(57)【要約】【課題】光半導体触媒を有する光電極を用いて水分解を行う太陽光利用システムの性能の経時的劣化を抑制する。【解決手段】  一方に光半導体触媒が担持された一対の電極を有し、該光半導体触媒に照射された太陽光エネルギーを利用して電解液を分解する水分解部と、電極に対し電力を供給する電力供給部と、電力供給部から電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子と、スイッチング素子をオン状態とオフ状態の間で切り替えるスイッチ制御部と、電極に対する日照度を計測する日照度計測部と、を備える太陽光利用システムであって、スイッチ制御部は、スイッチング素子の切り替え頻度及びデューティ比のうち少なくとも一方を、日照度計測部で計測した日照度に応じて可変とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に光半導体触媒が担持された一対の電極を有し、該光半導体触媒に照射された太陽光エネルギーを利用して電解液を分解する水分解部と、
前記電極に対し電力を供給する電力供給部と、
前記電極に対する日照度を計測する日照度計測部と、
前記電力供給部から前記電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオン状態とオフ状態の間で切り替えるスイッチ制御部と、を備える太陽光利用システムであって、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチング素子の切り替え頻度及びデューティ比のうち少なくとも一方を、前記日照度計測部で計測した日照度に応じて可変とする、ことを特徴とする太陽光利用システム。
【請求項２】
前記スイッチ制御部は、前記日照度が低い程、前記デューティ比を低下させる、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光利用システム。
【請求項３】
前記スイッチ制御部は、前記日照度が低い程、前記切り替え頻度を増加させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光利用システム。
【請求項４】
前記電極への電力供給が所定時間以上中断された場合、前記スイッチ制御部は、前記電極への電力供給が中断された時間に応じて、前記切り替え頻度を可変とする、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽光利用システム。
【請求項５】
一方に光半導体触媒が担持された一対の電極を有し、該光半導体触媒に照射された太陽光エネルギーを利用して電解液を分解する水分解部と、
前記電極に対し電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子と、を備える太陽光利用システムの制御方法であって、
前記電極に対する日照度を計測する計測ステップと、
前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態の間での切り替えの頻度及びデューティ比のうち少なくとも一方を、前記計測した日照度に応じて可変とする可変ステップと、を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項６】
前記可変ステップは、前記日照度が低い程、前記デューティ比を低下させる、ことを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記可変ステップは、前記日照度が低い程、前記切り替え頻度を増加させる、ことを特徴とする請求項５または６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記電極への電力供給が所定時間以上中断された場合、前記可変ステップは、前記電極への電力供給が中断された時間に応じて、前記切り替え頻度を可変とする、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な太陽光利用システムに関する。より詳しくは、本発明の太陽光利用システムは、太陽光で活性化される光半導体触媒を用いて水を分解し、得られた水素及び酸素を燃料電池反応などに利用するシステムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを利用して水を分解する光半導体触媒が知られている（特許文献１参照）。この光半導体触媒を用いれば、小さな電力で水を分解可能となり、水を分解した結果、純度の高い水素と酸素を得ることができる。
特許文献２及び３では、太陽光を利用して水を分解して得られた水素を燃料電池に供給するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９９３６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４４６４号公報
【特許文献３】特開２０００−３３３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の太陽光利用システムの例として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ５）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、ビスマスバナジウム酸化物（ＢｉＶＯ４）等の半導体を有する電極（以下、光電極とも呼ぶ）を用い、水を分解する技術を用いたものがある（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
このような光電極は、電解液に長時間浸漬された状態で水分解を行う。そのため、その間に発生するガス（水素ガス、酸素ガス）が電極上に堆積したり、水分解過程においての中間生成物（過酸化水素など）や不純物イオン（オキソニウムなど）が電極へ停留付着したりすることの影響により、システムの性能を表す電流電圧特性が、図４中の実線で示すように、時間と共に低下する。このように、光電極の持つ本来のポテンシャルを発揮させることが困難であった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、光半導体触媒を有する光電極を用いて水分解を行う太陽光利用システムの性能の経時的劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面による太陽光利用システムは、
一方に光半導体触媒が担持された一対の電極を有し、該光半導体触媒に照射された太陽光エネルギーを利用して電解液を分解する水分解部と、
前記電極に対し電力を供給する電力供給部と、
前記電極に対する日照度を計測する日照度計測部と、
前記電力供給部から前記電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオン状態とオフ状態の間で切り替えるスイッチ制御部と、を備える太陽光利用システムであって、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチング素子の切り替え頻度及びデューティ比のうち少なくとも一方を、前記日照度計測部で計測した日照度に応じて可変とする、ことを特徴とする太陽光利用システムである。
【０００７】
このように、電力供給部から電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子をオン状態とオフ状態の間で切り替え作動させることにより、電極に対する電力供給が間欠的なものとなり、水分解部内における水分解反応も間欠的なものとなる。この結果、電極上におけるガスの発生が間欠的なものとなり、それにより電解液や電極（主として電解液）に生じる振動あるいは慣性力の影響により、発生ガスの電極からの離脱、および中間生成物の電極からの離脱（すなわち停留付着の除去）が促進される。
光電極を用いた水分解により発生するガス量は光電極に対する日照度に依存する。そこで、上記のように、日照度に応じてスイッチング素子の切り替え頻度、即ち電力供給のオン・オフの切り替え頻度、及びスイッチング素子のデューティ比、即ち電力供給のオン時間割合の少なくとも一方を日照度に応じて可変とすれば、日照度に応じて効率的に発生ガス、中間生成物の除去を行うことができる。これにより、光電極を用いて水分解を行う太陽光利用システムの性能の経時的劣化を効果的に抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の局面によれば、前記スイッチ制御部は、前記日照度が低い程、前記デューティ比を低下させる。
日照度が低く、利用可能な太陽光エネルギーが少ない場合には、水分解過程における中間生成物が発生し易くなる（より詳しくは、中間生成物としての残存量が多くなる）。そこで、そのような場合に電極の印加電圧を０Ｖとする時間を相対的に長くすることにより、電極に停留付着している中間生成物や不純物イオンの離脱をより促進させることができる。
【０００９】
本発明の第３の局面によれば、前記スイッチ制御部は、前記日照度が低い程、前記切り替え頻度を増加させる。
日照度が低い時には、ガス発生量が少ないため発生ガスに対して浮力が働きにくく、発生ガスの剥離が生じにくい。そこで、日照度が低い場合にスイッチング素子のオン・オフ間の切り替え頻度を増加させることでガスの間欠的な発生の周期を短くし、間欠的なガス発生により電解液（主として電解液）や電極に生じる振動や慣性力を増大させることにより、発生ガス、中間生成物および不純物イオンの電極からの離脱を促進する。
【００１０】
本発明の第４の局面によれば、前記電極への電力供給が所定時間以上中断された場合、前記スイッチ制御部は、前記電極への電力供給が中断された時間に応じて、前記切り替え頻度を可変とする。
太陽光利用システムの運転停止等により電極への電力供給が中断された場合、電力供給の中断の時間が長くなる程、電解液中に含まれる不純物の電極への堆積が進行する。そこで、電力供給の中断の時間に応じて切り替え頻度を可変とすれば、堆積した不純物の量に応じて、不純物を電極から効率的に除去することができる。
【００１１】
本発明の第５の局面による制御方法は、一方に光半導体触媒が担持された一対の電極を有し、該光半導体触媒に照射された太陽光エネルギーを利用して電解液を分解する水分解部と、
前記電極に対し電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記電極への電力供給ラインに設けられたスイッチング素子と、を備える太陽光利用システムの制御方法であって、
前記電極に対する日照度を計測するステップと、
前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態の間での切り替えの頻度及びデューティ比のうち少なくとも一方を、前記計測した日照度に応じて可変とするステップと、を含むことを特徴とする制御方法である。
この方法により、上記第一の局面の効果と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例の太陽光利用システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は実施例の加水量制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は実施例の間欠的電力供給制御を示すフローチャートである。
【図４】図４は太陽光利用システムの電流電圧特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記において、光半導体触媒は太陽光エネルギーを利用し、これに小さな電力のアシストを加えて、水を水素と酸素に分解できるものをいう。かかる半導体材料として、例えばTiO2（二酸化チタン）、Fe2O3（酸化鉄）、Nb2O5（酸化ニオビウム）、SrTiO3（チタン酸ストロンチウム）、BaTiO3（チタン酸バリウム）、ZrO（酸化亜鉛）、SnO2（二酸化スズ）、硫化カドミウム（CdS）、WO3（酸化タングステン）、BiVO4（ビスマスバナジウム酸化物）等を挙げることができる。かかる触媒を一対の電極の一方に付設して、電解液に浸漬し、電極へ所定の電圧を印加するとともに太陽光を照射すると、触媒表面で電解液中の水分が電気分解される。外部印加電圧は触媒により適宜設定される。この電圧は燃料電池から供給することができる。もちろん、バッテリ、太陽電池、系統電源等の外部電源を用いることもできる。電解液の電解質及びその濃度は半導体の種類、システムの用途等に応じて任意に選択できる。
【００１４】
燃料電池部には固体高分子電解質型、固体酸化物型など周知のタイプの燃料電池を用いることができる。この燃料電池の水素極へ、水分解部で得られた水素を供給する。水分解部で得られた水素は水素吸蔵合金等からなる水素貯蔵部へ一旦貯蔵し、調圧して水素極へ供給される。水分解部で得られた酸素も酸素貯蔵部へ一旦貯蔵し、これを燃料電池の空気極へ供給される空気へ混入させることができる。空気極へ送られる空気の酸素量を制御することにより、燃料電池の出力特性を制御できる。
【００１５】
燃料電池反応で生成される生成水は燃料電池部において集められ、適宜水分解部の電解液に加えられる。水分解部と燃料電池部との間に電解液の循環経路を設け、電解液をこの循環経路内で循環させておいてこの循環経路へ燃料電池の生成水を連続的に若しくは間欠的に加え、水分解に伴う電解液の水分低下を補充することができる。
【実施例】
【００１６】
以下、この発明の実施例を説明する。図１は実施例の太陽光利用システム１の構成を示すブロック図である。太陽光利用システム１は水分解モジュール３、燃料電池２０、熱交換器２１、制御回路８０を備える。
水分解モジュール３は、水分解装置の単位セルの複数個を連結したものである。水分解装置の単位セルは上述した酸化物からなる光半導体触媒を担持した電極、及び、気密かつ太陽光を透光可能な電解槽を備えており、電極は電解槽へ浸漬される。電解液にはアルカリ（例えば水酸化ナトリウム）や酸（例えば希硫酸）もしくは中性（例えば炭酸塩など）の電解液を用いる。電極には外部電源８１（系統電源、太陽電池、バッテリ等）がつながれており１．２３Ｖ以下の電圧が印加される。外部電源８１と電極の間はＩＰＭ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子８２によりつながれている。このスイッチング素子８２を操作することにより、外部電源８１からの電力供給をオン状態とオフ状態の間で切り替えることができる。外部電源８１に代えて燃料電池２０を用いても良い。
【００１７】
この例では、各単位セルに日照度計６０を備え、計測した日照度に応じて電解液の流量をセル単位で制御可能とする。電解液の流量の調整は、制御装置８０が流量制御バルブＶ１０、Ｖ１２，Ｖ１４の開度を制御することにより行う。水分解モジュール３には水位計５０が取り付けられている。
【００１８】
水分解モジュール３からは水素ライン４、酸素ライン６、及び、循環ライン４０が引き出される。水分解モジュール３における水の分解で得られた水素ガスと酸素ガスとは分離されてそれぞれ水素ライン４及び酸素ライン６へ送られる。
水素ライン４へ送り出された水素は、除湿膜５で除湿された後、水素圧力容器３１に蓄積される。水素圧力容器３１には圧力計３５が取り付けられている。水素圧力容器３１と並列に脱着可能な水素容器３２が備えられる。例えば、水素圧力容器３１が満杯になったとき、バルブＶ１６を開いて水素ガスライン４の水素ガスをこの容器３２へ貯蔵する。脱着式の水素容器３２は、例えば燃料電池自動車やバイク用または可搬式発電機等の水素ガス源として利用することができる。
【００１９】
水素圧力容器３１へは外部水素源としての都市ガス改質ライン３５が接続されている。水分解モジュール３由来の水素が不足したとき、外部水素源としての都市ガス改質ライン３５から水素が燃料電池２０や家庭用電気機器やガス機器といったガス利用機器７０へ供給される。都市ガス改質ライン３５には、バルブＶ１８が設けられている。
【００２０】
水素圧力容器３１の出口側の水素ライン４は２つに分岐して、燃料電池２０と、ガス利用機器７０にそれぞれ接続される。これにより、水素圧力容器３１の水素は燃料電池２０及びガス利用機器７０に供給される。水素ライン４のうち、水素圧力容器３１の出口から水素ライン４の分岐点までの部分にバルブＶ２０が設けられている。バルブＶ２０により、水素圧力容器３１から燃料電池２０及びガス利用機器７０への水素の供給を制御することができる。水素ライン４のうち、その分岐点からガス利用機器７０までの部分にバルブＶ２２が設けられている。バルブＶ２２により、水素圧力容器３１からガス利用機器７０への水素の供給を制御することができる。
【００２１】
酸素ライン６には除湿膜７が備えられている。酸素ライン６は酸素圧力容器３３へ接続され、酸素ライン６の酸素は酸素圧力容器３３に貯蔵される。酸素圧力容器３３には圧力計３６が取り付けられている。酸素圧力容器３３の出口側の酸素ライン６は２つに分岐して、燃料電池２０とガス利用機器７０とにそれぞれ接続される。酸素ライン６のうち、酸素圧力容器３３の出口から酸素ライン６の分岐点までの部分に、バルブＶ２４が設けられている。酸素ライン６のうち、その分岐点から燃料電池２０までの部分にはバルブＶ２６が設けられ、該分岐点からガス利用機器７０までの酸素ライン６にはバルブＶ２８が設けられている。
【００２２】
バルブＶ２４、Ｖ２６を開いた状態により、酸素圧力容器３３の酸素を燃料電池２０への供給空気に混入させ、燃料電池２０の出力特性を調整することができる。バルブＶ２４、Ｖ２８を開いた状態により、酸素をガス利用機器７０へ供給することができる。
【００２３】
このシステム１において、電解液が循環ライン４０を介して熱交換器２１と水分解モジュール３との間で循環されている。循環した電解液は各単位セルに対して独立して供給可能とされている。また、循環ライン４０は、燃料電池２０で生成された生成水を回収して電解液に混入させることで水分解モジュール３へ供給する。これにより、水分解モジュール３において水の電気分解に伴う電解液の水分低下を補充できる。
【００２４】
循環ライン４０の途中には循環ポンプ４１、バルブＶ３０、フィルタ４５、圧力センサ４７が設置されている。更に、循環ライン４０に対して、電解液濃度センサ（ｐＨセンサ）４２、電解液リザーブタンク４３、外部水源としての水供給部４４が接続されている。循環ライン４０と電解液リザーブタンク４３はバルブＶ３２を介して接続されている。電解液リザーブタンク４３には電解液水位を計測するための水位計４８が備えられている。水供給部４４は、バルブＶ３４（加水バルブ）を介して循環ライン４０に接続されている。
【００２５】
燃料電池２０には固体高分子型や固体酸化物型のものを利用できる。燃料電池２０の空気供給ライン３０にはファン１５及び温度計１７、１８が備えられている。燃料電池２０の出力電力はＤＣ／ＡＣコンバータ２３を通じて売電され、また、ガス利用機器７０へ給電される。また、上述の通り、燃料電池２０の電力を水分解モジュール３へ給電することも可能である。排熱用途や水素として貯蔵する必要性の無いときには、水分解モジュール３の背面にタンデム形式で接合された太陽電池電源から電気を、直接切り替え機器を通して供給できるエネルギーシステムとすることも可能である。燃料電池２０は、水素極側からの排出ライン７８を有する。
【００２６】
燃料電池２０の生成水ドレイン２５に溜まった生成水は給水ライン２６を介して循環ライン４０へ供給される。符号Ｖ３６は逆止バルブである。この例では、循環ライン４０における電解液の流れに生成水が吸い込まれるようにしているが、ポンプにより生成水を循環ライン４０内へ送り込むようにしてもよい。
【００２７】
熱交換器２１は、水分解モジュール３と燃料電池２０の排熱を取り込める構造になっている。燃料電池２０と熱交換機２１との間には水等の熱媒体を循環させる循環ライン７５が設けられ、ポンプ７６及びバルブＶ３８で熱媒体の循環が制御される。一方、上述した通り、熱交換器２１と水分解モジュール３とは電解液用の循環ライン４０により繋がれている。熱交換器２１へ電解液を通すことにより電解液の温度を制御できる。熱交換により、熱交換器２１は燃料電池２０を冷却するともに、燃料電池反応に伴う熱を温水として外部へ取り出している。燃料電池２０の排熱量は外部出力電圧に依存する。水分解モジュール３の排熱量は、赤外光吸収エネルギー量に依存する。熱交換が成立しないときには、循環ライン４０は熱交換器２１から分離されていてもよい。
【００２８】
制御回路８０は、電解液における水分の消費量、供給可能な生成水量を演算して水供給部４４からの加水量を制御する。制御装置８０は、ガス利用機器７０の負荷に応じてバルブＶ２２、Ｖ２８を制御し、また、ＤＣ／ＡＣコンバータ２３を介したガス利用機器７０への給電量を制御する。
【００２９】
水供給部４４からの加水量の制御について図２のフローチャートに基づいて説明する。
水分解モジュール３における水の分解量Ａは、例えば、水素圧力容器３１及び／又は酸素圧力容器３３の圧力変化（即ち、水素及び又は酸素の発生量）から求めることができる（図２、ステップ１０１（Ｓ１０１）参照）。
他方、燃料電池２０のドレイン２５に蓄積される水の量は次の様に計算できる。
まず、燃料電池反応による生成水の発生量Ｗfcは、
Ｗfc＝９．３４×１０−８×Ｐe/Ｖc[kg/sec]である。
ここで、Ｐe：出力[W]  Ｖc: セル電圧である。
【００３０】
他方、燃料電池２０では空気排気にともない水分が持ち去られる。その持ち去り量Ｗaは、燃料電池２０へ送り込まれる空気の温度・湿度と排気される空気の温度・湿度、及び供給される空気量に基づき計算できる。
したがって、燃料電池２０のドレイン２５に蓄積される水の量（即ち、供給できる生成水の量）Ｂは
Ｂ＝Ｗfc  −  Ｗaとなる（ステップ１０３）。
運転条件によって燃料電池２０はドライアップすることもあり、ドレイン２５に蓄積される生成水の量は水分解モジュール３で消費された水分量に満たないことがある。
そこで、水分解モジュール３で消費された水分量Ａと供給可能な生成水の量Ｂとの差（Ｃ）を演算し（ステップ１０５）、これを補充するように、制御回路８０は外部水源からのバルブＶ３４を制御して（ステップ１０７）、電解液へ外部水源から水を補給する。
【００３１】
制御回路８０の動作により、理論的には電解液の量は常に一定に保持される。
この実施例では、水分解モジュール３へ水位計５０を設けて電解液槽の水位を測定する（ステップ１０９）。制御回路８０は電解液槽における電解液の水位と所定のしきい値とを比較し（ステップ１１１）、電解液の水位が所定のしきい値範囲外になったとき（ステップ１１１：ＮＯ）、漏水等の異常事態が生じたものとして、アラームを動作させる（ステップ１１３）。
電解槽の水位に基づくフィードバック制御によりこの水位が一定になるようにバルブＶ３４を制御することも可能である。ただし、かかる制御ではシステムにおいて漏水等の異常事態が発生していることの把握が困難になる。
循環ライン４０は熱交換器２１から分離されていてもよい。
【００３２】
次に、図３を参照して、本発明による間欠的電力供給制御について説明する。制御装置８０は、所定周期ごとに図３の制御フローの実行を開始する。まずステップ２０１において、日照度計６０を用いて電極に対する日照度を計測する。次に、ステップ２０３において、計測した日照度に応じてスイッチング素子８２の運転パターンを設定する。
【００３３】
スイッチング素子８２の運転パターンの制御は、例えば、次のように行う。即ち、日照度が高く、利用可能な太陽光エネルギーが多い場合には、水分解反応が速やかに生じる。そのため、水分解反応における中間生成物の発生（より詳しくは、中間生成物としての残留）が少なく、電極に対する中間生成物の付着も少ない。そこで、日照度が高い場合には、スイッチング素子８２の切り替えにおけるデューティ比（即ち、所定の時間に対する、スイッチング素子８２をオン状態に維持する時間の比）を上げることにより水分解効率を上昇させる。反対に日照度が低く、利用可能な太陽光エネルギーが少ない場合には、中間生成物が発生し易くなる（より詳しくは、中間生成物として残留し易くなる）。そこで、日照度が低い場合には、スイッチング素子８２のデューティ比を下げることで、スイッチング素子８２をオフ状態とする時間の割合を大きくする。こうして電極の印加電圧を低下させる（本例では、０Ｖとする）時間の割合を大きくすることで、電極に付着した中間生成物が電極から離脱する機会を増加させる。
このように、ステップ２０３における具体的な操作としては、日照度が高いほどスイッチング素子８２のデューティ比を上げ、反対に、日照度が低いほどスイッチング素子８２のデューティ比を下げる操作が考えられる。
【００３４】
また、日照度が高い時には、電極におけるガス発生量が多いため、発生ガスに働く大きな浮力により発生ガスが電極から剥離しやすい。反対に日照度が低い時には、ガス発生量が少ないため浮力が働きにくく、発生ガスの剥離が生じにくい。そこで、日照度が低い場合にスイッチング素子８２の切り替えの頻度を増加させることでガスの間欠的な発生の間隔を短くする。こうすることで、間欠的なガス発生により電解液や電極（主として電解液）に生ずる振動や慣性力を増大させ、もって発生ガスが電極から剥離し易いようにすることが考えられる。発生ガスの剥離に伴って、電極に物理的に停留付着した不純物は除去される。
上述したデューティ比の制御と切り替え頻度の制御は組み合わせて行っても良い。
【００３５】
次に、ステップ２０５に進み、電極からの電流値が所定の正常範囲内であるかどうかを判断する。正常範囲内であれば、電極の再生が完了したと判断して、図３の制御を終了する。正常範囲内でなければ、電極の再生は完了していないと判断して、ステップ２０１に戻る。制御装置８０は水分解モジュール３の日照度に対する電流電圧特性値を、光電極を含む水分解モジュール３の材料に応じてデータベースとして保有している。制御装置８０は、ステップ２０５における電流値の正常範囲を、このデータベースに基づき、電極に印加した電圧とその時の日照度から算出する。
【００３６】
図４には、図３の制御による効果を示す。図４中の破線は、本実施例の間欠的電力供給制御を行った場合の電極の電流密度の経時的な変化を示す。破線にて示されるように、本実施例の間欠的電力供給制御を行った場合には、電流密度の経時的劣化が抑制されていることがわかる。
【００３７】
上記実施例で、ステップ２０１で計測した日照度が所定値以上の場合には、ステップ２０３においてデューティ比を１００％とすることで、スイッチング素子８２の切り替え制御を行わないこととしても良い。
ステップ２０３でスイッチング素子８２の切り替え制御を開始してから所定時間が経過してもステップ２０５で電流値が正常範囲内とならない場合、所定のアラームを発する構成としても良い。
【００３８】
太陽光利用システム１の運転停止等により、電極への電力供給が中断される場合、電力供給の中断の時間が長くなる程、フィルタ４５で除去し切れない電解液中の不純物の電極への堆積が進行する。そこで、電力供給が中断された直後に図３の制御を行う場合には、所定の期間中、ステップ２０３において、電力供給の中断の時間も加味して切り替え頻度を可変とする構成としても良い。例えば、電力供給の中断の時間が長くなる程、切り替え頻度を増加させるように制御することが考えられる。こうすることで、堆積した不純物の量に応じて、不純物を電極から効率的に除去することができる。また、電力供給の中断の時間が所定時間以上である場合にのみ、ステップ２０３において、その電力供給の停止時間を加味して切り替え頻度を可変とする構成としても良い。この所定時間は、上記間欠的電力供給制御における電力供給のオフ時間に比べて十分に長く設定することが実用上好ましい。
【００３９】
また、本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１  太陽光利用システム
３  水分解モジュール
２０  燃料電池
２１  熱交換器
３１  水素圧力容器
３３  酸素圧力容器
３５、３６  圧力計
Ｖ３４  バルブ（加水バルブ）
４０  循環ライン
４１  循環ポンプ
４４  水供給部
５０  水位計
６０  日照度計
８０  制御回路
８１  外部電源
８２  スイッチング素子
【図１】
2013209736.tif 000003
【図２】
2013209736.tif 000004
【図３】
2013209736.tif 000005
【図４】
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