氢的制造方法技术

一种氢的制造方法，其是使用水电解系统来制造氢的方法，所述水电解系统至少具备电解槽和将在电解槽生成的氢气中的氧除去的提纯装置，所述制造方法的特征在于，在电解槽以至少0.5kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.5体积％；此外，设电解槽以2.0kA/m2的电流密度运转时导入至提纯装置的氢气中的氧浓度为Oa、设电解槽以0.2kA/m2的电流密度运转时导入至提纯装置的氢气中的氧浓度为Ob时，进行控制以使Ob/Oa小于10.0。控制以使Ob/Oa小于10.0。控制以使Ob/Oa小于10.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢的制造方法


[0001]本专利技术涉及氢的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，为了调整电力的供需平衡、提高发电效率，对于电力储藏技术进行了研究开发以希望替代为能够储藏和输送的形式来应用电力。作为其中的一者，对于将电能转换成能够储藏和输送的氢并利用氢作为能源或原料的技术进行了研究。
[0003]氢在石油提纯、化学合成、金属提纯等情况下在工业上广泛应用，近年来，其在面向燃料电池汽车(FCV)的加氢站或在智能社区、氢发电厂等中的利用可能性也在扩大。因此，对于获得氢的技术开发抱有很高的期望。
[0004]作为氢的制造方法，大致可分为以化石燃料作为原料的方法、基于水的分解的方法，从不会生成二氧化碳的方面出发，基于水的分解、特别是水的电解(电气分解)的方法受到了关注。作为水的电解的方法，有固体高分子型水电解法、高温水蒸气电解法、碱水电解法等，出于已经工业化了几十年以上、能够大规模实施、比其他水电解装置的成本低等原因，碱水电解被认为是特别有优势的方法之一。
[0005]在碱水电解中，将水进行电解，在阴极侧生成氢，在阳极侧生成氧。为了防止所生成的气体(氢、氧)的混合，在阴极侧与阳极侧之间夹有隔膜，但由于阴极侧与阳极侧隔着隔膜的细孔利用电解液进行连通，因此在阴极侧生成的氢中会混入微量的氧。混入到氢中的氧在下游通过脱氧单元(提纯装置)而除去。例如可以利用专利文献1中所记载的脱氧催化剂等使氧与氢反应而转换成水，之后进行除湿，由此得到高纯度的氢气。关于这样的基于与水的电解进行组合而制造高纯度氢的方法，专利文献2、3中有记载。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开昭58
‑
174239号公报
[0009]专利文献2：日本专利第2735723号公报
[0010]专利文献3：日本专利第3604620号公报

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的课题
[0012]但是，所生成的氢气中的氧浓度随着碱水电解的运转条件而发生变动，在送入至提纯装置等脱氧机构的氢气中的氧浓度升高时，可能会产生各种问题。
[0013]例如，在送入至提纯装置的氢气中的氧浓度升高时，会由于通过脱氧催化剂的催化反应的放热而使催化剂的温度局部升高，催化剂的劣化容易发展。另外，在提纯装置中，由氢和氧的催化反应生成的水含量增加，提纯装置内部变成多湿气氛。其结果会招致催化剂的劣化容易发展的担忧、水蒸气的水雾在后段中的混入、排水量的增加。此外，这些会成为提纯装置中的氢气的温度或压力发生变动的原因，可能会产生后段工艺的设计变得困
难、或者使监控提纯装置的计量表类的精度降低或成为其故障的原因等问题。
[0014]因此，为了延长脱氧催化剂的寿命、防止计量表类的计测精度降低和故障等，有必要对于送入至提纯装置的氢气中的氧浓度稳定地进行控制。
[0015]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够稳定地控制送入至提纯装置的氢气中的氧浓度的氢的制造方法。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本专利技术的要点如下。
[0018][1][0019]一种氢的制造方法，其是使用水电解系统来制造氢的方法，所述水电解系统至少具备电解槽和将在上述电解槽生成的氢气中的氧除去的提纯装置，
[0020]所述制造方法的特征在于，
[0021]在上述电解槽以至少0.5kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.5体积％，
[0022]此外，设上述电解槽以2.0kA/m2的电流密度运转时导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度为Oa、设上述电解槽以0.2kA/m2的电流密度运转时导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度为Ob时，进行控制以使Ob/Oa小于10.0。
[0023][2][0024]如[1]中所述的氢的制造方法，其中，在上述电解槽以至少0.2kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.5体积％。
[0025][3][0026]如[1]或[2]中所述的氢的制造方法，其中，在上述电解槽以0.2kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.2体积％。
[0027][4][0028]如[1]～[3]中任一项所述的氢的制造方法，其中，在上述电解槽以0.1kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至上述提纯装置的氢气中的氧浓度也始终小于0.5体积％。
[0029][5][0030]如[1]～[4]中任一项所述的氢的制造方法，其中，上述水电解系统具有对供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度进行控制的机构。
[0031][6][0032]如[5]中所述的氢的制造方法，其中，对供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度进行控制的机构为对上述电解槽的电解液的循环流量进行控制的机构。
[0033][7][0034]如[6]中所述的氢的制造方法，其中，对上述电解槽的电解液的循环流量进行控制的机构具有逆变器和自动控制阀中的至少一者，所述逆变器安装于用于使电解液循环的送液泵，所述自动控制阀安装于对电解液进行配液的配液管。
[0035][8][0036]如[5]～[7]中任一项所述的氢的制造方法，其中，对供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度进行控制的机构为供给利用上述提纯装置提纯后的氢气的一部分的机构。
[0037][9][0038]如[5]～[8]中任一项所述的氢的制造方法，其中，对供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度进行控制的机构为根据上述电解槽的电流密度对氧浓度进行控制的机构。
[0039][10][0040]如[5]～[9]中任一项所述的氢的制造方法，其中，对供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度进行控制的机构为根据供给至上述提纯装置的氢气中的氧浓度对氧浓度进行控制的机构。
[0041][11][0042]如[1]～[10]中任一项所述的氢的制造方法，其中，上述电解槽在碱性条件下使用。
[0043][12][0044]如[1]～[11]中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，上述电解槽具备电极室和用于向该电极室供给电解液的流路，上述流路的一部分由绝缘性材料形成。
[0045]专利技术的效果
[0046]根据本专利技术，能够提供可稳定地控制送入至提纯装置的氢气中的氧浓度的氢的制造方法。
附图说明
[0047]图1为示出本实施方式的碱水电解系统的一例的概况的图。
[0048]图2为示出本实施方式的氢的制造方法中的水电解系统的运转方法的一例的图。图2中，横轴表示电流密度，纵轴表示氢气中的氧浓度，实线表示本实施方式的水电解系统的情况下的曲线，虚线表示现有的水电解系统的情况下的曲线。
[0049]图3为示出本实施方式的碱水电解系统的另一示例的概况的图。
[0050]图4为示出本实施方式的碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氢的制造方法，其是使用水电解系统来制造氢的方法，所述水电解系统至少具备电解槽和将在所述电解槽生成的氢气中的氧除去的提纯装置，所述制造方法的特征在于，在所述电解槽以至少0.5kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.5体积％，此外，设所述电解槽以2.0kA/m2的电流密度运转时导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度为Oa、设所述电解槽以0.2kA/m2的电流密度运转时导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度为Ob时，进行控制以使Ob/Oa小于10.0。2.如权利要求1所述的氢的制造方法，其中，在所述电解槽以至少0.2kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.5体积％。3.如权利要求1或2所述的氢的制造方法，其中，在所述电解槽以0.2kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度始终小于0.2体积％。4.如权利要求1～3中任一项所述的氢的制造方法，其中，在所述电解槽以0.1kA/m2以上的电流密度运转的情况下，进行控制以使导入至所述提纯装置的氢气中的氧浓度也始终小于0.5体积％。5.如权利要求1～4中任一项所述的氢的制造方法，其中，所述水电解系统具有对供给至所述提...

【专利技术属性】
技术研发人员：内野阳介，藤本则和，大野纯，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：