(57)【要約】【課題】供給ガスの加熱及び出口ガスの冷却の熱交換量を軽減し、熱損失を低減でき、エネルギー効率を向上させる。【解決手段】水素製造装置は、電解質を含む電解質層、この電解質層の一面に設けられ水蒸気を電気分解して水素を製造する水素極及び前記電解質層の他面に設けられ酸素を製造する酸素極を有し、セラミックスから作製された電気化学セル１と、電気化学セル１に水蒸気を含む水素極入口供給ガスを供給する水素極入口供給ライン１５ａと、電気化学セル１の水素を含む水素極出口ガス１１を排出する水素極側出口ライン１１ａと、この水素極入口供給ライン１５ａに介在し水素極入口供給ガスの圧力を調整する圧力調整機構３と、水素極入口ライン１５ａ又は圧力調整機構３に水素極出口ガスの一部を循環ガスとして供給する循環ガス吸引機構２と、循環ガスとして循環しない水素極出口ガス１１から余剰水を分離して水素を製造する冷却器５と、を備える。【選択図】図１
2008115430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を含む電解質層、この電解質層の一面に設けられ水蒸気を電気分解して水素を製造する水素極及び前記電解質層の他面に設けられ酸素を製造する酸素極を有し、セラミックスから作製された電気化学セルと、
この電気化学セルに前記水蒸気を含む水素極入口供給ガスを供給する水素極入口供給ラインと、
前記電気化学セルの前記水素を含む水素極出口ガスを排出する水素極出口ラインと、
前記水素極入口供給ラインに介在し前記水素極入口供給ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、
前記水素極入口ライン又は前記圧力調整機構に前記水素極出口ガスの一部を循環ガスとして吸引し供給する循環ガス吸引機構と、
この循環ガスとして循環しない前記水素極出口ガスから余剰水を冷却し分離して水素を製造する冷却器と、
を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記循環ガス吸引機構は、前記水素極側出口ガスを冷却することなく水素極入口供給ガスとして循環すること、を特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
電解質を含む電解質層、この電解質層の一面に設けられ水蒸気を電気分解して水素を製造する水素極及び前記電解質層の他面に設けられ酸素を製造する酸素極を有し、セラミックスから作製された電気化学セルと、
この電気化学セルに前記酸素を含む酸素極入口供給ガスを供給する酸素極入口供給ラインと、
前記電気化学セルの前記酸素を含む酸素極出口ガスを排出する酸素極出口ラインと、
この酸素極入口供給ラインに介在し前記酸素極入口供給ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、
前記酸素極入口ライン又は前記圧力調整機構に前記酸素極出口ガスの一部を循環ガスとして吸引し供給する循環ガス吸引機構と、
この循環ガスとして循環しない前記酸素極出口ガスから余剰水を冷却し分離して酸素を製造する冷却器と、
を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項４】
前記循環ガス吸引機構は、前記酸素極側出口ガスを冷却することなく酸素極入口供給ガスとして循環すること、を特徴とする請求項３記載の水素製造装置。
【請求項５】
前記循環ガス吸引機構は、前記水素極へ供給する原料水を加熱して生成した水蒸気を駆動源とすること、を特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項６】
前記循環ガス吸引機構は、加熱蒸気を駆動源とするエジェクタを具備すること、を特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項７】
前記圧力調整機構は、圧力を降下させるオリフィスを具備すること、を特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項８】
前記電気化学セルは、両端を開放した円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電解質を含む電解質層とを具備し、このセルの一端から前記水素極へ水蒸気を供給し他端から水素リッチガスを得ること、を特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項９】
前記電気化学セルは、一端を閉じ他端を開放した円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電解質を含む電解質層と、前記水素極へ水蒸気を供給し水素リッチガスを得る水蒸気導入管と、を具備することを特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項１０】
前記電気化学セルは、平板型の構造を具備すること、を特徴とする請求項１又は３記載の水素製造装置。
【請求項１１】
電気化学セルを構成する電解質を含む電解質層の一面に設けられた水素極において水蒸気を電気分解して水素を製造し、前記電解質層の他面に設けられた酸素極において酸素を製造するステップと、
この電気化学セルに前記水蒸気を含む水素極入口供給ガスを水素極入口供給ラインを介して供給するステップと、
前記電気化学セルの前記水素を含む水素極出口ガスを水素極側出口ラインを介して排出するステップと、
この水素極入口供給ラインに介在し前記水素極入口供給ガスの圧力を圧力調整機構を介して調整する圧力調整機構ステップと、
前記水素極入口ライン又は前記圧力調整機構に循環ガス吸引機構を介して前記水素極出口ガスの一部を循環ガスとして供給するステップと、
この循環ガスとして循環しない前記水素極出口ガスを冷却器を介して冷却し余剰水を分離して水素を製造するステップと、
を備えた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】
本発明は、高温で水の電解を行うことにより水素を製造する水素製造装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
未来社会の１つのビジョンとして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おり、いくつかの有力な水素製造方法が考えられている。いくつかの水素製造方法のうち、高温水蒸気電解は、高温で水の電解を行うことにより、常温での水の電気分解と比較して高効率で水素を製造することができる。
【０００３】
この高温水蒸気電解は、例えば９００℃程度の高温で水蒸気を電気分解すれば、室温での水の電気分解よりも３０％程度少ない電力で同じ水素製造量が得られる、エネルギー効率が高い水素製造法である。操作温度が高温ガス炉や高速増殖炉の運転温度と一致するため、これらの原子炉を熱源とすれば、原料が水なので、全く二酸化炭素を排出せずに水素製造が可能となる。よって、ＣＯ２を排出しないクリーンな水素製造技術として極めて有望である。
【０００４】
図５は、従来の高温水蒸気電解システム（水素極側）の構成を示す構成図である。
【０００５】
本図に示すように、原料水７は加熱器４で加熱され蒸発し水蒸気となって電気化学セル１の水素極へ供給される。電気化学セル１の水素極出口ガス１１は冷却器５を介して冷却される。冷却器５の下流に存在する気水分離器４１において、水素極出口ガス１１から水分が分離され循環水１４となる。この循環水１４は、水循環ポンプ６を介して原料水７に戻される。
【０００６】
この気水分離器４１において水分が除去された水素ガスは水素分離器４２に導入され製品水素８となる。この気水分離器４１において、分離導入された水素ガスの一部は、水素極を還元性雰囲気に保つための循環ガス１２として原料水７に戻される。
【０００７】
この導入された循環ガス１２は、原料水７と共に加熱器４で加熱されて、水素極入口供給ガス２０として電気化学セル１の水素極へ供給される。一方、酸素極側において、酸素分圧を下げた酸素極供給ガス５１を酸素極供給ライン５１ａを介して供給し、電気化学セル１で生成した酸素リッチガスを冷却後、酸素極出口ガス５２として、酸素極出口ライン５２ａを介して系外に排出している。
【０００８】
上述の高温水蒸気電解による水素製造において、その最小単位はセルである。セルは、基本的には、電解質を真中に電解質層の両面に酸素極（陽極）と水素極（陰極）を配した三層構造から構成される。水素極において電子が与えられて水蒸気を酸素イオンと水素に分解する。分解した酸素イオンが電解質層を透過し、酸素極において電子を放して酸素が生成される。高温での使用に耐えるよう、電解質層、酸素極及び水素極はセラミックスから作製される。
【０００９】
これらの三層構造のうち水素極は、水蒸気を酸素イオンと水素に分解する反応の触媒作用を持つ活性金属とセラミックスとのサーメットを使用する。この水素極の活性（水蒸気を酸素イオンと水素に分解する反応活性）を維持するためには、活性金属の酸化を抑制するよう還元雰囲気に保つ必要がある。このために、水素極への供給ガスには、水蒸気の他に水素ガスを混合することが望ましい。
【００１０】
高温水蒸気電解システムへの供給を水と電気と熱だけとするクローズドシステムを成立させるために、水素極の活性金属の酸化を抑制するよう還元雰囲気に保つために、水素極へ供給する水素ガスとして、水素極で生成した水素ガスの一部を使用することができる。
【００１１】
水素極出口ガスの成分は水素と未反応の水蒸気であり、この温度は電解反応に使用される熱源の温度（５００〜９００℃）である。この水素極出口ガスは、水素極供給ガスとの熱交換により冷却される。この冷却された水素極出口ガスは、水分を凝縮して分離した後に、水素ガスをガス循環器を介して水素極への供給側に循環させることが想定されている。凝縮水分も同様に供給側に循環させることが想定されている。
【００１２】
また、高温水蒸気電解セルから取出される水素富化水蒸気等の有する熱で蒸気タービンを作動させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、高温水蒸気電解セルから取出される水素富化水蒸気及び酸素富化空気の有する熱で蒸気タービンを作動させて発電し、この発電された電気によって高温水蒸気電解セルにおいて電解を行うと共に、水蒸気に熱を与えた後の水素富化水蒸気より水素を得ている。
【特許文献１】特開平０６−９３４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の高温水蒸気電解による水素製造において、水素極の活性（水蒸気を酸素イオンと水素に分解する反応活性）を維持するためには、活性金属の酸化を抑制するよう還元雰囲気に保つ必要がある。このために、水素極への供給ガスには水蒸気の他に水素ガスを混合させることが望ましい。上述のように、高温水蒸気電解システムへの供給を水と電気と熱だけで製造するクローズドシステムを成立させるために、水素極の活性金属の酸化を抑制する必要がある。この酸化を抑制し還元雰囲気を保つために、水素極へ供給する水素ガスには、水素極で生成した水素ガスの一部を使用することができる。この水素極出口ガスの成分は水素と未反応の水蒸気で、温度は電解反応温度（５００〜９００℃）である。水素極出口ガスを水素極供給ガスとの熱交換により冷却し、水分を凝縮し分離した後に、水素ガスをガス循環器で水素極への供給側に循環させることが想定されている。凝縮水分も同様に供給側に循環させている。
【００１４】
このときに、水素極出口ガスの冷却と供給ガスの加熱との熱交換に伴い、熱損失が生じ、水素製造に要するエネルギー効率を低下させることに課題があった。すなわち、この冷却器５で水素極出口ガスを全量冷却すること、加熱器４では冷却された循環水と循環ガスを水素極供給ガス条件にまで加熱する熱交換量が比較的多いため、熱交換に伴う熱損失が発生するところに課題があった。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、供給ガスの加熱及び出口ガスの冷却の熱交換量を軽減し、熱損失を低減できるために、エネルギー効率を向上させることができる水素製造装置及びその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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の水素製造装置においては、電解質を含む電解質層、この電解質層の一面に設けられ水蒸気を電気分解して水素を製造する水素極及び前記電解質層の他面に設けられ酸素を製造する酸素極を有し、セラミックスから作製された電気化学セルと、この電気化学セルに前記水蒸気を含む水素極入口供給ガスを供給する水素極入口供給ラインと、前記電気化学セルの前記水素を含む水素極出口ガスを排出する水素極側出口ラインと、前記水素極入口供給ラインに介在し前記水素極入口供給ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、前記水素極入口ライン又は前記圧力調整機構に前記水素極出口ガスの一部を循環ガスとして吸引し供給する循環ガス吸引機構と、この循環ガスとして循環しない前記水素極出口ガスから余剰水を冷却し分離して水素を製造する冷却器と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明の水素製造装置においては、電解質を含む電解質層、この電解質層の一面に設けられ水蒸気を電気分解して水素を製造する水素極及び前記電解質層の他面に設けられ酸素を製造する酸素極を有し、セラミックスから作製された電気化学セルと、この電気化学セルに前記酸素を含む酸素極入口供給ガスを供給する酸素極入口供給ラインと、前記電気化学セルの前記酸素を含む酸素極出口ガスを排出する酸素極側出口ラインと、この酸素極入口供給ラインに介在し前記酸素極入口供給ガスの圧力を調整する圧力調整機構と、前記酸素極入口ライン又は前記圧力調整機構に前記酸素極出口ガスの一部を循環ガスとして吸引し供給する循環ガス吸引機構と、この循環ガスとして循環しない前記酸素極出口ガスから余剰水を冷却し分離して酸素を製造する冷却器と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明の水素製造方法においては、電気化学セルを構成する電解質を含む電解質層の一面に設けられた水素極において水蒸気を電気分解して水素を製造し、前記電解質層の他面に設けられた酸素極において酸素を製造するステップと、この電気化学セルに前記水蒸気を含む水素極入口供給ガスを水素極入口供給ラインを介して供給するステップと、前記電気化学セルの前記水素を含む水素極出口ガスを水素極側出口ラインを介して排出するステップと、この水素極入口供給ラインに介在し前記水素極入口供給ガスの圧力を圧力調整機構を介して調整する圧力調整機構ステップと、前記水素極入口ライン又は前記圧力調整機構に循環ガス吸引機構を介して前記水素極出口ガスの一部を循環ガスとして供給するステップと、この循環ガスとして循環しない前記水素極出口ガスの余剰水を冷却器を介して冷却し分離して水素を製造するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の水素製造装置及びその方法によれば、水素極出口ガスの一部を冷却せずに水素極の供給側に循環させ、この供給ガスを駆動源としたエジェクタの吸引側に水素極出口ガスを一部分岐して接続することにより、供給ガスの加熱及び出口ガスの冷却の熱交換量を軽減し、熱損失を低減できるために、エネルギー効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る水素製造装置及びその方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態の高温水蒸気電解システム（水素極側）を示す構成図である。
【００２２】
本図に示すように、原料水７は加熱器４で加熱され蒸発し水蒸気となって電気化学セル１の水素極へ供給される。電気化学セル１において、電解質を真中に電解質層の両面に酸素極（陽極）と水素極（陰極）を配した三層構造から構成される。水素極で電子を与えられて水蒸気を酸素イオンと水素に分解する。分解した酸素イオンが電解質層を透過し、酸素極において電子を放して酸素が生成される。高温での使用に耐えるよう、電解質層、酸素極及び水素極はセラミックスから作製されている。
【００２３】
上記電気化学セル１の水素を含む水素極出口ガス１１は、水素極出口ライン１１ａを介して冷却器５に導入される。この冷却器５において、水素極出口ガス１１が冷却されて、ガス中の水分が凝縮して循環水１４となる。この循環水１４は水循環ポンプ６により供給され、原料水７と合流し原料水及び循環水１５となる。この原料水及び循環水１５は、水素極入口ライン１５ａを介して加熱器４に導入される。この加熱器４において、導入された原料水及び循環水１５は加熱され蒸発し水蒸気１６となる。
【００２４】
この水蒸気１６から一部分岐した水蒸気は循環ガス吸引機構２に導入される。この分岐した水蒸気１６は循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７となり駆動源として使用される。循環ガス吸引機構２において、循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７が駆動源となって、水素極出口ガス１１の一部を循環ガス１２として吸引している。
【００２５】
このように構成された本実施の形態において、吸引された循環ガス１２は、循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７と合流して水蒸気及び循環ガス１９となって、圧力調整機構３に導入される。この圧力調整機構３において、水蒸気及び循環ガス１９は加熱器４出口の水蒸気１８と共に圧力調整され、水素極入口供給ガス２０として電気化学セル１の水素極へ供給される。この圧力調整機構３は、水蒸気及び循環ガス１９及び加熱器４出口の水蒸気１８を、所定の圧力に調整する機能を持つ。電気化学セル１の水素極で生成した水素リッチガスが水素極出口ガス１１として得られる。水素極出口ガス１１から循環ガス１２を分離したガスは、製品水素及び循環水１３となって冷却器５で冷却され、水分は凝縮して循環水１４として分離され、製品水素８が得られる。
【００２６】
本実施の形態によれば、水素極出口ガス１１の一部を冷却せずに分岐し、水蒸気と水素の混合ガスを循環ガスとして水素極入口に供給することにより、循環水量の低減効果と共に、水素極出口の冷却器５および水素極入口の加熱器４の熱交換量を低減することができる。
【００２７】
従来の冷却器５においては、水素極出口の水蒸気と水素ガスを全量冷却し、加熱器４において冷却された循環水と循環ガスを水素極供給ガス条件にまで加熱していた。これに対して、水素極出口ガスの一部を冷却せずに水素極への供給側に循環させることによって、供給ガスの加熱及び出口ガスの冷却の熱交換量を軽減し、熱損失を大幅に低減できるために、エネルギー効率が大幅に向上することができる。
【００２８】
また、熱交換量が小さいので、熱交換器を小型化でき、ガス循環器が不要と成り、装置製造コストが削減できる。
【００２９】
なお、電気化学セル１としては、図２に示す両端開放型の円筒型電解セル１ａ、図３に示す片端開放型の円筒型電解セル１ｂ及び平板型(図示せず)の電気化学セルのいずれも使用することが可能である。
【００３０】
上記両端開放型の円筒型電解セル１ａは、両端を開放した円筒状の内側を形成する水素極Ａと、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極Ｂと、この水素極と酸素極との間に設けられ電解質を含む電解質層Ｃとを有している。この両端開放型の円筒型電解セル１ａの一端から水素極へ水蒸気を供給し他端から水素リッチガスを得ることができる。
【００３１】
上記片端開放型の円筒型電解セル１ｂは、一端を閉じ他端を開放した円筒状の内側を形成する水素極Ａと、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極Ｂと、この水素極と酸素極との間に設けられ電解質を含む電解質層Ｃとを有している。この水素極へ水蒸気導入管を介して水蒸気を供給し水素リッチガスを得ることができる。
【００３２】
図４は、本発明の第２の実施の形態の高温水蒸気電解システム（水素極側）の構成を示す構成図である。本図は、図１の循環ガス吸引機構２の代わりにエジェクタ３０を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３３】
本図に示すように、原料水７は水素極出口ライン１１ａで分離された循環水１４と合流し、原料水及び循環水１５となる。この原料水及び循環水１５が加熱器４で加熱され蒸発し水蒸気１６となる。この水蒸気１６から一部分岐した循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７が、図１に示す循環ガス吸引機構２の一種であるエジェクタ３０に導入される。ここでは、循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７を駆動源にして、エジェクタ３０内部に負圧が生じ、これより水素極出口ガス１１の一部を循環ガス１２として吸引する。この吸引された循環ガス１２と循環ガス吸引機構駆動用水蒸気１７とが合流して水蒸気及び循環ガス１９となって水素極入口供給ガス合流部２１に導入される。
【００３４】
一方、加熱器４出口の水蒸気１８は、図１に示す圧力調整機構３の一種であるオリフィス３１を介して圧力降下し水素極入口供給ガス合流部２１に至り、水蒸気及び循環ガス１９と合流する。適切な口径を持つオリフィス３１の作用により、加熱器４出口の水蒸気１８の圧力を水蒸気及び循環ガス１９の圧力とほぼ等しい圧力に設定する。
【００３５】
このように構成された本実施の形態において、電気化学セル１の水素極で生成された水素リッチガスが水素極出口ガス１１として得られる。この水素極出口ガス１１から循環ガス１２を分離したガスは製品水素及び循環水１３となって、冷却器５で冷却される。この冷却器５において、製品水素及び循環水１３に含入する水分は、凝縮して循環水１４として分離され、製品水素８が得られる。
【００３６】
本実施の形態によれば、水素極出口ガス１１の一部を冷却せずに分岐して、水蒸気及び水素の混合ガスを循環ガス１２として水素極入口に供給する。この水素極への供給ガスの一部を駆動源としたエジェクタ３０を水素極の供給側に設置する。このエジェクタ３０の吸引側に水素極出口ガスの一部を分岐して接続することにより、冷却器５経由の循環水量を大幅に低減することができる。この循環水量の低減化は、水素極出口の冷却器５及び水素極入口の加熱器４における熱交換量を大幅に低減させ、エネルギー効率向上に貢献し、さらに、装置製造コストの削減を図ることができる。
【００３７】
また、多数本の電気化学セルを集積したユニットおいては、各セルへのガス供給ラインにオリフィス３１等の圧力損失が大きい部品を挿入し、各セルへの供給ガス流量の均一化を図り、エネルギー効率向上に貢献することができる。
【００３８】
本発明の第３の実施の形態の高温水蒸気電解システムについて、図１、図５を用いて説明する。
【００３９】
図５に示すように、従来例では、電気化学セル１の酸素極側に、酸素分圧を下げた酸素極供給ガス５１を供給している。電気化学セル１で生成された酸素リッチガスは、冷却後に酸素極出口ガス５２として系外に排出している。
【００４０】
本実施の形態において、酸素を含む酸素極入口供給ガス５１は、酸素極入口供給ライン５１ａを介して電気化学セル１の酸素極に供給される。また、この電気化学セル１の酸素極出口には製造された酸素を含む酸素極出口ガスを排出する酸素極側出口ライン５２ａが接続されている。
【００４１】
上記酸素極入口供給ライン５１ａには、図１に示す圧力調整機構３と同様の機能を持つ圧力調整機構(図示せず)が設けられている。この圧力調整機構により、酸素極入口供給ガス５１の圧力を調整している。また、酸素極入口ライン５１ａ又は圧力調整機構には、図１に示す循環ガス吸引機構２と同様の機能を持つ循環ガス吸引機構(図示せず)が設けられている。この循環ガス吸引機構は、酸素極出口ガス５２の一部を循環ガスとして酸素極入口供給ガス５１に供給している。また、上記循環をしない酸素極出口ガス５２から余剰水を分離して酸素を製造する冷却器(図示せず)が設けられている。
【００４２】
本実施の形態によれば、酸素極入口供給ライン５１ａにも、図１の水素極入口ライン１５ａに備えたものと同様の機能を持つ圧力調整機構及び循環ガス吸引機構を備えることにより、電気化学セル１における高温水蒸気電解で生成する酸素も製品として回収するものである。酸素極側の供給ガスとして、水蒸気で酸素分圧を調整したガスを用いる。酸素分圧が高くなった酸素リッチな酸素極出口ガスから水分を除去して酸素を製品として得ることができる。
【００４３】
上述のように、第１,２の実施の形態の水素製造装置に示したエネルギー効率向上及び装置製造コスト削減の効果の他に、酸素をも製品とすることができ、コストメリットが大きいシステムを実現できる。
【００４４】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高温水蒸気電解システム（水素極側）を示す構成図。
【図２】図１の円筒型電解セル（両端開放型）を示す構造図及び水素製造原理図。
【図３】図１の円筒型電解セル（片端開放型）を示す構造図及び水素製造原理図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の高温水蒸気電解システム（水素極側）の構成を示す構成図。
【図５】従来の高温水蒸気電解システム（水素極側）の構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００４６】
１…電気化学セル、１ａ…両端開放型の円筒型電解セル、１ｂ…片端開放型の円筒型電解セル、２…循環ガス吸引機構、３…圧力調整機構、４…加熱器、５…冷却器、６…水循環ポンプ、７…原料水、８…製品水素、１１…水素極出口ガス、１１ａ…水素極出口ライン、１２…循環ガス、１３…製品水素及び循環水、１４…循環水、１５…原料水及び循環水、１５ａ…水素極入口供給ライン、１６…水蒸気、１７…循環ガス吸引機構駆動用水蒸気、１８…水蒸気、１９…水蒸気及び循環ガス、２０…水素極入口供給ガス、２１…水素極入口供給ガス合流部、３０…エジェクタ（循環ガス吸引機構）、３１…オリフィス（圧力調整機構）、４１…気水分離器、４２…水素分離器、５１…酸素極入口供給ガス、５１ａ…酸素極入口供給ライン、５２…酸素極出口ガス、５２ａ…酸素極出口ライン。
【図１】
2008115430.tif 000003
【図２】
2008115430.tif 000004
【図３】
2008115430.tif 000005
【図４】
2008115430.tif 000006
【図５】
2008115430.tif 000007