CN116457500A - 有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
有机氢化物制造系统(1)具备：电解槽(2)，其具有阴极室(18)、第1阴极开口(30)以及第2阴极开口(32)，第1阴极开口(30)配置于比第2阴极开口(32)靠下方的位置；阴极液供给装置(8)，其可切换阴极液从第1阴极开口(30)向阴极室(18)的供给和阴极液从第2阴极开口(32)向阴极室(18)的供给；以及控制装置(10)，其将阴极液供给装置(8)控制为，在常态时在阴极室(18)内形成阴极液的上升流，在预定条件下在阴极室(18)内形成阴极液的下降流。
Description
技术领域
本发明涉及有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法。
背景技术
近年来，为了抑制能量的生成过程中的二氧化碳排出量，期待着由太阳能、风力、水力、地热发电等获得的可再生能量的利用。作为一个例子，设计了利用源自可再生能量的电力进行水电解而生成氢的系统。另外，作为用于大规模输送、储藏源自可再生能量的氢的能量载体，有机氢化物系统备受关注。
对于有机氢化物的制造技术，以往，公知有具备电解槽的有机氢化物制造系统(例如，参照专利文献1)，该电解槽具有：氧化极，其从水生成质子；和还原极，其使具有不饱和键的有机化合物(被氢化物)氢化。在该有机氢化物制造系统中，一边向氧化极供给水、向还原极供给被氢化物，一边使电流在氧化极与还原极之间流动，从而使氢附加于被氢化物而获得有机氢化物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/091128号
发明内容
发明要解决的问题
本发明人等对上述的有机氢化物的制造技术反复进行了深入研究，其结果，认识到如下内容：在现有技术中存在提高有机氢化物制造系统的法拉第效率(电流效率)的余地。
本发明是鉴于这样的状况而做成的，其目的之一在于提供一种提高有机氢化物制造系统的法拉第效率的技术。
用于解决问题的方案
本发明的某形态是有机氢化物制造系统。该有机氢化物制造系统具备：电解槽，其具有：阴极室，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极；以及第1阴极开口和第2阴极开口，其使阴极室的内外连通，第1阴极开口配置于比第2阴极开口靠下方的位置；阴极液供给装置，其能切换阴极液从第1阴极开口向阴极室的供给和阴极液从第2阴极开口向阴极室的供给；以及控制装置，其将阴极液供给装置控制为，在常态时从第1阴极开口向阴极室供给阴极液而在阴极室内形成阴极液的上升流，在预定条件下从第2阴极开口向阴极室供给阴极液而在阴极室内形成阴极液的下降流。
本发明的另一形态是具备电解槽和阴极液供给装置的有机氢化物制造系统的控制装置。电解槽具有：阴极室，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极；以及第1阴极开口和第2阴极开口，其使阴极室的内外连通，第1阴极开口配置于比第2阴极开口靠下方的位置。阴极液供给装置能切换阴极液从第1阴极开口向阴极室的供给和阴极液从第2阴极开口向阴极室的供给。控制装置将阴极液供给装置控制为，在常态时从第1阴极开口向阴极室供给阴极液而在阴极室内形成阴极液的上升流，在预定条件下从第2阴极开口向阴极室供给阴极液而在阴极室内形成阴极液的下降流。
本发明的另一形态是具备电解槽的有机氢化物制造系统的控制方法，电解槽具有收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极的阴极室。该控制方法包括：在常态时在阴极室内形成阴极液的上升流，在预定条件下在阴极室内形成阴极液的下降流。
以上的构成要素的任意的组合、将本公开的表述在方法、装置、系统等之间转换而成的形态作为本公开的形态也有效。
发明的效果
根据本发明，能够提高有机氢化物制造系统的法拉第效率。
附图说明
图1是表示实施方式的有机氢化物制造系统和阴极液的第1路径的示意图。
图2是表示阴极液的第2路径的示意图。
图3是表示阴极液的第3路径的示意图。
图4是表示电解槽的电流密度与产生氢气的被氢化物浓度之间的关系的图。
图5是表示阴极液路径的选择控制的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式，一边参照附图，一边说明本发明。实施方式并不用于限定发明，其是例示，实施方式所叙述的全部的特征及其组合未必限于是发明的本质性的特征。设为对各附图所示的同一或同等的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。另外，各图所示的各部的比例尺、形状是为了容易说明而出于方便设定的，只要没有特别提及，并不限定性地解释。另外，当在本说明书或权利要求中使用“第1”、“第2”等用语的情况下，该用语不是用于表示任何顺序、重要性，而是用于区别某结构与其他结构。另外，在各附图中省略在说明实施方式上并不重要的部分构件来表示。
图1是表示实施方式的有机氢化物制造系统1和阴极液的第1路径的示意图。有机氢化物制造系统1具备电解槽2、电源4、阳极液供给装置6、阴极液供给装置8、控制装置10作为主要的结构。
电解槽2利用电化学还原反应使作为有机氢化物的脱氢化体的被氢化物氢化而生成有机氢化物。电解槽2具有阳极电极12、阴极电极14、阳极室16、阴极室18以及隔膜20。
阳极电极12(阳极)使阳极液中的水氧化而生成质子。阳极电极12例如具有铱(Ir)、钌(Ru)、铂(Pt)等金属、或它们的金属氧化物作为阳极催化剂。阳极催化剂也可以分散承载或涂敷于具有电子传导性的基材。基材例如由以钛(Ti)、不锈钢(SUS)等金属为主成分的材料构成。另外，作为基材的形态，可例示机织布、无纺布的片材、网状物、多孔性的烧结体、发泡成型体(泡沫)、扩张金属网等。
阴极电极14(阴极)利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物。本实施方式的阴极电极14具有催化剂层14a和扩散层14b。催化剂层14a配置于比扩散层14b靠隔膜20侧的位置。本实施方式的催化剂层14a与隔膜20的主表面接触。催化剂层14a例如含有铂、钌等作为使被氢化物氢化的阴极催化剂。另外，优选的是，催化剂层14a含有用于承载阴极催化剂的多孔质的催化剂载体。催化剂载体例如由多孔性碳、多孔性金属、多孔性金属氧化物等电子传导性材料形成。
另外，阴极催化剂由离聚物(阳离子交换型的离聚物)包覆。例如，处于承载有阴极催化剂的状态的催化剂载体由离聚物包覆。作为离聚物，可例示例如Nafion(注册商标)、Flemion(注册商标)等全氟磺酸聚合物等。此外，离聚物优选局部地包覆阴极催化剂。由此，能够向反应场高效地供给催化剂层14a中的电化学反应所需要的三要素(被氢化物、质子、电子)。
扩散层14b使从外部供给的液状的被氢化物向催化剂层14a均匀地扩散。另外，在催化剂层14a生成的有机氢化物经由扩散层14b向催化剂层14a的外部排出。本实施方式的扩散层14b同催化剂层14a的与隔膜20相反的一侧的主表面接触。扩散层14b由碳、金属等导电性材料形成。另外，扩散层14b是纤维或者颗粒的烧结体、发泡成形体这样的多孔体。作为形成扩散层14b的材料的具体例，可列举出碳的机织布(碳布)、碳的无纺布、碳纸等。
阳极电极12收容于阳极室16。阳极室16例如由隔膜20、端板22a以及衬垫24a划分形成。端板22a例如是由不锈钢、钛等金属形成的板材，设置于阳极电极12的与隔膜20相反的一侧。作为一个例子的端板22a在朝向阳极电极12侧的主表面具有槽状的流路。向阳极室16供给的阳极液经由该流路向阳极电极12供给，并经由该流路从阳极室16排出。衬垫24a是配置于隔膜20与端板22a之间的框状的密封件。阳极室16中的除了阳极电极12之外的空间构成阳极液的流路。
另外，在端板22a设置有使阳极室16的内外连通的第1阳极开口26和第2阳极开口28。第1阳极开口26配置于比第2阳极开口28靠下方的位置。在本实施方式中，在阳极室16的底面设置有第1阳极开口26，在阳极室16的顶面设置有第2阳极开口28。第1阳极开口26和第2阳极开口28从铅垂方向看来既可以重叠，也可以不重叠。
阴极电极14收容于阴极室18。阴极室18例如由隔膜20、端板22b以及衬垫24b划分形成。端板22b例如是由不锈钢、钛等金属形成的板材，设置于阴极电极14的与隔膜20相反的一侧。作为一个例子的端板22b在朝向阴极电极14侧的主表面具有槽状的流路。向阴极室18供给的阴极液经由该流路向阴极电极14供给，并经由该流路从阴极室18排出。衬垫24b是配置于隔膜20与端板22b之间的框状的密封件。阴极室18中的除了阴极电极14之外的空间构成阴极液的流路。因而，阴极室18内的阴极液的流路形状未受限制。
另外，在端板22b设置有使阴极室18的内外连通的第1阴极开口30和第2阴极开口32。第1阴极开口30配置于比第2阴极开口32靠下方的位置。在本实施方式中，在阴极室18的底面设置有第1阴极开口30，在阴极室18的顶面设置有第2阴极开口32。第1阴极开口30和第2阴极开口32在从铅垂方向看来既可以重叠，也可以不重叠。例如，第1阴极开口30和第2阴极开口32也可以设置于阴极室18的侧面。
在本公开中，各阴极开口的位置由内端部的位置、即设置到阴极室18的内壁面的开口部的位置规定。因而，“第1阴极开口30配置于比第2阴极开口32靠下方的位置”是指，第1阴极开口30的内端部配置于比第2阴极开口32的内端部靠下方的位置。本实施方式的阴极室18由隔膜20、端板22b以及衬垫24b划分形成。并且，第1阴极开口30和第2阴极开口32设置于端板22b。在该情况下，由于各阴极开口而在端板22b的内壁面形成的开口部的位置成为各阴极开口的位置。
此外，在图1～图3中，各阴极开口呈直线状延伸。因而，第1阴极开口30的外端部、即与电解槽2的系统外连接的开口部也配置于比第2阴极开口32的外端部靠下方的位置。然而，各阴极开口的外端部的位置并没有特别限定。例如，也可以是，第2阴极开口32在阴极室18外(例如构成端板22b的板材的内部)向下方引绕等，第2阴极开口32的外端部位于与第1阴极开口30的外端部的高度位置相同的高度位置。
阳极室16和阴极室18由隔膜20分隔。隔膜20由阳极电极12和阴极电极14夹持。本实施方式的隔膜20由具有质子传导性的固体高分子形电解质膜构成，使质子从阳极室16侧向阴极室18侧移动。固体高分子形电解质膜只要是质子传导的材料，就没有特别限定，例如，可列举出具有磺酸基的氟系离子交换膜。
利用阳极液供给装置6向阳极室16供给阳极液。阳极液含有用于向阳极电极12供给的水。作为阳极液，可例示硫酸水溶液、硝酸水溶液、盐酸水溶液、纯水、离子交换水等。
利用阴极液供给装置8向阴极室18供给阴极液。阴极液含有用于向阴极电极14供给的有机氢化物原料(被氢化物)。作为一个例子，阴极液在有机氢化物制造系统1的运转开始前不含有有机氢化物，在运转开始后混入利用电解而生成的有机氢化物，从而成为被氢化物与有机氢化物的混合液。被氢化物和有机氢化物优选在20℃、1个大气压下时是液体。
在本实施方式中所使用的被氢化物和有机氢化物只要是能够通过可逆地发生氢化反应/脱氢反应来添加/脱离氢的有机化合物，就没有特别限定，能够广泛使用丙酮-异丙醇系、苯醌-对苯二酚系、芳香族烃系等。其中，出于能量输送时的运输性等观点考虑，优选芳香族烃系。
用作被氢化物的芳香族烃化合物是含有至少一个芳香环的化合物，例如，可列举出苯、烷基苯、萘、烷基萘、蒽、二苯基乙烷等。在烷基苯中包含芳香环的1～4个氢原子由碳数1～6的直链烷基或分支烷基取代而成的化合物，作为这样的化合物，可列举出例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯、二乙苯等。在烷基萘中包括芳香环的1～4个氢原子由碳数1～6的直链烷基或分支烷基取代而成的化合物。作为这样的化合物，可列举出例如甲基萘等。这些既可以单独使用，也可以组合使用。
被氢化物优选是甲苯和苯中的至少一个。此外，吡啶、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、N-烷基吡咯、N-烷基吲哚、N-烷基二苯并吡咯等含氮杂环式芳香族化合物也能够用作被氢化物。有机氢化物是使上述的被氢化物氢化而成的物质，可例示环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷、哌啶等。
在图1中仅图示有1个电解槽2，有机氢化物制造系统1也可以具有多个电解槽2。在该情况下，各电解槽2例如以阳极室16和阴极室18的排列相同的方式而使朝向一致，并将通电板夹在相邻的电解槽2之间而层叠。由此，各电解槽2电气串联连接。通电板由金属等导电性材料形成。此外，各电解槽2既可以并联连接，也可以组合串联连接和并联连接。
在电解槽2中，在使用了甲苯(TL)作为被氢化物的一个例子的情况下发生的反应如以下这样。在使用甲苯作为被氢化物的情况下，获得的有机氢化物是甲基环己烷(MCH)。
＜阳极电极处的电极反应＞
3H2O→3/2O2+6H++6e-
＜阴极电极处的电极反应＞
TL+6H++6e-→MCH
即，阳极电极12处的电极反应与阴极电极14处的电极反应并行地进行。由于阳极电极12处的水的电解而产生的质子经由隔膜20向阴极电极14供给。另外，由于水的电解而产生的电子经由端板22a、外部电路以及端板22b向阴极电极14供给。供给到阴极电极14的质子和电子在阴极电极14处用于甲苯的氢化。由此，生成甲基环己烷。
因而，根据本实施方式的有机氢化物制造系统1，能够以1个步骤进行水的电解和被氢化物的氢化反应。因此，与利用由水电解等制造氢的工艺和利用工厂等的反应器使被氢化物化学氢化的工艺这两级工艺来制造有机氢化物的现有技术相比，能够提高有机氢化物的制造效率。另外，无需进行化学氢化的反应器、用于积存由水电解等制造的氢的高压容器等，因此，能够谋求设备成本的大幅的降低。
在阴极电极14处，存在与作为主反应的被氢化物的氢化反应一起发生以下所示的氢气的产生反应作为副反应的情况。随着向催化剂层14a的被氢化物的供给量不足而易于产生该副反应。
＜在阴极电极处可能产生的副反应＞
2H++2e-→H2
另外，质子在经由隔膜20从阳极室16侧向阴极室18侧移动之际，随着水分子移动。因而，随着电解还原反应的进行，水积存于催化剂层14a。
电源4是向电解槽2供给电力的直流电源。若从电源4向电解槽2供给电力，则对电解槽2的阳极电极12与阴极电极14之间施加预定的电解电压，电解电流流动。电源4从供电装置34接受供电而向电解槽2供给电力。供电装置34能够由利用可再生能量进行发电的发电装置、例如风力发电装置、太阳能发电装置等构成。此外，供电装置34并不限定于利用可再生能量的发电装置，既可以是系统电源，也可以是对来自可再生能量发电装置、系统电源的电力进行蓄电的蓄电装置等。另外，也可以是它们的两个以上的组合。
阳极液供给装置6向阳极室16供给阳极液。阳极液供给装置6具有阳极液罐36、气液分离部38、第1阳极配管40、第2阳极配管42、第3阳极配管44、第1阳极泵46以及第2阳极泵48。气液分离部38能够由公知的气液分离槽构成。第1阳极泵46和第2阳极泵48例如能够由齿轮泵、缸泵等公知的泵构成。此外，阳极液供给装置6也可以使用除了泵以外的供液装置来使阳极液流通。
向阳极室16供给的阳极液积存于阳极液罐36。阳极液罐36利用第1阳极配管40与阳极室16连接。第1阳极配管40的一端侧与阳极液罐36连接，另一端侧与第1阳极开口26连接。在第1阳极配管40的中途设置有第1阳极泵46。气液分离部38利用第2阳极配管42与阳极室16连接。第2阳极配管42的一端侧与第2阳极开口28连接，另一端侧与气液分离部38连接。另外，气液分离部38利用第3阳极配管44与阳极液罐36连接。在第3阳极配管44的中途设置有第2阳极泵48。
阳极液罐36中的阳极液由于第1阳极泵46的驱动而经由第1阳极配管40从第1阳极开口26流入阳极室16。以上升流的方式向阳极室16供给阳极液，提供给阳极电极12处的电极反应。阳极室16内的阳极液经由第2阳极配管42流入气液分离部38。由于电极反应而在阳极电极12处产生氧气。因此，在从阳极室16排出的阳极液中混入有氧气。气液分离部38使阳极液中的氧气从阳极液分离而向系统外排出。分离了氧气的阳极液由于第2阳极泵48的驱动而经由第3阳极配管44返回阳极液罐36。
阴极液供给装置8向阴极室18供给阴极液。阴极液供给装置8具有阴极液罐50、气液分离部52、油水分离部54、气罐56、第1阴极配管58～第8阴极配管72、第1阴极泵74～第5阴极泵82以及第1开闭阀84～第6开闭阀94。气液分离部52能够由公知的气液分离槽构成。油水分离部54能够由公知的油水分离槽构成。第1阴极泵74～第5阴极泵82例如能够由齿轮泵、缸泵等公知的泵构成。此外，阴极液供给装置8也可以使用除了泵以外的供液装置来使阴极液流通。第1开闭阀84～第6开闭阀94能够由电磁阀、空气驱动阀等公知的阀构成。
向阴极室18供给的阴极液积存于阴极液罐50。阴极液罐50利用第1阴极配管58与阴极室18连接。第1阴极配管58的一端侧与阴极液罐50连接，另一端侧与第1阴极开口30连接。在第1阴极配管58的中途设置有第1阴极泵74和第1开闭阀84。第1阴极泵74配置于比第1开闭阀84靠阴极室18侧的位置。气液分离部52利用第2阴极配管60与阴极室18连接。第2阴极配管60的一端侧与第2阴极开口32连接，另一端侧与气液分离部52连接。在第2阴极配管60的中途设置有第2开闭阀86。
油水分离部54利用第3阴极配管62与气液分离部52连接。在第3阴极配管62的中途设置有第2阴极泵76和第3开闭阀88。第2阴极泵76配置于比第3开闭阀88靠气液分离部52侧的位置。另外，油水分离部54利用第4阴极配管64与阴极液罐50连接。在第4阴极配管64的中途设置有第3阴极泵78。而且，第5阴极配管66与油水分离部54连接。第5阴极配管66的一端侧与油水分离部54连接，另一端侧与例如排水槽(未图示)连接。在第5阴极配管66的中途设置有第4阴极泵80和水量传感器96。水量传感器96探测在第5阴极配管66内流动的水的流量。水量传感器96能够由公知的流量计构成。
另外，阴极液罐50也利用第6阴极配管68与阴极室18连接。第6阴极配管68的一端侧与阴极液罐50连接，另一端侧借助第2阴极配管60而与第2阴极开口32连接。在第6阴极配管68的中途设置有第5阴极泵82和第4开闭阀90。第5阴极泵82配置于比第4开闭阀90靠阴极室18侧的位置。在本实施方式中，第6阴极配管68的另一端侧与第2阴极配管60中的比第2开闭阀86靠阴极室18侧的区域连接，从而借助第2阴极配管60而与第2阴极开口32连接。然而，并不限定于该结构，第6阴极配管68也可以与第2阴极开口32直接连接。
另外，油水分离部54利用第7阴极配管70与阴极室18连接。第7阴极配管70的一端侧借助第1阴极配管58而与第1阴极开口30连接，另一端侧借助第3阴极配管62而与油水分离部54连接。在第7阴极配管70的中途设置有第5开闭阀92。在本实施方式中，第7阴极配管70的一端侧与第1阴极配管58中的比第1开闭阀84靠阴极室18侧的区域连接，从而借助第1阴极配管58而与第1阴极开口30连接。然而，并不限定于该结构，第7阴极配管70也可以与第1阴极开口30直接连接。另外，第7阴极配管70的另一端侧与第3阴极配管62中的比第3开闭阀88靠油水分离部54侧的区域连接，从而借助第3阴极配管62而与油水分离部54连接。然而，并不限定于该结构，第7阴极配管70也可以与油水分离部54直接连接。
气罐56利用第8阴极配管72与阴极室18连接。第8阴极配管72的一端侧与气罐56连接，另一端侧借助第2阴极配管60而与第2阴极开口32连接。在第8阴极配管72的中途设置有第6开闭阀94。在本实施方式中，第8阴极配管72的另一端侧与第2阴极配管60中的比第2开闭阀86靠阴极室18侧的区域连接，从而借助第2阴极配管60而与第2阴极开口32连接。然而，并不限定于该结构，第8阴极配管72也可以与第2阴极开口32直接连接。
如图1所示，阴极液供给装置8能够利用阴极液罐50、第1阴极配管58、阴极室18、第2阴极配管60、气液分离部52、第3阴极配管62、油水分离部54以及第4阴极配管64形成阴极液的第1路径。在第1路径中，在阴极室18内形成阴极液的上升流。本公开中的阴极液的“上升流”是指，使阴极液从位于下方的第1阴极开口30流入阴极室18，并使阴极液从位于上方的第2阴极开口32排出。
具体而言，阴极液罐50中的阴极液由于第1阴极泵74的驱动而经由第1阴极配管58从第1阴极开口30流入阴极室18。第1开闭阀84设为开状态，容许阴极液从阴极液罐50向第1阴极开口30的流通。第5开闭阀92设为闭状态，阻断阴极液从阴极液罐50向油水分离部54的流通。以上升流的方式向阴极室18供给阴极液。
阴极室18内的阴极液经由第2阴极配管60流入气液分离部52。第2开闭阀86设为开状态，容许阴极液从第2阴极开口32向气液分离部52的流通。第4开闭阀90设为闭状态，阻断阴极液从第2阴极开口32向阴极液罐50的流通。第6开闭阀94设为闭状态，阻断阴极液从第2阴极开口32向气罐56的流通。如上所述，在阴极电极14处由于副反应而产生氢气。因此，在从阴极室18排出的阴极液中混入有氢气。气液分离部52使阴极液中的氢气从阴极液分离而向系统外排出。
分离了氢气的阴极液由于第2阴极泵76的驱动而经由第3阴极配管62流入油水分离部54。第3开闭阀88设为开状态，容许阴极液从气液分离部52向油水分离部54的流通。第5开闭阀92设为闭状态，阻断阴极液从气液分离部52向阴极液罐50和阴极室18的流通。
如上所述，水与质子一起从阳极电极12向阴极电极14移动。因此，在从阴极室18排出的阴极液中混入有水。油水分离部54使阴极液中的水从阴极液分离。分离出的水由于第4阴极泵80的驱动而经由第5阴极配管66向排水槽排出。由油水分离部54从阴极液分离的水的量、换言之从阴极室18排出的水的量由水量传感器96探测。分离了水的阴极液由于第3阴极泵78的驱动而经由第4阴极配管64返回阴极液罐50。
图2是表示阴极液的第2路径的示意图。如图2所示，阴极液供给装置8能够利用阴极液罐50、第6阴极配管68、第2阴极配管60、阴极室18、第1阴极配管58、第7阴极配管70、第3阴极配管62、油水分离部54以及第4阴极配管64形成阴极液的第2路径。在第2路径中，在阴极室18内形成阴极液的下降流。本公开中的阴极液的“下降流”是指，使阴极液从位于上方的第2阴极开口32流入阴极室18，并使阴极液从位于下方的第1阴极开口30排出。
具体而言，阴极液罐50中的阴极液由于第5阴极泵82的驱动而经由第6阴极配管68和第2阴极配管60从第2阴极开口32流入阴极室18。第4开闭阀90设为开状态，容许阴极液从阴极液罐50向第2阴极开口32的流通。第2开闭阀86设为闭状态，阻断阴极液从阴极液罐50向气液分离部52的流通。第6开闭阀94设为闭状态，阻断阴极液从阴极液罐50向气罐56的流通。以下降流的方式向阴极室18供给阴极液。
阴极室18内的阴极液经由第1阴极配管58、第7阴极配管70以及第3阴极配管62流入油水分离部54。第5开闭阀92设为开状态，容许阴极液从第1阴极开口30向油水分离部54的流通。第1开闭阀84设为闭状态，阻断阴极液从第1阴极开口30向阴极液罐50的流通。第3开闭阀88设为闭状态，阻断阴极液从第1阴极开口30向气液分离部52的流通。
油水分离部54使阴极液中的水从阴极液分离。分离出的水由于第4阴极泵80的驱动而经由第5阴极配管66向排水槽排出。分离出的水的量由水量传感器96探测。分离了水的阴极液由于第3阴极泵78的驱动而经由第4阴极配管64返回阴极液罐50。此外，阴极液罐50也可以兼备油水分离部54的功能。
图3是表示阴极液的第3路径的示意图。如图3所示，阴极液供给装置8能够利用气罐56、第8阴极配管72、第2阴极配管60、阴极室18、第1阴极配管58、第7阴极配管70、第3阴极配管62、油水分离部54、第4阴极配管64以及阴极液罐50形成阴极液的第3路径。
具体而言，第6开闭阀94设为开状态，从而填充于气罐56的预定的气体经由第8阴极配管72和第2阴极配管60从第2阴极开口32流入阴极室18。第2开闭阀86设为闭状态，阻断气体从气罐56向气液分离部52的流通。作为填充于气罐56的气体，可列举出例如氮气等非活性气体、氢气。作为一个例子，在气罐56高压填充有气体。因此，若第6开闭阀94打开，则气罐56内的气体自动地流入阴极室18。此外，气体向气罐56填充的填充压力相对于气罐56的外部的压力不是负压即可。例如，只要是将气罐56配置于上方且将阴极室18、油水分离部54、阴极液罐50依次配置于下方的结构，就可以以常压向气罐56填充气体。
若气体流入阴极室18，则从阴极室18挤出阴极室18内的阴极液，阴极液经由第1阴极配管58、第7阴极配管70和第3阴极配管62流入油水分离部54。第5开闭阀92设为开状态，容许阴极液从第1阴极开口30向油水分离部54的流通。第1开闭阀84设为闭状态，阻断阴极液从第1阴极开口30向阴极液罐50的流通。第3开闭阀88设为闭状态，阻断阴极液从第1阴极开口30向气液分离部52的流通。
油水分离部54使阴极液中的水从阴极液分离。分离出的水由于第4阴极泵80的驱动而经由第5阴极配管66向排水槽排出。分离出的水的量由水量传感器96探测。分离了水的阴极液由于第3阴极泵78的驱动而经由第4阴极配管64返回阴极液罐50。
第1阴极配管58相当于本公开中的使阴极液罐50和阴极室18相连的第1配管。第2阴极配管60和第6阴极配管68相当于本公开中的使阴极液罐50和阴极室18相连的第2配管。另外，第1阴极泵74相当于本公开中的借助作为第1配管的第1阴极配管58从阴极液罐50向阴极室18供给阴极液的供给装置。第5阴极泵82相当于借助作为第2配管的第6阴极配管68和第2阴极配管60从阴极液罐50向阴极室18供给阴极液的供给装置。另外，气罐56和第6开闭阀94相当于本公开中的向阴极室18供给预定的气体的气体供给机构。
控制装置10控制电力从电源4向电解槽2的供给。阳极电极12和阴极电极14的电位由控制装置10控制。对于控制装置10，作为硬件结构，由以计算机的CPU、存储器为首的元件、电路实现，作为软件结构，由计算机程序等实现，在图1～图3中，描述为通过它们的协作实现的功能模块。本领域技术人员当然能理解该功能模块能够利用硬件和软件的组合以各种形式实现。
从设置于电解槽2的探测部98向控制装置10输入表示电解槽2的电压的信号、表示阳极电极12的电位的信号以及表示阴极电极14的电位的信号中的至少一者。探测部98能够利用公知的方法检测各电极的电位、电解槽2的电压。探测部98例如具有公知的电压计。
在探测部98探测阳极电极12的电位或阴极电极14的电位的情况下，参比电极设置于隔膜20。参比电极保持在参比电极电位。例如参比电极是可逆氢电极(RHE：ReversibleHydrogen Electrode)。并且，探测部98的一个端子与参比电极连接，另一个端子与成为探测对象的电极连接，探测电极相对于参比电极的电位。另外，在探测部98探测电解槽2的电压的情况下，探测部98的一个端子与阳极电极12连接，另一个端子与阴极电极14连接，探测两电极的电位差、也就是电压。探测部98向控制装置10发送表示探测结果的信号。
另外，探测部98包括检测在阳极电极12与阴极电极14之间流动的电流的电流检测部。电流检测部例如由公知的电流计构成。由电流检测部检测出的电流值输入控制装置10。控制装置10也可以预先保持电解槽2的电流-电压特性(I-V特性)的信息。也可以是，在控制装置10保持I-V特性的信息的情况下，该信息可任意地更新。电解槽2的I-V特性是根据各电极的催化剂组成、扩散层的种类、基材的种类、隔膜20的种类、电解槽2所具有的阳极液和阴极液的流路构造、各部的尺寸等确定的特性，能够预先测定并把握。在该情况下，控制装置10接收从供电装置34供给的表示电能的信号，从而把握可从电源4向电解槽2供给的电能，根据I-V特性算出应该对电解槽2施加的电压值，也就是说，能够控制向电解槽2流动的电流值。
另外，控制装置10控制阳极液供给装置6和阴极液供给装置8。具体而言，控制装置10控制第1阳极泵46、第2阳极泵48、第1阴极泵74～第5阴极泵82的驱动。另外，控制装置10控制第1开闭阀84～第6开闭阀94的开闭。另外，控制装置10从水量传感器96接收表示探测结果的信号。
如上所述，存在如下情况：在阴极电极14处发生被氢化物的氢化反应作为主反应，并且，发生氢产生反应作为副反应。副反应的产生导致有机氢化物制造系统1的法拉第效率的降低。另外，质子随着水从阳极电极12侧向阴极电极14侧移动，因此，水积存于阴极室18。水阻碍被氢化物的流动。因此，若大量的水积存于阴极室18，则被氢化物向催化剂层14a的反应场的供给量减少，易于进行副反应。另外，副反应产生的氢气也阻碍被氢化物的流动。因此，由于副反应产生的氢气而易于进一步发生副反应。因而，期望的是从阴极室18排出滞留于阴极室18内的氢气和水。
氢气的比重比被氢化物、有机氢化物的比重轻。另一方面，水的比重比被氢化物、有机氢化物的比重重。因而，当在阴极室18内形成有阴极液的上升流的情况下，氢气易于从阴极室18排出，但水难以从阴极室18排出，积存于阴极室18的底部。相反，当在阴极室18内形成有下降流的情况下，水易于从阴极室18排出，但氢气难以从阴极室18排出，积存于阴极室18的上部。
若氢气积存于阴极室18，则阴极液难以均匀地遍及阴极电极14的整个面。另外，存在阴极室18的内压上升而引起阴极液的泄漏的风险。因此，在以往的有机氢化物制造系统中，将重点放在氢气的排出，始终以上升流的方式向阴极室18供给了阴极液。并且，未对积存于阴极室18的水施行充分的对策。
然而，为了提高有机氢化物制造系统的法拉第效率，积存于阴极室18的水是无法忽视的问题。相对于此，本实施方式的控制装置10将阴极液供给装置8控制为，在常态时从第1阴极开口30向阴极室18供给阴极液而在阴极室18内形成阴极液的上升流。另外，控制装置10将阴极液供给装置8控制为，在预定条件下从第2阴极开口32向阴极室18供给阴极液而在阴极室18内形成阴极液的下降流。
也就是说，控制装置10以在常态时形成阴极液的第1路径的方式控制各阴极泵和各开闭阀。在第1路径中，第1阴极开口30成为阴极液的流入口，第2阴极开口32成为阴极液的流出口，在阴极室18形成阴极液的上升流。由此，能够促进积存到阴极室18的上部的氢气的排出而抑制副反应的产生。另外，能够抑制阴极室18的内压变得过大。
并且，控制装置10以暂时形成阴极液的第2路径的方式控制各阴极泵和各开闭阀。在第2路径中，第2阴极开口32成为阴极液的流入口，第1阴极开口30成为阴极液的流出口，在阴极室18形成阴极液的下降流。由此，能够促进积存到阴极室18的底部的水的排出而抑制副反应的产生。
尤其是，被氢化物和有机氢化物向水的溶解度越低，利用下降流的形成而进行的水的排出越有效。例如，在被氢化物和有机氢化物中的至少一者向水的溶解度优选是3g/100mL以下，更优选是2g/100mL以下的情况下，更有效地发挥由下降流进行的水的排出。作为可期待由下降流进行的排水的效果的被氢化物和有机氢化物，可例示苯(0.18g/100mLH2O)和环己烷(0.36g/100mL H2O)、甲苯(0.05g/100mL H2O)和甲基环己烷(1.6g/100mLH2O)、萘(0.003g/100mL H2O)和十氢化萘(0.001g/100mL H2O)等。
在本实施方式中，常态时是指，电解槽2处于不符合以下说明的预定条件的状态时。作为一个例子的常态时是指有机氢化物制造系统1的运转过程中。运转过程中是指使电解槽2产生电解的正电流，即电解电流流动着的状态。在有机氢化物制造系统1的运转过程中，由于阴极液的被氢化物浓度、向电解槽2流动的电解电流的大小的变化而存在产生副反应的可能性。因此，在常态时，在阴极室18形成阴极液的上升流。
另一方面，在产生副反应的可能性比常态时低的状况下，水的排出可优先于氢气的排出。因此，在本实施方式中，将处于产生副反应的可能性比常态时低的状态确定成预定条件，在满足了该预定条件时，将阴极液的上升流切换成下降流。由此，能够一边避免阴极室18的内压的上升，一边抑制由水引起的副反应的产生。
在本实施方式中，预定条件包括电解槽2的运转停止。运转停止是指电解电流不向电解槽2流动的状态。若电解槽2停止运转，产生氢气的可能性当然比电解槽2的运转过程中低。控制装置10能够基于从探测部98或者电源4输送的信号判断电解槽2是否处于运转过程中，换言之电解电流是否向电解槽2流动。控制装置10若探测到电解槽2的运转停止，则设为满足了预定条件而从第1路径切换成第2路径。
另外，预定条件包括根据向电解槽2流动的电流(例如电流密度)与阴极液的被氢化物浓度之间的关系导出的、在电解槽2的运转过程中氢气的产生量成为预定值以下的状态。图4是表示电解槽2的电流密度与产生氢气的被氢化物浓度之间的关系的图。
在某电流密度时，在阴极液的被氢化物浓度足够高的情况下，主要发生被氢化物的氢化，可抑制氢气的产生。另一方面，即使是相同的电流密度，若氢化物浓度降低到预定值，则也会被氢化物不足而发生副反应，开始产生氢气。另外，在某被氢化物浓度时，若电解槽2的电解电流较小，则电极反应难以进行，因此，被氢化物的消耗量减少。因此，不引起被氢化物的不足，可抑制氢气的产生。另一方面，即使是相同的被氢化物浓度，若电流密度较大，则也会易于进行电解反应，因此，被氢化物的消耗量增加。因此，被氢化物不足而发生副反应，开始产生氢气。
因此，即使电解槽2在运转过程中，由于在电流密度是预定值以下且被氢化物浓度是预定值以上时预计氢气的产生量或者产生的可能性比常态时低，所以控制装置10设为满足了预定条件而从第1路径切换成第2路径。对于满足该条件的电流密度和被氢化物浓度的范围，在被氢化物是甲苯的情况下，图4所示的计量线A是根据在各电流密度时开始产生氢气的被氢化物浓度(计量点)获得的。例如，在电流密度是0.7A/cm2时，在阴极液的被氢化物浓度是27mol％时开始产生氢气。
计量线A例如能够通过以下的试验获得。即，使用预定的电解槽而以0.2A/cm2的电流密度实施10分钟的恒电流电解(预备运转)。在电解中，将电解槽整体保持在60℃。使1M的硫酸水溶液以流速20mL/min向阳极室流通。使阴极液以流速20mL/min从积存部向阴极室流通。阴极液设为0.5mol的100mol％甲苯。在预备运转之后，将电流密度提高到0.7A/cm2而开始恒电流电解。除了电流密度以外，设为与预备运转的条件相同的条件。在电解开始后，于在电解槽的出口确认到气泡(由于副反应而产生的氢气)的时间点，使电流密度降低0.05A/cm2而设为0.65A/cm2。另外，在电流密度的调整的同时，对阴极液进行采样，利用气相色谱法测定甲苯和甲基环己烷的浓度。并且，将利用目视确认到气泡时的甲苯的浓度设为在该电流密度时产生氢气的浓度。继续电流密度0.65A/cm2下的恒电流电解，一旦在电解槽的出口确认到气泡，就使电流密度降低0.05A/cm2。另外，对阴极液进行采样，测定甲苯和甲基环己烷的浓度。反复该测定作业直到在电流密度0.2A/cm2时确认气泡为止，从而获得计量线A。此外，在图4中，电流密度的最大值成为0.7A/cm2，但这取决于评价装置的制约，并不意图将电流密度的上限限定在0.7A/cm2。
因而，在图4中，在被氢化物浓度比计量线A靠上的第1范围B中，理论上不产生氢气。也就是说，处于氢气的产生量成为预定值以下的状态。预定值在本实施方式中是0，但并不限于此，可基于实验、模拟适当设定。图4所示的电流密度与产生氢气的被氢化物浓度之间的关系、即与第1范围B有关的信息根据各电极的催化剂组成、扩散层的种类、基材的种类、隔膜20的种类、电解槽2所具有的阳极液和阴极液的流路构造、各部的尺寸等确定，能够预先测定并把握。在测定中，开始产生氢气的情况例如能够以目视、或以利用了液体的折射率与气体的折射率的不同的由光学分析设备等进行的自动检测确认。
第1范围B中的电流密度的上限和被氢化物浓度的下限只要不成为计量线A以下，就可基于实验、模拟适当设定。另外，也可以将相对于第1范围B进一步缩窄了电流密度和被氢化物浓度的容许范围而成的第2范围C作为路径切换的条件。对于第2范围C中的电流密度的上限和被氢化物浓度的下限，也可基于实验、模拟适当设定。
控制装置10例如从设置于阴极液罐50的公知的浓度传感器100接收信号，从而能够把握阴极液的被氢化物浓度。此外，控制装置10也能够根据供给到电解槽2的总电能算出有机氢化物的生成量，并根据其结果算出被氢化物浓度。在该情况下，能够省略浓度传感器100。另外，控制装置10能够基于从探测部98、电源4和供电装置34分别接收的信号把握电流密度。并且，控制装置10若探测到电解槽2的电流密度和阴极液中的被氢化物浓度处于包含于第1范围B或者第2范围C的状态，则设为满足预定条件而从第1路径切换成第2路径。
此外，上述的氢气的产生量成为预定值以下的状态在电解槽2的运转过程中成立。也就是说，在电解槽2的“运转过程中”包括包含于第1范围B、第2范围C的状态(以下，适当称为低负载运转状态)和未包含于第1范围B、第2范围C的状态(以下，适当称为高负载运转状态)。在低负载运转状态包含于预定条件的情况下，“常态时”是指电解槽2处于高负载运转状态时。
在供电装置34是利用可再生能量而发电的发电装置的情况下，其发电量因气象条件而大幅度变动。例如，在太阳能发电装置的情况下，在阴天时、日落后，发电量降低。因此，易于成为电解槽2的电流密度降低而氢气的产生量成为预定值以下的状态。在这样的状态时从上升流切换成下降流，从而能够一边抑制有机氢化物制造系统1的运转率的降低，一边效率良好地排出积存于阴极室18的水而提高法拉第效率。
控制装置10将阴极液的流动切换成下降流的预定条件也可以包括阴极室18的内压是预定值以下时、设想不引起内压的急剧上升的状态。另外，预定条件也可以包括探测到法拉第效率降低的倾向时。法拉第效率降低的倾向例如可列举出电解槽2本来能够发挥的法拉第效率无法在当前的运转过程中获得的情况。本来能够发挥的法拉第效率例如可基于过去的运转时的法拉第效率的统计信息导出。而且，预定条件也可以包括时刻、天气预报、过去的发电数据等信息、以及基于该信息的发电量的预测信息。
另外，作为一个例子，控制装置10从切换成下降流起经过预定时间后使下降流停止。控制装置10内置有计时器，能够探测经过了预先设定的预定时间的情况。预定时间可基于实验、模拟适当设定。例如，预定时间是推定为阴极室18中的水排出结束的时间，可基于阴极室18的容积、阴极液的流速等确定。
另外，作为另一个例子，若控制装置10基于从水量传感器96接收的信号探测利用下降流从阴极室18排出的水的量成为预定值以下的情况，则使下降流停止。预定值可基于实验、模拟适当设定，例如是0。
控制装置10在下降流的停止时电解槽2处于运转过程中的情况下，将阴极液的流动切换成上升流。另外，控制装置10在下降流的停止时电解槽2处于运转停止过程中的情况下，使阴极液的流通停止。
另外，本实施方式的控制装置10在探测到电解槽2的运转停止而将阴极液的流动切换成下降流的情况下将作为气体供给机构的第6开闭阀94控制为，在下降流的停止后向阴极室18供给气罐56中的气体。也就是说，控制装置10将阴极液的路径切换成第3路径而执行阴极室18的气体吹扫处理。由此，阴极室18内由气体充满。通过向阴极室18填充气体，能够使阴极室18内的水更可靠地排出。控制装置10例如从开始气体的供给起经过预定时间之后使第6开闭阀94关闭而使气体从气罐56的释放停止。预定时间可基于实验、模拟适当设定。此外，也可以是，未经由第2路径地进行从第1路径向第3路径的切换、即从上升流向气体吹扫处理的执行的切换。作为从第1路径向第3路径切换的例子，可列举出从高负载运转状态到直接运转停止的情况。
以下，对阴极液路径的选择控制进行说明。图5是表示阴极液路径的选择控制的一个例子的流程图。该控制流程由控制装置10在预定的时刻反复执行。此外，图5例示了经过预定时间后使下降流停止的情况。
首先，控制装置10基于从探测部98、电源4、供电装置34、浓度传感器100等接收的信号判断电解槽2的电解状态是不是处于常态时的状态(高负载运转状态)(S101)。在处于常态时的情况下(S101的Y)，控制装置10以形成阴极液的第1路径(上升流)的方式、或者以维持第1路径的方式控制各阴极泵和各开闭阀(S102)，结束本例程。
在不是常态时的情况下(S101的N)，控制装置10判断电解槽2是否处于运转停止的状态(S103)。在处于运转停止的状态的情况下(S103的Y)，控制装置10以形成阴极液的第2路径(下降流)的方式控制各阴极泵和各开闭阀(S104)。然后，控制装置10判断是否从第2路径的形成起经过了预定时间(S105)。在未经过预定时间的情况下(S105的N)，控制装置10反复进行步骤S105的判断。在经过了预定时间的情况下(S105的Y)，控制装置10以形成阴极液的第3路径(气体吹扫)的方式控制各阴极泵和各开闭阀(S106)。然后，控制装置10判断是否从第3路径的形成起经过了预定时间(S107)。在未经过预定时间的情况下(S107的N)，控制装置10反复进行步骤S107的判断。在经过了预定时间的情况下(S107的Y)，控制装置10结束本例程。
在未处于运转停止的状态的情况下(S103的N)，控制装置10判断电解槽2是否处于低负载运转状态(S108)。在未处于低负载运转状态的情况下(S108的N)，控制装置10结束本例程。在处于低负载运转状态的情况下(S108的Y)，控制装置10以形成阴极液的第2路径(下降流)的方式控制各阴极泵和各开闭阀(S109)。然后，控制装置10判断是否从第2路径的形成起经过了预定时间(S110)。在未经过预定时间的情况下(S110的N)，控制装置10反复进行步骤S110的判断。在经过了预定时间的情况下(S110的Y)，控制装置10以形成阴极液的第1路径的方式控制各阴极泵和各开闭阀(S111)，结束本例程。
如以上进行了说明这样，本实施方式的有机氢化物制造系统1具备电解槽2、阴极液供给装置8以及控制装置10。电解槽2具有：阳极电极12，其使阳极液中的水氧化而生成质子；阴极电极14，其利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物；阳极室16，其收容阳极电极12；阴极室18，其收容阴极电极14；以及隔膜20，其分隔阳极室16和阴极室18，并使质子从阳极室16侧向阴极室18侧移动。
阴极液供给装置8具有：阴极液罐50，其积存向阴极室18供给的阴极液；第1阴极配管58(第1配管)，其使阴极液罐50和阴极室18相连；以及第2阴极配管60和第6阴极配管68(第2配管)，其使阴极液罐50和阴极室18相连。阴极液供给装置8可切换经由第1阴极配管58的阴极液从阴极液罐50向阴极室的供给和经由第2阴极配管60和第6阴极配管68的阴极液从阴极液罐50向阴极室的供给。控制装置10控制阴极液供给装置8。
电解槽2具有使阴极室18的内外连通的第1阴极开口30和第2阴极开口32。第1阴极开口30配置于比第2阴极开口32靠下方的位置。第1阴极配管58与第1阴极开口30连接，第2阴极配管60与第2阴极开口32连接。第6阴极配管68与第2阴极配管60和阴极液罐50连接。因而，阴极液供给装置8可切换阴极液从第1阴极开口30向阴极室18的供给和阴极液从第2阴极开口32向阴极室18的供给。控制装置10将阴极液供给装置8控制为，在常态时从第1阴极开口30向阴极室18供给阴极液而在阴极室18内形成阴极液的上升流，在预定条件下从第2阴极开口32向阴极室18供给阴极液而在阴极室内形成阴极液的下降流。
如此，在电解槽2的通常运转时，以上升流的方式使阴极液在阴极室18流动，从而能够从阴极室18效率良好地排出在阴极电极14处产生的氢气。因而，能够抑制被氢化物的流动被氢气阻碍的情况。另外，能够抑制阴极室18的内压的上升。并且，在预定条件下以下降流的方式使阴极液在阴极室18流动，从而能够从阴极室18效率良好地排出积存到阴极室18内的水。因而，能够抑制被氢化物的流动被滞留于阴极室18内的水阻碍的情况。综上所述，根据本实施方式的有机氢化物制造系统1，能够抑制在阴极电极14处产生副反应，因而，能够提高法拉第效率。
另外，本实施方式的预定条件包括电解槽2的运转停止。在电解槽2的运转停止过程中，在阴极电极14处不发生副反应，因此，不产生氢气。因此，在电解槽2的运转停止了时，或者在运转停止过程中以下降流的方式使阴极液在阴极室18流动，从而能够一边抑制由氢气导致的阴极室18的内压上升，一边排出阴极室18内的水。
另外，本实施方式的预定条件包括根据向电解槽2流动的电流与阴极液的被氢化物浓度之间的关系导出的、在电解槽2的运转过程中氢气的产生量成为预定值以下的状态。即使电解槽2处于运转过程中，只要是氢气的产生量成为预定值以下的状态，则即使以下降流的方式使阴极液在阴极室18流动，氢气也难以积存于阴极室18内。因此，在电解槽2处于氢气的产生量成为预定值以下的状态时，以下降流的方式使阴极液在阴极室18流动，从而能够一边抑制由氢气导致的阴极室18的内压上升，一边排出阴极室18内的水。
另外，本实施方式的控制装置10从切换成下降流起经过预定时间后使下降流停止。由此，能够抑制下降流徒劳地继续而有机氢化物制造系统1的电能消耗增大。另外，本实施方式的有机氢化物制造系统1具备对利用下降流从阴极室18排出的水的量进行探测的水量传感器96。在该情况下，也可以是，在由水量传感器96探测到水的量成为预定值以下时，控制装置10使下降流停止。
另外，本实施方式的有机氢化物制造系统1具备气罐56和第6开闭阀94作为向阴极室18供给预定的气体的气体供给机构。控制装置10在电解槽2处于运转停止状态时以下降流的方式使阴极液在阴极室18流动，并且，将气体供给机构控制为，在下降流的停止后向阴极室18供给气体。由此，能够更可靠地排出阴极室18的水。此外，也能够省略气体供给机构。
以上，详细地说明了本发明的实施方式。前述的实施方式只不过用于表示实施本发明时的具体例。实施方式的内容并不用于限定本发明的保护范围，在不脱离权利要求书所规定的发明的思想的范围内，可进行构成要素的变更、追加、删除等很多设计变更。施加设计变更而成的新的实施方式也一并具有所组合的实施方式和变形各自的效果。在前述的实施方式中，对于可进行这样的设计变更的内容，带有“本实施方式的”、“在本实施方式中”等记述而加以强调，但在没有这样的记述的内容中也容许设计变更。以上的构成要素的任意的组合作为本发明的形态也是有效的。
实施方式也可以由以下记载的项目确定。
[项目1]
一种有机氢化物制造系统(1)，其具备：
电解槽(2)，其具有：阴极室(18)，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极(14)；以及第1阴极开口(30)和第2阴极开口(32)，其使阴极室(18)的内外连通，第1阴极开口(30)配置于比第2阴极开口(32)靠下方的位置；
阴极液供给装置(8)，其可切换阴极液从第1阴极开口(30)向阴极室(18)的供给和阴极液从第2阴极开口(32)向阴极室(18)的供给；以及
控制装置(10)，其将阴极液供给装置(8)控制为，在常态时从第1阴极开口(30)向阴极室(18)供给阴极液而在阴极室(18)内形成阴极液的上升流，在预定条件下从第2阴极开口(32)向阴极室(18)供给阴极液而在阴极室(18)内形成阴极液的下降流。
[项目2]
一种有机氢化物制造系统(1)的控制装置(10)，该有机氢化物制造系统(1)具备电解槽(2)和阴极液供给装置(8)，
电解槽(2)具有：阴极室(18)，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极(14)；以及第1阴极开口(30)和第2阴极开口(32)，其使阴极室(18)的内外连通，第1阴极开口(30)配置于比第2阴极开口(32)靠下方的位置，
阴极液供给装置(8)可切换阴极液从第1阴极开口(30)向阴极室(18)的供给和阴极液从第2阴极开口(32)向阴极室(18)的供给，
控制装置(10)将阴极液供给装置(8)控制为，在常态时从第1阴极开口(30)向阴极室(18)供给阴极液而在阴极室(18)内形成阴极液的上升流，在预定条件下从第2阴极开口(32)向阴极室(18)供给阴极液而在阴极室(18)内形成阴极液的下降流。
[项目3]
一种有机氢化物制造系统(1)的控制方法，该有机氢化物制造系统(1)具备电解槽(2)，该电解槽(2)具有收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极(14)的阴极室(18)，
该有机氢化物制造系统(1)的控制方法包括：在常态时在阴极室(18)内形成阴极液的上升流，在预定条件下在阴极室(18)内形成阴极液的下降流。
产业上的可利用性
本发明能够利用于有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法。
附图标记说明
1、有机氢化物制造系统；2、电解槽；4、电源；8、阴极液供给装置；10、控制装置；12、阳极电极；14、阴极电极；16、阳极室；18、阴极室；20、隔膜；30、第1阴极开口；32、第2阴极开口；50、阴极液罐；58、第1阴极配管；60、第2阴极配管；68、第6阴极配管；96、水量传感器。
Claims (8)
1.一种有机氢化物制造系统，其中，
该有机氢化物制造系统具备：
电解槽，其具有：阴极室，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极；以及第1阴极开口和第2阴极开口，其使所述阴极室的内外连通，所述第1阴极开口配置于比所述第2阴极开口靠下方的位置；
阴极液供给装置，其能切换所述阴极液从所述第1阴极开口向所述阴极室的供给和所述阴极液从所述第2阴极开口向所述阴极室的供给；以及
控制装置，其将所述阴极液供给装置控制为，在常态时从所述第1阴极开口向所述阴极室供给所述阴极液而在所述阴极室内形成所述阴极液的上升流，在预定条件下从所述第2阴极开口向所述阴极室供给所述阴极液而在所述阴极室内形成所述阴极液的下降流。
2.根据权利要求1所述的有机氢化物制造系统，其中，
所述预定条件包括所述电解槽的运转停止。
3.根据权利要求1或2所述的有机氢化物制造系统，其中，
在所述阴极电极处，发生产生氢气的副反应，
所述预定条件包括根据向所述电解槽流动的电流与所述阴极液的被氢化物浓度之间的关系导出的、在所述电解槽的运转过程中所述氢气的产生量成为预定值以下的状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的有机氢化物制造系统，其中，
所述控制装置从切换成所述下降流起经过预定时间后使所述下降流停止。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的有机氢化物制造系统，其中，
所述电解槽具有收容使阳极液中的水氧化而生成质子的阳极电极的阳极室，
所述质子与水一起从所述阳极室侧向所述阴极室侧移动，
所述有机氢化物制造系统具备对利用所述下降流从所述阴极室排出的所述水的量进行探测的水量传感器，
若由所述水量传感器探测到所述水的量成为预定值以下，则所述控制装置使所述下降流停止。
6.根据权利要求4或5所述的有机氢化物制造系统，其中，
所述有机氢化物制造系统具备向所述阴极室供给预定的气体的气体供给机构，
所述预定条件是所述电解槽的运转停止，
所述控制装置将所述气体供给机构控制为，在所述下降流的停止后向所述阴极室供给所述气体。
7.一种有机氢化物制造系统的控制装置，所述有机氢化物制造系统具备电解槽和阴极液供给装置，其中，
所述电解槽具有：阴极室，其收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极；以及第1阴极开口和第2阴极开口，其使所述阴极室的内外连通，所述第1阴极开口配置于比所述第2阴极开口靠下方的位置，
所述阴极液供给装置能切换所述阴极液从所述第1阴极开口向所述阴极室的供给和所述阴极液从所述第2阴极开口向所述阴极室的供给，
所述控制装置将所述阴极液供给装置控制为，在常态时从所述第1阴极开口向所述阴极室供给所述阴极液而在所述阴极室内形成所述阴极液的上升流，在预定条件下从所述第2阴极开口向所述阴极室供给所述阴极液而在所述阴极室内形成所述阴极液的下降流。
8.一种有机氢化物制造系统的控制方法，所述有机氢化物制造系统具备电解槽，所述电解槽具有收容利用质子使阴极液中的被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极的阴极室，其中，
所述有机氢化物制造系统的控制方法包括：在常态时在所述阴极室内形成所述阴极液的上升流，在预定条件下在所述阴极室内形成所述阴极液的下降流。
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