特許ウォッチ

公開番号2024174821
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2024083998
出願日2024-05-23
発明の名称マルチセル型電解槽の状態を監視する方法、装置、及びコンピュータプログラム
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 15/023 20210101AFI20241210BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】マルチセル型電解槽の状態を監視するための改良された方法、装置、コンピュータプログラム、及びシステムを提供する。
【解決手段】本発明の例は、マルチセル型電解槽の状態を監視する方法、装置、コンピュータプログラム、及びシステムに関するものである。この方法は、センサ情報を取得するステップ(110)を含み、センサ情報は、少なくとも、マルチセル型電解槽の個別のセルの測定温度についての情報を含む。この方法は、センサ情報に基づいて、マルチセル型電解槽のセル毎に、マルチセル型電解槽のセルの予想温度値を予測するステップ(130)を含む。この方法は、あるセルの予想温度値と、このセルの測定温度との偏差が温度偏差条件と一致する場合に、通知を提供するステップ(170)を含む。
【選択図】図1a
特許請求の範囲【請求項１】
マルチセル型電解槽の状態を監視する方法であって、
センサ情報を取得するステップ(110)であって、該センサ情報は、少なくとも、前記マルチセル型電解槽の個別のセルの測定温度についての情報を含むステップと、
前記センサ情報に基づいて、前記マルチセル型電解槽の前記セル毎に、前記マルチセル型電解槽の当該セルの予想温度値を予測するステップ(130)と、
前記セルの前記予想温度値と、当該セルの前記測定温度との偏差が、温度偏差条件と一致する場合に、通知を提供するステップ(170)と
を含む方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記センサ情報が、前記マルチセル型電解槽のスタック電流についての情報、及び前記マルチセル型電解槽の前記セルの個別のセル電圧についての情報を含み、前記セルの前記予想温度値を、前記セルの前記セル電圧に基づいて、かつ前記マルチセル型電解槽の前記スタック電流に基づいて予測する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セルの前記予想温度値を、前記マルチセル型電解槽の当該セルに隣接する１つ以上のセルの測定温度に基づいて予測する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記セルの前記予想温度値を、前記マルチセル型電解槽の前記セルの前記測定温度の平均値に基づいて予測する、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記セルの前記予想温度値を、前記マルチセル型電解槽の１つ以上の基準セルに基づいて予測する、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、前記センサ情報に基づいて前記１つ以上の基準セルを選択するステップ(120)を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記セルの前記予想温度値が、当該セルの予想温度を時間、電圧、または電流で積分または微分した値に相当し、前記セルの前記予想温度値と、当該セルの測定温度との偏差を、当該セルの前記予想温度を積分または微分した値と、当該セルの前記測定温度を積分または微分した対応する値との差に決定する、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、前記セルの前記予想温度値と、当該セルの前記測定温度との偏差がスパイクを呈する場合に、火炎の疑いの通知を提供するステップ(170)を含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記センサ情報が、前記マルチセル型電解槽のスタック電流についての情報、及び前記マルチセル型電解槽の前記セルの個別のセル電圧についての情報を含み、前記方法が、前記センサ情報に基づいて、前記マルチセル型電解槽の前記セル毎に、前記マルチセル型電解槽の当該セルの予想電圧値を予測するステップ(140)、または前記マルチセル型電解槽の前記セルの予想電圧値を入力として取得するステップを含む、請求項１～８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記予想電圧値が、予想電圧、及び負荷変動に応答して前記予想電圧に達するための予想時間を含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の例は、マルチセル型電解槽の状態を監視する方法、装置、コンピュータプログラム、及びシステムに関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電解槽は、電気を用いて、さもなければ非自然発生の化学反応を促進する、例えば水のような化合物を、電気分解により、その構成元素に分割する装置である。例えば、水素電解槽及び塩素アルカリ電解槽は、それぞれ水素及び塩素／ナトリウムの生産にとって重要なツールである。大規模な用途向けには、電解槽は多数の個別の電解槽セルを用いることが多く、これらのセルは水平スタック（積層）の形に配列されることが多い。
【０００３】
個別の電解槽セル内の温度は重要な計量である、というのは、温度は電解槽の全体効率にとって重要であると考えられるからである。それに加えて、温度は個別のセルの問題を示すことができ、セルの問題を生じさせ得るし、これらの問題は効率の低下に関係し得るし、あるいは、これらの問題はセルの劣化によって生じ得るし、セルの劣化に至らせ得る。更に、水素電解槽セルの場合には、漏洩により、外部的な無炎燃焼が発生することがあり、こうした無炎燃焼は検出することが困難である。しかし、電解槽セル内の環境が腐食性であることにより、セルの温度は測定されないか不十分にしか測定されないことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マルチセル型電解槽の状態を監視するための改良された概念に対する要望が存在し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
独立請求項の主題が、この要望に応える。
【０００６】
本発明の種々の例は、正常動作中には、マルチセル型電解槽の個別のセルの温度を、例えばセルの物理特性及び化学特性についての知識、及びスタック電流及び個別のセル電圧のような他のプロセス・パラメータについての情報を用いて予測することが、通常は可能であるという発見に基づく。健全なセルの通常動作の場合には、温度の予測はそもそも正確であるのに対し、予測温度をセルの測定温度と比較することによって、セル内の故障及び劣化を識別する目的で、温度の予測を用いることができる。この測定温度は、例えば、光ファイバ温度センサを用いて取得することができる。予想温度と測定温度との偏差を用いて、異常を識別することができる。この場合、通知を提供してマルチセル型電解槽のオペレータに異常を警告する。電解槽が正常に動作しているものと考えられる場合、測定値及び予測値をグラフ形式で提供して、電解槽が期待通りに動作していることをオペレータが視覚的にチェックすることを可能にすることができる。提案する概念は、多様な種類の電解槽に適用され、これらの電解槽は、単極セルを有する電解槽及び双極セルを有する電解槽、並びにセルが直列形態に配列された電解槽、及びセルが並列に、例えば並列スタック（積層）の形に配列された電解槽を含む。
【０００７】
本発明の一部の態様は、マルチセル型電解槽の状態を監視する方法に関するものである。この方法は、センサ情報を取得するステップを含む。センサ情報は、少なくとも、マルチセル型電解槽の個別のセルの測定温度についての情報を含む。この方法は、センサ情報に基づいて、マルチセル型電解槽のセル毎に、マルチセル型電解槽の当該セルの予想温度値を予測するステップを含む。この方法は、あるセルの予想温度と、このセルの測定温度との偏差が温度偏差条件と一致する場合に、通知を提供するステップを含む。このようにして、電解槽のオペレータは、例えばセルの劣化により、あるいは水素漏洩によって発生する無炎燃焼のような事象により、電解槽が期待通りに動作していない場合に、通知を受ける。
【０００８】
セルの温度を予測する異なる方法が存在する。１つの選択肢は、それぞれのセルのセル電圧から、及びスタック電流から、例えば、エネルギー収支（バランス）ベースのモデルのようなモデルによって、予想温度を導出することである。例えば、センサ情報は、マルチセル型電解槽のスタック電流についての情報、及びマルチセル型電解槽のセルの個別のセル電圧についての情報を含むことができる。セルの予想温度値は、このセルのセル電圧に基づいて、かつマルチセル型電解槽のスタック電流に基づいて予測することができる。特に、セルの予想温度値は、このセルのセル電圧に基づく、かつマルチセル型電解槽のスタック電流に基づくエネルギー収支に基づいて予測することができる。このようにして、セルの物理特性及び化学特性に基づくモデルを用いて、セルの温度を予測する。
【０００９】
その代わりに、他のセルの温度を基準として用いることができる。例えば、セルの予想温度値は、マルチセル型電解槽の１つ以上の隣接するセルの測定温度に基づいて予測することができる。隣接するセルは同様な様式で動作することが期待され、このため、偏差がセルの劣化または故障を示す。
【００１０】
その代わりに、あるいはそれに加えて、他の複数のセルにわたる（例えば、電解槽の全部のセルにわたる、あるいは選択したセルのグループ全体にわたる）平均値を用いて、セルの温度を予測することができる。例えば、セルの予想温度値は、マルチセル型電解槽の複数のセルの測定温度の平均または平均値に基づいて予測することができる。このことは、予想温度値に対する単一の温度の影響を低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許