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公開番号2024099995
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-26
出願番号2023003671
出願日2023-01-13
発明の名称水電解装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20240719BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水電解セルの劣化を抑えつつも給水側経路の負荷を減らすことができる水電解装置を提供する。
【解決手段】水電解セルが積層された水電解スタックと、水電解スタックに水を供給する給水側経路と、水電解スタックから生じた水素を回収する水素側経路と、を有し、給水側経路には、水電解スタックに水を供給する動力源であるポンプと、ポンプと水電解スタックとの間に配置されるイオン交換器と、イオン交換器を通すことなくポンプからの水を水電解スタックに流す経路であるバイパスと、バイパスに流れる水の量を調整する弁と、弁の調整をする制御器と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水電解セルに水を供給するとともに電圧を付加して水素及び酸素を得る水電解をする装置であって、
前記水電解セルが積層された水電解スタックと、
前記水電解スタックに水を供給する給水側経路と、
前記水電解スタックから生じた水素を回収する水素側経路と、を有し、
前記給水側経路には、
前記水電解スタックに水を供給する動力源であるポンプと、
前記ポンプと前記水電解スタックとの間に配置されるイオン交換器と、
前記イオン交換器を通すことなく前記ポンプからの水を前記水電解スタックに流す経路であるバイパスと、
前記バイパスに流れる水の量を調整する弁と、
前記弁の前記調整をする制御器と、を備え、
前記制御器は前記ポンプの吐出圧又は前記ポンプと前記イオン交換器との間の配管内の圧力に基づいて前記弁の開度を調整する制御を行う、
水電解装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
水電解セルに水を供給するとともに電圧を付加して水素及び酸素を得る水電解をする装置であって、
前記水電解セルが積層された水電解スタックと、
前記水電解スタックに水を供給する給水側経路と、
前記水電解スタックから生じた水素を回収する水素側経路と、を有し、
前記給水側経路には、
前記水電解スタックに水を供給する動力源であるポンプと、
前記ポンプと前記水電解スタックとの間に配置されるイオン交換器と、
前記イオン交換器を通すことなく前記ポンプからの水を前記水電解スタックに流す経路であるバイパスと、
前記バイパスに流れる水の量を調整する弁と、
前記弁の前記調整をする制御器と、を備え、
前記制御器は前記水電解スタックに供給される水に含まれるイオン量に基づいて前記弁の開度を調整する制御を行う、
水電解装置。
【請求項３】
前記制御器は前記水電解スタックに供給される水の導電率を取得し、前記導電率の閾値に基づいて前記弁の開度の調整を行う、請求項２に記載の水電解装置。
【請求項４】
前記制御器は前記イオン交換器を挟んで上流側と下流側とで水の導電率差を取得し、前記導電率差の閾値に基づいて前記弁の開度の調整を行う、請求項２に記載の水電解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は水電解装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
水を電解して水素及び酸素を生成する水電解装置では、水電解が行われる水電解セルに供給される水にイオンが含まれていると水電解セルの劣化が早まる虞があるため、これらイオンを除去することが望まれる。
【０００３】
特許文献１には水電解装置を長期間放置したときに水電解を開始する前に系内のイオンを取り除くために水を循環させることが開示され、そのために水電解スタック（各水電解セル）に供給される純水について循環のためのポンプの下流側に備えられたイオン交換器によりイオンが取り除かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－０４８５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では圧力損失が大きく、ポンプに大きな負荷がかかるとともに、イオン交換器も大きなものが必要となったり、交換等のメンテナンスが頻繁になったりする問題がある。
【０００６】
本開示は従来技術に鑑み、水電解セルの劣化を抑えつつも給水側経路の負荷を減らすことができる水電解装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は鋭意検討の結果、水電解スタックの劣化を最小限にするために水電解スタックに供給される水の全量についてイオン交換器に通すのも１つの手段ではあるが、水電解装置の運転においてイオンがほとんどない又は少ない状態も少なからずあることを知見した。このような状態でも水をイオン交換器に通すことが水を圧送する動力に無駄を生じ、イオン交換器の体格の大型化を招いていると考え、以下に示す具体的手段により上記問題を解決した。
【０００８】
本願は、水電解セルに水を供給するとともに電圧を付加して水素及び酸素を得る水電解をする装置であって、水電解セルが積層された水電解スタックと、水電解スタックに水を供給する給水側経路と、水電解スタックから生じた水素を回収する水素側経路と、を有し、給水側経路には、水電解スタックに水を供給する動力源であるポンプと、ポンプと水電解スタックとの間に配置されるイオン交換器と、イオン交換器を通すことなくポンプからの水を水電解スタックに流す経路であるバイパスと、バイパスに流れる水の量を調整する弁と、弁の調整をする制御器と、を備え、制御器はポンプの吐出圧又はポンプとイオン交換器との間の配管内の圧力に基づいて弁の開度を調整する制御を行う、水電解装置を開示する。
【０００９】
本願は、水電解セルに水を供給するとともに電圧を付加して水素及び酸素を得る水電解をする装置であって、水電解セルが積層された水電解スタックと、水電解スタックに水を供給する給水側経路と、水電解スタックから生じた水素を回収する水素側経路と、を有し、給水側経路には、水電解スタックに水を供給する動力源であるポンプと、ポンプと水電解スタックとの間に配置されるイオン交換器と、イオン交換器を通すことなくポンプからの水を水電解スタックに流す経路であるバイパスと、バイパスに流れる水の量を調整する弁と、弁の調整をする制御器と、を備え、制御器は水電解スタックに供給される水に含まれるイオン量に基づいて弁の開度を調整する制御を行う、水電解装置を開示する。
【００１０】
上記水電解装置において、制御器はイオン量を得るために水電解スタックに供給される水の導電率を取得し、導電率の閾値に基づいて弁の開度の調整を行ってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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