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公開番号2025080819
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2023194107
出願日2023-11-15
発明の名称水電解システム
出願人株式会社豊田中央研究所,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20250520BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水素分離水を再び水電解槽での電解に用いる場合に、コストの増大を抑制しながらセルの劣化を抑制することができる水電解システムを提供する。
【解決手段】水電解システムであって、水電解スタックと、水電解スタックにて生成された酸素と水との混合物を酸素と水とに分離する酸素気液分離器と、水電解スタックにて生成された水素と水との混合物を水素と水とに分離する水素気液分離器と、酸素気液分離部と水電解スタックとの間で水を循環させる循環流路と、循環流路の外部に配置され、外部から循環流路へ供給する供給水の導電率をイオン交換によって低下させるイオン交換器と、水素気液分離部にて水素から分離された水である水素分離水をイオン交換部よりも上流側に送る還流流路と、を備え、循環流路には、供給水として、イオン交換器によって導電率が低下された上水および水素分離水が供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水電解システムであって、
水の電気分解により酸素および水素を生成する水電解スタックと、
前記水電解スタックにて生成された酸素と水との混合物を酸素と水とに分離する酸素気液分離器と、
前記水電解スタックにて生成された水素と水との混合物を水素と水とに分離する水素気液分離器と、
前記酸素気液分離部と前記水電解スタックとの間で水を循環させる循環流路と、
前記循環流路の外部に配置され、前記外部から前記循環流路へ供給する供給水の導電率をイオン交換によって低下させるイオン交換器と、
前記水素気液分離部にて水素から分離された水である水素分離水を前記イオン交換部よりも上流側に送る還流流路と、を備え、
前記循環流路には、前記供給水として、前記イオン交換器によって導電率が低下された上水および前記水素分離水が供給される、水電解システム。
続きを表示（約 80 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水電解システムであって、
前記還流流路を形成している配管には、熱交換器が設けられている、水電解システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水電解システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、水の電気分解（電解）により酸素および水素を生成する水電解システムが知られている。特許文献１には、水電解システムとして、循環ポンプと水電解槽との間にイオン交換器を設置した固体高分子型水電解装置が開示されている。また、特許文献２には、水電解システムとして、水の電気分解を行う水電解槽に供給される水の一部を取り出してイオン交換器を通過させたのち酸素気液分離器に供給する分岐ラインが設けられた固体高分子型水電解装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－１４３８５２号公報
特開２００２－１７３７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水素気液分離器で分離された水である水素分離水は、酸素気液分離器と水電解槽との間で水を循環させる循環流路を流れる水よりも導電率が高くなっている可能性がある。特許文献１，２においては、水素分離水は、循環流路を流れる水と混合されて再び水電解槽での電解に用いられるため、水電解層を構成するセルの劣化を促進する虞がある。その対策として、水の電解に用いられる上水の導電率を低下させるためのイオン交換器の他に、水素分離水の導電率を低下させるためのイオン交換器を別途設けることが考えられるが、増設やメンテナンスによるコストの増大につながる。このため、水素分離水を再び水電解槽での電解に用いる場合に、コストの増大を抑制しながらセルの劣化を抑制することができる技術が要望されていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、水素分離水を再び水電解槽での電解に用いる場合に、コストの増大を抑制しながらセルの劣化を抑制することができる水電解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】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、水電解システムが提供される。この水電解システムは、水の電気分解により酸素および水素を生成する水電解スタックと、前記水電解スタックにて生成された酸素と水との混合物を酸素と水とに分離する酸素気液分離器と、前記水電解スタックにて生成された水素と水との混合物を水素と水とに分離する水素気液分離器と、前記酸素気液分離部と前記水電解スタックとの間で水を循環させる循環流路と、前記循環流路の外部に配置され、前記外部から前記循環流路へ供給する供給水の導電率をイオン交換によって低下させるイオン交換器と、前記水素気液分離部にて水素から分離された水である水素分離水を前記イオン交換部よりも上流側に送る還流流路と、を備え、前記循環流路には、前記供給水として、前記イオン交換器によって導電率が低下された上水および前記水素分離水が供給される。
【０００８】
一般的に、水電解システムには、水の電解に用いられる上水の導電率を低下させるためのイオン交換器が備わっている。この構成によれば、そのようなイオン交換器よりも上流側に還流流路を経由して水素分離水が供給されることから、イオン交換器は、上水に加えて、水素分離水の導電率も低下させることができる。すなわち、上水のイオン交換に用いられるイオン交換器を水素分離水のイオン交換にも兼用することができる。したがって、水素分離水を再び水電解スタックでの電解に用いる場合に、水の電解に用いられる上水の導電率を低下させるためのイオン交換器に加えて別途イオン交換器を増設することやそのメンテナンスによってコストが増大するのを抑制しながら、水電解スタックを構成する各セルの劣化を抑制することができる。
【０００９】
（２）上記形態の水電解システムにおいて、前記還流流路を形成している配管には、熱交換器が設けられていてもよい。
この構成によれば、熱交換器によってイオン交換器に導入される前の水素分離水の温度を低下させることができるため、イオン交換器における水素分離水のイオン交換効率を向上することができる。その結果、水電解スタックを構成する各セルの劣化をより一層抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、水電解システムの制御方法、水電解システムにおける水の電気分解を制御するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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