Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7552079B2 - Water Electrolysis System - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7552079B2 - Water Electrolysis System - Google Patents

Water Electrolysis System Download PDF

Info

Publication number
JP7552079B2
JP7552079B2 JP2020099822A JP2020099822A JP7552079B2 JP 7552079 B2 JP7552079 B2 JP 7552079B2 JP 2020099822 A JP2020099822 A JP 2020099822A JP 2020099822 A JP2020099822 A JP 2020099822A JP 7552079 B2 JP7552079 B2 JP 7552079B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
oxygen
water
hydrogen
electrolysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020099822A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021193207A (en
Inventor
忠伸 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2020099822A priority Critical patent/JP7552079B2/en
Publication of JP2021193207A publication Critical patent/JP2021193207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7552079B2 publication Critical patent/JP7552079B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

本発明は、水電解システムに関する。 The present invention relates to a water electrolysis system.

従来、水の電気分解によって水素と酸素を生成する水電解システムが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1には、水電解システムの運転点停止時に、エアブロアから導かれた空気によって、水循環路および水電解スタック内に存在している水を排出させて、水電解スタック内の水の凍結による水電解スタックの破損を抑制する技術が開示されている。特許文献2には、生成ガスで駆動するガス駆動式送水装置によって水電解装置で電気分解される水を搬送させる技術が開示されている。 Conventionally, water electrolysis systems that generate hydrogen and oxygen by electrolysis of water are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 discloses a technology in which, when the water electrolysis system is shut down, air introduced from an air blower is used to discharge water present in the water circulation path and the water electrolysis stack, thereby preventing damage to the water electrolysis stack due to freezing of water in the water electrolysis stack. Patent Document 2 discloses a technology in which a gas-driven water supply device driven by generated gas transports water electrolyzed in the water electrolysis device.

特開2019-123899号公報JP 2019-123899 A 特開2018-178231号公報JP 2018-178231 A

特許文献2に記載の水電解システムでは、水電解停止時に、水供給流路や、水電解セル内に水が在る。水供給流路は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の配管が用いられることが多く、また、水電解セル内には、金属メッシュ等の給電体が設けられていることが多い。そのため、水電解の停止時間が長いと、水供給流路や、水電解セル内に滞留する滞留水に、水供給流路としての金属製の配管や、水電解セル内の金属メッシュ等から金属イオンが溶出し、滞留水の導電率が上昇する場合がある。水電解システムにおける水電解開始時、水電解セルに水が供給される際に、滞留水も一緒に水電解セルに供給される。そのため、滞留水の導電率が上昇すると、水電解セルに供給される水の導電率が上昇し、水電解セルの電極が劣化する虞がある。 In the water electrolysis system described in Patent Document 2, when water electrolysis is stopped, water is present in the water supply flow path and the water electrolysis cell. For example, metal piping such as stainless steel is often used for the water supply flow path, and a power supply such as a metal mesh is often provided in the water electrolysis cell. Therefore, if water electrolysis is stopped for a long time, metal ions may be eluted from the metal piping as the water supply flow path and the metal mesh in the water electrolysis cell into the water supply flow path and the accumulated water in the water electrolysis cell, and the conductivity of the accumulated water may increase. When water electrolysis is started in the water electrolysis system, when water is supplied to the water electrolysis cell, the accumulated water is also supplied to the water electrolysis cell. Therefore, if the conductivity of the accumulated water increases, the conductivity of the water supplied to the water electrolysis cell increases, and there is a risk of the electrodes of the water electrolysis cell deteriorating.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、水電解システムにおいて、電解セルに供給される水の導電率の上昇を抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a technology that suppresses an increase in the conductivity of water supplied to an electrolysis cell in a water electrolysis system.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least some of the above problems, and can be realized in the following form.

(1)本発明の一形態によれば、水電解システムが提供される。この水電解システムは、酸素極と、酸素極側流路と、水素極と、水素極側流路と、を備え、水を電気分解することで酸素と水素を生成する電解セルと、前記電解セルの前記酸素極側流路に水供給流路を介して接続されており、前記電解セルに供給される水を貯留する水貯留部を備え、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルに供給する水供給部と、前記電解セルの前記酸素極側流路に酸素側流路を介して接続されると共に、前記水供給流路と酸素供給流路を介して接続される第1酸素貯留部を備え、前記電解セルで生成された酸素を前記酸素側流路を介して前記第1酸素貯留部に貯留し、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記酸素供給流路を介して前記水供給流路に供給する酸素側処理部と、前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記酸素貯留部内の酸素を前記水供給流路に供給させる制御部と、を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, a water electrolysis system is provided. The water electrolysis system includes an electrolysis cell that includes an oxygen electrode, an oxygen electrode side flow path, a hydrogen electrode, and a hydrogen electrode side flow path, and that generates oxygen and hydrogen by electrolyzing water; a water storage unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via a water supply flow path and that stores water to be supplied to the electrolysis cell, and a water supply unit that supplies the water in the water storage unit to the electrolysis cell via the water supply flow path; an oxygen side processing unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via an oxygen side flow path and that is connected to the water supply flow path and the oxygen supply flow path, stores oxygen generated by the electrolysis cell in the first oxygen storage unit via the oxygen side flow path, and supplies oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path via the oxygen supply flow path; and a control unit that controls the oxygen side processing unit to supply oxygen in the oxygen storage unit to the water supply flow path when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped.

この構成によれば、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、第1酸素側処理部の酸素貯留部内の酸素が水供給流路に供給される。水供給流路は、電解セルの酸素極側流路に接続されており、酸素極側流路には酸素側流路が接続されているため、供給された酸素は、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路を流れる。そのため、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路内に在る水の少なくとも一部を、水電解によって生成された酸素によって、それらの流路から排出させることができる。そのため、電解セルによる水の電気分解の停止中に、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路内に滞留する滞留水の量を低減させることができ、水の電気分解開始時に電解セルに供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 According to this configuration, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, oxygen in the oxygen storage unit of the first oxygen side processing unit is supplied to the water supply flow path. The water supply flow path is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path is connected to the oxygen electrode side flow path, so that the supplied oxygen flows through the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path. Therefore, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, at least a portion of the water present in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path can be discharged from those flow paths by the oxygen generated by water electrolysis. Therefore, while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the amount of water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path can be reduced, and an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell at the start of water electrolysis can be suppressed.

(2)上記形態の水電解システムであって、前記酸素側処理部は、前記酸素側流路に接続される酸素側排出流路を、さらに備え、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水供給部を制御して、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルの前記酸素極側流路に供給させ、前記酸素側処理部を制御して、前記電解セルの前記酸素極側流路から前記酸素側流路に流入した水を、前記酸素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させてもよい。 (2) In the water electrolysis system of the above embodiment, the oxygen-side processing unit further includes an oxygen-side exhaust flow path connected to the oxygen-side flow path, and when the control unit stops the electrolysis of water by the electrolysis cell and then starts the electrolysis of water by the electrolysis cell, the control unit controls the water supply unit to supply water in the water storage unit to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via the water supply flow path, and controls the oxygen-side processing unit to discharge water that has flowed from the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell into the oxygen-side flow path to the outside of the water electrolysis system via the oxygen-side exhaust flow path.

このようにすると、電解セルによる水の電気分解を開始する時に、水貯留部内の水が、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路を流れ、酸素側排出流路を介して水電解システムの外へ排出される。そのため、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、第1酸素貯留部内の酸素を用いて水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路をパージしてもなお、それらの流路に残留し、電解セルによる水の電気分解の停止中に、それらの流路内に滞留し、導電率が上昇した滞留水を、水によって水電解システム外に排出することができる。そのため、水の電気分解開始時に電解セルに供給される水の導電率の上昇を、さらに抑制することができる。 In this way, when the electrolysis of water by the electrolytic cell is started, the water in the water storage unit flows through the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolytic cell, and the oxygen side flow path, and is discharged outside the water electrolysis system via the oxygen side discharge flow path. Therefore, even if the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolytic cell, and the oxygen side flow path are purged using oxygen in the first oxygen storage unit when the electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped, the water remains in those flow paths, and while the electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped, the water that has accumulated in those flow paths and has an increased conductivity can be discharged outside the water electrolysis system by the water. Therefore, the increase in the conductivity of the water supplied to the electrolytic cell when the electrolysis of water starts can be further suppressed.

(3)上記形態の水電解システムであって、前記酸素側処理部は、前記電解セルの前記酸素極側流路に前記酸素側流路を介して接続される第2酸素貯留部を、さらに備え、前記電解セルで生成された酸素を、前記第1酸素貯留部の圧力より低い圧力で前記第2酸素貯留部に貯留し、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記第1酸素貯留部と前記第2酸素貯留部との圧力差によって、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記水供給流路に供給させてもよい。 (3) In the water electrolysis system of the above embodiment, the oxygen-side processing unit further includes a second oxygen storage unit connected to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via the oxygen-side flow path, and stores oxygen generated in the electrolysis cell in the second oxygen storage unit at a pressure lower than the pressure of the first oxygen storage unit. When electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the control unit may control the oxygen-side processing unit to supply oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path due to the pressure difference between the first oxygen storage unit and the second oxygen storage unit.

このようにすると、第1酸素貯留部内の酸素を水供給流路に供給するためのポンプを用いず、第1酸素貯留部内の酸素を水供給流路に供給することができる。そのため、水電解システムの小型化、コスト低減に資することができる。また、電動ポンプを用いる場合と比較して、流路内の排水に要するエネルギを低減することができる。 In this way, oxygen in the first oxygen storage unit can be supplied to the water supply flow path without using a pump to supply oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path. This contributes to the miniaturization and cost reduction of the water electrolysis system. In addition, the energy required to drain water from the flow path can be reduced compared to when an electric pump is used.

(4)上記形態の水電解システムは、前記電解セルの前記水素極側流路に水素側流路を介して接続されると共に、水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路と接続される第1水素貯留部を備え、前記電解セルで生成された水素を、前記水素側流路を介して前記第1水素貯留部に貯留し、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給する水素側処理部を、さらに備え、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水電解セルの前記水素極側流路に供給させてもよい。 (4) The water electrolysis system of the above embodiment includes a first hydrogen storage unit connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via a hydrogen side flow path and connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via a hydrogen supply flow path, and further includes a hydrogen side processing unit that stores hydrogen generated in the electrolysis cell in the first hydrogen storage unit via the hydrogen side flow path and supplies hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via the hydrogen supply flow path, and the control unit may control the hydrogen side processing unit to supply hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode side flow path of the water electrolysis cell when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped.

このようにすると、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、第1水素側処理部の水素貯留部内の水素が電解セルの水素極側流路に供給される。水素極側流路には水素側流路が接続されているため、供給された水素は、電解セルの水素極側流路、および水素側流路を流れる。そのため、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、電解セルの水素極側流路、および水素側流路内に在る水の少なくとも一部を、水電解によって生成された水素によって、それらの流路から排出させることができる。そのため、電解セルによる水の電気分解の停止中に、電解セルの水素極側流路内に滞留する滞留水の量を低減させることができ、滞留水の導電率が上昇することによる水素極の劣化を抑制すことができる。また、電解セルによる水の電気分解の停止中に、水素側流路内に滞留する滞留水の量を低減させることができ、例えば、水電解セルから水素側処理部に流入する水を、水電解セルに供給される水として再利用する場合に、電解セルに供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 In this way, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, hydrogen in the hydrogen storage unit of the first hydrogen side processing unit is supplied to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell. Since the hydrogen side flow path is connected to the hydrogen electrode side flow path, the supplied hydrogen flows through the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell. Therefore, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, at least a part of the water in the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell can be discharged from those flow paths by the hydrogen generated by the water electrolysis. Therefore, while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the amount of water retained in the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell can be reduced, and deterioration of the hydrogen electrode due to an increase in the conductivity of the retained water can be suppressed. In addition, while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the amount of water retained in the hydrogen side flow path can be reduced, and for example, when the water flowing into the hydrogen side processing unit from the water electrolysis cell is reused as water to be supplied to the water electrolysis cell, the increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell can be suppressed.

(5)上記形態の水電解システムであって、前記水素側処理部は、前記水素側流路に接続される水素側排出流路を、さらに備え、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記水素極側流路から前記水素側流路に流入した水素を、前記水素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させてもよい。 (5) In the water electrolysis system of the above embodiment, the hydrogen-side processing unit further includes a hydrogen-side discharge flow path connected to the hydrogen-side flow path, and when electrolysis of water by the electrolysis cell is started after the control unit has stopped electrolysis of water by the electrolysis cell, the control unit controls the hydrogen-side processing unit to supply hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolysis cell via the hydrogen supply flow path, and to discharge hydrogen that has flowed from the hydrogen electrode-side flow path of the electrolysis cell to the hydrogen-side flow path to the outside of the water electrolysis system via the hydrogen-side discharge flow path.

このようにすると、電解セルによる水の電気分解を開始する時に、水素貯留部内の水素が、電解セルの水素極側流路、および水素側流路を流れ、水素側排出流路を介して水電解システムの外へ排出される。そのため、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、第1水素貯留部内の水素を用いて、電解セルの水素極側流路、および水素側流路をパージしてもなお、それらの流路に残留し、電解セルによる水の電気分解の停止中に、それらの流路内に滞留し、導電率が上昇した滞留水を、水電解によって生成された水素によって水電解システム外に排出することができる。そのため、例えば、水電解セルから水素側処理部に流入する水を、水電解セルに供給される水として再利用する場合に、電解セルに供給される水の導電率の上昇を、さらに抑制することができる。 In this way, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is started, the hydrogen in the hydrogen storage unit flows through the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell and is discharged to the outside of the water electrolysis system via the hydrogen side discharge flow path. Therefore, even if the hydrogen in the first hydrogen storage unit is used to purge the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the hydrogen still remains in those flow paths, and the water that remains in those flow paths while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped and has an increased conductivity can be discharged to the outside of the water electrolysis system by the hydrogen generated by the water electrolysis. Therefore, for example, when the water flowing into the hydrogen side treatment unit from the water electrolysis cell is reused as water to be supplied to the water electrolysis cell, the increase in the conductivity of the water to be supplied to the electrolysis cell can be further suppressed.

(6)上記形態の水電解システムであって、前記水素側処理部は、前記電解セルの前記水素極側流路に前記水素側流路を介して接続される第2水素貯留部を、さらに備え、前記電解セルで生成された水素を、前記第1水素貯留部の圧力より低い圧力で貯留し、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部と前記第2水素貯留部との圧力差によって、前記第1水素貯留部内の水素を、前記電解セルの前記水素極側流路に供給させてもよい。 (6) In the water electrolysis system of the above embodiment, the hydrogen-side processing unit further includes a second hydrogen storage unit connected to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolysis cell via the hydrogen-side flow path, and stores hydrogen generated in the electrolysis cell at a pressure lower than the pressure of the first hydrogen storage unit. When the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the control unit may control the hydrogen-side processing unit to supply hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolysis cell due to the pressure difference between the first hydrogen storage unit and the second hydrogen storage unit.

このようにすると、第1水素貯留部内の水素を電解セルに供給するためのポンプを用いず、第1水素貯留部内の水素を電解セルに供給することができる。そのため、水電解システムの小型化、コスト低減に資することができる。また、電動ポンプを用いる場合と比較して、流路内の排水に要するエネルギを低減することができる。 In this way, hydrogen in the first hydrogen storage unit can be supplied to the electrolysis cell without using a pump for supplying hydrogen in the first hydrogen storage unit to the electrolysis cell . This contributes to downsizing and cost reduction of the water electrolysis system. Furthermore, the energy required for draining water from the flow path can be reduced compared to when an electric pump is used.

(7)本発明の他の形態によれば、水電解システムが提供される。この水電解システムは、酸素極と、酸素極側流路と、水素極と、水素極側流路と、を備え、水を電気分解することで酸素と水素を生成する電解セルと、前記電解セルの前記酸素極側流路に水供給流路を介して接続されており、前記電解セルに供給される水を貯留する水貯留部を備え、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルに供給する水供給部と、前記電解セルの前記酸素極側流路に酸素側流路を介して接続される酸素貯留部と、前記酸素側流路に接続される酸素側排出流路と、を備え、前記電解セルで生成された酸素を、前記酸素側流路を介して前記酸素貯留部に貯留する酸素側処理部と、前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水供給部を制御して、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルの前記酸素極側流路に供給させ、前記酸素側処理部を制御して、前記電解セルの前記酸素極側流路から前記酸素側流路に流入した水を、前記酸素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させる制御部と、を備える。 (7) According to another aspect of the present invention, a water electrolysis system is provided. The water electrolysis system includes an electrolysis cell that includes an oxygen electrode, an oxygen electrode side flow path, a hydrogen electrode, and a hydrogen electrode side flow path, and that generates oxygen and hydrogen by electrolyzing water; a water storage unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via a water supply flow path and that stores water to be supplied to the electrolysis cell; a water supply unit that supplies water in the water storage unit to the electrolysis cell via the water supply flow path; an oxygen storage unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via an oxygen side flow path; and an oxygen side exhaust flow path that is connected to the oxygen side flow path. The system includes an oxygen-side processing unit that stores the oxygen generated in the electrolysis cell in the oxygen storage unit via the oxygen-side flow path, and a control unit that controls the water supply unit to supply the water in the water storage unit to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via the water supply flow path when electrolysis of water by the electrolysis cell is started after the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, and controls the oxygen-side processing unit to discharge the water that has flowed from the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell to the oxygen-side flow path outside the water electrolysis system via the oxygen-side discharge flow path.

この構成によれば、電解セルによる水の電気分解を開始する時に、水貯留部内の水が、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路を流れ、酸素側排出流路を介して水電解システムの外へ排出される。そのため、電解セルによる水の電気分解の停止中に、水供給流路、電解セルの酸素極側流路、および酸素側流路内に滞留し、導電率が上昇した滞留水を、水によって水電解システム外に排出することができる。そのため、水の電気分解開始時に電解セルに供給される水の導電率の上昇を、さらに抑制することができる。 According to this configuration, when the electrolysis of water by the electrolysis cell starts, the water in the water storage section flows through the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path, and is discharged outside the water electrolysis system via the oxygen side discharge flow path. Therefore, while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the water that has accumulated in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell, and the oxygen side flow path and has increased conductivity can be discharged outside the water electrolysis system by the water. Therefore, the increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell when the electrolysis of water starts can be further suppressed.

(8)上記形態の水電解システムは、前記電解セルの前記水素極側流路に水素側流路を介して接続されると共に、水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路と接続される第1水素貯留部を備え、前記電解セルで生成された水素を、前記水素側流路を介して前記第1水素貯留部に貯留し、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給する水素側処理部を、さらに備え、前記制御部は、前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水素側処理部を制御して、前記水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記水素極側流路から前記水素側流路に流入した水素を、前記水素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させてもよい。 (8) The water electrolysis system of the above embodiment includes a first hydrogen storage unit connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via a hydrogen side flow path and connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via a hydrogen supply flow path, and further includes a hydrogen side processing unit that stores hydrogen generated in the electrolysis cell in the first hydrogen storage unit via the hydrogen side flow path and supplies hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via the hydrogen supply flow path, and when electrolysis of water by the electrolysis cell is started after the control unit stops electrolysis of water by the electrolysis cell, the control unit may control the hydrogen side processing unit to supply hydrogen in the hydrogen storage unit to the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell via the hydrogen supply flow path and discharge hydrogen that has flowed from the hydrogen electrode side flow path of the electrolysis cell to the hydrogen side flow path outside the water electrolysis system via the hydrogen side discharge flow path.

このようにすると、電解セルによる水の電気分解を開始する時に、水素貯留部内の水素が、電解セルの水素極側流路、および水素側流路を流れ、水素側排出流路を介して水電解システムの外へ排出される。そのため、電解セルによる水の電気分解を停止した時に、第1水素貯留部内の水素を用いて、電解セルの水素極側流路、および水素側流路をパージしてもなお、それらの流路に残留し、電解セルによる水の電気分解の停止中に、それらの流路内に滞留し、導電率が上昇した滞留水を、水電解によって生成された水素によって水電解システム外に排出することができる。そのため、例えば、水電解セルから水素側処理部に流入する水を、水電解セルに供給される水として再利用する場合に、電解セルに供給される水の導電率の上昇を、さらに抑制することができる。 In this way, when the electrolysis of water by the electrolysis cell is started, the hydrogen in the hydrogen storage unit flows through the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell and is discharged to the outside of the water electrolysis system via the hydrogen side discharge flow path. Therefore, even if the hydrogen in the first hydrogen storage unit is used to purge the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path of the electrolysis cell when the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the hydrogen still remains in those flow paths, and the water that remains in those flow paths while the electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped and has an increased conductivity can be discharged to the outside of the water electrolysis system by the hydrogen generated by the water electrolysis. Therefore, for example, when the water flowing into the hydrogen side treatment unit from the water electrolysis cell is reused as water to be supplied to the water electrolysis cell, the increase in the conductivity of the water to be supplied to the electrolysis cell can be further suppressed.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、水電解システムの制御方法、水電解方法、水の電気分解をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等などの形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, such as a method for controlling a water electrolysis system, a water electrolysis method, a computer program for causing a computer to perform water electrolysis, a server device for distributing the computer program, a non-transitory storage medium on which the computer program is stored, etc.

第1実施形態の水電解システムの概略構成を示した説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a water electrolysis system according to a first embodiment; 水電解システムにおける水電解処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis process in the water electrolysis system. 水電解システムにおける水電解停止処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis stopping process in the water electrolysis system. 水電解システムにおける水電解開始処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis starting process in the water electrolysis system. 第2実施形態の水電解システムの概略構成を示した説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system according to a second embodiment. 水電解システムにおける水電解停止処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis stopping process in the water electrolysis system. 第3実施形態の水電解システムの概略構成を示した説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system according to a third embodiment. 水電解システムにおける水電解停止処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis stopping process in the water electrolysis system. 第4実施形態の水電解システムの概略構成を示した説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system according to a fourth embodiment. 水電解システムにおける水電解開始処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a water electrolysis starting process in the water electrolysis system.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の水電解システム1の概略構成を示した説明図である。水電解システム1は、電解セル10と、酸素側処理部20と、水素側処理部30と、水供給部40と、制御部50を備える。本実施形態の水電解システム1では、電解セル10において水を電気分解することで酸素と水素を生成する。電気分解されなかった水とともに電解セル10から排出される酸素は酸素側処理部20において水が分離され、酸素側処理部20に貯留される。一方、電気分解されなかった水とともに電解セル10から排出される水素は、水素側処理部30において水が分離され、水素側処理部30に貯留される。また、酸素側処理部20および水素側処理部30で分離された水は、水供給部40に送られ、電解セル10での電気分解のために、再び電解セル10に供給される。本実施形態の水電解システム1では、水素と酸素を効率的にかつ高純度で生成するため、不純物が少ない純度が高められた純水に対して電気分解が行われるが、電気分解される水の純度は、これに限定されない。本明細書において、水の電気分解を、「水電解」ともいう。
First Embodiment
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system 1 of the first embodiment. The water electrolysis system 1 includes an electrolysis cell 10, an oxygen-side treatment section 20, a hydrogen-side treatment section 30, a water supply section 40, and a control section 50. In the water electrolysis system 1 of the present embodiment, oxygen and hydrogen are generated by electrolyzing water in the electrolysis cell 10. The oxygen discharged from the electrolysis cell 10 together with the water that was not electrolyzed is separated into water in the oxygen-side treatment section 20 and stored in the oxygen-side treatment section 20. On the other hand, the hydrogen discharged from the electrolysis cell 10 together with the water that was not electrolyzed is separated into water in the hydrogen-side treatment section 30 and stored in the hydrogen-side treatment section 30. In addition, the water separated in the oxygen-side treatment section 20 and the hydrogen-side treatment section 30 is sent to the water supply section 40 and is supplied again to the electrolysis cell 10 for electrolysis in the electrolysis cell 10. In the water electrolysis system 1 of the present embodiment, in order to efficiently generate hydrogen and oxygen with high purity, electrolysis is performed on pure water with a low impurity content and high purity, but the purity of the water to be electrolyzed is not limited thereto. In this specification, the electrolysis of water is also referred to as "water electrolysis."

電解セル10は、PEM(Polymer Electrolyte Membrane)型水電解セルであって、膜電極接合体(以下、「MEA」という)11を有する。MEA11は、水素イオンと水を通すことが可能な電解質膜11aの両面に、水の電気分解によって生成された酸素イオンから酸素を生成する酸素極11bと、水素イオンから水素を生成する水素極11cと、が接合されたものである。酸素極11bには、溝や多孔質部材の細孔などの酸素極側流路12が形成されている。水素極11cには、酸素極側流路12と同様に、溝や多孔質部材の細孔などの水素極側流路13が形成されている。電解セル10には、MEA11の酸素極11bと水素極11cとに電力を供給する電源14が設けられている。 The electrolysis cell 10 is a PEM (Polymer Electrolyte Membrane) type water electrolysis cell, and has a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as "MEA") 11. The MEA 11 is formed by bonding an oxygen electrode 11b, which generates oxygen from oxygen ions generated by electrolysis of water, and a hydrogen electrode 11c, which generates hydrogen from hydrogen ions, to both sides of an electrolyte membrane 11a that allows hydrogen ions and water to pass through. The oxygen electrode 11b has an oxygen electrode side flow path 12, such as a groove or a pore of a porous material. The hydrogen electrode 11c has a hydrogen electrode side flow path 13, such as a groove or a pore of a porous material, similar to the oxygen electrode side flow path 12. The electrolysis cell 10 is provided with a power source 14 that supplies power to the oxygen electrode 11b and hydrogen electrode 11c of the MEA 11.

電解セル10では、水供給部40が供給する水が酸素極側流路12を流れている状態において、MEA11の酸素極11bと水素極11cに電力が供給されると、酸素極11bにおいて水が電気分解され、酸素と水素イオンが生成される。生成された酸素は、電気分解されなかった水の一部とともに酸素極側流路12を通って電解セル10の外部に排出される。酸素極11bで生成された水素イオンは、電気分解されなかった水のうち電解セル10の外部に排出されなかった水(随伴水)とともに、酸素極11bから水素極11cに移動し、水素極11cにおいて電子と結合することで水素になる。水素極11cにおいて生成された水素は、随伴水とともに、水素極側流路13を通って電解セル10の外部に排出される。なお、本実施形態での酸素極側流路12における酸素と水の流れ方向は、図1に示す点線矢印A12が示す方向であり、水素極側流路13における水素と随伴水の流れ方向は、図1に示す点線矢印A13が示す方向である。 In the electrolysis cell 10, when the water supplied by the water supply unit 40 flows through the oxygen electrode side flow path 12, power is supplied to the oxygen electrode 11b and the hydrogen electrode 11c of the MEA 11, and water is electrolyzed at the oxygen electrode 11b to generate oxygen and hydrogen ions. The generated oxygen is discharged to the outside of the electrolysis cell 10 through the oxygen electrode side flow path 12 together with a portion of the water that was not electrolyzed. The hydrogen ions generated at the oxygen electrode 11b move from the oxygen electrode 11b to the hydrogen electrode 11c together with the water that was not electrolyzed and was not discharged to the outside of the electrolysis cell 10 (produced water), and are combined with electrons at the hydrogen electrode 11c to become hydrogen. The hydrogen generated at the hydrogen electrode 11c is discharged to the outside of the electrolysis cell 10 together with the produced water through the hydrogen electrode side flow path 13. In this embodiment, the flow direction of oxygen and water in the oxygen electrode side flow path 12 is the direction indicated by the dotted arrow A12 in FIG. 1, and the flow direction of hydrogen and associated water in the hydrogen electrode side flow path 13 is the direction indicated by the dotted arrow A13 in FIG. 1.

電解セル10において水の電気分解を行うとき、酸素極側流路12に供給される水の一部は、過電圧により高温になっている電解セル10を冷却する冷媒となる。すなわち、本実施形態の水供給部40は、電気分解される水と電解セル10を冷却するための水を電解セル10に供給する。電解セル10を冷却した水は、上述した電気分解されなかった水として、酸素または水素とともに電解セル10の外部に排出される。酸素極側流路12から排出される酸素と水の混合物は、酸素側処理部20に送られる。水素極側流路13から排出される水素と水の混合物は、水素側処理部30に送られる。 When electrolysis of water is performed in the electrolysis cell 10, a portion of the water supplied to the oxygen electrode side flow path 12 becomes a refrigerant that cools the electrolysis cell 10, which is heated to a high temperature due to overvoltage. That is, the water supply unit 40 of this embodiment supplies the electrolysis cell 10 with water to be electrolyzed and water for cooling the electrolysis cell 10. The water that has cooled the electrolysis cell 10 is discharged to the outside of the electrolysis cell 10 together with oxygen or hydrogen as the water that was not electrolyzed as described above. The mixture of oxygen and water discharged from the oxygen electrode side flow path 12 is sent to the oxygen side treatment unit 20. The mixture of hydrogen and water discharged from the hydrogen electrode side flow path 13 is sent to the hydrogen side treatment unit 30.

水供給部40は、水タンク41と、供給ポンプ43と、イオン交換器45と、送液ポンプ77と、イオン交換器79と、を備える。水供給部40は、電解セル10に供給される水を一時的に貯留し、電解セル10に水W70を供給する。本実施形態における水タンク41を、「水貯留部」とも呼ぶ。 The water supply unit 40 includes a water tank 41, a supply pump 43, an ion exchanger 45, a liquid delivery pump 77, and an ion exchanger 79. The water supply unit 40 temporarily stores the water to be supplied to the electrolysis cell 10 and supplies water W70 to the electrolysis cell 10. The water tank 41 in this embodiment is also referred to as the "water storage unit."

水タンク41は、外部の図示しない水供給装置から供給される水(図1の点線矢印F40)を一時的に貯留する。また、水タンク41には、酸素側処理部20において気液分離された水と、水素側処理部30において気液分離された水が送られる。水タンク41は、水供給流路40a、水供給流路40d、供給ポンプ43、および水供給流路40bを介して電解セル10に接続されている。水タンク41内の水W70は、供給ポンプ43によって加圧されて電解セル10の酸素極側流路12に供給される。水タンク41は、水供給流路40aおよび水供給流路40bを介して供給ポンプ43に接続されている。 The water tank 41 temporarily stores water (dotted arrow F40 in FIG. 1) supplied from an external water supply device (not shown). Water separated from the gas and liquid in the oxygen side treatment unit 20 and water separated from the gas and liquid in the hydrogen side treatment unit 30 are also sent to the water tank 41. The water tank 41 is connected to the electrolysis cell 10 via the water supply flow path 40a, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, and the water supply flow path 40b. The water W70 in the water tank 41 is pressurized by the supply pump 43 and supplied to the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10. The water tank 41 is connected to the supply pump 43 via the water supply flow path 40a and the water supply flow path 40b.

供給ポンプ43は、ダイアフラム式のポンプであって、水素側処理部30から供給される水素の圧力によって駆動する。なお、供給ポンプ43の駆動方式は、これに限定されない。水素の流れによって歯車やタービンを回転させることで水タンク41に貯留されている水W70を加圧し、加圧された水を電解セル10に供給してもよい。 The supply pump 43 is a diaphragm-type pump that is driven by the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen-side processing unit 30. Note that the driving method of the supply pump 43 is not limited to this. The water W70 stored in the water tank 41 may be pressurized by rotating gears or a turbine using the flow of hydrogen, and the pressurized water may be supplied to the electrolysis cell 10.

供給ポンプ43と電解セル10とに接続する水供給流路40bには、三方弁44が配置されている。三方弁44は、水供給流路40bを流れる水の一部をバイパス流路40cに流す。バイパス流路40cに配置されているイオン交換器45は、バイパス流路40cを流れる水の導電率をイオン交換によって低下させる。これにより、電解セル10の電極の劣化を抑制することができる。 A three-way valve 44 is disposed in the water supply flow passage 40b that connects the supply pump 43 and the electrolysis cell 10. The three-way valve 44 directs a portion of the water flowing through the water supply flow passage 40b to the bypass flow passage 40c. The ion exchanger 45 disposed in the bypass flow passage 40c reduces the conductivity of the water flowing through the bypass flow passage 40c by ion exchange. This makes it possible to suppress deterioration of the electrodes of the electrolysis cell 10.

また、送液ポンプ77とイオン交換器79は、酸素側処理部20と水タンク41とを接続する酸素側流路20cに設けられている。送液ポンプ77は、酸素側処理部20から供給される酸素の圧力によって駆動するダイアフラム式のポンプである。送液ポンプ77は、酸素側処理部20から供給される水を加圧し、加圧した水を水タンク41に送る。イオン交換器79は、送液ポンプ77が水タンク41に送る水の導電率をイオン交換によって低下させる。なお、送液ポンプ77の駆動方式は、これに限定されない。酸素によって歯車やタービンを回転させることで、水を加圧し、水タンク41に送ってもよい。 The liquid delivery pump 77 and the ion exchanger 79 are provided in the oxygen side flow path 20c that connects the oxygen side processing unit 20 and the water tank 41. The liquid delivery pump 77 is a diaphragm type pump that is driven by the pressure of oxygen supplied from the oxygen side processing unit 20. The liquid delivery pump 77 pressurizes the water supplied from the oxygen side processing unit 20 and sends the pressurized water to the water tank 41. The ion exchanger 79 reduces the conductivity of the water that the liquid delivery pump 77 sends to the water tank 41 by ion exchange. Note that the driving method of the liquid delivery pump 77 is not limited to this. Water may be pressurized and sent to the water tank 41 by rotating a gear or a turbine with oxygen.

制御部50は、ROM、RAM、および、CPUを含んで構成されるコンピュータである。制御部50は、水電解処理、水電解停止処理、水電解開始処理(後述する)を含む水電解システム1全体の制御を行う。 The control unit 50 is a computer including a ROM, a RAM, and a CPU. The control unit 50 controls the entire water electrolysis system 1, including the water electrolysis process, the water electrolysis stop process, and the water electrolysis start process (described later).

酸素側処理部20は、熱交換器21と、酸素側気液分離器23と、第1酸素タンク63と、第2酸素タンク65を備える。酸素側処理部20は、電解セル10の酸素極側流路12から排出される酸素と水の混合物から酸素を分離し、分離された酸素を貯留するとともに、気液分離によって得られた水W20を水供給部40の水タンク41に送る。また、酸素側処理部20は、貯留している酸素の一部を、水供給部70が有する送液ポンプ77に供給する。また、酸素側処理部20は、第1酸素タンク63内の酸素を、水供給部40の水供給流路40dに供給する。さらに、酸素側処理部20は、電解セル10から排出される水を水電解システム1外に排出可能である。本実施形態における第1酸素タンク63を、「第1酸素貯留部」、「酸素貯留部」とも呼び、第2酸素タンク65を、「第2酸素貯留部」とも呼ぶ。 The oxygen-side processing unit 20 includes a heat exchanger 21, an oxygen-side gas-liquid separator 23, a first oxygen tank 63, and a second oxygen tank 65. The oxygen-side processing unit 20 separates oxygen from a mixture of oxygen and water discharged from the oxygen electrode-side flow path 12 of the electrolysis cell 10, stores the separated oxygen, and sends the water W20 obtained by gas-liquid separation to the water tank 41 of the water supply unit 40. The oxygen-side processing unit 20 also supplies a portion of the stored oxygen to the liquid feed pump 77 of the water supply unit 70. The oxygen-side processing unit 20 also supplies oxygen in the first oxygen tank 63 to the water supply flow path 40d of the water supply unit 40. The oxygen-side processing unit 20 can also discharge the water discharged from the electrolysis cell 10 to the outside of the water electrolysis system 1. In this embodiment, the first oxygen tank 63 is also called the "first oxygen storage unit" or "oxygen storage unit", and the second oxygen tank 65 is also called the "second oxygen storage unit".

熱交換器21は、酸素側流路20aおよび酸素側流路20dを介して、電解セル10の酸素極側流路12に接続している。熱交換器21は、熱交換流体が流れる熱交換パイプ21aを有している。熱交換器21では、温度上昇した電解セル10を冷却したために比較的高温となっている酸素と水の混合物から、熱交換パイプ21aを流れる熱交換流体を用いて、熱を回収する。熱交換流体によって回収された熱は、例えば、外部の図示しない蓄熱体で蓄熱したり、外部の図示しない物体を直接加熱したりすることに利用される。電解セル10は過電圧により高温になっているため、電解セル10の酸素極側流路12から排出される水の一部は、水蒸気になっている。熱交換器21は、電解セル10から排出された水蒸気の少なくとも一部を液水にする。熱交換器21は、酸素側流路20bを介して酸素側気液分離器23に接続されている。 The heat exchanger 21 is connected to the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10 via the oxygen side flow path 20a and the oxygen side flow path 20d. The heat exchanger 21 has a heat exchange pipe 21a through which a heat exchange fluid flows. In the heat exchanger 21, heat is recovered from a mixture of oxygen and water that is relatively hot due to cooling the electrolysis cell 10 whose temperature has risen, by using the heat exchange fluid flowing through the heat exchange pipe 21a. The heat recovered by the heat exchange fluid is used, for example, to store heat in an external heat storage body (not shown) or to directly heat an external object (not shown). Since the electrolysis cell 10 is at a high temperature due to overvoltage, part of the water discharged from the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10 is water vapor. The heat exchanger 21 converts at least a part of the water vapor discharged from the electrolysis cell 10 into liquid water. The heat exchanger 21 is connected to the oxygen side gas-liquid separator 23 via the oxygen side flow path 20b.

酸素側気液分離器23は、例えば、サイクロン式の気液分離器であって、熱交換器21を通った後の酸素と水の混合物を、酸素と水とに気液分離する。上述の通り、熱交換器21によって水蒸気が液水になるため、酸素側気液分離器23に流入する酸素の湿度(水蒸気含有量)は、電解セル10から排出された酸素より低くなっている。すなわち、酸素側気液分離器23にて気液分離された酸素は、乾燥酸素ともいえる。本実施形態の酸素側気液分離器23では、酸素側気液分離器23内の上側に酸素が溜まり、下側に水W20が溜まる。なお、酸素側気液分離器23の気液分離の方法は、サイクロン式に限定されず、フィルタを用いる方法、遠心力を用いる方法や、冷却式であってもよい。 The oxygen-side gas-liquid separator 23 is, for example, a cyclone-type gas-liquid separator, which separates the mixture of oxygen and water after passing through the heat exchanger 21 into oxygen and water. As described above, the water vapor is converted into liquid water by the heat exchanger 21, so the humidity (water vapor content) of the oxygen flowing into the oxygen-side gas-liquid separator 23 is lower than the oxygen discharged from the electrolysis cell 10. In other words, the oxygen separated into gas and liquid by the oxygen-side gas-liquid separator 23 can be called dry oxygen. In the oxygen-side gas-liquid separator 23 of this embodiment, oxygen accumulates on the upper side of the oxygen-side gas-liquid separator 23, and water W20 accumulates on the lower side. Note that the method of gas-liquid separation by the oxygen-side gas-liquid separator 23 is not limited to the cyclone type, and may be a method using a filter, a method using centrifugal force, or a cooling type.

酸素側気液分離器23は、酸素側流路20cを介して水供給部40に接続されている。酸素側気液分離器23には、酸素側気液分離器23内の水W20の水位を検出する水位計22aが設けられている。また、酸素側流路20cには、制御部50によって開閉制御されるオンオフ弁22が配置されている。水位計22aによって検出される水W20の水位が所定の水位以下のとき、制御部50がオンオフ弁22を閉じることで酸素側気液分離器23と水供給部40とを遮断する。一方、水位計22aによって検出される水W20の水位が所定の水位を超えるとき、制御部50がオンオフ弁22を開くことで、酸素側流路20cを介して酸素側気液分離器23内の水W20が水供給部40に送られる。 The oxygen-side gas-liquid separator 23 is connected to the water supply unit 40 via the oxygen-side flow path 20c. The oxygen-side gas-liquid separator 23 is provided with a water level gauge 22a that detects the water level of the water W20 in the oxygen-side gas-liquid separator 23. In addition, the oxygen-side flow path 20c is provided with an on-off valve 22 that is controlled to open and close by the control unit 50. When the water level of the water W20 detected by the water level gauge 22a is equal to or lower than a predetermined water level, the control unit 50 closes the on-off valve 22 to cut off the oxygen-side gas-liquid separator 23 and the water supply unit 40. On the other hand, when the water level of the water W20 detected by the water level gauge 22a exceeds the predetermined water level, the control unit 50 opens the on-off valve 22, and the water W20 in the oxygen-side gas-liquid separator 23 is sent to the water supply unit 40 via the oxygen-side flow path 20c.

また、酸素側気液分離器23は、酸素側流路60aおよび酸素側流路60bを介して第1酸素タンク63に接続されると共に、酸素側流路60a、酸素側流路60d、および酸素側流路60eを介して第2酸素タンク65に接続されている。酸素側気液分離器23にて気液分離された酸素は、水電解処理が行われている間は、酸素側流路60aおよび酸素側流路60bを介して第1酸素タンク63に流入し、水電解処理停止中は、酸素側流路60a、酸素側流路60d、および酸素側流路60eを介して第2酸素タンク65に流入する(後に詳述する)。酸素側流路60aには、逆止弁24が配置されている。逆止弁24は、酸素側気液分離器23から第1酸素タンク63および第2酸素タンク65への流体の流れを許容する一方、第1酸素タンク63および第2酸素タンク65から酸素側気液分離器23への流体の流れを遮断する。 The oxygen-side gas-liquid separator 23 is connected to the first oxygen tank 63 via the oxygen-side flow path 60a and the oxygen-side flow path 60b, and is connected to the second oxygen tank 65 via the oxygen-side flow path 60a, the oxygen-side flow path 60d, and the oxygen-side flow path 60e. The oxygen separated into gas and liquid by the oxygen-side gas-liquid separator 23 flows into the first oxygen tank 63 via the oxygen-side flow path 60a and the oxygen-side flow path 60b while the water electrolysis process is being performed, and flows into the second oxygen tank 65 via the oxygen-side flow path 60a, the oxygen-side flow path 60d, and the oxygen-side flow path 60e while the water electrolysis process is stopped (described in detail later). A check valve 24 is disposed in the oxygen-side flow path 60a. The check valve 24 allows the flow of fluid from the oxygen-side gas-liquid separator 23 to the first oxygen tank 63 and the second oxygen tank 65, while blocking the flow of fluid from the first oxygen tank 63 and the second oxygen tank 65 to the oxygen-side gas-liquid separator 23.

また、酸素側気液分離器23には酸素側気液分離器23における酸素の圧力を検出する圧力計68が設けられている。圧力計68は、検出した酸素の圧力を制御部50に出力する。 The oxygen-side gas-liquid separator 23 is also provided with a pressure gauge 68 that detects the oxygen pressure in the oxygen-side gas-liquid separator 23. The pressure gauge 68 outputs the detected oxygen pressure to the control unit 50.

第1酸素タンク63は、酸素側気液分離器23で気液分離によって得られた酸素を、比較的高圧で貯留する。第1酸素タンク63は、酸素側流路60cを介して第2酸素タンク65に接続されている。酸素側流路60cには、第1酸素タンク63の圧力を所定の圧力以下に維持する背圧弁67が設けられており、第1酸素タンク63に貯留されている酸素の圧力が所定値より大きくになったときに、背圧弁67が開いて、第1酸素タンク63から第2酸素タンク65に、酸素が流入する。すなわち、第2酸素タンク65は、第1酸素タンク63に貯留されている酸素の圧力に比べ低圧で酸素を貯留する。ここで、所定の圧力は、送液ポンプ77を用いて水タンク41に水を送ることが可能な圧力である。 The first oxygen tank 63 stores the oxygen obtained by gas-liquid separation in the oxygen-side gas-liquid separator 23 at a relatively high pressure. The first oxygen tank 63 is connected to the second oxygen tank 65 via the oxygen-side flow path 60c. The oxygen-side flow path 60c is provided with a back pressure valve 67 that maintains the pressure of the first oxygen tank 63 at or below a predetermined pressure. When the pressure of the oxygen stored in the first oxygen tank 63 exceeds a predetermined value, the back pressure valve 67 opens and oxygen flows from the first oxygen tank 63 to the second oxygen tank 65. In other words, the second oxygen tank 65 stores oxygen at a lower pressure than the pressure of the oxygen stored in the first oxygen tank 63. Here, the predetermined pressure is a pressure at which water can be sent to the water tank 41 using the liquid delivery pump 77.

また、第1酸素タンク63は、酸素供給流路60fおよび酸素側流路60gを介して水供給部70が有する送液ポンプ77に接続されると共に、酸素供給流路60fおよび酸素供給流路60iを介して水供給部40の水供給流路40dに接続される。第1酸素タンク63内の酸素の一部は、送液ポンプ77に供給されて、送液ポンプ77の駆動に用いられる。また、第1酸素タンク63内の酸素の一部は、水供給流路40aに供給され、水供給流路、電解セル10の酸素極側流路12および酸素側流路のパージに用いられる(後に詳述する)。 The first oxygen tank 63 is connected to the liquid supply pump 77 of the water supply unit 70 via the oxygen supply flow path 60f and the oxygen side flow path 60g, and is connected to the water supply flow path 40d of the water supply unit 40 via the oxygen supply flow path 60f and the oxygen supply flow path 60i. A portion of the oxygen in the first oxygen tank 63 is supplied to the liquid supply pump 77 and used to drive the liquid supply pump 77. A portion of the oxygen in the first oxygen tank 63 is supplied to the water supply flow path 40a and used to purge the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10, and the oxygen side flow path (described in detail later).

第2酸素タンク65は、酸素側流路60a、酸素側流路60d、および酸素側流路60eを介して酸素側気液分離器23とも接続されており、水供給流路、電解セル10の酸素極側流路12および酸素側流路のパージに用いられた酸素(第1酸素タンク63から供給された酸素)であって、酸素側気液分離器23によって液水が分離された酸素も、第2酸素タンク65に貯留される。 The second oxygen tank 65 is also connected to the oxygen side gas-liquid separator 23 via the oxygen side flow path 60a, the oxygen side flow path 60d, and the oxygen side flow path 60e, and the oxygen (oxygen supplied from the first oxygen tank 63) used to purge the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10, and the oxygen side flow path, from which the liquid water has been separated by the oxygen side gas-liquid separator 23, is also stored in the second oxygen tank 65.

また、第2酸素タンク65は、酸素側流路60eおよび酸素側流路60hを介して水供給部70の送液ポンプ77に接続しており、送液ポンプ77の駆動に使われて低圧となった酸素も貯留される。第2酸素タンク65に貯留される酸素は、必要に応じて水電解システム1の外部に排出され(図1の点線矢印F20)、例えば、化学品の酸化や、製鋼における転炉での成分調整などに利用される。 The second oxygen tank 65 is also connected to the liquid pump 77 of the water supply unit 70 via the oxygen side flow path 60e and the oxygen side flow path 60h, and stores the low-pressure oxygen used to drive the liquid pump 77. The oxygen stored in the second oxygen tank 65 is discharged to the outside of the water electrolysis system 1 as needed (dotted arrow F20 in FIG. 1) and is used, for example, for the oxidation of chemicals or for adjusting the composition in a converter during steelmaking.

第2酸素タンク65と送液ポンプ77とを接続する酸素側流路60hには、逆止弁68が配置されている。逆止弁68は、送液ポンプ77から第2酸素タンク65への流体の流れを許容する一方、第2酸素タンク65から送液ポンプ77への流体の流れを遮断する。 A check valve 68 is disposed in the oxygen side flow path 60h that connects the second oxygen tank 65 and the liquid delivery pump 77. The check valve 68 allows fluid to flow from the liquid delivery pump 77 to the second oxygen tank 65, while blocking the flow of fluid from the second oxygen tank 65 to the liquid delivery pump 77.

水素側処理部30は、水素側気液分離器31と、第1水素タンク33と、第2水素タンク35を備える。水素側処理部30は、電解セル10の水素極側流路13から排出される水素と水の混合物から水素を分離し、分離された水素を貯留するとともに、気液分離によって得られた水を水供給部40が有する水タンク41に送る。また、水素側処理部30は、貯留している水素の一部を、水供給部40が有する供給ポンプ43に供給する。また、水素側処理部30は、第1水素タンク33内の水素を、電解セル10の水素極側流路13に供給する。さらに、水素側処理部30は、電解セル10から排出される水を水電解システム1外に排出可能である。本実施形態における第1水素タンク33を、「第1水素貯留部」、「水素貯留部」とも呼び、第2水素タンク35を、「第2水素貯留部」とも呼ぶ。 The hydrogen-side processing unit 30 includes a hydrogen-side gas-liquid separator 31, a first hydrogen tank 33, and a second hydrogen tank 35. The hydrogen-side processing unit 30 separates hydrogen from a mixture of hydrogen and water discharged from the hydrogen electrode-side flow path 13 of the electrolysis cell 10, stores the separated hydrogen, and sends the water obtained by gas-liquid separation to a water tank 41 of the water supply unit 40. The hydrogen-side processing unit 30 also supplies a portion of the stored hydrogen to a supply pump 43 of the water supply unit 40. The hydrogen-side processing unit 30 also supplies hydrogen in the first hydrogen tank 33 to the hydrogen electrode-side flow path 13 of the electrolysis cell 10. The hydrogen-side processing unit 30 can also discharge water discharged from the electrolysis cell 10 to the outside of the water electrolysis system 1. In this embodiment, the first hydrogen tank 33 is also called the "first hydrogen storage unit" or "hydrogen storage unit," and the second hydrogen tank 35 is also called the "second hydrogen storage unit."

水素側気液分離器31は、水素側流路30aおよび水素側流路30nを介して、電解セル10の水素極側流路13に接続されている。水素側気液分離器31は、例えば、サイクロン式の気液分離器であって、水素極側流路13から排出された水素と水の混合物を、水素と水とに気液分離する。本実施形態の水素側気液分離器31では、水素側気液分離器31の上側に水素が溜まり、下側に水W30が溜まる。なお、水素側気液分離器31の気液分離の方法は、酸素側気液分離器23と同様に、サイクロン式に限定されず、フィルタを用いる方法や、遠心力を用いる方法、冷却式であってもよい。 The hydrogen-side gas-liquid separator 31 is connected to the hydrogen electrode-side flow path 13 of the electrolysis cell 10 via the hydrogen-side flow path 30a and the hydrogen-side flow path 30n. The hydrogen-side gas-liquid separator 31 is, for example, a cyclone-type gas-liquid separator, which separates the mixture of hydrogen and water discharged from the hydrogen electrode-side flow path 13 into hydrogen and water. In the hydrogen-side gas-liquid separator 31 of this embodiment, hydrogen accumulates on the upper side of the hydrogen-side gas-liquid separator 31, and water W30 accumulates on the lower side. Note that the method of gas-liquid separation of the hydrogen-side gas-liquid separator 31 is not limited to the cyclone type, as with the oxygen-side gas-liquid separator 23, and may be a method using a filter, a method using centrifugal force, or a cooling type.

水素側気液分離器31は、水素側流路30bを介して水供給部40の水タンク41に接続されている。水素側気液分離器31には、水素側気液分離器31内の水W30の水位を検出する水位計32aが設けられている。また、水素側流路30bには、制御部50によって開閉制御されるオンオフ弁32が配置されている。水位計32aによって検出される水W30の水位が所定の水位以下のとき、制御部50がオンオフ弁32を閉じることで水素側気液分離器31と水供給部40とを遮断する。一方、水位計32aによって検出される水W30の水位が所定の水位を超えるとき、制御部50がオンオフ弁32を開くことで水素側流路30bを介して水素側気液分離器31内の水W30が水タンク41に送られる。 The hydrogen-side gas-liquid separator 31 is connected to the water tank 41 of the water supply unit 40 via the hydrogen-side flow path 30b. The hydrogen-side gas-liquid separator 31 is provided with a water level gauge 32a that detects the water level of the water W30 in the hydrogen-side gas-liquid separator 31. The hydrogen-side flow path 30b is also provided with an on-off valve 32 that is controlled to open and close by the control unit 50. When the water level of the water W30 detected by the water level gauge 32a is equal to or lower than a predetermined water level, the control unit 50 closes the on-off valve 32 to shut off the hydrogen-side gas-liquid separator 31 and the water supply unit 40. On the other hand, when the water level of the water W30 detected by the water level gauge 32a exceeds the predetermined water level, the control unit 50 opens the on-off valve 32 to send the water W30 in the hydrogen-side gas-liquid separator 31 to the water tank 41 via the hydrogen-side flow path 30b.

また、水素側気液分離器31は、水素側流路30cおよび水素側流路30gを介して第1水素タンク33に接続されると共に、水素側流路30c、水素側流路30h、および水素側流路30iを介して第2水素タンク35に接続されている。水素側気液分離器31にて気液分離された水素は、水電解処理が行われている間は、水素側流路30cおよび水素側流路30gを介して第1水素タンク33に流入し、水電解処理停止中は、水素側流路30c、水素側流路30h、および水素側流路30iを介して第2水素タンク35に流入する(後に詳述する)。水素側流路30cには、逆止弁34が配置されている。逆止弁34は、水素側気液分離器31から第1水素タンク33および第2水素タンク35への流体の流れを許容する一方、第1水素タンク33および第2水素タンク35から水素側気液分離器31への流体の流れを遮断する。 The hydrogen-side gas-liquid separator 31 is connected to the first hydrogen tank 33 via the hydrogen-side flow path 30c and the hydrogen-side flow path 30g, and is connected to the second hydrogen tank 35 via the hydrogen-side flow path 30c, the hydrogen-side flow path 30h, and the hydrogen-side flow path 30i. The hydrogen separated into gas and liquid by the hydrogen-side gas-liquid separator 31 flows into the first hydrogen tank 33 via the hydrogen-side flow path 30c and the hydrogen-side flow path 30g while the water electrolysis process is being performed, and flows into the second hydrogen tank 35 via the hydrogen-side flow path 30c, the hydrogen-side flow path 30h, and the hydrogen-side flow path 30i while the water electrolysis process is stopped (described in detail later). A check valve 34 is disposed in the hydrogen-side flow path 30c. The check valve 34 allows the flow of fluid from the hydrogen-side gas-liquid separator 31 to the first hydrogen tank 33 and the second hydrogen tank 35, while blocking the flow of fluid from the first hydrogen tank 33 and the second hydrogen tank 35 to the hydrogen-side gas-liquid separator 31.

第1水素タンク33は、水素側気液分離器31で気液分離によって得られた水素を、比較的高圧で貯留する。第1水素タンク33は、水素側流路30eを介して第2水素タンク35に接続されている。水素側流路30eには、第1水素タンク33の圧力を所定の圧力以下に維持する背圧弁37が設けられており、第1水素タンク33に貯留されている水素の圧力が所定値より大きくなったときに、背圧弁37が開いて、第1水素タンク33から第2水素タンク35に、水素が流入する。すなわち、第2水素タンク35は、第1水素タンク33に貯留されている水素の圧力に比べ低圧で水素を貯留する。ここで、所定の圧力は、供給ポンプ43を用いて電解セル10に水を供給することが可能な圧力である。 The first hydrogen tank 33 stores hydrogen obtained by gas-liquid separation in the hydrogen-side gas-liquid separator 31 at a relatively high pressure. The first hydrogen tank 33 is connected to the second hydrogen tank 35 via the hydrogen-side flow path 30e. The hydrogen-side flow path 30e is provided with a back pressure valve 37 that maintains the pressure of the first hydrogen tank 33 at or below a predetermined pressure. When the pressure of the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 exceeds a predetermined value, the back pressure valve 37 opens and hydrogen flows from the first hydrogen tank 33 to the second hydrogen tank 35. That is, the second hydrogen tank 35 stores hydrogen at a lower pressure than the pressure of the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33. Here, the predetermined pressure is a pressure at which water can be supplied to the electrolysis cell 10 using the supply pump 43.

第1水素タンク33は、水素供給流路30dおよび水素側流路30kを介して水供給部40の供給ポンプ43に接続されると共に、水素供給流路30dおよび水素供給流路30jを介して電解セル10に接続されている。水素供給流路30dには、制御部50からの指令に応じて水素供給流路30dを流れる水素の流量を調整する流量調整弁36が配置されている。制御部50からの指令によって、三方弁39aが水素供給流路30dと水素側流路30kとを接続すると共に、流量調整弁36が所定の流量になるように開弁することにより、第1水素タンク33内の水素の一部が供給ポンプ43に供給される。供給ポンプ43に供給される第1水素タンク33内の水素は、供給ポンプ43の駆動に用いられる。 The first hydrogen tank 33 is connected to the supply pump 43 of the water supply unit 40 via the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k, and is connected to the electrolysis cell 10 via the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen supply flow path 30j. A flow rate adjustment valve 36 is disposed in the hydrogen supply flow path 30d to adjust the flow rate of hydrogen flowing through the hydrogen supply flow path 30d in response to a command from the control unit 50. In response to a command from the control unit 50, the three-way valve 39a connects the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k, and the flow rate adjustment valve 36 opens to a predetermined flow rate, thereby supplying a portion of the hydrogen in the first hydrogen tank 33 to the supply pump 43. The hydrogen in the first hydrogen tank 33 supplied to the supply pump 43 is used to drive the supply pump 43.

また、水素供給流路30jには、制御部50からの指令に応じて開閉するオンオフ弁39bが配置されている。制御部50からの指令によって、三方弁39aが水素供給流路30dと水素供給流路30jとを接続すると共に、流量調整弁36が所定の流量になるように開弁し、オンオフ弁39bが開弁することにより、第1水素タンク33内の水素の一部が電解セル10に供給され、水素極側流路13および水素側流路のパージに用いられる(後に詳述する)。 In addition, an on-off valve 39b that opens and closes in response to a command from the control unit 50 is disposed in the hydrogen supply flow path 30j. In response to a command from the control unit 50, the three-way valve 39a connects the hydrogen supply flow path 30d to the hydrogen supply flow path 30j, the flow rate control valve 36 opens to a predetermined flow rate, and the on-off valve 39b opens, so that a portion of the hydrogen in the first hydrogen tank 33 is supplied to the electrolysis cell 10 and used to purge the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path (described in detail later).

第2水素タンク35は、水素側流路30c、水素側流路30h、および水素側流路30iを介して水素側気液分離器31と接続されており、水素極側流路13および水素側流路のパージに用いられた水素(第1水素タンク33から供給された水素)であって、水素側気液分離器31によって液水が分離された水素も、第2水素タンク35に貯留される。 The second hydrogen tank 35 is connected to the hydrogen side gas-liquid separator 31 via the hydrogen side flow path 30c, the hydrogen side flow path 30h, and the hydrogen side flow path 30i. The hydrogen used to purge the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path (hydrogen supplied from the first hydrogen tank 33) from which the liquid water has been separated by the hydrogen side gas-liquid separator 31 is also stored in the second hydrogen tank 35.

また、第2水素タンク35は、水素側流路30iおよび水素側流路30fを介して水供給部40の供給ポンプ43に接続されており、供給ポンプ43の駆動に使われて低圧となった水素も貯留される。第2水素タンク35に貯留される水素は、必要に応じて水電解システム1の外部に排出され(図1の点線矢印F30)、例えば、炭化水素化合物の生成や、化学品の還元に利用される。 The second hydrogen tank 35 is also connected to the supply pump 43 of the water supply unit 40 via the hydrogen side flow path 30i and the hydrogen side flow path 30f, and also stores low-pressure hydrogen used to drive the supply pump 43. The hydrogen stored in the second hydrogen tank 35 is discharged to the outside of the water electrolysis system 1 as needed (dotted arrow F30 in FIG. 1) and is used, for example, for the production of hydrocarbon compounds or the reduction of chemicals.

第2水素タンク35と供給ポンプ43とを接続する水素側流路30fには、逆止弁38が配置されている。逆止弁38は、供給ポンプ43から第2水素タンク35への流体の流れを許容する一方、第2水素タンク35から供給ポンプ43への流体の流れを遮断する。 A check valve 38 is disposed in the hydrogen side flow path 30f that connects the second hydrogen tank 35 and the supply pump 43. The check valve 38 allows fluid to flow from the supply pump 43 to the second hydrogen tank 35, while blocking fluid flow from the second hydrogen tank 35 to the supply pump 43.

図2は、水電解システム1における水電解処理の説明図である。図2では、水電解処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解システム1では、水供給部40が水供給流路40a、40d、および40bを介して電解セル10の酸素極側流路12に供給する水を電気分解し、酸素極11bで酸素を生成し、水素極11cで水素を生成する。このとき、電解セル10において電気分解されなかった水が、酸素極側流路12では、生成された酸素とともに酸素側流路20aに排出され、水素極側流路13では、生成された水素とともに水素側流路30aに排出される。 Figure 2 is an explanatory diagram of the water electrolysis process in the water electrolysis system 1. In Figure 2, the flow of fluid during the water electrolysis process is illustrated by thick arrows. In the water electrolysis system 1, the water supply unit 40 electrolyzes water supplied to the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10 via the water supply flow paths 40a, 40d, and 40b, generating oxygen at the oxygen electrode 11b and hydrogen at the hydrogen electrode 11c. At this time, water that was not electrolyzed in the electrolysis cell 10 is discharged to the oxygen side flow path 20a together with the generated oxygen in the oxygen electrode side flow path 12, and is discharged to the hydrogen side flow path 30a together with the generated hydrogen in the hydrogen electrode side flow path 13.

制御部50は、水電解処理の開始指示を受け付けると、水電解処理を開始する。水電解処理開始時、制御部50は、酸素側処理部20が備える三方弁61を制御して、酸素側流路20aと酸素側流路20dを接続し、三方弁62を制御して酸素側流路60aと酸素側流路60bを接続し、三方弁69を制御して酸素供給流路60fと酸素側流路60gを接続する。また、制御部50は、水供給部40が備える三方弁47を制御して水供給流路40aと水供給流路40dを接続する。 When the control unit 50 receives an instruction to start water electrolysis, it starts water electrolysis. When water electrolysis starts, the control unit 50 controls the three-way valve 61 provided in the oxygen-side processing unit 20 to connect the oxygen-side flow path 20a and the oxygen-side flow path 20d, controls the three-way valve 62 to connect the oxygen-side flow path 60a and the oxygen-side flow path 60b, and controls the three-way valve 69 to connect the oxygen supply flow path 60f and the oxygen-side flow path 60g. The control unit 50 also controls the three-way valve 47 provided in the water supply unit 40 to connect the water supply flow path 40a and the water supply flow path 40d.

また、制御部50は、水素側処理部30が備える三方弁39eを制御して、水素側流路30aと水素側流路30nを接続し、三方弁39cを制御して水素側流路30cと水素側流路30gを接続し、三方弁39aを制御して水素供給流路30dと水素側流路30kを接続し、オンオフ弁39bを閉弁させる。 The control unit 50 also controls the three-way valve 39e provided in the hydrogen side processing unit 30 to connect the hydrogen side flow path 30a and the hydrogen side flow path 30n, controls the three-way valve 39c to connect the hydrogen side flow path 30c and the hydrogen side flow path 30g, controls the three-way valve 39a to connect the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k, and closes the on/off valve 39b.

次に、制御部50は、電源14を制御して、電解セル10に電力を供給させる。そして、制御部50が、水供給部40のオンオフ弁46を開弁し、水素側処理部30の流量調整弁36を開弁すると、供給ポンプ43が駆動され、水タンク41内の水W70が、水供給流路40a、水供給流路40d、および水供給流路40bを介して電解セル10の酸素極側流路12に供給され、電解セル10における水電解が開始される。ここで、制御部50は、電解セル10での水の電気分解の状況に合わせて流量調整弁36の流量を調整して開弁させる。例えば、電源14が、太陽光、水力、風力、波力、バイオマス、地熱などの再生可能エネルギー由来の電源である場合、再生可能エネルギー由来の電源から供給される電力は、電力量が大きく変動しやすい。そのため、制御部50は、電源14から供給される電力量に応じて、流量調整弁36の開度を調整して、供給ポンプ43に供給される水素の量を調整し、水タンク41から電解セル10に供給される水の量を制御する。電源14の種類は、特に限定されず、商用電源であってもよい。 Next, the control unit 50 controls the power source 14 to supply power to the electrolysis cell 10. Then, when the control unit 50 opens the on/off valve 46 of the water supply unit 40 and the flow rate control valve 36 of the hydrogen side treatment unit 30, the supply pump 43 is driven, and the water W70 in the water tank 41 is supplied to the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10 via the water supply flow path 40a, the water supply flow path 40d, and the water supply flow path 40b, and water electrolysis in the electrolysis cell 10 is started. Here, the control unit 50 adjusts the flow rate of the flow rate control valve 36 according to the state of electrolysis of water in the electrolysis cell 10 and opens it. For example, when the power source 14 is a power source derived from renewable energy such as solar, hydroelectric, wind, wave, biomass, or geothermal, the amount of power supplied from the power source derived from renewable energy is likely to fluctuate greatly. Therefore, the control unit 50 adjusts the opening of the flow rate control valve 36 according to the amount of power supplied from the power source 14, thereby adjusting the amount of hydrogen supplied to the supply pump 43 and controlling the amount of water supplied from the water tank 41 to the electrolysis cell 10. The type of power source 14 is not particularly limited, and may be a commercial power source.

電解セル10において生成された酸素は、電解セル10において電気分解されなかった水とともに酸素極側流路12を流れ、酸素側流路20aに排出される。酸素側流路20aを流れる酸素と水の混合物は、熱交換器21において冷却された後、酸素側気液分離器23に送られる。酸素側気液分離器23では、酸素と水の混合物から気液が分離される。気液分離によって得られた酸素は、酸素側流路60aおよび酸素側流路60bを通って、第1酸素タンク63に貯留される。第1酸素タンク63で貯留されている酸素の圧力が所定値以上になると、背圧弁67が開いて、第1酸素タンク63から第2酸素タンク65に酸素が流入する。 The oxygen generated in the electrolysis cell 10 flows through the oxygen electrode side flow path 12 together with water that was not electrolyzed in the electrolysis cell 10, and is discharged to the oxygen side flow path 20a. The mixture of oxygen and water flowing through the oxygen side flow path 20a is cooled in the heat exchanger 21 and then sent to the oxygen side gas-liquid separator 23. In the oxygen side gas-liquid separator 23, gas and liquid are separated from the mixture of oxygen and water. The oxygen obtained by gas-liquid separation passes through the oxygen side flow path 60a and the oxygen side flow path 60b and is stored in the first oxygen tank 63. When the pressure of the oxygen stored in the first oxygen tank 63 reaches or exceeds a predetermined value, the back pressure valve 67 opens, and oxygen flows from the first oxygen tank 63 to the second oxygen tank 65.

一方、気液分離によって得られた水W20は、酸素側流路20cを通って、水タンク41に送られる。詳しくは、酸素側気液分離器23の水W20は、酸素側気液分離器23の水W20の水位に応じて水タンク41に送られる。具体的には、水位計22aが検出する水W20の水位が所定の水位を超えるとき、制御部50は、オンオフ弁22を開く。このとき、酸素側気液分離器23の水W20は、酸素側気液分離器23における内部の酸素の圧力によって押し出される形で酸素側流路20cを流れ、イオン交換器79を介して水タンク41に送られる。 Meanwhile, the water W20 obtained by gas-liquid separation is sent to the water tank 41 through the oxygen side flow path 20c. More specifically, the water W20 from the oxygen side gas-liquid separator 23 is sent to the water tank 41 according to the water level of the water W20 in the oxygen side gas-liquid separator 23. Specifically, when the water level of the water W20 detected by the water level gauge 22a exceeds a predetermined water level, the control unit 50 opens the on-off valve 22. At this time, the water W20 from the oxygen side gas-liquid separator 23 flows through the oxygen side flow path 20c, pushed out by the internal oxygen pressure in the oxygen side gas-liquid separator 23, and is sent to the water tank 41 via the ion exchanger 79.

酸素側気液分離器23内の水W20が水タンク41に送られるとき、酸素側気液分離器23から水タンク41に送られる水の量、すなわち、酸素側流路20cを流れる水の量が所定値より少ない場合、制御部50は、送液ポンプ77を駆動し、酸素側流路20cを流れる水の量を増加させる。具体的には、制御部50は、水W20を水タンク41に送るときに圧力計68が検出する酸素側気液分離器23の酸素の圧力から、酸素側流路20cを流れる水の量が所定値より少ないか否かを判定する。制御部50は、酸素側流路20cを流れる水の量が所定値より少ないと判定すると、第1酸素タンク63に貯留されている酸素が送液ポンプ77に供給されるように、流量調整弁66を開く。第1酸素タンク63の酸素が送液ポンプ77に送られると、送液ポンプ77が駆動し、酸素側流路20cを流れる水が加圧される。これにより、酸素側流路20cを流れる水の量が増加する。酸素側気液分離器23から酸素側流路20cに流入した水は、イオン交換器79によって導電率が低下されて、水タンク41に送られる。送液ポンプ77の駆動に用いられた酸素は、酸素側流路60hおよび酸素側流路60eを介して第2酸素タンク65に流入する。 When the water W20 in the oxygen-side gas-liquid separator 23 is sent to the water tank 41, if the amount of water sent from the oxygen-side gas-liquid separator 23 to the water tank 41, i.e., the amount of water flowing through the oxygen-side flow path 20c, is less than a predetermined value, the control unit 50 drives the liquid supply pump 77 to increase the amount of water flowing through the oxygen-side flow path 20c. Specifically, the control unit 50 determines whether the amount of water flowing through the oxygen-side flow path 20c is less than a predetermined value from the oxygen pressure of the oxygen-side gas-liquid separator 23 detected by the pressure gauge 68 when the water W20 is sent to the water tank 41. When the control unit 50 determines that the amount of water flowing through the oxygen-side flow path 20c is less than a predetermined value, it opens the flow rate adjustment valve 66 so that the oxygen stored in the first oxygen tank 63 is supplied to the liquid supply pump 77. When the oxygen in the first oxygen tank 63 is sent to the liquid supply pump 77, the liquid supply pump 77 is driven and the water flowing through the oxygen-side flow path 20c is pressurized. This increases the amount of water flowing through the oxygen side flow path 20c. The water that flows from the oxygen side gas-liquid separator 23 into the oxygen side flow path 20c has its conductivity reduced by the ion exchanger 79 and is sent to the water tank 41. The oxygen used to drive the liquid delivery pump 77 flows into the second oxygen tank 65 via the oxygen side flow path 60h and the oxygen side flow path 60e.

電解セル10において生成された水素は、電解セル10において電気分解されなかった水とともに水素極側流路13を流れ、水素側流路30aに排出される。水素側流路30aを流れる水素と水の混合物は、水素側気液分離器31において、水素と水の混合物から気液が分離される。気液分離によって得られた水素は、水素側流路30cを通って、第1水素タンク33に貯留される。第1水素タンク33で貯留されている水素の圧力が所定値以上になると、背圧弁37が開いて、第1水素タンク33から第2水素タンク35に酸素が流入する。 The hydrogen generated in the electrolysis cell 10 flows through the hydrogen electrode side flow path 13 together with water that was not electrolyzed in the electrolysis cell 10, and is discharged to the hydrogen side flow path 30a. The mixture of hydrogen and water flowing through the hydrogen side flow path 30a is separated into gas and liquid from the hydrogen and water mixture in the hydrogen side gas-liquid separator 31. The hydrogen obtained by gas-liquid separation passes through the hydrogen side flow path 30c and is stored in the first hydrogen tank 33. When the pressure of the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 reaches or exceeds a predetermined value, the back pressure valve 37 opens, and oxygen flows from the first hydrogen tank 33 to the second hydrogen tank 35.

ここで、第1水素タンク33に貯留されている水素の圧力について説明する。第1水素タンク33には、逆止弁34が配置されている水素側流路30cを通って、気液分離によって得られた水素が流入する。この気液分離される水素は、電解セル10での水の電気分解によって継続的に生成されているため、第1水素タンク33にも継続的に水素が供給される。一方、第1水素タンク33からの水素が流れる水素側流路30eには、背圧弁37が配置されており、第1水素タンク33からの水素の圧力が、背圧弁37にあらかじめ設定されている圧力値より大きくならない限り、水素側流路30eには水素は流れない。また、第1水素タンク33からの水素が流れる水素供給流路30dには、水素供給流路30dを流れる水素の流量を調整する流量調整弁36が配置されており、制御部50からの指令がないと水素供給流路30dには水素は流れない。このように、本実施形態の水電解システム1では、第1水素タンク33には水素が継続的に供給される一方、第1水素タンク33からは限定的にしか水素は排出されないため、第1水素タンク33内の水素の圧力は、比較的高い圧力となる。 Here, the pressure of hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 will be described. Hydrogen obtained by gas-liquid separation flows into the first hydrogen tank 33 through the hydrogen side flow path 30c in which the check valve 34 is arranged. This gas-liquid separated hydrogen is continuously generated by electrolysis of water in the electrolysis cell 10, so hydrogen is also continuously supplied to the first hydrogen tank 33. On the other hand, a back pressure valve 37 is arranged in the hydrogen side flow path 30e through which hydrogen flows from the first hydrogen tank 33, and hydrogen does not flow in the hydrogen side flow path 30e unless the pressure of hydrogen from the first hydrogen tank 33 becomes greater than the pressure value preset in the back pressure valve 37. In addition, a flow rate adjustment valve 36 that adjusts the flow rate of hydrogen flowing through the hydrogen supply flow path 30d is arranged in the hydrogen supply flow path 30d through which hydrogen flows from the first hydrogen tank 33, and hydrogen does not flow in the hydrogen supply flow path 30d unless there is a command from the control unit 50. Thus, in the water electrolysis system 1 of this embodiment, hydrogen is continuously supplied to the first hydrogen tank 33, while only a limited amount of hydrogen is discharged from the first hydrogen tank 33, so the hydrogen pressure in the first hydrogen tank 33 becomes relatively high.

第1水素タンク33に貯留されている水素は、水素供給流路30dおよび水素側流路30kを介して供給ポンプ43に供給される。供給ポンプ43では、第1水素タンク33から供給される水素を用いて、水タンク41に貯留されている水を加圧する。本実施形態では、供給ポンプ43は、上述した高圧水素によって駆動するため、水の電気分解と電解セル10の冷却を両立させるのに十分な量の水を電解セル10に供給することができる。 The hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 is supplied to the supply pump 43 via the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k. The supply pump 43 pressurizes the water stored in the water tank 41 using hydrogen supplied from the first hydrogen tank 33. In this embodiment, the supply pump 43 is driven by the high-pressure hydrogen described above, and therefore can supply a sufficient amount of water to the electrolysis cell 10 to achieve both the electrolysis of water and the cooling of the electrolysis cell 10.

供給ポンプ43の駆動に用いられた水素は、比較的低い圧力となっており、水素側流路30fおよび水素側流路30iを介して第2水素タンク35に送られる。すなわち、第2水素タンク35では、背圧弁37が開くことによって第1水素タンク33から送られる水素と、供給ポンプ43から送られる水素とが貯留される。 The hydrogen used to drive the supply pump 43 is at a relatively low pressure and is sent to the second hydrogen tank 35 via the hydrogen side flow path 30f and the hydrogen side flow path 30i. That is, in the second hydrogen tank 35, the back pressure valve 37 is opened to store hydrogen sent from the first hydrogen tank 33 and hydrogen sent from the supply pump 43.

一方、気液分離によって得られた水W30は、水素側流路30bを通って、水タンク41に送られる。詳しくは、水素側気液分離器31の水W30は、水素側気液分離器31の水W30の水位に応じて水タンク41に送られる。具体的には、水位計32aが検出する水W30の水位が所定の水位を超えるとき、制御部50は、オンオフ弁32を開く。このとき、水素側気液分離器31の水W30は、水素側気液分離器31における内部の水素の圧力によって押し出される形で水素側流路30bを流れて水タンク41に送られる。 Meanwhile, the water W30 obtained by gas-liquid separation is sent to the water tank 41 through the hydrogen side flow path 30b. More specifically, the water W30 from the hydrogen side gas-liquid separator 31 is sent to the water tank 41 according to the water level of the water W30 in the hydrogen side gas-liquid separator 31. Specifically, when the water level of the water W30 detected by the water level gauge 32a exceeds a predetermined water level, the control unit 50 opens the on-off valve 32. At this time, the water W30 from the hydrogen side gas-liquid separator 31 is pushed out by the internal hydrogen pressure in the hydrogen side gas-liquid separator 31 and sent to the water tank 41 through the hydrogen side flow path 30b.

上述の通り、水電解システム1では、水電解処理が行われている間、電解セル10において電気分解されなかった水のうち、酸素側処理部20から水タンク41に送られて再利用される水は、イオン交換器79によって導電率が低下されている。また、水タンク41から電解セル10に供給される水の一部は、一部は、イオン交換器45においてイオン交換され、導電率が低下されている。そのため、水電解システム1において水電解処理が行われる際は、導電率が低い水が電解セル10に供給される。 As described above, in the water electrolysis system 1, among the water that is not electrolyzed in the electrolysis cell 10 during the water electrolysis process, the water that is sent from the oxygen side treatment unit 20 to the water tank 41 and reused has its conductivity reduced by the ion exchanger 79. In addition, a portion of the water supplied from the water tank 41 to the electrolysis cell 10 is ion exchanged in the ion exchanger 45 to reduce its conductivity. Therefore, when the water electrolysis process is performed in the water electrolysis system 1, water with low conductivity is supplied to the electrolysis cell 10.

制御部50は、水電解処理の終了指示を受け付けると、水供給部40のオンオフ弁46を閉弁させ、水素側処理部30の流量調整弁36およびオンオフ弁39bを閉弁させ、電源14からの電力供給を停止させる。これにより、電解セル10による水電解が停止される。また、制御部50は、酸素側処理部20の流量調整弁66、オンオフ弁22、および水素側処理部30のオンオフ弁32を閉弁させて水電解処理を終了し、後述する水電解停止処理に移行する。 When the control unit 50 receives an instruction to end the water electrolysis process, it closes the on/off valve 46 of the water supply unit 40, closes the flow rate adjustment valve 36 and on/off valve 39b of the hydrogen side treatment unit 30, and stops the power supply from the power source 14. This stops water electrolysis by the electrolysis cell 10. The control unit 50 also closes the flow rate adjustment valve 66 and on/off valve 22 of the oxygen side treatment unit 20, and the on/off valve 32 of the hydrogen side treatment unit 30 to end the water electrolysis process and transitions to the water electrolysis stop process described below.

例えば、電源14が、再生可能エネルギー由来の電源である場合、電力量が大きく変動するため、電源14の出力電力が所定の閾値を超えたとき、水電解処理が開始され、電源14の出力電力が所定の閾値を下回ったとき、水電解処理が終了されてもよい。すなわち、水電解処理の開始指示、および終了指示を、電源14の出力電力に応じて、制御部50が受け付けてもよい。また、水電解システム1が起動され、所定の時間経過後に水電解処理が開始され、水電解システム1の運転停止指示が入力されたら(例えば、水電解システム1の起動スイッチがオフにされる)、水電解処理が終了されてもよい。 For example, when the power source 14 is a power source derived from renewable energy, the amount of power varies greatly, so that when the output power of the power source 14 exceeds a predetermined threshold, the water electrolysis process may be started, and when the output power of the power source 14 falls below the predetermined threshold, the water electrolysis process may be ended. That is, the control unit 50 may receive an instruction to start and an instruction to end the water electrolysis process according to the output power of the power source 14. Also, the water electrolysis system 1 may be started, and the water electrolysis process may be started after a predetermined time has elapsed, and the water electrolysis process may be ended when an instruction to stop the operation of the water electrolysis system 1 is input (for example, the start switch of the water electrolysis system 1 is turned off).

図3は、水電解システム1における水電解停止処理の説明図である。図3では、水電解停止処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解システム1では、水電解停止処理において、制御部50は、電源14から電解セル10への電力供給を停止させると共に、水供給部40から電解セル10への水の供給を停止させる。これにより、電解セル10による水の電気分解が停止する。そして、制御部50は、第1酸素タンク63に貯留された酸素を用いて水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路のパージを行うと共に、第1水素タンク33に貯留された水素を用いて水素極側流路13および水素側流路のパージを行う。 Figure 3 is an explanatory diagram of the water electrolysis stop process in the water electrolysis system 1. In Figure 3, the thick arrows indicate the flow of fluids during the water electrolysis stop process. In the water electrolysis system 1, in the water electrolysis stop process, the control unit 50 stops the power supply from the power source 14 to the electrolysis cell 10 and stops the water supply from the water supply unit 40 to the electrolysis cell 10. This stops the electrolysis of water by the electrolysis cell 10. Then, the control unit 50 uses the oxygen stored in the first oxygen tank 63 to purge the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path, and uses the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 to purge the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path.

水電解停止処理開始時、制御部50は、酸素側処理部20が備える三方弁61を制御して、酸素側流路20aと酸素側流路20dを接続し、三方弁62を制御して酸素側流路60aと酸素側流路60dを接続し、三方弁69を制御して酸素供給流路60fと酸素供給流路60iを接続する。また、制御部50は、水供給部40が備える三方弁47を制御して酸素供給流路60iと水供給流路40dを接続し、オンオフ弁46を閉弁させる。 When the water electrolysis stop process starts, the control unit 50 controls the three-way valve 61 provided in the oxygen-side processing unit 20 to connect the oxygen-side flow path 20a and the oxygen-side flow path 20d, controls the three-way valve 62 to connect the oxygen-side flow path 60a and the oxygen-side flow path 60d, and controls the three-way valve 69 to connect the oxygen supply flow path 60f and the oxygen supply flow path 60i. The control unit 50 also controls the three-way valve 47 provided in the water supply unit 40 to connect the oxygen supply flow path 60i and the water supply flow path 40d, and closes the on-off valve 46.

制御部50が流量調整弁66を開弁させると、第1酸素タンク63内の高圧酸素は、酸素供給流路60f、酸素供給流路60i、水供給流路40d、供給ポンプ43、および水供給流路40bを流れて電解セル10に流入する。そして、酸素は、酸素極側流路12を流れて酸素側流路20aに流入し、酸素側流路20d、熱交換器21、酸素側流路20bを通って酸素側気液分離器23に流入する。酸素が上記の流路等を流れる際に、流路等の内に在る水は、酸素によって、酸素側気液分離器23に排出される。すなわち、上記の流路等が、第1酸素タンク63内の酸素によってパージされる。酸素側気液分離器23にて水が分離された酸素は、酸素側流路60a、酸素側流路60d、酸素側流路60eを通って第2酸素タンク65に流入する。 When the control unit 50 opens the flow rate control valve 66, the high-pressure oxygen in the first oxygen tank 63 flows through the oxygen supply flow path 60f, the oxygen supply flow path 60i, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, and the water supply flow path 40b and enters the electrolysis cell 10. The oxygen then flows through the oxygen electrode side flow path 12 and enters the oxygen side flow path 20a, and then flows through the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b into the oxygen side gas-liquid separator 23. When the oxygen flows through the above-mentioned flow paths, the water in the flow paths is discharged by the oxygen into the oxygen side gas-liquid separator 23. That is, the above-mentioned flow paths are purged by the oxygen in the first oxygen tank 63. The oxygen from which the water has been separated in the oxygen side gas-liquid separator 23 flows into the second oxygen tank 65 through the oxygen side flow path 60a, the oxygen side flow path 60d, and the oxygen side flow path 60e.

上述の通り、水の電気分解を停止した時、酸素側流路60aが酸素側流路60dおよび酸素側流路60eを介して第2酸素タンク65に接続される。すなわち、第1酸素タンク63と第2酸素タンク65とが、酸素供給流路60f、酸素供給流路60i、水供給流路40d、供給ポンプ43、水供給流路40b、酸素極側流路12、酸素側流路20a、酸素側流路20d、熱交換器21、酸素側流路20b、酸素側気液分離器23、酸素側流路60a、酸素側流路60d、および酸素側流路60eを介して接続される。そのため、第1酸素タンク63と第2酸素タンク65との圧力差を利用して、第1酸素タンク63から第2酸素タンク65へ、上記の経路で第1酸素タンク63内の酸素が流すことができる。その結果、水供給流路、供給ポンプ43、酸素極側流路12、酸素側流路、および熱交換器21内の水を排出させることができる。 As described above, when the electrolysis of water is stopped, the oxygen side flow path 60a is connected to the second oxygen tank 65 via the oxygen side flow path 60d and the oxygen side flow path 60e. That is, the first oxygen tank 63 and the second oxygen tank 65 are connected via the oxygen supply flow path 60f, the oxygen supply flow path 60i, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, the water supply flow path 40b, the oxygen electrode side flow path 12, the oxygen side flow path 20a, the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, the oxygen side flow path 20b, the oxygen side gas-liquid separator 23, the oxygen side flow path 60a, the oxygen side flow path 60d, and the oxygen side flow path 60e. Therefore, by utilizing the pressure difference between the first oxygen tank 63 and the second oxygen tank 65, the oxygen in the first oxygen tank 63 can flow from the first oxygen tank 63 to the second oxygen tank 65 via the above-mentioned path. As a result, the water in the water supply flow path, the supply pump 43, the oxygen electrode side flow path 12, the oxygen side flow path, and the heat exchanger 21 can be discharged.

また、水電解停止処理開始時、制御部50は、水素側処理部30が備える三方弁39eを制御して、水素側流路30aと水素側流路30nを接続し、三方弁39cを制御して水素側流路30cと水素側流路30hを接続し、三方弁39aを制御して水素供給流路30dと水素供給流路30jを接続する。 When the water electrolysis stop process starts, the control unit 50 controls the three-way valve 39e provided in the hydrogen-side processing unit 30 to connect the hydrogen-side flow path 30a and the hydrogen-side flow path 30n, controls the three-way valve 39c to connect the hydrogen-side flow path 30c and the hydrogen-side flow path 30h, and controls the three-way valve 39a to connect the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen supply flow path 30j.

制御部50が流量調整弁36を開弁させると共にオンオフ弁39bを開弁させると、第1水素タンク33内の高圧水素は、水素供給流路30d、および水素供給流路30jを流れて電解セル10に流入する。そして、水素は、水素極側流路13を流れて水素側流路30aに流入し、水素側流路30nを通って水素側気液分離器31に流入する。水素が上記の水素側流路を流れる際に、流路内に在る水は、水素によって、水素側気液分離器31に排出される。すなわち、上記の流路が、第1水素タンク33内の水素によってパージされる。水素側気液分離器31にて水が分離された水素は、水素側流路30c、水素側流路30h、水素側流路30iを通って第2水素タンク35に流入する。 When the control unit 50 opens the flow control valve 36 and the on-off valve 39b, the high-pressure hydrogen in the first hydrogen tank 33 flows through the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen supply flow path 30j and into the electrolysis cell 10. The hydrogen then flows through the hydrogen electrode side flow path 13 into the hydrogen side flow path 30a, and flows through the hydrogen side flow path 30n into the hydrogen side gas-liquid separator 31. When hydrogen flows through the hydrogen side flow path, the water in the flow path is discharged by the hydrogen into the hydrogen side gas-liquid separator 31. That is, the flow path is purged by the hydrogen in the first hydrogen tank 33. The hydrogen from which the water has been separated in the hydrogen side gas-liquid separator 31 flows into the second hydrogen tank 35 through the hydrogen side flow path 30c, the hydrogen side flow path 30h, and the hydrogen side flow path 30i.

上述の通り、水の電気分解を停止した時、水素側流路30cが水素側流路30hおよび水素側流路30iを介して第2水素タンク35に接続される。すなわち、第1水素タンク33と第2水素タンク35とが、水素供給流路30d、水素供給流路30j、水素極側流路13、水素側流路30a、水素側流路30n、水素側気液分離器31、水素側流路30c、水素側流路30h、および水素側流路30iを介して接続される。そのため、第1水素タンク33と第2水素タンク35との圧力差を利用して、第1水素タンク33から第2水素タンク35へ、上記の経路で第1水素タンク33内の水素を流すことができる。その結果、水素極側流路13、および水素側流路内の水を排出させることができる。 As described above, when the electrolysis of water is stopped, the hydrogen side flow path 30c is connected to the second hydrogen tank 35 via the hydrogen side flow path 30h and the hydrogen side flow path 30i. That is, the first hydrogen tank 33 and the second hydrogen tank 35 are connected via the hydrogen supply flow path 30d, the hydrogen supply flow path 30j, the hydrogen electrode side flow path 13, the hydrogen side flow path 30a, the hydrogen side flow path 30n, the hydrogen side gas-liquid separator 31, the hydrogen side flow path 30c, the hydrogen side flow path 30h, and the hydrogen side flow path 30i. Therefore, by utilizing the pressure difference between the first hydrogen tank 33 and the second hydrogen tank 35, the hydrogen in the first hydrogen tank 33 can be flowed from the first hydrogen tank 33 to the second hydrogen tank 35 via the above-mentioned route. As a result, the water in the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path can be discharged.

制御部50は、所定の時間経過後、酸素側処理部20の流量調整弁66、水素側処理部30の流量調整弁36およびオンオフ弁39bを閉弁させて、水電解停止処理を終了する。 After a predetermined time has elapsed, the control unit 50 closes the flow control valve 66 of the oxygen side processing unit 20, the flow control valve 36 of the hydrogen side processing unit 30, and the on/off valve 39b to terminate the water electrolysis stop process.

図4は、水電解システム1における水電解開始処理の説明図である。図4では、水電解開始処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解システム1では、水電解処理を再開する直前、換言すると、電解セル10による水の電気分解を停止した後、電解セル10による水の電気分解を開始する時に、水電解開始処理を行う。水電解開始処理では、制御部50は、水タンク41に貯留された水W70を用いて、水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路内に滞留する滞留水の排出を行い、第1水素タンク33に貯留された水素を用いて水素極側流路13および水素側流路内に滞留する滞留水の排出を行う。 Figure 4 is an explanatory diagram of the water electrolysis start process in the water electrolysis system 1. In Figure 4, the thick arrows indicate the flow of fluids during the water electrolysis start process. In the water electrolysis system 1, the water electrolysis start process is performed immediately before restarting the water electrolysis process, in other words, when the electrolysis of water by the electrolysis cell 10 is started after the electrolysis of water by the electrolysis cell 10 is stopped. In the water electrolysis start process, the control unit 50 uses the water W70 stored in the water tank 41 to drain the water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path, and uses the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 to drain the water remaining in the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path.

水電解開始処理が開始されると、制御部50は、酸素側処理部20が備える三方弁61を制御して、酸素側流路20aと酸素側排出流路20eを接続する。また、制御部50は、水供給部40が備える三方弁47を制御して水供給流路40aと水供給流路40dを接続する。また、制御部50は、水素側処理部30が備える三方弁39eを制御して、水素側流路30aと水素側排出流路30mを接続し、三方弁39aを制御して水素供給流路30dと水素供給流路30jを接続する。 When the water electrolysis start process is started, the control unit 50 controls the three-way valve 61 provided in the oxygen-side processing unit 20 to connect the oxygen-side flow path 20a and the oxygen-side exhaust flow path 20e. The control unit 50 also controls the three-way valve 47 provided in the water supply unit 40 to connect the water supply flow path 40a and the water supply flow path 40d. The control unit 50 also controls the three-way valve 39e provided in the hydrogen-side processing unit 30 to connect the hydrogen-side flow path 30a and the hydrogen-side exhaust flow path 30m, and controls the three-way valve 39a to connect the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen supply flow path 30j.

制御部50が水素側処理部30の流量調整弁36を開弁させると共にオンオフ弁39bを開弁させると、第1水素タンク33内の高圧水素は、水素供給流路30dおよび水素供給流路30jを介して電解セル10に流入する。そして、水素は、水素極側流路13を流れて水素側流路30aに流入し、水素側排出流路30mを通って水電解システム1の外に排出される。第1水素タンク33内の水素が上記の流路を流れる際に、流路内に在る水は水素によって押し流され、水素と共に水電解システム1の外に排出される。 When the control unit 50 opens the flow rate adjustment valve 36 of the hydrogen-side processing unit 30 and also opens the on-off valve 39b, the high-pressure hydrogen in the first hydrogen tank 33 flows into the electrolysis cell 10 via the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen supply flow path 30j. The hydrogen then flows through the hydrogen electrode-side flow path 13 into the hydrogen-side flow path 30a, and is discharged outside the water electrolysis system 1 through the hydrogen-side discharge flow path 30m. When the hydrogen in the first hydrogen tank 33 flows through the above-mentioned flow paths, the water in the flow paths is swept away by the hydrogen, and is discharged outside the water electrolysis system 1 together with the hydrogen.

所定時間経過後、制御部50は、流量調整弁36およびオンオフ弁39bを閉弁させ、三方弁39aを制御して、水素供給流路30dと水素側流路30kを接続する。その後、制御部50が流量調整弁36を開弁すると、第1水素タンク33内の水素は、水素供給流路30dおよび水素側流路30kを介して供給ポンプ43に流入する。供給ポンプ43は、第1水素タンク33から供給される水素を用いて、水タンク41に貯留されている水を加圧する。制御部50が、オンオフ弁46を開弁させ、第1水素タンク33から供給ポンプ43に水素が供給されると、水タンク41内の水W70が、水供給流路40a、水供給流路40d、供給ポンプ43および水供給流路40bを流れて電解セル10に流入する。そして、水タンク41から供給された水は、酸素極側流路12を流れて酸素側流路20aに流入し、酸素側排出流路20eを通って水電解システム1の外に排出される。水タンク41から供給された水が上記の流路を流れる際に、流路内に滞留する滞留水は、水タンク41から供給された水によって押し流され、水電解システム1の外に排出される。供給ポンプ43に供給された水素は、水素側流路30fおよび水素側流路30iを介して第2水素タンク35に流入する。 After a predetermined time has elapsed, the control unit 50 closes the flow rate control valve 36 and the on-off valve 39b, and controls the three-way valve 39a to connect the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k. When the control unit 50 then opens the flow rate control valve 36, the hydrogen in the first hydrogen tank 33 flows into the supply pump 43 via the hydrogen supply flow path 30d and the hydrogen side flow path 30k. The supply pump 43 pressurizes the water stored in the water tank 41 using the hydrogen supplied from the first hydrogen tank 33. When the control unit 50 opens the on-off valve 46 and hydrogen is supplied from the first hydrogen tank 33 to the supply pump 43, the water W70 in the water tank 41 flows through the water supply flow path 40a, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, and the water supply flow path 40b and into the electrolysis cell 10. The water supplied from the water tank 41 flows through the oxygen electrode side flow path 12 into the oxygen side flow path 20a, and is discharged outside the water electrolysis system 1 through the oxygen side exhaust flow path 20e. When the water supplied from the water tank 41 flows through the above flow paths, the water remaining in the flow paths is swept away by the water supplied from the water tank 41, and is discharged outside the water electrolysis system 1. The hydrogen supplied to the supply pump 43 flows into the second hydrogen tank 35 via the hydrogen side flow path 30f and the hydrogen side flow path 30i.

このように、水電解開始処理では、第1水素タンク33内の水素を用いて、水素極側流路13および水素側流路内の滞留水を排出させることができ、水タンク41内の水を用いて、水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路内の滞留水を排出させることができる。 In this way, in the water electrolysis start process, the hydrogen in the first hydrogen tank 33 can be used to drain the stagnant water in the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path, and the water in the water tank 41 can be used to drain the stagnant water in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path.

制御部50は、所定の時間経過後、水供給部40のオンオフ弁46を閉弁させ、水素側処理部30の流量調整弁36およびオンオフ弁39bを閉弁させて、水電解開始処理を終了し、上述の水電解処理に移行する。 After a predetermined time has elapsed, the control unit 50 closes the on/off valve 46 of the water supply unit 40 and closes the flow rate control valve 36 and on/off valve 39b of the hydrogen side processing unit 30, terminating the water electrolysis start process and transitioning to the water electrolysis process described above.

上述の水電解処理、水電解停止処理、および水電解開始処理を実現するプログラムは、制御部50に、予め記憶されていてもよい。また、プログラムはプログラム提供者側から通信ネットワークを介して、提供されてもよい。また、プログラムは、市販され、流通している可搬型記憶媒体に格納されていてもよい。この場合、この可搬型記憶媒体は外付け又は内蔵の読取装置にセットされて、制御部50によってそのプログラムが読み出されて、実行されてもよい。可搬型記憶媒体としてはCD-ROM、DVD-ROM、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ICカード、USBメモリ装置など様々な形式の記憶媒体を使用することができる。このような記憶媒体に格納されたプログラムが読取装置によって読み取られる。 The program for implementing the above-mentioned water electrolysis process, water electrolysis stop process, and water electrolysis start process may be pre-stored in the control unit 50. The program may also be provided by a program provider via a communication network. The program may also be stored in a commercially available portable storage medium. In this case, the portable storage medium may be set in an external or built-in reading device, and the program may be read and executed by the control unit 50. Various types of storage media can be used as the portable storage medium, such as CD-ROM, DVD-ROM, flexible disk, optical disk, magneto-optical disk, IC card, and USB memory device. The program stored in such a storage medium is read by the reading device.

以上説明したように、本実施形態の水電解システム1によれば、電解セル10における水電解処理実施時に、電解セル10において生成された生成ガス(酸素、水素)を貯留し、電解セル10における水電解処理の停止時に、貯留された生成ガスを用いて、酸素側流路、水供給流路、水素側流路、および電解セル10等のパージを行うことができる。具体的には、第1酸素タンク63に貯留された酸素を用いて、水供給流路40d、供給ポンプ43、水供給流路40b、酸素極側流路12、酸素側流路20a、酸素側流路20d、熱交換器21、および酸素側流路20bをパージすることができる。一方、第1水素タンク33に貯留された水素を用いて、水素極側流路13、水素側流路30a、および水素側流路30nをパージすることができる。 As described above, according to the water electrolysis system 1 of this embodiment, when the water electrolysis process is performed in the electrolysis cell 10, the product gas (oxygen, hydrogen) generated in the electrolysis cell 10 is stored, and when the water electrolysis process in the electrolysis cell 10 is stopped, the stored product gas can be used to purge the oxygen side flow path, the water supply flow path, the hydrogen side flow path, the electrolysis cell 10, and the like. Specifically, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, the water supply flow path 40b, the oxygen electrode side flow path 12, the oxygen side flow path 20a, the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b can be purged using the oxygen stored in the first oxygen tank 63. On the other hand, the hydrogen electrode side flow path 13, the hydrogen side flow path 30a, and the hydrogen side flow path 30n can be purged using the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33.

本実施形態の水電解システム1では、さらに、電解セル10による水電解処理の開始時(開始直前)に、水電解開始処理を行い、水供給流路、酸素極側流路および酸素側流路等の内の滞留水を、水タンク41内の水を用いて排水し、水素極側流路および水素側流路内の滞留水を、第1水素タンク33内の水素を用いて排水させている。具体的には、水電解システム1では、水タンク41内の水を用いて、水供給流路40a、水供給流路40d、供給ポンプ43、水供給流路40b、酸素極側流路12、および酸素側流路20a内の滞留水を排出させることができる。一方、水電解システム1の水素側では、第1水素タンク33に貯留された水素を用いて、水素極側流路13および水素側流路30a内の滞留水を排出させることができる。 In the water electrolysis system 1 of this embodiment, further, at the start of the water electrolysis process by the electrolysis cell 10 (immediately before the start), a water electrolysis start process is performed, and the water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path, the oxygen side flow path, etc. is drained using the water in the water tank 41, and the water remaining in the hydrogen electrode side flow path and the hydrogen side flow path is drained using the hydrogen in the first hydrogen tank 33. Specifically, in the water electrolysis system 1, the water remaining in the water supply flow path 40a, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, the water supply flow path 40b, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path 20a can be discharged using the water in the water tank 41. On the other hand, on the hydrogen side of the water electrolysis system 1, the water remaining in the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path 30a can be discharged using the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33.

水電解システム1では、電解セル10に水を供給するため、水が流れる水供給流路40a、水供給流路40d、供給ポンプ43、水供給流路40b、および酸素極側流路12内には、電解セル10の電解停止時に、水が在る。また、電解セル10の酸素極11b側で生成された酸素は、水と共に酸素側流路20aに流入し、酸素側流路20d、熱交換器21、酸素側流路20bを流れて酸素側気液分離器23に流入するため、電解セル10の電解停止時に、酸素側流路20a、酸素側流路20d、熱交換器21、および酸素側流路20b内にも水が在る。また、電解セル10の酸素極11b側に供給された水は、電解質膜11aを透過して水素極11c側に移動するため、水素極11c側で生成された水素は、水と共に水素側流路30aに流入し、水素側流路30nを流れて水素側気液分離器31に流入する。そのため、電解セル10の電解停止時に、水素極側流路13、水素側流路30aおよび水素側流路30n内にも水が在る。 In the water electrolysis system 1, water is present in the water supply flow path 40a, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, the water supply flow path 40b, and the oxygen electrode side flow path 12, through which water flows, when electrolysis of the electrolysis cell 10 is stopped, in order to supply water to the electrolysis cell 10. In addition, oxygen generated on the oxygen electrode 11b side of the electrolysis cell 10 flows into the oxygen side flow path 20a together with water, and flows through the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b into the oxygen side gas-liquid separator 23. Therefore, when electrolysis of the electrolysis cell 10 is stopped, water is also present in the oxygen side flow path 20a, the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b. In addition, water supplied to the oxygen electrode 11b side of the electrolysis cell 10 permeates the electrolyte membrane 11a and moves to the hydrogen electrode 11c side, so the hydrogen generated on the hydrogen electrode 11c side flows into the hydrogen side flow passage 30a together with the water, flows through the hydrogen side flow passage 30n, and flows into the hydrogen side gas-liquid separator 31. Therefore, when electrolysis of the electrolysis cell 10 is stopped, water is also present in the hydrogen electrode side flow passage 13, the hydrogen side flow passage 30a, and the hydrogen side flow passage 30n.

水供給流路、酸素側流路、水素側流路としては、例えば、ステンレス鋼等の金属製の配管が用いられることが多く、また、電解セル10の内には、金属メッシュ等の給電体が設けられていることが多い。そのため、電解の停止時間が長いと、水供給流路や、水電解セル内(酸素極側流路12、水素極側流路13)に滞留する滞留水に、水供給流路、酸素側流路、水素側流路としての金属製の配管や、水電解セル内の金属メッシュ等から金属イオンが溶出し、滞留水の導電率が上昇する場合がある。水電解システム1における水電解開始時、電解セル10に水が供給される際に、滞留水も一緒に電解セル10に供給される。そのため、滞留水の導電率が上昇すると、電解セル10に供給される水の導電率が上昇する。水電解処理の再開時に、導電率が高い水が電解セル10に供給されると、不純物イオンの電極への吸着、酸化による電極の劣化に伴う水電解効率の低下が生じる虞がある。また、水電解により発生するガス中に不純物ガス成分が混じる虞がある。 Metal pipes such as stainless steel are often used for the water supply flow path, oxygen side flow path, and hydrogen side flow path, and a power supply such as a metal mesh is often provided inside the electrolysis cell 10. Therefore, if electrolysis is stopped for a long time, metal ions may be eluted from the metal pipes as the water supply flow path, oxygen side flow path, and hydrogen side flow path, and the metal mesh in the water electrolysis cell into the water that is retained in the water supply flow path and the water electrolysis cell (oxygen electrode side flow path 12, hydrogen electrode side flow path 13), and the conductivity of the retained water may increase. When water electrolysis is started in the water electrolysis system 1, when water is supplied to the electrolysis cell 10, the retained water is also supplied to the electrolysis cell 10. Therefore, when the conductivity of the retained water increases, the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 increases. When water with high conductivity is supplied to the electrolysis cell 10 when the water electrolysis process is resumed, there is a risk that the efficiency of water electrolysis will decrease due to the adsorption of impurity ions to the electrodes and the deterioration of the electrodes due to oxidation. There is also a risk that impurity gas components will be mixed into the gas generated by water electrolysis.

これに対し、本実施形態の水電解システム1によれば、電解セル10における水電解処理の停止時に、水電解停止処理によって水の供給路、酸素側流路、水素側流路、および電解セル10内の流路のパージを行うため、水電解処理の停止時にこれらの流路内に在る水の量を低減することができる。そのため、水電解処理の停止中に、それらの流路内に滞留する滞留水の量を低減することができる。電解セル10内の滞留水の量を低減することにより、電極や給電体と滞留水との接触による金属イオンの溶出による電解セル10の劣化を抑制することができる。さらに、水電解システム1では、電解セル10による水電解処理の開始時(開始直前)に水電解開始処理を行い、水電解停止処理を行ってもなお流路内に残留し、滞留している滞留水を、水電解処理開始直前に排出させることができる。すなわち、導電率が高い滞留水を、水電解処理開始前に排出させることができる。その結果、水電解処理の再開時に電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができ、電解セル10の電極の劣化を抑制し、電解セル10の耐久性を向上させることができる。なお、水電解システム1において、電解セル10に供給される水の導電率を、常に1μS/cmより小さい状態(純水状態)に維持することが好ましい。 In contrast, according to the water electrolysis system 1 of this embodiment, when the water electrolysis process in the electrolysis cell 10 is stopped, the water supply path, the oxygen side path, the hydrogen side path, and the path in the electrolysis cell 10 are purged by the water electrolysis stop process, so that the amount of water in these paths can be reduced when the water electrolysis process is stopped. Therefore, the amount of retained water in these paths can be reduced during the stop of the water electrolysis process. By reducing the amount of retained water in the electrolysis cell 10, deterioration of the electrolysis cell 10 due to the elution of metal ions caused by contact between the electrodes or the power supply and the retained water can be suppressed. Furthermore, in the water electrolysis system 1, the water electrolysis start process is performed at the start of the water electrolysis process by the electrolysis cell 10 (immediately before the start), and the retained water that remains in the path and retains even after the water electrolysis stop process is performed can be discharged immediately before the start of the water electrolysis process. In other words, the retained water with high conductivity can be discharged before the start of the water electrolysis process. As a result, it is possible to suppress an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 when the water electrolysis process is restarted, suppress deterioration of the electrodes of the electrolysis cell 10, and improve the durability of the electrolysis cell 10. In the water electrolysis system 1, it is preferable to always maintain the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 at less than 1 μS/cm (pure water state).

水電解システム1では、第1酸素タンク63内の酸素を、水タンク41と供給ポンプ43とを繋ぐ水供給路に流入させるため、供給ポンプ43のパージも行うことができる。供給ポンプ43が金属製である場合、パージを行うことにより、電解セル10に供給される水の導電率の向上を抑制することができる。 In the water electrolysis system 1, the supply pump 43 can also be purged in order to allow the oxygen in the first oxygen tank 63 to flow into the water supply line connecting the water tank 41 and the supply pump 43. If the supply pump 43 is made of metal, purging can be performed to suppress an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10.

電解セル10に電力を供給する電源14として、例えば、太陽光の再生可能エネルギー由来の電源を用いる場合、夜間は電力が供給されないため、水電解処理が停止され、電源14からの電力供給が開始されるまで、比較的長い時間、水電解処理が停止される。水電解処理の停止時に水電解システム1内に水が在り、長時間、水電解システム1内に滞留すると、滞留水の導電率が向上する可能性が高い。そのため、電源14として再生可能エネルギー由来の電源を用いる場合に、水電解システム1を採用すると、滞留水の導電率の向上を抑制することができるため、好適である。なお、電源14が商用電源である場合にも、水電解処理停止に伴う滞留水の導電率の向上を、適切に抑制することができる。 When a power source derived from renewable energy such as solar power is used as the power source 14 that supplies power to the electrolysis cell 10, power is not supplied at night, and the water electrolysis process is stopped for a relatively long time until power supply from the power source 14 is started again. If water is present in the water electrolysis system 1 when the water electrolysis process is stopped and remains in the water electrolysis system 1 for a long time, there is a high possibility that the conductivity of the retained water will increase. Therefore, when a power source derived from renewable energy is used as the power source 14, it is preferable to adopt the water electrolysis system 1, since this can suppress the increase in the conductivity of the retained water. Note that even when the power source 14 is a commercial power source, the increase in the conductivity of the retained water due to the stop of the water electrolysis process can be appropriately suppressed.

また、水電解システム1では、水電解停止処理において、酸素側流路、水供給流路、および酸素極側流路12のパージには、酸素が用いられ、水素側流路および水素極側流路13のパージには、水素が用いられる。すなわち、水電解によって酸素が生成される酸素極11b側の酸素極側流路12に繋がる流路は酸素でパージされ、水電解によって水素が生成される水素極11c側の水素極側流路13に繋がる流路は水素でパージされる。そのため、水電解処理を開始した際に、電解セル10から排出される気体は、酸素側では酸素、水素側では水素である。そのため、例えば、空気を用いて、水電解システム1内の各流路をパージする場合と比較して、水電解処理によって電解セル10から排出される酸素および水素の純度を向上させることができる。 In addition, in the water electrolysis system 1, oxygen is used to purge the oxygen side flow path, the water supply flow path, and the oxygen electrode side flow path 12 during the water electrolysis stop process, and hydrogen is used to purge the hydrogen side flow path and the hydrogen electrode side flow path 13. That is, the flow path connected to the oxygen electrode side flow path 12 on the oxygen electrode 11b side where oxygen is generated by water electrolysis is purged with oxygen, and the flow path connected to the hydrogen electrode side flow path 13 on the hydrogen electrode 11c side where hydrogen is generated by water electrolysis is purged with hydrogen. Therefore, when the water electrolysis process is started, the gas discharged from the electrolysis cell 10 is oxygen on the oxygen side and hydrogen on the hydrogen side. Therefore, for example, the purity of the oxygen and hydrogen discharged from the electrolysis cell 10 by the water electrolysis process can be improved compared to when air is used to purge each flow path in the water electrolysis system 1.

また、水電解システム1では、電解セル10における水電解により生成され、それぞれ貯留された酸素および水素を用いて、水電解システム1内の流路のパージを行っている。そのため、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを用いてパージを行う場合と比較して、パージ用のガスを貯留する貯留タンク等が不要であるため、水電解システム1の小型化、コスト低減に資することができる。 In addition, the water electrolysis system 1 uses oxygen and hydrogen, which are generated by water electrolysis in the electrolysis cell 10 and stored, to purge the flow paths within the water electrolysis system 1. Therefore, compared to purging using an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, no storage tank or the like is required to store the purge gas, which contributes to miniaturization and cost reduction of the water electrolysis system 1.

また、水電解によって生成された酸素であって、水電解停止処理において、水電解システム1の流路のパージに用いられた酸素は、第2酸素タンク65に貯留される。また、水電解によって生成された水素であって、水電解停止処理において、水電解システム1の流路のパージに用いられた水素は、第2水素タンク35に貯留される。すなわち、パージに用いられた酸素および水素は、廃棄されない。そのため、水電解によって生成された酸素および水素のうち、水電解システム1外に供給されて利用可能な酸素および水素の量の低下を抑制することができる。 In addition, oxygen generated by water electrolysis that is used to purge the flow paths of the water electrolysis system 1 during the water electrolysis stopping process is stored in the second oxygen tank 65. In addition, hydrogen generated by water electrolysis that is used to purge the flow paths of the water electrolysis system 1 during the water electrolysis stopping process is stored in the second hydrogen tank 35. In other words, the oxygen and hydrogen used for purging are not discarded. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the amount of oxygen and hydrogen that can be supplied outside the water electrolysis system 1 and used among the oxygen and hydrogen generated by water electrolysis.

また、水電解システム1の上記流路等に滞留する滞留水は、水電解システム1の外に排出され、再利用されない。そのため、水タンク41内の水の導電率の上昇を抑制することができる。 In addition, the water remaining in the flow paths and the like of the water electrolysis system 1 is discharged outside the water electrolysis system 1 and is not reused. This makes it possible to suppress an increase in the electrical conductivity of the water in the water tank 41.

さらに、水電解システム1では、水電解開始処理において、水タンク41内の水を用いて、水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路内の滞留水を排出させている。すなわち、水電解開始時(水電解開始直前)に、導電率が低い純水が酸素極側流路12に供給される。そのため、気体を用いて、水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路内の滞留水を排出させる場合と比較して、電解質膜11aの湿潤状態を良好に保つことができ、水電解効率の低下を抑制することができる。 Furthermore, in the water electrolysis system 1, during the water electrolysis start process, water in the water tank 41 is used to drain the water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path. That is, at the start of water electrolysis (immediately before the start of water electrolysis), pure water with low conductivity is supplied to the oxygen electrode side flow path 12. Therefore, compared to the case where gas is used to drain the water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path, the electrolyte membrane 11a can be kept in a good wet state, and a decrease in water electrolysis efficiency can be suppressed.

また、本実施形態の水電解システム1は、イオン交換器45およびイオン交換器79を備え、電解セル10に供給される水の導電率をイオン交換によって低下させている。上述の通り、水電解システム1では、水電解停止処理および水電解開始処理によって、電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができるため、イオン交換器45およびイオン交換器79の交換頻度を抑制することができ、純水製造コストを削減することができる。 The water electrolysis system 1 of this embodiment also includes an ion exchanger 45 and an ion exchanger 79, and reduces the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 by ion exchange. As described above, in the water electrolysis system 1, the water electrolysis stop process and the water electrolysis start process can suppress an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10, so that the frequency of replacement of the ion exchanger 45 and the ion exchanger 79 can be suppressed, and the cost of producing pure water can be reduced.

また、水電解システム1の酸素側処理部20は、高圧で酸素を貯留する第1酸素タンク63と、第1酸素タンク63より低圧で酸素を貯留する第2酸素タンク65とを備え、第1酸素タンク63と第2酸素タンク65との圧力差を利用して、第1酸素タンク63内の酸素を水供給流路に供給している。同様に、水電解システム1の水素側処理部30は、高圧で水素を貯留する第1水素タンク33と、第1水素タンク33より低圧で水素を貯留する第2水素タンク35とを備え、第1水素タンク33と第2水素タンク35との圧力差を利用して、第1水素タンク33内の水素を電解セル10に供給している。そのため、流路等の内の水を排出するためにポンプ等を別個に設ける場合と比較して、水電解システム1の小型化、コスト低減、エネルギの低減に資することができる。 The oxygen-side processing unit 20 of the water electrolysis system 1 includes a first oxygen tank 63 that stores oxygen at high pressure and a second oxygen tank 65 that stores oxygen at a lower pressure than the first oxygen tank 63, and supplies oxygen in the first oxygen tank 63 to the water supply flow path by utilizing the pressure difference between the first oxygen tank 63 and the second oxygen tank 65. Similarly, the hydrogen-side processing unit 30 of the water electrolysis system 1 includes a first hydrogen tank 33 that stores hydrogen at high pressure and a second hydrogen tank 35 that stores hydrogen at a lower pressure than the first hydrogen tank 33, and supplies hydrogen in the first hydrogen tank 33 to the electrolysis cell 10 by utilizing the pressure difference between the first hydrogen tank 33 and the second hydrogen tank 35. Therefore, compared to a case where a pump or the like is separately provided to discharge water from the flow path, etc., this can contribute to miniaturization, cost reduction, and energy reduction of the water electrolysis system 1.

また、本実施形態の水電解システム1によれば、電気分解されずに電解セル10の酸素極側流路12から排出される水は、酸素側気液分離器23によって酸素と分離され、水タンク41に送られる。また、電解セル10の水素極側流路13から排出される水は、水素側気液分離器31によって水素と分離され、水タンク41に送られる。酸素側気液分離器23と水素側気液分離器31から水タンク41に送られた水は、再び、電解セル10に供給され、電気分解される。水電解システム1に用いられる水は、純度が高い水であるため、製造に多くの費用がかかっている。そこで、電気分解されずに電解セル10から排出された水を電気分解に再利用することによって、酸素および水素の製造コストを低減することができる。 In addition, according to the water electrolysis system 1 of this embodiment, water discharged from the oxygen electrode side flow path 12 of the electrolysis cell 10 without being electrolyzed is separated from oxygen by the oxygen side gas-liquid separator 23 and sent to the water tank 41. In addition, water discharged from the hydrogen electrode side flow path 13 of the electrolysis cell 10 is separated from hydrogen by the hydrogen side gas-liquid separator 31 and sent to the water tank 41. The water sent from the oxygen side gas-liquid separator 23 and the hydrogen side gas-liquid separator 31 to the water tank 41 is supplied again to the electrolysis cell 10 and electrolyzed. The water used in the water electrolysis system 1 is highly pure water, and therefore requires a lot of cost for production. Therefore, by reusing the water discharged from the electrolysis cell 10 without being electrolyzed for electrolysis, the production costs of oxygen and hydrogen can be reduced.

また、本実施形態の水電解システム1によれば、水素側気液分離器31を用いて第1水素タンク33に貯留される前の水素から水を取り除く。同様に、酸素側気液分離器23を用いて第1酸素タンク63に貯留される前の酸素から水を取り除く。これにより、湿度が低い水素や酸素を用いて、水電解システム1内の流路のパージを行うことができる。 Furthermore, according to the water electrolysis system 1 of this embodiment, the hydrogen-side gas-liquid separator 31 is used to remove water from the hydrogen before it is stored in the first hydrogen tank 33. Similarly, the oxygen-side gas-liquid separator 23 is used to remove water from the oxygen before it is stored in the first oxygen tank 63. This allows the flow paths in the water electrolysis system 1 to be purged using hydrogen and oxygen with low humidity.

また、本実施形態の水電解システム1によれば、水タンク41の水W70を電解セル10に送るために加圧する供給ポンプ43には、第1水素タンク33の水素が供給される。これは、1molの水の電気分解によって0.5molの酸素と、1molの水素とが生成されるように、水の電気分解においては水素の発生量が酸素の発生量より多いためである。これにより、第1水素タンク33の内容積と第1酸素タンク63の内容積とが同じである場合、第1水素タンク33内の水素の圧力は、第1酸素タンク63内の酸素の圧力より高くなりやすいため、供給ポンプ43を駆動しやすくなる。 Furthermore, according to the water electrolysis system 1 of this embodiment, hydrogen from the first hydrogen tank 33 is supplied to the supply pump 43, which pressurizes the water W70 in the water tank 41 to send it to the electrolysis cell 10. This is because the amount of hydrogen generated is greater than the amount of oxygen generated during the electrolysis of water, such that 0.5 mol of oxygen and 1 mol of hydrogen are produced by the electrolysis of 1 mol of water. As a result, when the internal volume of the first hydrogen tank 33 and the internal volume of the first oxygen tank 63 are the same, the pressure of the hydrogen in the first hydrogen tank 33 is likely to be higher than the pressure of the oxygen in the first oxygen tank 63, making it easier to drive the supply pump 43.

<第2実施形態>
図5は、第2実施形態の水電解システム1Aの概略構成を示した説明図である。水電解システム1Aは、電解セル10と、酸素側処理部20Aと、水素側処理部30と、水供給部40Aと、制御部50を備える。第2実施形態の水電解システム1Aが第1実施形態の水電解システム1と異なる点は、酸素側処理部20Aが第2酸素タンク65を備えず、酸素供給ポンプ80を備える点と、水供給部40Aが送液ポンプ77およびイオン交換器79を備えない点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
Second Embodiment
5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system 1A of the second embodiment. The water electrolysis system 1A includes an electrolysis cell 10, an oxygen-side treatment unit 20A, a hydrogen-side treatment unit 30, a water supply unit 40A, and a control unit 50. The water electrolysis system 1A of the second embodiment differs from the water electrolysis system 1 of the first embodiment in that the oxygen-side treatment unit 20A does not include the second oxygen tank 65 but includes an oxygen supply pump 80, and that the water supply unit 40A does not include the liquid feed pump 77 and the ion exchanger 79. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is to be referred to.

酸素側処理部20Aが備える酸素供給ポンプ80は、電動ポンプである。酸素供給ポンプ80は酸素供給流路60fに設けられ、制御部50によって制御されて、第1酸素タンク63内の酸素を酸素供給流路60fを介して水供給流路40dに流入させる。 The oxygen supply pump 80 provided in the oxygen side processing unit 20A is an electric pump. The oxygen supply pump 80 is provided in the oxygen supply flow path 60f and is controlled by the control unit 50 to cause the oxygen in the first oxygen tank 63 to flow into the water supply flow path 40d via the oxygen supply flow path 60f.

水供給部40Aは、第1実施形態における送液ポンプ77およびイオン交換器79を備えないため、気液分離によって得られた水W20は、酸素側流路20cを通って、そのまま、水タンク41に送られる。 The water supply unit 40A does not include the liquid delivery pump 77 and ion exchanger 79 in the first embodiment, so the water W20 obtained by gas-liquid separation passes through the oxygen side flow path 20c and is sent directly to the water tank 41.

図6は、水電解システム1Aにおける水電解停止処理の説明図である。図6では、水電解停止処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解停止処理開始時、制御部50は、酸素側処理部20Aが備える三方弁61を制御して、酸素側流路20aと酸素側流路20dを接続し、水供給部40Aが備える三方弁47を制御して酸素供給流路60fと水供給流路40dを接続し、オンオフ弁46を閉弁させる。 Figure 6 is an explanatory diagram of the water electrolysis stopping process in the water electrolysis system 1A. In Figure 6, thick arrows indicate the flow of fluids during the water electrolysis stopping process. When the water electrolysis stopping process starts, the control unit 50 controls the three-way valve 61 provided in the oxygen-side processing unit 20A to connect the oxygen-side flow path 20a and the oxygen-side flow path 20d, controls the three-way valve 47 provided in the water supply unit 40A to connect the oxygen supply flow path 60f and the water supply flow path 40d, and closes the on-off valve 46.

制御部50が流量調整弁66を開弁させ、酸素供給ポンプ80を駆動すると、第1酸素タンク63内の酸素は、酸素供給流路60f、水供給流路40d、供給ポンプ43、および水供給流路40bを流れて電解セル10に流入する。そして、酸素は、酸素極側流路12を流れて酸素側流路20aに流入し、酸素側流路20d、熱交換器21、酸素側流路20bを通って酸素側気液分離器23に流入する。酸素が上記の流路等を流れる際に、流路等の内に在る水は、酸素によって、酸素側気液分離器23に排出される。すなわち、上記の流路等が、第1酸素タンク63内の酸素によってパージされる。酸素側気液分離器23にて水が分離された酸素は、酸素側流路60aを通って第1酸素タンク63に流入する。 When the control unit 50 opens the flow rate control valve 66 and drives the oxygen supply pump 80, the oxygen in the first oxygen tank 63 flows through the oxygen supply flow path 60f, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, and the water supply flow path 40b and into the electrolysis cell 10. The oxygen then flows through the oxygen electrode side flow path 12 and into the oxygen side flow path 20a, and flows into the oxygen side gas-liquid separator 23 through the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b. When the oxygen flows through the above-mentioned flow paths, the water in the flow paths is discharged by the oxygen into the oxygen side gas-liquid separator 23. That is, the above-mentioned flow paths are purged by the oxygen in the first oxygen tank 63. The oxygen from which the water has been separated in the oxygen side gas-liquid separator 23 flows into the first oxygen tank 63 through the oxygen side flow path 60a.

水素側処理部30の制御および流体の流れは、第1実施形態と同一であるため、先行する説明を参照する。 The control of the hydrogen side treatment section 30 and the fluid flow are the same as in the first embodiment, so please refer to the preceding description.

以上説明したように、本実施形態の水電解システム1Aによっても、水電解停止処理によって、電解セル10、流路等の内に在る水の少なくとも一部を排出することができるため、水電解処理の停止時にこれらの流路等の内に在る水の量を低減することができる。そのため、水電解処理の停止中に、それらの流路等の内に滞留する滞留水の量を低減することができる。電解セル10内の滞留水の量を低減することにより、電極や給電体と滞留水との接触による金属イオンの溶出による電解セル10の劣化を抑制することができる。また、水電解システム1A内の滞留水の量を低減することにより、水電解処理の再開時に電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 As described above, the water electrolysis system 1A of this embodiment can also discharge at least a portion of the water in the electrolysis cell 10, flow paths, etc., by the water electrolysis stop process, thereby reducing the amount of water in these flow paths, etc., when the water electrolysis process is stopped. Therefore, the amount of water retained in these flow paths, etc., can be reduced while the water electrolysis process is stopped. By reducing the amount of retained water in the electrolysis cell 10, deterioration of the electrolysis cell 10 due to the elution of metal ions caused by contact between the electrodes or power supply and the retained water can be suppressed. In addition, by reducing the amount of retained water in the water electrolysis system 1A, an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 when the water electrolysis process is resumed can be suppressed.

<第3実施形態>
図7は、第3実施形態の水電解システム1Bの概略構成を示した説明図である。水電解システム1Bは、電解セル10と、酸素側処理部20Bと、水素側処理部30と、水供給部40Aと、制御部50を備える。第3実施形態の水電解システム1Bが第2実施形態の水電解システム1Aと異なる点は、酸素側処理部20Bが第1酸素タンク63を備えない点である。第1実施形態および第2実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
Third Embodiment
7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system 1B of the third embodiment. The water electrolysis system 1B includes an electrolysis cell 10, an oxygen-side treatment unit 20B, a hydrogen-side treatment unit 30, a water supply unit 40A, and a control unit 50. The water electrolysis system 1B of the third embodiment differs from the water electrolysis system 1A of the second embodiment in that the oxygen-side treatment unit 20B does not include the first oxygen tank 63. The same components as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the preceding descriptions are to be referred to.

酸素側処理部20Bが備える酸素側気液分離器23は、酸素供給流路60fを介して水供給流路40dに接続されている。詳しくは、酸素供給流路60fは、酸素側気液分離器23の比較的上方であって、気液分離された酸素が貯留される部分に接続されている。本実施形態の酸素側気液分離器23を、「第1酸素貯留部」、「酸素貯留部」とも呼ぶ。 The oxygen-side gas-liquid separator 23 provided in the oxygen-side processing unit 20B is connected to the water supply flow path 40d via the oxygen supply flow path 60f. In detail, the oxygen supply flow path 60f is relatively higher than the oxygen-side gas-liquid separator 23 and is connected to a portion where the oxygen resulting from gas-liquid separation is stored. The oxygen-side gas-liquid separator 23 in this embodiment is also referred to as the "first oxygen storage section" or the "oxygen storage section."

図8は、水電解システム1Bにおける水電解停止処理の説明図である。図8では、水電解停止処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解停止処理開始時、制御部50は、酸素側処理部20Bが備える三方弁61を制御して、酸素側流路20aと酸素側流路20dを接続し、水供給部40Aが備える三方弁47を制御して酸素供給流路60fと水供給流路40dを接続し、オンオフ弁46を閉弁させる。 Figure 8 is an explanatory diagram of the water electrolysis stopping process in the water electrolysis system 1B. In Figure 8, thick arrows indicate the flow of fluids during the water electrolysis stopping process. When the water electrolysis stopping process starts, the control unit 50 controls the three-way valve 61 provided in the oxygen-side processing unit 20B to connect the oxygen-side flow path 20a and the oxygen-side flow path 20d, controls the three-way valve 47 provided in the water supply unit 40A to connect the oxygen supply flow path 60f and the water supply flow path 40d, and closes the on-off valve 46.

制御部50が流量調整弁66を開弁させ、酸素供給ポンプ80を駆動すると、酸素側気液分離器23内の酸素は、酸素供給流路60f、水供給流路40d、供給ポンプ43、および水供給流路40bを流れて電解セル10に流入する。そして、酸素は、酸素極側流路12を流れて酸素側流路20aに流入し、酸素側流路20d、熱交換器21、酸素側流路20bを通って酸素側気液分離器23に流入する。酸素が上記の流路等を流れる際に、流路等の内に在る水は、酸素によって、酸素側気液分離器23に排出される。すなわち、上記の流路等が、酸素側気液分離器23内の酸素によってパージされる。酸素側気液分離器23に流入した酸素と水の混合物は、酸素側気液分離器23によって気液分離される。 When the control unit 50 opens the flow control valve 66 and drives the oxygen supply pump 80, the oxygen in the oxygen-side gas-liquid separator 23 flows through the oxygen supply flow path 60f, the water supply flow path 40d, the supply pump 43, and the water supply flow path 40b and enters the electrolysis cell 10. The oxygen then flows through the oxygen electrode side flow path 12 and enters the oxygen side flow path 20a, and then flows through the oxygen side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen side flow path 20b and into the oxygen-side gas-liquid separator 23. When oxygen flows through the above-mentioned flow paths, the water in the flow paths is discharged by the oxygen into the oxygen-side gas-liquid separator 23. That is, the above-mentioned flow paths are purged by the oxygen in the oxygen-side gas-liquid separator 23. The mixture of oxygen and water that flows into the oxygen-side gas-liquid separator 23 is separated into gas and liquid by the oxygen-side gas-liquid separator 23.

水素側処理部30の制御および流体の流れは、第1実施形態と同一であるため、先行する説明を参照する。 The control of the hydrogen side treatment section 30 and the fluid flow are the same as in the first embodiment, so please refer to the preceding description.

以上説明したように、本実施形態の水電解システム1Bによっても、水電解停止処理によって、電解セル10、流路等の内に在る水の少なくとも一部を排出することができるため、水電解処理の停止時にこれらの流路等の内に在る水の量を低減することができる。そのため、水電解処理の停止中に、それらの流路等の内に滞留する滞留水の量を低減することができる。電解セル10内の滞留水の量を低減することにより、電極や給電体と滞留水との接触による金属イオンの溶出による電解セル10の劣化を抑制することができる。また、水電解システム1A内の滞留水の量を低減することにより、水電解処理の再開時に電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 As described above, the water electrolysis system 1B of this embodiment can also discharge at least a portion of the water in the electrolysis cell 10, flow paths, etc., by the water electrolysis stop process, thereby reducing the amount of water in these flow paths, etc., when the water electrolysis process is stopped. Therefore, the amount of water retained in these flow paths, etc., can be reduced while the water electrolysis process is stopped. By reducing the amount of retained water in the electrolysis cell 10, deterioration of the electrolysis cell 10 due to the elution of metal ions caused by contact between the electrodes or power supply and the retained water can be suppressed. In addition, by reducing the amount of retained water in the water electrolysis system 1A, an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 when the water electrolysis process is resumed can be suppressed.

また、本実施形態の水電解システム1Bでは、酸素側気液分離器23が第1酸素貯留部、酸素貯留部として機能するため、水電解システム1Bの小型化およびコスト低減に資することができる。 In addition, in the water electrolysis system 1B of this embodiment, the oxygen-side gas-liquid separator 23 functions as a first oxygen storage section and an oxygen storage section, which contributes to miniaturization and cost reduction of the water electrolysis system 1B.

<第4実施形態>
図9は、第4実施形態の水電解システム1Cの概略構成を示した説明図である。水電解システム1Cは、電解セル10と、酸素側処理部20Cと、水素側処理部30と、水供給部40Cと、制御部50を備える。第4実施形態の水電解システム1Cが第1実施形態の水電解システム1と異なる点は、酸素側処理部20Cが酸素供給流路60iを備えない点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
Fourth Embodiment
9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a water electrolysis system 1C of the fourth embodiment. The water electrolysis system 1C includes an electrolysis cell 10, an oxygen-side treatment section 20C, a hydrogen-side treatment section 30, a water supply section 40C, and a control section 50. The water electrolysis system 1C of the fourth embodiment differs from the water electrolysis system 1 of the first embodiment in that the oxygen-side treatment section 20C does not include the oxygen supply flow path 60i. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is to be referred to.

酸素側処理部20Cが酸素供給流路60iを備えないため、第1酸素タンク63内の酸素は水供給流路40dに流入されない。すなわち、第4実施形態の水電解システム1Cでは、第1実施形態の水電解システム1において行われる水電解停止処理が行われない。本実施形態の水電解システム1Cでは、水電解処理が終了されたときに、水電解システム1C内に在る水は、水電解処理の停止中、そのまま滞留する。そして、水電解処理が再開されるときに、水電解開始処理が行われて滞留水が排出される。 Because the oxygen-side treatment unit 20C does not have an oxygen supply flow path 60i, the oxygen in the first oxygen tank 63 does not flow into the water supply flow path 40d. That is, in the water electrolysis system 1C of the fourth embodiment, the water electrolysis stop process performed in the water electrolysis system 1 of the first embodiment is not performed. In the water electrolysis system 1C of this embodiment, when the water electrolysis process is terminated, the water present in the water electrolysis system 1C remains there while the water electrolysis process is stopped. Then, when the water electrolysis process is resumed, the water electrolysis start process is performed and the retained water is discharged.

図10は、水電解システム1Cにおける水電解開始処理の説明図である。図10では、水電解開始処理が行われている間の流体の流れを、太線矢印で図示している。水電解処理開始時、水電解システム1Cにおいても、第1実施形態の水電解システム1と同様に、制御部50は、水タンク41に貯留された水W70を用いて、水供給流路、酸素極側流路12、および酸素側流路内に滞留する滞留水の排出を行い、第1水素タンク33に貯留された水素を用いて水素極側流路13および水素側流路内に滞留する滞留水の排出を行う。 Figure 10 is an explanatory diagram of the water electrolysis start process in the water electrolysis system 1C. In Figure 10, the thick arrows indicate the flow of fluids during the water electrolysis start process. At the start of the water electrolysis process, in the water electrolysis system 1C, as in the water electrolysis system 1 of the first embodiment, the control unit 50 uses the water W70 stored in the water tank 41 to drain the water remaining in the water supply flow path, the oxygen electrode side flow path 12, and the oxygen side flow path, and uses the hydrogen stored in the first hydrogen tank 33 to drain the water remaining in the hydrogen electrode side flow path 13 and the hydrogen side flow path.

以上説明したように、本実施形態の水電解システム1Cによっても、水電解開始処理によって、電解セル10、流路等の内に滞留水の少なくとも一部を水電解システム1Cの外に排出することができる。そのため、水電解処理の再開時に電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 As described above, the water electrolysis system 1C of this embodiment can also discharge at least a portion of the water remaining in the electrolysis cell 10, flow path, etc., to the outside of the water electrolysis system 1C by the water electrolysis start process. Therefore, it is possible to suppress an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 when the water electrolysis process is restarted.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modifications of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms without departing from the spirit and scope of the invention. For example, the following modifications are also possible.

・上記実施形態では、水電解システム1において、水電解停止処理と水電解開始処理との両方を行う例を示したが、水電解停止処理と水電解開始処理のいずれか一方のみを行ってもよい。このようにしても、電解セル10に供給される水の導電率の上昇を抑制することができる。 - In the above embodiment, an example was shown in which both the water electrolysis stop process and the water electrolysis start process are performed in the water electrolysis system 1, but only one of the water electrolysis stop process and the water electrolysis start process may be performed. Even in this way, an increase in the conductivity of the water supplied to the electrolysis cell 10 can be suppressed.

・上記実施形態では、酸素側の流路および水供給流路内の水を排出すると共に、水素側の流路内の水を排出する例を示したが、水素側の流路内の水を排出しなくてもよい。水電解において、電解セルの酸素極側に水が供給されるため、水素側の流路に存在する水の量は、酸素側の流路および水供給流路内に存在する水の量と比較して少ないためである。 - In the above embodiment, an example was shown in which water was discharged from the oxygen side flow path and the water supply flow path, and water was discharged from the hydrogen side flow path, but water does not have to be discharged from the hydrogen side flow path. This is because in water electrolysis, water is supplied to the oxygen electrode side of the electrolysis cell, and the amount of water present in the hydrogen side flow path is smaller than the amount of water present in the oxygen side flow path and the water supply flow path.

・上記第2実施形態では、酸素側処理部20Aにおいて第2酸素タンク65を備えず、酸素供給ポンプ80を用いて第1酸素タンク63内の酸素を送り出す例を示したが、他の形態では、水素側処理部30において同様に、第2水素タンク35を備えず、水素供給ポンプを用いて第1水素タンク63内の水素を送り出してもよい。また、酸素処理部および水素処理部の両方において、ポンプを用いて、タンク内の気体(酸素または水素)を送り出してもよい。 - In the above second embodiment, an example was shown in which the oxygen side treatment section 20A does not have a second oxygen tank 65 and the oxygen supply pump 80 is used to pump out the oxygen in the first oxygen tank 63. However, in other forms, the hydrogen side treatment section 30 may similarly not have a second hydrogen tank 35 and may use a hydrogen supply pump to pump out the hydrogen in the first hydrogen tank 63. Also, in both the oxygen treatment section and the hydrogen treatment section, a pump may be used to pump out the gas (oxygen or hydrogen) in the tank.

・上記第3実施形態では、酸素側処理部20Bにおいて第1酸素タンク63を備えず、酸素側気液分離器23に貯留されている酸素を水供給流路40dに供給する例を示したが、他の形態では、水素側処理部30において同様に、第1水素タンク33を備えず、水素側気液分離器31に貯留されている水素を電解セル10に供給してもよい。また、酸素処理部および水素処理部の両方において、気液分離器内の気体(酸素または水素)を送り出してもよい。 - In the above third embodiment, an example was shown in which the oxygen side treatment section 20B does not include the first oxygen tank 63, and oxygen stored in the oxygen side gas-liquid separator 23 is supplied to the water supply flow path 40d. However, in other embodiments, the hydrogen side treatment section 30 may similarly not include the first hydrogen tank 33, and hydrogen stored in the hydrogen side gas-liquid separator 31 may be supplied to the electrolysis cell 10. In addition, in both the oxygen treatment section and the hydrogen treatment section, the gas (oxygen or hydrogen) in the gas-liquid separator may be sent out.

・上記実施形態において、気液分離器において分離された水を水タンク41に送って、再度、電解セル10に供給する例を示したが、気液分離器において分離された水を水タンク41に送らなくてもよい。また、気液分離器において分離された水を電解セル10に供給しなくてもよい。 - In the above embodiment, an example is shown in which the water separated in the gas-liquid separator is sent to the water tank 41 and then supplied again to the electrolysis cell 10, but the water separated in the gas-liquid separator does not have to be sent to the water tank 41. Also, the water separated in the gas-liquid separator does not have to be supplied to the electrolysis cell 10.

・上記実施形態において、第1酸素タンク63内の酸素を、水タンク41と供給ポンプ43とを繋ぐ水供給路に流入させる例を示したが、供給ポンプ43と電解セル10とを繋ぐ水供給流路40bに流入させてもよい。 - In the above embodiment, an example was shown in which the oxygen in the first oxygen tank 63 was made to flow into the water supply passage connecting the water tank 41 and the supply pump 43, but it may also be made to flow into the water supply passage 40b connecting the supply pump 43 and the electrolysis cell 10.

・上記実施形態において、酸素側排出流路20eを電解セル10と熱交換器21とを繋ぐ酸素側流路に接続する例を示したが、酸素側排出流路20eを熱交換器21と酸素側気液分離器23とを繋ぐ酸素側流路20bに接続してもよい。このようにすると、酸素側流路20d、熱交換器21、および酸素側流路20b内の滞留水も水電解システム1の外に排出することができる。 - In the above embodiment, an example is shown in which the oxygen-side exhaust flow path 20e is connected to the oxygen-side flow path connecting the electrolysis cell 10 and the heat exchanger 21, but the oxygen-side exhaust flow path 20e may also be connected to the oxygen-side flow path 20b connecting the heat exchanger 21 and the oxygen-side gas-liquid separator 23. In this way, the water remaining in the oxygen-side flow path 20d, the heat exchanger 21, and the oxygen-side flow path 20b can also be discharged outside the water electrolysis system 1.

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 The present invention has been described above based on the embodiments and modifications, but the embodiments of the above-mentioned aspects are intended to facilitate understanding of the present invention and do not limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit and scope of the claims, and the present invention includes equivalents. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it may be deleted as appropriate.

1、1A、1B、1C…水電解システム
10…電解セル
11a…電解質膜
11b…酸素極
11c…水素極
12…酸素極側流路
13…水素極側流路
14…電源
20、20A、20B、20C…酸素側処理部
20a、20b、20c、20d…酸素側流路
20e…酸素側排出流路
21…熱交換器
21a…熱交換パイプ
22、32、39b、46…オンオフ弁
22a、32a…水位計
23…酸素側気液分離器
24、34、38、68…逆止弁
30…水素側処理部
30a、30b、30c、30e、30f、30g、30h、30i、30k、30n…水素側流路
30d、30j…水素供給流路
30m…水素側排出流路
31…水素側気液分離器
33…第1水素タンク
35…第2水素タンク
36、66…流量調整弁
37、67…背圧弁
39a、39c、39e、44、47、61、62、69…三方弁
40、40A、40C…水供給部
40a、40b、40d…水供給流路
40c…バイパス流路
41…水タンク
43…供給ポンプ
45、79…イオン交換器
50…制御部
60a、60b、60c、60d、60e、60g、60h…酸素側流路
60f、60i…酸素供給流路
63…第1酸素タンク
65…第2酸素タンク
68…圧力計
70…水供給部
77…送液ポンプ
80…酸素供給ポンプ
1, 1A, 1B, 1C... Water electrolysis system 10... Electrolytic cell 11a... Electrolyte membrane 11b... Oxygen electrode 11c... Hydrogen electrode 12... Oxygen electrode side flow path 13... Hydrogen electrode side flow path 14... Power source 20, 20A, 20B, 20C... Oxygen side treatment unit 20a, 20b, 20c, 20d... Oxygen side flow path 20e... Oxygen side exhaust flow path 21... Heat exchanger 21a... Heat exchange pipe 22, 32, 39b, 46... On/off valve 22a, 32a... Water level gauge 23... Oxygen side gas-liquid separator 24, 34, 38, 68... Check valve 30... Hydrogen side treatment unit 30a, 30b, 30c, 30e, 30f, 30g, 30h, 30i, 30k, 30n... Hydrogen side flow path 30d, 30j... Hydrogen supply flow path 30m... Hydrogen side discharge flow path 31... Hydrogen side gas-liquid separator 33... First hydrogen tank 35... Second hydrogen tank 36, 66... Flow rate control valve 37, 67... Back pressure valve 39a, 39c, 39e, 44, 47, 61, 62, 69... Three-way valve 40, 40A, 40C... Water supply unit 40a, 40b, 40d... Water supply flow path 40c... Bypass flow path 41... Water tank 43... Supply pump 45, 79... Ion exchanger 50... Control unit 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60g, 60h... Oxygen side flow path 60f, 60i... Oxygen supply flow path 63... First oxygen tank 65... Second oxygen tank 68... Pressure gauge 70... Water supply unit 77... Liquid supply pump 80... Oxygen supply pump

Claims (8)

水電解システムであって、
酸素極と、酸素極側流路と、水素極と、水素極側流路と、を備え、水を電気分解することで酸素と水素を生成する電解セルと、
前記電解セルの前記酸素極側流路に水供給流路を介して接続されており、前記電解セルに供給される水を貯留する水貯留部を備え、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルに供給する水供給部と、
前記電解セルの前記酸素極側流路に酸素側流路を介して接続されると共に、前記水供給流路と酸素供給流路を介して接続される第1酸素貯留部を備え、前記電解セルで生成された酸素を、前記酸素側流路を介して前記第1酸素貯留部に貯留し、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記酸素供給流路を介して前記水供給流路に供給する酸素側処理部と、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記第1酸素貯留部内の酸素を前記水供給流路に供給させる制御部と、
を備え、
前記酸素側処理部は、
前記酸素側流路に接続される酸素側排出流路を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水供給部を制御して、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルの前記酸素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記酸素極側流路から前記酸素側流路に流入した水を、前記酸素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させる、
水電解システム。
A water electrolysis system comprising:
an electrolysis cell including an oxygen electrode, an oxygen electrode-side flow path, a hydrogen electrode, and a hydrogen electrode-side flow path, and configured to generate oxygen and hydrogen by electrolyzing water;
a water supply unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via a water supply flow path, the water supply unit including a water storage unit that stores water to be supplied to the electrolysis cell, and that supplies the water in the water storage unit to the electrolysis cell via the water supply flow path;
an oxygen-side treatment unit comprising a first oxygen storage unit connected to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via an oxygen-side flow path and connected to the water supply flow path via an oxygen supply flow path, the first oxygen storage unit storing oxygen generated in the electrolysis cell via the oxygen-side flow path and supplying oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path via the oxygen supply flow path;
a control unit that controls the oxygen-side processing unit to supply oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped;
Equipped with
The oxygen side treatment section includes:
Further comprising an oxygen-side exhaust flow path connected to the oxygen-side flow path,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolytic cell is started after electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped, the water supply unit is controlled to supply water in the water storage unit to the oxygen electrode side flow path of the electrolytic cell via the water supply flow path, and to discharge water that has flowed from the oxygen electrode side flow path of the electrolytic cell into the oxygen side flow path to the outside of the water electrolysis system via the oxygen side discharge flow path .
Water electrolysis system.
水電解システムであって、
酸素極と、酸素極側流路と、水素極と、水素極側流路と、を備え、水を電気分解することで酸素と水素を生成する電解セルと、
前記電解セルの前記酸素極側流路に水供給流路を介して接続されており、前記電解セルに供給される水を貯留する水貯留部を備え、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルに供給する水供給部と、
前記電解セルの前記酸素極側流路に酸素側流路を介して接続されると共に、前記水供給流路と酸素供給流路を介して接続される第1酸素貯留部を備え、前記電解セルで生成された酸素を、前記酸素側流路を介して前記第1酸素貯留部に貯留し、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記酸素供給流路を介して前記水供給流路に供給する酸素側処理部と、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記第1酸素貯留部内の酸素を前記水供給流路に供給させる制御部と、
を備え、
前記酸素側処理部は、
前記電解セルで生成された酸素を、前記第1酸素貯留部の圧力より低い圧力で貯留する第2酸素貯留部を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記第1酸素貯留部と前記第2酸素貯留部とを、前記酸素供給流路、前記水供給流路、および前記酸素極側流路を介して接続することにより、前記第1酸素貯留部と前記第2酸素貯留部との圧力差によって、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記酸素供給流路、前記水供給流路、および前記酸素極側流路に流通させる、
水電解システム。
A water electrolysis system comprising:
an electrolysis cell including an oxygen electrode, an oxygen electrode-side flow path, a hydrogen electrode, and a hydrogen electrode-side flow path, and configured to generate oxygen and hydrogen by electrolyzing water;
a water supply unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via a water supply flow path, the water supply unit including a water storage unit that stores water to be supplied to the electrolysis cell, and that supplies the water in the water storage unit to the electrolysis cell via the water supply flow path;
an oxygen-side treatment unit comprising a first oxygen storage unit connected to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via an oxygen-side flow path and connected to the water supply flow path via an oxygen supply flow path, the first oxygen storage unit storing oxygen generated in the electrolysis cell via the oxygen-side flow path and supplying oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path via the oxygen supply flow path;
a control unit that controls the oxygen-side processing unit to supply oxygen in the first oxygen storage unit to the water supply flow path when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped;
Equipped with
The oxygen side treatment section includes:
A second oxygen storage section that stores the oxygen generated in the electrolysis cell at a pressure lower than the pressure of the first oxygen storage section ,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the oxygen-side treatment unit is controlled to connect the first oxygen storage unit and the second oxygen storage unit via the oxygen supply flow path, the water supply flow path, and the oxygen electrode-side flow path, thereby circulating oxygen in the first oxygen storage unit through the oxygen supply flow path, the water supply flow path, and the oxygen electrode-side flow path due to a pressure difference between the first oxygen storage unit and the second oxygen storage unit .
Water electrolysis system.
請求項1に記載の水電解システムであって、
前記酸素側処理部は、
前記電解セルで生成された酸素を、前記第1酸素貯留部の圧力より低い圧力で貯留する第2酸素貯留部を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記酸素側処理部を制御して、前記第1酸素貯留部と前記第2酸素貯留部とを、前記酸素供給流路、前記水供給流路、および前記酸素極側流路を介して接続することにより、前記第1酸素貯留部と前記第2酸素貯留部との圧力差によって、前記第1酸素貯留部内の酸素を、前記酸素供給流路、前記水供給流路、および前記酸素極側流路に流通させる、
水電解システム。
The water electrolysis system according to claim 1 ,
The oxygen side treatment section includes:
A second oxygen storage section that stores the oxygen generated in the electrolysis cell at a pressure lower than the pressure of the first oxygen storage section,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the oxygen-side treatment unit is controlled to connect the first oxygen storage unit and the second oxygen storage unit via the oxygen supply flow path, the water supply flow path, and the oxygen electrode-side flow path, so that oxygen in the first oxygen storage unit is circulated through the oxygen supply flow path, the water supply flow path, and the oxygen electrode-side flow path by a pressure difference between the first oxygen storage unit and the second oxygen storage unit .
Water electrolysis system.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の水電解システムは、
前記電解セルの前記水素極側流路に水素側流路を介して接続されると共に、水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路と接続される第1水素貯留部を備え、前記電解セルで生成された水素を、前記水素側流路を介して前記第1水素貯留部に貯留し、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給する水素側処理部を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部内の水素を、前記電解セルの前記水素極側流路に供給させる、
水電解システム。
The water electrolysis system according to any one of claims 1 to 3,
a hydrogen-side treatment unit that comprises a first hydrogen storage unit connected to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell via a hydrogen-side flow path and connected to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell via a hydrogen supply flow path, and that stores hydrogen produced in the electrolytic cell in the first hydrogen storage unit via the hydrogen-side flow path and supplies hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell via the hydrogen supply flow path,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the hydrogen-side treatment unit is controlled to supply hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolysis cell.
Water electrolysis system.
請求項4に記載の水電解システムであって、
前記水素側処理部は、
前記水素側流路に接続される水素側排出流路を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記水素極側流路から前記水素側流路に流入した水素を、前記水素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させる、
水電解システム。
The water electrolysis system according to claim 4,
The hydrogen side treatment section includes:
A hydrogen-side exhaust flow path connected to the hydrogen-side flow path,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolytic cell is started after electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped, the hydrogen-side processing unit is controlled to supply hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell via the hydrogen supply flow path, and to discharge hydrogen that has flowed from the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell to the hydrogen-side flow path to outside the water electrolysis system via the hydrogen-side discharge flow path.
Water electrolysis system.
請求項4または請求項5に記載の水電解システムであって、
前記水素側処理部は、
前記電解セルで生成された水素を、前記第1水素貯留部の圧力より低い圧力で貯留する第2水素貯留部をさらに備え
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した時に、前記水素側処理部を制御して、前記第1水素貯留部と第2水素貯留部とを、前記水素供給流路、および前記水素極側流路を介して接続することにより、前記第1水素貯留部と前記第2水素貯留部との圧力差によって、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路、および前記水素極側流路に流通させる、
水電解システム。
The water electrolysis system according to claim 4 or 5,
The hydrogen side treatment section includes:
a second hydrogen storage section that stores hydrogen generated in the electrolysis cell at a pressure lower than the pressure of the first hydrogen storage section;
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolysis cell is stopped, the hydrogen-side treatment unit is controlled to connect the first hydrogen storage unit and the second hydrogen storage unit via the hydrogen supply flow path and the hydrogen electrode-side flow path, so that hydrogen in the first hydrogen storage unit is circulated through the hydrogen supply flow path and the hydrogen electrode-side flow path by a pressure difference between the first hydrogen storage unit and the second hydrogen storage unit.
Water electrolysis system.
水電解システムであって、
酸素極と、酸素極側流路と、水素極と、水素極側流路と、を備え、水を電気分解することで酸素と水素を生成する電解セルと、
前記電解セルの前記酸素極側流路に水供給流路を介して接続されており、前記電解セルに供給される水を貯留する水貯留部を備え、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルに供給する水供給部と、
前記電解セルの前記酸素極側流路に酸素側流路を介して接続される酸素貯留部と、前記酸素側流路に接続される酸素側排出流路と、を備え、前記電解セルで生成された酸素を、前記酸素側流路を介して前記酸素貯留部に貯留する酸素側処理部と、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水供給部を制御して、前記水貯留部内の水を、前記水供給流路を介して前記電解セルの前記酸素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記酸素極側流路から前記酸素側流路に流入した水を、前記酸素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させる制御部と、
を備える、
水電解システム。
A water electrolysis system comprising:
an electrolysis cell including an oxygen electrode, an oxygen electrode-side flow path, a hydrogen electrode, and a hydrogen electrode-side flow path, and configured to generate oxygen and hydrogen by electrolyzing water;
a water supply unit that is connected to the oxygen electrode side flow path of the electrolysis cell via a water supply flow path, the water supply unit including a water storage unit that stores water to be supplied to the electrolysis cell, and that supplies the water in the water storage unit to the electrolysis cell via the water supply flow path;
an oxygen-side treatment section including an oxygen storage section connected to the oxygen electrode-side flow path of the electrolysis cell via an oxygen-side flow path, and an oxygen-side discharge flow path connected to the oxygen-side flow path, and configured to store oxygen generated in the electrolysis cell in the oxygen storage section via the oxygen-side flow path;
a control unit that controls the water supply unit to supply water in the water storage unit to the oxygen electrode-side flow path of the electrolytic cell via the water supply flow path and to discharge water that has flowed from the oxygen electrode-side flow path of the electrolytic cell into the oxygen-side flow path to the outside of the water electrolysis system via the oxygen-side discharge flow path when electrolysis of water by the electrolytic cell is started after electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped;
Equipped with
Water electrolysis system.
請求項に記載の水電解システムは、
前記電解セルの前記水素極側流路に水素側流路を介して接続されると共に、水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路と接続される第1水素貯留部と、前記水素側流路に接続される水素側排出流路と、を備え、前記電解セルで生成された水素を、前記水素側流路を介して前記第1水素貯留部に貯留し、前記第1水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給する水素側処理部を、さらに備え、
前記制御部は、
前記電解セルによる水の電気分解を停止した後、前記電解セルによる水の電気分解を開始する時に、前記水素側処理部を制御して、前記水素貯留部内の水素を、前記水素供給流路を介して前記電解セルの前記水素極側流路に供給させ、前記電解セルの前記水素極側流路から前記水素側流路に流入した水素を、前記水素側排出流路を介して、前記水電解システムの外へ排出させる、
水電解システム。
The water electrolysis system according to claim 7 ,
a first hydrogen storage unit connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolytic cell via a hydrogen side flow path and connected to the hydrogen electrode side flow path of the electrolytic cell via a hydrogen supply flow path, and a hydrogen side discharge flow path connected to the hydrogen side flow path, the hydrogen side processing unit storing hydrogen generated in the electrolytic cell in the first hydrogen storage unit via the hydrogen side flow path and supplying hydrogen in the first hydrogen storage unit to the hydrogen electrode side flow path of the electrolytic cell via the hydrogen supply flow path,
The control unit is
when electrolysis of water by the electrolytic cell is started after electrolysis of water by the electrolytic cell is stopped, the hydrogen-side processing unit is controlled to supply hydrogen in the hydrogen storage unit to the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell via the hydrogen supply flow path, and to discharge hydrogen that has flowed from the hydrogen electrode-side flow path of the electrolytic cell into the hydrogen-side flow path to the outside of the water electrolysis system via the hydrogen-side discharge flow path.
Water electrolysis system.
JP2020099822A 2020-06-09 2020-06-09 Water Electrolysis System Active JP7552079B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020099822A JP7552079B2 (en) 2020-06-09 2020-06-09 Water Electrolysis System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020099822A JP7552079B2 (en) 2020-06-09 2020-06-09 Water Electrolysis System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021193207A JP2021193207A (en) 2021-12-23
JP7552079B2 true JP7552079B2 (en) 2024-09-18

Family

ID=79168698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020099822A Active JP7552079B2 (en) 2020-06-09 2020-06-09 Water Electrolysis System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7552079B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7825485B2 (en) * 2022-03-29 2026-03-06 三井金属株式会社 Gas supplier and gas production method
JP7831272B2 (en) * 2022-12-20 2026-03-17 トヨタ自動車株式会社 water electrolysis device
JP2024099995A (en) * 2023-01-13 2024-07-26 トヨタ自動車株式会社 Water electrolysis equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001355087A (en) 2000-06-14 2001-12-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ozonizer
JP2002028655A (en) 2000-07-19 2002-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electrolytic water feed method to electrolytic bath for ozone generation and ozone generation device
JP2003277963A (en) 2002-03-19 2003-10-02 Mitsubishi Corp High pressure hydrogen production apparatus and production method
JP2013249507A (en) 2012-05-31 2013-12-12 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Hydrogen and oxygen generator and method for operating hydrogen and oxygen generator
US20140141347A1 (en) 2011-07-08 2014-05-22 Areva Stockage D'energie Device for storing dioxygen and/or dihydrogen and related fuel cell system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001355087A (en) 2000-06-14 2001-12-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ozonizer
JP2002028655A (en) 2000-07-19 2002-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electrolytic water feed method to electrolytic bath for ozone generation and ozone generation device
JP2003277963A (en) 2002-03-19 2003-10-02 Mitsubishi Corp High pressure hydrogen production apparatus and production method
US20140141347A1 (en) 2011-07-08 2014-05-22 Areva Stockage D'energie Device for storing dioxygen and/or dihydrogen and related fuel cell system
JP2013249507A (en) 2012-05-31 2013-12-12 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Hydrogen and oxygen generator and method for operating hydrogen and oxygen generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021193207A (en) 2021-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7552079B2 (en) Water Electrolysis System
CN113430536A (en) Water electrolysis hydrogen production system
JP7221325B2 (en) Operation method of water electrolysis and power generation system
JP4697380B2 (en) FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL FUEL SUPPLY METHOD
JP2022153035A (en) Water electrolysis and power generation system
CN115149056A (en) Water electrolysis power generation system
JP5233064B2 (en) Fuel cell system
US11715838B2 (en) Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media
JP5188086B2 (en) Fuel cell device
JP2007179949A (en) Fuel cell system
JP2021088734A (en) Hydrogen compressing device
JP2005310435A (en) Fuel cell system
JP6307536B2 (en) Low temperature startup method for fuel cell system
KR102467593B1 (en) Air supply device for fuel cell
KR100448692B1 (en) Fuel feed system for fuel cell
JP6389835B2 (en) Pressure control method during output acceleration of fuel cell system
JP2025024601A (en) Fuel cell system and method of operating same
JP2020024785A (en) Fuel cell system
JP6315714B2 (en) Operation control method of fuel cell system
JPH11154528A (en) Fuel cell
CN100413136C (en) Fuel cell system and driving method thereof
JP2007005170A (en) Fuel cell system
JP5212765B2 (en) Fuel cell system
JPH11265725A (en) Carbon monoxide removing device and its operating method
JP2025155503A (en) Electrochemical hydrogen boosting system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7552079

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150