CN113906167B - 氢产生系统的控制方法和氢产生系统 - Google Patents

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Abstract

氢产生系统(1)的控制方法包括：对电解槽(2)具有的氧产生用电极(12)和氢产生用电极(16)的电位进行控制，以使氧产生用电极(12)和氢产生用电极(16)中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。

Description

氢产生系统的控制方法和氢产生系统
技术领域
本发明涉及一种氢产生系统的控制方法和氢产生系统。
背景技术
以往，作为产生氢的装置之一，设计出了使用固体高分子型的离子交换膜的电化学装置(水电解装置)。在该电化学装置中，一边向阳极或者两极供给水一边通过电源使电流在电极之间流过，由此通过水的电解能够得到氧和氢。另一方面，已知的是，在这样的电化学装置中，当供电停止时，在电化学槽中产生反向电流，因此而导致电极劣化(参照专利文献1)。另外，还已知，在供电停止期间，还因两极间的气体的渗透(渗漏(cross leak))而导致电极劣化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-222082号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，作为与通过火力发电获得的能量相比能够抑制生成过程中的二氧化碳排出量的能量，通过风力、太阳能等获得的可再生能量受到了关注。另外，正在开发一种在利用可再生能量进行的氢的制造中利用上述的电化学装置等的系统。然而，利用风力、太阳能的发电装置的输出频繁地波动，在无风时或因天气而使得输出为零。因而，在将利用风力、太阳能的发电装置用作电化学装置的电源的情况下，电化学装置会频繁地反复停止和起动。因此，需要抑制电化学装置的无规律的停止所致的电极的劣化。
如上所述的电化学装置通常使用如通过火力发电获得的能量那样的稳定的电力连续地运转。因此，电化学装置的停止主要是有意地使电源停止的情况，伴随电化学装置的停止而引起的电极的劣化的应对措施比较容易。另一方面，通过可再生能量与电化学装置的组合来产生氢的系统中的课题还没有得到充分的研究。本发明的发明人们为了实现将可再生能量与电化学装置组合进行的现实的氢制造，而反复专心研究的结果想到了抑制因可再生能量的供电停止次数多而引起的电极的劣化来进一步提高氢产生系统的耐久性的技术。
本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的之一在于提供一种提高进行水的电解的氢产生系统的耐久性的技术。
用于解决问题的方案
本发明的某个方式是具备通过水的电解来产生氢的电解槽和对电解槽供给电解电流的电源的氢产生系统的控制方法。电解槽具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳氧产生用电极的氧产生极室、收纳氢产生用电极的氢产生极室以及将氧产生极室与氢产生极室分隔的隔膜。氧产生用电极具有如下的劣化特性：氧产生用电极因在不对所述电解槽供给电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，氢产生用电极具有如下的劣化特性：氢产生用电极因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化。本发明的某个方式的控制方法包括：对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制，以使氧产生用电极和氢产生用电极中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。
本发明的其它方式是氢产生系统。该氢产生系统具备：电解槽，其具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳氧产生用电极的氧产生极室、收纳氢产生用电极的氢产生极室以及将氧产生极室与氢产生极室分隔的隔膜，所述电解槽通过水的电解来产生氢；电源，其对电解槽供给电解电流；以及控制部，其对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制。氧产生用电极具有如下的劣化特性：氧产生用电极因在不对电解槽供给电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，氢产生用电极具有如下的劣化特性：氢产生用电极因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化。控制部对氧产生用电极和氢产生用电极的电位进行控制，以使氧产生用电极和氢产生用电极中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。
以上的构成要素的任意的组合、将本公开的表现在方法、装置、系统等之间变换得到的方式作为本公开的方式也是有效的。
发明的效果
根据本发明，能够提高进行水的电解的氢产生系统的耐久性。
附图说明
图1是实施方式所涉及的氢产生系统的示意图。
图2是表示在实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的、在电解停止时和向氧产生极室的水循环停止时的两个电极和两个电极室的保持电荷量的图。
图3的(A)和图3的(B)是表示实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的各电极的电位变化的图。
图4是表示实施了比较例1所涉及的电解停止控制时的各电极的电位变化的图。
图5是表示实施了实施例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
图6是表示实施了比较例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
具体实施方式
下面，基于优选的实施方式并参照附图来说明本发明。实施方式是例示性的，并非对发明进行限定，实施方式中记述的所有特征或其组合不一定是发明的本质性的特征。对各附图中示出的相同或者同等的构成要素、构件、处理标注相同的标记，并适当地省略重复的说明。另外，对于各图中示出的各部的比例尺、形状，是为了便于说明而设定的，只要没有特别提及则不应解释为限定性。另外，在本说明书或者权利要求中使用“第一”、“第二”等用语的情况下，该用语并非为了表示任何的顺序、重要程度，而是为了区分某一结构与其它结构。另外，在各附图中，省略对于说明实施方式并不重要的一部分构件来进行显示。
图1是实施方式所涉及的氢产生系统的示意图。氢产生系统1具备电解槽2、电源4、第一流通机构6、第二流通机构8以及控制部10。
电解槽2通过水的电解来产生氢。本实施方式所涉及的电解槽2是利用离子交换膜的固体高分子膜(PEM：Polymer Electrolyte Membrane(聚合物电介质膜))型水电解槽。电解槽2具有氧产生用电极12、氧产生极室14、氢产生用电极16、氢产生极室18以及隔膜20。
氧产生用电极12是发生氧化反应的极，被定义为阳极(anode)。氧产生用电极12具有催化剂层12a和气体扩散层12b。催化剂层12a例如含有铱(Ir)、铂(Pt)作为催化剂。此外，催化剂层12a也可以含有其它的金属、金属化合物。催化剂层12a被配置为与隔膜20的一个主表面接触。气体扩散层12b由导电性的多孔质体等构成。构成气体扩散层12b的材料能够使用公知的材料。氧产生用电极12被收纳于氧产生极室14。氧产生极室14中的除氧产生用电极12以外的空间构成水和氧的流路。
氢产生用电极16是发生还原反应的极，被定义为阴极(cathode)。氢产生用电极16具有催化剂层16a和气体扩散层16b。催化剂层16a例如含有铂(Pt)作为催化剂。此外，催化剂层16a也可以含有其它的金属、金属化合物。催化剂层16a被配置为与隔膜20的另一个主表面接触。气体扩散层16b由导电性的多孔质体等构成。构成气体扩散层16b的材料能够使用公知的材料。氢产生用电极16被收纳于氢产生极室18。氢产生极室18中的除氢产生用电极16以外的空间构成水和氢的流路。
氧产生极室14和氢产生极室18被隔膜20分隔开。隔膜20被配置于氧产生用电极12与氢产生用电极16之间。本实施方式的隔膜20由固体高分子型电解质膜构成。固体高分子型电解质膜只要是传导质子(H+)的材料即可，没有特别限定，例如举出具有磺酸基的氟系离子交换膜。
电解槽2中的水电解时的反应如下。
电解时的阳极(正极)反应：2H2O→O2+4H++4e-
电解时的阴极(负极)反应：4H++4e-→2H2
在氧产生用电极12处，水被电解而产生氧气、质子以及电子。质子穿过隔膜20向氢产生用电极16移动。电子流入电源4的正极。氧气通过氧产生极室14而被排出到外部。在氢产生用电极16处，通过从电源4的负极供给的电子与穿过了隔膜20的质子发生反应而生成氢气。氢气通过氢产生极室18而被排出到外部。
电源4是对电解槽2供给电解电流的直流电源。通过从电源4供给电解电流，来对电解槽2的氧产生用电极12与氢产生用电极16之间施加规定的电解电压。本实施方式的电源4对源自被输入的可再生能量的电力进行变换来对电解槽2供给电解电流。例如，电源4连接有利用可再生能量进行发电的风力发电装置22、太阳能发电装置24。例如，电源4在被以交流方式输入可再生能量的情况下，通过变压器进行电压变换，通过桥式二极管进行整流，并通过平滑电解电容器进行平滑化，从而从输出端子对电解槽2供给电解电流。由此，能够利用可再生能量来进行水的电解。此外，对电源4供给的电力不限定于源自可再生能量的电力。
第一流通机构6是使水向氧产生极室14流通的机构。第一流通机构6具有第一循环罐26、第一循环路径28以及第一循环装置30。在第一循环罐26中收纳向氧产生极室14供给以及从氧产生极室14回收的水。在本实施方式的第一循环罐26中收纳纯水。
第一循环罐26与氧产生极室14通过第一循环路径28进行连接。第一循环路径28具有用于从第一循环罐26向氧产生极室14供给水的往路部28a和用于将水从氧产生极室14回收到第一循环罐26的返路部28b。在往路部28a的中途设置有第一循环装置30。通过驱动第一循环装置30，使得水在第一循环路径28内流动并在第一循环罐26与氧产生极室14之间循环。作为第一循环装置30，例如能够使用齿轮泵、缸泵等各种泵、或者自然下流式装置等。
第一循环罐26还作为气液分离部而发挥功能。在氧产生用电极12处，通过电极反应而生成氧，因此在从氧产生极室14回收的水中含有气体状氧和溶解氧。气体状氧在第一循环罐26中与水分离并被取出到系统外。与氧分离后的水被再次供给到电解槽2。
第二流通机构8是使水向氢产生极室18流通的机构。第二流通机构8具有第二循环罐32、第二循环路径34以及第二循环装置36。在第二循环罐32中收纳向氢产生极室18供给以及从氢产生极室18回收的水。在本实施方式的第二循环罐32中收纳纯水。
第二循环罐32与氢产生极室18通过第二循环路径34进行连接。第二循环路径34具有用于从第二循环罐32向氢产生极室18供给水的往路部34a和用于将水从氢产生极室18回收到第二循环罐32的返路部34b。在往路部34a的中途设置有第二循环装置36。通过驱动第二循环装置36，使得水在第二循环路径34内流动并在第二循环罐32与氢产生极室18之间循环。作为第二循环装置36，例如能够使用齿轮泵、缸泵等各种泵、或者自然下流式装置等。
第二循环罐32还作为气液分离部而发挥功能。在氢产生用电极16处，通过电极反应而生成氢，因此在从氢产生极室18回收的水中含有气体状氢和溶解氢。气体状氢在第二循环罐32中与水分离并被取出到系统外。与氢分离后的水被再次供给到电解槽2。此外，在电解槽2为PEM型水电解槽的情况下，也能够省略第二流通机构8。在该情况下，在氢产生极室18连接用于将氢气取出到系统外的配管。
控制部10对氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位进行控制。控制部10通过以计算机的CPU、存储器为代表的元件、电路作为硬件结构来实现，通过计算机程序等作为软件结构来实现，但在图1中以通过它们联合实现的功能块的形式进行了绘制。对于本领域技术人员而言，当然能够理解该功能块能够通过硬件与软件的组合来以各种形式实现。
从设置于电解槽2的电位检测部38向控制部10输入表示氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位、或者电解槽2的电压(所谓的槽电压)的信号。各电极的电位、电解槽2的电压能够通过公知的方法进行检测。作为一例，在隔膜20设置参照极。参照极被保持为参照电极电位。例如，参照极是可逆氢电极(RHE：Reversible Hydrogen Electrode)。电位检测部38检测各电极相对于参照极的电位，并将检测结果发送到控制部10。电位检测部38例如由公知的电压计构成。
控制部10基于电位检测部38的检测结果，在氢产生系统1的运转期间控制电源4的输出、第一循环装置30及第二循环装置36的驱动等。另外，控制部10基于后述的电极劣化抑制控制，在氢产生系统1向运转停止转变时、运转停止期间、开始运转时等，对电源4、第一循环装置30、第二循环装置36等进行控制。此外，氢产生系统1的“运转”或者“运转期间”是指从电源4对电解槽2供给电解电流的状态。另外，“运转停止”或者“运转停止期间”是指不从电源4对电解槽2供给电解电流(停止供给电解电流)的状态。
在图1中仅图示了一个电解槽2，但是氢产生系统1也可以具有多个电解槽2。在该情况下，使各电解槽2的朝向一致以使氧产生极室14和氢产生极室18的排列相同，并以在相邻的电解槽2之间夹着通电板的方式将各电解槽2层叠。由此，各电解槽2被以串联方式进行电连接。通电板由金属等导电性材料构成。
另外，电解槽2也可以是碱性水电解槽。在该情况下，在第一循环罐26和第二循环罐32中收纳离子传导性的电解液，具体地说，收纳氢氧化钾(KOH)水溶液、氢氧化钠(NaOH)水溶液等碱性水溶液。另外，隔膜20由PTFE粘结钛酸钾、PTFE粘结氧化锆、烧结镍等公知的材料构成。
[在运转停止期间发生的电位变化的产生原因]
当停止从电源4向电解槽2的电解电流的供给从而氢产生系统1的运转停止时，会产生气体经由隔膜20的渗透。具体地说，在氧产生用电极12处产生的氧气的一部分通过隔膜20而移动到氢产生用电极16侧。在氢产生用电极16处产生的氢气的一部分通过隔膜20而移动到氧产生用电极12侧。如果发生气体的渗透，则在氧产生用电极12处，残余的氧气与从氢产生用电极16侧移动来的氢气发生反应而生成水。同样，在氢产生用电极16处，残余的氢气与从氧产生用电极12侧移动来的氧气发生反应而生成水。
另外，当氢产生系统1的运转停止时，有时以氧产生用电极12处的氧的还原反应与氢产生用电极16处的氢的氧化反应的电位差为电动势并以第一循环路径28或第二循环路径34等为路径，来使与电解时相反方向的电流、也就是反向电流流动。
电解槽2中的水的电解停止后的逆反应如下。
电解停止后的阳极(正极)反应：O2+4H++4e-→2H2O
电解停止后的阴极(负极)反应：2H2→4H++4e-
当产生气体的渗透、反向电流时，氧产生极室14中的氧和氢产生极室18中的氢被消耗与相等的电荷量相当的量。也就是说，通过上述的反应，对于1个氧分子而言，消耗2个氢分子。当某一个电极室中残余的氧或氢被消耗尽并且电极自身具有的电容量也被消耗时，两个电极的电位在该时间点变成了有残余的氧或者氢的电极的氧化还原电位。也就是说，当氢产生系统1的运转停止时，氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位变为氧产生极侧的氧化剂的总量和氢产生极侧的还原剂的总量中的总量较多的电极的电位。
氧产生极侧的氧化剂和氢产生极侧的还原剂的各总量能够换算为电气量(电荷量)来进行如下计算。
氧化剂的总量(电气量)＝氧产生极的电极容量+反应电子数×法拉第常数×电极室内氧的摩尔数
还原剂的总量(电气量)＝氢产生极的电极容量+反应电子数×法拉第常数×电极室内氢的摩尔数
在上述式中，氧的摩尔数是溶解于水的氧和气体状态的氧的总摩尔数。同样，氢的摩尔数是溶解于水的氢和气体状态的氢的总摩尔数。
在本实施方式的电解槽2中，在氢产生系统1的运转期间或紧接着运转停止之后，氧产生用电极12的电位为1.2V(vs.RHE)以上，氢产生用电极16的电位约为0V(vs.RHE)以下。当在氢产生系统1的运转停止期间产生气体的渗透、反向电流时，氧产生用电极12的电位可能下降到氧产生极催化剂的氧化还原电位以下，或者氢产生用电极16的电位可能上升到氢产生极催化剂的氧化还原电位以上。
当产生这样的电位变化时，发生催化剂的价数变化、溶出、凝集等，从而电位变化后的电极的劣化加剧。当电极的劣化加剧时，电解槽2的电解过电压增大，导致产生单位质量的氢所需的电力量增大。在产生氢所需的电力量上升从而氢的生成效率低于规定值时，电解槽2达到使用寿命。基于电极的劣化所得的使用寿命例如是以电解槽2的在电解时的电压(电流密度为1A/cm2的情况)上升了20％的情况为基准。
特别是，在电解槽2为碱性水电解槽且向循环路径流通电解液的情况下，循环路径为离子传导路径。因此，与向第一循环路径28(根据情况还向第二循环路径34)流通纯水的PEM型水电解槽相比，容易产生反向电流。因而，当氢产生系统的运转停止时，在碱性水电解槽中，以比PEM型水电解槽快的速度产生电极的电位变化。此外，即使是PEM型水电解槽，虽然变化的速度缓慢，但也会主要由于气体的渗透而发生电位的变化。
[因电位变化所致的电极劣化的应对措施]
氧产生用电极12的电位发生变化的概率和氢产生用电极16的电位发生变化的概率通常是不清楚的。另外，氧产生用电极12的抗还原劣化性、氢产生用电极16的抗氧化劣化性根据所含有的催化剂的种类、量等而不同。因此，各电极的达到电解槽2的使用寿命所需的电位变化的次数(下面适当地将该次数称为寿命次数)一般具有较大的差异。
氧产生用电极12具有因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化的劣化特性。另外，氢产生用电极16具有因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化的劣化特性。劣化率dAN是在对氧产生用电极12实施了规定的电位循环试验的情况下将额定电解时的电压的该在电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值(单位：V/循环)，劣化率dCA是在对氢产生用电极16实施了规定的电位循环试验的情况下将额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值(单位：V/循环)。在对氧产生用电极12实施的电位循环试验中，对氧产生用电极12反复施加氧产生用电极12的在氢产生系统1的额定电解时的电位和将氢产生用电极16的在额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位。在对氢产生用电极16实施的电位循环试验中，对氢产生用电极16反复施加氢产生用电极16的在氢产生系统1的额定电解时的电位和将氧产生用电极12的在额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位。
例如，在电位循环试验中，对氧产生用电极12反复施加氧产生用电极12的在额定电解时的电位、以及相反侧的电极的在紧接着电解停止之后的电位、也就是氢产生用电极16的在额定电解时的电位中失去与过电压相应的量之后的电位。同样，对氢产生用电极16反复施加氢产生用电极16的在额定电解时的电位、以及相反侧的电极的在紧接着电解停止之后的电位、也就是氧产生用电极12的在额定电解时的电位中失去与过电压相应的量之后的电位。作为一例，对氧产生用电极12反复施加1.5V的电位和0V的电位。对氢产生用电极16反复施加-0.2V的电位和1.2V的电位。
当实施了该电位循环试验时，电极催化剂的劣化一般会加剧。而且，随着循环次数的增加，额定电解时的电压逐渐上升。因而，在将电压的上升量(偏移量)除以循环次数得到的值设为劣化率时，氧产生用电极12具有以劣化率dAN劣化的劣化特性，氢产生用电极16具有以劣化率dCA劣化的劣化特性。
假设电解槽2在额定电解时的电压上升了0.3V时达到使用寿命。在不易劣化的电极的劣化率为0.00003V/次、易于劣化的电极的劣化率为0.0003V/次时，在不控制电位变化的情况下，易于劣化的电极的寿命次数成为瓶颈，从而最少在运转停止1000次时电解槽2达到使用寿命，即使在两个电极发生了相等次数的电位变动的情况下，也是在运转停止2000次时电解槽2达到使用寿命。另一方面，在仅使不易劣化的电极发生电位变化的情况下，能够允许运转停止达10000次。因而，为了延长电解槽2的使用寿命，重要的是，在氢产生系统1的运转停止期间允许不易劣化的电极的电位变化，并抑制易于劣化的电极的电位变化。
因此，本实施方式所涉及的氢产生系统1的控制方法包括：对氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位进行控制，以使氧产生用电极12和氢产生用电极16中的因在不向电解槽2供给电解电流的运转停止期间产生的电位变化而引起的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。通过将氧产生用电极12的劣化率dAN与氢产生用电极16的劣化率dCA进行比较，来抑制劣化率大的电极的电位变化，由此能够延长电解槽2的使用寿命。
例如，在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，通过对两个电极的电位进行控制以使氢产生用电极16的电位上升量比氧产生用电极12的电位下降量小，由此能够延长电解槽2的使用寿命。如果两个电极的劣化率之差为2倍以上(dAN/dCA＜0.5或者dCA/dAN＜0.5)，则认为能够通过抑制劣化率大的电极的电位变化来有效地延长电解槽2的使用寿命。
为了抑制劣化率大的电极的电位变化，在氢产生系统1的运转停止期间保持劣化率大的电极的电极室中存在的氧或氢具有的电荷量与电极本身具有的电荷量之和比劣化率小的电极的电极室中存在的氢或氧具有的电荷量与电极本身具有的电荷量之和多的状态即可。
本发明的发明人们发现，与由铂、铱构成的氧产生用电极12因电位下降到氢产生用电极16的电位附近而引起的劣化相比，由铂构成的氢产生用电极16因电位上升到氧产生用电极12的电位附近而引起的劣化的劣化程度大，也就是说，氢产生用电极16的寿命次数比氧产生用电极12的寿命次数少。在该情况下，保持氢产生极室18中存在的氢具有的负的电荷量与氢产生用电极16具有的电荷量之和比氧产生极室14中存在的氧具有的正的电荷量与氧产生用电极12具有的电荷量之和多的状态即可。
因而，本实施方式所涉及的氢产生系统1的控制方法包括：在将氧产生用电极12具有的电荷量设为QAN_electrode、将氢产生用电极16具有的电荷量设为QCA_electrode、将氧产生极室14中存在的氧具有的正的电荷量的绝对值设为QAN_O2、将氢产生极室18中存在的氢具有的负的电荷量的绝对值设为QCA_H2时，在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，维持QAN_electrode+QAN-O2＜QcA_electrode+QcA_H2的状态，或在氧产生用电极12的劣化率dAN比氢产生用电极16的劣化率dCA大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。
[对运转停止期间的电位变化进行控制的具体方法1]
氢产生系统1具备使水向氧产生极室14流通的第一流通机构6，来作为排出氧产生极室14内的氧的排出机构。而且，通过在运转期间向氧产生极室14流通水，来将氧产生极室14内的氧向第一循环罐26侧排出。因此，本实施方式所涉及的氢产生系统1的控制方法包括：在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，在氢产生系统1向运转停止转变时停止供给电解电流并且在经过了规定时间后抑制氧的排出。
也就是说，控制部10在停止从电源4供给电解电流并经过了规定时间后，抑制对第一流通机构6的驱动。通过在停止供给电解电流后仍继续向氧产生极室14流通水，由此能够减少氧产生极室14中存在的氧的量。由此，能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的氢产生用电极16的电位变动。
上述“抑制排出”是指使氧的排出量(换言之为水的流通量)优选减少到额定电解时的排出量的1/100以下，更优选减少到1/1000以下，还指进一步优选使氧的排出量(换言之为水的流通量)为0、也就是完全停止。另外，能够基于设计者的实验或模拟来预先设定上述“规定时间”。例如，规定时间是氧产生极室14的氧气被全部排出到第一循环罐26侧且氧产生极室14充满水所需的时间。
另外，本实施方式的控制方法包括：在氧产生用电极12的劣化率dAN比氢产生用电极16的劣化率dCA大的情况下，在氢产生系统1向运转停止转变时抑制从氧产生极室14的氧排出并且在经过了规定时间后，停止电解电流的供给。
也就是说，控制部10在抑制对第一流通机构6的驱动并经过了规定时间后，停止从电源4的电解电流的供给。通过在停止供给电解电流之前抑制水向氧产生极室14的流通，由此能够增加氧产生极室14中存在的氧的量。由此，能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的氧产生用电极12的电位变动。
上述“抑制排出”是指使氧的排出量优选减少到额定电解时的排出量的1/100以下，更优选减少到1/1000以下，还指进一步优选使氧的排出量为0、也就是完全停止。另外，能够基于设计者的实验或模拟来预先设定上述“规定时间”。例如，规定时间是氧产生极室14内充满氧气所需的时间。
本发明的发明人们基于下面的实施例1和比较例1对通过上述的具体方法1获得的效果进行了验证。
(实施例1)
首先，准备PEM型水电解槽，该PEM型水电解槽具备由氧化铱(IrO2)构成的氧产生用电极(几何面积25cm2)、氧产生极室(容积2mL)、由铂碳(Pt/C)构成的氢产生用电极(几何面积25cm2)、氢产生极室(容积2mL)、插入到氢产生极室中的参照极(标准氢电极)。然后，使用该PEM型水电解槽以1.0A/cm2的电流密度实施了水电解试验。在电解过程中，使电解槽整体保持在80℃，使超纯水以30mL/分钟的流速向氧产生用电极流通，且不向氢产生用电极流通水。此时的电解槽的电压为1856mV。
接着，对PEM型水电解槽的氧产生用电极实施了上述的电位循环试验来作为劣化加速试验。具体地说，使用电化学评价装置(北斗电工公司制造，HZ-5000(HAG3010))，以参照极为基准将电位范围设为0V～1.5V并将扫描速度设为1.5V/秒而实施了5000个循环的电位循环试验。在实施了电位循环试验之后，以1.0A/cm2的电流密度再次实施了水电解试验。其结果是，电解槽的电压为1859mV。也就是说，因氧产生用电极的劣化而使电解槽的电压上升了3mV。因此，劣化率dAN为0.6μV/循环。
另外，对PEM型水电解槽的氢产生用电极实施了上述的电位循环试验来作为劣化加速试验。具体地说，使用电化学评价装置(北斗电工公司制造，HZ-5000(HAG3010))，以参照极为基准将电位范围设为-0.2V～1.2V并将扫描速度设为1.5V/秒而实施了1000个循环的电位循环试验。在实施了电位循环试验之后，以1.0A/cm2的电流密度再次实施了水电解试验。其结果是，电解槽的电压为1942mV。紧挨在该试验之前的额定电解时的电压为1901mV。因而，因氢产生用电极的劣化而使电解槽的电压上升了31mV。因此，劣化率dCA为6.2μV/循环。
根据以上的结果确认出，氢产生用电极的劣化率dCA比氧产生用电极的劣化率dAN大。因而，在该PEM型水电解槽中，需要进行控制使得在电解停止期间氢产生用电极的电位不发生变动。
因此，使用该PEM型水电解槽，按下面所示的过程实施了额定电解和电解停止控制。首先，在电流密度为1A/cm2、电解槽温度为80℃、以30cc/分钟向氧产生极室循环超纯水、不对氢产生极室进行水循环的条件下实施了额定电解。此时的电解槽的电压为2014mV。接着，作为电解停止控制，首先停止从电源供给电解电流，在停止供给电解电流的20秒后停止超纯水向氧产生极室的循环。在该分阶段停止控制完成的时间点，氢产生极室充满了氢气，氧产生极室充满了超纯水。
另外，使用电化学评价装置(北斗电工公司制造，HZ-5000(HAG3010))，测量了电解停止时和向氧产生极室的水循环停止时的两个电极和两个电极室的保持电荷量。图2是表示在实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的、在电解停止时和向氧产生极室的水循环停止时的两个电极和两个电极室的保持电荷量的图。
如图2所示，在电解停止时(停止供给电解电力时)，氧产生用电极的电荷量QAN_electrode为0.5C，氧产生极室中存在的氧的电荷量QAN_O2为21.0C，因此氧产生极侧的电荷量之和QAN total为21.5C。另一方面，氢产生用电极的电荷量QCA_electrode为3.2C，氢产生极室中存在的氢的电荷量QCA_H2为17.2C，因而氢产生极侧的电荷量之和QCA total为20.4C。因而，在电解停止时处于QAN_electrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。
另一方面，在向氧产生极室的水循环停止时，氧产生用电极的电荷量QAN_electrode为0.5C，氧产生极室中存在的氧的电荷量QAN_O2为0.5C，因此氧产生极侧的电荷量之和QAN total减少到了1.0C。另一方面，氢产生极侧的电荷量之和QCA_electrode仍维持为20.4C。因此，确认出，通过分阶段停止控制能够获得QAN_electrode+QAN_O2＜QCA_electrode+QCA_H2的状态。
另外，使用数据记录装置(日置电机公司制造，LR8400)测量了实施分阶段停止控制时的氧产生用电极和氢产生用电极的电位。图3的(A)和图3的(B)是表示实施了实施例1所涉及的分阶段停止控制时的各电极的电位变化的图。此外，在图3的(B)中还图示了第一循环罐26的内压(阳极罐压力)和第二循环罐32的内压(阴极罐压力)。
如图3的(A)所示，氧产生用电极(阳极)的电位从电解停止(0分钟)开始逐渐下降，在约35分钟后达到了氢产生用电极(阴极)的电位。另一方面，氢产生用电极的电位几乎没有变化。另外，在从额定电解停止起经过了22个小时后再次实施了额定电解时，如图3的(B)所示，电解槽的电压(槽电压)为2014mV，为与第一次的额定电解时的电压相同的值。
(比较例1)
使用与实施例1中所使用的水电解槽相同的PEM型水电解槽，并以与实施例1相同的条件实施了额定电解。此时的电解槽的电压为2025mV。接着，通过下面所示的过程实施了电解停止控制。即，首先，停止超纯水向氧产生极室的循环，在该循环停止的20秒后停止从电源供给电解电流。也就是说，在比较例1的电解停止控制中，使电解电流的供给停止及向氧产生极室的水流通的停止的顺序与实施例1的顺序相反。因而，在比较例1中，在额定电解期间停止了水流通。该停止顺序相当于以往的PEM型水电解槽中的停止顺序。在该分阶段停止控制完成的时间点，氢产生极室充满了氢气，氧产生极室充满了氧气。
与实施例1同样，测量了实施电解停止控制时的两个电极的电位。图4是表示实施了比较例1所涉及的电解停止控制时的各电极的电位变化的图。如图4所示，氢产生用电极(阴极)的电位在从电解停止(0分钟)起的约20分钟后开始逐渐上升，在约50分钟后达到了氧产生用电极(阳极)的电位。另一方面，氧产生用电极的电位几乎没有变化。另外，在从额定电解停止起经过了15个小时后再次实施了额定电解时，电解槽的电压为2028mV，相对于第一次的额定电解时的电压上升了3mV。
根据以上的结果确认出，通过在电解停止后停止(抑制)从氧产生极室的氧排出的分阶段停止控制，能够抑制劣化率大的氢产生用电极的电位变动，由此能够抑制电解槽的电压的增大。另外，根据这个结果能够理解的是，在氧产生用电极的劣化率比氢产生用电极的劣化率大的情况下，能够通过在电解停止前停止从氧产生极室的氧排出的分阶段停止控制来抑制氧产生用电极的电位变动。
此外，氢产生系统1也可以具备第一流通机构6以外的机构，来作为排出氧产生极室14内的氧的排出机构。例如，氢产生系统1可以具备使氮等非活性气体向氧产生极室14流通的气体流通机构48，来作为该排出机构。在该情况下，通过气体流通机构48使非活性气体向氧产生极室14流通，来排出氧产生极室14内的氧，从而能够减少氧产生极室14内的氧残余量。
例如，气体流通机构48具有非活性气体的罐50、将氧产生极室14与罐50连接的气体流路52以及设置于气体流路52的中途的开闭阀54，通过控制部10来控制开闭阀54。控制部10通过控制开闭阀54，能够在使非活性气体从罐50向氧产生极室14流通与使流通停止之间切换。此外，气体流通机构48也可以向氧产生极室14供给氢气等对氧产生用电极12具有还原作用的还原性气体。
[对运转停止期间的电位变化进行控制的具体方法2]
氢产生系统1具备使水向氢产生极室18流通的第二流通机构8，来作为排出氢产生极室18内的氢的排出机构。而且，通过在运转期间向氢产生极室18流通水，来将氢产生极室18内的氢排出到第二循环罐32侧。因此，本实施方式的控制方法包括：在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，在氢产生系统1向运转停止转变时抑制氢的排出并且在经过了规定时间后，停止电解电流的供给。
也就是说，控制部10在抑制对第二流通机构8的驱动并经过了规定时间后，停止从电源4供给电解电流。通过在电解电流的供给停止之前抑制向氢产生极室18的水流通，能够增加氢产生极室18中存在的氢的量。由此，能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的氢产生用电极16的电位变动。
上述“抑制排出”是指使氢的排出量(换言之为水的流通量)优选减少到额定电解时的排出量的1/100以下，更优选减少到1/1000以下，还指进一步优选使氢的排出量(换言之为水的流通量)为0、也就是完全停止。另外，能够基于设计者的实验、模拟来预先设定上述“规定时间”。例如，规定时间是氢产生极室18内充满氢气所需的时间。
另外，本实施方式的控制方法包括：在氧产生用电极12的劣化率dAN比氢产生用电极16的劣化率dCA大的情况下，在氢产生系统1向运转停止转变时停止供给电解电流并且在经过了规定时间后抑制氢的排出。
也就是说，控制部10在停止从电源4供给电解电流并经过了规定时间后，抑制对第二流通机构8的驱动。通过在停止供给电解电流后仍继续向氢产生极室18流通水，由此能够减少氢产生极室18中存在的氢的量。由此，能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量足够多的状态，从而抑制易于劣化的氧产生用电极12的电位变动。
上述“抑制排出”是指使氢的排出量优选减少到额定电解时的排出量的1/100以下，更优选减少到1/1000以下，还指进一步优选使氢的排出量为0、也就是完全停止。另外，能够基于设计者的实验、模拟来预先设定上述“规定时间”。例如，规定时间是氢产生极室18的氢气被全部排出到第二循环罐32侧且氢产生极室18充满水所需的时间。
此外，氢产生系统1也可以具备第二流通机构8以外的机构，来作为排出氢产生极室18内的氢的排出机构。例如，氢产生系统1可以具备使氮等非活性气体向氢产生极室18流通的气体流通机构40，来作为该排出机构。在该情况下，通过气体流通机构40使非活性气体向氢产生极室18流通，来排出氢产生极室18内的氢，从而能够减少氢产生极室18内的氢残余量。
例如，气体流通机构40具有非活性气体的罐42、将氢产生极室18与罐42连接的气体流路44以及设置于气体流路44的中途的开闭阀46，通过控制部10来控制开闭阀46。控制部10通过控制开闭阀46，能够在使非活性气体从罐42向氢产生极室18流通与使流通停止之间切换。此外，气体流通机构40也可以向氢产生极室18供给氧气等对氢产生用电极16具有氧化作用的氧化性气体。
[对运转停止期间的电位变化进行控制的具体方法3]
本实施方式的控制方法包括：在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，在氢产生系统1从运转停止期间转变为运转开始时，在开始供给电解电流以后开始排出氢产生极室18内的氢。
也就是说，控制部10与开始从电源4供给电解电流同时地、或者在开始供给之后，开始驱动第二流通机构8。通过事先使第二流通机构8停止直到开始供给电解电流，能够抑制氢产生极室18中存在的氢气的量在电解停止期间降低。由此，能够在氢产生系统1开始运转之前，维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的氢产生用电极16的电位变动。
另外，本实施方式的控制方法包括：在氧产生用电极12的劣化率dAN比氢产生用电极16的劣化率dCA大的情况下，在氢产生系统1从运转停止期间转变为运转开始时，在开始供给电解电流以后开始氧产生极室14内的氧的排出。
也就是说，在氧产生用电极12比氢产生用电极16易于劣化的情况下，控制部10与从电源4开始供给电解电流同时地、或者在开始供给之后，开始驱动第一流通机构6。通过事先使第一流通机构6停止直到开始供给电解电流，能够抑制氧产生极室14中存在的氧气的量在电解停止期间降低。由此，能够在氢产生系统1开始运转之前，维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的氧产生用电极12的电位变动。上述“开始排出”是指从排出被抑制的状态的排出量增加为超过该排出量的排出量。
本发明的发明人们基于下面的实施例2和比较例2验证了通过上述的具体方法3获得的效果。
(实施例2)
使用与实施例1中所使用的水电解槽相同的PEM型水电解槽，并以与实施例1相同的条件和过程实施了额定电解和分阶段停止控制。之后，将运转停止的状态维持了15个小时。此时，两个电极的电位均为0V。
之后，使用数据记录装置(日置电机公司制造，LR8400)来测量氧产生用电极和氢产生用电极的电位，并通过下面所示的过程实施了电解开始控制。图5是表示实施了实施例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
首先，驱动第一流通机构6来开始向氧产生极室14流通水(图5的时间a)。由此，溶解于水的氧被供给到氧产生用电极12，氧产生用电极(阳极)的电位上升。另一方面，第二流通机构8的驱动保持停止的状态，因此在氢产生极室18内存在足够量的氢，QAN_electrode+QAN_O2＜QCA_electrodc+QCA_H2的状态得到了维持。因此，氢产生用电极16(阴极)的电位仍为0V。
在从对第一流通机构6的驱动开始起经过了约8分钟后，同时开始从电源4供给电解电流以及对第二流通机构8的驱动(图5的时间b)。其结果是，氧产生用电极的电位进一步上升，氢产生用电极的电位略有下降。在再次开始运转后的额定电解中，电压相对于运转停止前的额定电解的电压上升了1mV。
(比较例2)
使用与实施例1中所使用的水电解槽相同的PEM型水电解槽，并以与实施例1相同的条件和过程实施了额定电解和分阶段停止控制。之后，将运转停止的状态维持了22个小时。之后，通过下面所示的过程实施了电解开始控制。另外，与实施例2同样地测量了两个电极的电位。图6是表示实施了比较例2所涉及的电解开始控制时的各电极的电位变化的图。
首先，驱动第一流通机构6和第二流通机构8，来开始向氧产生极室和氢产生极室流通水(图6的时间c)。该驱动时机相当于以往的PEM型水电解槽中的驱动时机。由此，从两个电极排出气体成分，并且溶解于流通的水的氧被供给到氧产生极室和氢产生极室，成为了QAN_eleCtrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。因此，不只是氧产生用电极(阳极)，氢产生用电极(阴极)的电位也上升了。
在从对第一流通机构6和第二流通机构8的驱动开始起经过了约60分钟后，开始从电源4供给电解电流(图6的时间d)。在再次开始运转后的额定电解中，电压相对于运转停止前的额定电解的电压上升了7mV。
根据以上的结果确认出，通过在电解电流的供给开始之前使向氢产生极室的水流通待机的电解开始控制，能够抑制劣化率大的氢产生用电极的电位变动，由此能够抑制电解槽的过电压的增大。另外，根据这个结果能够理解的是：在氧产生用电极的劣化率比氢产生用电极的劣化率大的情况下，通过在电解电流的供给开始之前使向氧产生极室的水流通待机的电解开始控制，能够抑制氧产生用电极的电位变动。
[对运转停止期间的电位变化进行控制的具体方法4]
本实施方式的控制方法包括：在氢产生用电极16的劣化率dCA比氧产生用电极12的劣化率dAN大的情况下，在氢产生系统1的运转停止期间，向氢产生极室18供给氢。由此，能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的电极的电位变动。
另外，本实施方式的控制方法包括：在氧产生用电极12的劣化率dAN比氢产生用电极16的劣化率dCA大的情况下，在氢产生系统1的运转停止期间，向氧产生极室14供给氧。由此，能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量多的状态，从而抑制易于劣化的电极的电位变动。
作为向氢产生极室18供给氢的机构，例示上述的气体流通机构40。在该情况下，在罐42中收纳氢气来代替非活性气体、氧化性气体。控制部10通过控制开闭阀46，能够在使氢气从罐42向氢产生极室18流通与使流通停止之间切换。作为向氧产生极室14供给氧的机构，例示上述的气体流通机构48。在该情况下，在罐50中收纳氧气来代替非活性气体、还原性气体。控制部10通过控制开闭阀54，能够在使氧气从罐50向氧产生极室14流通与使流通停止之间切换。
另外，向氢产生极室18供给氢的机构也可以是使氢溶解于向氢产生极室18流通的水并通过第二流通机构8使该水流通到氢产生极室18的机构。同样，向氧产生极室14供给氧的机构也可以是使氧溶解于向氧产生极室14流通的水并通过第一流通机构6使该水流通到氧产生极室14的机构。此外，向氢产生极室18的氢供给和向氧产生极室14的氧供给可以从氢产生系统1停止运转起持续到再次开始运转为止，也可以在经过规定时间后停止。
[对运转停止期间的电位变化进行控制的其它的具体方法]
在氢产生用电极16比氧产生用电极12易于劣化的情况下，可以使氢产生极室18的容积比氧产生极室14的容积大。由此，能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态。同样，在氧产生用电极12比氢产生用电极16易于劣化的情况下，可以使氧产生极室14的容积比氢产生极室18的容积大。由此，能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量足够多的状态。
另外，在氢产生用电极16比氧产生用电极12易于劣化的情况下，也可以在氢产生系统1向运转停止转变时对氢产生极室18内进行加压。由此，能够使氢产生极室18内存在的气体氢的物质的量增加，因此能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态。该方法例如能够通过氢产生系统1具备氢产生极室18的加压机构并由控制部10对加压机构进行控制来实现。
同样，在氧产生用电极12比氢产生用电极16易于劣化的情况下，也可以在氢产生系统1向运转停止转变时对氧产生极室14内进行加压。由此，能够使氧产生极室14内存在的气体氧的物质的量增加，因此能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量多的状态。该方法例如能够通过氢产生系统1具备氧产生极室14的加压机构并由控制部10对加压机构进行控制来实现。
另外，在氢产生用电极16比氧产生用电极12易于劣化的情况下，也可以使得在氢产生用电极16中含有碳等使电极容量增大的材料。由此，能够维持氢产生极侧的负的电荷量比氧产生极侧的正的电荷量多的状态。同样，在氧产生用电极12比氢产生用电极16易于劣化的情况下，也可以使得在氧产生用电极12中含有碳等使电极容量增大的材料。由此，能够维持氧产生极侧的正的电荷量比氢产生极侧的负的电荷量多的状态。
此外，能够将上述的具体方法1～4以及其它的具体方法分别适当地组合。另外，能够根据电解槽2是PEM型水电解槽还是碱性型水电解槽来适当地选择。
如以上说明的那样，本实施方式所涉及的氢产生系统1的控制方法包括：对电解槽2具有的氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位进行控制，以使氧产生用电极12和氢产生用电极16中的、因在运转停止期间产生的电位变化引起的劣化率大的电极的该电位变化比劣化率小的电极的该电位变化小。像这样，能够通过抑制缺乏抗劣化性的电极的电位变化，来提高氢产生系统1的耐久性，能够更长期间地以低电力制造氢。
氧产生用电极12的劣化率dAN是在对氧产生用电极12实施了电位循环试验的情况下将氢产生系统1的额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对氧产生用电极12反复施加氧产生用电极12的在额定电解时的电位和将氢产生用电极16的在额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验。另外，氢产生用电极16的劣化率dCA是在对氢产生用电极16实施了电位循环试验的情况下将氢产生系统1的额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对氢产生用电极16反复施加氢产生用电极16的在额定电解时的电位和将氧产生用电极12的在额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
另外，在将氧产生用电极12具有的电荷量设为QAN_electrode、将氢产生用电极16具有的电荷量设为QCA_electrode、将氧产生极室14中存在的氧具有的正的电荷量的绝对值设为QAN_O2、将氢产生极室18中存在的氢具有的负的电荷量的绝对值设为QCA_H2时，本实施方式的控制方法包括在劣化率dCA比劣化率dAN大的情况下维持QAN_electrode+QAN_O2＜QCA_electrode+QCA_H2的状态、或在劣化率dAN比劣化率dCA大的情况下维持QAN_electrode+QANO2＞QCAelectrode+QCA_H2的状态。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括：在劣化率dCA比劣化率dAN大的情况下，在向运转停止转变时停止供给电解电流并且在经过了规定时间后抑制氧产生极室14内的氧排出；或者在劣化率dAN比劣化率dCA大的情况下，在向运转停止转变时停止氧产生极室14内的氧排出并且在经过了规定时间后抑制电解电流的供给。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括：在劣化率dCA比劣化率dAN大的情况下，在向运转停止转变时抑制氢产生极室18内的氢排出并且在经过了规定时间后停止供给电解电流；或者在劣化率dAN比劣化率dCA大的情况下，在向运转停止转变时停止供给电解电流并且在经过了规定时间后抑制氢产生极室18内的氢排出。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括：在劣化率dCA比劣化率dAN大的情况下，在从运转停止期间转变为运转开始时，在开始供给电解电流以后开始氢产生极室18内的氢的排出；或者在劣化率dAN比劣化率dCA大的情况下，在从运转停止期间转变为运转开始时，在开始供给电解电流以后开始氧产生极室14内的氧的排出。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括：在劣化率dCA比劣化率dAN大的情况下，在运转停止期间向氢产生极室18供给氢；或者在劣化率dAN比劣化率dCA大的情况下，在运转停止期间向氧产生极室14供给氧。由此，能够提高氢产生系统1的耐久性。
以上详细地说明了本发明的实施方式。上述的实施方式只是示出了实施本发明时的具体例。实施方式的内容并非对本发明的技术范围进行限定，而是能够在不脱离权利要求书中规定的发明思想的范围内进行构成要素的变更、追加、删除等多种设计变更。实施设计变更所得到的新的实施方式兼具组合的实施方式和变形的各个效果。在上述的实施方式中，关于能够进行这样的设计变更的内容，标注“本实施方式的”、“在本实施方式中”等表述进行强调，但是即使是没有这样的表述的内容也允许设计变更。以上的构成要素的任意组合作为本发明的方式也是有效的。
可以通过下面记载的项目来确定实施方式。
[项目1]
一种氢产生系统1，具备：
电解槽2，其具有氧产生用电极12、氢产生用电极16、收纳氧产生用电极12的氧产生极室14、收纳氢产生用电极16的氢产生极室18以及将氧产生极室14与氢产生极室18分隔的隔膜20，该电解槽2通过水的电解来产生氢；
电源4，其对电解槽2供给电解电流；以及
控制部10，其对氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位进行控制，
其中，氧产生用电极12具有如下的劣化特性：氧产生用电极12因在不对电解槽2供给电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，
氢产生用电极16具有如下的劣化特性：氢产生用电极16因在运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化，
控制部10对氧产生用电极12和氢产生用电极16的电位进行控制，以使氧产生用电极12和氢产生用电极16中的劣化率大的电极的电位变化比劣化率小的电极的电位变化小。
产业上的可利用性
本发明能够利用于氢产生系统的控制方法和氢产生系统。
附图标记说明
1：氢产生系统；2：电解槽；4：电源；6：第一流通机构；8：第二流通机构；10：控制部；12：氧产生用电极；14：氧产生极室；16：氢产生用电极；18：氢产生极室；20：隔膜。

Claims (7)

1.一种氢产生系统的控制方法，所述氢产生系统具备通过水的电解来产生氢的电解槽和对所述电解槽供给电解电流的电源，
所述电解槽具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳所述氧产生用电极的氧产生极室、收纳所述氢产生用电极的氢产生极室以及将所述氧产生极室与所述氢产生极室分隔的隔膜，
所述氧产生用电极具有如下的劣化特性：所述氧产生用电极因在不对所述电解槽供给所述电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，
所述氢产生用电极具有如下的劣化特性：所述氢产生用电极因在所述运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化，
所述控制方法包括：对所述氧产生用电极和所述氢产生用电极的电位进行控制，以使所述氧产生用电极和所述氢产生用电极中的所述劣化率大的电极的所述电位变化比所述劣化率小的电极的所述电位变化小，
其中，所述劣化率dAN是在对所述氧产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述氢产生系统的额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氧产生用电极反复施加所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验，
所述劣化率dCA是在对所述氢产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氢产生用电极反复施加所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验，
所述控制方法还包括：
在将所述氧产生用电极具有的电荷量设为QAN_electrode、将所述氢产生用电极具有的电荷量设为QCA_electrode、将所述氧产生极室中存在的氧具有的正的电荷量的绝对值设为QAN_O2、将所述氢产生极室中存在的氢具有的负的电荷量的绝对值设为QCA_H2时，
在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2<QCA_electrode+QCA_H2的状态，
或者，在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。
2.根据权利要求1所述的氢产生系统的控制方法，其中，
所述氢产生系统在运转期间排出所述氧产生极室内的氧，
所述控制方法还包括：在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，在向所述运转停止转变时停止供给所述电解电流并且在经过了规定时间后抑制所述排出；或者
在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，在向所述运转停止转变时抑制所述排出并且在经过了规定时间后停止供给所述电解电流。
3.根据权利要求1所述的氢产生系统的控制方法，其中，
所述氢产生系统在运转期间排出所述氢产生极室内的氢，
所述控制方法还包括：在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，在向所述运转停止转变时抑制所述排出并且在经过了规定时间后停止供给所述电解电流；或者
在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，在向所述运转停止转变时停止供给所述电解电流并且在经过了规定时间后抑制所述排出。
4.根据权利要求1所述的氢产生系统的控制方法，其中，
所述氢产生系统在运转期间排出所述氧产生极室内的氧且排出所述氢产生极室内的氢，
所述控制方法还包括：在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，在从所述运转停止期间中开始运转时，在开始供给所述电解电流以后开始所述氢产生极室内的氢的排出；或者
在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，在从所述运转停止期间中开始运转时，在开始供给所述电解电流以后开始所述氧产生极室内的氧的排出。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的氢产生系统的控制方法，还包括：
在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，在所述运转停止期间向所述氢产生极室供给氢；或者
在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，在所述运转停止期间向所述氧产生极室供给氧。
6.根据权利要求1所述的氢产生系统的控制方法，其中，
所述隔膜由固体高分子型电解质膜构成，
所述氢产生系统具备使纯水向所述氧产生极室流通的第一流通机构和使纯水向所述氢产生极室流通的第二流通机构。
7.一种氢产生系统，具备：
电解槽，其具有氧产生用电极、氢产生用电极、收纳所述氧产生用电极的氧产生极室、收纳所述氢产生用电极的氢产生极室以及将所述氧产生极室与所述氢产生极室分隔的隔膜，所述电解槽通过水的电解来产生氢；
电源，其对所述电解槽供给电解电流；以及
控制部，其对所述氧产生用电极和所述氢产生用电极的电位进行控制，
其中，所述氧产生用电极具有如下的劣化特性：所述氧产生用电极因在不对所述电解槽供给所述电解电流的运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN劣化，
所述氢产生用电极具有如下的劣化特性：所述氢产生用电极因在所述运转停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA劣化，
所述控制部对所述氧产生用电极和所述氢产生用电极的电位进行控制，以使所述氧产生用电极和所述氢产生用电极中的所述劣化率大的电极的所述电位变化比所述劣化率小的电极的所述电位变化小，
其中，所述劣化率dAN是在对所述氧产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述氢产生系统的额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氧产生用电极反复施加所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验，
所述劣化率dCA是在对所述氢产生用电极实施了电位循环试验的情况下将所述额定电解时的电压在该电位循环试验前后的变化量除以循环次数所得到的值，所述电位循环试验是对所述氢产生用电极反复施加所述氢产生用电极的在所述额定电解时的电位和将所述氧产生用电极的在所述额定电解时的电位减去与过电压相应的量所得到的电位的试验，
所述控制部进行控制使得：
在将所述氧产生用电极具有的电荷量设为QAN_electrode、将所述氢产生用电极具有的电荷量设为QCA_electrode、将所述氧产生极室中存在的氧具有的正的电荷量的绝对值设为QAN_O2、将所述氢产生极室中存在的氢具有的负的电荷量的绝对值设为QCA_H2时，
在所述劣化率dCA比所述劣化率dAN大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2＜QCA_electrode+QCA_H2的状态，
或者，在所述劣化率dAN比所述劣化率dCA大的情况下，维持QAN_electrode+QAN_O2＞QCA_electrode+QCA_H2的状态。
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