CN111826681A - 水电解系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水电解系统及其控制方法。在水电解系统(10)及其控制方法中，在卸压处理时，高压用减压阀(90)将高压氢气减压。第一压力检测传感器(94)检测比高压用减压阀(90)靠上游侧的高压氢气的压力来作为第一压力(P1)。第二压力检测传感器(96)检测比高压用减压阀(90)的第一减压阀(90a)靠下游侧的高压氢气的压力来作为第二压力(P2)。控制器(20)基于第一压力(P1)或者第二压力(P2)来控制卸压控制阀(92)的开度。

Description

水电解系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及将水电解来在阳极侧产生氧气、另一方面在阴极侧产生与氧气相比为高压的高压氢气的水电解系统及其控制方法。

背景技术

在专利文献1公开了将水电解来在阳极侧产生氧气、另一方面在阴极侧产生与氧气相比为高压的高压氢气的压差式的水电解系统。该水电解系统具备将具有包括固体高分子电解质膜(PEM)的MEA(膜-电极接合体)等的多个单电池串联连接的堆，并在阴极侧充满高压氢气，另一方面在阳极侧存在正常压力的水和氧气。

而且，在水电解系统中，在高压氢气的生成处理后(水电解系统的运转停止后)，为了保护堆内的MEA，将阴极侧的高压氢气强制地卸压，减压到正常压力附近。此时，如果进行急剧地卸压处理，则会在PEM产生局部隆起，因此需要花费时间缓慢地排出高压氢气。而且，局部隆起是因如下原因而产生的：滞留在PEM内的氢气伴随周围的卸压却无法从PEM完全排出因而膨胀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2012-219291号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在专利文献1中，在水电解系统的运转停止时，利用PEM的膜泵效果使从阴极侧向阳极侧交叉泄漏的氢气返回至阴极侧，由此抑制因氢气引起的阳极催化剂的还原，阻止堆的性能降低。但是，存在如下可能性，当对于膜泵效果而言氢气的交叉泄漏量多时，根据PEM内的条件，氢气和氧气等会与PEM的膜成份反应，引起该膜成份的流出、也就是说膜变薄。

在压差式的水电解系统中保持压差时，是成为产生这样的膜变薄的重要原因，因此需要防止膜成份的流出。因而，能够考虑到为了抑制交叉泄漏的氢气，使施加于MEA的电解电流增加来提高膜泵效果。但是，当使用这样的方法来进行卸压处理时，会浪费地排出氢气，因此系统效率反而降低。

当鉴于上述的问题时，例如如图3所例示的那样，在卸压处理开始时，以比较快的卸压速度(高压氢气的压力的时间变化量)排出氢气，由此使阴极侧的高压氢气的压力迅速地降低，另一方面如果该压力降低到某种程度，则以比较慢的卸压速度排出氢气即可。因此，在从阴极侧经由配管排出氢气的情况下，用压力传感器检测该氢气的压力，并基于检测到的压力，来调整在配管设置的卸压控制阀的开度。

如上述的那样，在卸压处理开始时，氢气的压力急剧地降低。因此，需要使用比较宽的量程的压力传感器来检测压力。但是，在宽量程的压力传感器中，检测精度低，因此不能精度良好地检测在低压力区域中的氢气的压力。

另一方面，在低压力区域中，会花费时间来排出氢气，因此需要用检测精度高的压力传感器来检测压力。但是，在检测精度高的压力传感器中，检测范围窄，因此不能检测在高压力区域中的氢气的压力。

这样，在以往的方法中，难以根据氢气的压力适当地控制卸压控制阀的开度。

本发明是考虑这样的问题而做出的，目的在于提供精度良好地控制卸压控制阀，由此能够有效果地抑制在卸压处理时产生局部隆起的水电解系统及其控制方法。

用于解决问题的方案

本发明的方式涉及水电解系统及其控制方法，所述水电解系统具有电解质膜、在该电解质膜的两侧设置的供电体，对各个所述供电体之间施加电解电流由此将水电解来在阳极侧产生氧气，另一方面在阴极侧产生与所述氧气相比为高压的高压氢气。

所述水电解系统还具有配管、卸压控制阀、减压机构、第一压力传感器、第二压力传感器以及控制部。所述配管连接于所述阴极侧。另外，所述卸压控制阀设置于所述配管，在用所述电解电流进行的电解处理停止后，所述卸压控制阀成为开阀状态，由此进行从所述阴极侧经由所述配管排出所述高压氢气的卸压处理。所述减压机构设置在所述配管中的比所述卸压控制阀靠所述高压氢气的排出方向的上游侧，将所述高压氢气减压。所述第一压力传感器在所述配管中的比所述减压机构靠所述排出方向的上游侧，检测减压前的所述高压氢气的压力来作为第一压力。所述第二压力传感器在所述配管中的所述减压机构与所述卸压控制阀之间，检测减压后的所述高压氢气的压力来作为第二压力。所述控制部基于所述第一压力或者所述第二压力来控制所述卸压控制阀的开度。

另外，所述控制方法具有第一～第三步骤。在所述第一步骤中，在用所述电解电流进行的电解处理停止后，由控制部将在连接于所述阴极侧的配管设置的卸压控制阀控制为开阀状态，由此使从所述阴极侧经由所述配管排出所述高压氢气的卸压处理开始。在所述第二步骤中，由在所述配管中的比所述卸压控制阀靠所述高压氢气的排出方向的上游侧设置的减压机构来将所述高压氢气减压时，在比所述减压机构靠所述排出方向的上游侧，第一压力传感器检测减压前的所述高压氢气的压力来作为第一压力，并且在所述减压机构与所述卸压控制阀之间，第二压力传感器检测减压后的所述高压氢气的压力作为第二压力。在所述第三步骤中，所述控制部基于所述第一压力或者所述第二压力来控制所述卸压控制阀的开度。

发明的效果

根据本发明，由减压机构使高压氢气减压，用第一压力传感器检测配管中的减压机构的上游侧的压力，用第二压力传感器检测下游侧的压力。这样，将压力传感器多级化，由此能够在高压力区域中基于第一压力传感器检测到的第一压力来控制卸压控制阀的开度，并在低压力区域中基于第二压力传感器检测到的第二压力来控制卸压控制阀的开度。也就是说，在本发明中，根据压力区域来切换压力传感器，由此能够适当地控制卸压控制阀的开度。因而，在本发明中，能够精度良好地控制卸压控制阀，并且抑制卸压处理时产生局部隆起。

参照附图说明以下的实施方式的说明，能够容易理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是本实施方式涉及的水电解系统的结构图。

图2是氢气的运动的说明图。

图3是说明图1的水电解系统的控制方法的时序图。

图4是说明图1的水电解系统的控制方法的流程图。

图5是说明图1的水电解系统的控制方法的时序图。

具体实施方式

以下，举例示出优选的实施方式并参照附图说明本发明涉及的水电解系统及其控制方法。

[1.本实施方式的结构]

如图1所示，本实施方式涉及的水电解系统10具备：高压水电解装置12，其将纯水电解来制造高压氢气(与正常压力相比为高压、例如1MPa～100MPa的氢气)；水循环装置16，经由纯水供给装置14对该水循环装置16供给从市政供水(日文：市水)生成的纯水，该水循环装置16将该纯水供给至高压水电解装置12，并且将从高压水电解装置12排出的剩余的水循环供给至高压水电解装置12；从高压水电解装置12导出高压氢气的高压氢气配管18(配管)；以及控制器20(控制部)。

高压水电解装置12构成压差式高压制氢气装置(阴极侧压力>阳极侧压力)，层叠多个电解单体(日文：単位セル)24。在电解单体24的层叠方向一端，朝向外方依次配设接线板26a、绝缘板28a以及端板30a。在电解单体24的层叠方向另一端，同样地朝向外方依次配设接线板26b、绝缘板28b以及端板30b。端板30a、30b之间紧固保持为一体。

在端子板26a、26b的侧部，向外方突出地设置端子部34a、34b。端子部34a、34b经由布线36a、36b来与电解用电源38电连接。阳极(正极)侧即端子部34a与电解用电源38的正极连接，另一方面阴极(负极)侧即端子部34b与所述电解用电源38的负极连接。而且，在布线36a设置有电流传感器40，该电流传感器40检测从电解用电源38经由布线36a、36b和端子部34a、34b施加于电解单体24的电解电流。电流传感器40检测出的电解电流的信号被输入至控制器20。

电解单体24具备圆盘状的电解质膜-电极结构体(MEA)42、夹持该电解质膜-电极结构体42的阳极侧隔板44和阴极侧隔板46。阳极侧隔板44和阴极侧隔板46具有圆盘状。

电解质膜-电极结构体42例如具备在全氟磺酸的薄膜含浸水而成的固体高分子电解质膜(PEM)48、在所述固体高分子电解质膜48的两面设置的阳极侧供电体50和阴极侧供电体52。

在固体高分子电解质膜48的两面，形成阳极电极催化剂层50a和阴极电极催化剂层52a。阳极电极催化剂层50a例如使用Ru(钌)系催化剂，另一方面阴极电极催化剂层52a例如使用白金催化剂。

在电解单体24的外周缘部，设置在层叠方向相互连通的、用于供给水(纯水)的水供给连通孔56、用于将因反应而生成的氧气和未反应的水(混合流体)排出的排出连通孔58以及用于因反应而生成的氢气流动的氢气连通孔60。

在阳极侧隔板44的与电解质膜-电极结构体42相向的面，设置与水供给连通孔56和排出连通孔58连通的第一流路64。第一流路64设置在与阳极侧供电体50的表面积对应的范围内，并且由多个流路槽、多个压花等构成。在第一流路64，流通因反应而生成的氧气和未反应的水。

在阴极侧隔板46的朝向电解质膜-电极结构体42的面，形成与氢气连通孔60连通的第二流路68。第二流路68设置在与阴极侧供电体52的表面积对应的范围内，并且由多个流路槽、多个压花等构成。在第二流路68，流通因反应而生成的高压氢气。

水循环装置16具备与高压水电解装置12的水供给连通孔56连通的循环配管72，在该循环配管72配设循环泵74、离子交換器76以及氧气侧气液分离器78。

回流配管80的一端部与氧气侧气液分离器78的上部连通，并且回流配管80的另一端与高压水电解装置12的排出连通孔58连通。在氧气侧气液分离器78连结有与纯水供给装置14连接的纯水供给配管82、用于将在氧气侧气液分离器78中从纯水分离出的氧气排出的氧气排气配管84。

在高压水电解装置12的氢气连通孔60连接高压氢气配管18，高压氢气配管18经由止回阀86和背压阀(未图示)来与供氢部(例如氢气罐等)连接。在后述的卸压处理时，用于从阴极侧排出高压氢气的卸压配管88(配管)从高压氢气配管18分支。

在卸压配管88，沿着高压氢气的排出方向顺序设置高压用减压阀90(减压机构)和卸压控制阀92。高压用减压阀90具备在排出方向的上游侧的第一减压阀90a、在排出方向的下游侧的第二减压阀90b。第一减压阀90a和第二减压阀90b是具备泄压功能的减压阀。

在高压氢气配管18配置第一压力检测传感器94(第一压力传感器)，该第一压力检测传感器94检测氢气连通孔60的附近的高压氢气的压力来作为第一压力。另外，在卸压配管88配置第二压力检测传感器96(第二压力传感器)，该第二压力检测传感器96检测第一减压阀90a与第二减压阀90b之间的高压氢气的压力来作为第二压力。还有，在卸压配管88配置第三压力检测传感器98(第三压力传感器)，该第三压力检测传感器98检测第二减压阀90b与卸压控制阀92之间的高压氢气的压力来作为第三压力。由第一～第三压力检测传感器94～98检测出的第一～第三压力的信号被输入至控制器20。

而且，第一～第三压力检测传感器94～98按第一压力检测传感器94、第二压力检测传感器96以及第三压力检测传感器98的顺序，检测范围(量程)缩窄。另外，第一～第三压力检测传感器94～98按第一压力检测传感器94、第二压力检测传感器96以及第三压力检测传感器98的顺序，检测精度升高。

控制器20基于从电流传感器40和第一～第三压力检测传感器94～98输入的各个信号，来控制卸压控制阀92的开度。

[2.本实施方式的动作]

说明这样构成的水电解系统10的动作。在此，在对由水电解系统10进行的氢气的生成处理简单地说明之后，说明本实施方式涉及的水电解系统10的控制方法即高压氢气的卸压处理。

首先，在水电解系统10启动时，从市政供水生成的纯水经由纯水供给装置14被供给至构成水循环装置16的氧气侧气液分离器78。

在水循环装置16中，在循环泵74的作用下，纯水经由循环配管72被供给至高压水电解装置12的水供给连通孔56。另一方面，经由电连接的电解用电源38来对接线板26a、26b的端子部34a、34b施加通常的电解电流。

因此，在各个电解单体24中，水从水供给连通孔56被供给至阳极侧隔板44的第一流路64，该水沿着阳极侧供电体50内移动。因而，水在阳极电极催化剂层50a中被电分解，生成氢离子、电子以及氧气。因该阳极反应而生成的氢离子透过固体高分子电解质膜48向阴极电极催化剂层52a侧移动，并与电子结合来获得氢气。

由此，氢气沿着在阴极侧隔板46与阴极侧供电体52之间形成的第二流路68来流动。该氢气被维持成与水供给连通孔56相比为高压，能够在氢气连通孔60中流动并取出到高压水电解装置12的外部。

另一方面，因反应而生成的氧气和未反应的水在第一流路64流动，这些混合流体沿着排出连通孔58被排出到水循环装置16的回流配管80。该未反应的水和氧气被导入至氧气侧气液分离器78并被分离后，水经由循环泵74从循环配管72通过离子交換器76被导入至水供给连通孔56。从水分离出的氧气从氧气排气配管84被排出到外部。

然后，参照图2至图5说明本实施方式涉及的水电解系统10的控制方法即高压氢气的卸压处理。

在上述的水电解系统10的电解运转停止后，开放卸压控制阀92来将卸压配管88与氢气连通孔60连通，由此开始卸压处理。在该情况下，施加比电解运转时的电解电流低的电流值的电解电流，并且利用卸压控制阀92的开度调整来逐渐地进行减压处理。该电流值设定为能够获得膜泵效果的最小电流值。

即，如图2所示，氢气容易从高压状态的第二流路68移动到正常压力状态的第一流路64来透过固体高分子电解质膜48(称为氢气的交叉泄漏或者氢气的扩散)。交叉泄漏到阳极电极催化剂层50a的氢气再次质子化，并因固体高分子电解质膜48的膜泵效果而返回至阴极电极催化剂层52a侧。因而，在运转停止后，要抑制泄漏到阳极电极催化剂层50a侧的高压氢气滞留，来良好地阻止阳极电极催化剂层50a被氢气还原(劣化)。

而且，在卸压处理中，利用卸压控制阀92的开放，如图3所示，在卸压时间的初期阶段中，要对被填充于阴极侧的第二流路68(参照图1和图2)的高压氢气以比较快的卸压速度进行减压处理。另外，在高压水电解装置12的阴极侧压力降压到设定阈值(压力)P的情况下，收小卸压控制阀92的开度，以比较慢的卸压速度进行减压处理。而且，卸压速度称为高压氢气的压力的时间变化量。

这样，在卸压处理中，在高压力区域中使高压氢气的压力急剧地降低，另一方面在低压力区域中抑制产生局部隆起，因此花费时间来缓慢地减压。在该情况下，在高压氢气的排出路径即高压氢气配管18和卸压配管88仅配置一个压力传感器，使用该压力传感器的检测结果，在为了如图3那样使高压氢气的压力变化来控制卸压控制阀92的开度的情况下，难以精度良好地控制该开度。即，在为了覆盖高压力区域而使用宽量程的压力传感器的情况下，检测精度降低。另一方面，在使用检测低压力区域的压力的高精度的压力传感器的情况下，检测范围窄，因此不能检测高压力区域的压力。

因而，在本实施方式的卸压处理中，根据高压氢气的压力区域来切换压力传感器，使用切换了的压力传感器检测出的压力来调整卸压控制阀92的开度，由此精度良好地控制该卸压控制阀92，抑制产生局部隆起。

这里，参照图4和图5说明本实施方式的卸压处理。

在图4的步骤S1(第一步骤)中，控制器20在图5的时间点t0将卸压控制阀92开放。由此，开始卸压处理，阴极侧的高压氢气经由高压氢气配管18和卸压配管88被排出到外部。其结果是，如图3和图5所示，伴随着时间经过，高压氢气的压力急剧地降低。

在该情况下，如图1和图5所示，第一～第三压力检测传感器94～98逐次检测测定对象部位的高压氢气的压力，将表示检测结果的信号输出至控制器20。

即，第一压力检测传感器94检测高压氢气配管18的高压氢气的压力、即比高压用减压阀90靠上游侧的减压前的高压氢气的压力(高压线路的压力)来作为第一压力P1。

第二压力检测传感器96检测卸压配管88中的第一减压阀90a与第二减压阀90b之间的高压氢气的压力、即由第一减压阀90a减压了的高压氢气的压力(中压线路的压力)来作为第二压力P2。

第三压力检测传感器98检测卸压配管88中的第二减压阀90b与卸压控制阀92之间的高压氢气的压力、即由第二减压阀90b进一步减压了的高压氢气的压力(低压线路的压力)来作为第三压力P3。

而且，在图4的步骤S2(第二步骤)中，控制器20根据第一压力P1和第二压力P2分别计算高压氢气的卸压速度。

如图5所示，在卸压处理的初期阶段中，伴随着时间经过而第一压力P1降低，另一方面第二压力P2和第三压力P3被维持为固定值。这是因为，即使阴极侧的高压氢气的压力处于高压力区域并用第一减压阀90a和第二减压阀90b进行减压，检测到的压力也为第二压力检测传感器96和第三压力检测传感器98的检测范围外。

因而，在接下来的步骤S3(第三步骤)中，控制器20将使用第一压力P1计算出的卸压速度与规定的设定速度比较，以卸压速度不超过设定速度的方式控制卸压控制阀92的开度(收小)。

在接下来的步骤S4中，控制器20判定第一压力P1是否低于规定的第一压力阈值Px(P1<Px)并且第二压力P2是否低于规定的第二压力阈值Py(P2<Py)。

这里，第一压力阈值Px是表示第一压力P1的测定部位处的氢气的压力状态的阈值。如果P1≥Px，则能够判断为在第一压力检测传感器94所测定的高压线路存在高压氢气。另一方面，如果P1<Px，则能够判断为第一压力检测传感器94所测定的高压线路的高压氢气正在减压。

另外，第二压力阈值Py是表示第二压力P2的测定部位处的氢气的压力状态的阈值。如果P2≥Py，则能够判断为在第二压力检测传感器96所测定的中压线路存在高压氢气。另一方面，如果P2<Py，则能够判断为第二压力检测传感器96所测定的中压线路的高压氢气正在减压。

如图5所示，在到达时间点t1为止是P1≥Px，在到达时间点t2为止是P2≥Py。因而，在从时间点t0到时间点t2为止的时间段中，为否定的判定结果(步骤S4：“否”)，重复进行步骤S2～S4的处理。

另一方面，在经过时间点t2后，为P1<Px并且P2<Py(步骤S4：“是”)，因此控制器20进入下一个步骤S5。在步骤S5中，控制器20判定是否从时间点t2起经过了规定时间T。这里，规定时间T是用于确认是否将为了控制卸压控制阀92的开度而使用的压力从第一压力P1切换为第二压力P2的判定时间。

因而，如果从时间点t2起没有经过规定时间T(步骤S5：“否”)，则重复进行步骤S5的判定处理。另一方面，在从时间点t2起经过了规定时间T的时间点t3(步骤S5：“是”)，控制器20决定将为了控制卸压控制阀92的开度而使用的压力从第一压力P1切换为第二压力P2，并进入接下来的步骤S6。

在步骤S6(第二步骤、第三步骤)中，控制器20使用第二压力检测传感器96测定的第二压力P2来计算卸压速度。控制器20将使用第二压力P2计算出的卸压速度与规定的设定速度比较，以卸压速度不超过设定速度的方式来控制卸压控制阀92的开度(收小)。

在接下来的步骤S7中，控制器20判定第三压力检测传感器98测定的第三压力P3是否低于规定的第三压力阈值Pz(P3<Pz)。这里，第三压力阈值Pz是表示第三压力P3的测定部位处的氢气的压力状态的阈值。如果P3≥Pz，则能够判断为在第三压力检测传感器98所测定的低压线路中存在高压氢气。另一方面，如果P3<Pz，则能够判断为第三压力检测传感器98所测定的低压线路的高压氢气正在减压，因此可以完成卸压处理。

如图5所示，到达时间点t4为止是P3≥Pz。因而，在从时间点t3到时间点t4为止的时间段中，为否定的判定结果(步骤S7：“否”)，重复进行步骤S6、S7的处理。

另一方面，在时间点t4且P3<Pz的情况下(步骤S7：“是”)，控制器20进入接下来的步骤S8。在步骤S8中，控制器20将卸压控制阀92切换为闭阀状态，使卸压处理完结。

[3.本实施方式的效果]

如以上说明的那样，本实施方式涉及水电解系统10及其控制方法，水电解系统10具有固体高分子电解质膜48(电解质膜)、在该固体高分子电解质膜48的两侧设置的阳极侧供电体50和阴极侧供电体52(供电体)，对阳极侧供电体50与阴极侧供电体52之间施加电解电流，由此将水电解来在阳极侧产生氧气，另一方面在阴极侧产生与氧气相比为高压的高压氢气。

水电解系统10还具有高压氢气配管18和卸压配管88(配管)、卸压控制阀92、高压用减压阀90(减压机构)、第一压力检测传感器94、第二压力检测传感器96以及控制器20(控制部)。

高压氢气配管18和卸压配管88连接于阴极侧。另外，卸压控制阀92设置于卸压配管88，在电解电流的电解处理停止后，成为开阀状态，由此进行从阴极侧经由高压氢气配管18和卸压配管88排出高压氢气的卸压处理。高压用减压阀90设置在卸压配管88中的比卸压控制阀92靠高压氢气的排出方向的上游侧，来将高压氢气减压。第一压力检测传感器94在比高压用减压阀90靠排出方向的上游侧，检测减压前的高压氢气的压力来作为第一压力P1。第二压力检测传感器96在高压用减压阀90与卸压控制阀92之间，检测减压后的高压氢气的压力来作为第二压力P2。控制器20基于第一压力P1或者第二压力P2，来控制卸压控制阀92的开度。

另外，控制方法具有第一～第三步骤。

在第一步骤(图4的步骤S1)中，在用电解电流进行的电解处理停止后，由控制器20将在连接于阴极侧的卸压配管88设置的卸压控制阀92控制为开阀状态，由此使从阴极侧经由高压氢气配管18和卸压配管88排出高压氢气的卸压处理开始。

在第二步骤(步骤S2、S6)中，利用在比卸压控制阀92靠高压氢气的排出方向的上游侧设置的高压用减压阀90来将高压氢气减压时，在比高压用减压阀90靠排出方向的上游侧，第一压力检测传感器94检测减压前的高压氢气的压力来作为第一压力P1，并且在高压用减压阀90与卸压控制阀92之间，第二压力检测传感器96检测减压后的高压氢气的压力来作为第二压力P2。在第三步骤(步骤S3、S6)中，控制器20基于第一压力P1或者第二压力P2来控制卸压控制阀92的开度。

这样，由高压用减压阀90使高压氢气减压，用第一压力检测传感器94检测高压用减压阀90的上游侧的压力(第一压力P1)，用第二压力检测传感器96检测下游侧的压力(第二压力P2)。这样，将压力传感器多级化，由此能够在高压力区域中基于第一压力检测传感器94检测出的第一压力P1来控制卸压控制阀92的开度，在低压力区域中基于第二压力检测传感器96检测出的第二压力P2来控制卸压控制阀92的开度。也就是说，在本实施方式中，根据压力区域来切换压力传感器，由此能够适当地控制卸压控制阀92的开度。因而，在本实施方式中，能够精度良好地控制卸压控制阀92，并且抑制卸压处理时产生局部隆起。

这里，高压用减压阀90设置在卸压配管88的中途，具备至少一个将高压氢气减压的减压阀(第一减压阀90a、第二减压阀90b)。由此，能够容易地将卸压配管88构成压力不同的多个线路。

在该情况下，高压用减压阀90具备在该高压用减压阀90内的排出方向的上游侧设置的、将高压氢气减压的第一减压阀90a；以及在排出方向的下游侧设置的、将在第一减压阀90a被减压了的高压氢气进一步减压的第二减压阀90b。第二压力检测传感器96检测被第一减压阀90a减压了的高压氢气的压力来作为第二压力P2。一般来讲，减压机构利用由两个减压阀构成的二级方式来将流体减压。因而，在本实施方式中，能够使用市售的减压机构来便宜地构成水电解系统10。

另外，水电解系统10还具有第三压力检测传感器98，该第三压力检测传感器98检测在第二减压阀90b被减压了的高压氢气的压力来作为第三压力P3。控制器20在第三压力P3低于第三压力阈值Pz的情况下，将卸压控制阀92切换为闭阀状态来使卸压处理完结。由此，能够使用检测范围最窄并且高精度的压力传感器来构成第三压力检测传感器98。其结果是，能够精度良好并且可靠地进行关于完结卸压处理的判定处理。

还有，期望第一减压阀90a和第二减压阀90b具备泄压功能。由此，能够对水电解系统10实施安全对策功能。

另外，控制器20在开始卸压处理时基于第一压力P1来控制卸压控制阀92的开度，另一方面在第一压力P1低于第一压力阈值Px、第二压力P2低于第二压力阈值Py并且从第二压力P2低于第二压力阈值Py的时间点t2起经过规定时间T的情况下，基于第二压力P2来控制卸压控制阀92的开度。由此，能够效率良好并且可靠地从第一压力P1向第二压力P2进行切换。

还有，控制器20计算第一压力P1或者第二压力P2的时间变化来作为高压氢气的卸压速度，基于计算出的卸压速度来控制卸压控制阀92的开度。由此，能够以卸压速度成为期望的速度的方式控制卸压控制阀92的开度。

即，为了抑制产生局部隆起，需要遵守设定速度来进行卸压处理。越是低压力区域其要求越是严格。因此，在执行卸压处理直到低压力区域为止的情况下，切换为高精度的第二压力检测传感器96检测出的第二压力P2，使用切换后的第二压力P2来计算卸压速度，基于计算出的卸压速度来控制开度，由此能够满足严格制限的要求速度。其结果是，在容易产生局部隆起的低压力区域侧进行精密的卸压处理的控制，从而能够有效果地抑制产生局部隆起。

第一压力检测传感器94是以比第二压力检测传感器96宽的量程来检测第一压力P1的传感器，第二压力检测传感器96如果是检测精度比第一压力检测传感器94高的传感器即可。由此，能够在卸压处理时覆盖全部的压力区域。

而且，本发明不限于上述的实施方式，当然能够基于该说明书的记载的内容而采用各种的结构。

Claims (9)

1.一种水电解系统，具有电解质膜(48)、在该电解质膜的两侧设置的供电体(50、52)，对各个所述供电体之间施加电解电流，由此将水电解来在阳极侧产生氧气，另一方面在阴极侧产生与所述氧气相比为高压的高压氢气，所述水电解系统(10)还具有：

配管(18、88)，其连接于所述阴极侧；

卸压控制阀(92)，其设置于所述配管，在用所述电解电流进行的电解处理停止后，所述卸压控制阀成为开阀状态，由此进行从所述阴极侧经由所述配管排出所述高压氢气的卸压处理；

减压机构(90)，其设置在所述配管中的比所述卸压控制阀靠所述高压氢气的排出方向的上游侧，将所述高压氢气减压；

第一压力传感器(94)，其在所述配管中的比所述减压机构靠所述排出方向的上游侧，检测减压前的所述高压氢气的压力来作为第一压力(P1)；

第二压力传感器(96)，其在所述配管中的所述减压机构与所述卸压控制阀之间，检测减压后的所述高压氢气的压力来作为第二压力(P2)；以及

控制部(20)，其基于所述第一压力或者所述第二压力来控制所述卸压控制阀的开度。

2.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于，

所述减压机构设置于所述配管，具备至少一个将所述高压氢气减压的减压阀(90a、90b)。

3.根据权利要求2所述的水电解系统，其特征在于，

所述减压机构具备：

第一减压阀(90a)，其设置在所述配管中的所述减压机构内的所述排出方向的上游侧，将所述高压氢气减压；以及

第二减压阀(90b)，其设置在所述配管中的所述减压机构内的所述排出方向的下游侧，将在所述第一减压阀被减压了的所述高压氢气进一步减压，

所述第二压力传感器检测被所述第一减压阀减压了的所述高压氢气的压力来作为所述第二压力。

4.根据权利要求3所述的水电解系统，其特征在于，

还具有第三压力传感器(98)，其检测在所述第二减压阀减压了的所述高压氢气的压力来作为第三压力(P3)，

在所述第三压力低于第三压力阈值(Pz)的情况下，所述控制部将所述卸压控制阀切换为闭阀状态来使所述卸压处理完结。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的水电解系统，其特征在于，

所述减压阀具备泄压功能。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的水电解系统，其特征在于，

所述控制部：

在开始所述卸压处理时，基于所述第一压力来控制所述开度，

在所述第一压力低于第一压力阈值(Px)、所述第二压力低于第二压力阈值(Py)并且从所述第二压力低于所述第二压力阈值的时间点(t2)起经过规定时间(T)的情况下，基于所述第二压力来控制所述开度。

7.根据权利要求6所述的水电解系统，其特征在于，

所述控制部计算所述第一压力或者所述第二压力的时间变化来作为所述高压氢气的卸压速度，基于计算出的所述卸压速度来控制所述开度。

8.根据权利要求1至4中的任一项所述的水电解系统，其特征在于，

所述第一压力传感器是以比所述第二压力传感器宽的量程来检测所述第一压力的传感器，

所述第二压力传感器是检测精度比所述第一压力传感器高的传感器。

9.一种水电解系统的控制方法，水电解系统具有电解质膜、在该电解质膜的两侧设置的供电体，对各个所述供电体之间施加电解电流，由此将水电解来在阳极侧产生氧气，另一方面在阴极侧产生与所述氧气相比为高压的高压氢气，所述水电解系统的控制方法包括：

第一步骤(S1)，在用所述电解电流进行的电解处理停止后，由控制部将在连接于所述阴极侧的配管设置的卸压控制阀控制为开阀状态，由此使从所述阴极侧经由所述配管排出所述高压氢气的卸压处理开始；

第二步骤(S2、S6)，在由在所述配管中的比所述卸压控制阀靠所述高压氢气的排出方向的上游侧设置的减压机构将所述高压氢气减压时，在比所述减压机构靠所述排出方向的上游侧，第一压力传感器检测减压前的所述高压氢气的压力来作为第一压力，并且在所述减压机构与所述卸压控制阀之间，第二压力传感器检测减压后的所述高压氢气的压力来作为第二压力；以及

第三步骤(S3、S6)，所述控制部基于所述第一压力或者所述第二压力来控制所述卸压控制阀的开度。

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