(57)【要約】      （修正有）【課題】電気化学式水素ポンプによる水素昇圧時の消費電力を軽減する、水素供給システムを提供する。【解決手段】水素供給システム２００は、電解質膜１６、電解質膜の両面に設けられた一対のアノードＡＮおよびカソードＣＡ、およびアノードおよびカソード間に流れる電流を調整する電流調整器１９を備え、電流調整器によりアノードおよびカソード間に電流を流すことにより、アノード側に供給されるアノード流体からカソード側で昇圧された水素が生成される電気化学式水素ポンプ１００と、昇圧されたカソードガスの圧力が上昇すると、電流調整器を制御してアノードおよびカソード間に流れる電流を低下させる制御器５０とを備える。この制御により過電圧を抑制し、消費電力を軽減できる。【選択図】図１
2019183259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜、前記電解質膜の両面に設けられた一対のアノードおよびカソード、および前記アノードおよびカソード間に流れる電流を調整する電流調整器を備え、前記電流調整器により前記アノードおよびカソード間に電流を流すことにより、前記アノード側に供給されるアノード流体から前記カソード側で昇圧された水素が生成される電気化学式水素ポンプと、
前記昇圧された水素を含むカソードガスの圧力が上昇すると、前記電流調整器を制御して、前記アノードおよび前記カソード間に流れる電流を低下させる制御器とを備える、水素供給システム。
【請求項２】
前記電流調整器は、前記アノードおよびカソード間に電圧を印加する電圧印加器を含み、
前記制御器は、前記昇圧された水素を含むカソードガスの圧力が上昇すると、前記電圧印加器による印加電圧を低下させ、前記アノードおよび前記カソード間に流れる電流を低下させる、請求項１に記載の水素供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は水素供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球の温暖化などの環境問題、石油資源の枯渇などのエネルギー問題から、化石燃料に代わるクリーンな代替エネルギー源として、水素ガスが注目されている。水素ガスは燃焼しても水しか放出せず、地球温暖化の原因となる二酸化炭素および窒素酸化物などが排出されないので、クリーンエネルギーとして期待されている。水素ガスを燃料として利用する装置としては、例えば、燃料電池があり、自動車用電源向け、家庭用自家発電向けに、燃料電池の開発および普及が進んでいる。そして、来るべき水素社会では、水素ガスを製造することはもとより、水素ガスを高密度で貯蔵し、小容量かつ低コストで輸送または利用し得る技術開発が求められている。さらに、燃料電池の普及の促進には、燃料供給インフラを整備する必要がある。そこで、水素ガスを高純度に精製および昇圧する様々な提案が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、水素を精製、昇圧および貯蔵する水素精製昇圧システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかし、従来例は、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を軽減することについて十分に検討されていない。
【０００６】
本開示の一態様（aspect）は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を従来よりも軽減し得る水素供給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本開示の一態様の水素供給システムは、電解質膜、前記電解質膜の両面に設けられた一対のアノードおよびカソード、および前記アノードおよびカソード間に流れる電流を調整する電流調整器を備え、前記電流調整器により前記アノードおよびカソード間に電流を流すことにより、前記アノード側に供給されるアノード流体から前記カソード側で昇圧された水素が生成される電気化学式水素ポンプと、前記昇圧された水素を含むカソードガスの圧力が上昇すると、前記電流調整器を制御して、前記アノードおよび前記カソード間に流れる電流を低下させる制御器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様の水素供給システムは、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を従来よりも軽減し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の水素供給システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態の水素供給システムの電気化学式水素ポンプの一例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流制御の一例を示す図である。
【図４】図４は、従来の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの過電圧の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの過電圧の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力量の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態の第２実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流制御の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態の第２実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加軽減について鋭意検討が行われ、以下の知見が得られた。
【００１１】
電気化学式水素ポンプのアノード側のアノードガス圧およびカソード側のカソードガス圧と、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に印加される電圧Ｅとの間の関係は、以下の酸化還元反応におけるネルンストの式（１）から導かれる。
【００１２】
Ｅ＝（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ（Ｐ２／Ｐ１）＋ｉｒ・・・式（１）
式（１）において、Ｒは気体定数（８．３１４５Ｊ／Ｋ・ｍｏｌ）、Ｔはセルの温度（Ｋ）、Ｆはファラデー定数（９６４８５Ｃ／ｍｏｌ）、Ｐ２はカソード側のカソードガス圧、Ｐ１はアノード側のアノードガス圧である。ｉは電流密度（Ａ／ｃｍ２）、ｒはセル抵抗（Ω・ｃｍ２）である。
【００１３】
ここで、電圧印加器により印加される電圧Ｅのうち、式（１）右辺の「（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ（Ｐ２／Ｐ１）」は、電気化学式水素ポンプのネルンストロスが関与する過電圧を表しており、式（１）右辺の「ｉｒ」は、電気化学式水素ポンプの反応過電圧および拡散過電圧の総和を表している。
【００１４】
式（１）から理解できるとおり、電気化学式水素ポンプのカソード側のカソードガス圧が、アノード側のアノードガス圧よりも高くなる程、ネルンストロスが関与する過電圧は、式（１）の「（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ（Ｐ２／Ｐ１）」に従って増加する。つまり、電気化学式水素ポンプのカソード側のカソードガス圧がアノード側のアノードガス圧とほぼ等しいとき、ネルンストロスが関与する過電圧はほぼゼロであるが、電気化学式水素ポンプのカソード側のカソードガス圧がアノード側のアノードガス圧よりも高くなるに連れて、ネルンストロスが関与する過電圧は対数関数的に増加する。
【００１５】
そこで、発明者らは、電気化学式水素ポンプのカソード側のカソードガス圧が上昇すると、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流を低下させる方が、アノードおよびカソード間に流れる電流を一定に制御する場合に比べて、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を軽減できることを見出し、以下の本開示の一態様に想到した。
【００１６】
なお、特許文献１には、電気化学式水素ポンプで水素を昇圧する際に、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流をどのように制御するかについては記載されていない。
【００１７】
すなわち、本開示の第１態様の水素供給システムは、電解質膜、電解質膜の両面に設けられた一対のアノードおよびカソード、およびアノードおよびカソード間に流れる電流を調整する電流調整器を備え、電流調整器によりアノードおよびカソード間に電流を流すことにより、アノード側に供給されるアノード流体からカソード側で昇圧された水素が生成される電気化学式水素ポンプと、昇圧された水素を含むカソードガスの圧力が上昇すると、電流調整器を制御して、アノードおよびカソード間に流れる電流を低下させる制御器とを備える。
【００１８】
本開示の第２態様の水素供給システムは、第１態様の水素供給システムにおいて、電流調整器は、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に電圧を印加する電圧印加器を含み、制御器は、カソードガスの圧力が上昇すると、電圧印加器による印加電圧を低下させ、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流を低下させてもよい。
【００１９】
以上の構成によると、本態様の水素供給システムは、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を従来よりも軽減し得る。
【００２０】
例えば、電気化学式水素ポンプのカソードガス圧が高くない水素昇圧動作の初期段階ではネルンストロスが関与する過電圧が小さいので、仮に電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流を増やしても、電気化学式水素ポンプの消費電力のうちのネルンストロスが関与する消費電力が小さい。このため、本態様の水素供給システムは、水素昇圧動作の初期段階では、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流を積極的に増加させることでカソードにおける水素昇圧を促進させる電流制御が行われる。また、カソード側のカソードガス圧が上昇すると、この電流を低下させる電流制御が行われる。このような電流制御の方が、電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流を一定に制御する場合に比べて、電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加軽減に効果的な場合がある。
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。以下で説明する実施形態は、いずれも上記の各態様の一例を示すものである。よって、以下で示される数値、形状、材料、構成要素、および、構成要素間の配置位置および接続形態などは、あくまで一例であり、請求項に記載されていない限り、上記の各態様を限定するものではない。また、以下の構成要素のうち、本態様の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。また、図中の各種のグラフは、それぞれのデータの傾向を模式的に示したもので、データの値をグラフ上に正確に反映していない場合がある。
【００２２】
（実施形態）
［装置構成］
図１は、実施形態の水素供給システムの一例を示す図である。
【００２３】
図１に示す例では、水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００と、制御器５０と、を備える。ここで、電気化学式水素ポンプ１００は、電解質膜１６と、アノードＡＮと、カソードＣＡと、電流調整器１９と、を備える。なお、図１の二点鎖線で示すように、水素供給システム２００に、水素貯蔵器１０が併設される場合がある。
【００２４】
電解質膜１６は、プロトン伝導性を備える電解質膜であれば、どのような構成であってもよい。電解質膜１６として、例えば、高分子電解質膜、固体酸化物膜などを挙げることができる。なお、高分子電解質膜として、例えば、フッ素系高分子電解質膜などを例示することができる。具体的には、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標、デュポン社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標、旭化成株式会社製）などを用いることができる。
【００２５】
一対のアノードＡＮおよびカソードＣＡは、電解質膜１６の両面に設けられている。つまり、カソードＣＡは、電解質膜１６の一方の主面に設けられ、アノードＡＮは、電解質膜１６の他方の主面に設けられている。なお、カソードＣＡ、電解質膜１６およびアノードＡＮの積層構造体を膜−電極接合体（以下、ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）という。
【００２６】
電流調整器１９は、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を調整する装置である。電流調整器１９は、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を調整することができれば、どのような構成であってもよい。
【００２７】
電流調整器１９は、例えば、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に電圧を印加する電圧印加器１９Ａ（図２参照）を含んでもよい。このとき、電圧印加器１９Ａは、バッテリ、太陽電池、燃料電池などの直流電源と接続されているときは、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、商用電源などの交流電源と接続されているときは、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える。
【００２８】
電気化学式水素ポンプ１００は、電流調整器１９によりアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に電流を流すことにより、アノードＡＮ側に供給されるアノード流体からカソードＣＡ側で昇圧された水素（Ｈ２）が生成される装置である。カソードＣＡ側で昇圧された水素を含むカソードガスは水素貯蔵器１０に供給される。電気化学式水素ポンプ１００の具体例は後で説明する。
【００２９】
なお、水素貯蔵器１０として、例えば、タンクを挙げることができる。また、アノード流体として、例えば、水素含有ガス、水などを挙げることができる。アノード流体が、水である場合、アノードＡＮ上で、水の電気分解によりプロトン（Ｈ＋）が生成される。アノード流体が、水素含有ガスである場合、アノードＡＮで、水素含有ガス中の水素からプロトンが生成される。なお、水素含有ガスとして、例えば、改質ガス、水の電気分解で発生した水蒸気を含む水素含有ガスなどを挙げることができる。
【００３０】
なお、本実施形態の水素供給システム２００では、電気化学式水素ポンプ１００から水素貯蔵器１０に水素が供給された後、水素貯蔵器１０から適宜の水素需要体に水素が供給されてもよい。かかる水素需要体として、例えば、家庭用または自動車用の燃料電池などを挙げることができる。
【００３１】
制御器５０は、カソードガスの圧力が上昇すると、電流調整器１９を制御して、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を低下させる。本実施の形態では、カソードガスの圧力として、水素貯蔵器１０内の圧力を用いている。水素貯蔵器１０内の圧力は、図示されない、水素貯蔵器１０に設けられた圧力検知器により検知される。制御器５０は、この圧力検知器で検知された圧力に基づき上記制御を行う。なお、カソードガスの圧力として、水素貯蔵器１０内の圧力を用いているが、本例に限定されるものではない。カソードガスの圧力として利用できるものであれば、いずれの圧力でも構わない。例えば、電気化学式水素ポンプから出力されたカソードガスが流れる流路の圧力であってもよい。このとき、この流路に設けられた圧力検知器により検知された圧力が、カソードガスの圧力として用いられる。
【００３２】
ここで、電流調整器１９が電圧印加器１９Ａを含む場合、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に印加される印加電圧の大きさを変化させることでアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が調整されてもよい。つまり、この場合、制御器５０は、水素貯蔵器１０内の圧力が上昇すると、電圧印加器１９Ａによる印加電圧を低下させ、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を低下させる。
【００３３】
なお、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を低下させる制御は、電圧印加器１９Ａの印加電圧の大きさを所定値に固定しても実現できる。例えば、水素貯蔵器１０内のガス圧力が高くなると、ネルンストの式（１）に従い、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間の抵抗が大きくなる。従って、この場合、電圧印加器１９Ａの印加電圧の大きさを所定値に固定すると、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が、電圧・電流・抵抗の関係から自動的に小さくなる。よって、上記のような電圧印加器１９Ａの印加電圧を所定値に固定する制御も、本開示の「水素貯蔵器１０内の圧力が上昇すると、電流調整器１９を制御して、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を低下させる」制御に含まれる。
【００３４】
制御器５０は、制御機能を有するものであれば、どのような構成であってもよい。制御器５０は、例えば、演算回路（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶回路（図示せず）と、を備える。演算回路として、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵなどを挙げることができる。記憶回路として、例えば、メモリなどを挙げることができる。制御器５０は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
【００３５】
［電気化学式水素ポンプの具体例］
図２は、実施形態の水素供給システムの電気化学式水素ポンプの一例を示す図である。なお、図２には、電流調整器１９として、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に電圧を印加する電圧印加器１９Ａが示されている。
【００３６】
図２に示す例では、電気化学式水素ポンプ１００は、電解質膜１６と、アノードＡＮと、カソードＣＡと、電圧印加器１９Ａと、カソードセパレータ１Ｃと、アノードセパレータ１Ａと、カソード室７と、アノード室８と、開閉弁９と、アノード入口配管１１と、カソード出口配管１２と、を備える。
【００３７】
なお、電解質膜１６は、図１の電気化学式水素ポンプ１００と同様であるので説明を省略する。また、電圧印加器１９Ａの構成は、上記と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００３８】
カソードＣＡは、カソード触媒層３Ｃおよびカソードガス拡散層２Ｃで構成され、アノードＡＮは、アノード触媒層３Ａおよびアノード流体拡散層２Ａで構成されている。
【００３９】
カソード触媒層３Ｃは、電解質膜１６の一方の主面に設けられている。カソード触媒層３Ｃは、例えば、触媒金属として白金を含むが、これに限定されない。
【００４０】
アノード触媒層３Ａは、電解質膜１６の他方の主面に設けられている。アノード触媒層３Ａは、例えば、触媒金属として白金を含むが、これに限定されない。
【００４１】
なお、カソード触媒層３Ｃもアノード触媒層３Ａも触媒の調製方法としては、種々の方法を挙げることができるので、特に限定されない。例えば、触媒の担体としては、導電性多孔質物質粉末、炭素系粉末などを挙げることができる。炭素系粉末としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、電気導電性を有する活性炭などの粉末を挙げることができる。カーボンなどの担体に、白金若しくは他の触媒金属を担持する方法は、特に限定されない。例えば、粉末混合または液相混合などの方法を用いてもよい。後者の液相混合としては、例えば、触媒成分コロイド液にカーボンなどの担体を分散させ、吸着させる方法などが挙げられる。また、必要に応じて活性酸素除去材を担体として、白金若しくは他の触媒金属を上記と同様の方法で担持することができる。白金などの触媒金属の担体への担持状態は、特に限定されない。例えば、触媒金属を微粒子化し、高分散で担体に担持してもよい。
【００４２】
カソードガス拡散層２Ｃは、カソード触媒層３Ｃに設けられている。カソードガス拡散層２Ｃは、多孔性材料で構成され、導電性およびガス拡散性を備える。カソードガス拡散層２Ｃは、電気化学式水素ポンプ１００の動作時にカソードＣＡおよびアノードＡＮ間の差圧で発生する構成部材の変位、変形に適切に追従するような弾性を備える方が望ましい。
【００４３】
カソードガス拡散層２Ｃとしては、例えば、高弾性の黒鉛化炭素繊維、またはチタン粉末焼結体の表面に白金メッキを施した多孔質体などで構成され、ペーパー状にしたものを用いることができる。なお、前者の黒鉛化炭素繊維を用いる場合、炭素繊維を、例えば、2000℃以上で熱処理すると黒鉛結晶が発達し黒鉛繊維に変化する。
【００４４】
アノード流体拡散層２Ａは、アノード触媒層３Ａに設けられている。アノード流体拡散層２Ａは、多孔性材料で構成され、導電性およびガス拡散性を備える。アノード流体拡散層２Ａは、高圧による電解質膜１６の押し付けに耐え得る程度の剛性を備える方が望ましい。
【００４５】
アノード流体拡散層２Ａとして、例えば、チタン、チタン合金、ステンレススチールなどを素材とする金属繊維の焼結体、これらを素材とする金属粉体の焼結体、エキスパンドメタル、金属メッシュ、パンチングメタルなどを用いることができる。
【００４６】
導電性のアノードセパレータ１Ａは、アノード流体（例えば、水、水素含有ガス）が流れる流体流路１４Ａが設けられている。つまり、アノードセパレータ１Ａは、アノード流体拡散層２Ａにアノード流体を供給するための部材である。具体的には、アノードセパレータ１Ａは、平面視において、例えば、サーペンタイン状または直線状の流体流路１４Ａが形成されており、この流体流路１４Ａの形成領域がアノード流体拡散層２Ａの下面に当接するように配されている。
【００４７】
導電性のカソードセパレータ１Ｃは、カソードガスが流れるガス流路１４Ｃが設けられている。つまり、カソードセパレータ１Ｃのガス流路１４Ｃには、カソードガス拡散層２Ｃからのカソードガスが流れている。具体的には、カソードセパレータ１Ｃは、平面視において、例えば、サーペンタイン状または直線状のガス流路１４Ｃが形成されており、このガス流路１４Ｃの形成領域がカソードガス拡散層２Ｃの上面に当接するように配されている。
【００４８】
そして、以上のカソードＣＡ、電解質膜１６およびアノードＡＮで構成されるＭＥＡの上下面をそれぞれ、アノードセパレータ１Ａおよびカソードセパレータ１Ｃのそれぞれで挟持することにより電気化学式水素ポンプ１００の単セルが得られる。なお、必要に応じて、電気化学式水素ポンプ１００の単セルに冷却器（図示せず）などが設けられ、このような単セルを２セル以上に積層することで、複数の単セルからなるスタック（図示せず）を構成しても構わない。
【００４９】
ここで、カソードガス拡散層２Ｃおよびアノード流体拡散層２Ａはそれぞれ、ＭＥＡ１５のカソードＣＡおよびアノードＡＮにおける給電体である。つまり、電圧印加器１９Ａの高電位側端子がアノードセパレータ１Ａに接続され、電圧印加器１９Ａの低電位側端子がカソードセパレータ１Ｃに接続される。すると、アノード流体拡散層２Ａおよびカソードガス拡散層２Ｃはそれぞれ、アノードセパレータ１Ａおよびカソードセパレータ１Ｃのそれぞれと、アノード触媒層３Ａおよびカソード触媒層３Ｃのそれぞれとの間を通電する役割を備える。
【００５０】
また、アノード流体拡散層２Ａおよびカソードガス拡散層２Ｃはそれぞれ、アノードセパレータ１Ａの流体流路１４Ａおよびカソードセパレータ１Ｃのガス流路１４Ｃのそれぞれと、アノード触媒層３Ａおよびカソード触媒層３Ｃのそれぞれとの間で、アノード流体およびカソードガスをそれぞれ拡散させる役割も備える。例えば、アノードセパレータ１Ａの流体流路１４Ａを流れるアノード流体は、アノード流体拡散層２Ａを通じてアノード触媒層３Ａの表面へと拡散する。
【００５１】
アノード室８の内部は、アノード入口配管１１と連通するとともに、図示しない流体流路（例えば、配管、マニホールドなど）を介してアノードセパレータ１Ａの流体流路１４Ａとも連通している。これにより、アノード入口配管１１を流れるアノード流体は、アノード室８内に流入した後、アノードセパレータ１Ａの流体流路１４Ａへと供給される。
【００５２】
カソード室７の内部は、カソード出口配管１２と連通するとともに、図示しない流体流路（例えば、配管、マニホールドなど）を介してカソードセパレータ１Ｃのガス流路１４Ｃとも連通している。これにより、ＭＥＡを通過したカソードガスは、カソードセパレータ１Ｃのガス流路１４Ｃを流れて、カソード室７内に流入した後、カソード出口配管１２へと供給される。なお、カソード出口配管１２には、開閉弁９（例えば、電磁弁など）が設けられており、開閉弁９を適時に開閉することで昇圧された水素を含むカソードガスが、水素貯蔵器１０内に貯蔵される。そして、このようなカソードガスは、図示しない水素需要体（例えば、燃料電池）の燃料として使用される。
【００５３】
［動作］
以下、実施形態の水素供給システム２００の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器５０の演算回路が、記憶回路から制御プログラムにより行われても構わない。ただし、以下の動作を制御器５０で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行っても構わない。
【００５４】
ここでは、電圧印加器１９Ａにより、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に、所望の電圧が印加される場合について説明する。また、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮに水素含有ガスが供給される場合について説明する。
【００５５】
まず、電圧印加器１９ＡによりアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に、所望の電圧が印加される。そして、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮに水素含有ガスが供給されると、水素含有ガス中の水素は、アノードＡＮのアノード触媒層３Ａ上で電子を遊離してプロトン（Ｈ＋）となる（式（２））。遊離した電子は、電圧印加器１９Ａを介してカソードＣＡへ移動する。
【００５６】
一方、プロトンは、電解質膜１６内を透過し、カソードＣＡのカソード触媒層３Ｃに移動する。カソードＣＡのカソード触媒層３Ｃでは、電解質膜１６を透過したプロトンと電子とによる還元反応が行われ、水素ガス（Ｈ２）が生成される（式（３））。
【００５７】
ここで、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡから外部に水素を含むカソードガスを導くための流路部材の圧損を大きくすることで（例えば、開閉弁９を閉止することで）、カソードＣＡ側のカソードガス圧Ｐ２が上昇する。
【００５８】
アノードＡＮ：Ｈ２（低圧）→２Ｈ＋＋２ｅ−      ・・・（２）
カソードＣＡ：２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２（高圧）      ・・・（３）
なお、上記のネルンストの式（１）から、電圧印加器１９Ａの電圧Ｅを上げることで、カソードＣＡ側のカソードガス圧Ｐ２が上昇することが容易に理解できる。
【００５９】
よって、電気化学式水素ポンプ１００では、上記の流路部材の圧損を大きくするとともに、電圧印加器１９Ａの電圧Ｅを上げることで、カソードＣＡ側のカソードガス圧を上昇させる。カソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇すると、カソードガスは、水素貯蔵器１０に充填される。一方、カソードＣＡ側のカソードガス圧が所定圧力未満になると、開閉弁９を閉めることで、カソード室７と水素貯蔵器１０とが遮断される。これにより、高圧状態の水素貯蔵器１０のカソードガスがカソード室７に逆流することを軽減することができる。
【００６０】
このように、本実施形態の水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００が、電圧印加器１９ＡによりアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に電流を流すことにより、アノードＡＮ側に供給される水素含有ガスからカソードＣＡ側で昇圧された水素（Ｈ２）が生成され、昇圧された水素を水素貯蔵器１０に供給するように構成されている。これにより、所望の目標圧力ＰＴの高圧のカソードガスを水素貯蔵器１０に充填することができる。
【００６１】
ここで、本実施形態の水素供給システム２００では、上記のとおり、制御器５０は、水素貯蔵器１０内の圧力が上昇すると、電圧印加器１９Ａを制御して、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を低下させる。
【００６２】
以上により、本実施形態の水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００で所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量の増加を従来よりも軽減し得る。
【００６３】
例えば、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が高くない水素昇圧動作の初期段階ではネルンストロスが関与する過電圧が小さいので、仮に電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を増やしても、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力のうちのネルンストロスが関与する消費電力が小さい。このため、本実施形態の水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００における水素昇圧動作の初期段階では、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を積極的に増加させることでカソードＣＡにおける水素昇圧を促進させる電流制御が行われる。また、カソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇すると、この電流を低下させる電流制御が行われる。このような電流制御の方が、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を一定に制御する場合に比べて、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量の増加軽減に効果的な場合がある。かかる電流制御の詳細は、以下の第１実施例および第２実施例で説明する。
【００６４】
（第１実施例）
第１実施例の水素供給システム２００は、以下に説明する電流制御以外は、実施形態の水素供給システム２００と同様である。
【００６５】
図３は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流制御の一例を示す図である。図３の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図３の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が取られている。
【００６６】
図３には、第１実施例の水素供給システム２００における電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を表す太い実線（以下、実施例の電流グラフ３００）が示されている。また、比較例として、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が一定である場合の電流を表す細い実線（以下、比較例の電流グラフ３０１）が併記されている。
【００６７】
図３に示すように、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が高くない水素昇圧動作の初期段階では、実施例の電流グラフ３００の電流を、比較例の電流グラフ３０１の電流よりも増やしている。具体的には、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の実施例の電流グラフ３００の電流ＩＢは、比較例の電流グラフ３０１の電流ＩＡよりも大きい。そして、実施例の電流グラフ３００では、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇するに連れて、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が、電流ＩＢからほぼ直線的に低下している。
【００６８】
一例として、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の実施例の電流グラフ３００の電流ＩＢは、電流密度換算で約２．２Ａ／ｃｍ２程度、比較例の電流グラフ３０１の電流ＩＡは、電流密度換算で約１．５Ａ／ｃｍ２程度であってもよい。なお、これらの電流密度は例示であって、本例に限定されない。
【００６９】
図４は、従来の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの過電圧の一例を示す図である。図５は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの過電圧の一例を示す図である。
【００７０】
これらの図４および図５の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図４および図５の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００の過電圧（以下、ポンプ過電圧）が取られている。
【００７１】
図４には、比較例の電流グラフ３０１で示された電流制御が行われる場合における、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧および拡散過電圧の総和を表す細い点線（以下、反応／拡散過電圧グラフ４００Ａ）と、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧、拡散過電圧およびネルンストロスが関与する過電圧の総和を表す太い点線（以下、トータル過電圧グラフ４００Ｂ）とが示されている。
【００７２】
上記のとおり、電気化学式水素ポンプにおける印加電圧のうち、式（１）の「（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ（Ｐ２／Ｐ１）」は、電気化学式水素ポンプ１００のネルンストロスが関与する過電圧を表しており、式（１）の「ｉｒ」は、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧および拡散過電圧の総和を表している。
【００７３】
ここで、図３に示すように、比較例の電流グラフ３０１では、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が一定である。よって、この場合、図４の反応／拡散過電圧グラフ４００Ａでは、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧の変化に対して、ポンプ過電圧も、ほぼ一定の電圧ＥＡで推移する。これに対して、トータル過電圧グラフ４００Ｂでは、カソードＣＡ側のカソードガス圧が高くなるに連れて、ポンプ過電圧は、この電圧ＥＡから対数関数的に増加している。
【００７４】
図５には、実施例の電流グラフ３００で示された電流制御が行われる場合における、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧および拡散過電圧の総和を表す細い点線（以下、反応／拡散過電圧グラフ５００Ａ）と、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧、拡散過電圧およびネルンストロスが関与する過電圧の総和を表す太い点線（以下、トータル過電圧グラフ５００Ｂ）とが示されている。
【００７５】
ここで、図３に示すように、実施例の電流グラフ３００では、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇するに連れて、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が、電流ＩＢからほぼ直線的に低下している。よって、この場合、図５の反応／拡散過電圧グラフ５００Ａでは、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧の変化に対して、ポンプ過電圧も、電圧ＥＢからほぼ直線状に低下している。これに対して、トータル過電圧グラフ５００Ｂでは、ポンプ過電圧が、ほぼ一定の電圧ＥＢで推移している。
【００７６】
つまり、本例では、電気化学式水素ポンプ１００の反応過電圧、拡散過電圧およびネルンストロスが関与する過電圧の総和（トータル過電圧）が、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧の変化に対してほぼ一定になるように、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が制御されている。
【００７７】
図６は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力の一例を示す図である。
【００７８】
図６の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図６の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力が取られている。
【００７９】
図６には、実施例の電流グラフ３００で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力を表す太い一点鎖線（以下、実施例の消費電力グラフ６００）が示されている。また、比較例の電流グラフ３０１で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力を表す細い一点鎖線（以下、比較例の消費電力グラフ６０１）が併記されている。
【００８０】
図６の比較例の消費電力グラフ６０１では、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇するに連れて、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力が、電力ＷＡから徐々に増加している。
【００８１】
これに対して、実施例の消費電力グラフ６００の消費電力は、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇するに連れて低下している。つまり、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の電力ＷＢは、上記の電力ＷＡよりも大きい一方で、所定のガス圧ＰＡよりも高圧領域では、実施例の消費電力グラフ６００の消費電力が、比較例の消費電力グラフ６０１の消費電力よりも小さい。
【００８２】
図７は、実施形態の第１実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力量の一例を示す図である。
【００８３】
図７の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図７の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量が取られている。
【００８４】
図７には、実施例の電流グラフ３００で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量を表す太い二点鎖線（以下、実施例の消費電力量グラフ７００）が示されている。また、比較例の電流グラフ３０１で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量を表す細い二点鎖線（以下、比較例の消費電力量グラフ７０１）が併記されている。
【００８５】
図７に示すように、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が高くない初期段階では、実施例の消費電力量グラフ７００の消費電力量は、比較例の消費電力量グラフ７０１の消費電力量よりも多い。しかし、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のガス圧が所定のガス圧ＰＢを上回ると、両者の大小関係は逆転し、実施例の消費電力量グラフ７００の消費電力量は、比較例の消費電力量グラフ７０１の消費電力量よりも少なくなる。
【００８６】
以上のとおり、本実施例の水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００における水素昇圧動作の初期段階では、実施例の電流グラフ３００の如く、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を積極的に増加させることでカソードＣＡにおける水素昇圧を促進させる電流制御が行われる。また、カソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇すると、この電流を低下させる電流制御が行われる。このような電流制御の方が、比較例の電流グラフ３０１の如く、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を一定に制御する場合に比べて、電気化学式水素ポンプ１００で所定の圧力以上に水素を昇圧する際に電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量の増加軽減に効果的である。具体的には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のガス圧が所定のガス圧ＰＢを上回ると、実施例の消費電力量グラフ７００の消費電力量を比較例の消費電力量グラフ７０１の消費電力量よりも少なくすることができる。
【００８７】
本実施例の水素供給システム２００は、上記特徴以外は、実施形態の水素供給システム２００と同様であってもよい。
【００８８】
（第２実施例）
第２実施例の水素供給システム２００は、以下に説明する電流制御以外は、実施形態の水素供給システム２００と同様である。
【００８９】
図８は、実施形態の第２実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプのアノードおよびカソード間に流れる電流制御の一例を示す図である。図８の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図８の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が取られている。
【００９０】
図８には、第２実施例の水素供給システム２００における電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を表す太い実線（以下、実施例の電流グラフ８００）が示されている。また、比較例として、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を一定である場合の電流を表す細い実線（以下、比較例の電流グラフ８０１）が併記されている。
【００９１】
図８に示すように、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が高くない水素昇圧動作の初期段階では、実施例の電流グラフ８００の電流を、比較例の電流グラフ８０１の電流よりも増やしている。
【００９２】
具体的には、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の実施例の電流グラフ８００の電流ＩＢ１は、比較例の電流グラフ８０１の電流ＩＡよりも大きい。そして、実施例の電流グラフ８００では、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流は、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のガス圧が所定のガス圧ＰＣに到達するまでは、ほぼ一定の電流ＩＢ１で推移し、このガス圧ＰＣにおいて、電流ＩＡよりも小さい電流ＩＢ２まで低下している。そして、実施例の電流グラフ８００の電流は、このガス圧ＰＣより高圧側において、ほぼ一定の電流ＩＢ２で推移している。つまり、本実施例の水素供給システム２００では、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流は、ガス圧ＰＣにおいて、電流ＩＢ１から電流ＩＢ２までステップ状に低下している。
【００９３】
一例として、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の実施例の電流グラフ８００の電流ＩＢ１は、電流密度換算で約２．２Ａ／ｃｍ２程度、カソードガスがガス圧ＰＣよりも高圧である場合の実施例の電流グラフ８００の電流ＩＢ２は、電流密度換算で約０．７Ａ／ｃｍ２程度、比較例の電流グラフ３０１の電流ＩＡは、電流密度換算で約１．５Ａ／ｃｍ２程度であってもよい。
【００９４】
また、ガス圧ＰＣは、電気化学式水素ポンプ１００の目標圧力ＰＴ（例えば、約２０ＭＰａ程度）の約半分程度であってもよい。
【００９５】
なお、これらの電流密度および圧力は例示であって、本例に限定されない。
【００９６】
図９は、実施形態の第２実施例の水素供給システムにおける電気化学式水素ポンプの消費電力の一例を示す図である。
【００９７】
図９の横軸には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が取られている。図９の縦軸には、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力が取られている。
【００９８】
図９には、実施例の電流グラフ８００で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力を表す太い一点鎖線（以下、実施例の消費電力グラフ９００）が示されている。また、比較例の電流グラフ８０１で示された電流制御が行われる場合における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力を表す細い一点鎖線（以下、比較例の消費電力グラフ９０１）が併記されている。
【００９９】
図９の比較例の消費電力グラフ９０１では、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇するに連れて、電気化学式水素ポンプ１００の消費電力が電力ＷＡから徐々に増加している。
【０１００】
これに対して、図９の実施例の消費電力グラフ９００では、電気化学式水素ポンプ１００によってカソードＣＡ側のカソードガスの昇圧が開始される際の電力ＷＢ１は、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のガス圧が所定のガス圧ＰＣに到達するまでは、比較例の消費電力グラフ９０１の電力ＷＡよりも大きく、両者の大小関係は、ほぼこの状態のまま推移している。
【０１０１】
しかし、実施例の消費電力グラフ９００の消費電力は、ガス圧ＰＣにおいて、比較例の消費電力グラフ９０１の消費電力よりも小さい電力ＷＢ２に低下するとともに、このガス圧ＰＣより高圧側において、両者の大小関係は、ほぼこの状態のまま推移している。
【０１０２】
ここで、以下の表１の下段には、実施例の電流グラフ８００で示された電流制御が行われる場合（つまり、電流を変化させる場合）における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力の比率（以下、実施例の消費電力の比率）が、０ＭＰａから２０ＭＰａまでの間の１ＭＰａ単位で区分された圧力区間毎に示されている。
【０１０３】
また、表１の上段には、比較例の電流グラフ８０１で示された電流制御が行われる場合（つまり、電流を一定にする場合）における電気化学式水素ポンプ１００の消費電力の比率（以下、比較例の消費電力の比率）が、０ＭＰａから２０ＭＰａまでの間の１ＭＰａ単位で区分された圧力区間毎に示されている。
【０１０４】
なお、表１の各電力データは、比較例の電流グラフ８０１で示された電流制御によりカソードＣＡ側のカソードガス圧を０ＭＰａから１ＭＰａまで昇圧する場合における消費電力を「１」として規格化された数値である。
【０１０５】
表１の試算の条件として、電気化学式水素ポンプ１００でカソードガスが昇圧される圧力は、上記のとおり、０ＭＰａから２０ＭＰａまでの間（以下、昇圧区間［０ＭＰａ〜２０ＭＰａ］と略す）とした。
【０１０６】
また、電気化学式水素ポンプ１００の加圧分極は一定であると仮定した。
【０１０７】
また、表１の下段の場合における昇圧区間［０ＭＰａ〜２０ＭＰａ］の前半の電流密度を２Ａ／ｃｍ２に、後半の電流密度を１Ａ／ｃｍ２にした。表１の上段の場合における昇圧区間［０ＭＰａ〜２０ＭＰａ］の電流密度を１．５Ａ／ｃｍ２に固定した。このとき、前者の昇圧時間は、後者の昇圧時間と比較して１０％増加すると仮定した。
【０１０８】
【表１】
2019183259.tif 000003
【０１０９】
表１に示すとおり、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧を０ＭＰａから約２０ＭＰａ程度昇圧する場合、実施例の消費電力の比率の積算値が比較例の消費電力の比率の積算値よりも小さくなっている。
【０１１０】
なお、表１に記載の圧力データおよび電力データは例示であって、本例に限定されない。
【０１１１】
以上のとおり、本実施例の水素供給システム２００は、電気化学式水素ポンプ１００における水素昇圧動作の初期段階では、実施例の電流グラフ８００の如く、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を積極的に増加させることでカソードＣＡにおける水素昇圧を促進させる電流制御が行われる。また、カソードＣＡ側のカソードガス圧が上昇すると、この電流を低下させる電流制御が行われる。このような電流制御の方が、比較例の電流グラフ８０１の如く、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流を一定に制御する場合に比べて、電気化学式水素ポンプ１００で所定の圧力以上に水素を昇圧する際に電気化学式水素ポンプ１００の消費電力量の増加軽減に効果的である。具体的には、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡ側のカソードガス圧を、例えば、０ＭＰａから約２０ＭＰａ程度まで昇圧する場合、実施例の消費電力の比率の積算値を比較例の消費電力の比率の積算値よりも小さくすることができる。例えば、表１に示す例では、前者の積算値を後者の積算値よりも約４％程度低減することができる。
【０１１２】
本実施例の水素供給システム２００は、上記特徴以外は、実施形態の水素供給システム２００と同様であってもよい。
【０１１３】
なお、実施形態、実施形態の第１実施例および実施形態の第２実施例は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせても構わない。
【０１１４】
また、上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本開示の一態様は、電気化学式水素ポンプで所定の圧力以上に水素を昇圧する際に消費する電気化学式水素ポンプの消費電力量の増加を従来よりも軽減し得る水素供給システムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ａ      ：アノードセパレータ
１Ｃ      ：カソードセパレータ
２Ａ      ：アノード流体拡散層
２Ｃ      ：カソードガス拡散層
３Ａ      ：アノード触媒層
３Ｃ      ：カソード触媒層
７        ：カソード室
８        ：アノード室
９        ：開閉弁
１０      ：水素貯蔵器
１１      ：アノード入口配管
１２      ：カソード出口配管
１４Ａ    ：流体流路
１４Ｃ    ：ガス流路
１５      ：ＭＥＡ
１６      ：電解質膜
１９      ：電流調整器
１９Ａ    ：電圧印加器
５０      ：制御器
１００    ：電気化学式水素ポンプ
２００    ：水素供給システム
ＡＮ      ：アノード
ＣＡ      ：カソード
【図１】
2019183259.tif 000004
【図２】
2019183259.tif 000005
【図３】
2019183259.tif 000006
【図４】
2019183259.tif 000007
【図５】
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【図６】
2019183259.tif 000009
【図７】
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【図８】
2019183259.tif 000011
【図９】
2019183259.tif 000012