(57)【要約】【課題】電気化学デバイスのカソードに水が溜まってしまうと、精製水素ガスを生成時に電圧が上がり効率が低下してしまうこと。【解決手段】精製水素ガスをカソード３−１に流すパージ経路７−１と、水素供給ポンプ８−１と、カソード３−２に流すパージ経路７−２と、水素供給ポンプ８−２とを備え、電気化学デバイス５−１または電気化学デバイス５−２の電圧値が所定値以上になると、電圧値が上昇していない電気化学デバイス５−１または電気化学デバイス５−２から精製水素ガスを電圧が所定値以上となった電気化学デバイス５−１または電気化学デバイス５−２のカソード３−１またはカソード３−２に流し、溜まった水を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスから水素含有ガスを生成する少なくとも１つの水素生成装置と、前記水素生成装置に接続され、電解質膜と前記電解質膜を挟んで一方の面に配置されるアノードと他方の面に配置されるカソードとで構成される電解質膜−電極接合体を有し、何れか１つの前記水素生成装置から前記アノードを介して前記水素含有ガスが供給され、前記アノードから前記カソードへ電流を流すことで、前記カソードにおいて精製水素ガスを生成する少なくとも２つの電気化学デバイスと、前記電気化学デバイスに接続され、前記精製水素ガスを排出する排出経路と、前記排出経路から分岐し、前記精製水素ガスを他の少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに供給するパージ経路と、前記パージ経路を経由して他の少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに前記精製水素ガスを供給するための供給手段と、制御部と、を備え、前記制御部は、少なくとも１つの前記電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、前記電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの電気化学デバイスから、前記電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに、所定の期間、前記供給手段を操作し、前記パージ経路を経由して前記精製水素ガスの供給を行う、水素生成システム。
【請求項２】
前記供給手段は前記電気化学デバイスの前記アノードから前記カソードへ電流を流すための電源部であり、前記制御部は、少なくとも１つの前記電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、前記電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの前記電気化学デバイスから、前記電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに、所定の期間、前記電源部を操作して前記精製水素ガスの供給量を増加させ、前記パージ経路を経由して前記精製水素ガスの供給を行う、請求項１記載の水素生成システム。
【請求項３】
前記制御部は、少なくとも１つの前記電気化学デバイスの電圧値が所定値を超え、かつ、電圧値が前記所定値を超えていない前記電気化学デバイスが２つ以上あるとき、前記電圧値が所定値を超えていない前記電気化学デバイスのうち電圧値の低い前記電気化学デバイスから優先的に選択し、選択された前記電気化学デバイスから前記電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに、所定の期間、前記供給手段で、前記パージ経路を経由して前記精製水素ガスの供給を行う、請求項１または２に記載の水素生成システム。
【請求項４】
前記排出経路には、前記精製水素ガスに含まれる水分を排出する気液分離部が設けられている、請求項１乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の水素生成システム。
【請求項５】
原料ガスから水素含有ガスを生成する少なくとも１つの水素生成装置と、前記水素生成装置に接続され、電解質膜と前記電解質膜を挟んで一方の面に配置されるアノードと他方の面に配置される前記カソードとで構成される電解質膜−電極接合体を有し、何れか１つの前記水素生成装置から前記アノードを介して前記水素含有ガスが供給され、前記アノードから前記カソードへ電流を流すことで、前記カソードにおいて精製水素ガスを生成する少なくとも２つの電気化学デバイスと、前記電気化学デバイスの各々の前記カソードに接続され、前記精製水素ガスを排出する排出経路と、前記排出経路から分岐し、前記精製水素ガスを他の少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに供給するパージ経路と、前記パージ経路を経由して他の少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに前記精製水素ガスを供給するための供給手段と、を備えた水素生成システムの運転方法であって、少なくとも１つの前記電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、前記電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの前記電気化学デバイスから、前記電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの前記電気化学デバイスの前記カソードに、所定の期間、前記供給手段を操作し、前記パージ経路を経由して前記精製水素ガスの供給を行う工程を有する、水素生成システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも水素含有ガスから所定の純度の水素を生成する電気化学デバイスを備える水素生成システム及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種水素精製昇圧システム（以下、水素生成システムと呼ぶ）は燃料を改質して水素を含有する改質ガスを生成する改質器（以下、水素生成装置と呼ぶ）と電解質膜を挟んで配置されるアノードとカソードとの間に電圧を印加することによって水素含有ガス中の水素を精製する水素精製昇圧装置（以下、電気化学デバイスと呼ぶ）とで構成される。この電気化学デバイスは、例えば、水素イオンを選択的に輸送する電解質膜の両側に、それぞれアノード及びカソードを設けた電解質膜−電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持したものである。アノードに水素含有ガスを供給し、アノードとカソードとの間に電流を流すことで、アノードでは、（化１）の酸化反応が、カソードでは、（化２）の還元反応が起こる。
【０００３】
【化１】
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【０００４】
【化２】
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以上の反応により、アノードに供給された水素含有ガスから、水素をカソードに分離することができる。
【０００５】
上記水素生成システムに用いられる水素含有ガス供給源は、例えば、燃料処理器を有する水素生成装置が用いられ、水素含有ガスは、炭化水素系の原料ガス、例えば都市ガスや液化石油ガスなどを水蒸気改質や部分酸化改質、又はオートサーマル改質して生成される。ここで生成された水素含有ガスには、二酸化炭素、メタン、窒素、一酸化炭素、水蒸気などの不純物が含まれている。
【０００６】
このように水素生成システムは、水素純度が高い精製水素ガスを精製する。
【０００７】
上記水素生成システムの水素生成時に電気化学デバイスのアノードからカソードに移動するプロトンが水分子を同伴して電解質膜を移動し、カソードに浸透水として水が生じる。
【０００８】
この水を水素中から除去するために、水素ガス流路中に水トラップ・ドレイン器を設けることが記載されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１１７１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら前記従来の構成では、カソードに生じた水は水トラップ・ドレイン器まで移動すれば除去できるが、カソードに溜まってしまうと除去することができない。さらにカソードに水が溜まってしまうと、カソードからアノードへ水が浸透し、アノードにも水が溜まることになり（化１）の酸化反応の反応抵抗が上がる。そのため、必要量の精製水素ガスを生成するために電気化学デバイスに一定電流を流すときの抵抗が上がることで電圧が上がり、必要な電力も上がってしまう。よって同じ流量の精製水素ガスを生成するために必要な電力が上がることで、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加するという課題があった。本発明は、前記従来の課題を解決するもので、少なくとも１台の水素生成装置と複数台の電気化学デバイスとで構成される水素生成システムおいて、精製水素ガスを電気化学デバイスのカソードに流しパージするパージ経路を備えることで、精製水素ガスを生成するために電気化学デバイスの電圧値の増加を防止し、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことを抑えることができる水素生成システム及びその運転方法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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成システム及びその運転方法は、原料ガスから水素含有ガスを生成する少なくとも１つの水素生成装置と、水素生成装置に接続され、電解質膜と電解質膜を挟んで一方の面に配置されるアノードと他方の面に配置されるカソードとで構成される電解質膜−電極接合体を有し、何れか１つの水素生成装置からアノードを介して水素含有ガスが供給され、アノードからカソードへ電流を流すことで、カソードにおいて精製水素ガスを生成する少なくとも２つの電気化学デバイスと、電気化学デバイスの各々のカソードに接続され、精製水素ガスを排出する排出経路と、排出経路から分岐し、精製水素ガスを他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに供給するパージ経路と、パージ経路を経由して他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに精製水素ガスを供給するための供給手段と、制御部と、を備え、制御部は、少なくとも１つの電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの電気化学デバイスから、電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに、所定の期間、供給手段を操作し、パージ経路を経由して精製水素ガスの供給を行うものである。
【００１２】
これによって、カソードに水が溜まった影響の多い電気化学デバイスに水が溜まった影響の少ない電気化学デバイスから生成した精製水素ガスを供給することでパージし、水を除去することができる。この結果、電気化デバイスの電圧値が上がることを抑え、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水素生成システム及びその運転方法は少なくとも一台の水素生成装置と電気化学デバイスとで構成される水素生成システムにおいて、カソードに溜まった水を除去し、電気化学デバイスの電圧値が上がることを抑え、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことを抑えることができる。また、精製水素ガスを生成するために必要なコストが増加することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成システムの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における水素生成システムの動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２および３における水素生成システムの構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における水素生成システムの動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２における水素生成システムの動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態３における水素生成システムの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態３における水素生成システムの動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、原料ガスから水素含有ガスを生成する少なくとも１つの水素生成装置と、水素生成装置に接続され、電解質膜と電解質膜を挟んで一方の面に配置されるアノードと他方の面に配置されるカソードとで構成される電解質膜−電極接合体を有し、何れか１つの水素生成装置からアノードを介して水素含有ガスが供給され、アノードからカソードへ電流を流すことで、カソードにおいて精製水素ガスを生成する少なくとも２つの電気化学デバイスと、電気化学デバイスの各々のカソードに接続され、精製水素ガスを排出する排出経路と、排出経路から分岐し、精製水素ガスを他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに供給するパージ経路と、パージ経路を経由して他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに精製水素ガスを供給するための供給手段と、制御部と、を備え、制御部は、少なくとも１つの電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの電気化学デバイスから、電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに、所定の期間、供給手段を操作し、パージ経路を経由して精製水素ガスの供給を行うとしたものである。
【００１６】
これによって、供給手段として水素ポンプにより電気化学デバイスが生成する精製水素ガスの量を変えることなく精製水素ガスの一部をカソードに供給することができ、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイスから生成した精製水素ガスを用いて、水が溜まった影響の多い電気化学デバイスのカソードをパージすることができる。この結果、電気化学デバイスの電圧値の増加を抑え、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことを抑えることができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明の水素生成システムを、電気化学デバイスのアノードからカソードへ電流を流すための電源部であり、制御部は、少なくとも１つの電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの電気化学デバイスから、電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに、所定の期間、電源部を操作して精製水素ガスの供給量を増加させ、パージ経路を経由して精製水素ガスの供給を行うとしたものである。
【００１８】
これによって、供給手段として水素ポンプを用いることなく電気化学デバイスから生成した精製水素ガスを水が溜まった影響の多い電気化学デバイスのカソードに供給することができ、パージすることができる。この結果、水素ポンプが不要になり水素生成システムを小型化することができる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の水素生成システムを、少なくとも１つの電気化学デバイスの電圧値が所定値を超え、かつ、電圧値が所定値を超えていない電気化学デバイスが２つ以上あるとき、電圧値が所定値を超えていない電気化学デバイスのうち電圧値の低い電気化学デバイスから優先的に選択し、選択された電気化学デバイスから電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに、所定の期間、供給手段で、パージ経路を経由して精製水素ガスの供給を行うとしたものである。
【００２０】
これによって、水が溜まった影響の小さい電気化学デバイスから生成した精製水素ガスから生成した精製水素ガスを用いて、水が溜まった影響の多い電気化学デバイスのカソードをパージすることができる。この結果、効率よくカソードに溜まった水をパージすることができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の水素生成システムを、精製水素ガスに含まれる水分を分離し、排出する気液分離部が設けられているものである。
【００２２】
これによって、パージされた水を水素生成システムから外部へ排出することができる。この結果、パージした水が電気化学デバイスに溜まることを防ぐことができる。
【００２３】
第５の発明は、原料ガスから水素含有ガスを生成する少なくとも１つの水素生成装置と、水素生成装置に接続され、電解質膜と電解質膜を挟んで一方の面に配置されるアノードと他方の面に配置されるカソードとで構成される電解質膜−電極接合体を有し、何れか１つの水素生成装置からアノードを介して水素含有ガスが供給され、アノードからカソードへ電流を流すことで、カソードにおいて精製水素ガスを生成する少なくとも２つの電気化学デバイスと、電気化学デバイスの各々のカソードに接続され、精製水素ガスを排出する排出経路と、排出経路から分岐し、精製水素ガスを他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに供給するパージ経路と、パージ経路を経由して他の少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに精製水素ガスを供給するための供給手段と、を備えた水素生成システムの運転方法であって、少なくとも１つの電気化学デバイスの電圧値が所定値を超えたとき、電圧値が所定値を超えていない少なくとも１つの電気化学デバイスから、電圧値が所定値を超えている少なくとも１つの電気化学デバイスのカソードに、所定の期間、供給手段を操作し、パージ経路を経由して精製水素ガスの供給を行うとしたものである。
【００２４】
これによって、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイスから生成した精製水素ガスを用いて、水が溜まった影響の多い電気化学デバイスのカソードをパージすることができる。この結果、
電気化学デバイスの電圧値の増加を抑え、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことを抑えることができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における水素生成システムの構成を示す図である。
【００２６】
図１において、水素生成システム１００は、水素生成装置１と、電気化学デバイス５−１と、電気化学デバイス５−２と、排出経路６−１と、排出経路６−２と、パージ経路７−１と、パージ経路７−２と、水素供給ポンプ８−１と、水素供給ポンプ８−２と、気液分離部９−１と、気液分離部９−２と、電源部１０−１と、電源部１０−２と、制御部１１と、電圧計測部１２−１と、電圧計測部１２−２とを備えている。
【００２７】
水素生成装置１は、原料及び水蒸気を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガスを用いた。本実施の形態の改質反応は、都市ガスと水蒸気を反応させる水蒸気改質を用いた。水素生成装置１の内部には改質触媒（図示せず）を搭載している。
【００２８】
アノード２−１と、アノード２−２とは、水素分子から電子を引き抜き、水素イオンを生成する電極と、電極に水素含有ガスを供給する流路とで構成される。
【００２９】
カソード３−１と、カソード３−２とは、水素イオンと電子とを結合させ、水素分子を生成する電極と、電極から精製水素ガスを排出する流路とで構成される。
【００３０】
電解質膜４−１と、電解質膜４−２とは、水素イオンを選択的に輸送する高分子膜である。
【００３１】
電気化学デバイス５−１は、電解質膜４−１の両側に、それぞれアノード２−１とカソード３−１とが設けられて、構成されている。
【００３２】
電気化学デバイス５−２は、電解質膜４−２の両側に、それぞれアノード２−２とカソード３−２とが設けられて、構成されている。
【００３３】
排出経路６−１は、電気化学デバイス５−１のカソード３−１から排出される精製水素ガスを排出する経路である。
【００３４】
排出経路６−２は、電気化学デバイス５−２のカソード３−２から排出される精製水素ガスを排出する経路である。
【００３５】
パージ経路７−１は、排出経路６−２から分岐し、精製水素ガスをカソード３−１に供給する経路である。
【００３６】
パージ経路７−２は、排出経路６−１から分岐し、精製水素ガスをカソード３−２に供給する経路である。
【００３７】
水素供給ポンプ８−１は、カソード３−２で生成した精製水素ガスを排出経路６−２からパージ経路７−１に供給する水素供給ポンプである。
【００３８】
水素供給ポンプ８−２は、カソード３−１で生成した精製水素ガスを排出経路６−１からパージ経路７−２に供給する水素供給ポンプである。
【００３９】
気液分離部９−１は、排出経路６−１に設け、水を分離し、水素生成システム１００の外部へ排出するものである。
【００４０】
気液分離部９−２は、排出経路６−２に設け、水を分離し、水素生成システム１００の外部へ排出するものである。
【００４１】
電源部１０−１は、アノード２−１とカソード３−１との間に接続し、アノード２−１とカソード３−１との間に電流を流すものである。
【００４２】
電源部１０−２は、アノード２−２とカソード３−２との間に接続し、アノード２−２とカソード３−２との間に、電流を流すものである。
【００４３】
制御部１１は、水素生成システム１００の運転を制御する。制御部１１は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。
【００４４】
電圧計測部１２−１は、電源部１０−１と、アノード２−１との間と、電源部１０−１と、カソード３−１との間とに接続し、アノード２−１とカソード３−１との間の電圧を計測するものである。
【００４５】
電圧計測部１２−２は、電源部１０−２と、アノード２−２との間と、電源部１０−２と、カソード３−２との間とに接続し、アノード２−１とカソード３−１との間の電圧を計測するものである。
【００４６】
以上のように構成された水素生成システム１００について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、水素を生成する工程で行う。
【００４７】
水素を生成する工程とは、水素生成装置１で都市ガスから水素含有ガスを生成し、電気化学デバイス５−１と電気化学デバイス５−２とで水素含有ガスから精製水素ガスを、安定的に継続して生成する工程である。制御部１１は、電気化学デバイス５−１と電気化学デバイス５−２とで生成される精製水素ガスの流量が、必要流量となるように電流値を算出し、電気化学デバイス５−１と電気化学デバイス５−２とに電流を流す。これにより、電気化学デバイスは５−１と電気化学デバイス５−２は精製水素ガスを生成し、排出経路６−１と排出経路６−２に精製水素ガスを排出する。
【００４８】
本実施の形態では、電気化学デバイス５−１と、電気化学デバイス５−２との２つで構成しているが、３つ以上の構成となってもよい。
【００４９】
また本実施の形態では、水素生成システム１００で生成する精製水素ガスの必要流量を２００Ｌ／ｈとする。電気化学デバイス５−１は５０Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が１００Ｌ／ｈとなる設計とする。
【００５０】
水素を生成する工程で運転を続け、電気化学デバイス５−１に電流を流し、アノード２−１からカソード３−１に水素を移動させると、アノード２−１に供給された水素含有ガスに含まれる水が水素に同伴してアノード２−１からカソード３−１に移動し、カソード３−１に水が溜まる。
【００５１】
ここで、例えば、アノード２−１に供給する水素含有ガスに含まれる水が増えてしまったときに、カソード３−１と、カソード３−２とのうち、カソード３−１に水が溜まった影響が多く、カソード３−２に水が溜まった影響が少ない場合について述べる。
【００５２】
このとき電気化学デバイス５−２で生成し、水素供給ポンプ８−１を動作させて、排出経路６−２からカソード３−１に供給する精製水素ガスが２０Ｌ／ｈとすると、カソード３−１は電気化学デバイス５−１で生成する精製水素ガスの流量１００Ｌ／ｈと電気化学デバイス５−２から供給する精製水素ガスの流量２０Ｌ／ｈとが合流して、１２０Ｌ／ｈの流量が流れることでパージする。これにより、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス５−２で生成した精製水素ガスを流すことでカソード３−１に溜まった水をパージし、気液分離部９−１から排水することで水を除去できる。
【００５３】
次に水素生成システム１００の水素を生成する工程時に行う、カソード３−１に溜まった水を除去する動作について図２を参照しながら説明する。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態１における水素生成システムの動作を示すフローチャートである。
【００５５】
ここで、例えば、電気化学デバイス５−１の電圧値が所定値を超えている場合を示す。
【００５６】
本実施の形態では電圧値の所定値を５．３Ｖとした。
【００５７】
フローチャートに記載しているスタートは、フローチャートの開始時の状態を示し、電気化学デバイス５−１と、電気化学デバイス５−２とが、それぞれ１００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成することで、水素生成システム１００は２００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成している。また、水素供給ポンプ８−１と、水素供給ポンプ８−２とは停止している。
【００５８】
まず、制御部１１は、電気化学デバイス５−１の電圧値を測定し、電圧値が所定値を超えていればステップＳ１０２に移行し、そうでなければステップＳ１０１に移行する。（Ｓ１０１）。
【００５９】
次にステップＳ１０２では、制御部１１は、電気化学デバイス５−１の電圧値が電気化学デバイス５−２の電圧値以上であればステップＳ１０３に移行し、そうでなければステップＳ１０４に移行する（Ｓ１０２）。
【００６０】
次にステップＳ１０３では、制御部１１は、水素供給ポンプ８−１を動作させ、カソード３−１に供給する精製水素ガス流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ８−２を動作させ、カソード３−２に供給する精製水素ガス流量を０Ｌ／ｈにする。
【００６１】
これにより電気化学デバイス５−１と電気化学デバイス５−２との電圧値が低く、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス５−２で生成した精製水素ガスで、より水が溜まった影響の多い電気化学デバイス５−１をパージすることができる。ステップＳ１０３を１２秒継続した後、ステップＳ１０１に移行する（Ｓ１０３）。
【００６２】
次にステップＳ１０４では、制御部１１は、電気化学デバイス５−１の電圧値が電気化学デバイス５−２の電圧値未満であればステップＳ１０５に移行し、そうでなければステップＳ１０１に移行する（Ｓ１０４）。
【００６３】
次にステップＳ１０５では、制御部１１は、水素供給ポンプ８−１を動作させ、カソード３−１に供給する精製水素ガス流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ８−２を動作させ、カソード３−２に供給する精製水素ガス流量を２０Ｌ／ｈにする。
【００６４】
これにより電気化学デバイス５−１と電気化学デバイス５−２との電圧値が低く、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス５−１で生成した精製水素ガスでより水が溜まった影響の多い電気化学デバイス５−２をパージすることができる。ステップＳ１０５を１２秒継続した後、ステップＳ１０１に移行する（Ｓ１０５）。
【００６５】
以上のように、電気化学デバイス５−１、５−２にて排出する精製水素ガスを他の電気化学デバイス５−１、５−２に供給するパージ経路７−１、７−２と、精製水素ガスを供給するための供給手段を備えることにより、水が溜まった影響の多い電気化学デバイス５−１のカソード３−１に水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス５−２で生成した精製水素ガスを供給することとなり、電気化学デバイス５−１に水が溜まることを解消することができる。
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における水素生成システムの構成を示す図である。
【００６６】
図３において、水素生成システム２００は、水素生成装置２０と、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３と、排出経路２５−１と、排出経路２５−２と、排出経路２５−３と、パージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３と、排出経路弁２７−１と、排出経路弁２７−２と、排出経路弁２７−３と、パージ経路弁２８−１と、パージ経路弁２８−２と、パージ経路弁２８−３と、気液分離部２９−１と、気液分離部２９−２と、気液分離部２９−３と、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３と、制御部３１と、電圧計測部３２−１と、電圧計測部３２−２と、電圧計測部３２−３と、水素供給ポンプ３３−１と、水素供給ポンプ３３−２と、水素供給ポンプ３３−３と、を備えている。
【００６７】
水素生成装置２０は、原料及び水蒸気を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガスを用いた。本実施の形態の改質反応は、都市ガスと水蒸気を反応させる水蒸気改質を用いた。水素生成装置２０の内部には改質触媒（図示せず）が搭載さている。
【００６８】
アノード２１−１と、アノード２１−２と、アノード２１−３とは、水素分子から電子を引き抜き、水素イオンを生成する電極と、電極に水素含有ガスを供給する流路とで構成される。
【００６９】
カソード２２−１と、カソード２２−２と、カソード２２−３とは、水素イオンと電子とを結合させ、水素分子を生成する電極と、電極から精製水素ガスを排出する流路とで構成される。
【００７０】
電解質膜２３−１と、電解質膜２３−２と、電解質膜２３−３とは、水素イオンを選択的に輸送する高分子膜である。
【００７１】
電気化学デバイス２４−１は、電解質膜２３−１の両側に、それぞれアノード２１−１とカソード２２−１とが設けられて、構成されている。
【００７２】
電気化学デバイス２４−２は、電解質膜２３−２の両側に、それぞれアノード２１−２とカソード２２−２とが設けられて、構成されている。
【００７３】
電気化学デバイス２４−３は、電解質膜２３−３の両側に、それぞれアノード２１−３とカソード２２−３とが設けられて、構成されている。
【００７４】
排出経路２５−１は、電気化学デバイス２４−１のカソード２２−１から排出される精製水素ガスを排出する経路である。
【００７５】
排出経路２５−２は、電気化学デバイス２４−２のカソード２２−２から排出される精製水素ガスを排出する経路である。
【００７６】
排出経路２５−３は、電気化学デバイス２４−３のカソード２２−３から排出される精製水素ガスを排出する経路である。
【００７７】
パージ経路２６−１は、排出経路２５−１と、排出経路２５−２と、排出経路２５−３とを合流させた経路から分岐し、精製水素ガスをカソード２２−１に供給する経路である。
【００７８】
パージ経路２６−２は、排出経路２５−１と、排出経路２５−２と、排出経路２５−３とを合流させた経路から分岐し、精製水素ガスをカソード２２−２に供給する経路である。
【００７９】
パージ経路２６−３は、排出経路２５−１と、排出経路２５−２と、排出経路２５−３とを合流させた経路から分岐し、精製水素ガスをカソード２２−３に供給する経路である。
【００８０】
排出経路弁２７−１は、開にすることにより排出経路２５−１からパージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３とに、精製水素ガスを供給する弁である。
【００８１】
排出経路弁２７−２は、開にすることにより排出経路２５−２からパージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３とに、精製水素ガスを供給する弁である。
【００８２】
排出経路弁２７−３は、開にすることにより排出経路２５−３からパージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３とに、精製水素ガスを供給する弁である。
【００８３】
パージ経路弁２８−１は、開にすることによりカソード２２−１に精製水素ガスを供給する弁である。
【００８４】
パージ経路弁２８−２は、開にすることによりカソード２２−２に精製水素ガスを供給する弁である
パージ経路弁２８−３は、開にすることによりカソード２２−３に精製水素ガスを供給する弁である
気液分離部２９−１は、排出経路２５−１に設け、水を分離し、水素生成システム１００の外部へ排出するものである。
【００８５】
気液分離部２９−２は、排出経路２５−２に設け、水を分離し、水素生成システム２００の外部へ排出するものである。
【００８６】
気液分離部２９−３は、排出経路２５−３に設け、水を分離し、水素生成システム２００の外部へ排出するものである。
【００８７】
電源部３０−１は、アノード２１−１とカソード２２−１との間に接続し、アノード２１−１とカソード２２−１との間に、電流を流すものである。
【００８８】
電源部３０−２は、アノード２１−２とカソード２２−２との間に接続し、アノード２１−２とカソード２２−２との間に、電流を流すものである。
【００８９】
電源部３０−３は、アノード２１−３とカソード２２−３との間に接続し、アノード２１−３とカソード２２−３との間に、電流を流すものである。
【００９０】
電圧計測部３２−１は、電源部３０−１と、アノード２１−１との間と、電源部３０−１と、カソード２２−１との間に接続し、アノード２１−１とカソード２２−１との間の電圧を計測するものである。
【００９１】
電圧計測部３２−２は、電源部３０−２と、アノード２１−２との間と、電源部３０−２と、カソード２２−２との間に接続し、アノード２１−２とカソード２２−２との間の電圧を計測するものである。
【００９２】
電圧計測部３２−３は、電源部３０−３と、アノード２１−３との間と、電源部３０−３と、カソード２２−３との間に接続し、アノード２１−３とカソード２２−３との間の電圧を計測するものである。
【００９３】
水素供給ポンプ３３−１は、カソー２２−２と、カソード２２−３とで生成した精製水素ガスをパージ経路２６−１に供給する水素供給ポンプである。
【００９４】
水素供給ポンプ３３−２は、カソード２２−１とカソード２２−３とで生成した精製水素ガスをパージ経路２６−２に供給する水素供給ポンプである。
【００９５】
水素供給ポンプ３３−３は、カソード２２−１とカソード２２−２とで生成した精製水素ガスをパージ経路２６−３に供給する水素供給ポンプである。
【００９６】
制御部３１は、水素生成システム２００の運転を制御する。制御部３１は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。
【００９７】
本実施の形態では、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３との３つで構成しているが、４つ以上の構成となってもよい。
【００９８】
また本実施の形態では、水素生成システム２００で生成する精製水素ガスの必要流量を３００Ｌ／ｈとする。電気化学デバイス２４−１は５０Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が１００Ｌ／ｈとなる設計とする。
【００９９】
水素を生成する工程で運転を続け、電気化学デバイス２４−１に電流を流し、アノード２１−１からカソード２２−１に水素を移動させると、アノード２１−１に供給された水素含有ガスに含まれる水が水素に同伴してアノード２１−１からカソード２２−１に移動し、カソード２２−１に水が溜まる。
【０１００】
ここで、例えば、アノード２１−１に供給する水素含有ガスに含まれる水が増えてしまったときに、カソード２２−１と、カソード２２−２と、カソード２２−３とのうち、カソード２２−１に水が溜まった影響が多く、カソード２２−２と、カソード２２−３とのうち少なくとも一方は水が溜まった影響が少ない場合について述べる。
【０１０１】
電気化学デバイス２４−２は６０Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が１２０Ｌ／ｈとなる。５０Ａの電流を流したときより流量増加した２０Ｌ／ｈの精製水素ガスは、排出経路弁２７−２が開かつパージ経路弁２８−１が開にし、水素供給ポンプ３３−１を制御することで、カソード２２−１に供給される。カソード２２−１は、電気化学デバイス２４−１で生成する精製水素ガスの流量１００Ｌ／ｈと電気化学デバイス２４−２から供給する精製水素ガスの流量２０Ｌ／ｈとが合流して１２０Ｌ／ｈの流量が流れることになる。
【０１０２】
これにより、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス２４−２で生成した精製水素ガスを流すことでカソード２２−１に溜まった水をパージし、気液分離部２９−１から排水することで水を除去できる。
【０１０３】
またカソード２２−１に流れる精製水素ガスの流量が増加することで、より水を除去する効果が高くなる。
【０１０４】
以上のように構成された水素生成システム２００について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、水素を生成する工程で行う。
【０１０５】
図４と図５とは、本発明の実施の形態２における水素生成システムの動作を示すフローチャートである。
【０１０６】
ここで、例えば、電気化学デバイス２４−１の電圧値が所定値を超えていて、最も水の溜まった影響が多く、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とのうち少なくとも何れかの電圧値は所定値未満で、水の溜まった影響が少ない場合を示す。
【０１０７】
本実施の形態では電圧値の所定値を５．５Ｖとした。
【０１０８】
フローチャートに記載しているスタートは、フローチャートの開始時の状態を示し、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と電気化学デバイス２４−２とが、それぞれ１００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成することで、水素生成システム２００は３００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成していて、制御部３１は、パージ経路弁２８−１と、パージ経路弁２８−２と、パージ経路弁２８−３とを閉にし、排出経路弁２７−１と、排出経路弁２７−２と、排出経路弁２７−３とを閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とにそれぞれ５０Ａの電流を流している。
【０１０９】
まず、制御部３１は、電気化学デバイス２４−１の電圧値を測定し、電圧値が所定値を超えていればステップＳ２０２に移行し、そうでなければステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０１）。
【０１１０】
次に、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ未満かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ未満であればステップＳ２０３に移行し、そうでなければステップＳ２０６に移行する（Ｓ２０２）。
【０１１１】
次にステップＳ２０３では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が電気化学デバイス２４−３の電圧値以上であればステップＳ２０４に移行し、そうでなければステップＳ２０５に移行する（Ｓ２０３）。
【０１１２】
次にステップＳ２０４では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を閉にし、排出経路弁２７−３を開にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に６０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１１３】
これにより電気化学デバイス２４−３で生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ２０４を１２秒継続した後、ステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０４）。
【０１１４】
次にステップＳ２０５では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を開にし、排出経路弁２７−３を閉にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に６０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に５０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１１５】
これにより電気化学デバイス２４−２で生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ２０５を１２秒継続した後、ステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０５）。
【０１１６】
次に、ステップＳ２０６では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ以上かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ未満であればステップＳ２０７に移行し、そうでなければステップＳ２０８に移行する（Ｓ２０６）。
【０１１７】
次にステップＳ２０７では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を閉にし、排出経路弁２７−３を開にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に６０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１１８】
これにより電気化学デバイス２４−３で生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ２０７を１２秒継続した後、ステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０７）。
【０１１９】
次に、ステップＳ２０８では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ未満かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ以上であればステップＳ２０９に移行し、そうでなければステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０８）。
【０１２０】
次にステップＳ２０９では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を開にし、排出経路弁２７−３を閉にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に６０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に５０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１２１】
これにより電気化学デバイス２４−２で生成した精製水素ガスをカソード２２−１と、カソード２２−３とに供給し、パージすることができる。ステップＳ２０９を１２秒継続した後、ステップＳ２０１に移行する（Ｓ２０９）。
【０１２２】
以上のように、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とで排出する精製水素ガスを他の電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とに供給するパージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３とを備えることにより、水が溜まった影響の多い電気化学デバイス２４−１のカソード２２−１に水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス２４−２または２４−３で生成した精製水素ガスを供給することとなり、電気化学デバイス２４−１に水が溜まることを解消することができる。
【０１２３】
またで
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の水素生成システムの構成を示す図は、実施の形態２と同じであり、実施の形態３の水素生成システムの構成を示す図は、図３に示すものである。
【０１２４】
本実施の形態では水素生成システム２００で生成する精製水素ガスの必要流量を３００Ｌ／ｈとする。電気化学デバイス２４−１は５０Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が１００Ｌ／ｈとなる設計とする。
【０１２５】
水素を生成する工程で運転を続け、電気化学デバイス２４−１に電流を流し、アノード２１−１からカソード２２−１に水素を移動させると、アノード２１−１に供給された水素含有ガスに含まれる水が水素に同伴してアノード２１−１からカソード２２−１に移動し、カソード２２−１に水が溜まる。
【０１２６】
ここで、例えば、アノード２１−１に供給する水素含有ガスに含まれる水が増えてしまったときに、カソード２２−１と、カソード２２−２と、カソード２２−３とのうち、カソード２２−１に水が溜まった影響が多く、カソード２２−２と、カソード２２−３とのうち少なくとも一方は水が溜まった影響が少ない場合について述べる。
【０１２７】
電気化学デバイス２４−２は６０Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が１２０Ｌ／ｈとなる。５０Ａの電流を流したときより流量増加した２０Ｌ／ｈの精製水素ガスは、排出経路弁２７−２が開かつパージ経路弁２８−１が開であればカソード２２−１に供給される。カソード２２−１は、電気化学デバイス２４−１で生成する精製水素ガスの流量１００Ｌ／ｈと電気化学デバイス２４−２から供給する精製水素ガスの流量２０Ｌ／ｈとが合流して１２０Ｌ／ｈの流量が流れることになる。
【０１２８】
また５５Ａの電流を流したとき電圧値は５Ｖとなり、生成する精製水素ガスの流量が２０Ｌ／ｈとなる。電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とに５５Ａの電流を流すと生成する精製水素ガスの流量の合計値は２２０Ｌ／ｈとなり、流量増加した精製水素ガスの流量２０Ｌ／ｈは、排出経路弁２７−２と排出経路弁２７−３が開かつパージ経路弁２８−１が開であれば電気化学デバイス２４−１で生成する精製水素ガスの流量１００Ｌ／ｈに合流し、カソード２２−１に流れる精製水素ガスの流量は１２０Ｌ／ｈとなる。
【０１２９】
これにより、水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス２４−２で生成した精製水素ガスを流すことでカソード２２−１に溜まった水をパージし、気液分離部２９−１から排水することで水を除去できる。
【０１３０】
また電源３０−２と、電源部３０−３とを制御することにより、生成する精製水素ガスの流量を増やすことができ、排出経路６−２と、排出経路６−３とに排出する精製水素ガスの流量を減らすことなく制御できる。
【０１３１】
またカソード２２−１に流れる精製水素ガスの流量が増加することで、より水を除去する効果が高くなる。
【０１３２】
図６と図７とは、本発明の実施の形態３における水素生成システムの動作を示すフローチャートである。
【０１３３】
ここで、例えば、電気化学デバイス２４−１の電圧値が所定値を超えていて、最も水の溜まった影響が多く、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とのうち少なくとも何れかの電圧値は所定値未満で、水の溜まった影響が少ない場合を示す。
【０１３４】
本実施の形態では電圧値の所定値を５．５Ｖとした。
【０１３５】
フローチャートに記載しているスタートは、フローチャートの開始時の状態を示し、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と電気化学デバイス２４−２とが、それぞれ１００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成することで、水素生成システム２００は３００Ｌ／ｈの精製水素ガスを生成していて、制御部３１は、パージ経路弁２８−１と、パージ経路弁２８−２と、パージ経路弁２８−３とを閉にし、排出経路弁２７−１と、排出経路弁２７−２と、排出経路弁２７−３とを閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とにそれぞれ５０Ａの電流を流している。
【０１３６】
まず、制御部３１は、電気化学デバイス２４−１の電圧値を測定し、電圧値が所定値を超えていればステップＳ３０２に移行し、そうでなければステップＳ３０１に移行する（Ｓ３０１）。
【０１３７】
次に、ステップＳ３０２では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ未満かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ未満であればステップＳ３０３に移行し、そうでなければステップＳ３０４に移行する（Ｓ３０２）。
【０１３８】
次に、ステップＳ３０３では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を開にし、排出経路弁２７−３を開にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流をし、電気化学デバイス２４−２に５５Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に５５Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１３９】
これにより電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とで生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ３０３を１２秒継続した後、ステップＳ３０１に移行する（Ｓ３０３）。
【０１４０】
次に、ステップＳ３０４では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ以上かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ未満であればステップＳ３０５に移行し、そうでなければステップＳ３０６に移行する（Ｓ３０４）。
【０１４１】
次にステップＳ３０５では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を閉にし、排出経路弁２７−３を開にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に６０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１４２】
これにより電気化学デバイス２４−３で生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ３０５を１２秒継続した後、ステップＳ３０１に移行する（Ｓ３０５）。
【０１４３】
次に、ステップＳ３０６では、制御部３１は、電気化学デバイス２４−２の電圧値が５．５Ｖ未満かつ電気化学デバイス２４−３の電圧値が５．５Ｖ以上であればステップＳ３０７に移行し、そうでなければステップＳ３０１に移行する（Ｓ３０６）。
【０１４４】
次にステップＳ３０７では、制御部３１は、排出経路弁２７−１を閉にし、排出経路弁２７−２を開にし、排出経路弁２７−３を閉にし、パージ経路弁２８−１を開にし、パージ経路弁２８−２を閉にし、パージ経路弁２８−３を閉にし、電源部３０−１と、電源部３０−２と、電源部３０−３とを制御することで電気化学デバイス２４−１に５０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−２に６０Ａの電流を流し、電気化学デバイス２４−３に５０Ａの電流を流し、水素供給ポンプ３３−１でパージ経路２６−１に供給する精製水素ガスの流量を２０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−２でパージ経路２６−２に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにし、水素供給ポンプ３３−３でパージ経路２６−３に供給する精製水素ガスの流量を０Ｌ／ｈにする。
【０１４５】
これにより電気化学デバイス２４−２で生成した精製水素ガスをカソード２２−１に供給し、パージすることができる。ステップＳ３０７を１２秒継続した後、ステップＳ３０１に移行する（Ｓ３０７）。
【０１４６】
以上のように、電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とで排出する精製水素ガスを他の電気化学デバイス２４−１と、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とに供給するパージ経路２６−１と、パージ経路２６−２と、パージ経路２６−３とを備えることにより、水が溜まった影響の多い電気化学デバイス２４−１のカソード２２−１に水が溜まった影響の少ない電気化学デバイス２４−２と２４−３とで生成した精製水素ガスを供給することとなり、電気化学デバイス２４−１に水が溜まることを解消することができる。
【０１４７】
また電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３との両方から精製水素ガスを流すことで、それぞれに流す電流値の最大値を抑えることができ、電気化学デバイス２４−２と、電気化学デバイス２４−３とに流す電流値の最大値を低く設計することができる。また電源部３０−１と、電源部３０−２とで電流を流す電流値の最大値を低く設計することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
以上のように、本発明にかかる水素生成システム及びその運転方法は、電気化学デバイスのカソードに溜まった水を除去することが可能となるので、単位体積の精製水素ガスを生成するために必要な電力量が増加してしまうことのない、商品性の高い水素生成システムを提供できる。
【符号の説明】
【０１４９】
１  水素生成装置
２−１、２  アノード
３−１、２  カソード
４−１、２  電解質膜
５−１、２  電気化学デバイス
６−１、２  排出経路
７−１、２  パージ経路
８−１、２  水素供給ポンプ
９−１、２  気液分離部
１０  電源部
１１  制御部
１２−１、２、３  電圧計測部
２０  水素生成装置
２１−１、２、３  アノード
２２−１、２、３  カソード
２３−１、２、３  電解質膜
２４−１、２、３  電気化学デバイス
２５−１、２、３  排出経路
２６−１、２、３  パージ経路
２７−１、２、３  排出経路弁
２８−１、２、３  パージ経路弁
２９−１、２、３  気液分離部
３０−１、２、３  電源部
３１  制御部
３２−１、２、３  電圧計測部
３３−１、２、３  水素供給ポンプ
１００  水素生成システム
２００  水素生成システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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