特許ウォッチ

公開番号2024083753
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-24
出願番号2022197749
出願日2022-12-12
発明の名称電気化学システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C25B 15/00 20060101AFI20240617BHJP(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】電気化学システム10は、電解質膜26が第1電極及び第2電極で挟持された膜電極接合体を有する第1スタック16、16Dと、第1スタック16から出力された高圧の第1ガスを貯蔵する第1タンク12と、第1スタック16と第1タンク12とを接続する流路に配置された逆止弁50と、逆止弁50の上流の流路に接続された第1圧力センサ52と、逆止弁50の下流の流路に接続された第2圧力センサ54と、第1圧力センサ52と第2圧力センサ54との検出圧力により電解質膜26の損傷の有無を検出する制御部24と、を備え、制御部24は、第2圧力センサ54の検出圧力から第1圧力センサ52の検出圧力を減算した差圧ΔPが所定圧力を上回った場合に、電解質膜26が損傷したと判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜が第１電極及び第２電極で挟持された膜電極接合体を有する第１スタックと、
前記第１スタックから出力された高圧の第１ガスを貯蔵する第１タンクと、
前記第１スタックと前記第１タンクとを接続する流路に配置された逆止弁と、
前記逆止弁の上流の前記流路に接続された第１圧力センサと、
前記逆止弁の下流の前記流路に接続された第２圧力センサと、
前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとの検出圧力により前記電解質膜の損傷の有無を判定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第２圧力センサの検出圧力から前記第１圧力センサの検出圧力を減算した差圧が、所定圧力を上回った場合に、前記電解質膜が損傷したと判定する、
電気化学システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１記載の電気化学システムであって、
前記第１スタックから排出された第２ガスを外部に排気可能な排気装置を備え、
前記電解質膜が損傷したと判定した場合に、前記制御部は、前記排気装置を制御して前記第２ガスを排気させる、
電気化学システム。
【請求項３】
請求項２記載の電気化学システムであって、
前記第１スタックは、供給された水を電気分解して、前記第１ガスとして酸素ガスを生成し、前記第２ガスとして水素ガスを生成する水電解スタックであり、
前記第１スタックに供給される水と、前記第１スタックから排出される水素ガスとを分離する気液分離器を有する、
電気化学システム。
【請求項４】
請求項３記載の電気化学システムであって、前記排気装置は、前記気液分離器に設けられている、
電気化学システム。
【請求項５】
請求項３記載の電気化学システムであって、
前記気液分離器で水と分離された水素ガスを昇圧する水素昇圧スタックと、
前記気液分離器から前記水素昇圧スタックへの水素ガスの供給を遮断する遮断弁と、を有し、
前記電解質膜が損傷したと判定した場合に、前記制御部は、前記遮断弁を制御して、前記気液分離器から前記水素昇圧スタックへの水素ガスの供給を遮断する、
電気化学システム。
【請求項６】
請求項５記載の電気化学システムであって、前記遮断弁は、前記気液分離器と前記水素昇圧スタックとに接続される第３流路に設けられる、
電気化学システム。
【請求項７】
請求項５記載の電気化学システムであって、
前記第１スタックから前記水素昇圧スタックに供給される水素ガスから触媒反応により酸素ガスを除去する触媒装置を有する、
電気化学システム。
【請求項８】
請求項７記載の電気化学システムであって、
前記遮断弁は、前記気液分離器と前記水素昇圧スタックとに接続される第３流路に設けられ、前記触媒装置は、前記第３流路の前記遮断弁の下流に設けられる、
電気化学システム。
【請求項９】
請求項７記載の電気化学システムであって、
前記触媒装置は、前記気液分離器において貯留される水と接する部位に配置されている、
電気化学システム。
【請求項１０】
請求項５記載の電気化学システムであって、前記水素昇圧スタックから出力されて昇圧された水素ガスを前記水素昇圧スタックに戻す減圧調整部を有し、
前記電解質膜が損傷したと判定した場合に、前記制御部は、前記減圧調整部を制御して水素ガスを前記水素昇圧スタックに戻させる、
電気化学システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学反応によりガスを発生させる電気化学システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電解質膜を有するスタックを用いて電気化学的にガスを発生させ、或いは電気化学的にガスを昇圧させる電気化学システムが種々提案されている。例えば、特許文献１には、原料として供給された水を水電解スタックで分解して酸素及び水素を発生させ、圧縮ガスとして酸素ガスタンク及び水素ガスタンクに貯蔵する電気化学システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－２９８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電気化学システムにおいて、スタックは、電解質膜のアノード側とカソード側とに大きな差圧が生じる条件で使用される場合がある。このようなスタックにおいて電解質膜が損傷すると、高圧側のガスが低圧側に漏洩するため、他の機器にトラブルが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の開示の一観点は、電解質膜が第１電極及び第２電極で挟持された膜電極接合体を有する第１スタックと、前記第１スタックから出力された高圧の第１ガスを貯蔵する第１タンクと、前記第１スタックと前記第１タンクとを接続する前記流路に配置された逆止弁と、前記逆止弁の上流の前記流路に接続された第１圧力センサと、前記逆止弁の下流の前記流路に接続された第２圧力センサと、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとの検出圧力により前記電解質膜の損傷の有無を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２圧力センサの検出圧力から前記第１圧力センサの検出圧力を減算した差圧が、所定圧力を上回った場合に、前記電解質膜が損傷したと判定する、電気化学システムにある。
【発明の効果】
【０００７】
上述観点の電気化学システムは、電解質膜の損傷による第１ガスの漏洩を検出することで、第１スタックに接続された他の機器を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る電気化学システムの構成を示す図である。
図２は、図１の電気化学システムの動作を示すフローチャートである。
図３は、第２実施形態に係る電気化学システムの構成を示す図である。
図４は、第３実施形態に係る電気化学システムの構成を示す図である。
図５は、第４実施形態に係る電気化学システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
本実施形態の電気化学システム１０は、外部からの電力供給により、水を電気分解する水電解システムである。電気化学システム１０は、第１ガス（本実施形態では、酸素ガス）及び第２ガス（本実施形態では、水素ガス）を発生させる。電気化学システム１０は、電気化学的なガスの昇圧機能を備えており、第１ガスを圧縮状態で第１タンク１２（酸素タンク）に貯蔵し、第２ガスを圧縮状態で第２タンク１４（水素タンク）に貯蔵する。電気化学システム１０は、例えば、余剰な電気エネルギーを酸素と水素の形で保存するエネルギー貯蔵システムに利用される。以下、電気化学システム１０の構成について説明する。
【００１０】
電気化学システム１０は、第１スタック１６と、水素昇圧スタック１８と、気液分離器２０と、第１タンク１２と、第２タンク１４と、水タンク２２と、制御部２４と、を主に備える。制御部２４は、ＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータとして構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許