氢产生系统的控制方法和氢产生系统技术方案

氢产生系统(1)的控制方法包括：对电解槽(2)具有的氧产生用电极(12)和氢产生用电极(16)的电位进行控制，以使氧产生用电极(12)和氢产生用电极(16)中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。变化比劣化率小的电极的电位变化小。变化比劣化率小的电极的电位变化小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢产生系统的控制方法和氢产生系统


[0001]本专利技术涉及一种氢产生系统的控制方法和氢产生系统。

技术介绍

[0002]以往，作为产生氢的装置之一，设计出了使用固体高分子型的离子交换膜的电化学装置(水电解装置)。在该电化学装置中，一边向阳极或者两极供给水一边通过电源使电流在电极之间流过，由此通过水的电解能够得到氧和氢。另一方面，已知的是，在这样的电化学装置中，当供电停止时，在电化学槽中产生反向电流，因此而导致电极劣化(参照专利文献1)。另外，还已知，在供电停止期间，还因两极间的气体的渗透(渗漏(cross leak))而导致电极劣化。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开平1
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222082号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]近年来，作为与通过火力发电获得的能量相比能够抑制生成过程中的二氧化碳排出量的能量，通过风力、太阳能等获得的可再生能量受到了关注。另外，正在开发一种在利用可再生能量进行的氢的制造中利用上述的电化学装置等的系统。然而，利用风力、太阳能的发电装置的输出频繁地波动，在无风时或因天气而使得输出为零。因而，在将利用风力、太阳能的发电装置用作电化学装置的电源的情况下，电化学装置会频繁地反复停止和起动。因此，需要抑制电化学装置的无规律的停止所致的电极的劣化。
[0008]如上所述的电化学装置通常使用如通过火力发电获得的能量那样的稳定的电力连续地运转。因此，电化学装置的停止主要是有意地使电源停止的情况，伴随电化学装置的停止而引起的电极的劣化的应对措施比较容易。另一方面，通过可再生能量与电化学装置的组合来产生氢的系统中的课题还没有得到充分的研究。本专利技术的专利技术人们为了实现将可再生能量与电化学装置组合进行的现实的氢制造，而反复专心研究的结果想到了抑制因可再生能量的供电停止次数多而引起的电极的劣化来进一步提高氢产生系统的耐久性的技术。
[0009]本专利技术是鉴于这样的状况而完成的，其目的之一在于提供一种提高进行水的电解的氢产生系统的耐久性的技术。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本专利技术的某个方式是具备通过水的电解来产生氢的电解槽和对电解槽供给电解电流的电源的氢产生系统的控制方法。电解槽具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳氧产生用电极的氧产生极室、收纳氢产生用电极的氢产生极室以及将氧产生极室与氢产生极室分隔的隔膜。氧产生用电极具有如下的劣化特性：氧产生用电极因在不对所述电解槽供给
电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，氢产生用电极具有如下的劣化特性：氢产生用电极因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化。本专利技术的某个方式的控制方法包括：对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制，以使氧产生用电极和氢产生用电极中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。
[0012]本专利技术的其它方式是氢产生系统。该氢产生系统具备：电解槽，其具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳氧产生用电极的氧产生极室、收纳氢产生用电极的氢产生极室以及将氧产生极室与氢产生极室分隔的隔膜，所述电解槽通过水的电解来产生氢；电源，其对电解槽供给电解电流；以及控制部，其对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制。氧产生用电极具有如下的劣化特性：氧产生用电极因在不对电解槽供给电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，氢产生用电极具有如下的劣化特性：氢产生用电极因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化。控制部对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制，以使氧产生用电极和氢产生用电极中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。
[0013]以上的构成要素的任意的组合、将本公开的表现在方法、装置、系统等之间变换得到的方式作为本公开的方式也是有效的。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据本专利技术，能够提高进行水的电解的氢产生系统的耐久性。
附图说明
[0016]图1是实施方式所涉及的氢产生系统的示意图。
[0017]图2是表示在实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的、在电解停止时和向氧产生极室的水循环停止时的两个电极和两个电极室的保持电荷量的图。
[0018]图3的(A)和图3的(B)是表示实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的各电极的电位变化的图。
[0019]图4是表示实施了比较例1所涉及的电解停止控制时的各电极的电位变化的图。
[0020]图5是表示实施了实施例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
[0021]图6是表示实施了比较例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
具体实施方式
[0022]下面，基于优选的实施方式并参照附图来说明本专利技术。实施方式是例示性的，并非对专利技术进行限定，实施方式中记述的所有特征或其组合不一定是专利技术的本质性的特征。对各附图中示出的相同或者同等的构成要素、构件、处理标注相同的标记，并适当地省略重复的说明。另外，对于各图中示出的各部的比例尺、形状，是为了便于说明而设定的，只要没有特别提及则不应解释为限定性。另外，在本说明书或者权利要求中使用“第一”、“第二”等用语的情况下，该用语并非为了表示任何的顺序、重要程度，而是为了区分某一结构与其它结构。另外，在各附图中，省略对于说明实施方式并不重要的一部分构件来进行显示。
[0023]图1是实施方式所涉及的氢产生系统的示意图。氢产生系统1具备电解槽2、电源4、第一流通机构6、第二流通机构8以及控制部10。
[0024]电解槽2通过水的电解来产生氢。本实施方式所涉及的电解槽2是利用离子交换膜的固体高分子膜(PEM：Polymer Electrolyte Membrane(聚合物电介质膜))型水电解槽。电解槽2具有氧产生用电极12、氧产生极室14、氢产生用电极16、氢产生极室18以及隔膜20。
[0025]氧产生用电极12是发生氧化反应的极，被定义为阳极(anode)。氧产生用电极12具有催化剂层12a和气体扩散层12b。催化剂层12a例如含有铱(Ir)、铂(Pt)作为催化剂。此外，催化剂层12a也可以含有其它的金属、金属化合物。催化剂层12a被配置为与隔膜20的一个主表面接触。气体扩散层12b由导电性的多孔质体等构成。构成气体扩散层12b的材料能够使用公知的材料。氧产生用电极12被收纳于氧产生极室14。氧产生极室14中的除氧产生用电极12以外的空间构成水和氧的流路。
[0026]氢产生用电极16是发生还原反应的极，被定义为阴极(cathode)。氢产生用电极16具有催化剂层16a和气体扩散层16b。催化剂层16a例如含有铂(Pt)作为催化剂。此外，催化剂层16a也可以含有其它的金属、金属化合物。催化剂层16a被配置为与隔膜20的另一个主表面接触。气体扩散层16b由导电性的多孔质体等构成。构成气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氢产生系统的控制方法，所述氢产生系统具备通过水的电解来产生氢的电解槽和对所述电解槽供给电解电流的电源，所述电解槽具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳所述氧产生用电极的氧产生极室、收纳所述氢产生用电极的氢产生极室以及将所述氧产生极室与所述氢产生极室分隔的隔膜，所述氧产生用电极具有如下的劣化特性：所述氧产生用电极因在不对所述电解槽供给所述电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，所述氢产生用电极具有如下的劣化特性：所述氢产生用电极因在所述运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化，所述控制方法包括：对所述氧产生用电极和所述氢产生用电极的电位进行控制，以使所述氧产生用电极和所述氢产生用电极中的所述劣化率大的电极的所述电位变化比所述劣化率小的电极的所述电位变化小。2.根据权利要求1所述的氢产生系统的控制方法，其中，所述劣化率dAN是在对所述氧产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述氢产生系统的额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氧产生用电极反复施加所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验，所述劣化率dCA是在对所述氢产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氢产生用电极反复施加所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验。3.根据权利要求1或2所述的氢产生系统的控制方法，还包括：在将所述氧产生用电极具有的电荷量设为QAN_electrode、将所述氢产生用电极具有的电荷量设为QCA_electrode、将所述氧产生极室中存在的氧具有的正的电荷量的绝对值设为QAN_O2、将所述氢产生极室中存在的氢具有的负的电荷量的绝对值设为QCA_H2时，在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，维持QAN_electrode+QAN__O2＜QCA_electrode+QCA_H2的状态，或者，在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的氢产生系统的控制方法，其中，所述氢产生系统在运转期间排出所述氧产生极室内的氧，所述控制方法还包括：在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，在向所述运转停止转变时停止供给所述电解电流并且在经...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田耕佑，松冈孝司，高见洋史，佐藤康司，小岛宏一，伊藤直也，辻村拓，古谷博秀，
申请(专利权)人：引能仕株式会社，
类型：发明
国别省市：