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公開番号2024169165
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023086401
出願日2023-05-25
発明の名称電解システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類C25B 15/02 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】簡易な構成により、待機時においてスタックを適切に保温する。
【解決手段】電解システムは、電解動作と発電動作とが可能な可逆作動固体酸化物形セルにより構成される複数のスタックと、断熱性を有し複数のスタックを収容するケースと、複数のスタックの各燃料極を直列に接続する燃料極用流路と、複数のスタックの各酸素極を直列に接続する酸素極用流路と、複数のスタックに対して個別に直流電力を授受可能な電力授受部と、通常運転時には複数のスタックのうちの全てで電解動作を実行するように電力授受部を制御し、待機時には複数のスタックのうちの一部のスタックで電解動作を実行すると共に残余のスタックで発電動作を実行するように電力授受部を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気を電気分解して水素と酸素とを生成する電解動作と、水素と酸素との反応により発電する発電動作とが可能な可逆作動固体酸化物形セルにより構成される複数のスタックと、
断熱性を有し、前記複数のスタックを収容するケースと、
前記複数のスタックの各燃料極を直列に接続する燃料極用流路と、
前記複数のスタックの各酸素極を直列に接続する酸素極用流路と、
前記複数のスタックに対して個別に直流電力を授受可能な電力授受部と、
通常運転時には、前記複数のスタックのうちの全てで前記電解動作を実行するように前記電力授受部を制御し、待機時には、前記複数のスタックのうちの一部のスタックで前記電解動作を実行すると共に前記複数のスタックのうちの残余のスタックで前記発電動作を実行するように前記電力授受部を制御する制御部と、
を備える電解システム。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電解システムであって、
前記制御部は、前記待機時には、前記複数のスタックのうち前記電解動作が実行されるスタックの水素の生成量と前記発電動作が実行されるスタックの水素の消費量とが均衡するように前記電力授受部を制御する、
電解システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電解システムであって、
前記制御部は、前記待機時には、前記複数のスタックで前記電解動作と前記発電動作とを順次入れ替えて実行するように前記電力授受部を制御する、
電解システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の電解システムであって、
前記燃料極用流路において前記複数のスタックのうち最上流に設置されたスタックの燃料極入口側に設けられた第１バッファタンクと、
前記燃料極用流路において前記複数のスタックのうち最下流に設置されたスタックの燃料極出口側に設けられた第２バッファタンクと、
前記酸素極用流路において前記複数のスタックのうち最上流に設置されたスタックの酸素極入口側に設けられた第３バッファタンクと、
前記酸素極用流路において前記複数のスタックのうち最下流に設置されたスタックの酸素極出口側に設けられた第４バッファタンクと、
を備える電解システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電解システムについて開示する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電解システムとしては、固体酸化物形の電解スタックと、電解スタックを収容する内側ケースと、内側ケースを外側から囲む中間ケースと、中間ケースを外側から囲む外側ケースと、中間ケースと外側ケースとの間に形成された真空用空間の空気を外部に排出するための空気導出流路と、内側ケースと中間ケースとの間に形成された蓄熱用空間に加熱装置により加熱された加熱流体を供給する流体供給流路と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。電解スタックは、蓄熱用空間および真空用空間に囲まれているため、適度な温度に保温することができるとしている。
【０００３】
また、電解セルスタックを有するＮ個の反応器を含むユニットにおいて、Ｎ個の反応器のうちの一部であるＰ個の反応器に電力を供給し、水蒸気または水蒸気と二酸化炭素との混合物のいずれかに基づいてＰ個の反応器で水蒸気電解または高温共電解を行ない、電解によって得られるガスの少なくとも一部を回収して電力が供給されていないＸ（Ｎ－Ｐ）個の反応器に供給し、Ｘ個の反応器（メタン化反応触媒材料）でメタン化を行なうものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このユニットでは、始動モードまたは待機モードにおいて、Ｘ個の反応器による内部メタン化反応により、ユニット全体を高温に保持することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１５２４４５号公報
特開２０１９－１１２７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電解システムでは、真空状態を維持するための真空容器や真空ポンプを必要とし、システムが複雑化してしまう。また、特許文献２に記載の電解システムでは、メタネーション反応のために二酸化炭素を供給可能で、メタネーション反応で生成されるメタンを回収可能なシステムしか適用することができない。
【０００６】
本開示の電解システムは、簡易な構成により、待機時においてスタックを適切に保温することが可能な電解システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の電解システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本開示の電解システムは、
水蒸気を電気分解して水素と酸素とを生成する電解動作と、水素と酸素との反応により発電する発電動作とが可能な可逆作動固体酸化物形セルにより構成される複数のスタックと、
断熱性を有し、前記複数のスタックを収容するケースと、
前記複数のスタックの各燃料極を直列に接続する燃料極用流路と、
前記複数のスタックの各酸素極を直列に接続する酸素極用流路と、
前記複数のスタックに対して個別に直流電力を授受可能な電力授受部と、
通常運転時には、前記複数のスタックのうちの全てで前記電解動作を実行するように前記電力授受部を制御し、待機時には、前記複数のスタックのうちの一部のスタックで前記電解動作を実行すると共に前記複数のスタックのうちの残余のスタックで前記発電動作を実行するように前記電力授受部を制御する制御部と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本開示の電解システムでは、複数のスタックの各燃料極は燃料極用流路により直列に接続され、複数のスタックの各酸素極は酸素極用流路により直列に接続されているから、電解動作により一部のスタックで生成された水素と酸素とを消費して残余のスタックで発電動作を実行することができる。一般に、電解動作の効率よりも発電動作の効率の方が低く、差分のエネルギは熱として与えられる。このため、待機時において、一部のスタックで電解動作を実行する一方、残余のスタックで発電動作を実行することで、スタック全体の熱収支を発熱とし、余剰の熱によりケース内を保温することができる。この結果、簡易な構成により、待機時においてスタックを適切に保温することが可能な電解システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の電解システムの概略構成図である。
電解システムの補機類と制御装置との電気的な接続関係を示す説明図である。
制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
通常運転時における電解システムの動作の様子を示す説明図である。
ホットスタンバイ時における電解システムの動作の様子を示す説明図である。
他の実施形態に係る電解システムの概略構成図である。
通常運転時における電解システムの動作の様子を示す説明図である。
ホットスタンバイ時における電解システムの動作の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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