水电解系统及水电解系统的控制方法技术方案

提供能够通过将供给到电极的水溶液的离子浓度调整得恰当而抑制水的电分解的效率降低及各种结构部件的腐蚀所引起的异常的发生的水电解系统及水电解系统的控制方法。水电解系统具备水供给部、KOH罐、水电解装置及控制装置。水供给部及KOH罐向水电解装置的阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的水溶液。水电解装置具备水电解单体，该水电解单体具有固体高分子电解质膜、以及设置于固体高分子电解质膜的两侧的阳极及阴极。控制装置基于阳极与阴极之间的电压及电流和阴极处的KOH水溶液的浓度之间的对应关系的信息，在KOH水溶液的浓度比规定基准浓度高的情况下，以在限制向阴极供给的KOH水溶液的供给量的同时使电压增大的方式变更。更。更。

【技术实现步骤摘要】
水电解系统及水电解系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及水电解系统及水电解系统的控制方法。

技术介绍

[0002]以往，例如已知具备电解质膜
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电极构造体的水电解装置，该电解质膜
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电极构造体通过基于选择性地传导氢氧根离子(OH
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)的阴离子交换膜得到的电解质膜、以及阳极和阴极的电极而形成(例如参照国际公开第2016/147720)。这样的水电解装置通过向阴极供给包含调整为规定的离子浓度的氢氧根离子的水溶液来对水进行电分解。
[0003]以往，例如已知有利用测定溶液的pH的pH计来调整离子浓度的装置(例如参照日本特开2015
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223566号)。

技术实现思路

[0004]在上述的水电解装置的稳态运转时，将在启动时等设定的规定的离子浓度的水溶液向阴极供给，由此能够使水的电分解恰当地继续。然而，当水电解装置的运转状态变化时，向阳极移动的氢氧根离子的量及由阳极生成的水分量等变化。例如，当阴极的水溶液的离子浓度增大时，存在发生电解质膜
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电极构造体及配管等各种结构部件的腐蚀而商品性恶化的可能性。
[0005]本专利技术的方案是考虑这样的情况而完成的，其目的在于提供能够通过将供给到电极的水溶液的离子浓度调整得恰当而抑制水的电分解的效率降低及各种结构部件的腐蚀所引起的异常的发生的水电解系统及水电解系统的控制方法。
[0006]为了解决上述课题而达成相关目的，本专利技术采用了以下的方案。
[0007](1)本专利技术的一方案涉及一种水电解系统，其中，所述水电解系统具备：水电解单体，其具有电解质膜、以及设置于所述电解质膜的厚度方向的两侧的阳极及阴极，且通过向所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而对供给到所述阴极的水溶液的水进行电分解，并且在所述阳极生成比所述阴极处的所述水溶液的压力高的压力的氧；电源，其向所述阳极与所述阴极之间施加所述电压；水溶液供给源，其向所述阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的所述水溶液；以及控制装置，其在基于所述电压、所述阳极及所述阴极的电流、以及所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之间的规定的对应关系的信息而取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，以在限制向所述阴极供给的所述水溶液的供给量的同时使所述电压增大的方式进行变更。
[0008](2)本专利技术的一方案涉及一种水电解系统，其中，所述水电解系统具备：水电解单体，其具有电解质膜、以及设置于所述电解质膜的厚度方向的两侧的阳极及阴极，且通过向所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而对供给到所述阴极的水溶液的水进行电分解，并且在所述阳极生成比所述阴极处的所述水溶液的压力高的压力的氧；电源，其向所述阳极与所述阴极之间施加所述电压；水溶液供给源，其向所述阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的所述水溶液；流量限制部，其在从所述阳极排出的氧的流路中限制所述氧的流量；以
及控制装置，其在基于所述电压、所述阳极及所述阴极的电流、以及所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之间的规定的对应关系的信息而取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，通过所述流量限制部来限制从所述阳极排出的所述氧的流量。
[0009](3)在上述方案(1)或(2)的基础上，也可以是，所述控制装置在与所述水电解单体的规定的运转模式对应地设定所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之后，与所述水电解单体的状态变化对应地变更所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度。
[0010](4)本专利技术的一方案涉及一种水电解系统的控制方法，其中，所述水电解系统具备：水电解单体，其具有电解质膜、以及设置于所述电解质膜的厚度方向的两侧的阳极及阴极，且通过向所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而对供给到所述阴极的水溶液的水进行电分解，并且在所述阳极生成比所述阴极处的所述水溶液的压力高的压力的氧；电源，其向所述阳极与所述阴极之间施加所述电压；水溶液供给源，其向所述阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的所述水溶液；流量限制部，其在从所述阳极排出的氧的流路中限制所述氧的流量；以及电子设备，所述水电解系统的控制方法是所述水电解系统的所述电子设备执行的控制方法，所述电子设备执行的控制方法包括：取得步骤，基于所述电压、所述阳极及所述阴极的电流、以及所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之间的规定的对应关系的信息，来取得与所述电压及所述电流各自的取得值对应的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度；以及变更步骤，在所述取得步骤中取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比与所述电压及所述电流的规定的组合对应的规定基准浓度范围高的情况下，以减少所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度的方式变更所述水电解系统的运转状态，或者在所述取得步骤中取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比所述规定基准浓度范围低的情况下，以增大所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度的方式变更所述水电解系统的运转状态。
[0011]根据上述方案(1)，具备控制装置，其在阴极处的氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，在限制向阴极供给的水溶液的供给量的同时，使水电解单体的电压增大，由此能够将阴极处的氢氧根离子的浓度调整得恰当。控制装置通过将供给到水电解单体的水溶液的离子浓度调整得恰当，能够抑制水的电分解的效率降低及各种结构部件的腐蚀所引起的异常的发生。
[0012]控制装置通过变更水电解系统的运转条件来调整阴极处的氢氧根离子的浓度，因此例如与匹配运转状态而利用位于水电解单体的上游的浓度调整装置来对供给到阴极的水溶液的浓度进行浓度调整的情况相比，能够更迅速地进行浓度调整。
[0013]控制装置能够基于水电解单体的电压及电流来取得阴极处的氢氧根离子的浓度，无需例如水位传感器及pH传感器等用于测定离子浓度的追加性的传感器而能够抑制系统结构所需的费用升高。与水电解单体的电压及电流相应的氢氧根离子的浓度能够精度良好地表示最接近阴极近处的浓度，因此能够提高浓度调整的可靠性及精度。
[0014]根据上述方案(2)，具备控制装置，其在阴极处的氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，利用流量限制部来限制从阳极排出的氧的流量，由此能够将阴极处的氢氧根离子的浓度调整得恰当。控制装置通过将供给到水电解单体的水溶液的离子浓度调整得恰当，能够抑制水的电分解的效率降低及各种结构部件的腐蚀所引起的异常的发生。
[0015]控制装置通过变更水电解系统的运转条件来调整阴极处的氢氧根离子的浓度，因
此例如与匹配运转状态而利用位于水电解单体的上游的浓度调整装置来对供给到阴极的水溶液的浓度进行浓度调整的情况相比，能够更迅速地进行浓度调整。
[0016]控制装置能够基于水电解单体的电压及电流来取得阴极处的氢氧根离子的浓度，不需要例如水位传感器及pH传感器等用于测定离子浓度的追加性的传感器而能够抑制系统结构所需的费用升高。与水电解单体的电压及电流相应的氢氧根离子的浓度能够精度良好地表示最接近阴极处的浓度，因此能够提高浓度调整的可靠性及精度。
[0017]在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电解系统，其特征在于，所述水电解系统具备：水电解单体，其具有电解质膜、以及设置于所述电解质膜的厚度方向的两侧的阳极及阴极，且通过向所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而对供给到所述阴极的水溶液的水进行电分解，并且在所述阳极生成比所述阴极处的所述水溶液的压力高的压力的氧；电源，其向所述阳极与所述阴极之间施加所述电压；水溶液供给源，其向所述阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的所述水溶液；以及控制装置，其在基于所述电压、所述阳极及所述阴极的电流、以及所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之间的规定的对应关系的信息而取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，以在限制向所述阴极供给的所述水溶液的供给量的同时使所述电压增大的方式进行变更。2.一种水电解系统，其特征在于，所述水电解系统具备：水电解单体，其具有电解质膜、以及设置于所述电解质膜的厚度方向的两侧的阳极及阴极，且通过向所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而对供给到所述阴极的水溶液的水进行电分解，并且在所述阳极生成比所述阴极处的所述水溶液的压力高的压力的氧；电源，其向所述阳极与所述阴极之间施加所述电压；水溶液供给源，其向所述阴极供给包含规定浓度的氢氧根离子的所述水溶液；流量限制部，其在从所述阳极排出的氧的流路中限制所述氧的流量；以及控制装置，其在基于所述电压、所述阳极及所述阴极的电流、以及所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度之间的规定的对应关系的信息而取得的所述水溶液的所述氢氧根离子的浓度比规定基准浓度高的情况下，通过所述流量限制部来限制从所述阳极排出的所述氧的流量。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛秀一郎，高杉将司，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：