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公開番号2025120637
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-18
出願番号2024015574
出願日2024-02-05
発明の名称水電解システム
出願人東京瓦斯株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C25B 9/00 20210101AFI20250808BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】循環水を無駄にすることなく、効率よく水電解セルスタックを作動させる。
【解決手段】水電解システム10Aは、水電解セルスタック12と、水電解セルスタック12と接続され、水電解セルスタック12から排出された水を気体から分離する水分離器14と、水循環ポンプ36が設けられ、水分離器14で分離された水を循環させると共に水電解セルスタック12へ水を供給する水循環路30と、水循環路30の水電解セルスタック12よりも上流側に設けられたイオン交換樹脂16と、水循環路30のイオン交換樹脂16よりも上流側に設けられ、水循環路30の水を冷却する第1熱交換器24と、水循環路30に設けられ、イオン交換樹脂16から送出された水と、第1熱交換器24で冷却される前の水との間で熱交換を行う第2熱交換器44と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水電解セルスタックと、
前記水電解セルスタックと接続され、前記水電解セルスタックから排出された水を気体から分離する水分離器と、
水循環ポンプが設けられ、前記水分離器で分離された水を前記水電解セルスタックへ供給する水循環路と、
前記水循環路の前記水電解セルスタックよりも上流側に設けられたイオン交換樹脂と、
前記水循環路の前記イオン交換樹脂よりも上流側に設けられ、前記水循環路の水を冷却する第１熱交換器と、
前記水循環路に設けられ、前記イオン交換樹脂から送出された水と、前記第１熱交換器で冷却される前の水との間で熱交換を行う第２熱交換器と、
を備えた水電解システム。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記第１熱交換器は、前記水循環路から前記水電解セルスタックへ供給される水の温度に基づいて前記水循環路の水を冷却する、
請求項１に記載の水電解システム。
【請求項３】
前記イオン交換樹脂へ供給される水の温度がイオン交換樹脂適温となるように前記水循環ポンプで前記水循環路を循環させる水の流量を制御する、
請求項１に記載の水電解システム。
【請求項４】
前記水分離器から送出された水を、前記第２熱交換器を介さずに前記第１熱交換器へ送出するバイパス路を有する、
請求項１に記載の水電解システム。
【請求項５】
前記水電解セルスタックで生成される水素の流量に応じて前記水循環ポンプで前記水循環路を循環させる水の流量を制御し、前記イオン交換樹脂へ供給される水の温度がイオン交換樹脂適温となるように前記バイパス路を流れる水の流量を制御する、
請求項４に記載の水電解システム。
【請求項６】
前記水電解セルスタックへ供給される水の温度と前記水電解セルスタックから排出された水の温度差に応じて前記水循環ポンプで前記水循環路を循環させる水の流量を制御し、前記イオン交換樹脂へ供給される水の温度がイオン交換樹脂適温となるように前記バイパス路を流れる水の流量を制御する、
請求項４に記載の水電解システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して水素と酸素を発生させる水電解システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子電解質膜を使用した水電解セルスタックで水を水素と酸素に電気分解する水分解システムが提案されている。当該水分解システムでは、水電解セルスタックから排出される水を循環させて利用する場合、純度の高い水を維持するために、イオン交換樹脂を用いて循環水中のイオンが除去される。
【０００３】
一般的に、イオン交換樹脂を効率的に機能させる温度は、水電解セルスタックの効率的な作動温度よりも低く、水温について工夫が求められる。例えば、特許文献１では、常温の純水を供給して一部の循環水を排出することにより、イオン交換樹脂を用いることなく循環水の純度を維持している。
【０００４】
しかしながら、循環水を一部排出するため、無駄が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許４３４７９７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、循環水を無駄にすることなく、効率よく水電解セルスタックを作動させることが可能な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】
【０００７】
第１の態様の水電解システムは、水電解セルスタックと、前記水電解セルスタックと接続され、前記水電解セルスタックから排出された水を気体から分離する水分離器と、水循環ポンプが設けられ、前記水分離器で分離された水を前記水電解セルスタックへ供給する水循環路と、前記水循環路の前記水電解セルスタックよりも上流側に設けられたイオン交換樹脂と、前記水循環路の前記イオン交換樹脂よりも上流側に設けられ、前記水循環路の水を冷却する第１熱交換器と、前記水循環路に設けられ、前記イオン交換樹脂から送出された水と、前記第１熱交換器で冷却される前の水との間で熱交換を行う第２熱交換器と、を備えている。
【０００８】
第１の態様の水電解システムでは、水分離器により水電解セルスタックから排出された水を気体から分離する。水分離器で分離された水は、水循環路から水電解セルスタックへ供給される。水循環路の水電解セルスタックよりも上流側には、イオン交換樹脂が設けられているので、水電解セルスタックへ供給された水から不純物を除去することができ、循環水を排出せずに水の純度を維持することができる。
【０００９】
また、水循環路のイオン交換樹脂よりも上流側に水循環路の水を冷却する第１熱交換器が設けられているので、イオン交換樹脂へ供給される水の温度を、水分離器内の水の温度よりも低くすることができる。さらに、水循環路には、イオン交換樹脂から送出された水と、第１熱交換器で冷却される前の水との間で熱交換を行う第２熱交換器が設けられているので、第１熱交換器へ送出する水を冷却すると共に、水分離器へ戻す水を加熱することができ、熱のロスを少なくすることができる。
【００１０】
第２の態様の水電解システムは、前記第１熱交換器は、前記水循環路から前記水電解セルスタックへ供給される水の温度に基づいて前記水循環路の水を冷却する。
（【００１１】以降は省略されています）

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