JP6633571B2 - 水素製造装置及び水素製造システム - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態に係る水素製造システム及びその周辺の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。
本実施形態に係る水素製造システムは、アルカリ電解方式により水を電気分解することにより、水素ガスを製造するシステムである。
図2は、本実施形態に係る水素製造装置を示すシステム構成図である。
図3は、本実施形態に係る水素製造装置を示す斜視図である。
なお、図2においては、図示の便宜上、電流及び信号の流れは破線で示し、気体の流れは一点鎖線で示し、液体の流れは実線で示している。また、図3には、比較的大型の構成要素のみを示しており、小型の構成要素及び配管は、図示を省略している。
<通常の動作>
先ず、水素製造システム1の通常の動作について説明する。
次に、交流電力P1の供給が停止した場合の動作について説明する。
例えば、水源100の渇水、水力発電施設101の故障、送電設備のトラブル等により交流電力P1の供給が途絶えることが想定される。この場合、水素製造システム1は既存の電力系統には接続されておらず、全ての電力を水力発電施設101に依存しているため、交流電力P1が停止すると、水素製造装置20が停止すると共に、建築物10の空調機器12も停止してしまう。このような場合であっても、蓄電池42に蓄積されている予備電力により、制御装置41は一定時間駆動させることができる。但し、蓄電池42の容量は小さいため、蓄電池42によって水の電気分解を継続することはできない。
次に、停電以外の非常事態が発生した場合の動作について説明する。
本実施形態においては、停電時に自動的に純水管58内から純水Wを排出することにより、その後、室温が低下しても、純水管58内で純水Wが凍結して純水管58が破裂することを防止できる。これにより、水素製造システム1を無人で運用することが可能となる。本実施形態に係る水素製造システム1は、既存の電力系統に接続されていない僻地且つ寒冷地に設置することを前提としているが、このような土地に作業員を常駐させておくことは困難である。このため、水素製造システムの無人運転が可能になれば、水素製造システムを再生可能エネルギーを取得できる土地に広く展開することが容易になる。この結果、社会全体の電力需要に占める再生可能エネルギーの割合を増加させることが可能となる。
次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーとして、風力を利用するシステムである。
図4に示すように、本実施形態に係る水素製造システム2は、風力発電施設102から交流電力P4が供給される。風力発電施設102は、例えば山間部等の風が強い土地に設置され、風車が設けられている。但し、交流電力P4の供給は断続的である。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、第3の実施形態について説明する。
本実施形態に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーとして、太陽光を利用するシステムである。
図5に示すように、本実施形態に係る水素製造システム3は、太陽光発電施設103から直流電力P5が供給される。太陽光発電施設103は、例えば砂漠等の太陽光が安定した土地に設置され、太陽光発電パネルが設けられている。直流電力P5は、DC−AC変換器104に入力され、交流電力P6に変換される。交流電力P6は、水素製造システム3の整流器21に入力される。また、水素製造システム3においては、制御装置41に接続されたタイマー47が設けられている。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法、動作及び効果は、前述の第1の実施形態又は第2の実施形態と同様である。
Claims (14)
- 外部から第1電力が供給され、直流の第2電力を出力する整流器と、
前記第2電力が供給されてアルカリ性水溶液を電気分解する電解槽と、
前記アルカリ性水溶液を保持する電解液タンクと、
前記電解槽と前記電解液タンクとの間で前記アルカリ性水溶液を循環させるポンプと、
純水を保持する純水タンクと、
前記純水タンクと前記電解液タンクとの間に接続され、前記純水タンクから前記電解液タンクに前記純水を流通させる純水管と、
不活性ガスが封入された不活性ガスボンベと、
を備え、
前記第1電力が供給されなくなったときに、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスが前記純水管内に流入し、前記純水管内の純水の少なくとも一部を前記純水管から排出する水素製造装置。 - 前記純水管から排出された純水は、前記電解液タンク内及び前記純水タンク内に移動する請求項1記載の水素製造装置。
- 前記不活性ガスボンベから流出する前記不活性ガスの圧力は、0.2MPa以上である請求項1または2に記載の水素製造装置。
- 前記不活性ガスは窒素ガスである請求項1〜3のいずれか1つに記載の水素製造装置。
- 前記第1電力が供給されなくなったときに、前記電解槽及び前記ポンプのスイッチをオフにする制御装置と、
前記制御装置に前記第2電力を供給する蓄電池と、
をさらに備えた請求項1〜4のいずれか1つに記載の水素製造装置。 - 前記電解槽から水素ガスを取り出す水素管をさらに備え、
前記第1電力が供給されなくなったときに、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスが前記水素管内に流入し、前記水素管内の水素の少なくとも一部を前記水素管から排出する請求項1〜4のいずれか1つに記載の水素製造装置。 - 水素漏洩検知器と、
前記水素漏洩検知器が水素漏洩を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項6記載の水素製造装置。 - 地震検知器と、
前記地震検知器が地震を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項6記載の水素製造装置。 - 火災検知器と、
前記火災検知器が火災を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項6記載の水素製造装置。 - 前記第1電力は、再生可能エネルギーにより発電される請求項1〜9のいずれか1つに記載の水素製造装置。
- 前記第1電力は、水力によって発電された交流電力である請求項1〜10のいずれか1つに記載の水素製造装置。
- 請求項1〜11のいずれか1つに記載の水素製造装置と、
前記水素製造装置を収納する建築物と、
前記整流器から供給される第3電力により前記建築物内の温度を調整する空調機器と、
前記電解槽から取り出された水素ガスを貯蔵する水素タンクと、
を備えた水素製造システム。 - 前記純水を外部から前記純水タンクに輸送する輸送容器をさらに備えた請求項12記載の水素製造システム。
- 前記輸送容器はステンレスによって形成されている請求項13記載の水素製造システム。
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