(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器の内部に設けられ、水蒸気を流入させて高温水蒸気電解を用いて水素を生成する複数のセルスタックと、
前記水蒸気を前記セルスタックのそれぞれに案内する第１流路と、
空気を主成分とする供給ガスを前記反応容器の内部に流入させる第２流路と、
前記セルスタックにおける前記水蒸気の流入口に設けられて、前記セルスタックのそれぞれに流入される前記水蒸気の流量が均一になるように調整する流量調整部と、
前記第１流路の内部、または生成された前記水素の流出路の内部の圧力を計測する第１圧力計測器と、
前記セルスタックの外部の圧力である前記反応容器の内部の圧力を計測する第２圧力計測器と、
前記第１流路に設けられて、前記第１流路の内部を流動する前記水蒸気の流量を調整するための第１流量調整弁と、
前記第２流路に設けられて、前記第２流路の内部を流動する前記供給ガスの流量を調整するための第２流量調整弁と、
前記第１圧力計測器及び前記第２圧力計測器で計測された圧力値に基づいて前記セルスタックの内外における差圧を計算して、当該差圧が所定の圧力値以下になるように前記第１流量調整弁及び前記第２流量調整弁を用いて前記水蒸気及び前記供給ガスのそれぞれの流量を調整する差圧調整部と、
を備えることを特徴とする水素製造システム。
【請求項２】
前記流量調整部により生じる前記水蒸気の圧力損失は、前記セルスタックが有する流動抵抗によって生じる圧力損失より大きいことを特徴とする請求項１に記載の水素製造システム。
【請求項３】
前記反応容器の内周面に設けられて、前記反応容器の内部を加熱するための内部ヒータと、
前記反応容器の外周面に設けられて、前記反応容器の内部を加熱するための外部ヒータと、
前記反応容器の内部温度を計測する温度計測器と、
前記内部温度が所定の温度になるように前記内部ヒータ及び前記外部ヒータを用いて前記反応容器の前記内部温度を調整する温度調整部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素製造システム。
【請求項４】
前記セルスタックは、電圧を前記セルスタックに印加する外部電源に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水素製造システム。
【請求項５】
並例に接続された前記セルスタックのそれぞれを流れる電流値を計測する電流計測器と、
計測された電流値のうちから最小の電流値に対応する前記セルスタックの抵抗値を計算して、所定の電流値になるように前記セルスタックに印加する電圧を調整する電圧制御部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水素製造システム。
【請求項６】
前記セルスタックのそれぞれは、外部電源から別々に電圧の供給を受けて、前記セルスタックのそれぞれを流れる電流値を計測する電流計測器と、
計測された各電流値に対応する前記セルスタックの抵抗値を計算して、前記セルスタックが同一の電流値になるように、前記セルスタックのそれぞれに印加する電圧を調整する電圧制御部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水素製造システム。
【請求項７】
前記第１流路を流れる前記水蒸気の流量を計測する流量計測器と、
計測された前記水蒸気の流量に応じて、駆動させる前記セルスタックを選定する選定部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水素製造システム。
【請求項８】
複数個の前記セルスタックを直列に接続された前記セルスタックを外部電源に対して複数列並列に接続させて、
前記選定部は、前記複数個のうちから列ごとに駆動させる前記セルスタックを選定することを特徴とする請求項７に記載の水素製造システム。
【請求項９】
前記セルスタックは、前記反応容器の内部に放射状に配置されて、
前記第１流路は、放射状に配置された前記セルスタックの中央から前記水蒸気を案内することを特徴する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の水素製造システム。
【請求項１０】
反応容器の内部に設けられた複数のセルスタックに、水蒸気を流入させて高温水蒸気電解を用いて水素を生成するステップと、
第１流路を用いて、前記水蒸気を前記セルスタックのそれぞれに案内するステップと、
第２流路を用いて、空気を主成分とする供給ガスを前記反応容器の内部に流入させるステップと、
前記セルスタックにおける前記水蒸気の流入口に設けられた流量調整部を用いて、前記セルスタックのそれぞれに流入される前記水蒸気の流量が均一になるように調整するステップと、
第１圧力計測器を用いて、前記第１流路の内部、または生成された前記水素の流出路の内部の圧力を計測するステップと、
第２圧力計測器を用いて、前記セルスタックの外部の圧力である前記反応容器の内部の圧力を計測するステップと、
前記第１流路に設けられた第１流量調整弁を用いて、前記第１流路の内部を流動する前記水蒸気の流量を調整するステップと、
前記第２流路に設けられた第２流量調整弁を用いて、前記第２流路の内部を流動する前記供給ガスの流量を調整するステップと、
差圧調整部が、前記第１圧力計測器及び前記第２圧力計測器で計測された圧力値に基づいて前記セルスタックの内外における差圧を計算して、当該差圧が所定の圧力値以下になるように前記第１流量調整弁及び前記第２流量調整弁を用いて前記水蒸気及び前記供給ガスのそれぞれの流量を調整するステップと、
を含むことを特徴とする水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高温水蒸気電解を用いて水素を生成する水素製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素をエネルギー媒体とした水素エネルギー社会の実現が注目されている。水素を製造する技術の一つとして、高温水蒸気電解法が広く知られている。この高温水蒸気電解法は、高温（通常、５００℃以上）の水蒸気を電気分解することにより水素及び酸素を生成する方法である。
【０００３】
この方法は、高温環境下で水蒸気の電気分解を行うことにより、電解に必要な電気量を低減することができるというメリットを有す。
【０００４】
具体的には、固体酸化物電解質の両側に水素極と酸素極とを設けて電解セルを構成する。そして高温水蒸気を水素側に導入して、両極に電解電圧を供給することにより、水蒸気から水素及び酸素が分解・生成される。
また、水素、酸素のそれぞれを電気セルの水素極、酸素極に供給して反応させることで、高温水蒸気電解の逆反応（燃料電池反応）が発生して、電力を生成することが可能となる。
【０００５】
従来から、高温水蒸気電解を行う電解セルについて、両極間でのガスリークを抑制する構成等、健全性を有するとともに高効率な水素製造を実現する様々な装置構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７３０５３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、大容量の水素を製造・貯蔵する水素ステーションでは、電解セルが複数積層されたセルスタックを反応容器内部に多数配置させて高温水蒸気電解が行われる。この場合、より高い水素製造効率を得るためには、配置されたセルスタックのそれぞれで均等に電解反応が行われる必要がある。
【０００８】
しかしながら、配置されるセルスタックの数が増加するにつれて、反応容器は大型になり、容器内部の構成は複雑になる。このため、電解反応に用いる水蒸気をセルスタックのそれぞれに均一に流入させることが困難となる。そして、セルスタックのそれぞれに均一に水蒸気が流入されない場合、セルスタックで均等に電解反応が行われず水素製造効率は低下する。
【０００９】
また、流入する水蒸気流量がセルスタックごとに偏りが生じて、一部のセルスタックで水蒸気量が不足した状態（水蒸気枯れ）となった場合、安定的に電解反応ができず電解セルが損傷する恐れがある。
【００１０】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、複数のセルスタックを用いて水素製造を行う場合であっても、高効率な水素製造を実現する水素製造技術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】
本発明の実施形態に係る水素製造システムにおいて、反応容器の内部に設けられ、水蒸気を流入させて高温水蒸気電解を用いて水素を生成する複数のセルスタックと、前記水蒸気を前記セルスタックのそれぞれに案内する第１流路と、空気を主成分とする供給ガスを前記反応容器の内部に流入させる第２流路と、前記セルスタックにおける前記水蒸気の流入口に設けられて、前記セルスタックのそれぞれに流入される前記水蒸気の流量が均一になるように調整する流量調整部と、前記第１流路の内部、または生成された前記水素の流出路の内部の圧力を計測する第１圧力計測器と、前記セルスタックの外部の圧力である前記反応容器の内部の圧力を計測する第２圧力計測器と、前記第１流路に設けられて、前記第１流路の内部を流動する前記水蒸気の流量を調整するための第１流量調整弁と、前記第２流路に設けられて、前記第２流路の内部を流動する前記供給ガスの流量を調整するための第２流量調整弁と、前記第１圧力計測器及び前記第２圧力計測器で計測された圧力値に基づいて前記セルスタックの内外における差圧を計算して、当該差圧が所定の圧力値以下になるように前記第１流量調整弁及び前記第２流量調整弁を用いて前記水蒸気及び前記供給ガスのそれぞれの流量を調整する差圧調整部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施形態に係る水素製造方法において、反応容器の内部に設けられた複数のセルスタックに、水蒸気を流入させて高温水蒸気電解を用いて水素を生成するステップと、第１流路を用いて、前記水蒸気を前記セルスタックのそれぞれに案内するステップと、第２流路を用いて、空気を主成分とする供給ガスを前記反応容器の内部に流入させるステップと、前記セルスタックにおける前記水蒸気の流入口に設けられた流量調整部を用いて、前記セルスタックのそれぞれに流入される前記水蒸気の流量が均一になるように調整するステップと、第１圧力計測器を用いて、前記第１流路の内部、または生成された前記水素の流出路の内部の圧力を計測するステップと、第２圧力計測器を用いて、前記セルスタックの外部の圧力である前記反応容器の内部の圧力を計測するステップと、前記第１流路に設けられた第１流量調整弁を用いて、前記第１流路の内部を流動する前記水蒸気の流量を調整するステップと、前記第２流路に設けられた第２流量調整弁を用いて、前記第２流路の内部を流動する前記供給ガスの流量を調整するステップと、差圧調整部が、前記第１圧力計測器及び前記第２圧力計測器で計測された圧力値に基づいて前記セルスタックの内外における差圧を計算して、当該差圧が所定の圧力値以下になるように前記第１流量調整弁及び前記第２流量調整弁を用いて前記水蒸気及び前記供給ガスのそれぞれの流量を調整するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態により、複数のセルスタックを用いて水素製造を行う場合であっても、高効率な水素製造を実現する水素製造技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る水素製造システムの構成図。
【図２】第１実施形態に係る水素製造システムの変形例を示す構成図。
【図３】第１実施形態に係る水素製造システムの変形例を示す構成図。
【図４】図３に示す水素製造システムのＩ―Ｉ断面図。
【図５】第２実施形態に係る水素製造システムの構成図。
【図６】第２実施形態に係る水素製造システムの変形例を示す構成図。
【図７】第３実施形態に係る水素製造システムの構成図。
【図８】第４実施形態に係る水素製造システムの構成図。
【図９】第５実施形態に係る水素製造システムの構成図。
【図１０】（Ａ）水蒸気量に応じて３列のセルスタックを駆動させた場合を示す説明図、（Ｂ）水蒸気量に応じて１列のセルスタックを駆動させた場合を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る水素製造システム１０は、反応容器１１の内部に設けられ、水蒸気５０を流入させて高温水蒸気電解を用いて水素を生成する複数のセルスタック１２と、水蒸気５０をセルスタック１２のそれぞれに案内する第１流路１３と、空気を主成分とする供給ガス５１を反応容器１１の内部に流入させる第２流路１４と、水蒸気５０の流入口に設けられて、セルスタック１２のそれぞれに流入される水蒸気５０の流量が均一になるように調整された流量調整部１７と、を備える。
なお、図１では、第１流路１３が分岐されて、並列に配置された５つのセルスタック１２に接続される構成が示されているが、セルスタック１２の数量、配置は本構成に限定されるものではない。
【００１６】
第１流路１３は、反応容器１１の内部に挿入され、流路を分岐させてセルスタック１２のそれぞれに接続されている。
第１流路１３は、水蒸気発生器（図示省略）により発生されて設定温度まで昇温された水蒸気５０を反応容器１１の内部に流入させる。そして、水蒸気５０の流動を分岐させて、セルスタック１２のそれぞれに水蒸気５０を案内する。
【００１７】
流量調整部１７は、水蒸気５０が第１流路１３からセルスタック１２に流入する流入口（第１流路１３とセルスタック１２との接続口）に設けられている。そして、各セルスタック１２に流入する水蒸気５０の流量を均一に調整する。
【００１８】
流量調整部１７としては、小孔を有して流体の流量を調整するオリフィス板、流体の流量を制限する構造物である堰が例示される。なお、流量調整部１７の形状は各セルスタック１２で全て等しいものである必要は無く、流入する水蒸気量が均一になるように流量調整部１７の形状を各セルスタック１２において適宜調整しても良い。
【００１９】
例えば、流量調整部１７としてオリフィス板を用いた場合、全オリフィス板で小孔の口径を全てのセルスタック１２で等しくするのでは無く、水蒸気５０の流量が多い流路上流側におけるオリフィス板では口径を小さくする一方、水蒸気５０の流量が少ない流路下流側におけるオリフィス板では口径を大きくする等、小孔の口径を調整してセルスタック１２のそれぞれに流入される水蒸気５０の流量が均一になるようにする。
【００２０】
第２流路１４は、反応容器１１の内部に挿入されて設けられており、流路の開口端から空気を主成分とする供給ガス５１を反応容器１１の内部に流入させる。なお、供給ガス５１は、空気に変えて水蒸気を用いても良い。
【００２１】
セルスタック１２は、固体酸化物電解質（図示省略）を中心に配置して、その両側に水素極と酸素極とが形成された電解セルを、複数積層してスタック状に形成されたものである。各セルスタック１２は、外部からの電力供給を受けて、高温水蒸気電解を行い水蒸気から水素と酸素とを生成する。
【００２２】
水素流出路１５は、各セルスタック１２において生成された水素５２を合流させて、反応容器１１の外部に流出させる。なお、セルスタック１２において生成された水素５２には、未反応の水蒸気も含まれる。
一方、酸素流出路１６は、各セルスタック１２において生成された酸素５３を反応容器１１の外部に流出させる。
【００２３】
流量調整部１７により各セルスタック１２に流入させる水蒸気５０の流量が均一になるようにすることで、セルスタック１２で一様に電解反応を行うことが可能となるため、高い水素製造効率を実現することができる。また、水蒸気５０の流量が均一になるようにすることで、水蒸気流量の偏りによって発生する水蒸気枯れが抑制されるため、安定的に水素製造運転が実施でき水素製造システム１０の健全性が向上する。
【００２４】
第１圧力計測器１８は、第１流路１３の内部の圧力を計測する。これにより、セルスタック１２の内部の圧力が監視可能となる。また、第１圧力計測器１８は、図２に示すように、セルスタック１２の内部の圧力を監視するために、水素流出路１５の内部の圧力を計測しても良い。
【００２５】
第２圧力計測器１９は、反応容器１１の内部の圧力を計測する。これにより、セルスタック１２の外部の圧力が監視可能となる。なお、図１は各圧力計測器の設置方法の一例を示したものであり、反応容器１１内は高温となるため、圧力計測用のケーブルを反応容器１１の外部まで引き出して、各圧力計測器を反応容器１１の外部に設置することが望ましい。
【００２６】
第１流量調整弁２０は、第１流路１３に設けられて、第１流路１３の内部を流動する水蒸気５０の流量を調整するための調整弁である。
第２流量調整弁２１は、第２流路１４に設けられて、第２流路１４の内部を流動する供給ガス５１の流量を調整するための調整弁である。
【００２７】
なお、第１流量調整弁２０及び第２流量調整弁２１として、電動弁、空気作動弁、油圧操作弁、電磁弁が例示される。
【００２８】
差圧調整部２２は、第１圧力計測器１８及び第２圧力計測器１９で計測された圧力値を入力する。そして、２つの圧力値に基づいてセルスタック１２の内外における差圧を計算して、計算した差圧が所定の圧力値（例えば、数Ｐａ）以下であるかを判定する。
【００２９】
差圧調整部２２は、計算された差圧が所定の圧力値よりも大きい場合には、差圧が所定の圧力値に入るように、第１流量調整弁２０及び第２流量調整弁２１を用いて水蒸気５０及び供給ガス５１のそれぞれの流量を調整する。
【００３０】
セルスタック１２を構成する電解セルの固体酸化膜は非常に薄膜であるため、セルスタック１２の内外における差圧が大きい場合には破損する恐れがある。差圧調整部２２により、セルスタック１２の内外の差圧が低く管理されることにより、セルスタック１２の破損を防止することができ水素製造システム１０の健全性が向上する。
【００３１】
流量調整部１７により生じる水蒸気５０の圧力損失を、セルスタック１２が有する流動抵抗によって生じる圧力損失よりも大きくすることで、セルスタック１２への均一な流量配分が可能となる。
【００３２】
流量調整部１７により生じる水蒸気５０の圧力損失を大きくした場合、水蒸気５０の所定流量を確保するため、第１流路１３内の圧力値を上昇させる必要がある。このとき、差圧調整部２２の動作により、反応容器１１の内部の圧力値（セルスタック１２外部の圧力）は上昇する。つまり、セルスタック１２の内外は高い圧力値に保持され、セルスタック１２の内外の圧力差を解消し、セルスタック１２の健全性は確保されることになる。
【００３３】
各セルスタック１２に供給される水蒸気の流量が変化する場合、各セルスタックの電解反応効率に影響を与える恐れがあるが、流量調整部１７の圧力損失をセルスタック１２に生じる圧力損失よりも大きくすることで、セルスタック１２が有する流動抵抗による影響を低減させ、各セルスタック１２へ均一に水蒸気５０を供給することが可能となる。これにより、より効率的にセルスタック１２において電解反応を行うことができる。
【００３４】
図３は、第１実施形態に係る水素製造システム１０の変形例を示している。図４は、この水素製造システム１０のＩ―Ｉ断面図を示している。なお、ここでは、図１で示した差圧調整部２２等の一部構成を省略して記載している。
【００３５】
セルスタック１２は、円筒型に形成された反応容器１１の内部に、放射状に配置される。反応容器１１の下部から挿入された第１流路１３は、放射状に配置された前記セルスタックの中央から各セルスタック１２の方向に分岐して接続される。
【００３６】
水蒸気５０は、第１流路１３により各セルスタック１２に案内されて、流量調整部１７を介してセルスタック１２に流入される。各セルスタック１２は、高温水蒸気電解を行い水蒸気から水素を生成する。生成された水素５２は、リング状に形成された水素流出路１５を介して反応容器１１の外部に流出される。
【００３７】
このような構成にすることで、図１に示した構成と比較して、第１流路１３における水蒸気５０の分岐数が減少するため、第１流路１３における圧力損失を低減できるとともに水素製造システム１０をコンパクトにすることが可能となる。
【００３８】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る水素製造システム１０の構成図を示している。なお、第１実施形態（図１）と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３９】
温度計測器２５は、反応容器１１内に設けられて、反応容器１１の内部温度を計測する。
内部ヒータ２３は、反応容器１１の内周面に設けられて、反応容器１１の内部を加熱するためのヒータである。
外部ヒータ２４は、反応容器１１の外周面に設けられて、反応容器１１の内部を加熱するためのヒータである。
【００４０】
温度調整部２６は、温度計測器２５から計測された反応容器１１の内部温度を入力する。そして、反応容器１１の内部温度が所定の温度（セルスタック１２が性能を発揮する温度）であるかを判定する。
【００４１】
温度調整部２６は、計測された内部温度が所定の温度でない場合、所定の温度になるように、内部ヒータ２３及び外部ヒータ２４を用いて反応容器１１の内部温度を調整する。
【００４２】
反応容器１１において所定の温度に保持されない場合、各セルスタック１２で反応効率に差が生じるおそれがある。温度調整部２６により、反応容器１１の内部を一定の温度に維持することにより、各セルスタック１２を安定的に稼働させることができる。
【００４３】
また、内部ヒータ２３を外部ヒータ２４で被う構成にすることで、反応容器１１内の保温効果を高めることができる。
【００４４】
図６は、第２実施形態に係る水素製造システム１０の変形例を示している。第１実施形態と同様に、第１圧力計測器１８は、セルスタック１２の内部の圧力が監視するために、水素流出路１５の内部の圧力を計測しても良い。
【００４５】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る水素製造システム１０の構成図を示している。なお、水蒸気５０を第１流路１３を介してセルスタック１２に流入させる構成等、一部の構成については図１と同様になるため記載を簡略化して説明する。
【００４６】
セルスタック１２は、電圧をセルスタック１２に印加する外部電源２９に対して並列に接続される。
【００４７】
セルスタック１２を外部電源２９に対して並列に接続することにより、各セルスタック１２に等電圧が印加されるため、セルスタック１２に対する電圧制御が容易となる。なお。複数個のセルスタック１２を直列に接続して、直列に接続したセルスタック１２を複数列並列に接続する構成としても良い。
【００４８】
電流計測器２７は、並例に接続されたセルスタック１２のそれぞれを流れる電流を計測する計測器である。なお、図７は電流計測器２７の設置方法の一例を示したものであり、反応容器１１内は高温となるため、電流計測用のケーブルを反応容器１１の外部まで引き出して、電流計測器２７を反応容器１１の外部に設置することが望ましい。
【００４９】
電圧制御部２８は、電流計測器２７で計測されたセルスタック１２のそれぞれに流れる電流値を入力する。そして、計測された電流値のうちから最小の電流値に対応するセルスタック１２の抵抗値を計算する。
【００５０】
そして、電圧制御部２８は、計算された抵抗値を用いて所定の電流値（セルスタック１２に流れる適正な電流値）となるように、セルスタック１２に印加する電圧を調整する。
【００５１】
セルスタック１２の電気抵抗値は、固有のばらつきを有しており、また反応容器１１の内部の温度によっても変化する。電圧制御部２８により、最も電流値が低いもの（電気抵抗が大きく効率が悪いセル）から抵抗値を計算して、計算した抵抗値に基づいてセルスタック１２に印加される電圧を調整する。これにより、各セルスタックにおける電解反応の
ばらつきが低減されて、高効率で水素製造運転を行うことができる。
【００５２】
なお、各セルスタック１２に対して直列に可変抵抗を挿入して、各セルスタック１２における電流値の変動に応じて電圧制御部２８が抵抗値を調整することでセルスタック１２に同一の電流が流れる構成としても良い。
【００５３】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る水素製造システム１０の構成図を示している。なお、水蒸気５０を第１流路１３を介してセルスタック１２に流入させる構成等、一部の構成については図１と同様になるため記載を簡略化して説明する。
【００５４】
第４実施形態において、セルスタック１２のそれぞれは、外部電源２９から別々に電圧の供給を受ける。各セルスタック１２に印加される電圧は、電圧制御部２８により別々に制御される。
【００５５】
電流計測器２７は、セルスタック１２のそれぞれを流れる電流値を計測する。
電圧制御部２８は、計測された各電流値に対応するセルスタック１２の抵抗値を計算する。そして、セルスタック１２に流れる電流が同一となるように、セルスタック１２のそれぞれに印加する電圧を調整する。
【００５６】
セルスタック１２のそれぞれに対して同一の電流を流れることで、各セルスタックにおける電解反応のばらつきが低減されて、高効率で水素製造運転を行うことができる。
【００５７】
（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る水素製造システム１０の構成図を示している。なお、水蒸気５０を第１流路１３を介してセルスタック１２に流入させる構成等、一部の構成については図１と同様になるため記載を簡略化して説明する。
【００５８】
流量計測器３０は、第１流路１３上に設けられて、第１流路１３を流れる水蒸気５０の流量を計測するものである。
【００５９】
選定部３１は、計測された水蒸気５０の流量を入力する。計測された水蒸気５０の流量に応じて、外部電源２９から電圧を印加して駆動させるセルスタック１２を選定する。
【００６０】
具体的には、計測された水蒸気５０の流量に比例するようにセルスタック１２の駆動数を決定して、この駆動数に対応するセルスタック１２に外部電源２９から電圧を印加する。
【００６１】
選定部３１は、セルスタック１２を駆動数に応じて任意に選定しても良いし、複数個のセルスタック１２を直列に接続されたセルスタック１２を外部電源２９に対して複数列並列に接続させた場合には、複数列のうちから列ごとに駆動させるセルスタック１２を選定しても良い。
【００６２】
図１０（Ａ）は、水蒸気５０の流量に応じて、３列のセルスタック１２を駆動させた場合を示しており、図１０（Ｂ）は、水蒸気量に応じて１列のセルスタック１２を駆動させた場合を示している。
【００６３】
供給される水蒸気量に応じて駆動させるセルスタック１２を選定することにより、水蒸気枯れ状態で運転することを未然に防止することができる。また、並列に接続されたセルスタック１２を列ごとに選択することで、水蒸気量の変動に迅速に対応することが可能となる。
【００６４】
以上述べた各実施形態の水素製造システムによれば、セルスタックのそれぞれに流入される水蒸気の流量を均一に調整する流量調整部を設けることにより、複数のセルスタックにより水素製造を行う場合であっても、高い水素製造効率を実現することができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…水素製造システム、１１…反応容器、１２…セルスタック、１３…第１流路、１４…第２流路、１５…水素流出路、１６…酸素流出路、１７…流量調整部、１８…第１圧力計測器、１９…第２圧力計測器、２０…第１流量調整弁、２１…第２流量調整弁、２２…差圧調整部、２３…内部ヒータ、２４…外部ヒータ、２５…温度計測器、２６…温度調整部、２７…電流計測器、２８…電圧制御部、２９…外部電源、３０…流量計測器、３１…選定部、５０…水蒸気、５１…供給ガス、５２…水素、５３…酸素。
【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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【図９】
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【図１０】
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