JP7772126B2 - Determination method, quality assurance method, and determination device - Google Patents
Determination method, quality assurance method, and determination deviceInfo
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Description
本開示は、判定方法、品質保証方法及び判定装置に関する。 This disclosure relates to a determination method, a quality assurance method, and a determination device.
二酸化炭素は、地球温暖化の原因として問題視されており、世界的に二酸化炭素の排出を抑制する動きが活発化している。水素は、利用時に二酸化炭素を排出せず、再生可能エネルギーで水を電気分解することによっても得ることができるため、化石燃料に代わる燃料として注目されている。水を電気分解して水素を生成する方法としては、特許文献１で開示されている、アルカリ型水電解装置が知られている。 Carbon dioxide is considered a problematic cause of global warming, and there has been a growing global movement to curb carbon dioxide emissions. Hydrogen does not emit carbon dioxide when used and can be obtained by electrolyzing water using renewable energy, so it is attracting attention as an alternative to fossil fuels. One known method of producing hydrogen by electrolyzing water is the alkaline water electrolysis device disclosed in Patent Document 1.
従来、水素は天然ガスなどのような化石燃料を水蒸気改質することにより工業的に製造されている。しかしながら、水素が水電解で生成されたことを確認する方法がない。また、アンモニアは次世代燃料として期待されており、炭化水素は種々の化成品の原料として用いられている。これらの分子は、水素を原料として製造することができるが、水素と同様に、水電解で生成されたことを確認する方法がない。これらの分子が水電解を経由して生成されたかどうかを確認することができれば、これらの分子の品質を保証することができる。 Traditionally, hydrogen has been produced industrially by steam reforming fossil fuels such as natural gas. However, there is no way to confirm that hydrogen has been produced by water electrolysis. In addition, ammonia is expected to be a next-generation fuel, and hydrocarbons are used as raw materials for various chemical products. These molecules can be produced using hydrogen as a raw material, but, like hydrogen, there is no way to confirm that they have been produced by water electrolysis. If it were possible to confirm whether these molecules were produced via water electrolysis, the quality of these molecules could be guaranteed.
そこで、本開示は、対象分子が水電解によって生成された水素又は上記水素を原料として生成された分子であるか否かを確認することが可能な判定方法、品質保証方法及び判定装置を提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a determination method, quality assurance method, and determination device that can confirm whether a target molecule is hydrogen produced by water electrolysis or a molecule produced using such hydrogen as a raw material.
本開示に係る判定方法は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であるか否かを判定する判定方法である。判定方法では、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する。 The determination method disclosed herein is a method for determining whether a target molecule containing hydrogen element is an electrolytic hydrogen-containing molecule, which includes molecules produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material. The determination method determines that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to proton in nature.
対象分子はアンモニア又は炭化水素であってもよい。 The target molecule may be ammonia or a hydrocarbon.
本開示に係る品質保証方法は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であることを保証する品質保証方法である。品質保証方法では、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると保証する。 The quality assurance method disclosed herein is a quality assurance method that ensures that target molecules containing hydrogen elements are electrolytic hydrogen-containing molecules, including molecules produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material. The quality assurance method ensures that the target molecules are electrolytic hydrogen-containing molecules when the abundance ratio of deuterium to protons in the target molecules is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
判定装置は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であるか否かを判定する判定部を備える。判定部は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する。 The determination device includes a determination unit that determines whether a target molecule containing hydrogen elements is an electrolytic hydrogen-containing molecule, which includes molecules produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material. The determination unit determines that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to protons in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
判定装置は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比を測定する測定部を備えていてもよい。判定装置は、測定部で取得された対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する判定部を備えていてもよい。判定装置は、判定部で判定された判定結果を出力する出力部を備えていてもよい。 The determination device may include a measurement unit that measures the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule. The determination device may also include a determination unit that determines that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule obtained by the measurement unit is equal to or less than a predetermined threshold that is lower than the abundance ratio of deuterium to proton in nature. The determination device may also include an output unit that outputs the determination result determined by the determination unit.
本開示によれば、対象分子が水電解によって生成された水素又は上記水素を原料として生成された分子であるか否かを確認することが可能な判定方法、品質保証方法及び判定装置を提供することができる。 This disclosure provides a determination method, quality assurance method, and determination device that can confirm whether a target molecule is hydrogen produced by water electrolysis or a molecule produced using the hydrogen as a raw material.
以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Several exemplary embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that the dimensional proportions in the drawings have been exaggerated for the sake of explanation and may differ from the actual proportions.
本実施形態に係る判定方法は、対象分子が電解水素含有分子であるか否かを判定する。電解水素含有分子は、水電解によって生成された水素分子又は上記水素分子を原料として生成された分子を含んでいる。水電解は、再生可能エネルギーを利用して実施することができる。対象分子が電解水素含有分子であり、再生可能エネルギーを利用して水電解されている場合、対象分子が再生可能エネルギー由来であるものか判定することができる。 The determination method according to this embodiment determines whether a target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule. Electrolytic hydrogen-containing molecules include hydrogen molecules produced by water electrolysis or molecules produced using the above hydrogen molecules as a raw material. Water electrolysis can be performed using renewable energy. If the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule and water is electrolyzed using renewable energy, it can be determined whether the target molecule is derived from renewable energy.
対象分子は水素元素を含む分子である。対象分子は水素分子、アンモニア又は炭化水素であってもよい。同様に、電解水素含有分子は水素分子、アンモニア又は炭化水素であってもよい。水素及びアンモニアは、炭素を含まない燃料として利用することができる。そのため、化石燃料に代え、水素及びアンモニアは、再生可能エネルギー由来の燃料として使用することができる。また、炭化水素は、二酸化炭素を原料として製造することができる。そのため、工場の排出ガス中に含まれる二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を化成品の原料として有効利用することができる。 The target molecule is a molecule containing the hydrogen element. The target molecule may be hydrogen molecules, ammonia, or hydrocarbons. Similarly, the electrolytic hydrogen-containing molecule may be hydrogen molecules, ammonia, or hydrocarbons. Hydrogen and ammonia can be used as carbon-free fuels. Therefore, instead of fossil fuels, hydrogen and ammonia can be used as fuels derived from renewable energy. Furthermore, hydrocarbons can be produced using carbon dioxide as a raw material. Therefore, carbon dioxide contained in factory exhaust gases can be captured and effectively used as a raw material for chemical products.
水素分子は水電解によって生成することができる。水電解は後述する電解装置によって実施することができる。水素分子は、水素ガスであってもよい。アンモニア及び炭化水素などの分子は、水電解によって生成された水素分子を原料として生成することができる。アンモニアは、例えば、水素分子を原料として、ハーバーボッシュ法などによって生成することができる。炭化水素は、メタン及びオレフィンの少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。メタンは、水素分子を原料として、メタネーション反応によって生成することができる。オレフィン（アルケン）は、水素分子を原料として、フィッシャー－トロプシュ反応によって生成することができる。 Hydrogen molecules can be produced by water electrolysis. Water electrolysis can be performed using the electrolysis device described below. The hydrogen molecules may be hydrogen gas. Molecules such as ammonia and hydrocarbons can be produced using the hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material. Ammonia can be produced, for example, by the Haber-Bosch process using hydrogen molecules as a raw material. Hydrocarbons may contain at least one of methane and olefins. Methane can be produced by a methanation reaction using hydrogen molecules as a raw material. Olefins (alkenes) can be produced by a Fischer-Tropsch reaction using hydrogen molecules as a raw material.
自然界に存在する水素元素には、軽水素（１Ｈ又はＨ）、重水素（２Ｈ又はＤ）及び三重水素（トリチウム：３Ｈ又はＴ）の３つの同位体が存在することが知られている。軽水素は水素元素の同位体として自然界に最も多く存在する。重水素は水素元素の安定同位体である。三重水素は放射性同位体であり、自然界に存在する量はごくわずかである。 The element hydrogen is known to exist in nature in three isotopes: hydrogen ( 1 H or H), deuterium ( 2 H or D), and tritium (tritium: 3 H or T). Hydrogen is the most abundant isotope of hydrogen in nature. Deuterium is a stable isotope of hydrogen. Tritium is a radioactive isotope and occurs in very small amounts in nature.
本実施形態に係る判定方法では、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する。後述する方法で生成した電解水素含有分子は重水素存在比が小さくなる。そのため、対象分子の重水素存在比が天然における重水素存在比よりも小さい場合には、対象分子が電解水素含有分子であると判定することができる。 In the determination method according to this embodiment, a target molecule is determined to be an electrolytic hydrogen-containing molecule when the deuterium to proton abundance ratio of the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the natural deuterium to proton abundance ratio. Electrolytic hydrogen-containing molecules produced by the method described below have a lower deuterium abundance ratio. Therefore, if the deuterium abundance ratio of the target molecule is lower than the natural deuterium abundance ratio, the target molecule can be determined to be an electrolytic hydrogen-containing molecule.
具体的には、本実施形態に係る判定方法では、水素元素の安定同位体である重水素をトレーサとして利用し、対象分子が電解水素含有分子であるか否かを判定する。詳細は後述するが、ＨＤ及びＤ２のような重水素分子は、Ｈ２のような軽水素分子よりも反応速度が遅い。そのため、この反応速度差を利用して水電解によって得られた水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽供給水中のＨ２Ｏに対するＨＤＯ及びＤ２Ｏ存在比よりも小さくなる。したがって、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定することができる。 Specifically, the determination method according to this embodiment uses deuterium, a stable isotope of hydrogen, as a tracer to determine whether a target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule. As will be described in detail later, deuterium molecules such as HD and D2 have a slower reaction rate than protium molecules such as H2 . Therefore, the abundance ratio of deuterium to protium in the hydrogen molecules obtained by water electrolysis using this difference in reaction rate is lower than the abundance ratios of HDO and D2O to H2O in the electrolytic cell feed water. Therefore, when the abundance ratio of deuterium to protium in the target molecule is equal to or lower than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to protium in nature, the target molecule can be determined to be an electrolytic hydrogen-containing molecule.
水電解で上述のようにして得られた水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。そのため、水電解によって生成された水素分子を原料として生成されたアンモニア又は炭化水素のような水素含有分子も、当該水素分子と同様の重水素存在比となる。一方、天然ガスなどのような化石燃料を水蒸気改質することにより得られた水素の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比と同等である。したがって、天然における水素存在比よりも小さい水素分子を原料として生成されたアンモニア又は炭化水素のような水素含有分子の重水素存在比も、天然における重水素存在比よりも小さくなる。 The deuterium to proton abundance ratio of hydrogen molecules obtained by water electrolysis as described above is lower than the deuterium to proton abundance ratio found in nature. Therefore, hydrogen-containing molecules such as ammonia or hydrocarbons produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material also have a similar deuterium abundance ratio to the hydrogen molecules. On the other hand, the deuterium to proton abundance ratio of hydrogen obtained by steam reforming fossil fuels such as natural gas is equivalent to the deuterium to proton abundance ratio found in nature. Therefore, the deuterium abundance ratio of hydrogen-containing molecules such as ammonia or hydrocarbons produced using hydrogen molecules with a lower hydrogen abundance ratio than found in nature will also be lower than the deuterium abundance ratio found in nature.
対象分子の軽水素に対する重水素存在比は、対象分子に含まれる軽水素に対する重水素のモル比を算出することにより得ることができる。具体的には、対象分子の軽水素に対する重水素存在比は、対象分子に含まれる分子のうち、軽水素原子のみからなる分子に対する重水素原子を少なくとも１つ以上含む分子のモル比である。重水素存在比は、質量分析計を用いて得ることができる。重水素存在比は、質量分析計にガスクロマトグラフなどの分離装置を組み合わせたものを用いて得てもよい。また、重水素存在比は、ガスクロマトグラフとＴＣＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）のような検出器とを組み合わせたものを用いて得ることもできる。 The deuterium to protium abundance ratio of a target molecule can be obtained by calculating the molar ratio of deuterium to protium contained in the target molecule. Specifically, the deuterium to protium abundance ratio of a target molecule is the molar ratio of molecules containing at least one deuterium atom to molecules consisting only of protium atoms, among the molecules contained in the target molecule. The deuterium abundance ratio can be obtained using a mass spectrometer. The deuterium abundance ratio may also be obtained using a mass spectrometer combined with a separation device such as a gas chromatograph. The deuterium abundance ratio can also be obtained using a gas chromatograph combined with a detector such as a TCD (Thermal Conductivity Detector).
天然における軽水素に対する重水素存在比は、１８４ｐｐｍ以下であると言われている。そのため、天然における軽水素に対する重水素存在比は、例えば１８４ｐｐｍ以下であってもよい。また、天然における軽水素に対する重水素存在比は、ウィーン標準平均海水（ＶＳＭＯＷ）の軽水素に対する重水素存在比であってもよい。ウィーン標準平均海水の軽水素に対する重水素存在比は約１５５ｐｐｍである。 The abundance ratio of deuterium to hydrogen in nature is said to be 184 ppm or less. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in nature may be, for example, 184 ppm or less. Alternatively, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in nature may be the abundance ratio of deuterium to hydrogen in Vienna Standard Mean Seawater (VSMOW). The abundance ratio of deuterium to hydrogen in Vienna Standard Mean Seawater is approximately 155 ppm.
上記閾値は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さければよい。閾値は、例えば、１２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、８０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ又は１０ｐｐｍであってもよい。重水素存在比が小さい場合、対象分子が電解水素含有分子であるか否かを容易に判定することができる。なお、閾値は０ｐｐｍを超えていてもよい。 The threshold value should be smaller than the abundance ratio of deuterium to protium in nature. The threshold value may be, for example, 120 ppm, 100 ppm, 80 ppm, 60 ppm, 40 ppm, 20 ppm, or 10 ppm. When the abundance ratio of deuterium is small, it is easy to determine whether the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule. Note that the threshold value may be greater than 0 ppm.
以上説明したように、本実施形態に係る判定方法は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子又は上記水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であるか否かを判定する判定方法である。そして、本判定方法は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する。 As explained above, the determination method according to this embodiment is a method for determining whether a target molecule containing hydrogen element is an electrolytic hydrogen-containing molecule, including hydrogen molecules produced by water electrolysis or molecules produced using the hydrogen molecules as a raw material. This determination method determines that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to protons in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
上述したように、反応速度差を利用して水電解によって得られた水素分子又は上記水素分子を原料として生成された分子は重水素存在比が小さくなる。そのため、対象分子の重水素存在比が天然における重水素存在比よりも小さい場合には、対象分子が電解水素含有分子であると判定することができる。したがって、本実施形態に係る判定方法によれば、対象分子が水電解によって生成された水素又は上記水素を原料として生成された分子であるか否かを確認することができる。 As described above, hydrogen molecules obtained by water electrolysis using a reaction rate difference or molecules produced using these hydrogen molecules as a raw material have a low deuterium abundance ratio. Therefore, if the deuterium abundance ratio of the target molecule is lower than the deuterium abundance ratio in nature, the target molecule can be determined to be an electrolytic hydrogen-containing molecule. Therefore, the determination method according to this embodiment makes it possible to confirm whether the target molecule is hydrogen produced by water electrolysis or a molecule produced using the above hydrogen as a raw material.
また、水電解は再生可能エネルギーを利用して実施することができるため、本実施形態に係る判定方法によれば、対象分子が再生可能エネルギーで生成された分子であると判定することができる。すなわち、対象分子の軽水素に対する重水素存在比を測定することにより、再生可能エネルギーで生成された分子のトレーサビリティを構築することが可能になる。本実施形態に係る方法は、荷受け時の抜き取り検査として特に有用である。本実施形態に係る方法は、抜き取り検査として有用であるため、製造した電解水素含有分子の分析結果を品質記録として製品に添付することで品質保証することができる。 Furthermore, because water electrolysis can be performed using renewable energy, the determination method according to this embodiment makes it possible to determine that a target molecule is a molecule produced using renewable energy. In other words, by measuring the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule, it becomes possible to establish traceability for molecules produced using renewable energy. The method according to this embodiment is particularly useful for sampling inspections at the time of receiving goods. Because the method according to this embodiment is useful for sampling inspections, quality can be assured by attaching the analysis results of the produced electrolytic hydrogen-containing molecules to the product as a quality record.
すなわち、本実施形態に係る方法は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子又は水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であることを保証する品質保証方法であってもよい。品質保証方法は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると保証してもよい。 In other words, the method according to this embodiment may be a quality assurance method that ensures that target molecules containing hydrogen elements are electrolytic hydrogen-containing molecules that include hydrogen molecules produced by water electrolysis or molecules produced using hydrogen molecules as a raw material. The quality assurance method may ensure that the target molecules are electrolytic hydrogen-containing molecules when the abundance ratio of deuterium to protons in the target molecules is equal to or less than a predetermined threshold that is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
本実施形態に係る品質保証方法によれば、対象分子を受け入れる際、対象分子の軽水素に対する重水素存在比を分析することで、対象分子の品質を確認することができる。また、本実施形態に係る品質保証方法によれば、対象分子を出荷する前に、対象分子の軽水素に対する重水素存在比を分析することで、出荷する対象分子の品質を保証することができる。対象分子の品質は、保証書又はラベルとして製品に添付してもよい。 According to the quality assurance method of this embodiment, when receiving a target molecule, the quality of the target molecule can be confirmed by analyzing the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule. Furthermore, according to the quality assurance method of this embodiment, the quality of the target molecule to be shipped can be guaranteed by analyzing the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule before shipping the target molecule. The quality of the target molecule may be attached to the product as a warranty or label.
なお、判定方法は、判定部を備える判定装置によって判定してもよい。また、判定装置は、例えば、測定部と、判定部と、出力部とを備えていてもよい。測定部は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比を測定する装置を含んでいてもよい。測定部は、例えば質量分析計を含んでいてもよい。また、測定部は、質量分析計にガスクロマトグラフなどの分離装置を組み合わせたものであってもよく、ガスクロマトグラフと検出器とを組み合わせたものを含んでいてもよい。 The determination method may involve a determination device including a determination unit. The determination device may also include, for example, a measurement unit, a determination unit, and an output unit. The measurement unit may include a device that measures the abundance ratio of deuterium to protium in the target molecule. The measurement unit may also include, for example, a mass spectrometer. The measurement unit may also be a mass spectrometer combined with a separation device such as a gas chromatograph, or may include a combination of a gas chromatograph and a detector.
判定部は、水素元素を含む対象分子が水電解によって生成された水素分子又は水素分子を原料として生成された分子を含む電解水素含有分子であるか否かを判定する。判定部は、対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定する。判定部は、測定部で取得された対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、対象分子が電解水素含有分子であると判定してもよい。測定部から出力された重水素存在比のデータの信号は判定部に出力され、判定部は測定部から出力されたデータを取得してもよい。判定部は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリを含むコンピュータであってもよい。ＣＰＵは、メモリに格納されている判定プログラムを読み込み、測定部で取得された対象分子の軽水素に対する重水素存在比及び閾値に基づいて、対象分子が電解水素含有分子であるか判定することができる。出力部は判定部で判定された判定結果を出力する。出力部としてはモニター及びプリンタなどが挙げられる。出力部は、例えば、「対象分子が電解水素含有分子である」又は「対象分子が電解水素含有分子ではない」との判定結果を出力部に出力することができる。 The determination unit determines whether a target molecule containing hydrogen element is an electrolytic hydrogen-containing molecule, including a hydrogen molecule produced by water electrolysis or a molecule produced using hydrogen molecules as a raw material. The determination unit determines that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the deuterium to proton abundance ratio of the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the natural abundance ratio of deuterium to proton. The determination unit may determine that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule when the deuterium to proton abundance ratio of the target molecule acquired by the measurement unit is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the natural abundance ratio of deuterium to proton. The signal of the deuterium abundance ratio data output from the measurement unit is output to the determination unit, and the determination unit may acquire the data output from the measurement unit. The determination unit may be, for example, a computer including a CPU (central processing unit) and memory. The CPU can load a determination program stored in the memory and determine whether the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule based on the deuterium to proton abundance ratio of the target molecule acquired by the measurement unit and the threshold value. The output unit outputs the determination result determined by the determination unit. Examples of the output unit include a monitor and a printer. The output unit can output a determination result, for example, that "the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule" or "the target molecule is not an electrolytic hydrogen-containing molecule."
（電解装置）
次に、本実施形態に係る電解装置について説明する。本実施形態に係る電解装置は、上記実施形態で説明した水電解を実施することができる。本実施形態に係る電解装置は、低温型水電解装置であってもよく、中高温水蒸気電解装置であってもよい。
(Electrolyzer)
Next, an electrolysis device according to this embodiment will be described. The electrolysis device according to this embodiment can perform the water electrolysis described in the above embodiment. The electrolysis device according to this embodiment may be a low-temperature water electrolysis device or a medium- to high-temperature steam electrolysis device.
（低温型水電解装置）
まず、低温型水電解装置の一例について、図１を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電解装置１は、電解槽１０と、循環流路２０と、給水流路３０と、排水流路４０とを備えている。
(Low temperature water electrolysis device)
First, an example of a low-temperature water electrolysis apparatus will be described with reference to Fig. 1. As shown in Fig. 1, the electrolysis apparatus 1 according to this embodiment includes an electrolytic cell 10, a circulation flow path 20, a water supply flow path 30, and a water discharge flow path 40.
電解槽１０は、水を電気分解する。水の電気分解によって水素と酸素とが生成される。電解槽１０における電解方式は、アルカリ型水電解、固体高分子形水電解又はこれらの組み合わせであってもよい。電解槽１０における電解方式は、ＰＥＭ（Proton Exchange Membrane：プロトン交換膜）型水電解、アルカリ型水電解及びＡＥＭ（Anion Exchange Membrane：アニオン交換膜）型水電解などであってもよい。 The electrolytic cell 10 electrolyzes water. Hydrogen and oxygen are produced by the electrolysis of water. The electrolysis method used in the electrolytic cell 10 may be alkaline water electrolysis, solid polymer water electrolysis, or a combination of these. The electrolysis method used in the electrolytic cell 10 may be PEM (Proton Exchange Membrane) water electrolysis, alkaline water electrolysis, or AEM (Anion Exchange Membrane) water electrolysis, etc.
電解槽１０は、膜１１と、カソード１２と、アノード１３とを含んでいる。電解槽１０は、カソード１２及びアノード１３と電気的に接続された図示しない直流電源を含んでおり、カソード１２及びアノード１３に電圧を印加することにより水が電気分解される。 The electrolytic cell 10 includes a membrane 11, a cathode 12, and an anode 13. The electrolytic cell 10 includes a DC power supply (not shown) electrically connected to the cathode 12 and anode 13, and water is electrolyzed by applying a voltage to the cathode 12 and anode 13.
循環流路２０では、電解槽１０で電気分解される水が循環する。電解装置１に供給される水には通常、純水が用いられるため、水を循環させることにより、純水を有効利用することができる。循環流路２０には、給水流路３０と、排水流路４０とが接続されている。給水流路３０は、循環流路２０に純水を給水する。純水は、２５℃における電気抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上の水であってもよい。純水の電気抵抗率は２０ＭΩ・ｃｍ以下であってもよく、１０ＭΩ・ｃｍ以下であってもよく、１．５ＭΩ・ｃｍ以下であってもよい。排水流路４０は、電解槽１０の下流であって給水流路３０を介した給水の上流において、循環流路２０内の水の一部又は全部を排水する。循環流路２０内の水の排水量を調節する流量調節装置４１が排水流路４０に設けられていてもよい。流量調節装置４１は排水流路４０内を流れる水の流量を調節することができ、流量調節装置４１によって排水流路４０から排水される循環流路２０内の水の量を調節することができる。これにより、電解槽１０で生成される水素分子の重水素存在比を調節することができる。流量調節装置４１は、流量調節バルブなどであってもよい。 The circulation flow path 20 circulates water electrolyzed in the electrolytic cell 10. Pure water is typically used as the water supplied to the electrolysis device 1, and circulating the water allows for effective use of the pure water. The circulation flow path 20 is connected to a water supply flow path 30 and a drainage flow path 40. The water supply flow path 30 supplies pure water to the circulation flow path 20. The pure water may have an electrical resistivity of 0.1 Ω·cm or more at 25°C. The electrical resistivity of the pure water may be 20 MΩ·cm or less, 10 MΩ·cm or less, or 1.5 MΩ·cm or less. The drainage flow path 40, downstream of the electrolytic cell 10 and upstream of the water supplied via the water supply flow path 30, drains some or all of the water in the circulation flow path 20. A flow rate regulator 41 that adjusts the amount of water drained from the circulation flow path 20 may be provided in the drainage flow path 40. The flow rate regulator 41 can adjust the flow rate of water flowing through the drainage flow path 40, and can adjust the amount of water in the circulation flow path 20 that is discharged from the drainage flow path 40. This makes it possible to adjust the deuterium abundance ratio of the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10. The flow rate regulator 41 may be a flow rate control valve, etc.
循環流路２０は、カソード側給水管２１と、アノード側給水管２２と、カソード側排水管２３と、アノード側排水管２４とを含んでいてもよい。電解装置１は、循環流路２０に設けられた電解液給水タンク５０と、循環流路２０に設けられた水素気液分離器６０と、循環流路２０に設けられた酸素気液分離器６５とを備えていてもよい。カソード側給水管２１にはポンプ２５が設けられている。アノード側給水管２２にはポンプ２６が設けられている。カソード側排水管２３には水素気液分離器６０が設けられている。アノード側排水管２４には酸素気液分離器６５が設けられている。 The circulation flow path 20 may include a cathode-side water supply pipe 21, an anode-side water supply pipe 22, a cathode-side drain pipe 23, and an anode-side drain pipe 24. The electrolysis device 1 may also include an electrolyte water supply tank 50 provided in the circulation flow path 20, a hydrogen gas-liquid separator 60 provided in the circulation flow path 20, and an oxygen gas-liquid separator 65 provided in the circulation flow path 20. A pump 25 is provided in the cathode-side water supply pipe 21. A pump 26 is provided in the anode-side water supply pipe 22. The hydrogen gas-liquid separator 60 is provided in the cathode-side drain pipe 23. The oxygen gas-liquid separator 65 is provided in the anode-side drain pipe 24.
電解液給水タンク５０には、給水流路３０を介して補給水が供給され、電解槽１０で電解するための水が貯留される。電解液給水タンク５０の出口は、カソード側給水管２１を介して電解槽１０のカソード１２側の入口と接続されている。そして、ポンプ２５を駆動させることにより、電解液給水タンク５０から電解槽１０のカソード１２側へ水が供給される。また、電解液給水タンク５０の出口は、アノード側給水管２２を介して電解槽１０のアノード１３側の入口と接続されている。そして、ポンプ２６を駆動させることにより、電解液給水タンク５０から電解槽１０のアノード１３側へ水が供給される。 The electrolyte water supply tank 50 receives makeup water via the water supply flow path 30 and stores water for electrolysis in the electrolytic cell 10. The outlet of the electrolyte water supply tank 50 is connected to the inlet on the cathode 12 side of the electrolytic cell 10 via the cathode side water supply pipe 21. By driving the pump 25, water is supplied from the electrolyte water supply tank 50 to the cathode 12 side of the electrolytic cell 10. The outlet of the electrolyte water supply tank 50 is connected to the inlet on the anode 13 side of the electrolytic cell 10 via the anode side water supply pipe 22. By driving the pump 26, water is supplied from the electrolyte water supply tank 50 to the anode 13 side of the electrolytic cell 10.
電解槽１０のカソード１２側の出口は、カソード側排水管２３を介して電解液給水タンク５０の入口と接続されている。カソード側排水管２３には、水素気液分離器６０が設けられている。電解槽１０のアノード１３側の出口は、アノード側排水管２４を介して電解液給水タンク５０の入口と接続されている。アノード側排水管２４には、酸素気液分離器６５が設けられている。電解槽１０を通過した水は、カソード１２で生成された水素ガスと共に水素気液分離器６０に供給され、アノード１３で生成された酸素ガスと共に酸素気液分離器６５に供給される。 The outlet on the cathode 12 side of the electrolytic cell 10 is connected to the inlet of the electrolyte water supply tank 50 via the cathode side drain pipe 23. A hydrogen gas-liquid separator 60 is provided in the cathode side drain pipe 23. The outlet on the anode 13 side of the electrolytic cell 10 is connected to the inlet of the electrolyte water supply tank 50 via the anode side drain pipe 24. An oxygen gas-liquid separator 65 is provided in the anode side drain pipe 24. Water that has passed through the electrolytic cell 10 is supplied to the hydrogen gas-liquid separator 60 together with the hydrogen gas produced at the cathode 12, and is supplied to the oxygen gas-liquid separator 65 together with the oxygen gas produced at the anode 13.
水素気液分離器６０では、カソード１２で電気分解によって生成された水素と電解槽１０で電気分解されずに排出された水とが分離される。水素気液分離器６０で分離された水素は回収され、例えば貯蔵タンクに貯蔵される。一方、水素気液分離器６０で分離された水は、カソード側排水管２３を通って電解液給水タンク５０に供給される。 The hydrogen-gas-liquid separator 60 separates the hydrogen produced by electrolysis at the cathode 12 from the water discharged from the electrolytic cell 10 without being electrolyzed. The hydrogen separated by the hydrogen-gas-liquid separator 60 is recovered and stored, for example, in a storage tank. Meanwhile, the water separated by the hydrogen-gas-liquid separator 60 is supplied to the electrolyte water supply tank 50 through the cathode-side drain pipe 23.
酸素気液分離器６５では、アノード１３で電気分解によって生成された酸素と、電解槽１０で電気分解されずに排出された水とが分離される。酸素気液分離器６５で分離された酸素は、例えば貯蔵タンクに貯蔵される。一方、酸素気液分離器６５で分離された水は、アノード側排水管２４を通って電解液給水タンク５０に供給される。 The oxygen-gas-liquid separator 65 separates the oxygen produced by electrolysis at the anode 13 from the water discharged without being electrolyzed in the electrolytic cell 10. The oxygen separated by the oxygen-gas-liquid separator 65 is stored, for example, in a storage tank. Meanwhile, the water separated by the oxygen-gas-liquid separator 65 is supplied to the electrolyte water supply tank 50 through the anode-side drain pipe 24.
電解液給水タンク５０には、電解槽１０で電解されずに電解槽１０から排出された水が貯留され、水が電解槽１０と電解液給水タンク５０との間を循環している。 The electrolyte water supply tank 50 stores water that is not electrolyzed in the electrolytic cell 10 and is discharged from the electrolytic cell 10, and water circulates between the electrolytic cell 10 and the electrolyte water supply tank 50.
電解装置１は制御部７０を備えていてもよい。制御部７０は、電解槽１０、ポンプ２５、ポンプ２６及び流量調節装置４１からなる群より選択される少なくともいずれか１つと電気的に接続されていてもよい。制御部７０は、電解槽１０の印加電圧及び電流密度の少なくともいずれか一方を制御してもよい。制御部７０は、ポンプ２５及びポンプ２６の少なくともいずれか一方を操作することにより、電解槽１０へ供給される水の流量を制御してもよい。制御部７０は、流量調節装置４１を操作することにより、排水流路４０から排水される循環流路２０内の水の流量を制御してもよい。これらの制御により、電解槽１０で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比を調節することができる。 The electrolysis device 1 may include a control unit 70. The control unit 70 may be electrically connected to at least one selected from the group consisting of the electrolytic cell 10, the pump 25, the pump 26, and the flow rate regulator 41. The control unit 70 may control at least one of the applied voltage and current density of the electrolytic cell 10. The control unit 70 may control the flow rate of water supplied to the electrolytic cell 10 by operating at least one of the pump 25 and the pump 26. The control unit 70 may control the flow rate of water in the circulation flow path 20 that is discharged from the discharge flow path 40 by operating the flow rate regulator 41. These controls make it possible to adjust the ratio of deuterium to protium in the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10.
次に、ＰＥＭ型水電解装置、アルカリ型水電解装置及びＡＥＭ型水電解装置における電解反応について詳細に説明する。 Next, we will explain in detail the electrolysis reactions in PEM-type water electrolysis devices, alkaline water electrolysis devices, and AEM-type water electrolysis devices.
（ＰＥＭ型水電解装置）
まず、ＰＥＭ型水電解装置の一例について、図２を用いて説明する。図２に示すように、ＰＥＭ型水電解装置では、電解槽１０のアノード側給水管２２を通じてアノード１３に水が給水される。アノード１３では、電気分解により、水から酸素及び水素イオン（Ｈ＋）が生成される。膜１１はＰＥＭであり、水素イオン（Ｈ＋）は膜１１を透過し、アノード１３側からカソード１２側へ移動する。カソード１２では、膜１１を透過した水素イオンから水素ガスが生成される。カソード１２側へはカソード側給水管２１を通じて水が供給されてもよく、カソード側給水管２１を通じて水が供給されなくてもよい。
(PEM type water electrolysis device)
First, an example of a PEM water electrolysis apparatus will be described with reference to Fig. 2. As shown in Fig. 2, in a PEM water electrolysis apparatus, water is supplied to an anode 13 through an anode-side water supply pipe 22 of an electrolytic cell 10. At the anode 13, oxygen and hydrogen ions (H + ) are produced from water by electrolysis. The membrane 11 is a PEM, and the hydrogen ions (H + ) permeate the membrane 11 and move from the anode 13 side to the cathode 12 side. At the cathode 12, hydrogen gas is produced from the hydrogen ions that have permeated the membrane 11. Water may be supplied to the cathode 12 side through a cathode-side water supply pipe 21, or it is not necessary to supply water through the cathode-side water supply pipe 21.
重水素イオン（Ｄ＋）が膜１１を透過する速度は、軽水素イオン（Ｈ＋）が膜１１を透過する速度よりも遅い。また、アノード１３において、ＨＤＯ及びＤ２ＯからＤ＋が生成される速度は、Ｈ２ＯからＨ＋が生成される速度よりも遅い。そのため、カソード１２では、軽水素ガスが生成される量よりも、ＨＤガス及びＤ２ガスのような重水素ガスが生成される量が少なくなる。したがって、ＰＥＭ型水電解装置で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。 The rate at which deuterium ions (D + ) permeate the membrane 11 is slower than the rate at which hydrogen ions (H + ) permeate the membrane 11. Furthermore, the rate at which D + is produced from HDO and D 2 O at the anode 13 is slower than the rate at which H + is produced from H 2 O. Therefore, at the cathode 12, the amount of deuterium gas, such as HD gas and D 2 gas, produced is less than the amount of hydrogen gas produced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the hydrogen molecules produced in the PEM water electrolysis apparatus is smaller than the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the water supplied to the electrolytic cell 10.
（アルカリ型水電解装置）
次に、アルカリ型水電解装置の一例について、図３を用いて説明する。図３に示すように、アルカリ型水電解装置では、カソード側給水管２１及びアノード側給水管２２を通じ、電解槽１０のカソード１２及びアノード１３に水がそれぞれ供給される。カソード１２では、電気分解により、水から水素及び水酸化物イオン（ＯＨ－）が生成される。水酸化物イオン（ＯＨ－）は、膜１１を透過し、カソード１２側からアノード１３側へ移動する。アノード１３では、膜１１を透過した水酸化物イオン（ＯＨ－）から酸素が生成される。膜１１は隔膜であって、隔膜は、ポリスルホン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、アスベスト、ポリオレフィン及びアニオン交換膜（ＡＥＭ）からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。アニオン交換膜は、四級アンモニウム基及びイミダゾリウム基を有する樹脂であってもよい。電解槽１０を通過するアルカリ水はアルカリ金属水酸化物の水溶液を含んでいてもよい。アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
(Alkaline water electrolysis device)
Next, an example of an alkaline water electrolysis apparatus will be described with reference to FIG. 3 . As shown in FIG. 3 , in the alkaline water electrolysis apparatus, water is supplied to the cathode 12 and the anode 13 of the electrolytic cell 10 through a cathode-side water supply pipe 21 and an anode-side water supply pipe 22, respectively. At the cathode 12, hydrogen and hydroxide ions (OH − ) are produced from water by electrolysis. The hydroxide ions (OH − ) permeate the membrane 11 and move from the cathode 12 side to the anode 13 side. At the anode 13, oxygen is produced from the hydroxide ions (OH − ) that have permeated the membrane 11. The membrane 11 is a diaphragm, and may contain at least one selected from the group consisting of polysulfone, PTFE (polytetrafluoroethylene), asbestos, polyolefin, and an anion exchange membrane (AEM). The anion exchange membrane may be a resin having a quaternary ammonium group and an imidazolium group. The alkaline water passing through the electrolytic cell 10 may contain an aqueous solution of an alkali metal hydroxide. The alkali metal hydroxide may contain at least one of sodium hydroxide and potassium hydroxide.
カソード１２でＨＤＯ及びＤ２ＯからＯＤ－並びにＨＤガス及びＤ２ガスが生成される速度は、Ｈ２ＯからＯＨ－及びＨ２ガスが生成される速度よりも遅い。そのため、カソード１２では、軽水素ガスが生成される量よりも、ＨＤガス及びＤ２ガスのような重水素ガスが生成される量が少なくなる。したがって、アルカリ型水電解装置で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。 The rate at which OD − and HD gas and D 2 gas are produced from HDO and D 2 O at the cathode 12 is slower than the rate at which OH − and H 2 gas are produced from H 2 O. Therefore, the amount of deuterium gas such as HD gas and D 2 gas produced at the cathode 12 is less than the amount of hydrogen gas produced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the hydrogen molecules produced in the alkaline water electrolysis apparatus is smaller than the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the water supplied to the electrolytic cell 10.
（ＡＥＭ型水電解装置）
次に、ＡＥＭ型水電解装置の一例について、図４を用いて説明する。図４に示すように、ＡＥＭ型水電解装置では、アノード側給水管２２を通じて電解槽１０のアノード１３に水が給水される。水はＡＥＭである膜１１を透過し、アノード１３側からカソード１２側へ移動する。カソード１２では、電気分解により、膜１１を透過した水から水素及び水酸化物イオン（ＯＨ－）が生成される。カソード１２で生成された水酸化物イオン（ＯＨ－）は、膜１１を透過し、カソード１２側からアノード１３側へ移動する。アノード１３では、膜１１を透過した水酸化物イオン（ＯＨ－）から酸素及び水が生成される。カソード１２側へはカソード側給水管２１を通じて水が供給されてもよく、カソード側給水管２１を通じて水が供給されなくてもよい。
(AEM type water electrolysis device)
Next, an example of an AEM water electrolysis apparatus will be described with reference to FIG. 4 . As shown in FIG. 4 , in the AEM water electrolysis apparatus, water is supplied to the anode 13 of the electrolytic cell 10 through an anode-side water supply pipe 22. The water permeates a membrane 11, which is an AEM, and moves from the anode 13 side to the cathode 12 side. At the cathode 12, hydrogen and hydroxide ions (OH − ) are produced from the water that has permeated the membrane 11 by electrolysis. The hydroxide ions (OH − ) produced at the cathode 12 permeate the membrane 11 and move from the cathode 12 side to the anode 13 side. At the anode 13, oxygen and water are produced from the hydroxide ions (OH − ) that have permeated the membrane 11. Water may or may not be supplied to the cathode 12 side through a cathode-side water supply pipe 21.
ＨＤＯ及びＤ２Ｏが膜１１を透過する速度は、Ｈ２Ｏが膜１１を透過する速度よりも遅い。また、カソード１２において、ＨＤＯ及びＤ２ＯからＨＤガス及びＤ２ガスが生成される速度は、Ｈ２ＯからＨ２ガスが生成される速度よりも遅い。そのため、カソード１２では、軽水素ガスが生成される量よりも、ＨＤガス及びＤ２ガスのような重水素ガスが生成される量が少なくなる。したがって、ＡＥＭ型水電解装置で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。 The rate at which HDO and D2O permeate the membrane 11 is slower than the rate at which H2O permeates the membrane 11. Furthermore, the rate at which HD gas and D2 gas are produced from HDO and D2O at the cathode 12 is slower than the rate at which H2 gas is produced from H2O . Therefore, at the cathode 12, the amount of deuterium gas such as HD gas and D2 gas produced is less than the amount of hydrogen gas produced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the hydrogen molecules produced by the AEM water electrolysis apparatus is smaller than the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the water supplied to the electrolytic cell 10.
（中高温水蒸気電解装置）
次に、中高温水蒸気電解装置の一例について、図５を用いて説明する。本実施形態に係る電解装置１において、電解槽１０における電解方式は、ＳＯＥＣ（固体酸化物形電解セル：Solid Oxide Electrolysis Cell）型水電解及びＰＣＥＣ（プロトン伝導形セラミック電解セル：Protonic Ceramic Electrolysis Cell）型水電解又はこれらの組み合わせであってもよい。図５に示すように、本実施形態に係る電解装置１は、循環流路２０に設けられた熱交換器８０をさらに備えている。これ以外は、図１に示す低温型水電解装置と同様であるため説明を省略する。
(medium-high temperature steam electrolysis equipment)
Next, an example of a medium- to high-temperature steam electrolysis device will be described with reference to Fig. 5 . In the electrolysis device 1 according to this embodiment, the electrolysis method in the electrolytic cell 10 may be SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell) water electrolysis, PCEC (Protonic Ceramic Electrolysis Cell) water electrolysis, or a combination of these. As shown in Fig. 5 , the electrolysis device 1 according to this embodiment further includes a heat exchanger 80 provided in the circulation flow path 20. The rest of the device is the same as the low-temperature water electrolysis device shown in Fig. 1 , and therefore description thereof will be omitted.
熱交換器８０は、電解槽１０に給水される水の熱と、電解槽１０から排水される水の熱とを交換する。熱交換器８０は、カソード側給水管２１とカソード側排水管２３とに跨るように設けられた第１熱交換器と、アノード側給水管２２とアノード側排水管２４とに跨るように設けられた第２熱交換器とを含んでいてもよい。第１熱交換器は、電解槽１０のカソード１２側に供給される水の熱と、電解槽１０のカソード１２側から排出される水の熱とを交換することができる。第２熱交換器は、電解槽１０のアノード１３側に供給される水の熱と、電解槽１０のアノード１３側から排出される水の熱とを交換することができる。なお、熱交換器８０に代え、電解槽１０に給水される水を加熱する図示しない加熱器が、カソード側給水管２１及びアノード側給水管２２の少なくともいずれか一方に設けられてもよい。 The heat exchanger 80 exchanges heat between the water supplied to the electrolytic cell 10 and the water discharged from the electrolytic cell 10. The heat exchanger 80 may include a first heat exchanger provided across the cathode-side water supply pipe 21 and the cathode-side water discharge pipe 23, and a second heat exchanger provided across the anode-side water supply pipe 22 and the anode-side water discharge pipe 24. The first heat exchanger can exchange heat between the water supplied to the cathode 12 side of the electrolytic cell 10 and the water discharged from the cathode 12 side of the electrolytic cell 10. The second heat exchanger can exchange heat between the water supplied to the anode 13 side of the electrolytic cell 10 and the water discharged from the anode 13 side of the electrolytic cell 10. Instead of the heat exchanger 80, a heater (not shown) for heating the water supplied to the electrolytic cell 10 may be provided in at least one of the cathode-side water supply pipe 21 and the anode-side water supply pipe 22.
次に、ＳＯＥＣ型水電解装置及びＰＣＥＣ型水電解装置における電解反応について詳細に説明する。 Next, we will explain in detail the electrolysis reactions in SOEC and PCEC water electrolysis systems.
（ＳＯＥＣ型水電解装置）
ＳＯＥＣ型水電解装置の一例について、図６を用いて説明する。図６に示すように、ＳＯＥＣ型水電解装置では、カソード側給水管２１を通じて電解槽１０のカソード１２に水蒸気が供給される。カソード１２では、電気分解によって水蒸気から水素ガス及び酸素イオン（Ｏ２－）が生成される。酸素イオン（Ｏ２－）は膜１１を透過し、カソード１２側からアノード１３側へ移動する。アノード１３では、膜１１を透過した酸素イオン（Ｏ２－）から酸素ガスが生成される。
(SOEC type water electrolyzer)
An example of an SOEC water electrolysis apparatus will be described with reference to Fig. 6. As shown in Fig. 6, in an SOEC water electrolysis apparatus, water vapor is supplied to a cathode 12 of an electrolytic cell 10 through a cathode-side water supply pipe 21. At the cathode 12, hydrogen gas and oxygen ions (O 2- ) are produced from the water vapor by electrolysis. The oxygen ions (O 2- ) permeate the membrane 11 and move from the cathode 12 side to the anode 13 side. At the anode 13, oxygen gas is produced from the oxygen ions (O 2- ) that have permeated the membrane 11.
カソード１２でＨＤＯ及びＤ２ＯからＨＤガス及びＤ２ガスが生成される速度は、Ｈ２ＯからＨ２ガスが生成される速度よりも遅い。そのため、カソード１２では、軽水素ガスが生成される量よりも、ＨＤガス及びＤ２ガスのような重水素ガスが生成される量が少なくなる。したがって、ＳＯＥＣ型水電解装置で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。 The rate at which HD gas and D2 gas are produced from HDO and D2 O at the cathode 12 is slower than the rate at which H2 gas is produced from H2 O. Therefore, the amount of deuterium gas such as HD gas and D2 gas produced at the cathode 12 is less than the amount of hydrogen gas produced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the hydrogen molecules produced in the SOEC water electrolysis apparatus is smaller than the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the water supplied to the electrolytic cell 10.
（ＰＣＥＣ型水電解装置）
次に、ＰＣＥＣ型水電解装置の一例について、図７を用いて説明する。図７に示すように、ＰＣＥＣ型水電解装置では、アノード側給水管２２を通じてアノード１３に水蒸気が供給される。アノード１３では、電気分解によって水蒸気から酸素ガス及び水素イオン（Ｈ＋）が生成される。水素イオン（Ｈ＋）は膜１１を透過し、アノード１３側からカソード１２側へ移動する。カソード１２では、膜１１を透過した水素イオン（Ｈ＋）から水素ガスが生成される。
(PCEC type water electrolysis device)
Next, an example of a PCEC water electrolysis apparatus will be described with reference to Fig. 7. As shown in Fig. 7, in the PCEC water electrolysis apparatus, water vapor is supplied to the anode 13 through the anode-side water supply pipe 22. At the anode 13, oxygen gas and hydrogen ions (H + ) are produced from the water vapor by electrolysis. The hydrogen ions (H + ) permeate the membrane 11 and move from the anode 13 side to the cathode 12 side. At the cathode 12, hydrogen gas is produced from the hydrogen ions (H + ) that have permeated the membrane 11.
重水素イオン（Ｄ＋）が膜１１を透過する速度は、軽水素イオン（Ｈ＋）が膜１１を透過する速度よりも遅い。また、アノード１３において、ＨＤＯ及びＤ２ＯからＤ＋が生成される速度は、Ｈ２ＯからＨ＋が生成される速度よりも遅い。そのため、カソード１２では、軽水素ガスが生成される量よりも、ＨＤガス及びＤ２ガスのような重水素ガスが生成される量が少なくなる。したがって、ＰＣＥＣ型水電解装置で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。 The rate at which deuterium ions (D + ) permeate the membrane 11 is slower than the rate at which hydrogen ions (H + ) permeate the membrane 11. Furthermore, the rate at which D + is produced from HDO and D 2 O at the anode 13 is slower than the rate at which H + is produced from H 2 O. Therefore, at the cathode 12, the amount of deuterium gas such as HD gas and D 2 gas produced is less than the amount of hydrogen gas produced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the hydrogen molecules produced by the PCEC water electrolysis apparatus is smaller than the abundance ratio of deuterium to hydrogen in the water supplied to the electrolytic cell 10.
以上のように、いずれの電解方式であっても、生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。一方、電解槽１０から排出される水の重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の重水素存在比よりも大きくなる。本実施形態に係る電解装置１では、排水流路４０によって循環流路２０内の水の一部又は全部が排水され、給水流路３０によって循環流路２０に純水が供給される。そのため、循環流路２０内を流れる水の重水素存在比は希釈されて小さくなり、電解槽１０で生成される水素分子の重水素存在比もさらに小さくなる。そのため、電解槽１０の水電解で生成された水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい。 As described above, regardless of the electrolysis method used, the deuterium to proton abundance ratio in the generated hydrogen molecules is lower than the deuterium to proton abundance ratio in the water supplied to the electrolytic cell 10. On the other hand, the deuterium abundance ratio in the water discharged from the electrolytic cell 10 is higher than the deuterium abundance ratio in the water supplied to the electrolytic cell 10. In the electrolysis device 1 according to this embodiment, some or all of the water in the circulation flow path 20 is drained by the drainage flow path 40, and pure water is supplied to the circulation flow path 20 by the water supply flow path 30. As a result, the deuterium abundance ratio of the water flowing in the circulation flow path 20 is diluted and reduced, and the deuterium abundance ratio of the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10 is further reduced. Therefore, the deuterium to proton abundance ratio in the hydrogen molecules generated by water electrolysis in the electrolytic cell 10 is lower than the deuterium to proton abundance ratio in nature.
なお、図８に示すように、電解槽１０に供給される水がアルカリ水であり、電解装置１は膜分離装置９０をさらに備えていてもよい。膜分離装置９０は、排水流路４０に設けられていてもよい。膜分離装置９０は、アルカリ水のうちの水を選択的に透過する透過膜を含んでいてもよい。半透膜は、アルカリ水中の水を選択的に透過する。半透膜は、アルカリ水中の水を透過させるが、ナトリウムイオン及びカリウムイオンなどの金属イオンを透過させない。そのため、循環流路２０の外側にアルカリ水を排出せず、水のみを排出することができる。 As shown in FIG. 8, the water supplied to the electrolytic cell 10 may be alkaline water, and the electrolysis device 1 may further include a membrane separation device 90. The membrane separation device 90 may be provided in the wastewater flow path 40. The membrane separation device 90 may include a permeable membrane that selectively allows the water in the alkaline water to pass through. The semipermeable membrane selectively allows the water in the alkaline water to pass through. The semipermeable membrane allows the water in the alkaline water to pass through but does not allow metal ions such as sodium ions and potassium ions to pass through. Therefore, it is possible to discharge only water without discharging alkaline water outside the circulation flow path 20.
半透膜は、平膜、中空糸膜及びスパイラル膜からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。半透膜の孔径は、水分子を透過し、被処理水中のナトリウムイオンなどを透過しない程度の大きさであればよい。半透膜の孔径は、０．５ｎｍ以上であってもよく、１ｎｍ以上であってもよい。また、半透膜の孔径は、１０ｎｍ以下であってもよく、５ｎｍ以下であってもよく、２ｎｍ以下であってもよい。半透膜は、逆浸透膜（ＲＯ膜）であってもよい。半透膜は、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン及びセラミックからなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。 The semipermeable membrane may include at least one membrane selected from the group consisting of a flat membrane, a hollow fiber membrane, and a spiral membrane. The pore size of the semipermeable membrane may be large enough to allow water molecules to pass through but not allow sodium ions and other impurities in the water to be treated to pass through. The pore size of the semipermeable membrane may be 0.5 nm or more, or 1 nm or more. The pore size of the semipermeable membrane may also be 10 nm or less, 5 nm or less, or 2 nm or less. The semipermeable membrane may be a reverse osmosis membrane (RO membrane). The semipermeable membrane may include at least one membrane selected from the group consisting of cellulose acetate, polyacrylonitrile, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and ceramic.
次に、図１で示す電解装置を種々の条件で運転した場合における、軽水素に対する重水素存在比をシミュレーションによって評価した。運転条件を表１に示し、軽水素に対する重水素存在比を表２に示す。 Next, we conducted a simulation to evaluate the ratio of deuterium to protons when the electrolysis device shown in Figure 1 was operated under various conditions. The operating conditions are shown in Table 1, and the ratio of deuterium to protons is shown in Table 2.
表１中、水利用率は、電解槽供給水の水量に対する電解消費水の水量の体積比である。電解槽供給水は、カソード側給水管２１及びアノード側給水管２２を通じて電解槽１０に供給される水である。電解消費水は、電解槽１０で電解によって消費される水である。 In Table 1, the water utilization rate is the volume ratio of the amount of water consumed by electrolysis to the amount of water supplied to the electrolytic cell. The water supplied to the electrolytic cell is water supplied to the electrolytic cell 10 through the cathode side water supply pipe 21 and the anode side water supply pipe 22. The water consumed by electrolysis is water consumed by electrolysis in the electrolytic cell 10.
分離係数は、次の数式で表される値である。 The separation factor is a value expressed by the following formula:
α＝（［Ｄ］Ｌ）／（［Ｄ］Ｇ） α=([D] L )/([D] G )
上記数式中、αは分離係数、［Ｄ］Ｌは電解槽供給水の軽水素に対する重水素存在比、及び［Ｄ］Ｇは電解槽１０で生成される水素ガス（水素分子）の軽水素に対する重水素存在比を示す。 In the above formula, α is a separation coefficient, [D] L is the abundance ratio of deuterium to proton in the water supplied to the electrolytic cell, and [D] G is the abundance ratio of deuterium to proton in the hydrogen gas (hydrogen molecules) generated in the electrolytic cell 10.
分離係数は、電解槽１０の運転条件である印加電圧と電流密度を操作変数として制御することができる。印加電圧を小さくするほど、生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は小さくなる。また、電流密度を小さくするほど、生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は小さくなる。さらに、分離係数は、電極触媒の金属種を選択することによって制御することもできる。分離係数は、Ｃｕ＞Ｆｅ＞Ｎｉ＞Ａｇ＞Ａｕ＞Ｐｔ＞Ｓｎの順番で増加する傾向がある。 The separation factor can be controlled by using the applied voltage and current density, which are the operating conditions of the electrolytic cell 10, as manipulated variables. The lower the applied voltage, the lower the ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules produced. Furthermore, the lower the current density, the lower the ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules produced. Furthermore, the separation factor can also be controlled by selecting the metal species of the electrode catalyst. Separation factors tend to increase in the following order: Cu > Fe > Ni > Ag > Au > Pt > Sn.
ブロー比は、生成水の流量に対するブロー水の流量の体積比である。生成水は、電解槽１０で電解されずに電解槽１０から排出された水である。ブロー水は、排水流路４０から排出される水である。流量は、単位時間当たりの水の量である。水素ガス発生量は、電解槽１０で電解によって発生した水素ガス（水素分子）の量である。 The blowdown ratio is the volume ratio of the flow rate of blown-down water to the flow rate of produced water. Produced water is water that is not electrolyzed in the electrolytic cell 10 and is discharged from the electrolytic cell 10. Blowdown water is water that is discharged from the drainage flow path 40. The flow rate is the amount of water per unit time. The amount of hydrogen gas generated is the amount of hydrogen gas (hydrogen molecules) generated by electrolysis in the electrolytic cell 10.
表２中、補給水は、給水流路３０を通じて循環流路２０へ供給される純水である。純水の軽水素に対する重水素存在比は１５０ｐｐｍに設定している。電解槽供給水は、上述したように、電解槽１０に供給される水である。電解槽供給水は、生成水がブロー水として排出されずに循環流路２０内で循環する水と補給水との混合水である。本例では、電解槽供給水の軽水素に対する重水素存在比は、補給水の軽水素に対する重水素存在比よりも大きくなっている。 In Table 2, makeup water is pure water supplied to the circulation flow path 20 through the water supply flow path 30. The ratio of deuterium to hydrogen in the pure water is set to 150 ppm. As described above, electrolytic cell supply water is water supplied to the electrolytic cell 10. The electrolytic cell supply water is a mixture of make-up water and water that is produced and circulates within the circulation flow path 20 without being discharged as blow-down water. In this example, the ratio of deuterium to hydrogen in the electrolytic cell supply water is greater than the ratio of deuterium to hydrogen in the make-up water.
表２に示すように、電解装置の運転条件により、電解槽１０で生成された水素ガスの軽水素に対する重水素存在比を制御することが可能となる。具体的には、水利用率が少ないほど、重水素存在比を低減することができる。また、分離係数を大きくするほど、重水素存在比を低減することができる。また、ブロー比が多いほど、重水素存在比を低減することができる。 As shown in Table 2, the ratio of deuterium to protons in the hydrogen gas produced in the electrolytic cell 10 can be controlled by adjusting the operating conditions of the electrolysis device. Specifically, the lower the water utilization rate, the more the deuterium ratio can be reduced. Furthermore, the larger the separation factor, the more the deuterium ratio can be reduced. Furthermore, the higher the blowdown ratio, the more the deuterium ratio can be reduced.
したがって、水利用率、分離係数、及びブロー比からなる群より選択される少なくとも一種を制御してもよい。水利用率は、電解槽に供給される水の水量に対する電解槽１０で電解によって消費される水の水量の比である。分離係数は、電解槽１０で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比に対する電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比の比である。ブロー比は、電解槽１０から排出される水の流量に対する排水工程で排水される水の流量の比である。上記のような運転操作によって重水素存在比が小さい水素分子を生成することにより、化石燃料由来の水素分子とさらに容易に判別することができる。これらの制御は、制御部７０により、電解槽１０、ポンプ２５、ポンプ２６及び流量調節装置４１を制御することにより実施してもよい。 Therefore, at least one selected from the group consisting of water utilization rate, separation factor, and blowdown ratio may be controlled. The water utilization rate is the ratio of the amount of water consumed by electrolysis in the electrolytic cell 10 to the amount of water supplied to the electrolytic cell. The separation factor is the ratio of the amount of deuterium to protons in the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10 to the amount of deuterium to protons in the water supplied to the electrolytic cell 10. The blowdown ratio is the ratio of the flow rate of water discharged in the drainage process to the flow rate of water discharged from the electrolytic cell 10. By generating hydrogen molecules with a low deuterium abundance ratio through the above-mentioned operating operations, they can be more easily distinguished from hydrogen molecules derived from fossil fuels. These controls may be performed by the control unit 70 controlling the electrolytic cell 10, pumps 25 and 26, and flow rate adjustment device 41.
対象分子の重水素存在比を計測し、水素分子の重水素存在比が表１の運転条件をもとに算出される程度であった場合には、対象分子が電解水素含有分子であると容易に判定することができる。また、再生エネルギー由来の燃料又は原料の製造元から発行される重水素存在比の仕様書と照らし合わせることで、対象分子の品質を保証することができる。 When the deuterium abundance ratio of the target molecule is measured and the deuterium abundance ratio of the hydrogen molecule is found to be at the level calculated based on the operating conditions in Table 1, it can be easily determined that the target molecule is an electrolytic hydrogen-containing molecule. Furthermore, by comparing this with the deuterium abundance ratio specifications issued by the manufacturer of the renewable energy-derived fuel or raw material, the quality of the target molecule can be guaranteed.
以上説明したように、本実施形態に係る電解装置１は、水を電気分解する電解槽１０と、電解槽１０で電気分解される水が循環する循環流路２０と、循環流路２０に純水を給水する給水流路３０とを備えている。電解装置１は、電解槽１０の下流であって給水流路３０を介した給水の上流において、循環流路２０内の水の一部又は全部を排水する排水流路４０を備えている。電解槽１０の水電解で生成された水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい。 As described above, the electrolysis device 1 according to this embodiment comprises an electrolytic cell 10 that electrolyzes water, a circulation flow path 20 through which the water electrolyzed in the electrolytic cell 10 circulates, and a water supply flow path 30 that supplies pure water to the circulation flow path 20. The electrolysis device 1 also comprises a drainage flow path 40 that drains some or all of the water in the circulation flow path 20, downstream of the electrolytic cell 10 and upstream of the water supply via the water supply flow path 30. The abundance ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules produced by water electrolysis in the electrolytic cell 10 is smaller than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
本実施形態に係る電解方法は、電解槽１０で水を電気分解する電解工程と、電解槽１０で電気分解される水を循環する循環流路２０に純水を給水する給水工程とを含んでいる。電解方法は、電解槽１０の下流であって給水工程の給水よりも上流において、循環流路２０内の水の一部又は全部を排水する排水工程を含んでいる。電解槽１０の水電解で生成された水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい。 The electrolysis method according to this embodiment includes an electrolysis step in which water is electrolyzed in the electrolytic cell 10, and a water supply step in which pure water is supplied to the circulation flow path 20, which circulates the water electrolyzed in the electrolytic cell 10. The electrolysis method also includes a drainage step in which some or all of the water in the circulation flow path 20 is drained downstream of the electrolytic cell 10 and upstream of the water supplied in the water supply step. The abundance ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules produced by water electrolysis in the electrolytic cell 10 is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
本実施形態に係る電解装置及び電解方法では、電解槽１０で水を電気分解する。電解槽１０で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の軽水素に対する重水素存在比よりも小さくなる。一方、電解槽１０から排出される水の重水素存在比は、電解槽１０に供給される水の重水素存在比よりも大きくなる。本実施形態に係る電解装置１では、排水流路４０によって循環流路２０内の水の一部又は全部が排水され、給水流路３０によって循環流路２０に純水が供給される。そのため、循環流路２０内を流れる水の重水素存在比は希釈されて小さくなり、電解槽１０で生成される水素分子の重水素存在比もさらに小さくなる。そのため、電解槽１０の水電解で生成された水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい。 In the electrolysis device and electrolysis method according to this embodiment, water is electrolyzed in the electrolytic cell 10. The abundance ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10 is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in the water supplied to the electrolytic cell 10. On the other hand, the abundance ratio of deuterium to protons in the water discharged from the electrolytic cell 10 is higher than the abundance ratio of deuterium to protons in the water supplied to the electrolytic cell 10. In the electrolysis device 1 according to this embodiment, some or all of the water in the circulation flow path 20 is discharged by the drainage flow path 40, and pure water is supplied to the circulation flow path 20 by the water supply flow path 30. As a result, the abundance ratio of deuterium to protons in the water flowing in the circulation flow path 20 is diluted and reduced, and the abundance ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10 is further reduced. Therefore, the abundance ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules generated by water electrolysis in the electrolytic cell 10 is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature.
一方、循環流路２０内の水を排水しない場合には、電解槽１０に供給される水が最終的に全て電解されるため、電解槽１０で生成される水素分子の軽水素に対する重水素存在比は、天然における軽水素に対する重水素存在比と同じになる。そのため、本実施形態に係る電解装置及び電解方法では、循環流路２０内の水を排水しない場合と比較し、水素分子の軽水素に対する重水素存在比を低減することができる。また、重水素存在比が低減された水素分子を原料としてアンモニアや炭化水素などのような分子を生成することで、生成された分子の軽水素に対する重水素存在比を低減させることができる。 On the other hand, if the water in the circulation flow path 20 is not drained, all of the water supplied to the electrolytic cell 10 will eventually be electrolyzed, and the ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules generated in the electrolytic cell 10 will be the same as the ratio of deuterium to protons in nature. Therefore, with the electrolysis device and electrolysis method according to this embodiment, the ratio of deuterium to protons in the hydrogen molecules can be reduced compared to when the water in the circulation flow path 20 is not drained. Furthermore, by using hydrogen molecules with a reduced deuterium ratio as a raw material to generate molecules such as ammonia and hydrocarbons, the ratio of deuterium to protons in the generated molecules can be reduced.
そのため、本実施形態に係る電解装置及び電解方法によれば、対象分子が水電解によって生成された水素又は上記水素を原料として生成された分子であるか否かの確認を容易に実現することができる。 Therefore, the electrolysis device and electrolysis method according to this embodiment make it easy to confirm whether the target molecule is hydrogen produced by water electrolysis or a molecule produced using the hydrogen as a raw material.
特願２０２２－１７５５７２号（出願日：２０２２年１１月１日）の全内容は、ここに援用される。 The entire contents of Patent Application No. 2022-175572 (filing date: November 1, 2022) are incorporated herein by reference.
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。 Several embodiments have been described, but modifications or variations of the embodiments can be made based on the above disclosure. All components of the above embodiments and all features described in the claims may be individually extracted and combined, as long as they are not mutually inconsistent.
本開示は、例えば、国際連合が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、目標１２「持続可能な生産消費形態を確保する』及び目標１３『気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる」に貢献することができる。 This disclosure can contribute, for example, to the achievement of Goal 7 of the United Nations-led Sustainable Development Goals (SDGs), "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all," Goal 12, "Ensure sustainable consumption and production patterns," and Goal 13, "Take urgent action to combat climate change and its impacts."
１ 電解装置
１０ 電解槽
２０ 循環流路
３０ 給水流路
４０ 排水流路
９０ 膜分離装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrolysis device 10 Electrolytic cell 20 Circulation flow path 30 Water supply flow path 40 Drainage flow path 90 Membrane separation device
Claims (4)
前記対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、前記対象分子が前記電解水素含有分子であると判定し、
前記対象分子はアンモニア又は炭化水素である判定方法。 A method for determining whether a target molecule containing a hydrogen element is an electrolytic hydrogen-containing molecule including a molecule produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material, comprising:
determining that the target molecule is the electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to proton in nature;
A method for determining that the target molecule is ammonia or a hydrocarbon .
前記対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、前記対象分子が前記電解水素含有分子であると保証し、
前記対象分子はアンモニア又は炭化水素である品質保証方法。 A quality assurance method for assuring that target molecules containing hydrogen elements are electrolytic hydrogen-containing molecules including molecules produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material, comprising:
Ascertaining that the target molecule is the electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to proton in nature;
A quality assurance method wherein the target molecule is ammonia or a hydrocarbon .
前記判定部は、前記対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、前記対象分子が前記電解水素含有分子であると判定し、
前記対象分子はアンモニア又は炭化水素である判定装置。 a determination unit that determines whether or not a target molecule containing hydrogen element is an electrolytic hydrogen-containing molecule that includes a molecule produced using hydrogen molecules produced by water electrolysis as a raw material;
the determination unit determines that the target molecule is the electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to proton in the target molecule is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to proton in nature ;
The determination device , wherein the target molecule is ammonia or a hydrocarbon .
前記測定部で取得された前記対象分子の軽水素に対する重水素存在比が、天然における軽水素に対する重水素存在比よりも小さい予め定められた閾値以下である場合に、前記対象分子が前記電解水素含有分子であると判定する判定部と、
前記判定部で判定された判定結果を出力する出力部と、
を備える、請求項３に記載の判定装置。 a measurement unit for measuring the abundance ratio of deuterium to protium of the target molecule;
a determination unit that determines that the target molecule is the electrolytic hydrogen-containing molecule when the abundance ratio of deuterium to protons in the target molecule obtained by the measurement unit is equal to or less than a predetermined threshold value that is lower than the abundance ratio of deuterium to protons in nature;
an output unit that outputs the determination result determined by the determination unit;
The determination device according to claim 3 , comprising:
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