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公開番号2025155018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024058332
出願日2024-03-30
発明の名称水素製造システム
出願人新電元工業株式会社
代理人めぶき弁理士法人
主分類H02J 15/00 20060101AFI20251003BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】天候等が変動しても、再生可能エネルギーを利用する水素製造装置を安定して稼働させることができる水素製造システムを提供すること。
【解決手段】水素製造システム1は、連続的に電力を生成可能な連続再生可能エネルギー装置10と、複数の水素製造装置20と、連続再生可能エネルギー装置10からの電力を水素製造装置20に供給する電力変換装置80とを備える。電力変換装置80はインターリーブ型電力変換装置81からなる。連続再生可能エネルギー装置10は、水や土壌等、自然界で少なくとも水分を含んで存在する物質を含む電解質を主材料として用いる。電解質には、標準電極電位がマイナスの金属材料からなる負電極と、カーボン系材料等からなる正電極とが埋入されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自然界で少なくとも水分を含んで存在する物質を主材料とする電解質を用いて連続的に電力を生成可能な連続再生可能エネルギー装置と、
水素製造装置と、
並列に電気的に接続された複数の電力変換回路を含み、前記連続再生可能エネルギー装置からの電力を前記複数の電力変換回路によって変換して前記水素製造装置に供給する電力変換装置と、
を備えることを特徴とする水素製造システム。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記電力変換装置は、前記複数の電力変換回路を、位相をずらして動作させるインターリーブ型電力変換装置であることを特徴とする請求項１に記載の水素製造システム。
【請求項３】
前記水素製造装置を複数備えることを特徴とする請求項１に記載の水素製造システム。
【請求項４】
前記連続再生可能エネルギー装置は、前記電解質内に少なくとも一部が設置された負電極と正電極から構成される電極ユニットを複数備え、
前記負電極は、標準電極電位がマイナスの第１金属材料を主材料とし、
前記正電極は、カーボン系材料、または標準電極電位が前記第１金属材料より高い第２金属材料を主材料としていることを特徴とする請求項１に記載の水素製造システム。
【請求項５】
前記第１金属材料は、マグネシウム、アルミニウム、および亜鉛のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項４に記載の水素製造システム。
【請求項６】
前記第１金属材料は、被膜が形成されており、
前記被膜は、導電性材料により形成された膜、層間化合物により形成された膜、半導体材料により形成された膜、または導電性材料、層間化合物、および半導体材料のうちの少なくとも一つを含む樹脂により形成された膜であることを特徴とする請求項５に記載の水素製造システム。
【請求項７】
前記導電性材料は、カーボン、ハードカーボン、木炭、金属、または金属の陽極酸化物であり、
前記層間化合物は、黒鉛、またはカーボングラファイトであり、
前記半導体材料は、酸化スズ、酸化チタン、または光触媒材料であることを特徴とする請求項６に記載の水素製造システム。
【請求項８】
前記第２金属材料は、銅、銀、金、白金、およびステンレスのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項４に記載の水素製造システム。
【請求項９】
前記物質は、土壌であることを特徴とする請求項１から８までの何れか一項に記載の水素製造システム。
【請求項１０】
前記物質は、水、または海水であることを特徴とする請求項１から８までの何れか一項に記載の水素製造システム。
（【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】
本発明は、再生可能エネルギーを利用した水素製造システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンゼロ社会に向けて、化石燃料を利用した火力発電に代わり、太陽光発電や風力発電が活発になってきている。しかしながら、太陽光発電や風力発電は自然現象に起因する発電量の変動が大きいため、蓄電池を使って電力を貯蔵するか、電力を水素に変換して貯蔵することが必要になる。電力を水素に変換して貯蔵する装置に関しては、特許文献１、２、３に記載の装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、再生可能エネルギーの電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、水素を貯蔵する吸蔵合金タンクとを設け、水素の吸蔵時に発生する熱や水素の製造時に発生する熱を利用して吸蔵合金タンクを加温するシステムが開示されている。
【０００４】
特許文献２では、再生可能エネルギーを電力に変換する発電手段と、電力によって水素ガスを製造する複数の水素製造装置とを設け、複数の水素製造装置とバッファタンクとを接続する配管に水素ガスの逆流防止機構を設けたシステムが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、水素を製造するための電解槽への再生可能エネルギー電力の供給を管理するエネルギー管理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－２３０２８号公報
特開２０１３－４９６００号公報
特開２０２２－１１０２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２、３で開示されているように、再生可能エネルギーについては太陽光発電や風力発電があるが、自然に依拠しているため、発電量の変動が大きい。例えば、太陽光発電は少なくとも夜間は発電せず、天候によって発電能力が変動する。また、風力発電は無風時には発電しない。それ故、従来の技術では、天候等が変動した場合、再生可能エネルギーを利用する水素製造装置を安定して稼働させることができないという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、天候等が変動しても、再生可能エネルギーを利用する水素製造装置を安定して稼働させることができる水素製造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】
【０００９】
（１）本発明の水素製造システムは、自然界で少なくとも水分を含んで存在する物質を主材料とする電解質を用いて連続的に電力を生成可能な連続再生可能エネルギー装置と、水素製造装置と、並列に電気的に接続された複数の電力変換回路を含み、前記連続再生可能エネルギー装置からの電力を前記複数の電力変換回路によって変換して前記水素製造装置に供給する電力変換装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、「自然界で少なくとも水分を含んで存在する物質を主材料とする電解質」における「主材料」とは、電解質を構成する材料のうち、前記物質が最も高い割合を示すことを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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