包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路中的气体中含有空气，也消除了其空气与燃料气体接触的危险性，不必担心燃料气体在燃料电池11内部爆炸。
另外，通过从与燃料气体相同的供应源使用清除要进行清除的氛围的脱硫气体，可简单、有效地实现系统。即，根据本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体的清除工序，在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即能够以有效的系统实现安全的起动。
以下，参照图6中所示的本实施方式的燃料电池发电系统和图8中所示的本实施方式的具体的运行停止方法第1例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的一例加以说明。在燃料电池发电系统的发电结束时，首先通过流路切换阀18将燃料气体流路连接在燃料电池旁路管21上，关闭原料气体供应阀25，停止原料气体的供应，然后，打开开闭阀24，从燃料气体生成部旁路管23向燃料气体供应管19注入由脱硫器16脱硫的脱硫气体，清除流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围。
当这种清除结束时，关闭开闭阀24和开闭阀22，结束运行。向燃料电池11的燃料极11a供应的燃料气体为富氢的气体，当直接与空气接触时有可能爆炸。但是，当进行上述的清除工序时，是在发电结束后，停止向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体，之后由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围，所以在燃料电池11的燃料极11a上几乎不会残留燃料气体。因此，即使空气流入燃料电池11的燃料极11a内部，由于不残留燃料气体，所以不必担心燃料电池11内部的爆炸。
即，根据本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和具体的清除工序，在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即可实现安全的运行停止。
在本清除工序中，是在清除结束时关闭开闭阀22，但也可以在特别是打开开闭阀22的状态下结束运行。
以下，参照图6中所示的本实施方式的燃料电池发电系统和图9中所示的本实施方式的具体的运行停止方法第2例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的其他例加以说明。在燃料电池发电系统发电结束时，首先通过流路切换阀18将燃料气体流路连接在燃料电池旁路管21上，在原料气体供应阀25打开的状态下持续地进行原料气体的供应，进行燃料气体生成。然后，打开开闭阀24，从燃料气体生成部旁路管23向燃料气体供应管19注入由脱硫器16脱硫的脱硫气体，清除流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围。
当这种清除结束时，关闭原料气体供应阀25，停止原料气体的供应，关闭开闭阀24和开闭阀22，结束运行。向燃料电池11的燃料极11a供应的燃料气体为富氢的气体，直接与空气接触时有可能爆炸，但是，当进行本实施方式的清除工序时，是在发电结束后停止向燃料电池11的燃料极11a供应燃料气体，之后由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的流路的氛围，所以在燃料电池11的燃料极11a上几乎不残留燃料气体。
因此，即使空气流入燃料电池11的燃料极11a的内部，用于不残留燃料气体，所以不必担心燃料电池11内部的爆炸。而且，由于脱硫气体和原料气体均返回燃烧器15b，所以燃烧器15b不会失火，可实现稳定的燃烧。
即，根据本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体的清除工序，在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即可实现安全的运行停止，并能够实现结束时的稳定的燃烧器燃烧。
在本清除工序中，是在清除结束时关闭开闭阀22的，但也可以在特别是打开开闭阀22的状态下结束运行。
以下，参照图6中所示的本实施方式3的燃料电池发电系统和图10中所示的本实施方式的具体的起电方法第2例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的起电动作加以说明。在这种燃料电池发电系统中不必一定要开闭阀22，但是，在动作的说明上是以始终打开开闭阀22配置的结构加以说明。
在燃料电池发电系统开始发电前，首先通过流路切换阀1 8将流路切换成燃料气体在燃料电池旁路管21中流动。然后，打开开闭阀24，关闭原料气体供应阀25，从燃料气体生成部旁路管23向燃料气体供应管19注入由脱硫器16脱硫的脱硫气体，由脱硫气体清除燃料电池11和流路切换阀18下游的燃料气体供应管11内部的氛围和开闭阀22上游的剩余燃料气体管20内部的氛围。
当脱硫气体的清除工序结束后，打开原料气体供应阀25，向燃料气体生成部15供应由脱硫器16从城市燃气等作为原料的气体中除去了硫磺成分的脱硫气体。在本实施方式中，采用城市燃气作为原料气体。由燃料气体生成部15生成的燃料气体的成分成为燃料电池11可发电的状态后，通过关闭开闭阀2 4停止脱硫气体向燃料气体供应管19的供应。另一方面，切换流路切换阀18，从燃料气体生成部15向燃料电池11供应燃料气体，同时通过鼓风机17向燃料电池11供应空气，进行发电。
当进行本实施方式的上述第2例的流程图进行的其他例的起动方法时，除了获得图7中表示第1例的流程图的起电方法所说明的效果之外，还获得了以下的效果。即，在燃料电池系统的起动时，虽然在由燃料气体生成部15生成的燃料气体中包含高浓度的一氧化碳，但通过作为本发明具体的动作的向燃料气体供应管19注入脱硫气体，能够实现防止燃料气体扩散地流入燃料电池11的燃料极11a。
根据上述其他例的本实施方式的具体起电方法在燃料电池发电系统的运行中不必供应氮素即可实现安全的起动，同时能够实现防止起动时燃料电池11的燃料极11a的一氧化碳中毒。
在上述的燃料电池发电系统中，根据需要，具备检测由燃料气体生成部15生成的燃料气体内的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构32，以及根据该一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值控制开闭阀24开闭的控制部34。
通过将控制部34设定成，打开开闭阀24，向燃料极11a注入脱硫气体，直到由一氧化碳浓度检测机构32检测的检测值降低到规定值，在检测值降低到规定值后关闭开闭阀24，停止脱硫气体的注入，可防止一氧化碳扩散地流入燃料电池11，能够确切地管理脱硫气体的使用量。
另外，在所示的动作说明中，开闭阀22是常开的，但在除去开闭阀22的结构中也可以获得相同的效果，同时由于减少了部件而可实现低成本。
实施方式4
图11为表示本发明实施方式4的燃料电池发电系统的结构图。对于与表示实施方式2的图2中相同的结构要素赋予相同的附图标记，省略其说明。在本实施方式中，还具备用于向开闭阀14下游的脱硫气体供应管12供应空气的鼓风机26和切断空气供应路的开闭阀27。
参照图11中所示的燃料电池发电系统和图12中所示的具体的运行停止方法的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作加以说明。其中，由于本实施方式中的动作是在实施方式2中基于图4的流程图所示的运行停止方法在系统动作之后进行的动作，所以从包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路氛围由脱硫气体进行的清除之后进行说明。
当脱硫气体进行的清除工序结束时，关闭开闭阀14，打开开闭阀27，通过鼓风机26从脱硫气体供应管12向燃料气体供应管19注入空气，以空气清除流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围。当空气清除结束时，停止鼓风机26，关闭开闭阀27，结束系统运行。
当进行本实施方式中的清除工序时，由于首先由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的燃料气体流路的氛围，之后，由空气清除该区间的脱硫气体氛围，所以在运行结束时，可将燃料电池11保持在非常安全的状态。而且，由于燃料气体不会与空气相接触，所以不必担心燃料电池11内部的爆炸。即，本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体清除工序可在燃料电池发电系统的运行中不必供应氮素即可实现安全的运行停止，而且能够实现运行停止时的安全的燃料电池11的保持。
实施方式5
图13为表示本发明实施方式5的燃料电池发电系统的结构图。对于与表示实施方式3的图6中相同的结构要素赋予相同的附图标记，省略其说明。在本实施方式中，还具备作为由水蒸气清除燃料气体生成部15的内部氛围的机构的水蒸气生成器28。
参照图13中所示的燃料电池发电系统和图14中所示的具体的运行停止方法第1例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的一例加以说明。其中，本具体例中说明的运行停止动作是在实施方式3中由示于图9中的流程图的运行停止方法所说明的清除工序之后进行的动作。所以从包括燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路氛围由脱硫气体进行的清除工序之后进行说明。
当脱硫气体进行的燃料气体流路的清除工序结束时，关闭原料气体供应阀25，之后关闭开闭阀24和开闭阀22。然后，通过水蒸气生成器28向燃料气体生成部15供应水蒸气，由水蒸气清除其内部氛围。当水蒸气进行的清除工序结束时，停止水蒸气生成器28，结束运行。当进行本实施方式的清除工序时，除了示于上述图9中的流程图的实施方式3所说明的效果之外，还获得了以下效果。
首先，由于由水蒸气清除燃料气体生成部15的内部氛围，在燃料气体流路中几乎不残留可燃气体。另外，通过向燃料气体生成部15注入水蒸气促进了燃料气体生成部15的冷却，可缩短运行结束的时间。即，本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体清除工序可在燃料电池发电系统的运行中不必供应氮素即可实现安全的运行停止，实现结束时的稳定的燃烧器燃烧，同时可除去燃料气体流路内的可燃气体。并可缩短运行停止的时间。在本清除工序中，虽然在运行结束时关闭开闭阀22，但也可以特别在打开开闭阀22的状态下结束运行。
以下，参照图13中所示的燃料电池发电系统和图15中所示的具体运行停止方法第2例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的其他例加以说明。在燃料电池发电系统的发电结束时，首先通过流路切换阀18，将燃料气体流路连接在燃料电池旁路管21上，关闭原料气体供应阀25，停止原料气体的供应。然后，通过水蒸气生成器28向燃料气体生成部15供应水蒸气，由水蒸气清除其内部氛围。
另一方面，对于燃料电池11，在发电结束时打开开闭阀24，从燃料气体生成部旁路管23向燃料气体供应管19注入由脱硫器16脱硫的脱硫气体，由脱硫气体清除流路切换阀18到开闭阀22之间的流路氛围。当从燃料气体生成部15到燃料电池旁路管21的流路的水蒸气清除结束时，停止水蒸气生成器28，结束水蒸气进行的清除。而且，当流路切换阀18到开闭阀22之间的流路氛围由脱硫气体的清除结束时，关闭原料气体供应阀25，停止作为原料气体的城市燃气的供应，关闭开闭阀24和开闭阀22，结束脱硫气体进行的清除。
当进行本实施方式的清除工序时，除了实施方式3所说明的效果之外，还获得了以下的效果。首先，由于由水蒸气清除了燃料气体生成部15的内部氛围，所以在燃料气体流路中几乎不会残留可燃气体。另外，通过向燃料气体生成部15注入水蒸气可促进燃料气体生成部15的冷却，能够缩短运行结束的时间。除此之外，由于可同时独立地清除燃料气体生成部15和燃料电池11两个反应部的内部氛围，所以可进一步缩短运行结束的时间。
即，本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和本实施方式的具体清除工序在燃料电池发电系统的运行中，不必供应氮素即可实现安全的运行停止，同时可除去燃料气体流路内的可燃气体。并由于可同时独立地清除两个反应部的内部氛围，所以可进一步缩短运行结束的时间。在本清除工序中，在脱硫气体进行的清除工序结束时关闭开闭阀22，但也可以在特别是打开开闭阀22的状态下结束运行。
实施方式6
图16为表示本发明实施方式6的燃料电池发电系统的结构图。对于与表示实施方式5的图13中相同的结构要素赋予相同的附图标记，省略其说明。在本实施方式中还具备进行脱硫气体的供应、停止的脱硫气体供应阀29，向燃料气体生成部15的上游供应空气的鼓风机30，以及切断空气供应路的开闭阀31。
参照图16中所示的燃料电池发电系统，对本实施方式的燃料电池发电系统的动作加以说明。其中，本实施方式的动作特征为在实施方式5中基于示于图14或图15中的流程图所说明的脱硫气体和水蒸气进行的清除工序之后进行的动作。因此，从燃料气体生成部15的内部氛围由水蒸气进行的清除和包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路氛围由脱硫气体进行的清除工序之后进行说明。
当水蒸气进行的清除工序结束时，关闭脱硫气体供应阀29，然后，使鼓风机30动作，同时打开开闭阀31，向燃料气体生成部15供应空气，将残留在燃料气体生成部15内部的水蒸气向燃料气体供应管19除去。而且，空气向燃料电池11的燃料极11a的供应也采用鼓风机30进行。因此，可通过空气安全地清除脱硫气体供应阀29下游的燃料气体流路的氛围，而且可实现运行停止时的安全的燃料电池11的保持。由于通过空气进行清除，所以原料气体供应阀29下游的燃料气体流路可向大气开放，即使燃料气体生成部11由于温度的降低而压力降低，通过从大气吸入空气而得以缓和。
以下，作为有效的空气进行的清除工序，参照图16中所示的燃料电池发电系统和图17中所示的具体的运行停止方法第1例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的一例加以说明。当燃料气体生成部15的内部氛围由水蒸气进行的清除和包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路氛围由脱硫气体进行的清除结束时，关闭脱硫气体供应阀29。然后，打开开闭阀31和22，通过流路切换阀18将流路连接在燃料电池11上。之后使鼓风机30动作，通过从燃料气体生成部15经由燃料电池11的燃料极11a向燃烧器15b通入空气而由空气清除燃料气体流路整体的氛围。
在这种清除工序结束后，停止鼓风机30，关闭开闭阀31，结束运行。在这种清除工序中，用于清除需要清除的氛围的空气是从燃料气体生成部15供应的，没有流路分支。所以可通过空气从燃料气体流路的上游沿着顺序的流路向下游清除其氛围。即，本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和具体的清除工序可获得与实施方式6最初所说明的燃料电池发电系统相同的效果，同时也具有可通过空气从燃料气体的上游沿着顺序的流路向下游清除其氛围的效果。
以下，作为更有效的空气清除工序，参照图16中所示的燃料电池发电系统和图18中所示的具体的运行停止方法第2例的流程图，对本实施方式的燃料电池发电系统的运行停止动作的其他例加以说明。当燃料气体生成部15的内部氛围由水蒸气进行的清除和包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路氛围由脱硫气体进行的清除结束时，关闭脱硫气体供应阀29。
然后，打开开闭阀31、24、22和原料气体供应阀25。另外，通过流路切换阀18将流路连接在燃料电池旁路管21上。之后使鼓风机30动作，从燃料气体生成部15经由燃料电池旁路管21向燃烧器15b通入空气，进而从燃料气体生成部旁路管23经由燃料电池11的燃料极11a通入燃烧器15b，由空气清除燃料气体流路整体的氛围。
在这种清除工序结束后，停止鼓风机30，关闭开闭阀31，结束运行。这种清除工序由于是同时清除燃料气体生成部15的内部氛围和包含燃料电池11的燃料极11a的燃料气体流路的氛围，所以能够在短时间内进行清除。即，本实施方式所示的燃料电池发电系统的结构和具体例子的清除工序除了获得与本实施方式6最初所说明的燃料电池发电系统相同的效果之外，还具有可在短时间内结束空气进行的清除工序的效果。
但是，上述实施方式4和实施方式6的燃料电池发电系统的燃料气体生成部15的反应部15a的内部，在进行空气的清除过程中空气流入或有可能流入反应部15a。在此，燃料气体生成部15的反应部15a如图19所示，具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部15d，以及向转换部供应至少包含一氧化碳和水蒸气作为辅助成分的氢气的氢气供应部的改性器15c，这样更为有效。
即，在图19中，原料气体或者脱硫气体供应到改性器15c，在该改性器15c内，在存在水蒸气的高温下使原料气体或者脱硫气体进行改性反应。使在其改性反应中作为副产品的一氧化碳在下一转换部15d中与水蒸气发生反应，生成氢和二氧化碳。燃烧器15b具有使改性器15为高温的功能。
根据这种结构，上述转换催化剂由于具有耐氧中毒性，所以即使为了清除工序而使空气流入反应部15a，也可以获得防止因空气带来的性能劣化的效果。
另外，在上述实施方式1至6中，表示出采用城市燃气作为清除用气体或者原料用气体的例子。由于城市燃气是作为社会的基础设施配置的，所以不象氮素那样需要气瓶。因此，从可实现更简单的结构的观点考虑，采用从城市燃气中清除了硫磺成分的脱硫气体作为更有效的清除用气体进行了说明。
但是，作为清除用气体，采用不包含硫磺成分的烃等至少以包含碳素和氢的化合物为主要成分的气体，例如，甲烷气体等也可以获得同样的效果。此时，不需要脱硫器，而且清除用气体也可以使用与生成氢的原料相同的原料。除了采用城市燃气或者甲烷气之外，也可以采用天然气，丙烷气，二甲醚气等作为原料的气体或者作为清除用气体
根据上述的本发明的燃料电池发电系统或者燃料电池发电方法，在发电开始前和发电结束后的至少一方，具备置换气体、特别是具备燃料气体生成机构的燃料电池中，与向燃料气体生成机构供应的气体相同，将以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料作为置换气体注入包含燃料极的燃料气体流路，除去残留在该燃料气体流路中的气体，能够以置换气体置换燃料气体流路的氛围。
而且，在具备空气供应机构的燃料电池发电系统或者燃料电池发电方法中，在以置换气体置换了包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的氛围之后，通过空气供应机构向其燃料气体流路注入空气，可由空气置换其气体流路的氛围。
另外，通过由燃料气体生成机构进行燃料气体的生成，直到置换气体向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的注入结束，可提供一种在置换结束前能够实现燃烧器的稳定燃烧的燃料电池发电系统或者燃料电池发电方法。
而且，由于具备水蒸气供应机构，在置换气体向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路的注入结束后停止燃料气体生成机构的燃料气体生成，同时通过水蒸气供应机构向燃料气体生成机构内部注入水蒸气，可除去残留在燃料气体生成机构中的燃料气体，以水蒸气置换燃料气体生成机构的内部氛围。
而且，在燃料电池发电系统及发电方法的发电结束后，停止燃料气体生成机构的燃料气体生成，同时停止通过水蒸气供应机构向燃料气体生成机构内部注入水蒸气，并且向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路注入置换气体，可除去残留在燃料气体生成机构中的燃料气体，以水蒸气置换燃料气体生成机构的内部氛围，并且除去残留在其燃料气体流路中的燃料气体，以置换气体置换其燃料气体流路的氛围。而且，由于同时独立地进行置换，所以可缩短置换的时间。
而且，在向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路注入置换气体，同时向燃料气体生成机构内部注入水蒸气，置换各自的氛围，之后通过空气供应机构向燃料电池的燃料气体流路和燃料气体生成机构双方注入空气，能够以空气置换系统内部的原料和燃料的所有流路的氛围。
另外，由于燃料气体生成机构具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部，所以即使因空气置换空气进入燃料气体生成机构内部，也可以防止置换催化剂的性能劣化。
通过在燃料电池发电系统及发电方法的运行开始后到发电开始前的任意时间段，向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路持续注入置换气体，可在除去残留在其燃料气体流路中的气体、以置换气体置换的同时，防止燃料气体扩散地流向其燃料气体流路。
而且，通过在燃料电池发电系统及发电方法的运行开始后到发电开始前的任意的时间段，经由旁路过燃料气体生成机构的旁路机构向包含燃料电池的燃料极的燃料气体流路持续注入原料，可在除去残留在其燃料气体流路中的气体、以作为置换气体的原料置换其燃料气体流路的氛围的同时，防止燃料气体扩散地流向其燃料气体流路。
另外，通过向包含燃料极的燃料气体流路持续注入置换气体或者原料，直到由一氧化碳浓度检测机构检测的检测值降低到规定值以下，可防止燃料气体扩散地流向燃料气体流路，而且可确切地管理向燃料气体流路注入的置换气体或者原料的量。
另外，通过使置换气体为不包含硫磺成分、并以至少包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体，可提供一种能够使用与原料相同的置换气体的燃料电池发电系统及发电方法。
而且，通过采用除去原料或置换气体中包含的硫磺成分的硫磺成分除去机构，使原料和置换气体的一方或者双方为作为社会基础设施而配置的城市燃气，不需要气瓶，可提供一种结构更简单的燃料电池发电系统及发电方法。
如上所述，虽然根据当前认为是优选的实施方式或者实施形态对本发明进行了说明，但本发明并不仅限于上述的记载。具有本领域基础知识的人自然能够根据上述的记载而想到各种变更或变形。以下记载的权利要求书应解释为这种变更或变形也包含在其范畴内。

Claims (34)

1.一种燃料电池发电系统，其特征是，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应机构，向包含上述氧化剂极的上述燃料电池的氧化剂气体流路供应氧化剂气体的氧化剂气体供应机构，以及向上述燃料气体流路供应以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体的置换气体供应机构；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围。
2.如权利要求1所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体流路供应空气，将上述燃料气体流路的上述氛围置换成空气的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围。
3.如权利要求1所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述燃料气体供应机构包括从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，以及向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源；上述燃料气体生成机构进行上述燃料气体的生成，直到上述置换气体供应机构进行的上述置换气体向上述燃料气体流路的注入结束。
4.如权利要求3所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体生成机构供应水蒸气，以水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，使上述燃料气体生成机构的上述燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构内部注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
5.如权利要求1所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述燃料气体供应机构还具备包括从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构和向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源、向上述燃料气体生成机构供应水蒸气、以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构的上述燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构内部注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围，并且通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
6.如权利要求4或5所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构供应空气、以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围的空气供应机构，向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，同时向上述燃料气体生成机构内部注入上述蒸馏水，以上述蒸馏水置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构内部双方注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
7.如权利要求6所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述空气供应机构进行的上述空气注入是与从上述燃料气体生成机构向上述燃料气体流路串联地进行的。
8.如权利要求6所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述空气供应机构进行的上述空气注入是与上述燃料气体生成机构和上述燃料气体流路并联地进行的。
9.如权利要求6至8中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述燃料气体生成机构具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部，以及向上述转换部供应至少包含一氧化碳和水蒸气作为辅助成分的氢气的氢气供应部。
10.如权利要求1至9中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述置换气体不包含硫磺成分。
11.一种燃料电池发电系统，其特征是，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应机构，以及从上述原料供应源旁路过上述燃料气体生成机构、向上述燃料气体流路注入上述原料作为原料气体的旁路机构；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，经由上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围。
12.如权利要求11所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体流路供应空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的空气供应机构，在上述发电结束后，通过上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围。
13.如权利要求11所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述燃料气体生成机构进行上述燃料气体的生成，直到上述旁路机构进行的上述原料气体向上述燃料气体流路的注入结束。
14.如权利要求13所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体生成机构供应水蒸气、以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，通过上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，之后，使上述燃料气体生成机构的上述燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构上述内部注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
15.如权利要求11所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体生成机构供应水蒸气、以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的水蒸气供应机构，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构的上述燃料气体生成停止，同时通过上述水蒸气供应机构向上述燃料气体生成机构内部注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围，并且，通过上述旁路机构向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
16.如权利要求14或15所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构供应空气、将上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围置换成上述空气的空气供应机构，向上述燃料气体流路注入上述原料气体，以上述原料气体置换上述燃料气体流路的上述氛围，同时向上述燃料气体生成机构内部注入上述水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的上述氛围，之后，通过上述空气供应机构向上述燃料气体流路和上述燃料气体生成机构内部双方注入上述空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围和上述燃料气体生成机构内部的上述氛围。
17.如权利要求16所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述空气供应机构进行的上述空气注入是从上述燃料气体生成机构向上述燃料气体流路串联地进行的。
18.如权利要求16所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述空气供应机构进行的上述空气注入是与上述燃料气体生成机构和上述燃料气体流路并联地进行的。
19.如权利要求16至18中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述燃料气体生成机构具备设置了至少以贵金属和金属氧化物为构成材料的转换催化剂的转换部，以及向上述转换部供应至少包含一氧化碳和水蒸气作为辅助成分的氢气的氢气供应部。
20.如权利要求11至19中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，从上述原料供应源供应的上述原料为从城市燃气中除去了硫磺成分而成的气体。
21.一种燃料电池发电系统，具备：具有燃料极和氧化剂极的燃料电池，从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成机构，向上述燃料气体生成机构供应上述原料的原料供应源，从上述燃料气体生成机构向包含上述燃料极的上述燃料电池的燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料供应机构，以及向上述燃料气体流路供应以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的置换气体供应机构，其特征是，在从上述燃料电池发电系统起动开始后到发电开始前的任意时间段，通过上述置换气体供应机构向上述燃料气体流路注入上述置换气体，以上述置换气体置换上述燃料气体流路的上述氛围。
22.如权利要求21所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述置换气体供应机构为从上述原料供应源旁路过上述燃料气体生成机构，向上述燃料气体流路注入上述原料作为上述置换气体的机构。
23.如权利要求21或22所述的燃料电池发电系统，其特征是，还具备检测在上述燃料气体生成机构中生成的燃料气体中包含的一氧化碳浓度的一氧化碳浓度检测机构，向上述燃料气体流路注入上述置换气体，直到由上述一氧化碳浓度检测机构检测的检测值降低到规定值以下。
24.如权利要求21至23中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，上述置换气体不包含硫磺成分。
25.如权利要求21至24中任一项所述的燃料电池发电系统，其特征是，从上述原料供应源供应的上述原料为从城市燃气中除去了硫磺成分而成的气体。
26.一种燃料电池发电方法，其特征是，具备：向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应燃料气体的燃料气体供应工序，以及在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方、向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序。
27.如权利要求26所述的燃料电池发电方法，其特征是，具备在上述发电结束后实施了上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
28.如权利要求26所述的燃料电池发电方法，其特征是，上述燃料气体供应工序具备从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体作为上述燃料气体的燃料气体生成工序，在上述燃料气体生成工序中生成上述燃料气体，直到上述第1置换工序中上述置换气体向上述燃料气体流路的注入结束。
29.如权利要求26所述的燃料电池发电方法，其特征是，上述燃料气体供应工序还具备包括通过燃料气体生成机构从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体作为上述燃料气体的燃料气体生成工序，向上述燃料气体生成机构供应水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的第3置换工序，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构进行的上述燃料气体生成停止，同时实施上述第3置换工序和上述第1置换工序。
30.一种燃料电池发电方法，其特征是，具备：从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及将上述原料作为原料气体直接向上述燃料气体流路供应、以上述原料气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序；在上述燃料电池发电开始前和发电结束后的至少一方，实施上述第1置换工序。
31.如权利要求30所述的燃料电池发电方法，其特征是，具备在上述发电结束后实施了上述第1置换工序之后，向上述燃料气体流路注入空气，以上述空气置换上述燃料气体流路的上述氛围的第2置换工序。
32.如权利要求30所述的燃料电池发电方法，其特征是，在上述燃料气体生成工序中生成上述燃料气体，直到上述第1置换工序中上述原料气体向上述燃料气体流路的注入结束。
33.如权利要求30所述的燃料电池发电方法，其特征是，上述燃料气体生成工序的上述燃料气体生成还具备采用燃料气体生成机构实施，向上述燃料气体生成机构供应水蒸气，以上述水蒸气置换上述燃料气体生成机构内部的氛围的第3置换工序，在上述发电结束后，使上述燃料气体生成机构进行的上述燃料气体生成工序停止，同时实施上述第3置换工序和上述第1置换工序。
34.一种燃料电池发电方法，其特征是，具备：从以包含碳素和氢的化合物为主要成分的原料中生成富氢的燃料气体的燃料气体生成工序，向具有包含燃料极的燃料气体流路和包含氧化剂极的氧化剂气体流路的燃料电池的上述燃料气体流路供应上述燃料气体的燃料气体供应工序，以及向上述燃料气体流路注入以包含碳素和氢的化合物为主要成分的置换气体、以上述置换气体置换上述燃料气体流路的氛围的第1置换工序；在从上述燃料电池起动开始后到发电开始前的任意时间段，实施上述第1置换工序。
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