水電解システム
【課題】簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図ることを可能にする。
【解決手段】水電解システム１０は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置１２と、前記水を貯留する水貯留装置１４と、前記水貯留装置１４に貯留される前記水を、前記高圧水素製造装置１２に供給する水供給ライン１６と、前記高圧水素製造装置１２から前記高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置２０と、前記気液分離装置２０から水を排出する排水ライン２４とを備える。排水ライン２４の排水口は、水供給ライン１６に接続される。
【解決手段】水電解システム１０は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置１２と、前記水を貯留する水貯留装置１４と、前記水貯留装置１４に貯留される前記水を、前記高圧水素製造装置１２に供給する水供給ライン１６と、前記高圧水素製造装置１２から前記高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置２０と、前記気液分離装置２０から水を排出する排水ライン２４とを備える。排水ライン２４の排水口は、水供給ライン１６に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる水電解装置を備える水電解システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池の発電反応に使用される燃料ガスとして、水素が使用されている。この水素は、例えば、水電解装置により製造されている。水電解装置は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設して単位セルが構成されている。
【０００３】
そこで、複数の単位セルが積層された電解スタックには、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側の給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴って電解スタックから排出される。
【０００４】
上記の水電解装置では、水分を含んだ水素が製造されており、乾燥状態、例えば、水分５ｐｐｍ以下の水素（以下、ドライ水素ともいう）を得るために、前記水素から水分を除去する必要がある。このため、水電解装置から水素を排出させる水素ラインには、前記水素に含まれる水分を分離する気液分離装置が配設されており、前記気液分離装置内に貯留される水を、適宜排出している。
【０００５】
その際、カソード側に酸素よりも高圧（例えば、１ＭＰａ以上）の水素が得られる高圧水素製造装置では、高圧水素から高圧の水が分離されて気液分離装置内に貯留されるとともに、前記高圧水中には、溶存した水素が含まれている。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている水素・酸素供給システムでは、気液分離装置から電解用の純水を貯留する純水タンクに分離水を戻す純水戻し配管部が設けられている。そして、純水戻し配管部には、ガススクラバが配設されており、分離水に溶存している水素を水素放出部に放出している。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている高圧水素製造装置では、図５に示すように、水分を含む水素を生成し、所定の圧力で放出する水素生成装置１と、生成された水素から水分を分離して水素を回収する第１の気液分離装置２と、前記第１の気液分離装置２から分離された水分を減圧して排出する減圧装置３とを備えている。
【０００８】
減圧装置３の下流には、前記減圧装置３から排出される水分中の溶存水素を分離して水素を回収する第２の気液分離装置４が配設されている。第２の気液分離装置４には、前記第２の気液分離装置４で回収された水素を圧縮して、第１の気液分離装置２で回収された水素に加える水素圧縮装置５が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３８２８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１では、高圧水に溶存している水素が、ガススクラバを介して分離された後、外部に放出されている。従って、溶存水素が無駄に廃棄されるため、システム全体の効率が低下するという問題がある。
【００１１】
また、上記の特許文献２では、第２の気液分離装置４で回収された水素を圧縮して回収するために、水素圧縮装置５が設けられている。これにより、システム全体が相当に大型化するという問題がある。
【００１２】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図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】
【００１３】
本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置とを備える水電解システムに関するものである。
【００１４】
そして、気液分離装置は、前記気液分離装置内の水を排出する排水ラインを備えるとともに、前記排水ラインの排水口は、水供給ラインに接続されている。
【００１５】
また、この水電解システムでは、排水ラインの途上には、気液分離装置から排出される高圧な水を減圧させる減圧装置が配設されることが好ましい。
【００１６】
さらに、この水電解システムでは、水素ラインの途上及び排水ラインの途上には、高圧水素製造装置内を脱圧させるための脱圧ラインの両端が接続されることが好ましい。
【００１７】
さらにまた、本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置と、前記第１気液分離装置から排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置とを備える水電解システムに関するものである。
【００１８】
そして、第２気液分離装置は、前記第２気液分離装置内の水を排出する排水ラインと、該第２気液分離装置内の気体を排出する排気ラインとを備えるとともに、前記排水ラインの排水口は、水貯留装置に接続される一方、前記排気ラインは、水供給ラインに接続されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、気液分離装置内の水を排出する排水ラインの排水口は、水供給ラインに接続されている。このため、高圧排水に溶存している水素は、水供給ラインに戻されて電解用の水に混在し、高圧水素製造装置に供給されている。従って、水素は、高圧水素製造装置内で膜ポンプ効果により昇圧され、水素ラインに回収することができる。
【００２０】
これにより、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図ることが可能になる。
【００２１】
また、本発明によれば、第１気液分離装置から排出される高圧水は、減圧された後、第２気液分離装置に供給されて気液分離されている。そして、第２気液分離装置内の水は、排水ラインを通って水貯留装置に戻される一方、前記第２気液分離装置内の水素は、排気ラインを通って水供給ラインに戻されている。
【００２２】
このため、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図５】特許文献２に開示されている高圧水素製造装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水電解システム１０は、水（純水）を電気分解することによって酸素及び高圧水素（常圧である酸素圧力よりも高圧、例えば、１ＭＰａ〜７０ＭＰａの水素）を製造する高圧水素製造装置（差圧式水電解装置）１２と、前記高圧水素製造装置１２から排出される前記酸素及び余剰の水を分離し、前記水を貯留する水貯留装置１４と、前記水貯留装置１４に貯留される前記水を、前記高圧水素製造装置１２に供給する水供給ライン１６と、前記高圧水素製造装置１２から前記高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置２０と、前記気液分離装置２０から水が分離された前記高圧水素を導出するドライ水素供給ライン２２と、前記気液分離装置２０から水を排出する排水ライン２４と、コントローラ（制御装置）２６とを備える。
【００２５】
高圧水素製造装置１２は、複数の単位セル３０を積層した電解スタックを備える。単位セル３０の積層方向一端には、ターミナルプレート３２ａ、絶縁プレート３４ａ及びエンドプレート３６ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル３０の積層方向他端には、同様にターミナルプレート３２ｂ、絶縁プレート３４ｂ及びエンドプレート３６ｂが外方に向かって、順次、配設される。エンドプレート３６ａ、３６ｂ間は、一体的に締め付け保持される。
【００２６】
ターミナルプレート３２ａ、３２ｂの側部には、端子部３８ａ、３８ｂが外方に突出して設けられる。端子部３８ａ、３８ｂは、電解電源４０に電気的に接続される。
【００２７】
単位セル３０は、円盤状の電解質膜・電極構造体４２と、この電解質膜・電極構造体４２を挟持するアノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６とを備える。アノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００２８】
電解質膜・電極構造体４２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４８と、前記固体高分子電解質膜４８の両面に設けられるアノード側給電体５０及びカソード側給電体５２とを備える。
【００２９】
固体高分子電解質膜４８の両面には、アノード電極触媒層５０ａ及びカソード電極触媒層５２ａが形成される。アノード電極触媒層５０ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層５２ａは、例えば、白金触媒を使用する。
【００３０】
単位セル３０の外周縁部には、積層方向に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔５４と、反応により生成された酸素及び未反応の水を排出するための排出連通孔５６と、反応により生成された水素を流すための水素連通孔５８とが設けられる。
【００３１】
アノード側セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４２に対向する面には、水供給連通孔５４及び排出連通孔５６に連通する第１流路６０が設けられる。この第１流路６０は、アノード側給電体５０の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。第１流路６０には、反応により生成された酸素及び未反応の水が流通する。
【００３２】
カソード側セパレータ４６の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水素連通孔５８に連通する第２流路６２が形成される。この第２流路６２は、カソード側給電体５２の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。第２流路６２には、反応により生成された高圧水素が流通する。
【００３３】
水供給ライン１６は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に連通するとともに、逆止弁６４及び循環ポンプ６６を配置して水貯留装置１４を構成するタンク部６８の底部に接続される。
【００３４】
タンク部６８の上部には、戻り配管７０の一端部が連通するとともに、前記戻り配管７０の他端は、高圧水素製造装置１２の排出連通孔５６に連通する。戻り配管７０の一端部は、タンク部６８内に貯留される水の中で、常時、開口する位置に設定される。
【００３５】
タンク部６８には、純水供給装置７２及び逆止弁７４に接続された純水供給配管７６と、前記タンク部６８で純水から分離された酸素（及び水素）を排出するための排気配管７８とが連結される。
【００３６】
高圧水素製造装置１２の水素連通孔５８には、水素ライン１８の一端が接続され、この水素ライン１８の他端が気液分離装置２０接続される。気液分離装置２０で水分が除去された高圧水素は、ドライ水素としてドライ水素供給ライン２２に導出される。ドライ水素供給ライン２２には、所定の圧力（例えば、３５ＭＰａ）に設定された背圧弁８０が設けられる。
【００３７】
気液分離装置２０は、水を貯留するためのタンク部８２を備える。タンク部８２の底部には、排水ライン２４の一端が接続されるとともに、前記排水ライン２４の他端（排水口）は、水供給ライン１６に接続される。排水ライン２４の他端は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に接続される。
【００３８】
排水ライン２４には、気液分離装置２０から排出される高圧な水を減圧させる減圧装置、例えば、減圧弁８４が配設される。排水ライン２４には、減圧弁８４の下流に沿って、開閉弁８６及び逆止弁８８が配設される。
【００３９】
なお、減圧装置としては、減圧弁８４の他、オリフィスを用いたり、排水ライン２４を細管にしたりすることができる。減圧又は流量制限可能であれば、種々の構成を採用してもよい。
【００４０】
このように構成される水電解システム１０の動作について、以下に説明する。
【００４１】
先ず、水電解システム１０の始動時には、純水供給装置７２を介して市水から生成された純水が、水貯留装置１４を構成するタンク部６８に供給される。そして、循環ポンプ６６の作用下に、タンク部６８内の水が水供給ライン１６を介して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給される。一方、ターミナルプレート３２ａ、３２ｂの端子部３８ａ、３８ｂには、電気的に接続されている電解電源４０を介して電圧（電流）が印加される。
【００４２】
このため、各単位セル３０では、水供給連通孔５４からアノード側セパレータ４４の第１流路６０に水が供給され、この水がアノード側給電体５０内に沿って移動する。従って、水は、アノード電極触媒層５０ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜４８を透過してカソード電極触媒層５２ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。
【００４３】
これにより、カソード側セパレータ４６とカソード側給電体５２との間に形成される第２流路６２に沿って水素が流動する。この水素は、水供給連通孔５４よりも高圧に維持されており、水素連通孔５８を流れて高圧水素製造装置１２の外部に取り出し可能となる。
【００４４】
一方、第１流路６０には、反応により生成した酸素、未反応の水及び透過した水素が流動しており、これらの混合流体が排出連通孔５６に沿って戻り配管７０に排出される。この混合流体は、タンク部６８に導入されて分離された後、水は、循環ポンプ６６を介して水供給ライン１６を通って水供給連通孔５４に導入される。水から分離された酸素及び水素は、排気配管７８から外部に排出される。
【００４５】
高圧水素製造装置１２内に生成された水素は、水素ライン１８を介して気液分離装置２０に送られる。この気液分離装置２０では、水素に含まれる水蒸気（水分）が、この水素から分離されてタンク部８２に貯留される一方、水分が除去された前記水素は、ドライ水素供給ライン２２に導出される。
【００４６】
上記のように、高圧水素製造装置１２による水電解運転が行われると、気液分離装置２０では、前記高圧水素製造装置１２から排出される高圧水素に含まれる水分を除去している。この水分は、高圧水としてタンク部８２に貯留されている。このため、タンク部８２内の水位が上昇し、コントローラ２６は、前記水位が設定水量に上昇したことを検出すると、開閉弁８６を開放させる。
【００４７】
従って、タンク部８２内の高圧水は、排水ライン２４への排出が開始され、減圧弁８４により所定の圧力に減圧された排水は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された排水は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給される。その際、排水は、水供給ライン１６に対して逆止弁６４の下流に合流している。このため、高圧な排水がタンク部８２側に逆流することがなく、高圧水素製造装置１２に確実に供給される。
【００４８】
この場合、第１の実施形態では、水供給ライン１６に戻された排水には、水素が溶存しており、この水素は、水供給連通孔５４を通って第１流路６０に送られる。各単位セル３０には、電解電流（電圧）が印加されており、水素イオンが電解質膜・電極構造体４２を透過して第２流路６２に水素が生成される（所謂、膜ポンプ効果）。
【００４９】
従って、水素は、高圧水素製造装置１２内で膜ポンプ効果により昇圧され、水素ライン１８に回収することができる。しかも、膜ポンプ効果により水素を生成する際の消費電力は、水電解処理により同量の水素を生成する際の消費電力よりも減少しており、効率的である。
【００５０】
これにより、第１の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１０全体の高効率化を図ることが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る水電解システム１００の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
水電解システム１００では、水素ライン１８の途上及び排水ライン２４の途上に、高圧水素製造装置１２内を脱圧させるための脱圧ライン１０２の両端が接続される。水素ライン１８には、逆止弁１０４が配設されるとともに、脱圧ライン１０２の一端は、高圧水素製造装置１２と前記逆止弁１０４との間に位置して前記水素ライン１８に接続される。脱圧ライン１０２の他端は、開閉弁８６と逆止弁８８との間に位置して排水ライン２４に接続される。脱圧ライン１０２には、減圧弁１０６及び開閉弁１０８が配置される。
【００５３】
このように構成される第２の実施形態では、例えば、高圧水素製造装置１２の運転が停止した際、前記高圧水素製造装置１２の脱圧処理が行われる。この脱圧処理では、開閉弁１０８が開放されることにより、脱圧ライン１０２が排水ライン２４に連通する。従って、高圧水素製造装置１２の第２流路６２に充填されている高圧水素は、減圧弁１０６の減圧作用下に減圧処理されて排水ライン２４に排出される。
【００５４】
排水ライン２４に排出された水素は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された水素は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給され、膜ポンプ効果により第１流路６０から第２流路６２に移動する。
【００５５】
このように、第２の実施形態では、高圧水素製造装置１２の減圧処理時に、前記高圧水素製造装置１２から排出される高圧水素は、水供給ライン１６に戻されて回収することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る水電解システム１１０の概略構成説明図である。
【００５７】
水電解システム１１０は、高圧水素製造装置１２から高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置１１２ａ（気液分離装置２０と同様に構成される）と、前記第１気液分離装置１１２ａから排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置１１２ｂとを備える。第１気液分離装置１１２ａは、高圧気液分離器である一方、第２気液分離装置１１２ｂは、低圧気液分離器である。
【００５８】
第２気液分離装置１１２ｂは、排水ライン２４に対して開閉弁８６の下流に接続される。第２気液分離装置１１２ｂは、前記第２気液分離装置１１２ｂ内の水を排出する排水ライン１１４と、該第２気液分離装置１１２ｂ内の気体（主に、水素）を排出する排気ライン１１６とを備える。第２気液分離装置１１２ｂは、タンク部８２ａを備える。
【００５９】
排水ライン１１４の排水口は、水貯留装置１４のタンク部６８に接続されるとともに、前記排水ライン１１４には、開閉弁１１８が配設される。排気ライン１１６は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に接続される。排気ライン１１６には、逆止弁１２０が配設される。
【００６０】
このように構成される第３の実施形態では、第１気液分離装置１１２ａのタンク部８２から排水ライン２４に排水が行われると、この排水は、減圧された後、第２気液分離装置１１２ｂのタンク部８２ａに導入される。第２気液分離装置１１２ｂでは、排水圧力が減圧されているため、気液分離が促進されて水と水素とが分離される。
【００６１】
タンク部８２ａに貯留された排水は、開閉弁１１８の開放作用下に排水ライン１１４に沿って移動し、水貯留装置１４を構成するタンク部６８に供給される。このため、排水は、電解用の純水として再利用することができる。
【００６２】
一方、タンク部８２ａ内の水素は、排気ライン１１６に沿って移動し、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された水素は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給され、膜ポンプ効果により第１流路６０から第２流路６２に移動する。
【００６３】
これにより、第３の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１１０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る水電解システム１３０の概略構成説明図である。
【００６５】
水電解システム１３０は、第２及び第３の実施形態を組み合わせた構成であり、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
これにより、第４の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素及び脱圧時に排出される水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１３０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１００、１１０、１３０…水電解システム
１２…高圧水素製造装置 １４…水貯留装置
１６…水供給ライン １８…水素ライン
２０、１１２ａ、１１２ｂ…気液分離装置
２２…ドライ水素供給ライン ２４、１１４…排水ライン
２６…コントローラ ３０…単位セル
４０…電解電源 ４２…電解質膜・電極構造体
４４…アノード側セパレータ ４６…カソード側セパレータ
４８…固体高分子電解質膜 ５０…アノード側給電体
５２…カソード側給電体 ５４…水供給連通孔
５６…排出連通孔 ５８…水素連通孔
６０、６２…流路 ６４、８８、１０４、１２０…逆止弁
６６…循環ポンプ ６８、８２、８２ａ…タンク部
７０…戻り配管 ７２…純水供給装置
７６…純水供給配管 ７８…排気配管
８０…背圧弁 ８４、１０６…減圧弁
８６、１０８、１１８…開閉弁 １０２…脱圧ライン
１１６…排気ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる水電解装置を備える水電解システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池の発電反応に使用される燃料ガスとして、水素が使用されている。この水素は、例えば、水電解装置により製造されている。水電解装置は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設して単位セルが構成されている。
【０００３】
そこで、複数の単位セルが積層された電解スタックには、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側の給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴って電解スタックから排出される。
【０００４】
上記の水電解装置では、水分を含んだ水素が製造されており、乾燥状態、例えば、水分５ｐｐｍ以下の水素（以下、ドライ水素ともいう）を得るために、前記水素から水分を除去する必要がある。このため、水電解装置から水素を排出させる水素ラインには、前記水素に含まれる水分を分離する気液分離装置が配設されており、前記気液分離装置内に貯留される水を、適宜排出している。
【０００５】
その際、カソード側に酸素よりも高圧（例えば、１ＭＰａ以上）の水素が得られる高圧水素製造装置では、高圧水素から高圧の水が分離されて気液分離装置内に貯留されるとともに、前記高圧水中には、溶存した水素が含まれている。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている水素・酸素供給システムでは、気液分離装置から電解用の純水を貯留する純水タンクに分離水を戻す純水戻し配管部が設けられている。そして、純水戻し配管部には、ガススクラバが配設されており、分離水に溶存している水素を水素放出部に放出している。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている高圧水素製造装置では、図５に示すように、水分を含む水素を生成し、所定の圧力で放出する水素生成装置１と、生成された水素から水分を分離して水素を回収する第１の気液分離装置２と、前記第１の気液分離装置２から分離された水分を減圧して排出する減圧装置３とを備えている。
【０００８】
減圧装置３の下流には、前記減圧装置３から排出される水分中の溶存水素を分離して水素を回収する第２の気液分離装置４が配設されている。第２の気液分離装置４には、前記第２の気液分離装置４で回収された水素を圧縮して、第１の気液分離装置２で回収された水素に加える水素圧縮装置５が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３８２８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１では、高圧水に溶存している水素が、ガススクラバを介して分離された後、外部に放出されている。従って、溶存水素が無駄に廃棄されるため、システム全体の効率が低下するという問題がある。
【００１１】
また、上記の特許文献２では、第２の気液分離装置４で回収された水素を圧縮して回収するために、水素圧縮装置５が設けられている。これにより、システム全体が相当に大型化するという問題がある。
【００１２】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図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】
【００１３】
本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置とを備える水電解システムに関するものである。
【００１４】
そして、気液分離装置は、前記気液分離装置内の水を排出する排水ラインを備えるとともに、前記排水ラインの排水口は、水供給ラインに接続されている。
【００１５】
また、この水電解システムでは、排水ラインの途上には、気液分離装置から排出される高圧な水を減圧させる減圧装置が配設されることが好ましい。
【００１６】
さらに、この水電解システムでは、水素ラインの途上及び排水ラインの途上には、高圧水素製造装置内を脱圧させるための脱圧ラインの両端が接続されることが好ましい。
【００１７】
さらにまた、本発明は、水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置と、前記第１気液分離装置から排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置とを備える水電解システムに関するものである。
【００１８】
そして、第２気液分離装置は、前記第２気液分離装置内の水を排出する排水ラインと、該第２気液分離装置内の気体を排出する排気ラインとを備えるとともに、前記排水ラインの排水口は、水貯留装置に接続される一方、前記排気ラインは、水供給ラインに接続されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、気液分離装置内の水を排出する排水ラインの排水口は、水供給ラインに接続されている。このため、高圧排水に溶存している水素は、水供給ラインに戻されて電解用の水に混在し、高圧水素製造装置に供給されている。従って、水素は、高圧水素製造装置内で膜ポンプ効果により昇圧され、水素ラインに回収することができる。
【００２０】
これにより、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図ることが可能になる。
【００２１】
また、本発明によれば、第１気液分離装置から排出される高圧水は、減圧された後、第２気液分離装置に供給されて気液分離されている。そして、第２気液分離装置内の水は、排水ラインを通って水貯留装置に戻される一方、前記第２気液分離装置内の水素は、排気ラインを通って水供給ラインに戻されている。
【００２２】
このため、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、システム全体の高効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る水電解システムの概略構成説明図である。
【図５】特許文献２に開示されている高圧水素製造装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水電解システム１０は、水（純水）を電気分解することによって酸素及び高圧水素（常圧である酸素圧力よりも高圧、例えば、１ＭＰａ〜７０ＭＰａの水素）を製造する高圧水素製造装置（差圧式水電解装置）１２と、前記高圧水素製造装置１２から排出される前記酸素及び余剰の水を分離し、前記水を貯留する水貯留装置１４と、前記水貯留装置１４に貯留される前記水を、前記高圧水素製造装置１２に供給する水供給ライン１６と、前記高圧水素製造装置１２から前記高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置２０と、前記気液分離装置２０から水が分離された前記高圧水素を導出するドライ水素供給ライン２２と、前記気液分離装置２０から水を排出する排水ライン２４と、コントローラ（制御装置）２６とを備える。
【００２５】
高圧水素製造装置１２は、複数の単位セル３０を積層した電解スタックを備える。単位セル３０の積層方向一端には、ターミナルプレート３２ａ、絶縁プレート３４ａ及びエンドプレート３６ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル３０の積層方向他端には、同様にターミナルプレート３２ｂ、絶縁プレート３４ｂ及びエンドプレート３６ｂが外方に向かって、順次、配設される。エンドプレート３６ａ、３６ｂ間は、一体的に締め付け保持される。
【００２６】
ターミナルプレート３２ａ、３２ｂの側部には、端子部３８ａ、３８ｂが外方に突出して設けられる。端子部３８ａ、３８ｂは、電解電源４０に電気的に接続される。
【００２７】
単位セル３０は、円盤状の電解質膜・電極構造体４２と、この電解質膜・電極構造体４２を挟持するアノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６とを備える。アノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００２８】
電解質膜・電極構造体４２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４８と、前記固体高分子電解質膜４８の両面に設けられるアノード側給電体５０及びカソード側給電体５２とを備える。
【００２９】
固体高分子電解質膜４８の両面には、アノード電極触媒層５０ａ及びカソード電極触媒層５２ａが形成される。アノード電極触媒層５０ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層５２ａは、例えば、白金触媒を使用する。
【００３０】
単位セル３０の外周縁部には、積層方向に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔５４と、反応により生成された酸素及び未反応の水を排出するための排出連通孔５６と、反応により生成された水素を流すための水素連通孔５８とが設けられる。
【００３１】
アノード側セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４２に対向する面には、水供給連通孔５４及び排出連通孔５６に連通する第１流路６０が設けられる。この第１流路６０は、アノード側給電体５０の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。第１流路６０には、反応により生成された酸素及び未反応の水が流通する。
【００３２】
カソード側セパレータ４６の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水素連通孔５８に連通する第２流路６２が形成される。この第２流路６２は、カソード側給電体５２の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。第２流路６２には、反応により生成された高圧水素が流通する。
【００３３】
水供給ライン１６は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に連通するとともに、逆止弁６４及び循環ポンプ６６を配置して水貯留装置１４を構成するタンク部６８の底部に接続される。
【００３４】
タンク部６８の上部には、戻り配管７０の一端部が連通するとともに、前記戻り配管７０の他端は、高圧水素製造装置１２の排出連通孔５６に連通する。戻り配管７０の一端部は、タンク部６８内に貯留される水の中で、常時、開口する位置に設定される。
【００３５】
タンク部６８には、純水供給装置７２及び逆止弁７４に接続された純水供給配管７６と、前記タンク部６８で純水から分離された酸素（及び水素）を排出するための排気配管７８とが連結される。
【００３６】
高圧水素製造装置１２の水素連通孔５８には、水素ライン１８の一端が接続され、この水素ライン１８の他端が気液分離装置２０接続される。気液分離装置２０で水分が除去された高圧水素は、ドライ水素としてドライ水素供給ライン２２に導出される。ドライ水素供給ライン２２には、所定の圧力（例えば、３５ＭＰａ）に設定された背圧弁８０が設けられる。
【００３７】
気液分離装置２０は、水を貯留するためのタンク部８２を備える。タンク部８２の底部には、排水ライン２４の一端が接続されるとともに、前記排水ライン２４の他端（排水口）は、水供給ライン１６に接続される。排水ライン２４の他端は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に接続される。
【００３８】
排水ライン２４には、気液分離装置２０から排出される高圧な水を減圧させる減圧装置、例えば、減圧弁８４が配設される。排水ライン２４には、減圧弁８４の下流に沿って、開閉弁８６及び逆止弁８８が配設される。
【００３９】
なお、減圧装置としては、減圧弁８４の他、オリフィスを用いたり、排水ライン２４を細管にしたりすることができる。減圧又は流量制限可能であれば、種々の構成を採用してもよい。
【００４０】
このように構成される水電解システム１０の動作について、以下に説明する。
【００４１】
先ず、水電解システム１０の始動時には、純水供給装置７２を介して市水から生成された純水が、水貯留装置１４を構成するタンク部６８に供給される。そして、循環ポンプ６６の作用下に、タンク部６８内の水が水供給ライン１６を介して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給される。一方、ターミナルプレート３２ａ、３２ｂの端子部３８ａ、３８ｂには、電気的に接続されている電解電源４０を介して電圧（電流）が印加される。
【００４２】
このため、各単位セル３０では、水供給連通孔５４からアノード側セパレータ４４の第１流路６０に水が供給され、この水がアノード側給電体５０内に沿って移動する。従って、水は、アノード電極触媒層５０ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜４８を透過してカソード電極触媒層５２ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。
【００４３】
これにより、カソード側セパレータ４６とカソード側給電体５２との間に形成される第２流路６２に沿って水素が流動する。この水素は、水供給連通孔５４よりも高圧に維持されており、水素連通孔５８を流れて高圧水素製造装置１２の外部に取り出し可能となる。
【００４４】
一方、第１流路６０には、反応により生成した酸素、未反応の水及び透過した水素が流動しており、これらの混合流体が排出連通孔５６に沿って戻り配管７０に排出される。この混合流体は、タンク部６８に導入されて分離された後、水は、循環ポンプ６６を介して水供給ライン１６を通って水供給連通孔５４に導入される。水から分離された酸素及び水素は、排気配管７８から外部に排出される。
【００４５】
高圧水素製造装置１２内に生成された水素は、水素ライン１８を介して気液分離装置２０に送られる。この気液分離装置２０では、水素に含まれる水蒸気（水分）が、この水素から分離されてタンク部８２に貯留される一方、水分が除去された前記水素は、ドライ水素供給ライン２２に導出される。
【００４６】
上記のように、高圧水素製造装置１２による水電解運転が行われると、気液分離装置２０では、前記高圧水素製造装置１２から排出される高圧水素に含まれる水分を除去している。この水分は、高圧水としてタンク部８２に貯留されている。このため、タンク部８２内の水位が上昇し、コントローラ２６は、前記水位が設定水量に上昇したことを検出すると、開閉弁８６を開放させる。
【００４７】
従って、タンク部８２内の高圧水は、排水ライン２４への排出が開始され、減圧弁８４により所定の圧力に減圧された排水は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された排水は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給される。その際、排水は、水供給ライン１６に対して逆止弁６４の下流に合流している。このため、高圧な排水がタンク部８２側に逆流することがなく、高圧水素製造装置１２に確実に供給される。
【００４８】
この場合、第１の実施形態では、水供給ライン１６に戻された排水には、水素が溶存しており、この水素は、水供給連通孔５４を通って第１流路６０に送られる。各単位セル３０には、電解電流（電圧）が印加されており、水素イオンが電解質膜・電極構造体４２を透過して第２流路６２に水素が生成される（所謂、膜ポンプ効果）。
【００４９】
従って、水素は、高圧水素製造装置１２内で膜ポンプ効果により昇圧され、水素ライン１８に回収することができる。しかも、膜ポンプ効果により水素を生成する際の消費電力は、水電解処理により同量の水素を生成する際の消費電力よりも減少しており、効率的である。
【００５０】
これにより、第１の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１０全体の高効率化を図ることが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る水電解システム１００の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
水電解システム１００では、水素ライン１８の途上及び排水ライン２４の途上に、高圧水素製造装置１２内を脱圧させるための脱圧ライン１０２の両端が接続される。水素ライン１８には、逆止弁１０４が配設されるとともに、脱圧ライン１０２の一端は、高圧水素製造装置１２と前記逆止弁１０４との間に位置して前記水素ライン１８に接続される。脱圧ライン１０２の他端は、開閉弁８６と逆止弁８８との間に位置して排水ライン２４に接続される。脱圧ライン１０２には、減圧弁１０６及び開閉弁１０８が配置される。
【００５３】
このように構成される第２の実施形態では、例えば、高圧水素製造装置１２の運転が停止した際、前記高圧水素製造装置１２の脱圧処理が行われる。この脱圧処理では、開閉弁１０８が開放されることにより、脱圧ライン１０２が排水ライン２４に連通する。従って、高圧水素製造装置１２の第２流路６２に充填されている高圧水素は、減圧弁１０６の減圧作用下に減圧処理されて排水ライン２４に排出される。
【００５４】
排水ライン２４に排出された水素は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された水素は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給され、膜ポンプ効果により第１流路６０から第２流路６２に移動する。
【００５５】
このように、第２の実施形態では、高圧水素製造装置１２の減圧処理時に、前記高圧水素製造装置１２から排出される高圧水素は、水供給ライン１６に戻されて回収することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る水電解システム１１０の概略構成説明図である。
【００５７】
水電解システム１１０は、高圧水素製造装置１２から高圧水素を排出する水素ライン１８に配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置１１２ａ（気液分離装置２０と同様に構成される）と、前記第１気液分離装置１１２ａから排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置１１２ｂとを備える。第１気液分離装置１１２ａは、高圧気液分離器である一方、第２気液分離装置１１２ｂは、低圧気液分離器である。
【００５８】
第２気液分離装置１１２ｂは、排水ライン２４に対して開閉弁８６の下流に接続される。第２気液分離装置１１２ｂは、前記第２気液分離装置１１２ｂ内の水を排出する排水ライン１１４と、該第２気液分離装置１１２ｂ内の気体（主に、水素）を排出する排気ライン１１６とを備える。第２気液分離装置１１２ｂは、タンク部８２ａを備える。
【００５９】
排水ライン１１４の排水口は、水貯留装置１４のタンク部６８に接続されるとともに、前記排水ライン１１４には、開閉弁１１８が配設される。排気ライン１１６は、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に接続される。排気ライン１１６には、逆止弁１２０が配設される。
【００６０】
このように構成される第３の実施形態では、第１気液分離装置１１２ａのタンク部８２から排水ライン２４に排水が行われると、この排水は、減圧された後、第２気液分離装置１１２ｂのタンク部８２ａに導入される。第２気液分離装置１１２ｂでは、排水圧力が減圧されているため、気液分離が促進されて水と水素とが分離される。
【００６１】
タンク部８２ａに貯留された排水は、開閉弁１１８の開放作用下に排水ライン１１４に沿って移動し、水貯留装置１４を構成するタンク部６８に供給される。このため、排水は、電解用の純水として再利用することができる。
【００６２】
一方、タンク部８２ａ内の水素は、排気ライン１１６に沿って移動し、水供給ライン１６に対して高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４と逆止弁６４との間に導入される。水供給ライン１６に戻された水素は、高圧水素製造装置１２の水供給連通孔５４に供給され、膜ポンプ効果により第１流路６０から第２流路６２に移動する。
【００６３】
これにより、第３の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１１０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る水電解システム１３０の概略構成説明図である。
【００６５】
水電解システム１３０は、第２及び第３の実施形態を組み合わせた構成であり、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
これにより、第４の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、高圧水に溶存する水素及び脱圧時に排出される水素を無駄に廃棄することがなく、水電解システム１３０全体の高効率化を図ることが可能になる等、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１００、１１０、１３０…水電解システム
１２…高圧水素製造装置 １４…水貯留装置
１６…水供給ライン １８…水素ライン
２０、１１２ａ、１１２ｂ…気液分離装置
２２…ドライ水素供給ライン ２４、１１４…排水ライン
２６…コントローラ ３０…単位セル
４０…電解電源 ４２…電解質膜・電極構造体
４４…アノード側セパレータ ４６…カソード側セパレータ
４８…固体高分子電解質膜 ５０…アノード側給電体
５２…カソード側給電体 ５４…水供給連通孔
５６…排出連通孔 ５８…水素連通孔
６０、６２…流路 ６４、８８、１０４、１２０…逆止弁
６６…循環ポンプ ６８、８２、８２ａ…タンク部
７０…戻り配管 ７２…純水供給装置
７６…純水供給配管 ７８…排気配管
８０…背圧弁 ８４、１０６…減圧弁
８６、１０８、１１８…開閉弁 １０２…脱圧ライン
１１６…排気ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、
電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、
前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、
前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置と、
を備える水電解システムであって、
前記気液分離装置は、該気液分離装置内の水を排出する排水ラインを備えるとともに、
前記排水ラインの排水口は、前記水供給ラインに接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項２】
請求項１記載の水電解システムにおいて、前記排水ラインの途上には、前記気液分離装置から排出される高圧な前記水を減圧させる減圧装置が配設されることを特徴とする水電解システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水電解システムにおいて、前記水素ラインの途上及び前記排水ラインの途上には、前記高圧水素製造装置内を脱圧させるための脱圧ラインの両端が接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項４】
水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、
電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、
前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、
前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置と、
前記第１気液分離装置から排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置と、
を備える水電解システムであって、
前記第２気液分離装置は、該第２気液分離装置内の水を排出する排水ラインと、
該第２気液分離装置内の気体を排出する排気ラインと、
を備えるとともに、
前記排水ラインの排水口は、前記水貯留装置に接続される一方、前記排気ラインは、前記水供給ラインに接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項１】
水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、
電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、
前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、
前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する気液分離装置と、
を備える水電解システムであって、
前記気液分離装置は、該気液分離装置内の水を排出する排水ラインを備えるとともに、
前記排水ラインの排水口は、前記水供給ラインに接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項２】
請求項１記載の水電解システムにおいて、前記排水ラインの途上には、前記気液分離装置から排出される高圧な前記水を減圧させる減圧装置が配設されることを特徴とする水電解システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水電解システムにおいて、前記水素ラインの途上及び前記排水ラインの途上には、前記高圧水素製造装置内を脱圧させるための脱圧ラインの両端が接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項４】
水を電気分解して酸素と前記酸素よりも高圧な高圧水素とを発生させる高圧水素製造装置と、
電解用の前記水を貯留する水貯留装置と、
前記水貯留装置から前記高圧水素製造装置に前記水を供給する水供給ラインと、
前記高圧水素製造装置から前記高圧水素を排出する水素ラインに配設され、前記高圧水素に含まれる水分を分離する第１気液分離装置と、
前記第１気液分離装置から排出されて減圧された排水を、気液分離する第２気液分離装置と、
を備える水電解システムであって、
前記第２気液分離装置は、該第２気液分離装置内の水を排出する排水ラインと、
該第２気液分離装置内の気体を排出する排気ラインと、
を備えるとともに、
前記排水ラインの排水口は、前記水貯留装置に接続される一方、前記排気ラインは、前記水供給ラインに接続されることを特徴とする水電解システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５３３２１（Ｐ２０１３−５３３２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０２４１（Ｐ２０１１−１９０２４１）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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