CN102414118A - 氢生成系统及热水生成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢生成系统及热水生成系统。氢生成系统(2A)具有：氢生成部(201)，其保持含有水的第一液体并通过照射太阳光将所述第一液体中包含的水的一部分分解成氢和氧且对所述第一液体的至少一部分进行加热；第一热交换器(207)，其通过在氢生成部(201)中被加热的所述第一液体和第二液体的热交换，对所述第一液体进行冷却且对所述第二液体进行加热；导入机构(例如循环线(204)及泵(205))，其将在第一热交换器(207)中被冷却的所述第一液体导入氢生成部(201)。

Description

氢生成系统及热水生成系统
技术领域
本发明涉及具有通过光的照射而生成氢的设备的氢生成系统及热水生成系统。
背景技术
一直以来，已知有通过使半导体电极及对电极与电解液接触且在使半导体电极和对电极电连接的状态中对半导体电极照射光而将电解液中的水分解来产生氢和氧的方法(例如，参考专利文献1)。
在专利文献1中公开有这样的装置：作为半导体电极采用n型半导体，且通过在使半导体电极和对电极电连接的状态下对半导体电极照射光而将水分解来生成氢及氧。
另外，一直以来，提出有一种能量系统，其具有：通过太阳光及作为光催化剂发挥功能的半导体将水分解而生成氢的氢生成装置；储藏在氢生成装置中产生的氢的氢储藏部；将储藏于氢储藏部的氢转换成电力的燃料电池(例如，参考专利文献2)。
进而，一直以来，公开有这样的系统：在具有通过太阳光及作为光催化剂发挥功能的半导体将水分解而生成氢和氧的氢生成装置的能量系统中，将通过太阳光的照射而变得温暖的水的热量蓄积在设于水循环路径中的蓄热器中并将该热量供于热水的用途中(例如，参考专利文献3)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开昭50-124584号公报
【专利文献2】特开2000-333481号公报
【专利文献3】特开昭57-191202号公报
【发明要解决的课题】
但是，专利文献1及2记载的结构是仅将通过水由半导体电极分解而产生的氢作为能量源进行回收的系统，并未考虑到在通过太阳光变暖而生成的热水中蓄积的热能的利用。即，在专利文献1及2记载的结构中，太阳光能量的利用效率不充分。
另外，专利文献1及2记载的结构还具有如下的问题：在因太阳光照射而在供半导体电极中的分解的水中蓄积热而使水温上升时，由于因温度上升而使构成半导体的原子间距离增大，因此导致半导体材料的能带隙变化，且使半导体电极无法显示原本设计的性能。
另外，专利文献3记载的系统是将供于半导体电极中分解的水直接用于热水的用途的系统。半导体电极中的水的分解现象受电化学的机理支配，分解效率受水的导电率或pH的影响很大。在专利文献3记载的系统中具有如下的问题：在半导体电极中供于分解的水直接用于热水的用途，使电解质及pH调整用的缓冲剂等无法混入，导致半导体电极中的氢产生的效率变得非常低。
另外，在专利文献3记载的系统中，氢及氧在混合的状态下生成，因此还具有氢和氧的分离困难以及伴有氢爆炸的危险性这样的问题。
发明内容
【用于解决课题的手段】
本发明正是为了解决上述现有技术的问题而作出的，其目的在于，提供一种氢生成系统，其能够实现高的氢产生效率，同时能够有效利用被太阳光加热的水的热能。进而，本发明的另一目的在于，提供一种利用了太阳光能量的热水生成系统。
本发明的氢生成系统具有：
氢生成部，其保持含有水的第一液体，并通过照射太阳光而将所述第一液体中包含的水的一部分分解成氢和氧，且对所述第一液体的至少一部分进行加热；
第一热交换器，其通过在所述氢生成部中被加热的所述第一液体和第二液体的热交换，对所述第一液体进行冷却且对所述第二液体进行加热；
导入机构，其将在所述第一热交换器中被冷却的所述第一液体导入所述氢生成部。
另外，本发明的热水生成系统具有：
太阳能热水器，其保持第一液体，且通过照射太阳光而对所述第一液体的至少一部分进行加热；
燃料电池；
热水供给机构，其利用从在所述太阳能热水器中被加热的所述第一液体回收到的热和由所述燃料电池产生的热而供给热水。
【发明效果】
根据本发明的氢生成系统，通过使含有在氢生成部中供于分解的水的第一液体在与作为另一液体的第二液体之间进行热交换而对该第二液体进行加热，从而将该第二液体用于取出热的各种用途中。即，在氢生成部中用于水的分解的第一液体中能够混入用于提高氢生成效率的电解质及pH调整液。与此同时，向氢生成部供给的第一液体的温度不会过于上升，故用于氢生成部的光半导体的带隙的能量不会变动，能够发挥如原本设计那样的高量子效率。进而，根据本发明的氢生成系统，还能够有效利用到从太阳光中获得的热能。另一方面，根据本发明的热水生成系统，除太阳光能量以外，还可利用由燃料电池产生的热能，因此，能够提供一种能量效率良好的热水生成系统。
附图说明
图1是表示光催化剂的水分解机理的图。
图2A是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图2B是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图2C是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图2D是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图2E是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图3A是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的氢生成部的一结构例的图。
图3B是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的氢生成部的另一结构例的图。
图3C是表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的氢生成部的再一结构例的图。
图4A是表示本发明的实施方式2中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图4B是表示本发明的实施方式2中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图4C是表示本发明的实施方式2中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图4D是表示本发明的实施方式2中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图5A是表示本发明的实施方式3中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图5B是表示本发明的实施方式3中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图5C是表示本发明的实施方式3中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图5D是表示本发明的实施方式3中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图6A是表示本发明的实施方式4中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图6B是表示本发明的实施方式4中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图6C是表示本发明的实施方式4中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图7A是表示本发明的实施方式5中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图7B是表示本发明的实施方式5中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图7C是表示本发明的实施方式5中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图8A是表示本发明的实施方式6中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图8B是表示本发明的实施方式6中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图8C是表示本发明的实施方式6中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图9A是表示本发明的实施方式7中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图9B是表示本发明的实施方式7中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图9C是表示本发明的实施方式7中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图10A是表示本发明的实施方式8中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图10B是表示本发明的实施方式8中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图11A是表示本发明的实施方式9中的氢生成系统的一例的系统结构图。
图11B是表示本发明的实施方式9中的氢生成系统的另一例的系统结构图。
图11C是表示本发明的实施方式9中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图11D是表示本发明的实施方式9中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
图11E是表示本发明的实施方式9中的氢生成系统的再一例的系统结构图。
具体实施方式
作为构成本发明中的氢生成系统的氢生成部的一例，可举出具有包含能够将水分解成氢和氧的半导体材料的半导体电极和由导电性的材料构成的对电极的设备。
通过照射光而将水分解成氢和氧的半导体材料又称“光催化剂”。
以下，对由光催化剂实现的水分解的机理进行说明。图1是光催化剂101的能带图。
当向光催化剂101照射具有带隙102以上的能量的光时，从价电子带103向传导带104激发电子105，且在价电子带103上生成空穴106。
生成的空穴106在光催化剂101表面通过下述反应式(1)而将水分解并生成氧。
(化1)
4h++2H2O→O2↑+4H+    (1)
另一方面，在传导带104激发的电子105在光催化剂101表面通过下述反应式(2)而将水分解并生成氢。
(化2)
4e-+4H+→2H2↑    (2)
此时，氢和氧的产生场所非常接近，因此如下述反应式(3)所示的逆反应成为问题。
(化3)
2H2+O2→2H2O    (3)
为了解决该问题，构成本发明中的氢生成系统的氢生成部优选具有具备半导体电极和对电极的结构。另外，优选半导体电极和对电极通过外部电路来电连结。在本结构中，一般而言，在构成半导体电极的半导体材料为n型半导体时，由照射光激发的电子105在半导体电极中移动且经由外部电路向对电极移动。然后，在对电极的表面产生反应式(2)的反应并生成氢。另一方面，由电子105的激发而生成的空穴106在半导体电极的表面产生反应式(1)的反应并生成氧。
在构成半导体电极的半导体材料为p型半导体时，一般而言，在电路中流动的电子的流向与采用n型半导体时相反，在半导体电极的表面产生反应式(2)的反应并生成氢，在对电极表面产生反应式(1)的反应并生成氧。
在这种结构的情况下，氢产生的部分和氧产生的部分分离，因此，反应式(3)所示的逆反应不会产生。
另外，在这样的水的分解中，为了产生上述反应式(1)、(2)的反应，优选图1中的传导带的带缘的能级在氢离子的还原能级(0V(氢标准电位))以下且价电子带的带缘的能级在水的氧化电位(1.23V(氢标准电位))以上。即，在图1中，优选带隙102在1.23eV以上，且为了越过该带隙102而使电子105激发，需要照射光的波长大致在1010nm以下。因而，期望太阳光所包含的光能量之中1010nm以上的波段(带隙以下的能量的光)作为热能回收。
进而，电子105在获得与所吸收的光的波长相应的能量而激发时，马上缓和至传导带104的底部。
另外，被激发的电子105之中的、在光催化剂101表面无法与水反应的部分与空穴106再耦合。
在这些缓和过程及再耦合过程中，也产生热。对于该热也期望回收。
以下，关于本发明的实施方式边参考附图边进行说明。并且，以下的实施方式为一例，本发明未限定于以下的实施方式。另外，在以下的实施方式中，存在对于相同构件标以相同的符号而省略其重复的说明的情况。
(实施方式1)
图2A～图2E表示本发明的实施方式1中的氢生成系统的各结构例。
图2A所示的本实施方式的氢生成系统2A具有：氢生成部201；在由氢生成部201加热的水(第一液体)和由作为另一路径的水流线206导入的水(第二液体)之间进行热交换且将前者的水(作为第一液体的水)冷却而将后者的水(作为第二液体的水)加热的热交换器207；将由热交换器207冷却的水再次导入氢生成部201的机构。该机构包括：用于将由热交换器207冷却的水再次导入氢生成部201的水路径；用于在该水路径中使水循环的泵205。该水路径形成将氢生成部201和热交换器207连接的循环线204的一部分，且泵205设置在循环线204上。而且，在热交换器207中，在循环线204中流动的循环水(第一液体)和被加热的在水流线206中流动的水(第二液体)不会混合而只进行热交换。需要说明的是，在本实施方式中，作为在循环线204中流动的第一液体采用水，但第一液体并不局限于通常的水，包括水和水以外的物质的混合物及水溶液。
在氢生成部201中，通过照射太阳光，在光催化剂反应的作用下，水被分解而产生氢及氧，且水由太阳光加热。在氢生成部201中设有氢导出管202及氧导出管203，该氢导出管202及氧导出管203用于将通过在氢生成部201内部的水分解生成的氢气及氧气向氢生成部201的外部导出。
氢生成部201至少由半导体电极及对电极构成，且向氢生成部201供给的水形成分离成半导体电极侧以及对电极侧的结构。氢生成部201的具体例之后利用图3A～图3C来说明，不过，本实施方式的氢生成部201具有：包括能够将水分解成氢和氧的半导体材料的半导体电极；与上述半导体电极电连接且由导电性材料构成的对电极；与上述半导体电极及上述对电极接触的第一液体(此处为循环线204的循环水)；将上述半导体电极、上述对电极及上述第一液体保持在内部的箱体部，还具有通过对上述半导体电极照射太阳光而将上述第一液体中包含的水的一部分分解成氢和氧而生成氢的结构。
需要说明的是，在本实施方式中，以在构成氢生成部201的半导体电极侧设有氧导出管203，在对电极侧设有氢导出管202的结构为例进行了说明，但不限定于此。也可以基于在构成氢生成部201的半导体电极及对电极间流动的电子的方向来决定氢导出管201及氧导出管202的设置位置。因而，也可以根据在构成氢生成部201的半导体电极及对电极间流动的电子的方向，在半导体电极侧设置氢导出管202，在对电极侧设置氧导出管203。
在氢生成系统2A中，借助泵205的动力而在循环线204中流动的循环水在氢生成部201的内部分支为在半导体电极侧流动的水流和在对电极侧流动的水流。由太阳光照射生成的氢气及氧气从氢导出管202及氧导出管203向氢生成部201的外部导出。同时，循环水由太阳光加热后，通过热交换器207与在水流线206中流动的水进行热交换。然后，循环水在循环线204中导通，再向氢生成部201供给。而且，在循环水减少时，也可以适当从外部来供给水。
在水流线206中流动的水在热交换器207中从在循环线204中流动的循环水接受热而成为热水。也可以构成如下结构：在水流线206上例如设置阀210，通过该阀的开闭而在需要时取出热水。
为了抑制热能的损失，优选氢生成部201和热交换器207相互邻接设置。氢生成部201和热交换器207之间的水的配管优选与外部气体隔热而不使水温降低的构造。
在氢生成部201的内部，分离成半导体电极侧和对电极侧而用于使水流动的循环线204的分支未必在氢生成部201的内部进行。如图2B所示，也可以如本实施方式的另一例中的氢生成系统2B那样，形成为在导入氢生成部201的跟前处分支的构造。
在氢生成部201中生成的氢气及氧气无需在被分别分离的状态下从氢生成部201导出。如图2C所示，也可以如本实施方式的再一例中的氢生成系统2C那样，形成为将由太阳光照射生成的氢气及氧气与循环水一同向氢生成部201的外部输送的构造。包含从构成氢生成部201的、未被太阳光照射的电极侧(对电极侧)向外部导出的氢的循环水被向气液分离装置208a导入，并分离成液体和气体。与液体分离的气体通过氢导出管202而从循环线204导出。另一方面，包含从构成氢生成部201的、被太阳光照射的电极侧(半导体电极侧)向外部导出的氧的循环水被导入热交换器207，并与在水流线206中流动的水进行热交换。离开热交换器207的循环水与在另一电极侧流动的循环水合流，向气液分离装置208b导入并分离成液体和气体。分离后的气体通过氧导出管203而从循环水导出。然后，循环水在循环线204中导通，再向氢生成部201供给。需要说明的是，此处，对从对电极侧向外部导出的循环水含有氢、从半导体电极侧向外部导出的循环水含有氧的例子进行了说明。不过，也有由于在构成氢生成部201的半导体电极及对电极间流动的电子的方向，而从半导体电极侧产生氢且从对电极侧产生氧的情况，因此，未必局限于从对电极侧向外部导出的循环水含有氢、从半导体电极侧向外部导出的循环水含有氧的结构。也可以根据在构成氢生成部201的半导体电极及对电极间流动的电子的方向，使半导体电极侧的循环水含有氢且使对电极侧的循环水含有氧。在这种情况下，由气液分离装置208a分离的气体为氧，由气液分离装置208b分离的气体为氢，故氢导出管202和氧导出管203的设置位置相反。
而且，在半导体电极侧及对电极侧流动的水流的合流部位也可以如图2D所示的氢生成系统2D那样，为在半导体电极侧的水通过了气液分离装置208b且对电极侧的水通过了气液分离装置208a之后。
另外，本实施方式的氢生成系统也可以如图2E所示的氢生成系统2E那样，在氢导出管202上还设有储藏氢气的储藏设备209。通过设置储藏设备209，使白天生成的氢在夜间也可使用。
而且，在图2A～图2D所示的任一种结构中均可以设置储藏设备209。
另外，优选在储藏设备209中附带有气体压缩机构。作为储藏设备209，也可以是罐式的容器，但在进行氢储藏时，可以是由氢包藏合金构成的储藏设备。也可以根据需要，设有在向储藏设备209导入氢之前使氢干燥的设备(除湿装置)。
另外，也可以在循环线204中设有用于对内部的水量进行调整的水导入口。
以下，对氢生成部201的结构例进行说明，但本发明中的氢生成系统并不局限于以下所陈述的氢生成部201的各结构例。
[结构例1]
图3A中示出了作为氢生成部201的一结构例的氢生成部201A。氢生成部201A为优选用于图2A所示的氢生成系统2A的结构。氢生成部201A具有：将作为光催化剂的半导体材料配置在导电基板之上的半导体电极301；由导电性材料构成的对电极(由金属及碳等导体物质构成的对电极或具有在导电基材上担载有金属的结构的对电极)302；将半导体电极301和对电极302连结的外部电路303。构成半导体电极301的半导体未必是单相的半导体，也可以是由多种半导体构成的复合体。半导体电极301及对电极302与作为第一液体的循环水305接触，且半导体电极301、对电极302及循环水305被保持在箱体部304的内部。
另外，也可以设有能够对半导体电极301和对电极302之间施加偏压之类的机构(未图示)。
在箱体部304的内部流通有供在氢生成部201A中分解的循环水305。循环水305在氢生成部201A的外部，在循环线204内部中流动。循环水305也可以包含支持电解质、氧化还原材料及替化试剂等。
箱体部304的靠半导体电极301侧的表面的一部分由太阳光可透过的构件构成。
半导体电极301和对电极302之间由隔板306分离。隔板306优选由可透过液体和其含有的离子但遮断气体之类的材质构成。通过由隔板306将氢生成部201A的内部分离成半导体电极301侧的区域和对电极302侧的区域，能够防止生成的氢气及氧气产生混合。在氢生成部201A中，未由隔板306将半导体电极301侧和对电极302侧完全分离，而将水的流路设置在较低的位置。由于气体向高处上浮，故通过将流路设置在低位置，能够防止气体的混合。另外，通过该构造，能够从一个水导入口307向半导体电极301侧及对电极302侧这两者润滑地供给循环水305。水导入口307也可以设置在半导体电极侧、对电极侧中的任一个上。
循环水305从水导入口307导入氢生成部201A。在构成半导体电极301的半导体为n型半导体时，向半导体电极301侧流动的循环水305在太阳光照射的电极上通过上述反应式(1)的反应而生成氧。另一方面，被激发的电子在外部电路303中传导，并在对电极302上通过上述反应式(2)的反应而生成氢。此时，在未被半导体电极301吸收的光、尤其是红外线或被半导体电极301吸收但未用于反应式(1)及(2)的化学反应时所放出的热能的作用下，循环水305被加热。
在循环水305中，在半导体电极301侧流动的部分从半导体电极301侧的水排出口308向氢生成部201的外部排出。另一方面，在对电极302侧流动的部分从对电极302侧的水排出口309排出。通过上述反应式(1)及(2)的反应，在半导体电极301及对电极302上生成的氧及氢分别从氧气排出口310及氢气排出口311向氢生成部201的外部排出。
从半导体电极301侧的水排出口308排出的、由太阳光加热的循环水305通过循环线204而向图2A所示的热交换器207导入。在热交换器207中，在供水分解的用途的循环水305和在水流线206中流动的供蓄积热量的用途的第二液体(此处为水)之间进行热交换。因而，在供蓄积热量的用途的液体中不会混入支持电解质、氧化还原材料及替化试剂等化学物质。因而，能够将作为第一液体的循环水305调整为最适于水分解的液性，还能够将蓄积了热量的第二液体直接用于生活中。在热交换器207中进行热交换后，从半导体电极301侧的水排出口308及对电极302侧的水排出口309向氢生成部201A的外部排出的2系统的水流进行合流，并再次向氢生成部201A供给。
从半导体电极301侧的水排出口308和对电极302侧的水排出口309排出的水流可以在热交换器207的上游侧及下流侧中的任一侧合流，但如图2A所示，优选从半导体电极301侧的水排出口308排出的水流通过热交换器207之后，与从对电极302侧的水排出口309排出的水流合流。其理由在于，当在热交换器207的上游侧使两者的水流合流时，从半导体电极301侧的水排出口308排出的水流中积蓄的太阳光的热能的一部分会损失。
[结构例2]
图3B示出了作为氢生成部201的另一结构例的氢生成部201B。氢生成部201B为优选用于图2B所示的氢生成系统2B的结构。在图3B中，与图3A相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
在氢生成部201B中，半导体电极301侧的区域和对电极302侧的区域由隔板306完全分离。在半导体电极301侧及对电极302侧分别设有水导入口307及312。
另外，也可以设有能够对半导体电极301和对电极302之间施加偏压之类的机构(未图示)。
因而，在构成氢生成部201B时，为了设置向半导体电极301侧及对电极302侧这两者的水路，而如图2B所示需要对循环线204进行分支。通过设置如氢生成部201B这样的构造，更可靠地防止生成的氧及氢的混合，从而能够防止上述反应式(3)的逆反应，并且能够更可靠地防止氢爆炸。
从水导入口307及312导入的循环水305分别在半导体电极301及对电极302上通过上述反应式(1)及(2)的反应而生成氧和氢之后，从水排出口308及309排出。
排出后的过程与结构例1中的氢生成部201A时同样，故省略。
[结构例3]
图3C示出了作为氢生成部201的再一结构例的氢生成部201C。氢生成部201C是优选用于图2C～2E所示的氢生成系统2C～2E的结构。在图3C中，对于与图3A及图3B相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
氢生成部201C形成为在其内部未设置氧导出管及氢导出管的结构。在半导体电极301及对电极302上生成的氧及氢分别与循环水305一同从半导体电极301侧的水排出口308及对电极302侧的水排出口309排出。
被排出的循环水305与气体的混合物如图2C～2E所示，分别被导入气液分离装置208a、208b导入，并分离成气体和液体。分离后的气体分别从氢导出管202及氧导出管203导出。分离的方法可以是加热、振动、超声波、搅拌、离心分离等任一种的方法，且为了可靠地分离，还可以将气液分离装置串联配置多个。
从对电极302侧的水排出口309排出的水和氢的分离如图2C及图2E所示的结构那样，优选在与从半导体电极301侧的水排出口308排出的水流合流之前进行。
另一方面，在从半导体电极301侧的水排出口308排出的水的流路中，气液分离装置208b设置为在热交换器207中进行热交换之前就可以，但为了尽量减小热损失，而优选如氢生成系统2C～2E那样在热交换后。尤其是，为了将多余的残留气体从水循环线204中完全除去，而优选如氢生成系统2C、2E那样，在与从对电极302侧的水排出口309排出的水的合流后设置气液分离装置208b。
而且，也可以在合流前后这两者设置气液分离装置。
(实施方式2)
图4A～图4D表示本发明的实施方式2中的氢生成系统的各结构例。在图4A～图4D中，对于与图2A～图2E相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。需要说明的是，氢生成部201的结构并不是局限于实施方式1所示的结构。
图4A所示的氢生成系统4A的结构为，在实施方式1的氢生成系统2A～2E中再组入燃料电池401，使将在氢生成部201中生成的氢向外部导出的氢导出管202与燃料电池401连接，且由热交换器207与循环线204进行热交换，将被加热的水流线206与燃料电池401导通。在本实施方式中，通过与燃料电池401连接的氢导出管202，来实现将在氢生成部201中生成的氢向燃料电池401供给的机构。根据该结构，能够将在氢生成部201中产生的氢转换成电能，并能够将被热交换器207加热且在水流线206中流动来的液体由在燃料电池401内部设置的热交换器(第二热交换器)402进一步加热。
燃料电池401也可以采用固态高分子型、固态氧化物型、磷酸型燃料电池等中任一种的发电形式的结构。
在燃料电池401中氢和氧反应时，生成电能和水的同时反应能量作为热而放出。另外，在燃料电池401中，也产生由于发电的电流和内部电阻而产生的焦耳热。通过对该反应能量及焦耳热进行回收、利用，与仅对氢生成部201中吸收的热能进行回收、利用时比较，能够飞跃性地有效利用能量。
另外，也可以根据需要，在氢导出管202及氧导出管203上设置储藏设备。优选储藏设备中附有气体压缩机构。作为储藏设备，可以是罐式的容器，但在进行氢储藏时，可以是由氢包藏合金构成的储藏设备。另外，也可以在循环线204中设置用于对内部的水量进行调整的水导入口。
在水流线206上，也可以在例如由燃料电池401加热后的部分设置阀405。通过该阀405的开闭，在需要时能够获得热水。
如图4B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统4B那样，也可以是设置使在水流线206中流动的水中的、由热交换器207热交换前的水不通过热交换器207，而使其再次在水流线206与热交换器207和燃料电池401之间合流的旁通线403。旁通线403基于需要而采用，设有阀404。
现有技术中，存在若构成燃料电池的堆栈部的温度不稳定则燃料电池的性能也不稳定这样的问题。在本发明中，也有由于由热交换器207加热的在水流线206中流动的液体的温度不均，而使燃料电池401的性能也不稳定这样的问题。对此，根据氢生成系统4B的构成，在热交换器207中热交换后的水的温度过高时，通过打开阀404，能够通过冷水对向燃料电池401导入的水的温度进行调整。
如图4C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统4C那样，也可以是使氢及氧和水的分离不在氢生成部201进行，而与水流一同向外部导出，且通过另行设置的气液分离装置208a、208b来分离的结构。
在氢生成系统4C中，旁通线403及阀404可以设置也可以不设置。
对于气液分离装置208a、208b的设置方法与实施方式1同样，故省略说明。
如图4D所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统4D那样，也可以在氢导出管202上设置储藏设备209。优选储藏设备209中附有气体压缩机构。作为储藏设备209，可以是罐式的容器，但在进行氢储藏时，可以是由氢包藏合金构成的储藏设备。也可以根据需要而设置在向储藏设备209导入氢之前使氢干燥的设备(除湿装置)。
根据氢生成系统4D的结构，现有技术中在太阳光未照射于氢生成部201的时间带无法生成氢，不过，通过在太阳光照射的时间带将氢储藏于储藏设备209，即便在未照射的时间带也能够向燃料电池401供给氢。
在氢生成系统4D中设有旁通线403及阀404，但这些构件未必需要设置。另外，在氢生成系统4D中，将氢和氧的分离通过设于氢生成部201的外部的气液分离装置208a、208b来进行，不过，也可以如氢生成系统4A、4B那样在氢生成部201的内部进行。
(实施方式3)
图5A～图5D示出了本发明的实施方式3中的氢生成系统的各结构例。在图5A～图5D中，对于与图2A～图2E及图4A～图4D相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。需要说明的是，氢生成部201的结构并不是局限于实施方式1所示的结构。
图5A所示的氢生成系统5A具有如下的结构：在实施方式1及实施方式2的氢生成系统的结构上还设有热水贮存槽501，该热水贮存槽501用于贮存对在燃料电池401中产生的热和由氢生成部201产生的热进行回收而获得的热水。氢生成系统5A的结构为，将在热交换器(第一热交换器)207和设于燃料电池401的热交换器(第二热交换器)402中获得的热量在设于热水贮存槽501的热交换器(第三热交换器)502中与在水流线503中流动来的液体(第三液体)交换而蓄积。此时，在热交换器207及402中获得的热量通过在水流线206中流动的液体(第二液体)来输送。水流线206构成在设于热水贮存槽501的热交换器502中与水流线503进行热交换之后，再向热交换器207流通的循环线。
水流线206还具有用于使水循环的泵504。为了防止燃料电池401腐蚀，在水流线206中流动的液体优选是纯水，但也可以是防冻液等液体。在热水贮存槽501中，积蓄的热水通过在水流线503上设置的例如阀505且阀505基于需要的开闭，而通过水流线503来分配。
根据氢生成系统5A的结构，能够解决在氢生成部201中，在太阳光的照射时间少的时间带即夜间、恶劣气候时、冬季，无法稳定供给热水这样的现有技术的问题。
即，通过设有热水贮存槽501这一结构，能过将太阳光照射的时间带在氢生成部201及燃料电池401中生成的热暂时蓄积在热水贮存槽501中，从而即便在夜间、恶劣气候时、冬季这样的太阳光的照射时间少的时间带中也能够稳定地供给热水。
优选热水贮存槽501由隔热材料等被覆。
另外，也可以基于需要在氢导出管202及氧导出管203上设置储藏设备。优选储藏设备中附有气体压缩机构。作为储藏设备，可以是罐式的容器，但在进行氢储藏时，可以是由氢包藏合金构成的储藏设备。也可以根据需要设置在向储藏设备导入氢或氧之前使氢或氧干燥的设备(除湿装置)。
另外，也可以在循环线204中设置用于对内部的水量进行调整的水导入口。
如图5B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统5B那样，也可以是相对于氢生成系统5A的构成，与实施方式2的氢生成系统4B同样地，在水流线206设有旁通线403和阀404的结构。
如实施方式2所说明，现有技术存在若构成燃料电池的堆栈部的温度不稳定则燃料电池的性能也不稳定这样的问题。本发明中也有因由热交换器207加热的在水流线206中流动的液体的温度不均而使燃料电池401的性能不稳定这样的问题。根据该构造，在热交换器207中热交换的水的水温过高时，通过打开阀404，能够通过冷水对向燃料电池401导入的水的温度进行调整。
而且，用于向燃料电池401导入的水的温度调整的冷水未必需要在设于水流线206的旁通线403中进行，也可以通过设置例如导入城市供水的机构等来进行。
图5C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统5C具有如下的结构：在氢生成系统5B中，氢及氧和水的分离不由氢生成部201进行，而使氢及氧与水流一同向外部导出并由气液分离装置208a、208b分离。
在氢生成系统5C中也设有旁通线403及阀404，但也可以无需设置。
对于气液分离装置208a、208b的设置方法与实施方式1同样，故省略说明。
图5D所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统5D具有在氢生成系统5C中，在氢导出管202上还设有储藏设备209的结构。优选储藏设备209附有气体压缩机构。作为储藏设备209，可以是罐式的容器，但在进行氢储藏时，可以是由氢包藏合金构成的储藏设备。也可以根据需要设置在向储藏设备209导入氢之前使氢干燥的设备(除湿装置)。
根据氢生成系统5D，现有技术中在太阳光未向氢生成部201照射的时间带无法生成氢，不过，通过在太阳光照射的时间带将氢储藏于储藏设备209，从而即便在未照射的时间带也能够向燃料电池401供给氢。
而且，在氢生成系统5D中也设有旁通线403及阀404，但也可以无需设置。
(实施方式4)
图6A～图6C示出了本发明的实施方式4中的氢生成系统的各结构例。在图6A～图6C中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D及图5A～图5D相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
图6A所示的氢生成系统6A，与实施方式3的氢生成系统同样地，为在实施方式1的氢生成系统还设有燃料电池401及热水贮存槽501的结构，不过，水流线206、燃料电池401及热水贮存槽501的关系与实施方式3的氢生成系统不同。
在图6A所示的氢生成系统6A中，在热交换器207中与循环线20进行热交换的水流线206从热水贮存槽501的内部的水的温度低的温度域的部分供给，在热交换器207中与循环线204进行热交换，在热水贮存槽501内部向中间的温度域的部分供给。在水流线206中流动的水借助设于水流线206上的泵504的动力来流通。另外，优选城市供水通过线601而导入热水贮存槽501内部的低温部。
进而，燃料电池401中的热交换通过在水流线602中流动的水来进行。在水流线602中流动的水从热水贮存槽501内部的低温域的部分供给，并经由热交换器(第二热交换器)402而与燃料电池401进行热交换，向热水贮存槽501内部的水高温的部分供给。在水流线602中流动的水借助设于水流线602上的泵603的动力来进行流动。
即，氢生成系统6A具有经由水流线206及水流线602而并行进行由氢生成部201产生的热的回收和由燃料电池401产生的热的回收的结构。
蓄积在热水贮存槽501中的高温域的水通过水流线604而取出。被取出的热水与由旁通线605供给的低温水混合，而调节成适于使用目的的温度。此时，被供给的低温水未必如图6A所示从水流线206分支来进行，也可以从水流线601分支，也可以另外设置低温水流动的水流线。
来自热水贮存槽501的高温域的热水的取出及在旁通线605中流动的水的流通分别通过泵609及泵610的动力来进行。
优选的是，在水流线601、水流线604及旁通线605分别设有阀606、阀607及阀608，且通过该阀的开闭，而仅在需要时使水流通。
图6B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统6B具有在氢生成系统6A中，在循环线204上还设有散热器611的结构。
例如在夏季中，热水的需要少且在热交换器207中获得的太阳热处于丰富时等，在热水贮存槽501内中温域的水量过剩。此时，作为用于使热水贮存槽501内的水的温度分布不破坏的方法之一，存在最好使泵504的运转停止而停止中温域的水的生成的情况。
但此时，在热交换器207中，在循环线204和水流线206之间不进行热交换，因此氢生成部201的温度上升。由于氢生成部201的温度上升，用于半导体电极的半导体的带构造变动，半导体的物性无法显示如设计时的特性。
此时，如氢生成系统6B那样，通过在循环线204上设置散热器611，能够抑制循环线204的温度上升，从而能够解决上述问题。
散热器611的设置场所只要在循环线204上无特别限定，但也为了向氢生成部201导入温度尽量低的水，而优选在循环线204上的、向氢生成部201导入循环水的正前方。
另外，图6C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统6C具有如下的结构：在氢生成系统6A中，水流线206在热交换器207中进行热交换之后，不会返回热水贮存槽501，而是与从热水贮存槽501取出的高温域的热水混合。本结构时也与氢生成系统6A同样地，被取出的热水与通过旁通线605供给的低温水混合，而调节成适于使用目的的温度。此时，被供给的低温水未必如图6C所示，从水流线206分支来进行，也可以从水流线601分支，也可以另外设有低温水流动的水流线。在该构成中也与氢生成系统6B同样地，还可以在循环线204上设置散热器611。
根据氢生成系统6C的构成，热水贮存槽501内的温度分布仅为低温部和高温部，而使温度边界层的形成及维持容易。
实施方式4也如实施方式1～3那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构。设置的方法如前所述，故此处省略。
如上所述，本实施方式的氢生成系统可以说是如下的结构：相对于作为本发明的氢生成系统的必要结构的氢生成部(此处是氢生成部201)、第一热交换器(此处是热交换器207)、将在上述第一热交换器中被冷却的第一液体(此处是循环线204的循环水)向上述氢生成部导入的机构(此处是循环线204及泵205)，还具有燃料电池(此处是燃料电池401)、热水贮存槽(此处是热水贮存槽501)、将由上述第一热交换器加热的第二液体(此处是水流线206的水)与上述热水贮存槽的热水合流或作为热水供给的机构(此处是水流线206及泵504)、通过与上述燃料电池的热交换对作为第三液体的水(此处是水流线602的水)进行加热的第二热交换器(此处是热交换器402)、使被加热的上述第三液体与上述热水贮存槽的热水合流的机构(此处是水流线602及泵603)。
(实施方式5)
图7A～图7C示出了本发明的实施方式5中的氢生成系统的各结构例。在图7A～图7C中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D、图5A～图5D及图6A～图6C相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
图7A所示的氢生成系统7A与实施方式4的氢生成系统同样地，为在实施方式1的氢生成系统中还设有燃料电池401及热水贮存槽501的结构，不过，水流线206、燃料电池401及热水贮存槽501的关系与实施方式4的氢生成系统不同。
在图7A所示的氢生成系统7A中，水流线206在设于水流线206上的泵504的动力的作用下，从热水贮存槽501内部的低温的部分供给水，在热交换器207中与循环线204进行热交换而加热后，在热交换器402中与燃料电池401进行热交换，流入热水贮存槽501内部的水高温的部分。
即，氢生成系统7A具有经由水流线206而串行进行由氢生成部201产生的热的回收和由燃料电池401产生的热的回收的结构。
在热水贮存槽的低温的部分通过水流线601而导入冷水(优选城市供水)。
蓄积在热水贮存槽501中的高温域的水借助泵609的动力且通过水流线604而取出。被取出的热水与由旁通线605供给的低温水混合，而调节成适于使用目的的温度。此时，被供给的低温水未必如图6A所示，从水流线206分支来进行，也可以从水流线601分支，也可以另外设有低温水流动的水流线来进行。
优选的是，在水流线601、水流线604及旁通线605分别设有阀606、阀607及阀608，且通过该阀的开闭，而仅在需要时使水流通。
图7B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统7B具有如下的结构：在氢生成系统7A中，设置使在水流线206中流动的水中的、由热交换器207热交换前的水不通过热交换器207，而使其再次在水流线206与热交换器207和燃料电池401之间合流的旁通线403。旁通线403基于需要而采用，设有阀404。
根据氢生成系统7B的构成，在热交换器207中热交换后的水的水温过高时，通过打开阀404，能够通过冷水对向燃料电池401导入的水的温度进行调整。
此时，用于水的温度调整的水未必需要由旁通线403来供给，可以为从水流线601分支来供给的结构，也可以为另行设有低温水流动的水流线来供给的结构。
图7C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统7C具有在氢生成系统7B中，在循环线204上还设有散热器611的结构。通过本结构，在例如热水的需要少且热水贮存槽501内部的高温的热水过于增加时等、需要停止泵504的运转时等，能够通过散热器611来降低在循环线204中流动的水的温度。对于散热器611的设置方法已在实施方式4中说明。
实施方式5也如实施方式1～4那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构。设置的方法如前所述，故此处省略。
如上所述，本实施方式的氢生成系统可以说是如下的结构：相对于作为本发明的氢生成系统的必要结构的氢生成部(此处是氢生成部201)、第一热交换器(此处是热交换器207)、将在上述第一热交换器中被冷却的第一液体(此处是循环线204的循环水)向上述氢生成部导入的机构(此处是循环线204及泵205)，还具有燃料电池(此处是燃料电池401)、热水贮存槽(此处是热水贮存槽501)、使在上述第一热交换器中被加热的第二液体(此处是水流线206的水)通过与上述燃料电池的热交换而加热的第二热交换器(此处是热交换器402)、使在第二热交换器中被加热的上述第二液体与上述热水贮存槽的热水合流的机构(此处是水流线206及泵504)。
(实施方式6)
图8A～图8C示出了本发明的实施方式6中的氢生成系统的各结构例。在图8A～图8C中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D、图5A～图5D、图6A～图6C及图7A～图7D相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
图8A所示的氢生成系统8A与实施方式4的氢生成系统同样地，为在实施方式1的氢生成系统中还设有燃料电池401及热水贮存槽501的结构，不过，热水贮存槽501的结构及热水贮存槽501内部的水的利用方法与实施方式4的氢生成系统不同。
在氢生成系统8A中，优选的是，将城市供水流动的水流线601在进入热水贮存槽501的跟前处分支为在水流线206和水流线604中流动的水流。
在水流线206中流动的水流在热交换器207中与循环线204热交换之后，向热水贮存槽501的水温中温域的部分供给。
另一方面，在水流线604中流动的水流在热水贮存槽501内部，在设置于内部的热交换器(第三热交换器)801中被加热。被加热的水直接通过水流线604而向外部导出，从而用于生活等中。
优选的是，在水流线206和水流线604分别设有阀802和阀607，且通过这些阀的开闭，而仅在需要时能够流通。
另外，与燃料电池401的热交换通过在水流线602中流动的水来进行。在水流线602中流动的水从热水贮存槽501内部的中温域的部分来供给或直接从水流线601分支来供给，并经由热交换器(第二热交换器)402而与燃料电池401进行热交换，向热水贮存槽501内部的水高温的部分供给。在水流线602中流动的水的流通借助泵603的动力来进行。
此处，也可以是如下的结构：通过使水流线601分支并向热水贮存槽501的内部供给，而在热水贮存槽501的内部设置低温域的层，且从该低温的部分向水流线602供给水。
热水贮存槽501内部的高温的部分的水利用泵803的动力而通过水流线804并向热水贮存槽501的外部排出。优选的是被排出的热水主要用于供暖用途等。优选的是，在水流线804设有阀805，且根据需要来取出。
通过这样的结构，用于生活用途的、在水流线604中流动的水无需长期地储藏在热水贮存槽中，杂菌等混入等的危险性减少。
通过在水流线604及水流线804上从水流线206或水流线601连结有旁通线605的结构且使所获得的热水和低温水混合，形成了能够将水调节成适于使用目的的温度的结构。
优选的是，形成为如下的结构：在旁通线605上设有阀806及阀807，从而能够对与水流线604及水流线804混合的低温水的水量进行调节。
图8B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统8B具有在氢生成系统8A中，在循环线204上还设有散热器611的结构。通过本结构，在例如热水的需要少且热水贮存槽501内部的中温的热水过于增加时等、需要关闭阀802而在热交换器207中停止热交换时等，能够通过散热器611来降低在循环线204中流动的水的温度。散热器611的设置方法如前所述，故在此省略。
另外，图8C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统8C具有如下的结构：在氢生成系统8A中，水流线206在热交换器207中进行热交换之后，不会返回热水贮存槽501，而是与从热水贮存槽501取出的高温域的热水混合。本结构时也与氢生成系统8A同样地，被取出的热水与通过旁通线605供给的低温水混合，而调节成适于使用目的的温度。此时，被供给的低温水未必如图8A所示，从水流线206分支来供给，也可以从水流线601分支，也可以另外设有低温水流动的水流线来供给。
优选的是，在氢生成系统8C中也形成有如下的结构：在旁通线605上设有阀806及阀807，而能够对与水流线601及水流线804混合的低温水的水量进行调节。
另外，如图8C所示，与燃料电池401热交换的、在水流线602中流动的水也可以从水流线601分支，或也可以设有暂时从水流线601分支的水流线，并在热水贮存槽501形成低温域的层而从其供给。优选在水流线602中设有阀808。
根据氢生成系统8C的构成，热水贮存槽501内的温度分布仅为高温部或仅为低温部和高温部，而使温度边界层的形成及维持容易。
实施方式6也如实施方式1～5那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构。设置的方法如前所述，故此处省略。
如上所述，本实施方式的氢生成系统可以说是如下的结构：相对于作为本发明的氢生成系统的必要结构的氢生成部(此处是氢生成部201)、第一热交换器(此处是热交换器207)、将在上述第一热交换器中被冷却的第一液体(此处是循环线204的循环水)向上述氢生成部导入的机构(此处是循环线204及泵205)，还具有燃料电池(此处是燃料电池401)、热水贮存槽(此处是热水贮存槽501)、将由上述第一热交换器加热的第二液体(此处是水流线206的水)与上述热水贮存槽的热水合流或作为热水供给的机构(此处是水流线206及泵504)、通过与上述燃料电池的热交换对作为第三液体的水(此处是水流线602的水)进行加热的第二热交换器(此处是热交换器402)、使被加热的上述第三液体与上述热水贮存槽的热水合流的机构(此处是水流线602及泵603)、设于上述热水贮存槽的内部且通过该热水贮存槽内的热水和作为第四液体的水(此处是水流线601的水)的热交换对上述第四液体进行加热的第三热交换器(此处是热交换器801)。
(实施方式7)
图9A～图9C示出了本发明的实施方式7中的氢生成系统的各结构例。在图9A～图9C中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D、图5A～图5D、图6A～图6C、图7A～图7C及图8A～图8C相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
图9A所示的氢生成系统9A与实施方式5的氢生成系统同样地，为在实施方式1的氢生成系统中还设有燃料电池401及热水贮存槽501的结构，不过，热水贮存槽501的结构及热水贮存槽501内部的水的利用方法与实施方式5的氢生成系统不同。
在氢生成系统9A中，优选的是，将城市供水流动的水流线601在进入热水贮存槽501的跟前处分支为在水流线206和水流线604中流动的水流。
水流线206从水流线601分支之后，在热交换器207中与循环线204进行热交换。在热交换器207中被加热之后，经由热交换器402与燃料电池401进行热交换，进而在被加热之后，流入热水贮存槽501的高温区域。
另外，水流线604在热水贮存槽501的内部中，经由热交换器801被加热。
优选的是，蓄积在热水贮存槽501的内部的热水利用泵803的动力而通过水流线804而用于供暖用途，在水流线604中流动而在热水贮存槽501内部被加热的热水用于供热水用途。
优选的是，在水流线604、水流线804分别设有阀607、阀805，且根据需要而取出。
进而，通过在水流线604及水流线804分别连结有在水流线206的热交换器207中被加热的跟前的部分(比热交换器207靠上游的部分)处分支了的旁通线605的结构且使所获得的热水和低温水混合，形成了能够将水温调节成适于使用目的的温度的结构。
优选的是，形成为在旁通线605上设有阀806及阀807，而能够对与水流线604及水流线804混合的低温水的水量进行调节的结构。
另外，图9B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统9B具有如下的结构：在氢生成系统9A中，设置使在水流线206中流动的水中的、由热交换器207热交换前的水(比热交换器207靠上游的水)不通过热交换器207，而使其再次在水流线206与热交换器207和燃料电池401之间合流的旁通线403。旁通线403基于需要而采用，设有阀404。
根据氢生成系统9B的构成，在热交换器207中热交换后的水的水温过高时，通过打开阀404，能够通过冷水对向燃料电池401导入的水的温度进行调整。
此时，用于水的温度调整的水未必需要由旁通线403来供给，可以为从水流线601分支来供给的结构，也可以为另行设有低温水流动的水流线来供给的结构。
图9C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统9C具有在氢生成系统9B中，在循环线204上还设有散热器611的结构。通过本结构，在例如热水的需要少且热水贮存槽501内部的高温的热水过于增加时等、需要停止泵504的运转时等，能够通过散热器611来降低在循环线204中流动的水的温度。对于散热器611的设置方法已在实施方式4中说明。
实施方式7也如实施方式1～6那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构。设置的方法如前所述，故此处省略。
如上所述，本实施方式的氢生成系统可以说是如下的结构：相对于作为本发明的氢生成系统的必要结构的氢生成部(此处是氢生成部201)、第一热交换器(此处是热交换器207)、将在上述第一热交换器中被冷却的第一液体(此处是循环线204的循环水)向上述氢生成部导入的机构(此处是循环线204及泵205)，还具有燃料电池(此处是燃料电池401)、热水贮存槽(此处是热水贮存槽501)、使在上述第一热交换器中被加热的第二液体(此处是水流线206的水)通过与上述燃料电池的热交换而加热的第二热交换器(此处是热交换器402)、使在第二热交换器中被加热的上述第二液体与上述热水贮存槽的热水合流的机构(此处是水流线206及泵802)、设于上述热水贮存槽的内部且通过该热水贮存槽内的热水和作为第三液体的水(此处是水流线601的水)的热交换对上述第三液体进行加热的第三热交换器(此处是热交换器801)。
(实施方式8)
图10A及图10B示出了本发明的实施方式8中的氢生成系统的各结构例。在图10A及图10B中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D、图5A～图5D、图6A～图6C、图7A～图7C、图gA～图8C及图9A～图9D相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
在图10A所示氢生成系统10A中，在热交换器(第一热交换器)207中，在循环线204、水流线1001及水流线1002之间进行热交换。
此处，水流线1001为主要用于供暖用途的水流线，水流线1002为从热水贮存槽501的高温域部分向低温域部分或中温域部分流动的水流线。
水流线1001及水流线1002分别具有作为动力源的泵1003及泵1004。
另外，水流线601与热水贮存槽501的低温域部分连结。为了形成基于需要而流动的构造，优选的是，在水流线601上设有阀606。
与燃料电池401的热交换在与流动于水流线602中的水之间，在热交换器(第二热交换器)402中进行。在水流线602设有作为动力源的泵603。
水流线602形成为通过热水贮存槽501的低温域部分或在水流线601上分支而使低温水流动的结构。水流线602形成为与燃料电池401进行热交换后向热水贮存槽501的高温域部分流动的结构。
热水贮存槽501的高温域的热水利用泵803的动力且通过水流线604而用于供热水的用途。优选的是，在水流线604设有阀607，且根据需要来取出。
通过在水流线604及水流线1001分别设有旁通线605及旁通线1005，使所获得的热水和低温水混合，由此形成为能够将水温调节成适于使用目的的温度的结构。
旁通线605为从在水流线1002中由热交换器207赋予热后的低温部分起的线、从热水贮存槽的低温域部分起的线或从水流线601上分支而成的线。旁通线1005也为同样的线或从旁通线605上分支而成的线。
为了形成基于需要而流动的构造，优选在旁通线605及旁通线1005上设有阀806及阀807。
为了形成基于需要而流动的构造，优选在水流线1001上也设有阀1006。
图10B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统10B具有在氢生成系统10A中，在循环线204上还设有散热器611的结构。根据本结构，在因某些理由而在热交换器207中无法进行热交换时等，也能够通过散热器611来降低在循环线204中流动的水的温度。散热器611的设置方法如前所述，故在此省略。
实施方式8也如实施方式1～7那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构。设置的方法如前所述，故此处省略。
(实施方式9)
图11A～图11E示出了本发明的实施方式9中的氢生成系统的各结构例及其运转方法。在图11A～图11E中，对于与图2A～图2E、图4A～图4D、图5A～图5D、图6A～图6C、图7A～图7C、图8A～图8C、图9A～图9C、图10A及图10B相同的结构要素标以相同的标号，省略说明。
图11A所示的氢生成系统11A具有与实施方式3的氢生成系统5A同样的结构，但其运转方法不同。需要说明的是，氢生成部201的结构并不是局限于实施方式1所示的结构。
氢生成系统在内部包含液体。因此，在液体的温度降低并冻结时，有可能会产生氢生成系统破损。另外，在因积雪而使氢生成部被雪被覆时，太阳光无法照射在氢生成部上，导致无法产生水分解反应。
对于这样的问题，本实施方式的氢生成系统11A具有如下的机构：在循环线204的循环水(第一液体)的温度比水流线206的液体(第二液体)及水流线503的水(热水贮存槽501的热水(第三液体))的温度低时，能够通过循环线204的循环水和水流线206的液体或水流线503的水的热交换来对循环线204的循环水进行加热。具体而言，使通常运转时从循环线204向热水贮存槽501的方向流动的热量相反地向循环线204返回，由此能够进行冻结防止或融雪。
作为实现这样的运转的方法之一，只要以使在循环线206中流动的液体按照热交换器502→热交换器402→热交换器207流动的方式使在水流线206中流动的水逆流即可。
根据本运转方法，将在热交换器502中蓄积在热水贮存槽501内的热量赋予在水流线206中流动的液体，进而从热交换器207中在循环线206中流动的液体赋予在循环线204中流动的液体。
因而，能够解决在降雪量多的地区中冬季因雪被覆氢生成部201而导致无法照射太阳光、以及在严寒地区中氢生成系统11A内部的水冻结这样的问题。
氢生成系统11A的构成能够与实施方式1～8的氢生成系统并用。
图11B所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统11B的结构为，设有能够从热水贮存槽501向循环线204配给热水的旁通线1101。
根据本结构，在可能产生因积雪被覆氢生成部201从而无法照射太阳光、以及氢生成系统11B内部的水冻结之虞的情况下，通过操作设置在旁通线1101上的阀1102，使热水导入循环线204，从而能够防止冻结或进行融雪。
在旁通线1101设有作为动力源的泵1103。
氢生成系统11B的构成能够与实施方式1～8的系统并用。
图11C所示的、作为本实施方式的另一例的氢生成系统11C具有如下的结构：在氢生成系统11B中，在循环线204上还设有阀1104及导出线1105，能够将循环线204内部的液体向外部排出。
根据本结构，在有可能产生循环线204内部的液体在冬季冻结而使氢生成系统11C破损之虞时，通过操作阀1104从导出线1105将循环线204内部的液体向外部排出，从而能够防止氢生成系统11C的破损。
在将循环线204内部的液体向外部排出时，通过准备重装用的液体且重新充填，而能够使氢生成系统11C容易地复原。
氢生成系统11C的构成能够和实施方式1～8的氢生成系统及本实施方式的氢生成系统11A、11B并用。
实施方式9也如实施方式1～8那样，能够应用设置用于从水分离氢和氧的气液分离装置208a、208b的结构(参考图11D)以及将用于储藏氢的储藏设备209设置在氢导出线202上的结构(参考图11E)。设置的方法如前所述，故此处省略。
以上说明的实施方式1～9的氢生成系统是生成氢的系统，同时也是生成热水的系统。因而，实施方式1～9的氢生成系统的构成及它们的说明同时也能够作为本发明的热水生成系统的实施方式的构成及它们的说明而应用。而且，作为本发明的热水生成系统为具有下述构件的系统：通过保持第一液体并照射太阳光而对上述第一液体的至少一部分进行加热的太阳能热水器；燃料电池；利用从在上述太阳能热水器中被加热的上述第一液体中回收的热和在上述燃料电池中产生的热来供给热水的机构。本发明的热水系统具有上述太阳能热水器、上述燃料电池、将在上述太阳能热水器中被加热的上述第一液体通过与第二液体的热交换而冷却且对上述第二液体进行加热的第一热交换器、通过在上述第一热交换器中被加热的上述第二液体与上述燃料电池的热交换而进一步对上述第二液体进行加热的第二热交换器，且利用在上述第二热交换器中被加热的上述第二液体来供给热水。在实施方式1～9的氢生成系统的构成及它们的说明也作为本发明的热水生成系统的实施方式的构成及它们的说明应用时，氢生成部相当于本发明的热水生成系统中的太阳能热水器。
【产业上的可利用性】
本发明所涉及的氢生成系统不仅能够回收通过太阳光照射将水分解而获得的氢能量，还能从被太阳光加热的循环水中回收热能而获得热水，因此，能够以高效率利用太阳能，作为家庭用的发电系统等是有用的。

Claims (25)

1.一种氢生成系统，具有：
氢生成部，其保持含有水的第一液体，并通过照射太阳光而将所述第一液体中包含的水的一部分分解成氢和氧，且对所述第一液体的至少一部分进行加热；
第一热交换器，其通过在所述氢生成部中被加热的所述第一液体和第二液体的热交换，对所述第一液体进行冷却且对所述第二液体进行加热；
导入机构，其将在所述第一热交换器中被冷却的所述第一液体导入所述氢生成部。
2.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，
所述第一热交换器与所述氢生成部邻接设置。
3.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
供给机构，其将在所述氢生成部中生成的氢向所述燃料电池供给。
4.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
热水贮存槽，其贮存对在所述燃料电池中产生的热进行回收而获得的热水。
5.如权利要求4所述的氢生成系统，其中，
所述热水贮存槽的热水为对在所述氢生成部中产生的热进一步回收而获得的热水。
6.如权利要求4所述的氢生成系统，其中，
所述第二液体为水，
所述氢生成系统还具有合流机构，所述合流机构使所述热水贮存槽的热水和所述第二液体合流。
7.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
第二热交换器，其通过与所述燃料电池的热交换来加热在所述第一热交换器中被加热的所述第二液体。
8.如权利要求7所述的氢生成系统，其中，
还具有热水贮存槽，所述热水贮存槽贮存从在所述第二热交换器中被加热的所述第二液体回收热而获得的热水。
9.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，
所述氢生成部具有：包括能够将水分解成氢和氧的半导体材料的半导体电极；与所述半导体电极电连接且由导电性材料构成的对电极；与所述半导体电极及所述对电极接触的所述第一液体；将所述半导体电极、所述对电极及所述第一液体保持在内部的箱体部，
通过对所述半导体电极照射太阳光，而将所述第一液体中包含的水的一部分分解成氢和氧，从而生成氢。
10.如权利要求9所述的氢生成系统，其中，
所述第一液体在导入所述氢生成部之前分支为所述半导体电极侧的流路和所述对电极侧的流路。
11.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，
将在所述氢生成部中产生的氢和所述第一液体的混合物分离成氢和所述第一液体的气液分离装置设置在所述氢生成部之外。
12.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
第二热交换器，其通过与所述燃料电池的热交换来加热在所述第一热交换器中被加热的所述第二液体；
第三热交换器，其通过在所述第二热交换器中被加热的所述第二液体和第三液体的热交换，对所述第三液体进行加热且对所述第二液体进行冷却。
13.如权利要求12所述的氢生成系统，其中，
还具有热水贮存槽，所述热水贮存槽贮存对在所述燃料电池中产生的热进行回收而获得的热水，
所述第三热交换器设置在所述热水贮存槽的内部。
14.如权利要求12所述的氢生成系统，其中，
还具有合流机构，所述合流机构使由所述第三热交换器冷却的所述第二液体的一部分与由所述第一热交换器加热之后且被导入所述第二热交换器之前的所述第二液体合流。
15.如权利要求12所述的氢生成系统，其中，
还具有加热机构，所述加热机构在所述第一液体的温度比所述第二液体的温度及所述第三液体的温度低时，通过所述第一液体和所述第二液体或所述第一液体和所述第三液体的热交换而能够对所述第一液体进行加热。
16.如权利要求15所述的氢生成系统，其中，
通过所述第一液体和所述第二液体或所述第一液体和所述第三液体的热交换而能够对所述第一液体进行加热的所述加热机构为将由所述第二热交换器加热的所述第二液体导入所述第一液体的机构，或者为将由所述第三热交换器加热的所述第三液体导入所述第一液体的机构。
17.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，
还具有导出机构，所述导出机构能够从流路中导出所述第一液体。
18.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，
还具有储藏设备，所述储藏设备储藏由所述氢生成部生成的氢。
19.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
热水贮存槽；
合流或热水供给机构，所述第二液体为水，所述合流或热水供给机构使由所述第一热交换器加热的所述第二液体与所述热水贮存槽的热水合流，或者将由所述第一热交换器加热的所述第二液体作为热水供给；
第二热交换器，其通过与所述燃料电池的热交换而对作为第三液体的水进行加热；
合流机构，其使被加热的所述第三液体与所述热水贮存槽的热水合流。
20.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
热水贮存槽；
第二热交换器，所述第二液体为水，所述第二热交换器通过与所述燃料电池的热交换来加热在所述第一热交换器中被加热的所述第二液体；
合流机构，其使在所述第二热交换器中被加热的所述第二液体与所述热水贮存槽的热水合流。
21.如权利要求20所述的氢生成系统，其中，
还具有调整机构，所述调整机构相对于在所述第一热交换器中被加热之后且在所述第二热交换器中进行与所述燃料电池的热交换之前的所述第二液体供给冷水来对所述第二液体的温度进行调整。
22.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
热水贮存槽；
合流或热水供给机构，所述第二液体为水，所述合流或热水供给机构使由所述第一热交换器加热的所述第二液体与所述热水贮存槽的热水合流，或者将由所述第一热交换器加热的所述第二液体作为热水供给；
第二热交换器，其通过与所述燃料电池的热交换而对作为第三液体的水进行加热；
合流机构，其使被加热的所述第三液体与所述热水贮存槽的热水合流；
第三热交换器，其设置在所述热水贮存槽的内部，且通过该热水贮存槽内的热水和作为第四液体的水的热交换而对所述第四液体进行加热。
23.如权利要求1所述的氢生成系统，其中，还具有：
燃料电池；
热水贮存槽；
第二热交换器，所述第二液体为水，所述第二热交换器通过与所述燃料电池的热交换来加热在所述第一热交换器中被加热的所述第二液体；
合流机构，其使在所述第二热交换器中被加热的所述第二液体与所述热水贮存槽的热水合流；
第三热交换器，其设置在所述热水贮存槽的内部，且通过该热水贮存槽内的热水和作为第三液体的水的热交换而对所述第三液体进行加热。
24.如权利要求23所述的氢生成系统，其中，
还具有调整机构，所述调整机构相对于在所述第一热交换器中被加热之后且在所述第二热交换器中进行与所述燃料电池的热交换之前的所述第二液体供给冷水来对所述第二液体的温度进行调整。
25.一种热水生成系统，具有：
太阳能热水器，其保持第一液体，且通过照射太阳光而对所述第一液体的至少一部分进行加热；
燃料电池；
热水供给机构，其利用从在所述太阳能热水器中被加热的所述第一液体回收到的热和由所述燃料电池产生的热而供给热水。
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