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公開番号2025149444
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024050100
出願日2024-03-26
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 1/042 20210101AFI20251001BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】高純度の水素を製造すると共に電解セルから排出されたオフガスを当該電解セルに還流させる際の熱効率の悪化を抑制する。
【解決手段】電解システムは、固体酸化物形の電解セルとこれを収容する断熱性の収容容器とを有する電解モジュールと、電解セルに水蒸気を供給する水蒸気供給ラインと、金属系の水素透過膜を有すると共に収容容器に収容され電解セルから排出された生成水素と水蒸気とを含むオフガスを導入し水素透過膜を透過した生成水素を収容容器外の生成水素ラインへ出力し水素透過膜を透過しなかった生成水素と水蒸気とを収容容器内で水蒸気供給ラインに出力する水素分離ユニットと、を備える。収容容器は、電解セルを収容する第1収容空間と、第1収容空間よりも低い温度に維持された第2収容空間と、を有する。水素分離ユニットは、第2収容空間に収容されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気電解により水素を生成する固体酸化物形の電解セルと、前記電解セルを収容する断熱性の収容容器と、を有する電解モジュールと、
前記電解セルに水蒸気を供給する水蒸気供給ラインと、
金属系の水素透過膜を有すると共に前記収容容器に収容され、前記電解セルから排出された生成水素と水蒸気とを含むオフガスを導入し、導入したオフガスのうち前記水素透過膜を透過した生成水素を前記収容容器外の生成水素ラインへ出力し、導入したオフガスのうち前記水素透過膜を透過しなかった生成水素と水蒸気とを前記収容容器内で前記水蒸気供給ラインに出力する水素分離ユニットと、
を備え、
前記収容容器は、前記電解セルを収容する第１収容空間と、前記第１収容空間よりも低い温度に維持される第２収容空間と、を有し、
前記水素分離ユニットは、前記第２収容空間に収容されている、
電解システム。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電解システムであって、
前記生成水素ラインに負圧を発生させる負圧発生部を備える、
電解システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電解システムであって、
前記負圧発生部は、前記生成水素ラインに設けられたポンプと、前記ポンプに対して並列となるように前記生成水素ラインに接続された調整弁と、を有する、
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、
前記第２収容空間は、３００℃以上の温度に維持されている、
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 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電解システムとしては、電気化学セル（電解セル）と、電気化学セルに水蒸気を含む水素極入口供給ガスを供給する水素極入口供給ラインと、水素極入口供給ラインに設置された加熱器と、電気化学セルの水素を含む水素極出口ガスを排出する水素極出口ラインと、水素極入口供給ラインから分岐する水蒸気（循環ガス吸引機構駆動用水蒸気）により水素極出口供給ガスの一部を循環ガスとして吸引する循環ガス吸引機構（又はエジェクタ）と、循環しない水素極出口ガスから余剰水を分離して水素を製造する冷却器と、冷却器で分離された余剰水（凝縮水）を水素極入口ラインにおける加熱器の上流側に循環させる水循環ポンプと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電解システムでは、水素極出口ガスの一部を冷却せずに分岐して循環ガス吸引機構によって吸引することで、水蒸気と水素の混合ガスを循環ガスとして水素極入口に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１１５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電解システムでは、水素極出口ガス（オフガス）の一部を冷却せずに分岐させて水素極入口に供給し、残りの水素極出口ガスを冷却器で冷却し、得られた凝縮水を水素極入口ラインに還流させる。このため、還流させた凝縮水を蒸発させるための潜熱が必要であり、更に電解セルに供給する水蒸気を電気分解に必要な温度まで昇温しなければならず、エネルギ効率が悪化する。
【０００５】
本開示は、高純度の水素を製造すると共にエネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の電解システムは、
水蒸気電解により水素を生成する固体酸化物形の電解セルと、前記電解セルを収容する断熱性の収容容器と、を有する電解モジュールと、
前記電解セルに水蒸気を供給する水蒸気供給ラインと、
金属系の水素透過膜を有すると共に前記収容容器に収容され、前記電解セルから排出された生成水素と水蒸気とを含むオフガスを導入し、導入したオフガスのうち前記水素透過膜を透過した生成水素を前記収容容器外の生成水素ラインへ出力し、導入したオフガスのうち前記水素透過膜を透過しなかった生成水素と水蒸気とを前記収容容器内で前記水蒸気供給ラインに出力する水素分離ユニットと、
を備え、
前記収容容器は、前記電解セルを収容する第１収容空間と、前記第１収容空間よりも低い温度に維持される第２収容空間と、を有し、
前記水素分離ユニットは、前記第２収容空間に収容されている、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本開示の電解システムでは、電解モジュールの収容容器は、電解セルを収容する第１収容空間と、第１収容空間よりも低い温度に維持される第２収容空間と、を有し、水素分離ユニットは、第２収容空間に収容される。これにより、水素分離ユニットが有する金属系の水素透過膜をその動作に適した温度環境下におくことができるため、水素透過膜の性能を十分に発揮させることができ、高純度の水素を製造することができる。また、水素透過膜を透過しなかった残余の水素と未反応の水蒸気とを高温の状態のまま水蒸気供給ラインに還流させるため、収容容器外に放出される熱量をより少なくすることができ、エネルギ効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の電解システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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