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公開番号2024168801
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085753
出願日2023-05-24
発明の名称水電解水素製造システム
出願人一般財団法人電力中央研究所
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20241128BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】低コスト且つ高効率である多数台並列配置型の水電解ユニットによる水電解水素製造システムを提供する。
【解決手段】水電解水素製造システム1は、並列接続された多数台の水電解ユニット10を備えるモジュラー型水電解水素製造システムであって、水電解ユニット10は、交流電力ACを直流電力DCに変換するキロワット級のAC/DC変換器11と、AC/DC変換器11で変換された直流電力を用いて水を電気分解する水電解槽12とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
並列接続された多数台の水電解ユニットを備えるモジュラー型水電解水素製造システムであって、
前記水電解ユニットは、交流電力を直流電力に変換するキロワット級の電力変換器と、
前記電力変換器で変換された直流電力を用いて水を電気分解する水電解槽と、
を備える水電解水素製造システム。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
前記水電解ユニットの台数は、十～数百である、請求項１記載の水電解水素製造システム。
【請求項３】
前記水電解ユニットは、個別に運転及び停止が可能である、請求項１又は請求項２記載の水電解水素製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水電解水素製造システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止等の観点から、太陽光、風力、地熱等の再生可能エネルギー（再エネ）を用いた発電装置の普及が進んでいる。このような発電装置は、気象条件によって発電量が変動するものが多いことから、発電量が多い場合には余剰電力を貯蔵し、発電量が少ない場合には電力の不足分を貯蔵した電力で補う運用が想定されている。従来、余剰電力の貯蔵には蓄電池等が利用されることが多かったが、近年では、余剰電力を気体燃料である水素に変換して貯蔵する「パワー・トゥ・ガス」も注目されている。このような「パワー・トゥ・ガス」は、蓄電池に比べて遙かに多くのエネルギーを貯蔵することができ、容易に運搬することができるという利点がある。
【０００３】
ここで、水素は燃焼時に二酸化炭素を排出しないことから、カーボンニュートラル実現のための重要物質として注目されている。これまで、水素は天然ガスの水蒸気改質等によって製造されてきたが、二酸化炭素の隔離、貯蔵を行っても一部の二酸化炭素は排出されてしまう。このため、二酸化炭素の排出を無くすには、上述した「パワー・トゥ・ガス」によって、余剰電力による水の電気分解にて水素を製造するのが望ましいと考えられる。以下の特許文献１には、このような方法で水素を製造する水電解水素製造システムの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０１２１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、メガワット（MW）級の水電解水素製造システムを開発する場合には、直流電力を交流系統から供給するため、通常、メガワット級の交直変換器（電力変換器）を必要とする。しかしながら、メガワット級の交直変換器は、通常、機器ごとに設計を行う場合が多く、既設計のものを用いる場合でもその目的に応じてある程度の設計を必要とし、使用する部品も高価になるため、開発コストが高くなるという問題がある。一方、キロワット（kW）級の交直変換器であれば、大量生産に適した民生用の汎用ACアダプタ等に用いられている技術を流用することができ、コストを極めて低く抑えることができる。また、水電解による水素製造システムは、電極／電解質界面の二次元的な場における電気化学プロセスによるため、規模を小さくした水電解槽を多数台用いても原理的には効率が落ちることはない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低コスト且つ高効率である多数台並列配置型の水電解ユニットによる水電解水素製造システム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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による水電解水素製造システムは、並列接続された多数台の水電解ユニット（１０、１０－１～１０－ｎ）を備える水電解水素製造システム（１）であって、前記水電解ユニットが、交流電力（AC）を直流電力（DC）に変換するキロワット級の電力変換器（１１、１１－１～１１－ｎ）と、前記電力変換器で変換された直流電力を用いて水を電気分解する水電解槽（１２、１２－１～１２－ｎ）と、を備える。
【０００８】
また、本発明の第２の態様による水電解水素製造システムは、本発明の第１の態様による水電解水素製造システムにおいて、前記水電解ユニットの台数が、十～数百である。
【０００９】
また、本発明の第３の態様による水電解水素製造システムは、本発明の第１又は第２の態様による水電解水素製造システムにおいて、前記水電解ユニットは、個別に運転及び停止が可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コスト且つ高効率である多数台並列配置型の水電解ユニットによる水電解水素製造システムを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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