(57)【要約】【課題】簡単な構成及び工程で、高圧水電解装置から生成される高圧水素に含まれる水分を確実に除去し、所望の製品水素を効率的に得るとともに、露点計測装置を経済的に構成することを可能にする。【解決手段】水電解システム１０は、水を電気分解して水素を発生させる高圧水電解装置１２と、前記高圧水電解装置１２から排出される前記水素中の水分を除去する第１除湿装置１６と、前記第１除湿装置１６の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁２０とを備える。第１除湿装置１６と背圧弁２０との間に分岐配管４６が設けられ、前記分岐配管４６には、減圧弁５０、露点計５２及び開閉弁５４が配設される。【選択図】図１
2014040637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解してアノード側に酸素、及びカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる高圧水電解装置と、
前記高圧水電解装置から排出される前記水素中の水分を除去する除湿装置と、
前記除湿装置の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁と、
を備える水電解システムであって、
前記除湿装置と前記背圧弁とを接続する配管の途上から分岐する分岐配管を設けるとともに、
前記分岐配管には、前記配管内の前記水素を、前記目標圧力より低圧な所定圧力まで減圧させる減圧装置と、
前記減圧装置の下流に位置し、減圧後の前記水素の露点を検知する露点計測装置と、
前記露点計測装置の下流に位置し、前記水素の露点検出時に開弁される開閉弁と、
が配設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、前記分岐配管には、前記開閉弁の下流又は前記開閉弁と前記露点計測装置との間に位置し、前記露点計測装置による露点検出に必要な流量が得られるように流量制御を行う流量制御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、前記露点計測装置は、露点計を備えることを特徴とする水電解システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水電解システムにおいて、前記配管には、前記除湿装置と前記背圧弁との間に位置し、且つ、前記分岐配管の分岐点よりも下流に位置し、下流側除湿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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水電解システムにおいて、前記高圧水電解装置と前記除湿装置との間には、イオン交換膜の両側にそれぞれ触媒が担持された電極を設ける膜・電極構造体を有するポンプ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６】
請求項５記載の水電解システムにおいて、前記分岐配管は、前記ポンプ装置の入口側に接続されることを特徴とする水電解システム。
【請求項７】
請求項１又は２記載の水電解システムにおいて、前記露点計測装置は、吸着剤を収容する圧力変動吸着装置を備えることを特徴とする水電解システム。
【請求項８】
水を電気分解してアノード側に酸素、及びカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる高圧水電解装置と、
前記高圧水電解装置から排出される前記水素中の水分を除去する除湿装置と、
前記除湿装置の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁と、
前記除湿装置と前記背圧弁とを接続する配管の途上から分岐する分岐配管と、
を設けるとともに、
前記分岐配管には、前記配管内の前記水素を、前記目標圧力より低圧な所定圧力まで減圧させる減圧装置と、
前記減圧装置の下流に位置し、減圧後の前記水素の露点を検知する露点計測装置と、
前記露点計測装置の下流に位置し、前記水素の露点検出時に開弁される開閉弁と、
が配設される水電解システムの制御方法であって、
前記高圧水電解装置から排出される前記水素を、前記目標圧力まで昇圧させる工程と、
前記水素が前記目標圧力まで昇圧した後、前記開閉弁を開弁させて、前記露点計測装置による前記水素の露点検出を開始する工程と、
を有することを特徴とする水電解システムの制御方法。
【請求項９】
請求項８記載の制御方法において、前記配管には、前記除湿装置と前記背圧弁との間に位置し、且つ、前記分岐配管の分岐点よりも下流に位置し、下流側除湿装置が配設され、
前記下流側除湿装置の吸着容量に基づいて予め設定された所定時間毎に、前記開閉弁を開弁させる工程を有することを特徴とする水電解システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解してアノード側に酸素、及びカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる高圧水電解装置と、前記高圧水電解装置から排出される前記水素中の水分を除去する除湿装置と、前記除湿装置の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁と、を備える水電解システム及びその制御方法に関する。
【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セルユニットには、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、電解質膜・電極構造体のアノード側の給電体に水が供給される。このため、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、余剰の水を伴ってセルユニットから排出される。
【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いる。製品水素は、例えば、燃料電池自動車等に供給する際、所望の乾燥状態（水分濃度）、例えば、水分量５ｐｐｍ以下の水素（以下、ドライ水素ともいう）が要求されている。
【０００５】
このため、例えば、特許文献１に開示されている水素生成システムが知られている。この水素生成システムは、水を電気分解して高圧水素を生成する水電解装置を備え、この水電解装置から水素導出路に導出される前記高圧水素が気液分離装置に供給されて気液分離されている。
【０００６】
気液分離装置の下流側には、吸着装置が設けられるとともに、前記吸着装置は、水素に含まれる水蒸気を物理的吸着作用で吸着するとともに、加熱により、水分を蒸発・脱着して再生される水分吸着剤を充填した吸着筒と、前記吸着筒が飽和状態に至ったか否かを検出するための露点計とを備えている。
【０００７】
このような構成において、水電解装置で生成された高圧水素は、気液分離装置に送られて、前記高圧水素に含まれる液状水が前記高圧水素から分離されている。
【０００８】
さらに、水素は、吸着装置を構成する吸着筒に導入されて、前記水素に含まれる水蒸気が吸着されることにより、乾燥状態の水素、すなわち、ドライ水素が得られている。このドライ水素は、製品水素として、例えば、燃料電池電気自動車に供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９１３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記の特許文献１では、吸着装置には、例えば、３５ＭＰａ以上の高圧水素が供給されており、露点計は、高圧耐用に構成する必要がある。このため、露点計の製造コストが高騰し、経済的ではないという問題がある。
【００１１】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成及び工程で、高圧水電解装置から生成される高圧水素に含まれる水分を確実に除去し、所望の製品水素を効率的に得るとともに、露点計測装置を経済的に構成することが可能な水電解システム及びその制御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】
【００１２】
本発明は、水を電気分解してアノード側に酸素、及びカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる高圧水電解装置と、前記高圧水電解装置から排出される前記水素中の水分を除去する除湿装置と、前記除湿装置の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁と、を備える水電解システムに関するものである。
【００１３】
そして、この水電解システムは、除湿装置と背圧弁とを接続する配管の途上から分岐する分岐配管を設けるとともに、前記分岐配管には、前記配管内の水素を、目標圧力より低圧な所定圧力まで減圧させる減圧装置と、前記減圧装置の下流に位置し、減圧後の前記水素の露点を検知する露点計測装置と、前記露点計測装置の下流に位置し、前記水素の露点検出時に開弁される開閉弁と、が配設されている。
【００１４】
また、この水電解システムでは、分岐配管には、開閉弁の下流又は前記開閉弁と露点計測装置との間に位置し、前記露点計測装置による露点検出に必要な流量が得られるように流量制御を行う流量制御装置が配設されることが好ましい。
【００１５】
さらに、この水電解システムでは、露点計測装置は、露点計を備えることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、この水電解システムでは、配管には、除湿装置と背圧弁との間に位置し、且つ、分岐配管の分岐点よりも下流に位置し、下流側除湿装置が配設されることが好ましい。
【００１７】
また、この水電解システムでは、高圧水電解装置と除湿装置との間には、イオン交換膜の両側にそれぞれ触媒が担持された電極を設ける膜・電極構造体を有するポンプ装置が配設されることが好ましい。
【００１８】
さらに、この水電解システムでは、分岐配管は、ポンプ装置の入口側に接続されることが好ましい。
【００１９】
さらにまた、この水電解システムでは、露点計測装置は、吸着剤を収容する圧力変動吸着装置を備えることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、水を電気分解してアノード側に酸素、及びカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる高圧水電解装置と、前記高圧水電解装置から排出される前記水素中の水分を除去する除湿装置と、前記除湿装置の下流に配設され、前記水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁と、前記除湿装置と前記背圧弁とを接続する配管の途上から分岐する分岐配管と、を設けるとともに、前記分岐配管には、前記配管内の前記水素を、前記目標圧力より低圧な所定圧力まで減圧させる減圧装置と、前記減圧装置の下流に位置し、減圧後の前記水素の露点を検知する露点計測装置と、前記露点計測装置の下流に位置し、前記水素の露点検出時に開弁される開閉弁と、が配設される水電解システムの制御方法に関するものである。
【００２１】
そして、この制御方法は、高圧水電解装置から排出される水素を、目標圧力まで昇圧させる工程と、前記水素が前記目標圧力まで昇圧した後、開閉弁を開弁させて、露点計測装置による前記水素の露点検出を開始する工程と、を有している。
【００２２】
さらに、この制御方法では、配管には、除湿装置と背圧弁との間に位置し、且つ、分岐配管の分岐点よりも下流に位置し、下流側除湿装置が配設され、前記下流側除湿装置の吸着容量に基づいて予め設定された所定時間毎に、開閉弁を開弁させる工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高圧水電解装置から生成される水素は、除湿装置により水分が除去されてドライ水素（製品水素）が得られるとともに、前記水素が目標圧力に昇圧されると、分岐配管に配設された開閉弁が開弁される。このため、水素は、減圧装置の作用下に所定の圧力まで減圧されて、露点計測装置に送られる。
【００２４】
従って、露点計測装置は、減圧された水素の露点を測定するため、高圧耐用の高価な露点計等が不要になる。これにより、簡単な構成及び工程で、高圧水電解装置から生成される高圧水素に含まれる水分を確実に除去し、所望の製品水素を効率的に得るとともに、露点計測装置を経済的に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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１の実施形態に係る制御方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る制御方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る制御方法を実施するための水電解システムの概略構成図である。
【図５】前記第３の実施形態に係る制御方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る制御方法を実施するための水電解システムの概略構成説明図である。
【図７】前記第４の実施形態に係る制御方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第５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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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）を製造する高圧水電解装置（水電解装置）１２と、前記高圧水電解装置１２から排出される前記高圧水素に含まれる液状水を除去する気液分離装置１４と、液状水が除去された前記高圧水素中の水蒸気（水分）を除去する第１除湿装置１６と、前記第１除湿装置１６の下流に配置される第２除湿装置１８と、前記第２除湿装置１８の下流に配設され、前記高圧水素を所定の目標圧力に保持する背圧弁２０と、水電解システム１０全体の制御を行う制御装置（ＥＣＵ）２２とを備える。なお、第２除湿装置１８は、必要に応じて用いればよく、不要にすることもできる。
【００２７】
高圧水電解装置１２は、複数の水分解セル２４を積層しており、前記水分解セル２４の積層方向両端には、エンドプレート２６ａ、２６ｂが配設される。高圧水電解装置１２には、直流電源である電解電源２８が接続される。
【００２８】
エンドプレート２６ａには、配管３０ａが接続されるとともに、エンドプレート２６ｂには、配管３０ｂ、３０ｃが接続される。配管３０ａ、３０ｂは、循環路３２を介して純水供給装置３３を構成する水タンク（気液分離器）３４から純水の循環が行われる。水素排出口である配管３０ｃは、水素導出路３６を介して気液分離装置１４に接続される。
【００２９】
気液分離装置１４の底部には、この気液分離装置１４内に貯留された水を排出するための排水配管３８の一端が接続される。排水配管３８の他端は、水タンク３４に接続されるとともに、前記排水配管３８の途上には、開閉弁４０が配設される。気液分離装置１４には、液状水が除去された水素を導出するための水素供給配管４２の一端が接続され、前記水素供給配管４２の他端が第１除湿装置１６に接続される。
【００３０】
第１除湿装置１６は、水素に含まれる水分を除去するために除湿剤（図示せず）が内部に収容される。第１除湿装置１６の出口側には、第２除湿装置１８が配設される。第２除湿装置１８は、水素に含まれる水分を除去するために除湿剤（図示せず）が内部に収容される。
【００３１】
第１除湿装置１６は、常時、除湿用であるために比較的大きな吸着容量に設定される一方、第２除湿装置１８は、前記第１除湿装置１６が破過した際の補完用であり、相当に小さな吸着容量に設定される。第２除湿装置１８は、例えば、配管の一部が除湿剤になっている程度でよく、これにより省スペース化が図られる。ここで、破過とは、吸着剤等の水分吸着量が飽和し、除去対象物質である水が第１除湿装置１６（第２除湿装置１８でも同様）から流出し始める状態のことをいう。
【００３２】
背圧弁２０は、高圧水電解装置１２から生成される水素の圧力を、目標圧力（例えば、３５ＭＰａ又は７０ＭＰａ）に保持するように設定される。背圧弁２０の下流には、除湿後の水素であるドライ水素（製品水素）を貯留するための貯蔵装置、例えば、水素タンク４４が配設される。なお、水素タンク４４を用いることがなく、生成されたドライ水素を燃料電池電気自動車（図示せず）の燃料タンク（貯蔵装置）に、直接、充填することも可能である。
【００３３】
水素供給配管４２には、第１除湿装置１６と背圧弁２０との間、より具体的には、前記第１除湿装置１６と第２除湿装置１８との間から分岐配管４６が分岐する。分岐配管４６の分岐点には、圧力計４８が配設される。分岐配管４６の他端は、純水供給装置３３を構成する水タンク３４に接続される。
【００３４】
分岐配管４６には、水素供給配管４２内の水素を目標圧力より低圧な所定圧力（例えば、大気圧）まで減圧させる減圧弁（減圧装置）５０と、前記減圧弁５０の下流に位置し、減圧後の前記水素の露点を検知する露点計（露点計測装置）５２と、前記露点計５２の下流に位置し、前記水素の露点検出時に開弁される開閉弁５４とが配設される。
【００３５】
分岐配管４６には、開閉弁５４の下流（又は前記開閉弁５４と露点計５２との間）に位置し、前記露点計５２による露点検出に必要な流量が得られるように流量制御を行う流量制御弁５６が配設される。流量制御弁５６は、例えば、オリフィスやニードル等により構成される。
【００３６】
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、第１の実施形態に係る制御方法との関連で、図２に示すフローチャートに沿って以下に説明する。
【００３７】
水電解システム１０による電解が開始されると、高圧水電解装置１２の定常運転（水素製造運転）が開始される（ステップＳ１）。高圧水電解装置１２には、純水供給装置３３の作用下に、循環路３２を介して純水が供給されるとともに、電解電源２８を介して電圧（電解電流）が印加される。このため、水分解セル２４では、純水が電気分解されてアノード側に酸素が生成される一方、カソード側に水素が生成される。
【００３８】
高圧水電解装置１２内に生成された水素は、水素導出路３６を介して気液分離装置１４に送られる。この気液分離装置１４では、水素に含まれる液状水が、この水素から分離されるとともに、液状水が除去された前記水素は、背圧弁２０を介して昇圧される。一方、反応により生成した酸素と未反応の水とは、循環路３２に排出され、この未反応の水は、酸素が分離された後、水タンク３４に戻される。
【００３９】
気液分離装置１４から水素供給配管４２に排出された水素は、第１除湿装置１６に供給される。従って、第１除湿装置１６では、水素中の水蒸気が除去されて水分を吸着するとともに、水蒸気が除去されたドライ水素は、第２除湿装置１８を通過する。
【００４０】
圧力計４８は、第１除湿装置１６で除湿されたドライ水素の昇圧状態を検出する。この圧力計４８による検出水素圧力ＰＴが、目標圧力（例えば、７０ＭＰａ）まで昇圧したことが検出されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進んで、開閉弁５４が開弁される。
【００４１】
ここで、流量制御弁５６は、露点計５２の仕様等によって予め最低流量が設定される一方、減圧弁５０の二次圧は、例えば、大気圧近傍に設定されている。このため、水素供給配管４２の水素は、分岐配管４６に配設されている減圧弁５０の減圧作用下に、大気圧近傍まで減圧された後、露点計５２に沿って流量制御弁５６による最低流量で流通する。従って、露点計５２は、分岐配管４６を流通する大気圧近傍の水素の露点ＤＰを正確に検出することができる。
【００４２】
露点計５２による検出露点ＤＰが、閾値（例えば、５ｐｐｍ）を超えていると判断されると（ステップＳ４中、ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。このステップＳ５では、異常信号が発せられるとともに、水電解システム１０の運転が停止される（ステップＳ６）。
【００４３】
この場合、第１の実施形態では、高圧水電解装置１２から生成される水素圧力ＰＴが、目標圧力に昇圧されると、開閉弁５４が、常時、開放されている。このため、水素は、減圧弁５０により所定圧（大気圧近傍）まで減圧された後、露点計５２に送られる。従って、露点計５２は、減圧された水素の露点ＤＰを測定するため、高圧耐用の高価な露点計等が不要になる。
【００４４】
これにより、簡単な構成及び工程で、高圧水電解装置１２から生成される高圧水素に含まれる水分を確実に除去し、所望の製品水素を効率的に得るとともに、露点計５２を経済的に構成することが可能になるという効果が得られる。
【００４５】
しかも、減圧弁５０の二次圧は、大気圧近傍まで減圧されている。このため、水素の流量制御が簡素化し、流量の低下が容易且つ確実に遂行されるという利点がある。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制御方法について、図３に示すフローチャートに沿って以下に説明する。なお、第１の実施形態に係る制御方法と同一の工程については、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
水電解システム１０の電解が開始され（ステップＳ１０１）、高圧水電解装置１２から生成される水素の圧力ＰＴが、目標圧力に到達した後（ステップＳ１０２中、ＹＥＳ）、開閉弁５４が開放される（ステップＳ１０３）。
【００４８】
そして、露点計５２による検出値が安定化される時間、すなわち、ＤＰ安定時間が経過していると判断されると（ステップＳ１０４中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進む。このステップＳ１０５では、露点計５２により検出された露点ＤＰが、例えば、５ｐｐｍを超えているか否かが判断される。
【００４９】
露点計５２による検出露点ＤＰが、５ｐｐｍを超えていると判断されると（ステップＳ１０５中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０６及びＳ１０７に進んで、システム停止処理が行われる。
【００５０】
一方、露点計５２による検出露点ＤＰが、５ｐｐｍ以下であると判断されると（ステップＳ１０５中、ＮＯ）、ステップＳ１０８に進み、開閉弁５４が閉弁される。さらに、ステップＳ１０９に進んで、開閉弁５４の閉時間が、判定時間Ｙを超えるか否かが判断される。
【００５１】
ここで、第２除湿装置１８の想定破過時間をＸとした場合、この想定破過時間Ｘの間に、開閉弁５４を１回開放させて露点ＤＰの確認が行われる。このため、想定破過時間Ｘよりも短い、例えば、Ｘ／２以下の判定時間Ｙが設定される。従って、開閉弁５４の閉時間が、判定時間Ｙを超えていると判断されると（ステップＳ１０９中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻って、前記開閉弁５４が開放される。
【００５２】
このように、第２の実施形態では、露点計５２により水素の露点ＤＰを検出した後、開閉弁５４が閉塞されている。これにより、分岐配管４６から排出される水素量を有効に削減することができ、効率的であるという効果が得られる。
【００５３】
図４には、本発明の第３の実施形態に係る制御方法が実施される水電解システム６０の概略構成図が示される。
【００５４】
水電解システム６０は、分岐配管４６の分岐点に第１圧力計４８ａが設けられる。分岐配管４６には、水素流れ方向に沿って、減圧弁５０、第１開閉弁５４ａ、ＰＳＡ式除湿装置６２及び第２開閉弁５４ｂの順に配設される。
【００５５】
ＰＳＡ式除湿装置６２は、吸着によって発熱し、吸着圧力と脱着圧力との圧力差を利用して水素ガス中に含まれる水分を除去する機能を有し、例えば、活性炭を除湿剤として備えている。ＰＳＡ式除湿装置６２には、温度計６４と第２圧力計４８ｂとが設けられる。
【００５６】
このように構成される水電解システム６０の制御方法について、図５に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。なお、第２の実施形態に係る制御方法と同一の工程ついては、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
水電解システム６０の電解が開始された後（ステップＳ２０１）、第１圧力計４８ａによる検出圧力ＰＴ１が、目標圧力に到達すると（ステップＳ２０２中、ＹＥＳ）、ステップＳ２０３に進んで、第１開閉弁５４ａが開放される。そして、ステップＳ２０４では、第２圧力計４８ｂにより検出されるＰＳＡ式除湿装置６２内の圧力ＰＴ２が、設定圧（例えば、０．５ＭＰａ）に到達した後、第１開閉弁５４ａが閉弁される。
【００５８】
さらに、ステップＳ２０５に進んで、温度計６４により検出されるＰＳＡ式除湿装置６２内の温度ＴＣが、上昇しているか否かが判断される。ＰＳＡ式除湿装置６２では、供給される水素中に水蒸気が含有されていると、この水蒸気を吸着することにより発熱し、温度ＴＣが上昇する。
【００５９】
従って、ＰＳＡ式除湿装置６２内の温度ＴＣが上昇していると判断されると（ステップＳ２０５中、ＹＥＳ）、水素中の水分量が規定量以上であると、すなわち、水分濃度が所定値を超えていると判断され、ステップＳ２０６、Ｓ２０７に進む。
【００６０】
ＰＳＡ式除湿装置６２内の水分濃度が、既定値以下であると判断されると（ステップＳ２０５中、ＮＯ）、ステップＳ２０８に進んで、第２開閉弁５４ｂが開弁される。そして、ＰＳＡ式除湿装置６２内の圧力ＰＴ２が、設定圧まで下降した後、第２開閉弁５４ｂが閉弁される（ステップＳ２０９）。
【００６１】
さらに、ステップＳ２１０では、第１開閉弁５４ａの閉時間が、判定時間Ｙを超えると判断されると（ステップＳ２１０中、ＹＥＳ）、ステップＳ２０３に戻って、前記第２開閉弁５４ｂが開弁される。
【００６２】
このように、水電解システム６０では、露点計測装置として、ＰＳＡ式除湿装置６２と、前記ＰＳＡ式除湿装置６２の内部温度を検出する温度計６４とを備えている。ここで、ＰＳＡ式除湿装置６２内で、水蒸気の吸着により発熱が発生した際、第１除湿装置１６による除湿異常が検出され、システム停止処理が行われる。従って、第３の実施形態では、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。
【００６３】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る制御方法が実施される水電解システム７０の概略構成説明図である。なお、水電解システム６０と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。
【００６４】
水電解システム７０では、分岐配管４６に、第２開閉弁５４ｂの下流に位置して背圧弁７２が配置されている。この水電解システム７０の制御方法は、図７に示すように、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０７に沿って行われる。その際、背圧弁７２は、例えば、０．１ＭＰａの設定圧力に設定されている。
【００６５】
一方、減圧弁５０の二次圧力は、背圧弁７２の設定圧力より少し高い圧力に設定される。このように構成される水電解システム７０では、上記の水電解システム６０と同様の効果が得られる。
【００６６】
図８は、本発明の第５の実施形態に係る水電解システム８０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。
【００６７】
水電解システム８０では、高圧水電解装置１２と第１除湿装置１６との間に、より具体的には、気液分離装置１４と前記第１除湿装置１６との間に位置し、水素供給配管４２の途上にポンプ装置、例えば、膜ポンプ８２が配設される。
【００６８】
膜ポンプ８２は、イオン交換膜（固体高分子電解質膜）の両面にそれぞれ触媒が担持された電極（給電体）を設ける膜電極構造体（電解質膜・電極構造体）を備える。
【００６９】
水素供給配管４２には、第１除湿装置１６と第２除湿装置１８との間から分岐配管８４が分岐するとともに、前記分岐配管８４は、膜ポンプ８２の入口側に対応して前記水素供給配管４２に接続される。
【００７０】
このように構成される水電解システム８０では、膜ポンプ８２の一次側圧力と二次側圧力とが予め設定される。例えば、高圧水電解装置１２により３５ＭＰａの水素を製造する際には、膜ポンプ８２の一次側圧力を３５ＭＰａに設定する。一方、目標圧力が７０ＭＰａであれば、膜ポンプ８２の二次側圧力が７０ＭＰａに設定される。
【００７１】
膜ポンプ８２では、一次側圧力と二次側圧力との差圧に基づいて、反応面積及び電位が設定される。そして、膜ポンプ８２に電圧が印加されると、水素が前記膜ポンプ８２を透過することにより、３５ＭＰａから７０ＭＰａに昇圧されて第１除湿装置１６側に供給される。この場合、水電解システム８０の制御方法は、第１及び第２の実施形態の制御方法と同様に行われる。
【００７２】
その際、分岐配管８４に供給された水素は、膜ポンプ８２の入口側に導入されている。このため、特に、廃棄される水素量を可及的に低減することができ、経済的であるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００７３】
１０、６０、７０、８０…水電解システム
１２…高圧水電解装置                １４…気液分離装置
１６、１８…除湿装置                ２０、７２…背圧弁
２２…制御装置                      ２４…水分解セル
２８…電解電源                      ３３…純水供給装置
３４…水タンク                      ３６…水素導出路
４２…水素供給配管                  ４４…水素タンク
４６、８４…分岐配管                ４８、４８ａ、４８ｂ…圧力計
５０…減圧弁                        ５２…露点計
５４、５４ａ、５４ｂ…開閉弁        ５６…流量制御弁
６２…ＰＳＡ式除湿装置              ６４…温度計
８２…膜ポンプ
【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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【図８】
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