CN114540830B - 氢-氧制造系统的控制方法及氢-氧制造系统 - Google Patents

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Abstract

提供在系统停止时能够对水电解装置及电化学式氢升压装置恰当地进行减压的氢‑氧制造系统的控制方法及氢‑氧制造系统。氢‑氧制造系统(1)的控制方法中，氢‑氧制造系统(1)具备：水电解装置(10)，其使电流流入阳极及阴极而对液态水进行电分解；氢气升压部(42)，其在比水电解装置靠下游处，使电流流入升压部阳极及升压部阴极而对氢进行升压。控制装置(70)控制流入水电解装置的电流、以及流入氢气升压部(42)的电流。控制装置在氢‑氧制造系统停止时，进行第一减压处理，以使氢气升压部的升压部阴极的减压速度不超过基本减压速度，并且进行第二减压处理，以使水电解装置的阳极的减压速度不超过升压部阴极的减压速度。

Description

氢-氧制造系统的控制方法及氢-氧制造系统
技术领域
本申请基于2020年11月24日申请的日本国专利申请第2020-194357号来主张优先权，将其内容援用于此。
本发明涉及氢-氧制造系统的控制方法及氢-氧制造系统。
背景技术
一般地，在搭载于燃料电池车辆等的燃料电池的发电反应中，作为燃料气体而使用氢气，作为氧化气体而需要氧。氢气及氧气能够通过具备水电解装置的氢-氧制造系统来制造。氢-氧制造系统利用水电解装置来对水进行电分解，由此使水电解装置的阴极产生氢气，使阳极产生氧气。
作为水电解装置的一种，存在一种固体高分子型水电解装置，其具有：电解质膜(离子交换膜)；以及阳极及阴极，它们隔着电解质膜而彼此隔离。例如，在固体高分子型水电解装置中，对供给到阳极的液态水进行电分解而使阳极产生氧气，并且在阳极产生的氢离子通过电解质膜，使阴极产生氢气。在固体高分子型水电解装置中，可能发生所生成的氧气及氢气透过电解质膜的所谓的交叉(crossover)。当交叉量多时，有时发生由气体的混合引起的纯度的降低、电解质膜的劣化等的情况。尤其在采取对水电解时产生的气体同时进行升压的方式的情况下，因该高压而交叉量增大，气体的混合比例增大。于是，在使用固体高分子型水电解装置的氢-氧制造系统中，一般地将氧气及氢气中的一方维持为比另一方高压，由此能够至少抑制发生另一方的交叉。因而，通过设定发生混合气体的一侧并设置进行运转状态的管理、稀释等的追加器件等，能够避免形成规定以上的气体混合浓度、以及避免产生急剧的气体混合。在该情况下，将产生的氧气或氢气朝向水电解装置下游的罐、背压阀等而排出。
作为具备水电解装置的氢-氧制造系统，例如存在日本国特开2017-210665号所公开的系统。该系统具备使阳极侧产生氧、且使阴极侧产生比氧高压的氢的差压式高压水电解装置，在系统停止时，一边流入减压用电流一边进行阴极侧的减压处理。由此，能够抑制急剧的压力降低，能够抑制伴随氢膨胀产生的电解质膜等构件的破坏。
此外，与氢气相比氧气的分子量较大，因此与氢气相比氧气不易透过电解质膜。因此，在固体高分子型水电解装置中，将氧气维持为比氢气高压的情况相比于使氢高压化时，因交叉而产生的气体混合浓度变少、耐久性提高。
在欲使氧及氢均高压化的系统中，将氧气维持为比氢气高压的氢-氧制造系统在耐久性方面有利。在该情况下，需要使没有与水电解同时地升压的氢别行升压。作为使氢气升压的机构的一例，存在与压缩机相比能够抑制系统的大型化的电化学式氢升压装置。电化学式氢升压装置具有离子交换膜(质子交换膜)、隔着该离子交换膜而隔离的阳极及阴极、对阳极及阴极施加电压的电源。电化学式氢升压装置在通过电源施加电压下，使供给到阳极的氢气离子化，使氢离子传导到离子交换膜，到达阴极从而恢复为氢气。通过像这样使氢离子从阳极朝向阴极移动，能够在阴极生成压缩氢气。因此，根据电化学式氢升压装置，能够从阴极排出比供给到阳极的氢气高压的氢气。
发明内容
然而，即便在电化学式氢升压装置中，也可能与固体高分子型水电解装置同样地产生交叉。因此，在停止具有固体高分子型水电解装置及电化学式氢升压装置的氢-氧制造系统时，如果除了水电解装置的减压处理以外氢升压装置的减压处理也不恰当地进行控制的话，可能因氢升压装置中的交叉而从氢升压装置的下游侧向水电解装置流入高压的氢气，在水电解装置中发生氢气的交叉。另外，在电化学式氢升压装置中，存在由于急剧的减压所带来的离子交换膜中的水分气化而发生膜破损的可能性。因此，在具备电化学式氢升压装置的氢-氧制造系统中，希望开发系统停止时的恰当的控制方法。
本发明的方案提供在系统停止时能够对水电解装置及电化学式氢升压装置恰当地进行减压的氢-氧制造系统的控制方法及氢-氧制造系统。
本发明的氢-氧制造系统的控制方法中，所述氢-氧制造系统具备：水电解装置，其使电流流入设置于电解质膜的两面的阳极及阴极而对液态水进行电分解，使所述阴极产生氢，且使所述阳极产生比所述氢高压的氧；供给部，其向所述水电解装置供给所述液态水；电化学式氢升压装置，其在比所述水电解装置靠下游处，使电流流入设置于电解质膜的两面的升压部阳极及升压部阴极而对所述氢进行升压；以及控制装置，其控制流入所述水电解装置的电流、以及流入所述电化学式氢升压装置的电流，其中，所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时，进行第一减压处理以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过基本减压速度，并且进行第二减压处理以使所述水电解装置的所述阳极的减压速度不超过所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度。
本发明的氢-氧制造系统具备：水电解装置，其使电流流入设置于电解质膜的两面的阳极及阴极而对液态水进行电分解，使所述阴极产生氢，且使所述阳极产生比所述氢高压的氧；供给部，其向所述水电解装置供给所述液态水；电化学式氢升压装置，其在比所述水电解装置靠下游处，使电流流入设置于电解质膜的两面的升压部阳极及升压部阴极而对所述氢进行升压；以及控制装置，其控制流入所述水电解装置的电流、以及流入所述电化学式氢升压装置的电流，在系统停止时，进行第一减压处理以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过基本减压速度，并且，进行第二减压处理以使所述水电解装置的所述阳极的减压速度不超过所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度。
根据本发明的方案，能够通过第一减压处理来抑制电化学式氢升压装置的升压部阴极急剧减压，因此能够抑制电化学式氢升压装置的电解质膜破损。
另外，能够通过第二减压处理来维持水电解装置的阳极的压力比电化学式氢升压装置的升压部阴极的压力高的状态。此外，从对水电解装置中的交叉进行抑制的观点出发，在水电解装置中需要将阳极维持为比阴极高压。水电解装置的阴极与电化学式氢升压装置的升压部阳极连通，升压部阳极的压力为升压部阴极的压力以下，因此通过第一减压处理来控制电化学式氢升压装置的升压部阴极的减压速度，从而升压部阴极可能变得比水电解装置的阳极高压，与此同时，通过第二减压处理将水电解装置的阳极维持为比电化学式氢升压装置的升压部阴极高压，从而能够使水电解装置的阳极成为比阴极高压的状态。因而，能够抑制水电解装置中的交叉。
因此，根据本发明的氢-氧制造系统及其控制方法，能够在系统停止时对水电解装置及电化学式氢升压装置恰当地进行减压。
在上述的氢-氧制造系统的控制方法中，也可以是，所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过所述基本减压速度，并且，所述控制装置一边根据伴随使所述第一减压用电流流入而在所述电化学式氢升压装置中用于反应的所述氢的每单位时间的量，使第二减压用电流流入所述水电解装置，一边对所述水电解装置的所述阳极进行减压。
根据本发明的方案，能够通过使第二减压用电流流入而新生成氢气并将其补充到伴随使第一减压用电流流入而消耗了氢气的电化学式氢升压装置。因而，抑制在电化学式氢升压装置处氢发生不足，能够通过使第一减压用电流流入而在电化学式氢升压装置的升压部阴极对氢进行升压。因此，能够进行第一减压处理。
在上述的氢-氧制造系统的控制方法中，也可以是，所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过所述基本减压速度，并且，所述控制装置一边根据流入所述电化学式氢升压装置的所述第一减压用电流而使流入所述水电解装置的第二减压用电流变化，一边对所述水电解装置的所述阳极进行减压。
根据本发明的方案，在电化学式氢升压装置的升压部阳极用于反应的氢的每单位时间的消耗量根据流入电化学式氢升压装置的第一减压用电流而决定，因此能够通过使第二减压用电流流入而新生成氢气并将其补充到消耗了氢气的电化学式氢升压装置。因而，抑制在电化学式氢升压装置处氢发生不足，能够通过使第一减压用电流流入而在电化学式氢升压装置的升压部阴极对氢进行升压。因此，能够进行第一减压处理。
在上述的氢-氧制造系统的控制方法中，也可以是，所述氢-氧制造系统还具备：氧贮存部，其贮存由所述水电解装置生成的所述氧；氢贮存部，其贮存由所述电化学式氢升压装置升压了的所述氢；以及燃料电池，其消耗所述氧及所述氢，所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时，使向所述氧贮存部进行的所述氧的贮存、以及向所述氢贮存部进行的所述氢的贮存停止，并且，向所述燃料电池供给通过使所述第一减压用电流及所述第二减压用电流流入而生成的所述氧及所述氢中的至少任一方。
根据本发明的方案，与将生成的氧及氢向大气放出的情况相比，能够提高系统整体的能量收支。
在上述的氢-氧制造系统的控制方法中，也可以是，所述控制装置基于使所述第一减压用电流及所述第二减压用电流流入的时间，来决定所述燃料电池的运转时间。
根据本发明的方案，能够用尽通过使第一减压用电流及第二减压用电流流入而生成的氧及氢。因此，能够更进一步提高系统整体的能量收支。
在上述的氢-氧制造系统中，也可以是，所述水电解装置是使用了阴离子交换膜的固体高分子型的装置，所述电化学式氢升压装置是使用了质子交换膜的固体高分子型的装置，具备利用所述氧及所述氢进行发电的燃料电池，所述燃料电池的发电电力使用于所述水电解装置及所述电化学式氢升压装置中的至少任一方。
根据本发明的方案，能够削减氢-氧制造系统停止时的消耗电力。
根据本发明的方案，能够提供在系统停止时能够对水电解装置及电化学式氢升压装置恰当地进行减压的氢-氧制造系统的控制方法及氢-氧制造系统。
附图说明
图1是表示实施方式的氢-氧制造系统的结构的图。
图2是表示实施方式的水电解装置的单位小室(cell)的截面构造的图。
图3是表示实施方式的氢气升压部的截面构造的图。
图4是表示水电解装置及氢气升压部的压力变化的线图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。
实施方式的氢-氧制造系统1能够以压缩到例如1～100MPa的高压氢气及高压氧气的状态来分别制造氢气及氧气。由氢-氧制造系统1制造的高压氢气例如能够贮存于以装卸自如的方式安装于氢-氧制造系统1的氢气罐2(氢贮存部)。由氢-氧制造系统1制造的高压氧气例如能够贮存于以装卸自如的方式安装于氢-氧制造系统1的氧气罐3(氧贮存部)。
<氢-氧制造系统1的结构>
说明实施方式的氢-氧制造系统1的结构。
图1是表示实施方式的氢-氧制造系统的结构的图。
如图1所示，氢-氧制造系统1主要具备水电解装置10、水供给部30(供给部)、氢排出线40、氧排出线50、燃料电池60、控制装置70。
水电解装置10具有：电解质膜(离子交换膜)211；隔着电解质膜211而彼此隔离的阳极212及阴极213。水电解装置10对水进行电分解(水电解)而使阳极212产生氧气，且使阴极213产生氢气。即，水电解装置10是所谓的固体高分子型的装置。
水电解装置10具备层叠有多个单位小室20的小室单元，该单位小室20具备1组电解质膜211、阳极212及阴极213。在小室单元中的单位小室20的层叠方向一端，朝向外侧而依次配设有接线板12a、绝缘板13a及端板14a。另外，在小室单元中的单位小室20的层叠方向另一端，朝向外侧而依次配设有接线板12b、绝缘板13b及端板14b。
多个单位小室20在端板14a、14b之间被一体地紧固保持。在接线板12a、12b的侧部，向外侧分别突出设置有端子部15a、15b。端子部15a、15b与电源11电连接。电源11能够经由端子部15a、15b而使电流流入水电解装置10的阳极212及阴极213。
图2是示意性地表示实施方式的水电解装置的单位小室的截面构造的图。如图2所示，各单位小室20例如具备：圆盘状的电解质膜-电极构造体21(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)；对电解质膜-电极构造体21进行夹持的圆盘状的阳极侧隔膜22及阴极侧隔膜23。电解质膜-电极构造体21具有：电解质膜211；设置于电解质膜211的两面的阳极212及阴极213。在各单位小室20中，由电解质膜211、未图示的密封构件等进行密封(隔离)，以使夹着电解质膜211的阳极212及阴极213不会互相连通。
在本实施方式中，电解质膜211为例如阴离子交换膜。即，电解质膜211具有能够选择性地使阴离子(例如氢氧根离子OH-)移动的阴离子传导性。作为这种电解质膜211的一例，存在具有阴离子交换基(例如季铵基、吡啶鎓基等)的烃系的固体高分子膜(例如聚苯乙烯、其改性体等)。电解质膜并不限定于阴离子交换膜，也可以使用质子交换膜。
阳极212具有在电解质膜211的一方的面上形成的阳极电极催化剂层212a及阳极侧供电体212b。阴极213具有在电解质膜211的另一方的面上形成的阴极电极催化剂层213a及阴极侧供电体213b。
阴极侧隔膜23与阴极213对置。阴极侧隔膜23与阴极213之间形成水流路24。水流路24由阴极侧隔膜23中的与阴极213对置的面上设置的槽等凹部形成。在水流路24中，供给液态水，并且流通通过反应而生成的氢及剩余的液态水。阳极侧隔膜22与阳极212对置。阳极侧隔膜22与阳极212之间形成氧流路25。氧流路25由阳极侧隔膜22中的与阳极212对置的面上设置的槽等凹部形成。在氧流路25中，流通通过反应而生成的氧。
在小室单元中，设置有水供给连通孔16、氢排出连通孔17、氧排出连通孔18。水供给连通孔16、氢排出连通孔17及氧排出连通孔18分别形成为将单位小室20沿着层叠方向贯通。氢排出连通孔17与各单位小室20的水流路24连通。氧排出连通孔18与各单位小室20的氧流路25连通。水供给连通孔16与各单位小室20的水流路24连通，并且经由水流路24而与氢排出连通孔17连通。
如图1及图2所示，水供给连通孔16、氢排出连通孔17及氧排出连通孔18在端板14a或端板14b开口。从水供给部30经由水供给流路31而向水供给连通孔16供给水。通过供给到水供给连通孔16的水流入水流路24，从而向各单位小室20的阴极213供给水。利用电源11来使电流流向阳极212及阴极213，供给到阴极213的水被水电解时，在各单位小室20的阴极213生成氢气，并且在各单位小室20的阳极212生成氧气及水。在阴极213生成的氢气与未反应的水一起经由水流路24而从氢排出连通孔17排出。在阳极212生成的氧气及水经由氧流路25而从氧排出连通孔18排出。
如图1所示，水供给部30经由水供给流路31而与水供给连通孔16连接，向水电解装置10供给液态水。水供给部30具备均未图示的纯水生成部、循环泵、离子交换器等。纯水生成部从例如自来水等中生成纯水。循环泵将从后述的水分除去部41送来的液态水(未反应水)与由纯水生成部生成的纯水一起送至水电解装置10。离子交换器从供给到水电解装置10之前的水(未反应水及纯水)中除去杂质。需要说明的是，水供给部30能够向水电解装置10供给液态水即可，不限定于具备上述的结构的水供给部。
氢排出线40将从水电解装置10排出的氢气导向氢气罐2。氢排出线40从水电解装置10侧朝向氢气罐2侧而依次具备水分除去部41和氢气升压部42。另外，氢排出线40具备将水电解装置10与水分除去部41连接的阴极排出流路43、将水分除去部41与氢气升压部42连接的第一氢气流路44、将氢气升压部42与氢气罐2连接的第二氢气流路45。
阴极排出流路43与水电解装置10的氢排出连通孔17连接。由此，在阴极排出流路43中，流通从水电解装置10排出的氢气。阴极排出流路43将氢气向水分除去部41引导。
水分除去部41由气液分离器构成。在水分除去部41，将在阴极排出流路43中流通的包含氢气的流体气液分离为气体成分和液体成分。水分除去部41具有排出分离得到的液体的液体排出口411和排出分离得到的气体的气体排出口412。液体排出口411经由循环流路413而与水供给部30连接。
第一氢气流路44与水分除去部41的气体排出口412连接。第一氢气流路44将从水分除去部41排出的包含氢气的气体向氢气升压部42引导。在第一氢气流路44中，设置有第一氢开闭阀441。第一氢开闭阀441例如是电磁阀、电动阀或空气式阀，且基于控制装置70的控制来对第一氢气流路44进行开闭。
氢气升压部42对流过第一氢气流路44的氢气进行升压。氢气升压部42是能够电化学性地对氢气进行压缩的电化学式氢升压装置(EHC：Electrochemical HydrogenCompressor)。
图3是示意性地表示实施方式的氢气升压部的截面构造的图。
如图3所示，氢气升压部42具有：升压部质子交换膜421(电解质膜)；隔着升压部质子交换膜421而彼此隔离的升压部阳极422及升压部阴极423；对升压部质子交换膜421、升压部阳极422及升压部阴极423进行夹持的阳极侧隔膜424及阴极侧隔膜425；以及使电流流入升压部阳极422及升压部阴极423的升压部电源426。需要说明的是，氢气升压部42也可以具有层叠有多个小室的单元构造，所述小室具有1组升压部质子交换膜421、升压部阳极422、升压部阴极423、阳极侧隔膜424及阴极侧隔膜425。
升压部质子交换膜421具有能够选择性地使质子移动的质子传导性。升压部质子交换膜421的材料并不特别限定，作为其一例，存在全氟磺酸系聚合物等具有磺酸基的氟系高分子膜。这种升压部质子交换膜421维持为湿润状态，由此使其质子传导性良好地表现。
升压部阳极422具有形成于升压部质子交换膜421的一方的面的升压部阳极电极催化剂层422a及升压部阳极气体扩散层422b。升压部阴极423具有形成于升压部质子交换膜421的另一方的面的升压部阴极电极催化剂层423a及升压部阴极气体扩散层423b。
阳极侧隔膜424与升压部阳极422对置。阳极侧隔膜424与升压部阳极422之间形成常压氢气流路427。常压氢气流路427由阳极侧隔膜424中的与升压部阳极422对置的面上设置的槽等凹部形成。阴极侧隔膜425与升压部阴极423对置。阴极侧隔膜425与升压部阴极423之间形成高压氢气流路428。高压氢气流路428由阴极侧隔膜425中的与升压部阴极423对置的面上设置的槽等凹部形成。
经由第一氢气流路44而向常压氢气流路427流入从水分除去部41排出的包含氢气的气体。由此，向升压部阳极422供给包含氢气的气体。由升压部电源426使电流流向升压部阳极422及升压部阴极423，氢气升压部42在升压部阴极423生成比供给到升压部阳极422的氢气高压的氢气。在升压部阴极423生成的高压氢气经由高压氢气流路428而从氢气升压部42排出。
如图1所示，第二氢气流路45与氢气升压部42连接，与升压部阴极423连通。第二氢气流路45的下游端与氢气罐2连接。第二氢气流路45将从氢气升压部42排出的氢气向氢气罐2引导。
在第二氢气流路45中，从氢气升压部42侧朝向氢气罐2侧而依次设置有氢气除湿部451、氢气排出限制部452、氢清除部46、第二氢开闭阀453、第二氢止回阀454。
氢气除湿部451对从氢气升压部42排出的氢气进行除湿。即，氢气除湿部451从氢气分离水蒸气而使氢气为期望的干燥状态。作为氢气除湿部451的一例，可举出帕尔贴冷却器等冷却机构(未图示)。在该情况下，在氢气中将冷却机构冷却为与期望的干燥状态对应的露点温度以下，将氢气所包含的水分(水蒸气)分离。此时，冷却机构的温度也可以由控制装置70根据例如氢-氧制造系统1的周边温度、氢气的压力等来控制。
另外，作为氢气除湿部451的其他例子，也可以是代替上述的冷却机构或与上述的冷却机构一起设置的利用沸石系、活性炭系、硅胶系等水分吸附剂(包括能够涂覆使用的糊剂状的水分吸收剂等)的氢气除湿部。在该情况下，氢气除湿部451可以具备能够通过温度变动吸附方法(TSA：Thermal Swing Adsorption)、压力变动吸附方法(PSA：PressureSwingAdsorption)等来使水分吸附剂再生的结构，也可以具备能够更换水分吸附剂的结构。需要说明的是，氢气除湿部451能够对氢气进行除湿即可，其具体的结构不限定于上述的氢气除湿部。
氢气排出限制部452对通过氢气排出限制部452的氢气进行限制，由此调整第二氢气流路45的氢气的压力。例如，氢气排出限制部452使氢气排出限制部452中的氢气的通过量比氢气升压部42的升压部阴极423中的氢气的生成量少。由此，氢气排出限制部452能够使第二氢气流路45的氢气的压力上升而成为高压氢气。
例如，氢气排出限制部452是在将一次侧(上游侧)的压力维持为设定压力的同时开阀的背压阀。不过，氢气排出限制部452不限定于背压阀，例如也可以是通过由控制装置70进行开闭控制而将第二氢气流路45的压力维持为设定压力的开闭阀等。
氢气排出限制部452将第二氢气流路45的氢气的压力调整为1～100MPa而设为高压氢气。需要说明的是，氢气排出限制部452例如从使向氢气罐2进行的氢气的供给容易的观点出发，优选使高压氢气的压力至少为8MPa以上。另外，例如，在向燃料电池机动车用的氢气罐等供给氢气的情况下，氢气排出限制部452优选使高压氢气的压力为70MPa以上。
氢清除部46从氢气排出限制部452与第二氢开闭阀453之间的流路分支。氢清除部46具备从第二氢气流路45的分支部455延伸的氢清除流路461。氢清除流路461例如为了在氢-氧制造系统1停止时等能够进行氢-氧制造系统1内的气体去除(减压)作业而设置。氢清除流路461将从分支部455流入的氢气向氢-氧制造系统1的外部引导。在本实施方式中，氢清除流路461的下游端与燃料电池60连接。在氢清除流路461中，从第二氢气流路45的分支部455侧朝向下游侧，依次设置有氢清除开闭阀462和氢清除止回阀463。
氢清除开闭阀462例如是电磁阀、电动阀或空气式阀，且基于控制装置70的控制来对氢清除流路461进行开闭。在氢清除开闭阀462成为闭状态时，从分支部455向氢清除流路461的氢气的流入被限制。在氢清除开闭阀462处于开状态时，从分支部455向氢清除流路461流入氢气，氢气向氢-氧制造系统1的外部排出。在本实施方式中，在氢清除开闭阀462处于开状态时，氢气向燃料电池60输送。氢清除止回阀463限制气体从氢-氧制造系统1的外部朝向氢清除流路461的上游侧(分支部455侧)逆流。
第二氢开闭阀453例如是电磁阀、电动阀或空气式阀，且基于控制装置70的控制来对第二氢气流路45进行开闭。通过使第二氢开闭阀453为开状态，能够从第二氢气流路45向氢气罐2供给氢气。
第二氢止回阀454限制氢气从氢气罐2侧朝向第二氢气流路45的上游侧(第二氢开闭阀453侧)逆流。
在氢排出线40中，设置有第一压力传感器47、第二压力传感器48及第一流量计49。第一压力传感器47测定水电解装置10的阴极213的压力、以及氢气升压部42的升压部阳极422的压力中的至少任一方。第一压力传感器47设置于氢气升压部42的升压部阳极422的上游侧、且水电解装置10的阴极213的下游侧。在图示的例子中，第一压力传感器47设置于水分除去部41与氢气升压部42之间。更严格地说，第一压力传感器47设置于水分除去部41的气体排出口412与第一氢开闭阀441之间。第二压力传感器48测定氢气升压部42的升压部阴极423的压力。第二压力传感器48设置于氢气升压部42的下游侧且氢气排出限制部452的上游侧。在图示的例子中，第二压力传感器48设置于升压部阴极423与氢气除湿部451之间。第一流量计49测定在第二氢气流路45流通的气体的流量。第一流量计49例如是质量流量传感器(mass flow sensor)。第一流量计49设置于氢气除湿部451的下游侧且氢气排出限制部452的上游侧。由此，第一流量计49能够测定从氢气升压部42排出的高压气体中除去水蒸气后的高压氢气的流量。压力传感器47、48及第一流量计49的计测值由控制装置70监视。
氧排出线50将从水电解装置10排出的氧气向氧气罐3引导。氧排出线50具备将水电解装置10与氧气罐3连接的阳极排出流路51。阳极排出流路51与水电解装置10的氧排出连通孔18连接。由此，在阳极排出流路51中流通氧气及水。在阳极排出流路51中，从水电解装置10侧朝向氧气罐3侧而依次设置有氧气除湿部52、氧气排出限制部53、氧清除部54、氧开闭阀55、氧止回阀56。
氧气除湿部52对从水电解装置10的阳极212排出的氧气进行除湿。氧气除湿部52例如能够与上述的氢气除湿部451同样地构成。然而，氧气除湿部52能够对氧气进行除湿即可，其具体结构并不特别限定。
氧气排出限制部53对通过氧气排出限制部53的氧气进行限制，由此限制从水电解装置10排出氧气。例如，氧气排出限制部53使氧气排出限制部53处的氧气的通过量比水电解装置10的阳极212处的氧气的生成量少。由此，使阳极212的氧气的压力上升而设为比阴极213的氢气的压力高压，在水电解装置10的阳极212与阴极213之间设置差压。另外，使阳极排出流路51的氧气的压力上升而形成高压氧气。
例如，氧气排出限制部53是在将一次侧(上游侧)的压力维持为设定压力的同时开阀的背压阀。不过，氧气排出限制部53不限定于背压阀，例如也可以是被控制装置70进行开闭控制，由此将阳极212及高压氧气的压力维持为设定压力的开闭阀等。
氧气排出限制部53将阳极212的氧气的压力调整为1～100MPa，以使阳极212的氧气的压力比阴极213的氢气的压力高压。即，在氢-氧制造系统1的运转时，阴极213的氢气的压力维持为小于1MPa。
氧清除部54从氧气排出限制部53与氧开闭阀55之间的流路分支。氧清除部54具备从阳极排出流路51的分支部57延伸的氧清除流路541。氧清除流路541例如为了在氢-氧制造系统1停止时等能够进行氢-氧制造系统1内的气体去除(减压)作业而设置。氧清除流路541将从分支部57流入的氧气向氢-氧制造系统1的外部引导。在本实施方式中，氧清除流路541的下游端与燃料电池60连接。在氧清除流路541中，从阳极排出流路51的分支部57侧朝向下游侧而依次设置有氧清除开闭阀542、氧清除止回阀543。
氧清除开闭阀542例如是电磁阀、电动阀或空气式阀，且基于控制装置70的控制来对氧清除流路541进行开闭。在氧清除开闭阀542处于闭状态时，从分支部57向氧清除流路541进行的氧气的流入被限制。在氧清除开闭阀542处于开状态时，从分支部57向氧清除流路541流入氧气，氧气被向氢-氧制造系统1的外部排出。在本实施方式中，在氧清除开闭阀542处于开状态时，氧气向燃料电池60输送。氧清除止回阀543限制气体从氢-氧制造系统1的外部朝向氧清除流路541的上游侧(分支部57侧)逆流。
氧开闭阀55例如是电磁阀、电动阀或空气式阀，且基于控制装置70的控制来对阳极排出流路51进行开闭。通过使氧开闭阀55为开状态，能够从阳极排出流路51向氧气罐3供给氧气。
氧止回阀56限制氧气从氧气罐3侧朝向阳极排出流路51的上游侧(氧开闭阀55侧)逆流。
在氧排出线50中设置有第三压力传感器58及第二流量计59。第三压力传感器58测定水电解装置10的阳极212的压力。第三压力传感器58设置于氧气排出限制部53的上游侧、且水电解装置10的阳极212的下游侧。在图示的例子中，第三压力传感器58设置于水电解装置10的阳极212与氧气除湿部52之间。第二流量计59测定在阳极排出流路51流通的气体的流量。第二流量计59例如是质量流量传感器。第二流量计59设置于氧气除湿部52的下游侧且氧气排出限制部53的上游侧。由此，第二流量计59能够测定从水电解装置10排出的气体中除去水蒸气后的氧气的流量。第三压力传感器58及第二流量计59的计测值被控制装置70监视。
燃料电池60经由加湿器而与氢清除部46及氧清除部54分别连接。不过，在该的系统体系中，也能够通过改变氢气除湿部451及氧气除湿部52的除湿条件来流入加湿气体。即，即便不经过向燃料电池60流入前的加湿器也能够成立，因此加湿器未图示。燃料电池60例如是固体高分子型燃料电池。例如，固体高分子型燃料电池具备层叠的多个燃料电池小室、以及将多个燃料电池小室的层叠体夹入的一对端板。燃料电池小室具备电解质电极构造体和将电解质电极构造体夹入的一对隔膜。电解质电极构造体具备固体高分子电解质膜和将固体高分子电解质膜夹入的燃料极及氧极。固体高分子电解质膜具备阳离子交换膜等。燃料极(阳极)具备阳极催化剂及气体扩散层等。氧极(阴极)具备阴极催化剂及气体扩散层等。燃料电池60通过消耗从氢清除部46供给到阳极的氢气和从氧清除部54供给到阴极的氧气而发电。
控制装置70综合地控制氢-氧制造系统1的动作。控制装置70监视流入水电解装置10的电流、以及流入氢气升压部42的电流而进行控制。控制装置70监视设置于氢排出线40的各部位的流量计的计测值。控制装置70例如是通过由CPU(Central Processing Unit)等处理器执行规定的程序而发挥功能的软件功能部。软件功能部是具备CPU等处理器、保存程序的ROM(Read Only Memory)、暂时存储数据的RAM(Random Access Memory)及计时器等电子电路的ECU(Electronic Control Unit)。控制装置70的至少一部分也可以是LSI(LargeScale Integration)等集成电路。
<氢-氧制造系统1的动作>
说明实施方式的氢-氧制造系统1的动作。
在氢-氧制造系统1运转时，始终从水供给部30向水电解装置10供给液态水。供给到水电解装置10的液态水在水电解装置10的水流路24中流通。由此，向水电解装置10的阴极213供给液态水。在水电解装置10的水流路24中流通的液态水从氢排出连通孔17排出，在阴极排出流路43中被气液分离之后，经由循环流路413而向水供给部30返流。
在水电解装置10中，通过向阳极212及阴极213中流入电流，从而在阴极213处水流路24内的液态水被进行水电解。由此，在阴极213处生成氢气及氢氧根离子OH-，并且氢氧根离子OH-在电解质膜211中传导而到达阳极212，由此在阳极212生成氧气及水。
在阴极213生成的氢气与在水电解装置10没有被进行水电解的剩余的水(未反应水)一起，经由水流路24而向氢排出连通孔17排出。即，向氢排出连通孔17排出的排出流体包含氢气、液态的未反应水(液态水)及气态的未反应水(水蒸气)。在阳极212生成的氧气及水经由氧流路25而向氧排出连通孔18排出。
在阴极213生成的氢气与未反应水一起从氢排出连通孔17向阴极排出流路43排出，向水分除去部41输送。氢气及未反应水在水分除去部41中被气液分离。未反应水中的液态水被从液体排出口411排出而向水供给部30返流。氢气及未反应水的水蒸气向第一氢气流路44排出。
排出到第一氢气流路44的氢气及水蒸气通过第一氢开闭阀441而被导入氢气升压部42。导入到氢气升压部42的氢气及水蒸气向升压部阳极422供给。由于在氢气升压部42与水电解装置10之间未设置止回阀、背压阀、减压阀等，因此升压部阳极422的压力成为与水电解装置10的阴极213大致相同压力。升压部质子交换膜421利用供给到升压部阳极422的水蒸气来维持湿润状态。
通过向升压部阳极422及升压部阴极423流入电流，从而在升压部阳极422处使氢气离子化而生成质子。生成的质子在升压部质子交换膜421中传导而到达升压部阴极423，由此恢复为氢气。这样，氢气升压部42通过使质子从升压部阳极422朝向升压部阴极423移动，从而在升压部阴极423生成压缩氢气。因此，氢气升压部42能够从升压部阴极423排出比供给到升压部阳极422的氢气高压的氢气。
从升压部阴极423排出的氢气在第二氢气流路45中流通。在第二氢气流路45中流通的氢气被导入氢气除湿部451而被除湿成为期望的干燥状态之后，由氢气排出限制部452调整为设定压力。调整为设定压力后的氢气通过氢清除部46而被向氢气罐2或氢清除部46引导。由于氢清除开闭阀462成为开状态，从而引导至氢清除部46的氢气向燃料电池60供给。
在阳极212生成的氧气与同时生成的水一起从氧排出连通孔18排出而在阳极排出流路51中流通。在阳极排出流路51中流通的氧气及水通过经由氧气除湿部52而被除湿。即，氧气除湿部52排出除湿为期望的干燥状态后的氧气。从氧气除湿部52排出的氧气由氧气排出限制部53调整为设定压力。被调整为设定压力后的氧气通过氧清除部54而被向氧气罐3或氧清除部54引导。由于氧清除开闭阀542成为开状态，从而引导至氧清除部54的氧气向燃料电池60供给。燃料电池60将供给的氢气作为燃料气体，将供给的氧气作为氧化剂气体而进行发电。另外，燃料电池60也可以通过来自氧罐3、氢罐2的气体供给来发电，该情况未图示。例如，燃料电池60发出的电力向未图示的蓄电装置蓄积。
<氢-氧制造系统1的控制方法>
说明实施方式的氢-氧制造系统1的控制方法。
首先，说明在氢-氧制造系统1中制造氢气及氧气并储存于氢气罐2及氧气罐3时的控制方法。需要说明的是，氢-氧制造系统1的各部分的控制由控制装置70进行。
在氢-氧制造系统1运转时，水供给部30向水电解装置10始终供给液态水。需要说明的是，从水供给部30向水电解装置10供给液态水的供给量也可以根据氢-氧制造系统1的各部分的运转状况而被适当控制(包括供给量零)。
在氢-氧制造系统1启动时，水电解装置10的电源11对阳极212与阴极213之间赋予电解电压附近的待机电压，直至水电解装置10成为能够产生氢气及氧气的状态。然后，当水电解装置10成为能够产生氢气及氧气的状态时，电源11增大对阳极212与阴极213之间赋予的电压而形成电解电压，由此向阳极212及阴极213流入电流而开始水电解。由此，水电解装置10在阴极213产生氢气，并且在阳极212产生氧气。
说明氢气的储存所涉及的控制方法。
在氢-氧制造系统1运转时，第一氢开闭阀441成为开状态。由此，在阴极213产生的氢气向氢气升压部42供给。在确认到向升压部阳极422进行的氢气的供给的情况下，氢气升压部42开始通过升压部电源426而向升压部阳极422及升压部阴极423流入运转电流。例如，控制装置70基于第一压力传感器47的计测值，来判定向升压部阳极422进行的氢气的供给。运转电流是能够在升压部阴极423生成压缩氢气这样大小的电流。由此，氢气升压部42对氢气进行升压。
在氢-氧制造系统1运转时，控制水电解装置10中的氢气的生成量、以及氢气升压部42中的氢气的吸入量，以在氢气由氢气升压部42升压之前将氢气的压力维持为小于1MPa(例如0.01～0.9MPa)。即，阴极213、阴极排出流路43及第一氢气流路44的氢气的压力被维持为小于1MPa。
氢气排出限制部452调整第二氢气流路45的氢气的压力。例如，氢气排出限制部452通过调整相对于升压部阴极423中的氢气的生成量而言的、氢气排出限制部452中的氢气的通过量，来调整第二氢气流路45的氢气的压力。在本实施方式中，氢气排出限制部452为背压阀。在该情况下，氢气排出限制部452在一次侧的氢气的压力上升并例如达到在1～100MPa的范围内设定的设定压力的情况下，在维持一次侧的氢气的压力的同时开阀。由此，能够向氢气排出限制部452的二次侧供给升压到设定压力的高压氢气。
在氢-氧制造系统1运转时，氢清除开闭阀462被控制为成为闭状态，第二氢开闭阀453被控制为成为开状态。由氢气排出限制部452调整为设定压力的高压氢气通过第二氢开闭阀453及第二氢止回阀454而向氢气罐2填充。此时，由第二氢止回阀454限制氢气从氢气罐2侧向第二氢开闭阀453侧逆流。
如上述那样，氢-氧制造系统1能够使在水电解装置10的阴极213生成的氢气在氢气升压部42升压而制造高压氢气，并将该高压氢气向氢气罐2填充。
说明氧气的储存所涉及的控制方法。
氧气排出限制部53调整阳极排出流路51的氧气的压力。例如，氧气排出限制部53通过调整相对于阳极212中的氧气的生成量而言的、氧气排出限制部53中的氧气的通过量，来调整阳极212的氧气的压力。氧气排出限制部53使阳极212的氧气的压力上升到1MPa以上。由此，水电解装置10中的阳极212的氧气的压力被维持为比阴极213的氢气的压力高压。
在本实施方式中，氧气排出限制部53是背压阀。在该情况下，氧气排出限制部53在一次侧的氧气的压力上升并例如达到在1～100MPa的范围内设定的设定压力的情况下，在维持一次侧的氧气的压力的同时开阀。由此，能够将阳极212维持为比阴极213高压的设定压力，并且向氧气排出限制部53的二次侧供给升压到设定压力的高压氧气。
在氢-氧制造系统1运转时，氧清除开闭阀542被控制成为闭状态，氧开闭阀55被控制成为开状态。由氧气排出限制部53调整为设定压力的高压氧气通过氧开闭阀55及氧止回阀56而向氧气罐3填充。此时，由氧止回阀56防止氧气从氧气罐侧向氧开闭阀55侧逆流。
如上述那样，氢-氧制造系统1能够使在水电解装置10的阳极212生成的氧气升压而使氢-氧制造系统1产生差压，并且制造高压氧气，将该高压氧气向氧气罐3填充。
接着，说明使氢-氧制造系统1停止时的控制方法。需要说明的是，氢-氧制造系统1的各部分的控制由控制装置70进行。
在氢-氧制造系统1停止时，控制装置70监视压力传感器47、48、58的计测值，进行第一减压处理以使氢气升压部42的升压部阴极423的减压速度不超过基本减压速度，并且进行第二减压处理以使水电解装置10的阳极212的减压速度不超过氢气升压部42的升压部阴极423的减压速度。由此，维持阳极212中的压力比升压部阴极423中的压力高压的状态。另外，阴极213中的压力比升压部阴极423中的压力低压，因此维持阳极212中的压力比阴极213中的压力高压的状态。基本减压速度是用于避免在减压时溶解气体急剧膨胀所引起的对构件的破坏的减压速度，也可以是预先设定的规定值，也可以根据氢-氧制造系统1的外部环境(气温等)而变化。
在第一减压处理中，控制装置70通过氢排出线40的氢气排出限制部452进行压力调整，并且使第一减压用电流流入升压部阳极422及升压部阴极423，以使氢气升压部42的升压部阴极423不超过基本减压速度。控制装置70通过氢气排出限制部452的压力调整来实现升压部阴极423的减压。控制装置70控制升压部电源426，以使能够对氢气升压部42中的交叉进行抑制的电流作为第一减压用电流而流入升压部阳极422及升压部阴极423。即，第一减压用电流是在氢气升压部42能够得到隔膜泵效果的电流。第一减压用电流也可以根据氢-氧制造系统1的外部环境(气温等)来变化。通过抑制氢气升压部42中的交叉，从而虽然在第一氢气流路44中第一氢开闭阀441为开状态、且在氢气升压部42与水电解装置10之间未设置止回阀，但能够防止氢气从氢气升压部42朝向水电解装置10侧逆流。能够对氢气升压部42中的交叉进行抑制的电流随着升压部阴极423的减压推进而变小。即，在第一减压处理中，对电源11的输出电压逐渐进行降压而减小向升压部阳极422及升压部阴极423流入的电流。
通过像这样进行第一减压处理，从而能够抑制伴随急剧的减压产生的升压部质子交换膜421中的水分气化、浸透到密封材料中的气体膨胀所引起的膜破损。另外，能够抑制伴随交叉产生的高压氢气向第一氢气流路44逆流，因此能够抑制水电解装置10的阴极213的压力上升。
在第二减压处理中，控制装置70通过氧排出线50的氧气排出限制部53进行压力调整，并且使第二减压用电流流入阳极212及阴极213，以使水电解装置10的阳极212的减压速度不超过氢气升压部42的升压部阴极423的减压速度。控制装置70通过氧气排出限制部53的压力调整来实现阳极212的减压。控制装置70控制电源11，以便作为第二减压用电流而使如下电流流入阳极212及阴极213，所述电流是能够在阴极213生成在氢气升压部42的升压部阳极422中所消耗的氢气的程度的电流。具体而言，控制装置70检测伴随使第一减压用电流流入而在升压部阳极422中用于反应的氢的每单位时间的消耗量，控制电源11，使根据检测到的消耗量而决定的第二减压用电流流入。
例如，控制装置70基于与升压部阳极422中的氢的消耗量等价的、从氢气升压部42排出的氢气的流量，来检测氢的每单位时间的消耗量。在该情况下，控制装置70基于设置于氢排出线40的第一流量计49的计测值，来检测氢的消耗量。控制装置70将如下映射信息预先存储于存储器等存储部，所述映射信息中，定义了相对于检测到的氢的消耗量而能够设定的第二减压用电流的对应关系。电源11基于控制装置70所存储的映射信息，来使第二减压用电流流入阳极212及阴极213。第一减压用电流随着第一减压处理推进而变小，因此升压部阳极422中的氢的消耗量也逐渐变小，因此第二减压用电流也随着第二减压处理推进而变小。即，在第二减压处理中，使电源11的输出电压逐渐降压而减小流入阳极212及阴极213的电流。需要说明的是，第二减压用电流也可以包含能够对由于氧气排出限制部53的压力调整而过度减压的氧气进行填补的程度的电流。
通过这样进行第二减压处理，能够将在水电解装置10生成的氢气向氢气升压部42供给而将阴极213维持为常压，维持氢气升压部42的运转。由此，能够执行上述的第一减压处理。
在此，在开始第一减压处理之前或之后，使第二氢开闭阀453为闭状态并且使氢清除开闭阀462为开状态。由此，使向氢气罐2进行的氢的贮存停止，并且向燃料电池60供给通过使第一减压用电流流入氢气升压部42而生成的氢。
另外，在开始第二减压处理之前或之后，使氧开闭阀55为闭状态并且使氧清除开闭阀542为开状态。由此，使向氧气罐3进行的氧的贮存停止，并且向燃料电池60供给通过使第二减压用电流流入水电解装置10而生成的氧气。此时，控制装置70进行氢清除开闭阀462及氧清除开闭阀542的开度的调整、以及基于氢气排出限制部452及氧气排出限制部53的压力调整中的至少任一个，以维持向燃料电池60供给氢气的供给压力比向燃料电池60供给氧气的供给压力高的状态。
控制装置70基于使第一减压用电流及第二减压用电流流动的时间来决定燃料电池60的运转时间。例如，控制装置70控制燃料电池60，以使发出的电力的电力变换进行所决定的运转时间。燃料电池60将变换得到的电力向蓄电装置输出。
在升压部阴极423及阳极212被减压到不用担心在水电解装置10中产生交叉的程度的情况下，停止向水电解装置10流入电流及向氢气升压部42流入电流。当向水电解装置10流入电流停止时，停止通过水供给部30向水电解装置10供给水。并且，当燃料电池60的输出进行上述运转时间时，停止燃料电池60的工作。由此，氢-氧制造系统1成为停止状态。
如以上所说明那样，在本实施方式的氢-氧制造系统1中，在系统停止时，进行第一减压处理以使氢气升压部42的升压部阳极422的减压速度不超过基本减压速度，并且进行第二减压处理以使水电解装置10的阳极212的减压速度不超过氢气升压部42的升压部阴极423的减压速度。根据该方法，能够通过第一减压处理而抑制氢气升压部42的升压部阴极423急剧减压，因此能够抑制氢气升压部42的升压部质子交换膜421发生破损。
另外，能够通过第二减压处理来维持阳极212的压力比升压部阴极423的压力高的状态。此外，在对水电解装置10中的交叉进行抑制的观点上，需要在水电解装置10中将阳极212维持为比阴极213高压。阴极213与升压部阳极422连通，升压部阳极422的压力为升压部阴极423的压力以下，因此通过第一减压处理来控制升压部阴极423的减压速度，从而升压部阴极423可能成为比阳极212高压，与此同时，通过第二减压处理将阳极212维持为比升压部阴极423高压，从而能够形成阳极212成为比阴极213高压的状态。因而，能够将水电解装置10中的交叉向一方向控制，能够避免气体混合所引起的构件的劣化。
因此，根据本实施方式的氢-氧制造系统1、及其控制方法，在系统停止时能够对水电解装置10及氢气升压部42恰当地进行减压。
在本实施方式中，一边向水电解装置10及氢气升压部42流入电流，一边进行第一减压处理及第二减压处理。在此，关于向水电解装置10及氢气升压部42流入电流的作用，使用图4来进行说明。
图4是表示水电解装置及氢气升压部中的压力变化的线图。在图4中，横轴表示经过时间，左侧的第一纵轴表示压力，右侧的第二纵轴表示电流。在图4中，WEL压力表示水电解装置10的阳极212的压力，EHC压力表示氢气升压部42的升压部阴极423的压力。另外，WEL减压用电流表示向水电解装置10流入的电流，EHC减压用电流表示向氢气升压部42流入的电流。需要说明的是，图4所示的例子中，在时刻t开始使电流断开或减少而开始减压。
如图4所示，在不向水电解装置10及氢气升压部42流入电流的情况下，升压部阴极423的减压速度比阳极212的减压速度大，因此能够维持阳极212比升压部阴极423高压的状态。另外，通过向氢气升压部42流入电流而升压部阴极423的减压速度降低，通过向水电解装置10流入电流而阳极212的减压速度降低。因此，图4中的“EHC压力(有减压用电流)”及“WEL压力(无减压用电流)”进行比较的话，在向氢气升压部42流入电流、且不向水电解装置10流入电流的情况下，升压部阴极423的减压速度低于阳极212的减压速度，升压部阴极423可能变得比阳极212高压。于是，在向氢气升压部42流入电流的情况下，也向水电解装置10流入恰当的电流，由此能够将阳极212维持为比升压部阴极423高压。
另外，在氢-氧制造系统1停止时，使第一减压用电流流入氢气升压部42，以使氢气升压部42的升压部阴极423的减压速度不超过基本减压速度。而且，一边根据伴随使第一减压用电流流入而在氢气升压部42中用于反应的氢的每单位时间的量，使第二减压用电流流入水电解装置10，一边对水电解装置10的阳极212进行减压。根据该方法，能够通过使第二减压用电流流入而新生成氢气，将该新生成的氢气补充到伴随使第一减压用电流流入而消耗了氢气的氢气升压部42。因而，抑制在氢气升压部42处氢不足，能够通过使第一减压用电流流入而在升压部阴极423使氢升压。因此，能够进行第一减压处理。
在氢-氧制造系统1停止时，使向氧气罐3进行的氧的贮存、以及向氢气罐2进行的氢的贮存停止，并且向燃料电池60供给通过使第一减压用电流及第二减压用电流流入而生成的氧及氢。由此，与将生成的氧及氢向大气放出的情况相比，能够提高系统整体的能量收支。
而且，控制装置70基于使第一减压用电流及第二减压用电流流入的时间，来决定燃料电池60的运转时间。由此，能够用尽通过使第一减压用电流及第二减压用电流流入而生成的氧及氢。因此，能够更进一步提高系统整体的能量收支。
需要说明的是，在上述实施方式中，第二减压用电流与伴随使第一减压用电流流入而在升压部阳极422消耗的氢的每单位时间的量建立了对应关系。然而，第二减压用电流也可以与第一减压用电流建立对应关系，根据检测到的第一减压用电流而变化。在该情况下，控制装置70将如下映射信息预先存储于存储器等存储部，该映射信息中，定义了相对于检测到的第一减压用电流能够设定的第二减压用电流的对应关系。根据该方法，在升压部阳极422中用于反应的氢的每单位时间的消耗量根据向氢气升压部42流入的第一减压用电流而决定，因此能够通过使第二减压用电流流入而新生成氢气，将该新生成的氢气补充到消耗了氢气的氢气升压部42。因而，抑制在氢气升压部42中氢发生不足，能够通过使第一减压用电流流入而在升压部阴极423对氢进行升压。因此，能够进行第一减压处理。
另外，第二减压用电流也可以除了与第一减压用电流建立对应关系以外，还与升压部阳极422及升压部阴极423间的压力差建立了对应关系。由此，能够将与压力差相应的升压部质子交换膜421中的氢的交叉的量考虑在内，通过使第二减压用电流流入而新生成氢气并将其向氢气升压部42补充。
需要说明的是，本发明并不限定于参照附图而进行了说明的上述的实施方式，在其技术范围内可考虑各种各样的变形例。
例如，在上述实施方式中，控制装置70综合地控制氢-氧制造系统1的整体，但控制装置70的功能的一部分也可以由氢-氧制造系统1的各部分的控制部实现。
另外，在上述实施方式中，氢-氧制造系统1形成为能够向气体罐贮存生成的氧及氢这两方，但本发明的适用范围不限定于此。本发明能够适用于以生成的氧及氢中的至少氢的供给为目的的氢-氧制造系统。不过，为了在燃料电池中在氧分压、氧浓度低的场所等实现良好的发电反应，期望的是将在水电解装置产生的高纯度的氧向燃料电池供给。为此，在氢-氧制造系统中，优选对在水电解装置产生的氢气及氧气这两方进行回收。
另外，在上述实施方式中，将燃料电池60的发电电力蓄积于蓄电装置，但也可以将发电电力转用于第一减压用电流及第二减压用电流中的至少任一方。即，也可以将燃料电池60的发电电力使用于水电解装置10及氢气升压部42中的至少任一方。由此，能够削减氢-氧制造系统1停止时的消耗电力。需要说明的是，在将蓄积于蓄电装置的电力使用于水电解装置10及氢气升压部42中的至少任一方的情况也同样。
另外，在上述实施方式中，向燃料电池60供给伴随减压处理而生成的氧气及氢气这两方，但不限定于此。例如也可以仅将生成的氢气向燃料电池供给，将大气作为燃料电池的氧化剂气体使用。
另外，在上述实施方式中，在第二减压处理中，控制装置70使用第一流量计49，基于从氢气升压部42排出的氢气的流量来检测氢气升压部42的升压部阳极422中的氢的消耗量。然而，升压部阳极422中的氢的消耗量的检测方法不限定于此。例如，也可以基于氢气升压部42的下游侧的氢气的压力的增加率，来检测升压部阳极422中的氢的消耗量。在该情况下，能够基于氢气排出限制部452等的开度的时间变化率，来对从氢气升压部42排出的氢气的流量进行换算。
除此之外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当将上述的实施方式中的构成要素替换为周知的构成要素。

Claims (7)

1.一种氢-氧制造系统的控制方法，所述氢-氧制造系统具备：
水电解装置，其使电流流入设置于电解质膜的两面的阳极及阴极而对液态水进行电分解，使所述阴极产生氢，且使所述阳极产生比所述氢高压的氧；
供给部，其向所述水电解装置供给所述液态水；
电化学式氢升压装置，其在比所述水电解装置靠下游处，使电流流入设置于电解质膜的两面的升压部阳极及升压部阴极而对所述氢进行升压；以及
控制装置，其控制流入所述水电解装置的电流、以及流入所述电化学式氢升压装置的电流，其中，
所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时，进行使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置的第一减压处理，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过规定的减压速度，并且进行使第二减压用电流流入所述水电解装置的第二减压处理，以使所述水电解装置的所述阳极的减压速度不超过所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度。
2.根据权利要求1所述的氢-氧制造系统的控制方法，其中，
所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过所述规定的减压速度，并且，
所述控制装置一边根据伴随使所述第一减压用电流流入而在所述电化学式氢升压装置中用于反应的所述氢的每单位时间的量，使第二减压用电流流入所述水电解装置，一边对所述水电解装置的所述阳极进行减压。
3.根据权利要求1所述的氢-氧制造系统的控制方法，其中，
所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过所述规定的减压速度，并且，
所述控制装置一边根据流入所述电化学式氢升压装置的所述第一减压用电流而使流入所述水电解装置的第二减压用电流变化，一边对所述水电解装置的所述阳极进行减压。
4.根据权利要求2或3所述的氢-氧制造系统的控制方法，其中，
所述氢-氧制造系统还具备：
氧贮存部，其贮存由所述水电解装置生成的所述氧；
氢贮存部，其贮存由所述电化学式氢升压装置升压了的所述氢；以及
燃料电池，其消耗所述氧及所述氢，
所述控制装置在所述氢-氧制造系统停止时，使向所述氧贮存部进行的所述氧的贮存、以及向所述氢贮存部进行的所述氢的贮存停止，并且，向所述燃料电池供给通过使所述第一减压用电流及所述第二减压用电流流入而生成的所述氧及所述氢中的至少一方。
5.根据权利要求4所述的氢-氧制造系统的控制方法，其中，
所述控制装置基于使所述第一减压用电流及所述第二减压用电流流入的时间，来决定所述燃料电池的运转时间。
6.一种氢-氧制造系统，其中，
所述氢-氧制造系统具备：
水电解装置，其使电流流入设置于电解质膜的两面的阳极及阴极而对液态水进行电分解，使所述阴极产生氢，且使所述阳极产生比所述氢高压的氧；
供给部，其向所述水电解装置供给所述液态水；
电化学式氢升压装置，其在比所述水电解装置靠下游处，使电流流入设置于电解质膜的两面的升压部阳极及升压部阴极而对所述氢进行升压；以及
控制装置，其控制流入所述水电解装置的电流、以及流入所述电化学式氢升压装置的电流，在系统停止时，进行使第一减压用电流流入所述电化学式氢升压装置的第一减压处理，以使所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度不超过规定的减压速度，并且进行使第二减压用电流流入所述水电解装置的第二减压处理，以使所述水电解装置的所述阳极的减压速度不超过所述电化学式氢升压装置的所述升压部阴极的减压速度。
7.根据权利要求6所述的氢-氧制造系统，其中，
所述水电解装置是使用了阴离子交换膜的固体高分子型的装置，
所述电化学式氢升压装置是使用了质子交换膜的固体高分子型的装置，
具备利用所述氧及所述氢进行发电的燃料电池，
所述燃料电池的发电电力使用于所述水电解装置及所述电化学式氢升压装置中的至少一方。
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