特許ウォッチ

公開番号2025126930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024020103
出願日2024-02-14
発明の名称水電解システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類C25B 9/00 20210101AFI20250825BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【解決手段】水電解システム10は、水を電気分解して酸素ガスと水素ガスとを生成する水電解スタック20と、水素ガスと、水とを分離する気液分離器30と、水素ガスを昇圧する水素昇圧スタック40と、不活性ガスを貯留し、水電解スタック20と水素昇圧スタック40とを繋ぐ水素流路110に接続されるガスタンク70と、開弁されると、不活性ガスを水素流路110に供給する供給弁124と、水素流路110に流入した酸素ガスの濃度が、予め定められた酸素濃度閾値を越えた場合、供給弁124を開弁する供給制御部162と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜がアノード電極とカソード電極とに挟持される膜電極構造体を有し、水を電気分解して酸素ガスと水素ガスとを生成する水電解スタックと、
前記水電解スタックによって生成された水素ガスと、前記水電解スタックによって電気分解されなかった水とを分離する気液分離器と、
電解質膜がアノード電極とカソード電極とに挟持される膜電極構造体を有し、前記気液分離器によって分離された水素ガスを昇圧する水素昇圧スタックと、
不活性ガスを貯留し、前記水電解スタックと前記水素昇圧スタックとを前記気液分離器を介して繋ぐ水素流路に接続されるガスタンクと、
開弁されると、前記ガスタンクに貯留された不活性ガスを前記水素流路に供給する供給弁と、
前記水素流路に流入した酸素ガスの濃度である酸素濃度が、予め定められた酸素濃度閾値を越えた場合、前記供給弁を開弁する供給制御部と、
を備える、水電解システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水電解システムであって、
前記ガスタンクは、前記水素流路中の、前記気液分離器と前記水素昇圧スタックとの間の区間に接続される、水電解システム。
【請求項３】
請求項１に記載の水電解システムであって、
前記気液分離器に設けられた開口に連通する排出流路と、
開弁されると、前記排出流路が外部に連通する排出弁と、
前記酸素濃度が前記酸素濃度閾値を越えた場合、前記排出弁を開弁する排出制御部と、
をさらに備える、水電解システム。
【請求項４】
請求項３に記載の水電解システムであって、
前記開口は、前記気液分離器の貯留可能水位よりも上の部位に設けられる、水電解システム。
【請求項５】
請求項１に記載の水電解システムであって、
前記酸素濃度が前記酸素濃度閾値を越えた場合、前記水電解スタックを制御して、前記水電解スタックの運転停止処理を開始させる水電解スタック制御部をさらに備える、水電解システム。
【請求項６】
請求項５に記載の水電解システムであって、
前記水電解スタックの運転が停止するまで、前記供給弁が開弁された状態が継続する、水電解システム。
【請求項７】
請求項５に記載の水電解システムであって、
前記酸素濃度が前記酸素濃度閾値を越えた場合、前記水素昇圧スタックを制御して、前記水素昇圧スタックの運転停止処理を開始させる水素昇圧スタック制御部をさらに備える、水電解システム。
【請求項８】
請求項７に記載の水電解システムであって、
前記水電解スタックの運転および前記水素昇圧スタックの運転がともに停止するまで、前記供給弁が開弁された状態が継続する、水電解システム。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の水電解システムであって、
前記水素流路に配置されて前記水素流路内の酸素ガスを除去する触媒と、
前記触媒の温度である触媒温度が、前記酸素濃度と前記触媒温度との対応関係に基づき前記酸素濃度閾値に対応して予め定められた触媒温度閾値を越えた場合に、前記酸素濃度が前記酸素濃度閾値を越えたと判定する判定部と、
をさらに備え、
前記判定部によって前記酸素濃度が前記酸素濃度閾値を越えたと判定された場合、前記供給制御部は前記供給弁を開弁する、水電解システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水電解システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのより多くの人々のアクセスを確保可能にするため、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池に関する研究開発が行われている。
【０００３】
特許文献１には、水素・酸素製造システムが開示されている。水素・酸素製造システムにより生成された酸素ガスおよび水素ガスは、燃料電池用のタンク等に供給され得る。水素・酸素製造システムは水電解装置を備える。水電解装置では、電解質膜の両面に設けられたアノードおよびカソードに電流が流れることにより、水が電気分解される。カソードで水素ガスが発生し、アノードで高圧な酸素ガスが発生する。酸素ガスは水素ガスよりも電解質膜を透過しにくい。酸素ガスが高圧であるため、水素が電解質膜を透過するクロスオーバの発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－８３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時では、水電解システムの異常発生時における安全性の向上が待望されている。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とし、延いてはエネルギーの効率化に寄与する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様は、水電解システムであって、電解質膜がアノード電極とカソード電極とに挟持される膜電極構造体を有し、水を電気分解して酸素ガスと水素ガスとを生成する水電解スタックと、前記水電解スタックによって生成された水素ガスと、前記水電解スタックによって電気分解されなかった水とを分離する気液分離器と、電解質膜がアノード電極とカソード電極とに挟持される膜電極構造体を有し、前記気液分離器によって分離された水素ガスを昇圧する水素昇圧スタックと、不活性ガスを貯留し、前記水電解スタックと前記水素昇圧スタックとを前記気液分離器を介して繋ぐ水素流路に接続されるガスタンクと、開弁されると、前記ガスタンクに貯留された不活性ガスを前記水素流路に供給する供給弁と、前記水素流路に流入した酸素ガスの濃度である酸素濃度が、予め定められた酸素濃度閾値を越えた場合、前記供給弁を開弁する供給制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水電解システムの異常発生時における安全性が向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施形態による水電解システムの構成を例示する図である。
図２は、制御装置の動作例を示すフローチャートである。
図３は、変形例による水電解システムの構成を例示する図である。
図４は、制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一実施形態による水電解システムについて、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による水電解システム１０の構成を例示する図である。水電解システム１０は、水電解スタック２０と、気液分離器３０と、水素昇圧スタック４０と、酸素タンク５０と、水素タンク６０と、ガスタンク７０と、制御装置８０とを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許