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公開番号2025155503
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024114965
出願日2024-07-18
発明の名称電気化学式水素昇圧システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類C25B 1/02 20060101AFI20251002BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【解決手段】電気化学式水素昇圧システムは、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に設けられたアノード電極と、前記電解質膜の他方の面に設けられたカソード電極とを含む単セルを有し、前記アノード電極に水素ガスを供給し、前記カソード電極から昇圧された前記水素ガスを導出する水素昇圧スタックと、前記水素昇圧スタックに電圧を印加する電源装置と、前記水素昇圧スタックに水素ガスを供給する水素供給装置と、前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを貯留する貯留装置と、前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを前記水素供給装置に還流する戻し流路と、を備え、前記戻し流路には、前記水素ガスを貯留する水素貯留タンクが設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に設けられたアノード電極と、前記電解質膜の他方の面に設けられたカソード電極とを含む単セルを有し、前記アノード電極に水素ガスを供給し、前記カソード電極から昇圧された前記水素ガスを導出する水素昇圧スタックと、
前記水素昇圧スタックに電圧を印加する電源装置と、
前記水素昇圧スタックに前記水素ガスを供給する水素供給装置と、
前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを貯留する貯留装置と、
前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを前記水素供給装置に還流する戻し流路と、
を備え、
前記戻し流路には、前記水素ガスを貯留する水素貯留タンクが設けられている、
電気化学式水素昇圧システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素供給装置は、前記水素ガスを含む密閉容器を有し、前記水素貯留タンクが貯留する前記水素ガスの圧力は、前記密閉容器が含む前記水素ガスの圧力よりも高い、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素貯留タンクから前記水素供給装置に前記水素ガスを供給する際に、前記水素貯留タンクは、貯留する前記水素ガスの圧力が所定値に低下するまで、前記水素供給装置に前記水素ガスの供給を継続する、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素供給装置には、原料水素供給路を介して原料水素が供給され、
前記原料水素供給路には開閉弁が設けられ、前記水素貯留タンクから前記水素供給装置に前記水素ガスが供給されている時に、前記開閉弁は閉弁し前記水素供給装置への前記原料水素の供給が停止する、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項５】
請求項１に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記貯留装置は、
前記水素ガスを貯留する水素タンクを有し、前記水素タンクには、貯留する前記水素ガスの圧力を計測する圧力センサが設けられ、前記水素昇圧スタックの停止時の脱圧を実行する時に、前記圧力センサが検出した前記水素ガスの圧力に基づいて、制御装置は前記水素貯留タンクに貯留可能な前記水素ガスの圧力を推定する、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素供給装置は、前記水素ガスを含む密閉容器を有し、
前記推定された前記水素貯留タンクに貯留可能な前記水素ガスの圧力が、前記密閉容器が含む前記水素ガスの圧力よりも低い場合、前記水素昇圧スタックから前記水素貯留タンクに前記水素ガスが供給されない、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項７】
請求項１に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素貯留タンクは、前記戻し流路に対して並列に設置した第１水素貯留タンク及び第２水素貯留タンクを含み、前記第２水素貯留タンクが貯留する前記水素ガスの圧力は、前記第１水素貯留タンクが貯留する前記水素ガスの圧力よりも高い、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素昇圧スタックの脱圧を実行する際に、前記第２水素貯留タンクが貯留する前記水素ガスの圧力が所定値を超えた時に、前記第１水素貯留タンクへ前記水素ガスの供給が開始される、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項９】
請求項８に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記第１水素貯留タンクが貯留する前記水素ガスの圧力が所定値を下回った時に、前記戻し流路から分岐した廃棄流路に設けられた廃棄弁を開弁し、前記戻し流路に残留する前記水素ガスを外部に放出する、
電気化学式水素昇圧システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の電気化学式水素昇圧システムにおいて、
前記水素昇圧スタックが運転を開始する時に、前記第２水素貯留タンクから前記水素昇圧スタックの前記カソード電極に前記水素ガスが供給される、
電気化学式水素昇圧システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気化学式水素昇圧システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する電気化学式水素昇圧システムに関する研究開発が行われている。
【０００３】
特許文献１には、水素・酸素製造システムの制御方法及び水素・酸素製造システムが開示されている。この水素・酸素製造システムは、アノード及びカソードに電流を流して液水を電気分解する水電解装置と、該水電解装置よりも下流で昇圧部アノード及び昇圧部カソードに電流を流して水素を昇圧する水素ガス昇圧部（水素昇圧スタック）とを備える。そして、前記水素・酸素製造システムの停止時には、前記水素昇圧スタックの前記昇圧部カソードの減圧速度が基本減圧速度を超えないように第１の減圧処理を行うとともに、前記水電解装置の前記アノードの減圧速度が前記昇圧部カソードの減圧速度を超えないように第２の減圧処理を行う。これにより、前記昇圧部カソードが急激に減圧することを抑制し、前記水素ガス昇圧部の電解質膜が破損することを抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－８３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水素昇圧スタックでは、停止時にカソード側に水素ガスが残留する。この水素ガスは圧力が十分に高くないため、大気中に放出する処理を行っていた。すると、この水素ガスは有効に利用されず、電気化学式水素昇圧システムの水素製造効率が低下するという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に設けられたアノード電極と、前記電解質膜の他方の面に設けられたカソード電極とを含む単セルを有し、前記アノード電極に水素ガスを供給し、前記カソード電極から昇圧された前記水素ガスを導出する水素昇圧スタックと、前記水素昇圧スタックに電圧を印加する電源装置と、前記水素昇圧スタックに前記水素ガスを供給する水素供給装置と、前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを貯留する貯留装置と、前記水素昇圧スタックが導出する前記水素ガスを前記水素供給装置に還流する戻し流路と、を備え、前記戻し流路には、前記水素ガスを貯留する水素貯留タンクが設けられている、電気化学式水素昇圧システムである。
【発明の効果】
【０００８】
上記の態様によれば、戻し流路により水素ガスを水素供給装置に還流させ、しかも、戻し流路に設けられた水素貯留タンクに水素ガスを貯留するので、水素昇圧スタックの停止時にカソード側に残留する水素ガスのうち外部に放出される水素ガスの量が減少する。したがって、電気化学式水素昇圧システムの水素製造効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る電気化学式水素昇圧システムの概略構成図である。
図２は、第１実施形態に係るフローチャートである。
図３は、第１実施形態に係る水素ガスの圧力変化に係る説明図である。
図４は、第２実施形態に係る電気化学式水素昇圧システムの概略構成図である。
図５は、第２実施形態に係るフローチャートである。
図６は、第２実施形態に係る水素ガスの圧力変化に係る説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電気化学式水素昇圧システム１０の概略構成図である。電気化学式水素昇圧システム１０は、電気化学式水素昇圧装置１２と、水素供給装置１４と、気液分離器１８と、凝縮器２０と、水分除去装置２２と、第１水素貯留タンク９６と、貯留装置２４と、制御装置３０とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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